1、三層電梯模型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)人：班級(jí)：電氣工程及其自動(dòng)化摘要：電梯是垂直方向的運(yùn)輸設(shè)備，是高層建筑重不可缺少的交通運(yùn)輸設(shè)備。它靠電力，拖動(dòng)一個(gè)可以載人或載物的轎廂，在建筑的井道內(nèi)導(dǎo)軌上做垂直升降運(yùn)動(dòng)，在人們生活中起著舉足輕重的作用。該系統(tǒng)主要由電梯拖動(dòng)系統(tǒng)的控制和電梯邏輯控制系統(tǒng)的控制組成，電梯拖動(dòng)系統(tǒng)主要包括兩臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)及接觸器等組成，邏輯控制系統(tǒng)由各種繼電器、行程開關(guān)及指令按鈕組成。本系統(tǒng)主要借助中間繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器的全程控制。 整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電梯的上升、下降及各種信號(hào)顯示。原理清晰，易于理解。關(guān)鍵字：電梯，異步電機(jī)，接觸器，繼電器，行程開關(guān)1 設(shè)計(jì)任務(wù)1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)本設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)：能

2、夠自動(dòng)響應(yīng)樓層召喚信號(hào)（含上召喚和下召喚）能夠自動(dòng)響應(yīng)轎廂服務(wù)指令信號(hào)能夠自動(dòng)完成轎廂樓層位置顯示能夠自動(dòng)顯示電梯運(yùn)行方向1.2 設(shè)計(jì)方案 本設(shè)計(jì)主要由電梯拖動(dòng)系統(tǒng)和電梯邏輯控制系統(tǒng)組成，電梯拖動(dòng)系統(tǒng)為兩臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)控制轎廂上升下降及轎廂門開關(guān)，電梯邏輯控制系統(tǒng)借助多個(gè)繼電器完成主回路電機(jī)正反轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn)及各種信息顯示。電梯邏輯控制系統(tǒng)中，當(dāng)接收到上升或下降指令之后，相應(yīng)的中間繼電器得電，主電機(jī)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，直到到達(dá)指定位置后失電停轉(zhuǎn)。電梯停止后，相應(yīng)的中間繼電器獲得信號(hào)指令后實(shí)現(xiàn)開關(guān)門電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，并借助時(shí)間繼電器對(duì)電梯門狀態(tài)進(jìn)行延時(shí)。在整個(gè)控制過程中，中間繼電器同時(shí)實(shí)現(xiàn)各種信息狀態(tài)的顯示。2 基

3、本結(jié)構(gòu)及原理2.1 電梯控制指令及顯示電梯控制指令及顯示主要由樓層指令按鈕、樓層召喚指令、開關(guān)門指令、消防按鎖及樓層登記顯示、樓層召喚顯示、樓層運(yùn)行顯示、上下行顯示、開關(guān)門顯示。如圖1所示。電梯外部：樓層召喚指令是外部人員要求進(jìn)入電梯的指令，在按下該指令的同時(shí)該指示燈點(diǎn)亮；樓層運(yùn)行顯示顯示當(dāng)前電梯運(yùn)行位置，轎廂內(nèi)部及各層樓外均布置一個(gè)。電梯內(nèi)部：樓層指示按鈕是人員進(jìn)入電梯內(nèi)部后選層指令，按下同時(shí)指示燈亮；開關(guān)門指令是手動(dòng)開關(guān)指示，按下同時(shí)指示燈點(diǎn)亮，直到門完全打開或關(guān)閉；上下行顯示僅安裝在轎廂內(nèi)部，指示當(dāng)前電梯是上升還是下降狀態(tài)。圖1 樓層外及電梯內(nèi)部按鈕及指示燈顯示2.2 電梯的控制系統(tǒng)2.

4、2.1 電梯的控制系統(tǒng)組成電梯的控制系統(tǒng)是由電梯拖動(dòng)系統(tǒng)和邏輯控制系統(tǒng)組成，電梯拖動(dòng)控制系統(tǒng)控制兩臺(tái)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)與停止，邏輯控制系統(tǒng)控制控制拖動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)及指示燈的顯示。電梯拖動(dòng)系統(tǒng)上下行是由一臺(tái)4KW異步電動(dòng)機(jī)、兩對(duì)接觸器的常開觸點(diǎn)、熔斷器及熱繼電器組成。接觸器觸電的通斷由邏輯控制系統(tǒng)控制，熔斷器和熱繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的短路和過載保護(hù)。開關(guān)門是由一臺(tái)80W異步電動(dòng)機(jī)、一臺(tái)380220V變壓器、兩對(duì)接觸器的常開觸點(diǎn)及熔斷器組成。接觸器觸點(diǎn)的通斷由邏輯控制系統(tǒng)控制，熔斷器實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的短路保護(hù)。邏輯控制系統(tǒng)是由28個(gè)中間繼電器、11個(gè)控制按鈕、19個(gè)行程開關(guān)及3個(gè)通電延時(shí)繼電器組成，由控制按鈕、

