凯发游戏娱乐官网基于PLC的四层电梯毕业论文+外

原创 2020-04-06 05:05  阅读

  1.本站不保证该用户上传的文档完整性,不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。

  目 录 第一章 绪论 1 1.1课题的研究背景及意义 1 1.2 电梯的国内外发展状况 2 1.3 PLC在电梯控制中的应用以及发展前景 3 1.4课题研究的内容 5 第二章 电梯的综述 6 2.1电梯的定义与简介 6 2.2电梯的历史发展 6 2.3电梯的种类 7 2.4电梯的主要参数及性能指标 9 2.5电梯的结构及组成部件 11 第三章 总体方案设计 14 3.1 总体方案的确定 14 3.2 设计思想 14 第四章 硬件的选型 16 4.1 PLC的选择 16 4.1.1 PLC的定义和特点 16 4.1.2 PLC的主要功能和应用 18 4.1.3 PLC与其他工业控制系统的比较 19 4.2 变频器的选择 21 4.2.1 通用变频器概况 21 4.2.2通用变频器的功率输出驱动技术动向 22 4.2.3 VS一616G5型变频器简介 23 第五章 硬件设计及计算 26 5.1 四层电梯曳引电机及门电机电路图 26 5.2 PLC的系统硬件设计 26 5.2.1 PLC控制系统设计的基本原则 26 5.2.2可编程控制器机型的选择 27 5.2.3输入/输出点分配: 28 5.2.4 PLC外部接线 变频器参数设置及计算 30 5.3.1变频器参数设置 30 5.2.2变频器自学习功能的应用方法 30 5.2.3 VS一616G5变频器的连接图 31 5.2.4变频器容量计算 31 5.2.5变频器制动电阻参数的计算 33 总结 34 参考文献 35 附录 36 外文资料 36 中文翻译 44 致谢 49 第一章 绪论 1.1课题的研究背景及意义 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。随着社会的发展,建筑物规模越来越大,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。凯发游戏娱乐官网, 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。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伍维修单位,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。掘资料统计,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。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。 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。自1969年针对工业自动控制的特点和需要而丌发的第一台PLC问世以来,迄今己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、CAD/CAM、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,同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一接触控制系统,在机械、化工、石油、冶会、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业德到广泛应用。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,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、机械与电气部件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。 1.2 电梯的国内外发展状况 在经济不断发展,科学技术日新月异的今天,楼的高度已和经济发展同样的速度成长起来。作为建筑的中枢神经,电梯起着不可或缺的作用,电梯作为建筑物内的主要运输工具,像其他的交通工具一样,已经成为我们日常生活的一个不可缺少的组成部分。一个国家的电梯需求总量,主要受其经济增长速度、城市化水平、人口密度及数量、国家产业结构等综合因素的影响。在全球经济持续低迷的情况下,我国国民经济仍然以较高的速度持续增长,城市化水平不断提高。这从客观上导致了我国电梯行业的空前繁荣景象,我国已经成为全球最大的电梯市场。上世纪80年代以来,随着经济建设的持续高速发展,我国电梯需求量越来越大。总趋势是上升的,目自口进入了“第三次浪潮”,2004年总产量超过了8万台,而且目前还没有减速的迹象。从1949年建国以来全国共生产安装了6l万多台电梯。尽管如此,我国的电梯远未达到饱和的程度。全世界平均1000人有l台电梯,我国如果要达到这个水准,还需要增加70万台。到那时候,全国在用电梯将达到130万台,每年仅报废更新就需要6万台。到2005年,中国电梯的年产量达到13.5万台,与1980年相比,25年增长了59倍,产量每年平均增长17.8%。2005年安装验收电梯124465台,截至05年底,我国的在用电梯总数已达651794台。如此庞大的市场需求为我国电梯行业的发展创造了广阔的舞台! 我国电梯行业已经具备了很强的生产能力。兴旺的电梯市场吸引了全世界所有的知名电梯公司,美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、同本三菱、日立、东芝、富士达等13家大型外商投资公司在国内的市场份额达到了74%”。先进技术和先进管理的引进对国内电梯企业产生了强大的推动作用。苏州江南、山东百斯特、浙江巨人、上海华立、昌华、东莞飞鹏、宁波宏大、苏州申龙和东南液压电梯等一批优秀的电梯品牌看清了自己的定位与出路。目前国内市场需要的电梯产品,我国电梯行业几乎全部可以生产,不但大量替代了进口,而且有一定的出口。国产电梯的技术水平和产品质量正在稳步提高。自1985年我国参加了国际标准化组织ISO/TCl78以来,先后等同或等效采用了一批国际标准和先进国家的标准。标准的高起点使我国电梯行业在技术上居于有利地位。许多新技术和新产品,如无机房电梯、无齿轮曳引机、永磁同步拖动技术、远程监控技术等,国际上也是刚刚出现,我国就有许多企业可以生产了。国产电梯以其高质量,低成本的优势赢得了越来越多的国内外客户,为逐步进入国际市场创造了有利条件。 中国电梯在亚洲市场占有越来越重要的位置,每年销售量己达l万台左右,约占亚洲市场的1/50,一些合资企业在出口创汇方面也做出了贡献。