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1、第5章 可编程控制器的综合应用教学课件 高教版 可编程控制器原理与应用第五章第五章 可编程控制器的综合应用可编程控制器的综合应用 5.1 PLC在传统机床电路电气改造中的应用在传统机床电路电气改造中的应用5.2 PLC在变频调速电梯中的应用在变频调速电梯中的应用5.1.1 控制任务分析控制任务分析传统传统X62W万能铣床控制系统的电气原理图万能铣床控制系统的电气原理图M1是主轴电动机是主轴电动机M2是冷却泵电动机是冷却泵电动机M3是进给电动机是进给电动机（1）铣削加工有）铣削加工有顺铣顺铣和和逆铣逆铣两种加工方式，因此主两种加工方式，因此主轴电动机轴电动机M1要能够正反转，但方向改变并不频繁；
2、要能够正反转，但方向改变并不频繁；主轴电动机采用电磁离合器制动，以实现准确停车主轴电动机采用电磁离合器制动，以实现准确停车。（2）铣床的工作台要求有六个方向的进给运动，）铣床的工作台要求有六个方向的进给运动，因此也要求进给电动机能正反转；进给的快速移因此也要求进给电动机能正反转；进给的快速移动通过电磁铁和机械挂档来完成；圆工作台的回动通过电磁铁和机械挂档来完成；圆工作台的回转运动由进给电动机经传动机构驱动。转运动由进给电动机经传动机构驱动。1控制要求控制要求l（3）主轴运动和进给运动采用变速盘进行速度选择，）主轴运动和进给运动采用变速盘进行速度选择，两种运动都要求变速后作瞬时点动，以保证变速齿
3、轮两种运动都要求变速后作瞬时点动，以保证变速齿轮良好地啮合。良好地啮合。l（4）当主轴电动机或冷却泵电动机过载时，进）当主轴电动机或冷却泵电动机过载时，进给运动必须立即停止，以免损坏刀具和铣床。给运动必须立即停止，以免损坏刀具和铣床。l（5）根据加工工艺的要求，铣床应具有以下电气联锁：）根据加工工艺的要求，铣床应具有以下电气联锁：1）只有主轴旋转后进给运动和进给的快速移动才允许）只有主轴旋转后进给运动和进给的快速移动才允许 执行，以防止刀具和铣床的损坏。执行，以防止刀具和铣床的损坏。2）也可采用主轴运动和进给运动同时停止的）也可采用主轴运动和进给运动同时停止的方式，因为主轴运动的转动惯量很大，
4、这方式，因为主轴运动的转动惯量很大，这样实际上就保证了进给运动先停止，主轴样实际上就保证了进给运动先停止，主轴运动后停止的要求。运动后停止的要求。3）六个方向的进给运动间必须有联锁，以保）六个方向的进给运动间必须有联锁，以保证机械操纵手柄每次操作只能执行一个方证机械操纵手柄每次操作只能执行一个方向的进给运动。向的进给运动。（6）要求有冷却系统、照明设备及必要的保护措施。）要求有冷却系统、照明设备及必要的保护措施。2控制任务分析控制任务分析 本控制任务是运用本控制任务是运用PLC对铣床进行电气改造，因而机对铣床进行电气改造，因而机床的机械部分保持不变。为便于操作机床，所有主令器床的机械部分保持不
5、变。为便于操作机床，所有主令器件的位置都保持原位不变，并将它们作为输入元件与件的位置都保持原位不变，并将它们作为输入元件与PLC输入点（输入点（X）相连；）相连；电磁离合器电磁离合器YC1YC3及交流接触器及交流接触器KM1KM4作为作为输出元件和输出元件和PLC的输出点（的输出点（Y）相连，并都保持原型号）相连，并都保持原型号及规格不变。及规格不变。l 在电气改造时，铣床控制线路的主回路在电气改造时，铣床控制线路的主回路不变，而涉及触点较多，连线较为复杂的不变，而涉及触点较多，连线较为复杂的控制回路由控制回路由PLC编程代替，为使梯形图程编程代替，为使梯形图程序具有正确的逻辑关系，序具有正确
6、的逻辑关系，首先必须仔细分首先必须仔细分析析X62W万能铣床继电器控制电路的各个环万能铣床继电器控制电路的各个环节，理清其逻辑关系。节，理清其逻辑关系。5.1.2 相关基础知识相关基础知识l1.X62W万能铣床继电器控制电路解读万能铣床继电器控制电路解读 万能铣床是一种通用的万能铣床是一种通用的多用途机床，它可以用圆多用途机床，它可以用圆柱铣刀、圆片铣刀、角度柱铣刀、圆片铣刀、角度铣刀、成型铣刀及端面铣铣刀、成型铣刀及端面铣刀等刀具对各种零件进行刀等刀具对各种零件进行平面、斜面、螺旋面及成平面、斜面、螺旋面及成型表面的加工，还可以加型表面的加工，还可以加装万能铣头、分度头和圆装万能铣头、分度头