5、行程開關(guān)及通電延時(shí)繼電器控制中間繼電器的通電，從而控制兩臺(tái)電機(jī)的運(yùn)行。信息顯示主要對(duì)電梯上下行、樓層位置、開關(guān)門及按鈕指令顯示，由23個(gè)紅色指示燈組成，由邏輯控制系統(tǒng)控制。2.2.2 工作原理 電梯的控制系統(tǒng)中，其工作原理包括上下行過程、開關(guān)門過程及指示燈顯示過程。其總的原理圖如圖2所示。原理圖中開關(guān)按鈕及指示燈符號(hào)如表1、2所示：表1 開關(guān)按鈕及型號(hào)開關(guān)按鈕代表符號(hào)一樓指令按鈕A1JSB1二樓指令按鈕A2JSB2三樓指令按鈕A3JSB3一樓上召喚按鈕A1SSB4二樓上召喚按鈕A2SSB5二樓下召喚按鈕A2XSB6三樓下召喚按鈕A3XSB7三樓直通鎖SB8梯間紅外傳感器SB9梯內(nèi)開門按鈕KMS

6、B10梯內(nèi)關(guān)門按鈕GMSB11一樓行程開關(guān)1YCSQ1二樓行程開關(guān)2YCSQ2三樓行程開關(guān)3YCSQ3轎廂門開門限位開關(guān)（左）SQ4 （右）SQ5轎廂門關(guān)門限位開關(guān)SQ6 SQ7一樓門 開門限位開關(guān)SQ8 SQ9一樓門 關(guān)門限位開關(guān)SQ10 SQ11二樓門 開門限位開關(guān)SQ12 SQ13二樓門 關(guān)門限位開關(guān)SQ14 SQ15三樓門 開門限位開關(guān)SQ16 SQ17三樓門 關(guān)門限位開關(guān)SQ18 SQ19表2 指示燈及符號(hào)指示燈符號(hào)上行顯示DCSHL1下行顯示DCXHL2一樓指令信息登記顯示1DTAHL3二樓指令信息登記顯示2DTAHL4三樓指令信息登記顯示3DTAHL5梯內(nèi)顯示樓層顯示一樓HL6一

7、樓外顯示樓層顯示一樓HL7二樓外顯示樓層顯示一樓HL8三樓外顯示樓層顯示一樓HL9梯內(nèi)顯示樓層顯示二樓HL10一樓外顯示樓層顯示二樓HL11二樓外顯示樓層顯示二樓HL12三樓外顯示樓層顯示二樓HL13梯內(nèi)顯示樓層顯示三樓HL14一樓外顯示樓層顯示三樓HL15二樓外顯示樓層顯示三樓HL16三樓外顯示樓層顯示三樓HL17開門顯示KMHL18關(guān)門顯示GMHL19一樓上召喚信息登記顯示1DASHL20二樓上召喚信息登記顯示2DASHL21二樓下召喚信息登記顯示2DAXHL22三樓下召喚信息登記顯示3DAXHL23上下行過程上行過程：若電梯轎廂停在一樓，且電梯內(nèi)外門均已關(guān)閉，若2樓有上升請(qǐng)求或轎廂內(nèi)有到

8、2樓要求，則KA2得電，同時(shí)自鎖，KM1得電，主觸點(diǎn)閉合，主電機(jī)正轉(zhuǎn)，直到撞下2樓行程開關(guān)，KA2失電，主電機(jī)停轉(zhuǎn)。若轎廂門關(guān)閉后，無上升或下降的指令信號(hào)，則電梯停在2樓，若有三樓下召喚指令或轎廂內(nèi)有到三樓要求，則KM4得電同時(shí)自鎖，KM1得電，主觸點(diǎn)閉合，電機(jī)正轉(zhuǎn)，直到撞下3樓行程開關(guān)，主電機(jī)停轉(zhuǎn)。若電梯停在一樓，且門關(guān)閉后，若3 樓有下召喚指令，或轎廂內(nèi)有 到3樓請(qǐng)求，且2樓無任何指令，則KA3得電，且自鎖，主電機(jī)正轉(zhuǎn)，直到撞下3樓行程開關(guān)，主電機(jī)停轉(zhuǎn)。其控制部分如圖3所示。下行過程：若電梯停在三樓，且門已關(guān)閉，若2樓有下召喚指令，或轎廂內(nèi)有到2樓要求，則KA7得電，同時(shí)自鎖，KM2得電，

