自动生产线升降电梯控制的自动化设计 第5页

自动升降电梯吊篮输送机构和2F出口传送带的组合如图1－8所示。

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图1－8  自动升降电梯吊篮输送机构和2F出口传送带的组合示意图

3.2自动升降电梯的电机驱动系统的组成

可以根据生产线的实际情况，来设计上述各输送带和电梯升降机构驱动电机的功率大小。本设计中采用电梯输入口，电梯输出口和吊篮电机都为0.75KW的三相交流鼠笼式电机，设计电梯升降机构电机为1.5KW三相交流鼠笼式电机。各个电机功率可以根据实际的情况来设计，但在设计电梯入口，电梯出口和吊篮内输送带电机时，要求将这三处的输送带驱动电机功率设计为一样大小。这样设计的目的在于，因为升降电梯在一二楼之间来回运动运送产品，但一二楼的入口传送带和出口传送带的工作状态为二选一。即当其中一个输送带的电机处于工作状态下，另外一台电机则处于停止的状态。这样就可以使用一台变频器来驱动多个楼层电梯入口或出口的输送电机，以达到减少硬件设备的投入。吊篮内输送带的驱动电机和变频器的功率尽量选择和电梯出入口输送带驱动电机同等功率，这样做的目的在于减少变频器和输送带驱动电机的型号差别，方便设计，同时也方便安装、调试和以后的设备检修与文护。电梯升降机构的驱动电机和变频器的功率容量根据产品的实际质量、升降机构的机械效率和安全系数来确定。所有升降电梯上使用的变频器选用西门子MM420系列通用型变频器。

升降电梯变频驱动系统的结构示意图如图2－1所示。

图2－1  升降电梯变频驱动系统的结构示意图

图2－1中1＃、2＃和3＃为西门子MM420系列变频器，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ分别为自动升降电梯1楼入口输送带电机、二楼出口输送带电机、轿厢吊篮输送带电机和升降机构电机。PLC为西门子S7-200 226CPU，1～12为交流接触器。所有的变频器和交流接触器工作状态都由PLC集中控制完成，同时为了避免工频正反转输出时发生短路事故，在工频正反转输出的交流接触器上实施电气和机械互锁的安全措施。

为了避免变频器输出时和工频输出短接，或者为了避免1＃变频器输出时Ⅰ和Ⅱ电机同时的电，在各个交流接触器之间加设电气互锁和必要得机械互锁。当升降电梯处于自动运行状态下时，当电梯在1楼时由1＃变频器向电机Ⅰ提供动力驱动，可以是正转也可以是反转。当电梯在二楼时由1＃变频器向电机Ⅱ提供动力驱动，可以是正转也可以是反转。2＃变频器向Ⅲ电机提供动力驱动，当电梯在一楼时正转，在二楼时反转。3＃变频器向Ⅳ电机提供动力驱动，当电梯上升时正转，下降时反转。

交流接触器的互锁状态如下：

1、交流接触器1、2机械＋电气互锁，交流接触器3、4机械＋电气互锁，交流接触器5、6机械＋电气互锁，交流接触器8、9机械＋电气互锁，交流接触器11、12机械＋电气互锁。

2、同时，交流接触器组1、2和交流接触器组3、6电气互锁，交流接触器3、6电气互锁，交流接触器4、5电气互锁，交流接触器7和交流接触器组8、9电气互锁，交流接触器10和交流接触器组11、12电气互锁。

3、详细的互锁组合和互锁意义如表2－1所示。

表2－1  交流接触器的互锁状态一览表

图2－1中交流接触器1、2、4的组合目的为了当1＃变频器发生故障时或者设备处于检修状态时，可以通过工频驱动的方式应急运行电动机Ⅰ，而且保留了电机Ⅰ的正反转功能。同理交流接触器1、2、6的组合，交流接触器8、9的组合，交流接触器11、12的组合目的是为了能够实现工频驱动电机Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ正反转。

3.3自动升降电梯自动化控制系统的组成

自动升降电梯的工作状态分为自动状态和文修工作状态，这两种工作状态互相独立、彼此分开，目的在于确保控制回路的输出的唯一性，避免发生类似双线圈输出的情况，杜绝事故的发生。

整个升降电梯自动化控制系统的组成由核心控制元件PLC、空气开关、电机马达开关、交流接触器、触摸屏、开关、按钮、指示灯、报警器和外部光电传感器等元部件组成。其中：

1、由面板旋钮开关或带锁的钥匙旋钮开关选择整个系统的工作状态，通过状态安全继电器的得电或失电来区分自动运行和手动运行的输出电源的通和断。这样就使得系统只有在自动运行状态下时PLC的输出端子才有输出电压，当系统在手动运行状态下时，PLC输出端子上无输出电压。

2、马达开关作用为当系统指令电机以工频方式工作时，起到保护电机的作用。人机界面能够方便操作人员对设备进行操作和监控，同时实时显示设备工作状态，记录生产产量和班产批次等历史数据。

3、报警灯由多级柱装灯塔组成，不同颜色代表不同意义。

4、设备外部设有多个光电传感器，向PLC传输外部状态信号，指示自动升降电梯的工作状态。

5、自动化控制系统中的安全部分的紧急停止按钮拥有最高的设备输出中止权，即无论在手动还是自动状态下，只要紧停按钮被按下，设备都会立即停止任何动作。

6、电梯井除了在高处和低处安装了感应电梯吊篮位置的光电传感器，还在井架极限高位和极限低位安装了机械式的行程限位开关，确保电梯轿厢不发生冲顶和撞底的事故。

7、在1楼电梯进口输送带和2楼电梯出口输送带上分别安装有1个光电传感器，用来检测运输的产品。在轿厢吊篮内输送带上安装有2个光电传感器，用来检测运输产品的进出情况

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