7、和圆工作台等机床附件来扩大工作台等机床附件来扩大加工范围。加工范围。l X62W万能铣床主要由底座、床身、主轴、万能铣床主要由底座、床身、主轴、悬梁、刀杆、升降台、横溜板、回转盘和悬梁、刀杆、升降台、横溜板、回转盘和工作台等几部分组成。工件放置在工作台工作台等几部分组成。工件放置在工作台上，工作台可以前后纵向移动；工作台放上，工作台可以前后纵向移动；工作台放置在可以转动的回转盘上，回转盘放置在置在可以转动的回转盘上，回转盘放置在可以横向移动的横溜板上，而横溜板又放可以横向移动的横溜板上，而横溜板又放置在可以上下移动的升降台上。因此安装置在可以上下移动的升降台上。因此安装在工作台上的工件能够进行
8、前后左右上下在工作台上的工件能够进行前后左右上下多个方向运动。多个方向运动。铣床电气元件功能表铣床电气元件功能表电气符号名称及功能电气符号名称及功能M1主轴电动机SQ2进给变速冲动行程开关M2冷却泵电动机SQ3工作台向前、下进给行程开关M3进给电动机SQ4工作台向后、上进给行程开关KM1主轴电动机接触器SQ5工作台向左进给行程开关KM2快速进给接触器SQ6工作台向右进给行程开关KM3、KM4进给电动机正、反转接触器T1照明变压器QS1电源开关T2整流变压器QS2冷却泵开关TC控制变压器SA1主轴换刀制动开关YC1主轴制动电磁离合器SA2圆工作台转换开关YC2、YC3快慢速进给电磁离合器SA3主
9、轴换向开关FR1主轴电动机过载保护SA4照明灯开关FR2冷却泵电动机过载保护SB1、SB2主轴启动按钮FR3进给电动机过载保护SB3、SB4快速进给按钮FU1FU6短路保护SB5、SB6主轴停止按钮VC整流桥SQ1主轴变速冲动行程开关EL照明灯（1）主轴电动机）主轴电动机M1的控制的控制l继电器控制原理图中，主轴电动机继电器控制原理图中，主轴电动机M1由接触器由接触器KM1控制，控制，主轴旋转方向事先可通过转换开关主轴旋转方向事先可通过转换开关SA3来选择。为便于操来选择。为便于操作，在机床的两边各有一个启停按钮，按下启动按钮作，在机床的两边各有一个启停按钮，按下启动按钮SB1或或SB2，接触
10、器，接触器KM1线圈得电并自锁，主轴电动机运转；线圈得电并自锁，主轴电动机运转；l按下停止按钮按下停止按钮SB5或或SB6，常闭触点，常闭触点SB5-1或或SB6-1断开，断开，接触器接触器KM1线圈断电，常开触点线圈断电，常开触点SB5-2或或SB6-2闭合，主闭合，主轴制动电磁离合器轴制动电磁离合器YC1得电，主轴电动机停转。得电，主轴电动机停转。为便于更换刀具，可转动转换开关为便于更换刀具，可转动转换开关SA1，使，使SA1-2闭合，闭合，YC1得电，主轴制动；同时得电，主轴制动；同时SA1-1断开，切断控制回路，断开，切断控制回路，以防换刀时启动主轴发生意外。以防换刀时启动主轴发生意外
11、。l主轴在变速时，应先将变速手柄下压，再主轴在变速时，应先将变速手柄下压，再向外拉动手柄，转动变速盘选择所需转速，向外拉动手柄，转动变速盘选择所需转速，然后快速将手柄快速推回原位。在手柄推然后快速将手柄快速推回原位。在手柄推拉过程中，凸轮瞬间压下弹簧杆使冲动开拉过程中，凸轮瞬间压下弹簧杆使冲动开关关SQ1瞬时动作，接触器瞬时动作，接触器KM1线圈瞬时得线圈瞬时得电，以便于变速齿轮啮合。电，以便于变速齿轮啮合。l接触器接触器KM1线圈和主轴制动电磁离合器线圈和主轴制动电磁离合器YC1线圈线圈的逻辑表达式如下：的逻辑表达式如下：（2）进给电动机）进给电动机M2的控制的控制l1）工作台纵向（前、后）
12、和升降（上、下）进给控制）工作台纵向（前、后）和升降（上、下）进给控制l先将工作台转换开关先将工作台转换开关SA2扳在断开位置，此时扳在断开位置，此时SA2-1和和SA2-3 接通。接通。l工作台的纵向和升降进给运动是由一个操纵手柄控制的，该操工作台的纵向和升降进给运动是由一个操纵手柄控制的，该操纵手柄有上、下、前、后和中间零位五个位置，并与位置开关纵手柄有上、下、前、后和中间零位五个位置，并与位置开关SQ3和和SQ4联动。联动。l当手柄处在中间位置时，当手柄处在中间位置时，SQ3、SQ4均未被压合，均未被压合，工作台无任何进给运动；工作台无任何进给运动；l当手柄扳至向下或前位置时，位置开关当
