[信息与通信]电梯模型.doc
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1、西安建筑科技大学硕士学位论文电梯模型PLC控制系统设计摘要电梯是高层建筑不可缺少的垂直方向的交通运输工具。由于传统的电梯运行逻辑控制系统采用的是继电器逻辑控制线路。采用这种控制线路,存在易出故障、维护不便、运行寿命较短、占用空间大等缺点。从技术发展来看,这种系统将逐渐被淘汰。本文将可编程序控制器(PLc)应用于五层电梯进行逻辑控制,大大提高了电梯可靠性、可维护性以及灵活性,延长了使用寿命,同时缩短了电梯的开发周期。这种电梯控制系统较原有电梯控制系统可以更容易的完成更为复杂的控制任务,其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现的。该电梯控制系统具有司机运行和无司机运行即手动和自动的功能,并且具有指
2、层、厅召唤、选层、选向等功能。具有集选控制的特点。关键词:可编程控制器指层控制轿内指令选层选向论文类型:应用研究西安建筑科技大学硕士学位论文Design of an Elevator PLC Control SystemSpecialty:Mechtanical EngineeringName:Lian ZhiyongInstructor:Associate ProfChen YitongAbstractThe elevator is a kind tool that is indispensability in the high-building perpendiculartransport
3、ationThe traditional elevator adopt a relaylo#cal to control its cilfculation whichthe elevator become accident-pmnaness,short life-span,inconvenience in maintaining andthis control circuit also takes up big space,etcSee from the eyes of technique development,this l【ind of syst锄will be gradually eli
4、minatedThis text applies programmable logic controUer to carry on the logic control in a fivelayer elevator,which raises the elevatorS reliability,maintainability and flexibilityconsumedly,prolongs the service life,and shortens the development period of the elevator atthe same timeCompeting to the t
5、raditional elevator,this kind of elevator can complete theInore complicated mission mole easily,and it Can carry out many functions that traditionalelevator control system can notThis elevator control system composes of a drivemovement control state and anondrlve-move control state,namely an auto fu
6、nction state and a manual function stateItstill has some function,like indicating layer,invoking by hall,choosing layer and choosingdirection ereIn addition,this system have a characteristics of congregate choose contr01Keywords:Programmable controller Point the layer control the instruction insideo
7、f the bridge choosing the layer and choosing the directionThesis type:Application Research声 明本人郑重声明我所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含本人或其他人在其它单位己申请学位或为其它用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的所有贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。申请学位论文与资料若有不实这处本人承担一切相关责任。论文作者签名: 荟歹!:、易 日期:2。多2一
8、 、: 关于论文使用授权的说明本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅:学校可以公布论文的全部或部分内容,可以彩影印、缩印或者其它毓0手段保存论文。 (保密的论文在论文解密后应遵守此规定)论文作者签名:遂歹易导师签名习瑶f聋函,日期:2。嘭z乙注:请:悔此页附在论文首页西安建筑科技大学硕士学位论文绪论电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。1889年,美国奥梯斯升降机公司推出的世界上第一部以电动机为动力的升降机,同年在纽约市的马累特大厦安装成功。随着社会的发展,建筑物规模越来越大,
