PLC控制多层电梯系统的设计与研究_毕业设计论文.doc
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1、毕 业 设 计(论文) (说 明 书) 题 目: XXXXXX 姓 名: XXXXXX 学 号: XXXXXX 平顶山工业职业技术学院 2013 年 5 月 20 日 平顶山工业职业技术学院 毕 业 设 计 (论文) 任 务 书 姓名 XXXXX 专业班级 XXXXXXX 任 务 下 达 日 期 2013 年 3 月 4 日 设计(论文)开始日期 2013 年 3 月 10 日 设计(论文)完成日期 2013 年 5 月 20 日 设计(论文)题目: XXXXXXXXXX 指 导 教 师 XXX 系(部) 主 任 郭宗跃 2013 年 5 月 20 日 平顶山工业职业技术学院 毕业设计(论文)
2、答辩委员会记录 电力工程 学院 XXXXX 专业,学生 XXXX 于 2013 年 6 月 10 日 进行了毕业设计(论文)答辩。 设计题目: XXXXXXXXXXXX 专题(论文)题目: XXXXXXXXXX 指导老师: XXX 答辩委员会根据学生提交的毕业设计(论文)材料,根据学生答辩情况, 经答辩委员会讨论评定,给予学生 XXX 毕业设计(论文)成绩为 。 答辩委员会 人,出席 人 答辩委员会主任(签字): 答辩委员会副主任(签字): 答辩委员会委员: , , , , , , 平顶山工业职业技术学院 毕业设计(论文)评语 第 页 共 页 学生姓名: XXX 专业班级 XXXXX 年级 2
3、010 级 毕业设计(论文)题目: XXXXXXXXXXXX 评 阅 人: 指导教师: XXXX (签字) XXX 年 XXX 月 XXX 日 成 绩: 系(科)主任: (签字) 年 月 日 毕业设计(论文)及答辩评语: 平顶山工业职业技术学院毕业设计(论文)说明书 I 摘要 随着社会的发展和科技的进步,人们的生活生产也发生了日新月异的变化,电梯 已经成为了各大城市不可取少的工具。尤其是在物质和精神需求不断增长的今天,电 梯已经不仅仅是一种代步工具,在许多大型城市,它已经衍生出了各种各样的产品。 而现代电梯所包含的科技和技术亦是前所未有的,计算机、自动控制和电力电子等新 兴技术在电梯的制造中都
4、有所体现。现如今比较常见的电梯大多由 PLC 代替原来的继 电器进行逻辑控制,在调速方面也大多使用快捷稳定的变频器进行控制。 本次设计根据当今世界科技的发展趋势,将可编程序控制器(PLC)和变频器进 行结合,通过合理的设计完成对电梯系统的控制,在可靠性,灵活性以及安全保护方 面都有所提高。并且将乘坐时的舒适感也考虑到了设计当中,使得电梯达到了比较理 想的水平。本设计所制造的电梯具有厅内外召唤、选层、楼层显示和警铃提醒等功能。 本设计分析介绍了电梯的基本结构,阐述了电梯的工作原理,并且对 PLC 程序的 分析和设计进行了重点编写。整体大致分为硬件设计和软件设计两部分,并在论文的 最后对电梯的发展
5、进行了总结和展望。 关键词:关键词:电梯,PLC,变频器调速,梯形图 平顶山工业职业技术学院毕业设计(论文)说明书 II Abstract With the social development and technological advances, peoples live and production have taken place changes with each passing day, the elevator has become important tool for cities. Especially in the growing material and spiritua
6、l needs of today, the elevator has not only a tool of transport in many large cities, it has been derived varieties of products. The modern elevator technology and techniques is also unprecedented, computer, automatic control and power electronics and other emerging technology in the manufacture of
7、the elevator are reflected. Now most of the elevator replace the relay by the PLC logic control, the governor also mostly used to control fast and stable drive. This design based on technological trends in todays world, the programmable logic controller (PLC) and frequency control drive the integrat
8、ion of the design is completed through the rational control of the elevator system, in reliability, flexibility, and security aspects of the increased. And when the ride comfort is also taken into the design, making the elevator reached the ideal level. The design of the elevator produced by the Off
