1、三层电梯模型控制系统设计设计人：班级：电气工程及其自动化摘要：电梯是垂直方向的运输设备，是高层建筑重不可缺少的交通运输设备。它靠电力，拖动一个可以载人或载物的轿厢，在建筑的井道内导轨上做垂直升降运动，在人们生活中起着举足轻重的作用。该系统主要由电梯拖动系统的控制和电梯逻辑控制系统的控制组成，电梯拖动系统主要包括两台异步电动机及接触器等组成，逻辑控制系统由各种继电器、行程开关及指令按钮组成。本系统主要借助中间继电器实现对机器的全程控制。整个系统实现了电梯的上升、下降及各种信号显示。原理清晰，易于理解。关键字：电梯，异步电机，接触器，继电器，行程开关1 设计任务1.1 设计任务本设计要求实现：能够
2、自动响应楼层召唤信号（含上召唤和下召唤）能够自动响应轿厢服务指令信号能够自动完成轿厢楼层位置显示能够自动显示电梯运行方向1.2 设计方案本设计主要由电梯拖动系统和电梯逻辑控制系统组成，电梯拖动系统为两台异步电动机控制轿厢上升下降及轿厢门开关，电梯逻辑控制系统借助多个继电器完成主回路电机正反转的实现及各种信息显示。电梯逻辑控制系统中，当接收到上升或下降指令之后，相应的中间继电器得电，主电机实现正反转，直到到达指定位置后失电停转。电梯停止后，相应的中间继电器获得信号指令后实现开关门电机的正反转，并借助时间继电器对电梯门状态进行延时。在整个控制过程中，中间继电器同时实现各种信息状态的显示。2 基本结
3、构及原理2.1 电梯控制指令及显示电梯控制指令及显示主要由楼层指令按钮、楼层召唤指令、开关门指令、消防按锁及楼层登记显示、楼层召唤显示、楼层运行显示、上下行显示、开关门显示。如图 1 所示。电梯外部：楼层召唤指令是外部人员要求进入电梯的指令，在按下该指令的同时该指示灯点亮；楼层运行显示显示当前电梯运行位置，轿厢内部及各层楼外均布置一个。电梯内部：楼层指示按钮是人员进入电梯内部后选层指令，按下同时指示灯亮；开关门指令是手动开关指示，按下同时指示灯点亮，直到门完全打开或关闭；上下行显示仅安装在轿厢内部，指示当前电梯是上升还是下降状态。图 1 楼层外及电梯内部按钮及指示灯显示2.2 电梯的控制系统2
4、.2.1 电梯的控制系统组成电梯的控制系统是由电梯拖动系统和逻辑控制系统组成，电梯拖动控制系统控制两台电机的运转与停止，逻辑控制系统控制控制拖动系统电机的正反转及指示灯的显示。电梯拖动系统上下行是由一台 4KW 异步电动机、两对接触器的常开触点、熔断器及热继电器组成。接触器触电的通断由逻辑控制系统控制，熔断器和热继电器实现对电机的短路和过载保护。开关门是由一台 80W 异步电动机、一台 380220V 变压器、两对接触器的常开触点及熔断器组成。接触器触点的通断由逻辑控制系统控制，熔断器实现对电机的短路保护。逻辑控制系统是由 28 个中间继电器、11 个控制按钮、19 个行程开关及 3 个通电延
5、时继电器组成，由控制按钮、行程开关及通电延时继电器控制中间继电器的通电，从而控制两台电机的运行。信息显示主要对电梯上下行、楼层位置、开关门及按钮指令显示，由 23 个红色指示灯组成，由逻辑控制系统控制。2.2.2 工作原理电梯的控制系统中，其工作原理包括上下行过程、开关门过程及指示灯显示过程。其总的原理图如图 2 所示。原理图中开关按钮及指示灯符号如表 1、2 所示：表 1 开关按钮及型号开关按钮 代表符号一楼指令按钮 A1J SB1二楼指令按钮 A2J SB2三楼指令按钮 A3J SB3一楼上召唤按钮 A1S SB4二楼上召唤按钮 A2S SB5二楼下召唤按钮 A2X SB6三楼下召唤按钮
6、A3X SB7三楼直通锁 SB8梯间红外传感器 SB9梯内开门按钮 KM SB10梯内关门按钮 GM SB11一楼行程开关 1YC SQ1二楼行程开关 2YC SQ2三楼行程开关 3YC SQ3轿厢门开门限位开关 （左）SQ4 （右）SQ5轿厢门关门限位开关 SQ6 SQ7一楼门 开门限位开关 SQ8 SQ9一楼门 关门限位开关 SQ10 SQ11二楼门 开门限位开关 SQ12 SQ13二楼门 关门限位开关 SQ14 SQ15三楼门 开门限位开关 SQ16 SQ17三楼门 关门限位开关 SQ18 SQ19表 2 指示灯及符号指示灯 符号上行显示 DCS HL1下行显示 DCX HL2一楼指令信