13、手柄扳至向下或前位置时，位置开关SQ3压合压合使常闭触点使常闭触点SQ3-2断开，常开触点断开，常开触点SQ3-1闭合，闭合，接触器接触器KM3线圈得电，电动机线圈得电，电动机M2正转带动工作台正转带动工作台向下或向前运动；向下或向前运动；l当手柄扳至向上或后位置时，位置开关当手柄扳至向上或后位置时，位置开关SQ4压合压合使常闭触点使常闭触点SQ4-2断开，常开触点断开，常开触点SQ4-1闭合，闭合，接触器接触器KM4线圈得电，电动机线圈得电，电动机M2反转带动工作台反转带动工作台向上或向后运动。向上或向后运动。l由于手柄扳向不同位置时，电动机由于手柄扳向不同位置时，电动机M2的传的传动链和不
14、同的丝杠搭合，所以电动机动链和不同的丝杠搭合，所以电动机M2只只有正反两个转向却能实现工作台四个方向有正反两个转向却能实现工作台四个方向的进给运动。的进给运动。l其控制逻辑如下：其控制逻辑如下：l2 2）工作台的横向（左、右）工作台的横向（左、右）进给进给控制控制l作作台台转转换换开开关关SA2SA2仍仍扳扳在在SA2-1SA2-1和和SA2-3SA2-3接接通通位位置置,横横向向操操纵纵手手柄柄控控制制工工作作台台的的左左右右横横向向进进给给运运动动，该该操操纵纵手手柄柄有有左左、右和中右和中间间零位三个位置。工零位三个位置。工l当当手手柄柄处处于于中中间间位位置置时时，位位置置开开关关SQ
15、5SQ5和和SQ6SQ6均均未未被被压压合合，进进给给控控制制电电路路处处于于断断开开状状态态；扳扳动动手手柄柄时时，位位置置开开关关SQ5SQ5或或SQ6SQ6被被压压合合的的同同时时，通通过过机机械械结结构构将将电电动动机机M2M2的的传传动动链链与工作台下面的左右与工作台下面的左右进给丝进给丝杠搭合。杠搭合。l当当手手柄柄扳扳至至向向左左位位置置时时，位位置置开开关关SQ5SQ5压压合合使使常常闭闭触触点点SQ5-2SQ5-2断断开开，常常开开触触点点SQ5-1SQ5-1闭闭合合，接接触触器器KM3KM3线线圈圈得得电电，电电动动机机M2M2正正转转带带动动工工作作台台向向左左运运动动；
16、当当手手柄柄扳扳至至向向右右位位置置时时，位位置置开开关关SQ6SQ6压压合合使使常常闭闭触触点点SQ6-2SQ6-2断断开开，常常开开触触点点SQ6-1SQ6-1闭闭合合，接接触触器器KM4KM4线线圈圈得得电电，电电动动机机M2M2反反转转带带动动工工作作台向右运台向右运动动。l其控制逻辑如下：其控制逻辑如下：3）圆工作台的回转运动控制）圆工作台的回转运动控制l 加工前应将转换开关加工前应将转换开关SA2应扳到接通位置，此时应扳到接通位置，此时触点触点SA2-2接通，触点接通，触点SA2-1和和SA2-3断开，电流断开，电流经经1013141520191718路径，使路径，使接触器接触器K
17、M3线圈得电，电动机线圈得电，电动机M2运转，通过一根运转，通过一根专用轴带动圆形工作台作旋转运动；专用轴带动圆形工作台作旋转运动；l停止时仍将转换开关停止时仍将转换开关SA扳至断开位置，以保证工扳至断开位置，以保证工作台能够进行六个方向中任意一个方向的进给运作台能够进行六个方向中任意一个方向的进给运动。其控制逻辑如下：动。其控制逻辑如下：4）进给变速冲动控制）进给变速冲动控制l和主轴的变速冲动一样，为使齿轮良好的啮合，和主轴的变速冲动一样，为使齿轮良好的啮合，进给变速时也需要进行变速后的瞬时点动，铣床进给变速时也需要进行变速后的瞬时点动，铣床的进给变速冲动控制是由变速手柄和冲动开关的进给变速
18、冲动控制是由变速手柄和冲动开关SQ2通过机械上的联动机构实现的。通过机械上的联动机构实现的。l变速时，先将操纵手柄放在中间位置，然后向外变速时，先将操纵手柄放在中间位置，然后向外拉出蘑菇形进给变速盘，使进给齿轮松开，转动拉出蘑菇形进给变速盘，使进给齿轮松开，转动变速盘选择好进给速度，再把变速盘推回原位。变速盘选择好进给速度，再把变速盘推回原位。l在推进的过程中，挡块压下位置开关在推进的过程中，挡块压下位置开关SQ2，使常闭触点，使常闭触点SQ2-2断开，常开触点断开，常开触点SQ2-1闭合，接触器闭合，接触器KM3得电，电得电，电动机动机M2启动；启动；l但随着变速盘的复位，位置开关但随着变速
19、盘的复位，位置开关SQ2复位，使复位，使KM3断电释断电释放，放，M2失电停转。这样使失电停转。这样使M2瞬时点动一下，齿轮系统产瞬时点动一下，齿轮系统产生一次抖动，齿轮也就顺利啮合了。其控制逻辑如下：生一次抖动，齿轮也就顺利啮合了。其控制逻辑如下：5）工作台的快速移动控制）工作台的快速移动控制l工作台的快速移动是通过电磁离合器工作台的快速移动是通过电磁离合器YC3实现的。正常进实现的。正常进给时，电磁离合器给时，电磁离合器YC2得电，将齿轮传动链与进给丝杠搭得电，将齿轮传动链与进给丝杠搭合，电动机合，电动机M2经齿轮传动系统通过进给丝杠控制工作台经齿轮传动系统通过进给丝杠控制工作台进给；进给