9、觸點(diǎn)閉合，電機(jī)反轉(zhuǎn)，直到撞到2樓行程開關(guān)，KA1失電，電機(jī)停轉(zhuǎn)。若轎廂們關(guān)閉后，無上升或下降的指令信號(hào)，則電梯停在2樓，若1樓有上召 喚指令或梯內(nèi)有到一樓請(qǐng)求，則KA9得電， 圖3 電梯上行控制圖主電機(jī)反轉(zhuǎn)，直到撞到1樓行程開關(guān)，電機(jī)停轉(zhuǎn)。若電梯停在三樓，門已關(guān)閉，1樓有下召喚指令或梯內(nèi)有到1樓請(qǐng)求，且2樓無任何指令，則KA8得電，主電機(jī)反轉(zhuǎn)，直到撞到1樓行程開關(guān)，電機(jī)停轉(zhuǎn)。控制圖如圖4所示。開關(guān)門過程在停在指定的某一層樓上后，通電延時(shí)繼電器KT0得電，延時(shí)5S后，開關(guān)門電機(jī)進(jìn)行正轉(zhuǎn)，若在5S延時(shí)期間按下KM按鈕，則電機(jī)立刻正轉(zhuǎn)，直到4扇門都撞到限位開關(guān)后，電機(jī)停轉(zhuǎn)，通電延時(shí)繼電器KT1得電，

10、延時(shí)30S后，使電機(jī)反轉(zhuǎn)，若延時(shí)過程中按下GM按鈕，則電機(jī)也立刻反轉(zhuǎn)，直到撞到限位開關(guān)后，電機(jī)停轉(zhuǎn)，然后延時(shí)5S后，電梯繼續(xù)運(yùn)行，無上下行要求，則停在原地。如圖5。圖4 下行控制圖 圖5 開關(guān)狀況圖指示燈顯示過程若電梯停在某一樓，樓外指示燈及轎廂內(nèi)顯示樓層數(shù)均為該層。假設(shè)電梯停在一樓，若一樓有人按下上行按鈕，電梯門打開，同時(shí)轎廂門內(nèi)開門指示燈亮，完全打開后指示燈滅，延時(shí)時(shí)間到或人為按下轎廂內(nèi)關(guān)門按鈕，該關(guān)門按鈕指示燈亮，關(guān)閉完全后，指示燈滅。當(dāng)在電梯中按下欲到樓層之后，轎廂內(nèi)目的樓層指示燈亮，電梯上行過程中，上行指示燈亮，一樓至二樓之間，轎廂內(nèi)及轎廂外各層均顯示1樓指示燈亮，直至電梯在二樓停下

11、，一樓指示燈熄滅，二樓指示燈亮，上行指示燈熄滅，開門指示燈亮，重復(fù)上述電梯門開關(guān)過程。其他上行過程雷同。電梯在下行過程中，假設(shè)當(dāng)由三樓到二樓時(shí)，轎廂內(nèi)及外部均顯示3樓，下行指示燈亮 ，直至在2樓停下時(shí)，轎廂內(nèi)及外部均顯示2樓，下行指示燈滅，重復(fù)上述電梯門開關(guān)過程。其他下行過程雷同。3 元件的計(jì)算及選型（1）刀開關(guān)QS選擇本設(shè)計(jì)中，兩臺(tái)電機(jī)最大容量為4KW，最大電流為8.8A，因此選用HZ10-25（380AC），額定電流25A,可控制電動(dòng)機(jī)最大容量5.5KW，額定電流12A型號(hào)開關(guān)。（2）熱繼電器FR的選擇主電機(jī)為星形接法異步電動(dòng)機(jī)，選用三相結(jié)構(gòu)熱繼電器。熱元件額定電流由公式IN=(0.951