7、息登记显示 1DTA HL3二楼指令信息登记显示 2DTA HL4三楼指令信息登记显示 3DTA HL5梯内显示楼层显示一楼 HL6一楼外显示楼层显示一楼 HL7二楼外显示楼层显示一楼 HL8三楼外显示楼层显示一楼 HL9梯内显示楼层显示二楼 HL10一楼外显示楼层显示二楼 HL11二楼外显示楼层显示二楼 HL12三楼外显示楼层显示二楼 HL13梯内显示楼层显示三楼 HL14一楼外显示楼层显示三楼 HL15二楼外显示楼层显示三楼 HL16三楼外显示楼层显示三楼 HL17开门显示 KM HL18关门显示 GM HL19一楼上召唤信息登记显示 1DAS HL20二楼上召唤信息登记显示 2DAS H
8、L21二楼下召唤信息登记显示 2DAX HL22三楼下召唤信息登记显示 3DAX HL23上下行过程上行过程：若电梯轿厢停在一楼，且电梯内外门均已关闭，若 2 楼有上升请求或轿厢内有到 2 楼要求，则 KA2 得电，同时自锁，KM1 得电，主触点闭合，主电机正转，直到撞下 2 楼行程开关，KA2 失电，主电机停转。若轿厢门关闭后，无上升或下降的指令信号，则电梯停在 2 楼，若有三楼下召唤指令或轿厢内有到三楼要求，则 KM4 得电同时自锁，KM1 得电，主触点闭合，电机正转，直到撞下 3 楼行程开关，主电机停转。若电梯停在一楼，且门关闭后，若 3 楼有下召唤指令，或轿厢内有 到 3 楼请求，且
9、2 楼无任何指令，则 KA3得电，且自锁，主电机正转，直到撞下 3楼行程开关，主电机停转。其控制部分如图 3 所示。下行过程：若电梯停在三楼，且门已关闭，若 2 楼有下召唤指令，或轿厢内有到 2 楼要求，则 KA7 得电，同时自锁，KM2 得电，触点闭合，电机反转，直到撞到 2 楼行程开关，KA1 失电，电机停转。若轿厢们关闭后，无上升或下降的指令信号，则电梯停在 2 楼，若 1 楼有上召 唤指令或梯内有到一楼请求，则 KA9 得电， 图 3 电梯上行控制图主电机反转，直到撞到 1 楼行程开关，电机停转。若电梯停在三楼，门已关闭，1 楼有下召唤指令或梯内有到 1 楼请求，且 2 楼无任何指令，
10、则 KA8 得电，主电机反转，直到撞到 1 楼行程开关，电机停转。控制图如图 4 所示。开关门过程在停在指定的某一层楼上后，通电延时继电器 KT0 得电，延时 5S 后，开关门电机进行正转，若在 5S 延时期间按下 KM 按钮，则电机立刻正转，直到 4 扇门都撞到限位开关后，电机停转，通电延时继电器 KT1 得电，延时 30S 后，使电机反转，若延时过程中按下 GM 按钮，则电机也立刻反转，直到撞到限位开关后，电机停转，然后延时 5S 后，电梯继续运行，无上下行要求，则停在原地。如图 5。图 4 下行控制图 图 5 开关状况图指示灯显示过程若电梯停在某一楼，楼外指示灯及轿厢内显示楼层数均为该层
11、。假设电梯停在一楼，若一楼有人按下上行按钮，电梯门打开，同时轿厢门内开门指示灯亮，完全打开后指示灯灭，延时时间到或人为按下轿厢内关门按钮，该关门按钮指示灯亮，关闭完全后，指示灯灭。当在电梯中按下欲到楼层之后，轿厢内目的楼层指示灯亮，电梯上行过程中，上行指示灯亮，一楼至二楼之间，轿厢内及轿厢外各层均显示 1 楼指示灯亮，直至电梯在二楼停下，一楼指示灯熄灭，二楼指示灯亮，上行指示灯熄灭，开门指示灯亮，重复上述电梯门开关过程。其他上行过程雷同。电梯在下行过程中，假设当由三楼到二楼时，轿厢内及外部均显示 3 楼，下行指示灯亮 ，直至在 2 楼停下时，轿厢内及外部均显示 2 楼，下行指示灯灭，重复上述电
12、梯门开关过程。其他下行过程雷同。3 元件的计算及选型（1）刀开关 QS 选择本设计中，两台电机最大容量为 4KW，最大电流为 8.8A，因此选用 HZ10-25（380AC） ，额定电流 25A,可控制电动机最大容量 5.5KW，额定电流 12A 型号开关。（2）热继电器 FR 的选择主电机为星形接法异步电动机，选用三相结构热继电器。热元件额定电流由公式 IN=(0.951.05)IMN得以计算 主电机 I MN=8.8AIN=(0.951.05)*8.8A=8.369.24A经过电流整定可运用额定电流为 11A 的热元件因此选用 JR16-20/10,热元件额定电流为 11A，热继电器额定电