20、；l按下按钮按下按钮SB3或或SB4后，接触器后，接触器KM2得电，其常闭触点断得电，其常闭触点断开，电磁离合器开，电磁离合器YC2失电，使齿轮传动链与进给丝杠分离；失电，使齿轮传动链与进给丝杠分离；同时同时KM2的常开触点使的常开触点使YC3得电，使电动机得电，使电动机M2直接和进直接和进给丝杠搭合，带动工作台按选定的进给方向快速移动。其给丝杠搭合，带动工作台按选定的进给方向快速移动。其控制逻辑如下：控制逻辑如下：2.PLC控制系统设计的基本内容控制系统设计的基本内容la.PLC控制系统能控制被控对象最大限度地满足控制系统能控制被控对象最大限度地满足工艺要求。工艺要求。lb.保证保证PLC控
21、制系统安全可靠。控制系统安全可靠。lc.力求使力求使PLC控制系统简单、经济、使用和维修控制系统简单、经济、使用和维修方便。方便。ld.能够适应今后发展的需要。能够适应今后发展的需要。（1）PLC控制系统设计的基本原则控制系统设计的基本原则（2）PLC控制系统设计的基本内容控制系统设计的基本内容l1）选择用户的）选择用户的输入设备输入设备（按钮、操作开关、（按钮、操作开关、行程开关、传感器等）、行程开关、传感器等）、输出设备输出设备（继电（继电器、接触器、指示灯等）及器、接触器、指示灯等）及输出设备驱动输出设备驱动的相关控制对象的相关控制对象（电动机、电磁阀、数码（电动机、电磁阀、数码管等）。
22、管等）。l2）PLC的选择。的选择。PLC是整个控制系统核心，是整个控制系统核心，正确选择正确选择PLC对于保证整个控制系统的技对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起着重要的作用。术经济性能指标起着重要的作用。选择选择PLC包括机型、容量、包括机型、容量、I/O模块、电源模块、电源模块等的选择，必要时还包括一些扩展模模块等的选择，必要时还包括一些扩展模块和特殊功能模块的选择等。块和特殊功能模块的选择等。l3）进行输入）进行输入/输出分配输出分配，画出，画出PLC的输入的输入/输出接输出接线图。线图。l4）系统控制程序设计）系统控制程序设计。控制程序是控制系统的软。控制程序是控制系统的软件部分
23、，也是保证系统正常工作和安全可靠的关件部分，也是保证系统正常工作和安全可靠的关键，应进行反复调试、修改，直至满足控制要求键，应进行反复调试、修改，直至满足控制要求为止。主要包括系统控制流程图、梯形图、语句为止。主要包括系统控制流程图、梯形图、语句表（程序清单）等的具体设计。表（程序清单）等的具体设计。l5）编制系统技术文件）编制系统技术文件。主要包括系统说明书、电。主要包括系统说明书、电气原理总图、电器布置图、电气元件明细表等。气原理总图、电器布置图、电气元件明细表等。PLC控制系统设计的一般步骤控制系统设计的一般步骤 5.1.3 输入输入/输出分配输出分配1.X62W万能铣床控制系统输入万能
24、铣床控制系统输入/输出分配表输出分配表输入输出元件代号作用输入继电器输出继电器元件代号作用SB1、SB2主轴启动X000Y000KM1主轴电机M1控制SB3、SB4快速进给X001Y001KM2快速进给控制SB5、SB6主轴停止制动X002Y002KM3进给电机M2正转SA1主轴换刀制动X003Y003KM4进给电机M2反转SA2-1正常进给X004Y004YC1主轴制动SA2-2圆工作台X005Y005YC2正常进给SQ1主轴冲动X006Y006YC3快速进给SQ2进给冲动X007SQ3向下、前进给X010SQ4向上、后进给X011SQ5向左进给X012SQ6向右进给X0132输入输入/输出
25、接线图输出接线图 5.1.4 程序设计程序设计 1、X62W万能铣床万能铣床PLC控制梯形图控制梯形图 PLCPLC内部内部辅辅助助继电继电器器X62WX62W万能万能铣铣床控制床控制环节环节M0M0主主轴轴启启动动M1M1快速快速进给进给M2M2主主轴变轴变速冲速冲动动M3M3进给变进给变速冲速冲动动M4M4工作台向下、前工作台向下、前进给进给M5M5工作台向上、后工作台向上、后进给进给M6M6工作台向左工作台向左进给进给M7M7工作台向右工作台向右进给进给M8M8圆圆工作台工作台进给进给2、M0M8对应的控制环节如下表所示。对应的控制环节如下表所示。3、梯形图控制程序对应的指令语句如下、梯