12、.05)IMN得以計(jì)算 主電機(jī) IMN=8.8AIN=(0.951.05)*8.8A=8.369.24A經(jīng)過電流整定可運(yùn)用額定電流為11A的熱元件因此選用JR16-20/10,熱元件額定電流為11A，熱繼電器額定電流為20A。（3）接觸器的選擇本設(shè)計(jì)中，對(duì)KM1 KM2 KM3 KM4進(jìn)行選擇主電機(jī)中，M1額定電流為8.8A,控制回路電壓為380V，主觸點(diǎn)KM1 KM2兩對(duì)，輔助觸點(diǎn)常開觸點(diǎn)2對(duì)，輔助常閉觸點(diǎn)8對(duì)。選用MRC1-2-1810/380V，額定電壓380V，額定電流9A。開關(guān)門電機(jī)M2額定電流為0.63A,控制回路電壓為220V。因此KM3 KM4選用DIL00MC（220V-23

13、0V50HZ），額定電壓220V，額定電流1A。（4）中間繼電器的選擇本設(shè)計(jì)中，中間繼電器所用觸點(diǎn)個(gè)數(shù)小于4個(gè)，且線路電壓為380V，因此選用JI15-44,觸點(diǎn)及吸引線圈額定電壓均為380V，常開、常閉觸點(diǎn)各4對(duì)，額定電流為10A。（5）熔斷器的選擇1） FU2對(duì)M1進(jìn)行短路保護(hù)，INF>=(1.52.5)IMN=(1.52.5)*8.8A=13.222A則選用RC1A-30，熔體額定電流為25A,熔斷器額定電流為30A,額定電壓為380V。2） FU3對(duì)開關(guān)門電機(jī)M2進(jìn)行保護(hù)，額定電壓為220V,INF>=(1.52.5)IMN=(1.52.5)*0.65A=0.9751.62

14、5A選用XRNP1-10/2A , 熔體額定電流為2A,額定電壓為380V。3) 母線熔斷器熔斷電流應(yīng)大于1.6倍的各級(jí)熔斷器電流。FU1 1.6*22=35.2A選用RC1A-60,熔體額定電流為40A,熔斷器額定電流為60A,額定電壓為380V。（6）按鈕的選擇選用LA-18型即可，額定電流5A。（7）指示燈的選擇選擇交流額定電壓36V,功率40W，紅色指示燈。4 元器件清單表3 元件選擇清單符號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量M1三相異步電動(dòng)機(jī)Y112-44KW,380V,8.8A,1440r/min1M2三相異步電動(dòng)機(jī)Y112-480W,220V,0.65A,930r/min1QS組合開關(guān)HZ10-2

15、5380V,25A1KM1，KM2交流接觸器MRC1-2-1810/380V380V,9A2KM3，KM4交流接觸器DIL00MC（220V-230V50HZ）220V,1A2KA1-KA4KA7-KA30交流中間繼電器JZ15-44380V,10A28FR熱繼電器JR16-20/10熱繼電器額定電流20A，熱元件11A1FU1熔斷器RC1A-60380V,熔體40A1FU2熔斷器RC1A-30380V,熔體25A1FU3熔斷器XRNP1-10/2A380V,熔體2A1TC控制變壓器BK-500500VA,380V/220V1SB1-SB11控制按鈕LA-185A11HL1-HL23指示燈36

16、V,40W,紅色23SQ1-SQ19行程開關(guān)LX32-1Q380V,0.79A19KT0.KT2通電延時(shí)繼電器JS20-5380V,5S2KT1通電延時(shí)繼電器JS20-30380V,30S14 結(jié)論本設(shè)計(jì)通過主電機(jī)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)電梯的上下行，通過小電機(jī)實(shí)現(xiàn)電梯門及外門的開關(guān)控制，通過延時(shí)繼電器的延時(shí)，使電梯平穩(wěn)起步和停止，通過紅外傳感器檢測電梯門是否可以正常關(guān)閉。本設(shè)計(jì)可靠性高，實(shí)際生活可以應(yīng)用。在本次設(shè)計(jì)中了解到繼電器、接觸器的工作原理以及電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的原理。并且根據(jù)設(shè)計(jì)的要求對(duì)于各種器件進(jìn)行計(jì)算和選型，借助多個(gè)中間繼電器實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的控制，了解了傳統(tǒng)電梯的工作原理，為以后更為先進(jìn)的電梯設(shè)計(jì)提供了很好的原材料。參考文獻(xiàn) 1 張百令、袁克文主編.電梯安裝維修工.北京：中國社會(huì)勞動(dòng)保障出版社.2002.2 廖常初主編.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù).重慶：重慶大學(xué)出版社.2005.3 張勇主編.電機(jī)拖動(dòng)與控制.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2001.4 鄭萍主編.現(xiàn)代電氣控制技術(shù).重慶:重慶大學(xué)出