9、ice of internal and external calls with the election floor, floor displays and alarms to remind the other functions. The design describes the basic structure of the elevator and the elevator works, and the PLC program for the analysis and design of the focus of the preparation. Whole is broadly divi
10、ded into hardware and software design in two parts, and in the end of the paper summarizes the elevator development and prospects. Key Words:elevator,PLC,frequency control,lad 平顶山工业职业技术学院毕业设计(论文)说明书 III 目录 摘要摘要.I ABSTRACTII 目录目录III 第一章第一章 绪论绪论.1 1.1 设计背景1 1.1.1 发展现状 1 1.1.2 发展趋势 3 1.2 关于 PLC 及 PLC 的
11、特点4 1.2.1 PLC 的发展历史.4 1.2.2 PLC 的主要特点.5 1.3 变频器及其特点6 1.3.1 关于变频器 6 1.3.2 变频调速控制电梯的特点 6 1.4 本课题主要研究内容7 第二章第二章 电梯控制系统的设计方案电梯控制系统的设计方案.8 2.1 电梯的介绍8 2.1.1 电梯的种类 .8 2.1.2 电梯的主要参数及性能指标 8 2.1.3 电梯的结构及组成部件 10 第三章第三章 电梯的结构和功能电梯的结构和功能.13 3.1 电梯系统的功能和基本结构13 3.2 变频器的选择14 3.2.1 通用变频器 14 3.2.2 安川 VS-616G5 型变频器.15
12、 3.3 PLC 的选择 17 3.3.1 PLC 的主要功能和应用.17 3.3.2 三菱 FX2N 系列 PLC17 第四章第四章 电梯硬件部分的设计电梯硬件部分的设计.18 4.1 调速系统的硬件设计18 4.1.1 变频器的容量 .18 4.1.2 变频器制动电阻.19 4.2 硬件配置简介20 4.2.1 一般性能(见下表 4.2) .20 平顶山工业职业技术学院毕业设计(论文)说明书 IV 4.2.2 输入性能(见表 4.3) 21 4.2.3 功能特性(见下表 4.4) .21 4.2.4 输出性能(见下表 4.5) .22 4.2.5 其它功能(见下表 4.6) .22 4.3
13、 输入/输出的分配.25 4.4 输入/输出(I/O)部件 .25 第五章第五章 电梯软件部分的设计电梯软件部分的设计.28 5.1 电梯的三个工作状态28 5.1.1 电梯的自检状态 28 5.1.2 电梯的正常工作状态 28 5.1.3 电梯强制工作状态 29 5.2 控制程序流程图29 第六章第六章 程序调试与运行程序调试与运行.32 结结 论论.38 致致 谢谢.39 参考文献参考文献.40 附附 录录.41 平顶山工业职业技术学院毕业设计(论文)说明书 第 页 1 第一章 绪论 1.1 设计背景 当今社会,日新月异,高层建筑已经成为一个城市发展所必不可少的建筑,与之 相伴随的电梯也在
14、生产和生活中有了广泛的应用。我们所定义的电梯,就是一种以电 动机为动力的垂直升降机,装有箱状吊舱,用于多层建筑乘人或载运货物。也有台阶 式,踏步板装在履带上连续运行,俗称自动电梯。 还有服务于规定楼层的固定式升降 设备。它具有一个轿厢,运行在至少两列垂直的或倾斜角小于 15 度的刚性导轨之间。 轿厢尺寸与结构形式要便于乘客出入或装卸货物。目前,电梯的控制方式大致分为两 种:一是采用微机作为信号控制单元,二是采用可编程控制器(PLC)进行集选控制。 两种方法各有优点。本次设计采用 PLC 对轿厢式电梯进行控制,这也是现在国内大多 数电梯生产厂家所采用的电梯控制系统。 1.1.1 发展现状 升降工
15、具在人类的历史上已经存在并应用了几千年,但驱动力一般是人力或畜力, 直到 1889 年,升降机开始采用电力驱动,才真正出现了电梯。电梯在驱动控制技术方 面的发展经历了直流电机驱动控制,交流单速电机驱动控制,交流双速电机驱动控制, 直流有无齿轮、无齿轮调速驱动控制,交流调压调速驱动控制,交流变压变频调速驱 动控制,交流永磁同步电机变频调速驱动控制等阶段。 19 世纪末,采用沃德-伦纳德系统驱动控制的直流电梯出现,使电梯的运行性能明 显改善。20 世纪初,开始出现交流感应电动机驱动的电梯,后来槽轮式(即曳引式) 驱动的电梯代替了鼓轮卷筒式驱动的电梯,为长行程和具有高度安全性的现代电梯奠 定了基础。
16、20 世纪上半叶,直流调速系统在中、高速电梯中占有较大比例。 1967 年,晶闸管用于电梯驱动,交流调压调速驱动控制的电梯出现。1983 年,变 压变频控制的电梯出现,由于其良好的调速性能、舒适感和节能等特点迅速成为电梯 的主流产品。 平顶山工业职业技术学院毕业设计(论文)说明书 第 页 2 1996 年,交流永磁同步无齿轮曳引机驱动的无机房电梯出现,电梯技术又一次革 新。由于曳引机和控制柜置于井道中,省去了独立机房,节约了建筑成本,增加了大 楼的有效面积,提高了大楼建筑美学的设计自由度。这种电梯还具有节能、无油污染、 免维护和安全性高等特点。 电梯在操纵控制方式方面的发展经历了手柄开关操纵、
17、按钮控制、信号控制、集 选控制等过程,对于多台电梯出现了并联控制、智能群控。如今,世界各国的电梯公 司还在不断地进行电梯新品的研发、维修保养服务系统的完善,力求满足人们的对现 代建筑交通日益增长的需求。 电梯进入中国市场已有一百多年的历史,但真正中国自主研究电梯是在建国以后。 1979 年以前,建国以来 30 年间,全国生产安装电梯约 1 万台。这些电梯主要是直流电 梯和交流双速电梯。中国电梯产业在引入外资后才进入了真正的大发展阶段,中国电 梯产业在 80 年代以后发展史可以说就是一部外资引进的发展史,从外资进入中国电梯 行业的进程来看,中外电梯合资企业大体经历了如下四次发展阶段:中外合资中方