26、形图控制程序对应的指令语句如下 5.1.5 系统安装与总调系统安装与总调l1.系统安装系统安装l（1）准备元件器材）准备元件器材l按前几章相同的方法准备相关的元件器材。在此，所用输按前几章相同的方法准备相关的元件器材。在此，所用输入入/输出元件均可沿用原继电器输出元件均可沿用原继电器l控制型控制型X62W万能铣床的元器件，控制电柜也和原机床一万能铣床的元器件，控制电柜也和原机床一样采用两个。样采用两个。（2）安装接线）安装接线la布置元件布置元件lb安装接线。安装接线。主电路按图主电路按图5-1所示原继电器控制所示原继电器控制型万能铣床主电路安装接线，控制电路则按图型万能铣床主电路安装接线，控
27、制电路则按图5-4进行安装接线。进行安装接线。（3）将程序写入）将程序写入PLC，并启动程序监控。，并启动程序监控。2.系统总调系统总调l（1）在教师现场监护下对系统进行总调试，验证）在教师现场监护下对系统进行总调试，验证各个部分控制功能是否符合要求。各个部分控制功能是否符合要求。l（2）如果出现故障，学生应独立检修，根据出现）如果出现故障，学生应独立检修，根据出现的故障现象检修相关线路或修改梯形图。的故障现象检修相关线路或修改梯形图。l（3）系统检修完毕应重新通电调试，直至系统正）系统检修完毕应重新通电调试，直至系统正常工作。常工作。l（4）编制或修改系统技术文件。）编制或修改系统技术文件。
28、5.2 PLC在变频调速电梯中的应用在变频调速电梯中的应用5.2.1 控制任务分析控制任务分析l1控制要求控制要求l（1）初始状态电梯位于基站（一层），当电梯投入）初始状态电梯位于基站（一层），当电梯投入运行时，电梯自动开门，乘客进入轿箱，延时一段时运行时，电梯自动开门，乘客进入轿箱，延时一段时间后门自动关闭，电梯按乘客选层要求自动运行。间后门自动关闭，电梯按乘客选层要求自动运行。l（2）电梯启动后，延时一段时间转入稳速运行；当）电梯启动后，延时一段时间转入稳速运行；当接收到停层信号时，电梯进入该层减速区后减速，到接收到停层信号时，电梯进入该层减速区后减速，到达该层后停车制动平层。达该层后停车
29、制动平层。l（3）电梯运行过程中，若前方楼层有外呼或内选信）电梯运行过程中，若前方楼层有外呼或内选信号，电梯到达该层时应停车开门响应该请求信号。号，电梯到达该层时应停车开门响应该请求信号。l（4）电梯运行过程中，若有反方向的外呼或内选信号，）电梯运行过程中，若有反方向的外呼或内选信号，电梯必须在响应完同方向的请求信号后再予以响应，即应电梯必须在响应完同方向的请求信号后再予以响应，即应遵循同向优先响应的原则。遵循同向优先响应的原则。l（5）电梯响应某一个请求信号时，首先开门。若有人按）电梯响应某一个请求信号时，首先开门。若有人按下关门按钮，电梯门立即关闭；若无人按下关门按钮，电下关门按钮，电梯门
30、立即关闭；若无人按下关门按钮，电梯门将延时一段时间后自动关闭。梯门将延时一段时间后自动关闭。l（6）电梯开门和关门要求先快速再慢速，即应有开、关）电梯开门和关门要求先快速再慢速，即应有开、关门调速系统。在规定时间内若关门没有到位（有人或物在门调速系统。在规定时间内若关门没有到位（有人或物在门之间或开门按钮没复位），则门再次自动打开。门之间或开门按钮没复位），则门再次自动打开。l（7）在楼层门厅和轿箱内应有楼层显示设备，用以显示）在楼层门厅和轿箱内应有楼层显示设备，用以显示电梯所在的楼层号。电梯所在的楼层号。l（8）电梯应有必要的保护措施。）电梯应有必要的保护措施。五层电梯示意图五层电梯示意图2
31、控制任务分析控制任务分析l本控制任务中主要有两种运动的控制，一个是本控制任务中主要有两种运动的控制，一个是电电梯轿箱的开关门控制梯轿箱的开关门控制，由于要求快、慢速，可以，由于要求快、慢速，可以采用直流电机驱动，并根据控制要求对其进行调采用直流电机驱动，并根据控制要求对其进行调速；速；l另一个是另一个是电梯轿箱在井道中的上下运动电梯轿箱在井道中的上下运动，也要求，也要求能稳速运行和平层前进行减速，在交流调速电梯能稳速运行和平层前进行减速，在交流调速电梯中一般采用专用的笼型交流异步电动机拖动，可中一般采用专用的笼型交流异步电动机拖动，可通过变频器控制其实现变频调速。通过变频器控制其实现变频调速。