9、楼层越来越多,对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。传统的电梯运行逻辑控制系统采用继电器逻辑控制线路。这种控制线路,存在易出故障、维护不便、运行寿命较短、占用空间大等缺点。从技术发展来看,这种系统将逐渐被淘汰。目前,由可编程序控制器(PLC)和微机组成的电梯运行逻辑控制系统,正以很快的速度发展着。采用PLC控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短,这种电梯运行更加可靠,并具有很大的灵活性,可以完成更为复杂的控制任务,己成为电梯控制的发展方向,其许多功自是传统的继电器控制系统无法实现的。可编程序控制器,是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物,是在顺序控制器和微机控制器的
10、基础上发展起来的新型控制器,是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机I“。自1969年针对工业自动控制的特点和需要而开发的第一台PLC闯世以来,迄今已30多年,它的发展虽然包含了前期控制技术的继承和演变,但又不同于顺序控制器和通用的微机控制装置。它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求,同时也照顾到现场电气操作维护人员的技能和习惯,摒弃了微机常用的计算机编程语言的表达方式,独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构,使用户程序的编制清晰直观、方便易学,调试和查错都很容易。用户买到所需PLC后,只需按说明书或提示,做少量的安装接线和用户程序的
11、编制工作,就可灵活而方便地将PLC应用于生产实践。而且用户程序的编制、修改和调试不需要具有专门的计算机编程语言知识。这样就破除了“电脑”的神秘感,推动了计算机技术的普遍应用。可编程序控制器PLC在现代工业自动化控制中是最值得重视的先进控制技术。PLC现已成为现代工业控制三大支柱(PLC、cADCAM、ROBOT)之一,以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功西安建筑科技大学硕士学位论文能、易与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速记数与位控等高性能模块等优异性能,日益取代由大量中间继电器、时间继电器、记数继电器等组成的传统的继电接触控制系统,在机械、化工、石油、
12、冶金、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业得到广泛应用l羽。PLC的应用深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一。总之,电梯的控制是比较复杂的,在计算机诞生前的几十年里,继电器控制系统为电梯控制的发展起到了巨大的作用,然而其控制性能与自身的功能已无法满足与适应电梯控制的要求和发展,与PLC相比较,存在着质的差别。电梯使用继电接触器控制的时代,很难设计出质量优良的电梯控制系统,而现在,可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备,随着PLC应用技术的不断发展,将使得它的体积大大减小,功能不断完善。过程的控制更平稳、可靠,抗干扰性能增强、机械
13、与电气部件被有机地结合在一个设备内,把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。因此,它已经成为电梯运行中的关键技术。2西安建筑科技大学硕士学位论文11电梯的起源与发展1电梯概述电梯属于垂直提升运输设备,起源于我国古代农业和建筑的原始提升工具。公元前十一世纪,我国北方劳动人民发明了辘轳。公元前236年,希腊人阿基米德设计出一种人力驱动的卷筒式卷扬机,共造出三台,安装在妮罗宫殿里。在瓦特发明了蒸汽机之后,于1850年,在美国纽约市出现了世界上第一台由亨利沃特曼制作的以蒸汽机为动力的卷扬机。1852年美国人伊莱沙格雷夫斯奥梯斯发明了世界上第一部阻蒸汽机为动力、配有安全装置的载人升降机。这便是世界上第一部
14、备有安全装置的客梯,在1857年被安装在纽约市豪华商厦里。在此期间,英国的5日姆斯特朗发明了水压梯。随着水压梯的发展,蒸汽梯也就被淘汰了。后来发展为采用油压泵和控制阀的液压梯,而直到今天液压梯仍在使用。在1889年,美国奥梯斯升降机公司推出了世界第一部以电动机为动力的升降机,这才开始出现了名副其实的电梯,同年在纽约市的马累特大厦安装成功。在1903年,又将卷筒式驱动方式改进为槽轮式(即曳引式)驱动。所谓卷筒式驱动,是将曳引绳缠卷在卷筒上来提升重物,而槽轮式也称为曳引式驱动,是在曳引绳一端提升重物,另一端为平衡重,依靠曳引绳和曳引轮的绳槽之间的摩擦来驱动重物作垂直运动。因此,只要在曳引系统的容量
15、和强度允许范围内,通过改进曳引绳长度就可适应不同的提升高度,而不再像卷筒式那样受卷筒长度限制。此外,当重物或平衡重碰底时,曳引绳与曳引槽会由于摩擦力减小而打滑,从而避免了像卷筒式那样,在失控时造成的曳引绳断裂等严重事故的发生。曳引式驱动可以使用多条曳引绳,面卷简式驱动方式使用的曳引绳条数却受到限制。曳引式驱动方式为长行程并具有高度安全性的现代电梯奠定了基础。当时的电梯使用直流电动机驱动,用改变串接在电枢回路中的电阻值的方法来调节电梯运行速度。后来发明了交流感应电动机,在1900年开始用于驱动电梯。最初的交流电动机只是单速的,电梯运行性能很不理想。直到发明了交流双速电动机,才基本满足了电梯的运行