13、流为 20A。（3）接触器的选择本设计中，对 KM1 KM2 KM3 KM4 进行选择主电机中，M1 额定电流为 8.8A,控制回路电压为 380V，主触点 KM1 KM2 两对，辅助触点常开触点 2 对，辅助常闭触点 8 对。选用 MRC1-2-1810/380V，额定电压 380V，额定电流9A。开关门电机 M2 额定电流为 0.63A,控制回路电压为 220V。因此 KM3 KM4 选用DIL00MC（220V-230V50HZ） ，额定电压 220V，额定电流 1A。（4）中间继电器的选择本设计中，中间继电器所用触点个数小于 4 个，且线路电压为 380V，因此选用 JI15-44,触
14、点及吸引线圈额定电压均为 380V，常开、常闭触点各 4 对，额定电流为 10A。（5）熔断器的选择1） FU2 对 M1 进行短路保护，I NF=(1.52.5)IMN=(1.52.5)*8.8A=13.222A则选用 RC1A-30，熔体额定电流为 25A,熔断器额定电流为 30A,额定电压为 380V。2） FU3 对开关门电机 M2 进行 保护，额定电压为 220 V,INF=(1.52.5)IMN=(1.52.5)*0.65 A=0.9751.625A选用 XRNP1-10/2A , 熔体额定电流为 2A,额定电压为 380V。3) 母线熔断器熔断电流应大于 1.6 倍的各级熔断器电
15、流。FU1 1.6*22=35.2A选用 RC1A-60,熔体额定电流为 40A,熔断器额定电流为 60A,额定电压为 380V。（6）按钮的选择选用 LA-18 型即可，额定电流 5A。（7）指示灯的选择选择交流额定电压 36V,功率 40W，红色指示灯。4 元器件清单表 3 元件选择清单符号 名称 型号 规格 数量M1三相异步电动机 Y112-44KW,380V,8.8A,1440r/min1M2三相异步电动机 Y112-480W,220V,0.65A,930r/min1QS 组合开关 HZ10-25 380V,25A 1KM1，KM2 交流接触器 MRC1-2-1810/380V 380
16、V,9A 2KM3，KM4 交流接触器DIL00MC（220V-230V50HZ） 220V,1A 2KA1-KA4KA7-KA30交流中间继电器 JZ15-44 380V,10A 28FR 热继电器 JR16-20/10热继电器额定电流 20A，热元件11A1FU1 熔断器 RC1A-60 380V,熔体 40A 1FU2 熔断器 RC1A-30 380V,熔体 25A 1FU3 熔断器 XRNP1-10/2A 380V,熔体 2A 1TC 控制变压器 BK-500 500VA,380V/220V 1SB1-SB11 控制按钮 LA-18 5A 11HL1-HL23 指示灯 36V,40W,
17、红色 23SQ1-SQ19 行程开关 LX32-1Q 380V,0.79A 19KT0.KT2通电延时继电器 JS20-5 380V,5S 2KT1通电延时继电器 JS20-30 380V,30S 14 结论本设计通过主电机的正反转实现电梯的上下行，通过小电机实现电梯门及外门的开关控制，通过延时继电器的延时，使电梯平稳起步和停止，通过红外传感器检测电梯门是否可以正常关闭。本设计可靠性高，实际生活可以应用。在本次设计中了解到继电器、接触器的工作原理以及电动机正反转的原理。并且根据设计的要求对于各种器件进行计算和选型，借助多个中间继电器实现了电机的控制，了解了传统电梯的工作原理，为以后更为先进的电
18、梯设计提供了很好的原材料。参考文献 1 张百令、袁克文主编.电梯安装维修工.北京：中国社会劳动保障出版社.2002.2 廖常初主编.可编程序控制器应用技术.重庆：重庆大学出版社.2005.3 张勇主编.电机拖动与控制.北京：机械工业出版社.2001.4 郑萍主编.现代电气控制技术.重庆:重庆大学出版社.2003.5 冯晓、仲恕主编.电机与电气控制.北京：机械工业出版社.2005.6 北京赛尔风标广告有限公司编辑.赛尔电梯市场 2009-2010 全国电梯行业商务年鉴.北京：北京赛尔风标广告有限公司.2010.河北科技师范学院课程设计说明书课程题目：电气控制与可编程序控制器应用技术课程设计设计题目: 三层电梯设计 专 业： 电气工程及其自动化 学 号: 设 计 者： 张丽梅 指导老师： 马玉泉 卢卫娜 崔丽娜 设计日期： 2011.6.20-2011.7.1