32、l整个系统的控制以整个系统的控制以PLC为核心通过编制程序实现；为核心通过编制程序实现；变频器采用外部端子控制模式；而门厅和轿箱内变频器采用外部端子控制模式；而门厅和轿箱内的楼层显示，可用的楼层显示，可用PLC编程驱动七段显示器实现。编程驱动七段显示器实现。5.2.2 相关基础知识相关基础知识1、曳引电梯的基本结构、曳引电梯的基本结构曳引传动系统曳引传动系统导向系统导向系统门系统门系统轿箱轿箱重量平衡系统重量平衡系统电力拖动系统电力拖动系统电气控制系统电气控制系统安全保护系统安全保护系统 交交流流曳曳引引电电梯梯交交流流曳曳引引电电梯梯的的基基本本结结构构图图（1）曳引传动系统）曳引传动系统曳
33、引机曳引机曳引钢丝绳曳引钢丝绳导向轮导向轮反绳轮反绳轮组组 成成电动机电动机联轴器联轴器制动器制动器减速箱减速箱机座机座曳引轮曳引轮 图中轿箱和对重分别连接在曳引钢丝绳的两端，曳引机带动曳引轮旋图中轿箱和对重分别连接在曳引钢丝绳的两端，曳引机带动曳引轮旋转，通过钢丝绳与曳引轮槽之间的摩擦力驱动轿箱升降。当曳引轮的直转，通过钢丝绳与曳引轮槽之间的摩擦力驱动轿箱升降。当曳引轮的直径较小或轿箱的尺寸较大时，必须使用导向轮，加大轿箱与对重之间的径较小或轿箱的尺寸较大时，必须使用导向轮，加大轿箱与对重之间的间距，避免轿箱和对重在运动过程中发生碰撞。间距，避免轿箱和对重在运动过程中发生碰撞。（2）导向系统
34、）导向系统l导向系统的作用：导向系统的作用：限制轿箱和对重的活动自由度，限制轿箱和对重的活动自由度，使轿箱和对重只能沿导轨作升降运动。使轿箱和对重只能沿导轨作升降运动。l组成：组成：主要由导轨、导靴和导轨架等。主要由导轨、导靴和导轨架等。导轨固定在导轨架上，导轨架由于是承重部件，导轨固定在导轨架上，导轨架由于是承重部件，所以直接和井道壁相连，而导靴则装在轿箱和对所以直接和井道壁相连，而导靴则装在轿箱和对重上，与导轨配合强制轿箱与对重只能沿导轨作重上，与导轨配合强制轿箱与对重只能沿导轨作垂直方向的升降运动。垂直方向的升降运动。（3）门系统）门系统l组成：组成：轿箱门、层门、开门电机、联动机构、门
35、轿箱门、层门、开门电机、联动机构、门锁等。锁等。l轿箱门设在轿箱入口处，主要由门扇、门导轨架、轿箱门设在轿箱入口处，主要由门扇、门导轨架、门靴和门刀等部分组成；门靴和门刀等部分组成；l层门设在层站入口处，除有门扇、门导轨架、门层门设在层站入口处，除有门扇、门导轨架、门靴外，还有门锁装置和应急开锁装置等；靴外，还有门锁装置和应急开锁装置等；l开门电机通常采用直流电机，主要用来驱动轿箱开门电机通常采用直流电机，主要用来驱动轿箱门和层门的开启和关闭。门和层门的开启和关闭。（4）轿箱）轿箱l轿箱是用以运送乘客或货物的电梯组件，主要由轿箱是用以运送乘客或货物的电梯组件，主要由轿箱架轿箱架和和轿箱体轿箱体
36、组成。组成。l轿箱架是轿箱体的承重构架，主要由横梁、立柱、轿箱架是轿箱体的承重构架，主要由横梁、立柱、底梁和斜拉杆等组成；底梁和斜拉杆等组成；l轿箱体则由轿箱底、轿箱壁、轿箱顶、照明通风轿箱体则由轿箱底、轿箱壁、轿箱顶、照明通风装置、轿箱装饰件和轿箱操纵面板等组成，其空装置、轿箱装饰件和轿箱操纵面板等组成，其空间大小由额定载重量或额定载客人数决定。间大小由额定载重量或额定载客人数决定。（5）重量平衡系统）重量平衡系统l重量平衡系统由重量平衡系统由对重对重和和重量补偿重量补偿装置组成。装置组成。l对重主要起到平衡轿箱自重和部分额定载重的作对重主要起到平衡轿箱自重和部分额定载重的作用，主要由对重块
37、和对重架两部分；用，主要由对重块和对重架两部分；l重量补偿装置是补偿高层电梯中轿箱与对侧曳引重量补偿装置是补偿高层电梯中轿箱与对侧曳引钢丝绳长度变化对电梯平衡设计影响的钢丝绳长度变化对电梯平衡设计影响的装置。装置。（6）电力拖动系统）电力拖动系统l作用作用:是对电梯实行速度控制是对电梯实行速度控制。l组成：组成：主要有曳引电动机、供配电系统、速度反馈装置、调速装置等主要有曳引电动机、供配电系统、速度反馈装置、调速装置等部分。部分。l曳引电动机曳引电动机是整个电梯的动力来源，根据电梯配置可采用直流电动机是整个电梯的动力来源，根据电梯配置可采用直流电动机或交流电动机；或交流电动机；l供电系统供电系