16、要求。足了电梯的运行要求。西安建筑科技大学硕士学位论文随着社会的发展,建筑物规模越来越大,楼层越来越多。所以,对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。尽管交流电动机结构简单,造价便宜,但在调速性能方面却难以满足更高的要求,而对直流电动机来讲,由于后来采用了发电机电动机组调速系统,能较好地满足电梯调速的高要求。因此,在20世纪前半叶,电梯的电力拖动,尤其是高层建筑物中的电梯速度的调节,几乎都是采用直流调速系统来实现的。1900年美国奥梯斯电梯公司制造出世界上第一台自动扶梯。1915年已设计成功电梯自动平层控制系统。1933年美国制造出6ms的高速电梯。在第二次世界大战以后,美
17、国的建筑业得以快速发展,促使电梯也进入发展时期,新技术被广泛用于电梯。1949年研制出4-6台电梯的群控系统。1955年出现了真空电子管小型计算机控制的电梯。1962年在美国已出现了85ms的超高速电梯。在1967年将固体晶闸管用于电梯拖动系统。随着电力电子技术的发展,在用晶闸管取代直流发电机电动机组的同时,研制出了交流调压调速系统,是交流电梯的调速性能得到了明显改善。1976年将微处理器应用于电梯。1977年日本三菱电机株式会社开发出了lOms的超高速电梯。至此,电梯的控制技术有了很大发展。进入80年代,电梯控制技术又有了新的变化。由于固体功率器件的不断发展和完善以及微机技术的应用,出现了交
18、流变频调速系统。1984年在日本已将其用于2ms以上的高速电梯。1985年以后,又将其延伸到中、低速交流调速电梯。交流变频调速技术被认为是电梯行业的当代技术。1985年日本生产出世界上第一台螺旋式自动扶梯,使其明显减少了占地面积。1993年日本生产的125ms世界上最高速的交流变频调速电梯已投入运行。当前,在电梯电力拖动方面,除了大容量电梯还采用直流拖动系统以外,用交流变频调速方式取代直流调速方式,以成为高速电梯的主流。应用微机全面取代继电器控制逻辑实现闭环控制,可进一步提高电梯的性能和可靠性,并可降低现场调试要求,是电梯控制技术的方恂。4西安建筑科技大学硕士学位论文电梯群控系统是现代电梯的技
19、术的又一重要组成部分。它不但有完善的分区服务、运行监控、客流交通统计分析等功能,还具备故障诊断功能。在电梯品种方面,出现了双层电梯、大吨位的集装箱电梯等。为适应摩天大楼对电梯的特殊要求,目前正在研制无绳宜线驱动电梯。对于电梯的曳引机,目前除了中、低速范围的电梯还采用蜗轮副减速装置外,其他均已采用圆柱斜齿轮曳引系统,使效率提高了15-25。此外,用电子位置传感器取代机械选层器、用更先进的装置取代门安全触板、增设轿厢内通信设施以及轿厢非安全门区语音提醒和运行状态语音报告等装置,也是电梯技术现代化的体现。对现代化电梯性能的衡量,主要着重于可靠性、安全性和乘坐的舒适性。此外,对经济性、能耗、噪声等级和
20、电磁干扰程度等方面也有相应要求。随着时代的发展,对人在与外界隔离封闭的电梯轿厢内心理上的压抑感和恐惧感也有所考虑。因此,提倡对电梯进行豪华性装修,比如:轿厢内用镜面不锈钢装潢、在观光电梯井道设置宇宙空间或深海景象;进而主张电梯、扶梯应与大自然相协调,在扶梯的周围种植花草;在轿厢壁和顶棚装饰某些图案甚至是有变化的图案,并且在彩色调配上要令人赏心悦目;在轿厢内播放优美的音乐,用以减少烦躁;在轿厢内播放电视节目,乘客可收看天气预报、新闻等。时至今日,电梯已进入了全面发展的新时期。西安建筑科技大学硕士学位论文12国外电梯的情况当今世界,电梯的生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度的标志之
21、一。在一些发达的工业国家,电梯的使用相当普遍。世界上有名的几家电梯公司,诸如:美国奥梯斯公司、瑞士讯达公司、日本三菱和日立公司、芬兰科恩等,其电梯的产量已占世界市场的51。其中,奥梯斯公司和三菱公司是世界上最大的电梯生产企业。目前,国外除了以交流电梯取代直流电梯以外,在低层楼房越来越多的使用液压电梯。此外,家用小型电梯将成为电梯家族中新的组成部分。电梯是集机电一体的复杂系统,不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域,还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。而对现代电梯而言,应具有高度的安全性。事实上,在电梯上已经采用了多项安全保护措施。在设计电梯的时候,对机械零部件和电器元件都采取了很大的安全系
22、数和保险系数。然而,只有电梯的制造。安装调试、售后服务和维修保养都达到高质量,才能全面保证电梯的最终高质量j在国外,已“法规”实行电梯制造、安装和维修一体化,实行由各制造企业认可的、法规认证的专业安装队和维修单位,承担安装调试、定期维修和检查试验,从而为电梯运行的可靠性和安全性提供了保证。因此,可以说乘坐电梯更安全。美国一家保险公司对电梯的安全性做过认真地调查和科学计算,其结论是:乘电梯比走楼梯安全5倍。据资料统计,在美国乘其他交通工具的人数每年约为80亿人次,而乘电梯的人数每年却有540亿人次之多。西安建筑科技大学硕士学位论文13国内电梯的情况解放前,全国只有2000台电梯,几乎没有电梯生产
23、企业。解放后,随着我国经济建设的发展,电梯企业应运而生。我国的电梯企业由60年代开始起步,到了70年代已初具规模。改革开放以来,我国电梯的需求量急剧上升。在我国通过引进国际电梯标准以及发达国家的先进产品和技术,产生了一支以中外合资企业为主体的外向型企业队伍。如中国迅达公司、天津奥梯斯公司、上海三菱公司、苏州迅达公司和广州电梯工业公司等企业,就是通过合资和补偿贸易方式,引进发达国家的先进管理和技术,不断改善现有产品结构和管理体制,使企业素质和产品质量都提高到了一个新水平,推出一代电梯新产品。目前,交流调压调速电梯技术已趋成熟,一些企业都有成功的产品。微机控制电梯是电梯技术的方向,一些生产企业与科
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