18、控 股、外方逐渐开始控股、基本由外方控股、全部为外方控股或独资。所以中国的电梯 在技术方面一直没有自己的突破,所有的技术和大部分的设备都是依赖国外的大型电 梯公司。 2000 年 5 月,迅达电梯公司发布 Eurolift 无机房电梯。它采用高强度无钢丝绳芯 的合成纤维曳引绳“SchindlerAramid”牵引轿厢。永磁电机无齿轮曳引机驱动。 2000 年,奥的斯公司发布 Gen2 无机房电梯。它采用扁平的钢丝绳加固胶带牵引 轿厢,钢丝绳加固胶带(外面包裹着聚氨酯材料)柔性好。无齿轮曳引机呈细长形, 体积小,很容易安装在井道顶部侧面的钢梁上。 2002 年,正在建设中预计 2004 年竣工的
19、台北国际金融中心大厦将安装日本东芝电 梯公司速度为 1010m/min(16.8m/s)的超高速电梯。该电梯采用超大容量电动机、高 性能的微处理器、减振技术、新式滚轮导靴和安全钳、永磁同步电动机、轿厢气压缓 解和噪声抑制系统等以实现在安全稳定的前提下进行超高速运行。 2008 年,日立电梯在廊坊国际电梯展会上推出的“环保电梯”是真正意义上的 平顶山工业职业技术学院毕业设计(论文)说明书 第 页 3 “低碳节能”的环境友好型电梯,创立了低碳电梯的新标准。通过变频空调和空气洁 净器的应用,使轿厢空气更流通、更清新。而能量再生技术、无段速技术等节能技术 的应用,使日立电梯更加节省能源,减少碳排放。
20、2008 年,科威嵌入式电梯控制器以其独有的能用梯形图编程、兼容三菱 PLC 指令 及编程环境、可自由组态显示、完全嵌入式结构设计、独特的程序加密方法,成为了 关注的焦点。它独特的嵌入式电梯控制器可以让消费者通过梯形图语言设置自己需要 的参数。 1.1.2 发展趋势 1.1.2.1 电力拖动系统拖动技术 拖动技术从直流拖动到交流变极调速(交流双速) ,到交流变压调速、到目前应用 最为广泛的变频变压(VVVF)调速技术。变频变压调速技术发展很快,其调速性能已 完全可与直流电机相媲美。除了具有良好的舒适感之外,平层准确度也大为提高,而 且具有明显的节能效果。 1.1.2.2 电梯群控系统将更加智能
21、化 电梯智能群控系统将基于强大的计算机软硬件资源,如基于专家系统的群控、 基于模糊逻辑的群控、基于计算机图像监控的群控、基于神经网络控制的群控、基于 遗传基因法则的群控等。这些群控系统能适应电梯交通的不确定性、控制目标的多样 化、非线性表现等动态特性。随着智能建筑的发展,电梯的智能群控系统能与大楼所 有的自动化服务设备结合成整体智能系统。 1.1.2.3 超高速电梯 曳引式超高速电梯的研究继续在采用超大容量电动机、高性能的微处理器、 减振技术、新式滚轮导靴和安全钳、永磁同步电动机、轿厢气压缓解和噪声抑制系统 等方面推进。采用直线电机驱动的电梯也有较大研究空间。未来超高速电梯舒适感会 有明显提高
22、。 平顶山工业职业技术学院毕业设计(论文)说明书 第 页 4 1.1.2.4 蓝牙技术在电梯上广泛应用 蓝牙技术是一种全球开放的、短距无线通讯技术规范,它可通过短距离无线 通讯,把电梯各种电子设备连接起来,无需纵横交错的电缆线,可实现无线组网。 1.2 关于 PLC 及 PLC 的特点 PLC,即可编程逻辑控制器,一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应 用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺 序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控 制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。早期的可编程控制器称作可 编程逻辑
23、控制器(Programmable Logic Controller,PLC),它主要用来代替继电器实现逻辑 控制。随着技术的发展,这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超 过了逻辑控制的范围,因此,今天这种装置称作可编程控制器,简称 PC。但是为了避 免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆,所以将可编程序控制器简称 PLC,plc 自 1966 年美国数据设备公司(DEC)研制出现,现行美国,日本,德国的可编程序控 制器质量优良,功能强大。 1.2.1 PLC 的发展历史 1968 年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。1969 年,美国数字设 备
24、公司研制出了第一台可编程控制器 PDP14,在美国通用汽车公司的生产线上试用 成功,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这是第一代可编程序控制器,称 Programmable,是世界上公认的第一台 PLC。1969 年,美国研制出世界第一台 PDP- 14。1971 年,日本研制出第一台 DCS-8。1973 年,德国研制出第一台 PLC。1974 年, 中国研制出第一台 PLC。 20 世纪 70 年代初出现了微处理器。人们很快便将其引入到可编程控制器,使 PLC 增加了运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装 置。此时的 PLC 为微机技术和继电器常规控制概念相结合
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