38、统为电动机提供电源；为电动机提供电源；l速度反馈装置速度反馈装置为调速系统提供电梯运行速度信号，形成闭环控制系统，为调速系统提供电梯运行速度信号，形成闭环控制系统，一般采用测速发电机或速度脉冲发生器与电动机相联；一般采用测速发电机或速度脉冲发生器与电动机相联；l调速装置调速装置用于曳引电动机的调速控制。用于曳引电动机的调速控制。（7）电气控制系统）电气控制系统l作用：作用：是对电梯的运行实行操纵和控制。是对电梯的运行实行操纵和控制。l组成：组成：主要有操纵装置、位置显示装置、控制屏、平层装置、选层器主要有操纵装置、位置显示装置、控制屏、平层装置、选层器等部分。等部分。l操纵装置操纵装置包括轿箱
39、内的按钮操作箱、层站召唤按钮、轿顶和机房中的包括轿箱内的按钮操作箱、层站召唤按钮、轿顶和机房中的检修或应急操纵箱；检修或应急操纵箱；l控制屏控制屏安装在机房中，由各类电气控制元件组成，对整个电梯实行电安装在机房中，由各类电气控制元件组成，对整个电梯实行电气控制；气控制；l平层装置平层装置能保证电梯到站时轿箱和楼层在一定的误差范围内保持在同能保证电梯到站时轿箱和楼层在一定的误差范围内保持在同一平面上，使用旋转编码器可以使平层更精确；一平面上，使用旋转编码器可以使平层更精确；l选层器选层器主要用于乘客选择目的楼层，同时起到决定电梯运行方向、发主要用于乘客选择目的楼层，同时起到决定电梯运行方向、发出
40、减速信号等作用。出减速信号等作用。（8）安全保护系统）安全保护系统l作用：作用：安全保护系统可以保证电梯的安全运行。安全保护系统可以保证电梯的安全运行。l组成：组成：主要包括机械和电气保护两类。主要包括机械和电气保护两类。l机械保护机械保护主要有限速器和安全钳的超速保护、缓主要有限速器和安全钳的超速保护、缓冲器的冲顶和撞底保护和切断总电源的极限保护冲器的冲顶和撞底保护和切断总电源的极限保护等；等；l电气保护电气保护几乎在电梯电气控制的各个环节都有，几乎在电梯电气控制的各个环节都有，将在电气控制系统中介绍。将在电气控制系统中介绍。2.变频器基础知识变频器基础知识（1）接线端子）接线端子 1）主电
41、路端子）主电路端子 输入：输入：R/L1、S/L2、T/L3 输出：输出：U、V、W 2）控制电路端子）控制电路端子 正转：正转：STF反转：反转：STR外部多段速控制：外部多段速控制：RH、RM和和RL SD：接点输入公共端：接点输入公共端 变频器端子接线图变频器端子接线图（2）常用参数设置）常用参数设置1）运行模式选择）运行模式选择Pr.79设定为设定为07来选择，默认值为来选择，默认值为0。2）输入端子的功能分配）输入端子的功能分配Pr.178Pr.182参数的设定：参数的设定：3）多段速频率设定）多段速频率设定 由参数由参数Pr.4Pr.6、Pr.24Pr.27、Pr.232Pr.23
42、9设定设定 输入端子STFSTRRLRMRH对应对应参数参数Pr.178Pr.179Pr.180Pr.181Pr.182初始初始值值60610123.曳引电动机主拖动电路曳引电动机主拖动电路l变频调速电梯一般采用变频调速电梯一般采用专用的三相交流异步电专用的三相交流异步电动机，其主拖动电路如动机，其主拖动电路如图所示。图所示。l 图中图中M1三相交流电源三相交流电源由由接触器接触器KM1 经经VVVF接入，控制电梯轿箱的接入，控制电梯轿箱的上升和下降；上升和下降；l电动机正反转由电动机正反转由PLC控控制制VVVF的方向控制端实的方向控制端实现；现；lKDX为相序继电器，其为相序继电器，其作用
43、是保证电梯实际运作用是保证电梯实际运行方向和期望召唤方向行方向和期望召唤方向相同。相同。4门电动机主拖动及安全运行电路门电动机主拖动及安全运行电路门电动机门电动机M2一般为一般为120W，额定工作电压为直流，额定工作电压为直流110V，额定转速为，额定转速为1000r/min的的直流电动机。直流电动机。KM3、KM4控制直流电机控制直流电机M2正反转，实现电梯门的打开和关闭。调速是通过调节正反转，实现电梯门的打开和关闭。调速是通过调节R1和和R2、R3的接入电阻实现的。的接入电阻实现的。5.楼层显示楼层显示各层门厅和轿箱内楼层显示采用专用的集成电各层门厅和轿箱内楼层显示采用专用的集成电CD45
44、13驱驱动共阴极七段显示器实现。动共阴极七段显示器实现。CD4513的用法如下图。的用法如下图。l CD4513是具有锁存、译码功能的专用共阴极七段显示器是具有锁存、译码功能的专用共阴极七段显示器驱动电路，数据由输入端驱动电路，数据由输入端AD输入，其中输入，其中A为最低位，为最低位，D为最高位，为最高位，LE为输入使能端；为输入使能端；l当LE端输入信号上升沿到来时，由端输入信号上升沿到来时，由AD端数据组成的端数据组成的BCD码存入片内寄存器，同时将该数据译码后通过七段显码存入片内寄存器，同时将该数据译码后通过七段显示器显示出来，并维持该数据不变，直到示器显示出来，并维持该数据不变，直到L
45、E端下一个上升端下一个上升沿到来。沿到来。l应用应用CD4513集成电路可以减少集成电路可以减少PLC输出点数的占用，特输出点数的占用，特别是运用七段显示器进行多位显示时，若将不同位的数据别是运用七段显示器进行多位显示时，若将不同位的数据分时送入不同的七段显示器进行分时显示，则可节省更多分时送入不同的七段显示器进行分时显示，则可节省更多的的PLC输出点数，但此时应选用晶体管输出型的输出点数，但此时应选用晶体管输出型的PLC，以，以减少高速切换时减少高速切换时LED的闪烁。的闪烁。6干簧管感应器干簧管感应器常开静触片动触片动触片常闭静触常闭静触片片干簧管干簧管桥扳桥扳永久磁铁永久磁铁7.五层交流
46、双速电梯电气元件五层交流双速电梯电气元件电气元件名称及功能电气元件名称及功能M1交流曳引电机 SQ3限速器断绳开关M2直流轿厢门电动机SQ4安全触板开关QF1 三相电源隔离开关SQ5开门到位开关QF2 单相电源隔离开关 SQ6关门到位开关KM1主电源接触器 SQ7开门调速开关KM2控制电源接触器SQ8SQ9 关门调速开关KM3轿厢开门接触器SQ10SQ14 15楼厅门电气联锁开关 KM4轿厢关门接触器SQ15 轿门电气联锁开关SQ1 安全窗开关 SQ16超载开关SQ2 安全钳开关 SQ17上终端限位开关 电气元件名称及功能电气元件名称及功能SQ18下终端限位开关SA3正常运行/检修转换开关 S
47、Q19上行强迫停止开关KA1门锁继电器SQ20下行强迫停止开关KA2安全运行继电器KDX断相、相序保护器KR11楼感应器SB11楼上行呼叫按钮KR22楼感应器SB22楼上行呼叫按钮KR33楼感应器SB32楼下行呼叫按钮 KR44楼感应器SB43楼上行呼叫按钮KR55楼感应器SB53楼下行呼叫按钮PU平层感应器SB64楼上行呼叫按钮LED11楼上行呼叫指示灯电气元件名称及功能电气元件名称及功能SB74楼下行呼叫按钮LED22楼上行呼叫指示灯SB8楼下行呼叫按钮5LED32楼下行呼叫指示灯SB9SB13 15楼内选按钮LED43楼上行呼叫指示灯SB14检修慢下 LED53楼下行呼叫指示灯SB15检
48、修慢上 LED64楼上行呼叫指示灯SB16轿厢开门按钮LED74楼下行呼叫指示灯SB17轿厢关门按钮LED85楼下行呼叫指示灯SB18轿厢内报警按钮LED9电梯上行指示灯SB19轿内急停开关LED10电梯下行指示灯SA1底坑检修急停开关LED101515楼轿厢内选指示灯电气元件名称及功能电气元件名称及功能SA2电梯运行/停止开关HA警铃CD4513七段显示驱动器YB电梯制动电磁抱闸R1R15限流电阻FU1FU4短路保护VVVF变频器KH过载保护5.2.3 输入输入/输出分配输出分配输入输出元件代号作用输入继电器输出继电器元件代号作用SA3正常运行/检修X0Y0VVVF（RL）低速KA1门锁X1
49、Y1VVVF（RH）高速KA2安全运行X2Y2VVVF（STF）曳引电机正转SB11楼上行外呼X3Y3VVVF（STR）曳引电机反转SB22楼上行外呼X4Y4KM1主控电源SB32楼下行外呼X5Y5KM3开门接触器SB43楼上行外呼X6Y6KM4关门接触器SB53楼下行外呼X7Y10LED11楼上行呼叫指示灯SB64楼上行外呼X10Y11LED22楼上行呼叫指示灯SB74楼下行外呼X11Y12LED32楼下行呼叫指示灯SB85楼下行外呼X12Y13LED43楼上行呼叫指示灯SB9内呼1楼X13Y14LED53楼下行呼叫指示灯SB10内呼2楼X14Y15LED64楼上行呼叫指示灯SB11内呼3楼
50、X15Y16LED74楼下行呼叫指示灯输入输出元件代号作用输入继电器输出继电器元件代号作用SB12内呼4楼X16Y17LED85楼下行呼叫指示灯SB13内呼5楼X17Y20LED9电梯上行指示灯PU平层感应器X20Y21LED10电梯下行指示灯KR1KR515楼感应器X21Y22HA警铃SQ17上终端保护开关X22Y23LED111楼内选指示灯SQ19上强迫停止开关X23Y24LED122楼内选指示灯SQ18下终端保护开关X24Y25LED133楼内选指示灯SQ20下强迫停止开关X25Y26LED144楼内选指示灯SB16轿厢开门按钮X26Y27LED155楼内选指示灯SB17轿厢关门按钮X2