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:美国奥的斯公司、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,奥的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,家用小型电梯将成走电梯家族中新的组成部分。 1.3 PLC在电梯控制中的应用以及发展前景 目前,在电梯的控制方式上,主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种。而PlC实际上是一种专用计算机,它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务,而且依靠程序运行,这就保证只有正确的程序才能运行,否则电梯不会工作;又由于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元,即无线圈又无触点,使用次数不受限制,属无触点运行,因此,它比继电器控制有着明显的优越性,运行寿命更长,工作更加可靠安全,自动化水平更高。PLC控制是三种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式,它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代,是电梯控制系统中理想的控制新技术。 随着科技的进步,电梯也更加安全、舒适。然而,人们的追求并没有就此停止下来,仍在不断地进行研究改进。绿色是和平,绿色是天然,绿色是和谐。电梯是载人的机电设备,要实现“绿色”,也就是强调电梯更舒适、更安全地为人类的生产和生活服务,强调电梯与环境的协调与和谐。 目前意义上的“绿色”,一般是强调“天然”的一面,强调与环境的协调与和谐。电梯属于纯粹的工业产品,其天然性应表现为对环境影响的尽可能小,与环境的协调与平衡,以及电梯本身的人性化。这也应是绿色电梯的发展方向。 (1)智能化。我们这罩所说的智能化电梯是传统的人工智能是无法胜任的。传统的智能控制是一种技术的事先安排,说到底是一种程序控制,是一种周期性的系统自动控制,实际上还算不上智能。而真正的智能电梯应更具人性化特点,不仅具有传统的人工智能的所有优点,而且还有传统的人工智能无法比拟的东西,具有动念和随机处理各种问题的能力,诸如能根据轿厢内的情况和各层的候梯信息,自动地制定每次最优的运动速度和停车政策;自动选择运动方面;双向语音交流;到达目的层的语音提示等,让乘客有更多的主动性,使大楼交通运输实现真正的人机对话。智能化要求电梯有自动安全检测功能,让电梯自己能够检测到电梯的故障所在,并及时报警予以排除。 (2)安全。运行安全是电梯的根本和关键。可以说,电梯的全部其他工作都是以此为中心展开的,使电梯安全运行更有保障。运行安全不仅要消除电梯启动时较强的电磁辐射,使用安全材料和运行稳定,而且要有一种良好的视觉效果,让每一位乘客在宽敞、明亮轿厢内有安全、舒适的好心情。同时,电梯运行安全也要求电梯在运行中发生故障时,不但要使乘客容易与外界沟通联系,而且电梯本身应当能自动播放让乘客感到放松的音乐,彻底消除产生紧张不安的情绪。当小孩和老人乘坐时,电梯对他们应给予一种如同家人般的照顾,不但让老人和孩子感到方便和舒适,而且更让其家人感到放心。电梯运行安全还要求电梯有自动休眠功能,使电梯在保证运行效率最高的同时,使电梯能最大限度地得到休眠。 (3)与环境的协调和平衡,包括以下几个方面: ①视觉协调。有人曾经做过环境色彩是否对人有影响的研究。该研究发展:视觉不协调的环境色彩对人的情绪、精神影响非常大。色彩宜人,格调高雅,制作精良的电梯,乘客自然会有一种安全的感觉,有一种视觉上的舒适。用料低廉,款式陈旧,色彩沉闷,甚至破破烂烂的电梯,乘客视觉协调无从谈起,乘坐电梯的第一感觉就是不安全。国内的许多电梯公司对此的重视是远远不够的,甚至不少通过引进国外技术国产化的电梯也显露出一副土生土长的容貌。 ②消除电磁辐射。如前所述,由于电梯是大楼里频繁起制动的大容量电器是电磁干扰的元凶,所以绿色电梯必须是一个达到自身对大楼电磁干扰最小,而又不被其他电磁干扰影响的建筑机电设备。这样不仅可以保证乘客的身心健康,而且也可以保证大楼、大厦中的大楼的办公自动化(0A)、楼宇自动化(BA)、通讯自动化(CA)的正常运转。 ③舒适感。通过采用高载频波矢量静音变频器,可降低噪声变换频率及电压。以CPU控制电压及频率的连续变换方式,按人体生理适应要求,利用计算机优化设计而成的理想运行曲线,实现更稳定、更舒适的运行。 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,并且在色彩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。 1.4课题研究的内容 课题所研究的内容主要是用可编程控制器(PLC)改造在用电梯自动控制系统。由于大部分老式电梯的电控系统可靠性欠佳,用户寻求对电梯的电控系统进行改造,以节约资金。因此,对电梯控制技术进行研究,找出一条适合国产老式电梯的改造之路,并进而提高国产电梯的技术水平和质量,具有十分重要的意义。 针对老式电梯采用的继电器逻辑控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作寿命短等缺陷,提出采用功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器(PLC)来控制电梯。 论文的主要内容如下: 首先对电梯系统及可编程控制器(PLC)作了比较全面的总结和介绍。接着阐述了电梯控制系统的分类及特点,电梯的控制系统分为调速和信号控制两大部分。确定了系统的总体结构,由 PLC 来实现电梯信号控制,有双速电机实现调速,完成了电机和可编程控制器(PLC)的选择。然后是系统硬件开发,完成了 PLC 的选型、I/O 点数分配与 PLC 的连接。在分析了电梯系统的软件设计方法基础上,设计出了软件流程图,提出了模块化编程思想,介绍了系统的软件开发。最后对改造后的电梯系统进行模拟调试。 第二章 电梯的综述 2.1电梯的定义与简介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。 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°的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。 习惯上不论其驱动方式如何,将电梯作为建筑物内垂直交通运输工具的总称。近几年来,随着国际社会对环保认识的关注,各大电梯公司现在在其电梯表面基本都采用了粉末涂料喷涂,这是一种新型环保无溶剂的涂料,并且各种性能皆优于油漆。电梯的历史发展1854年,在纽约水晶宫举行的世界博览会上,美国人伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯第一次向世人展示了他的发明。他站在装满货物的升降梯平台上,命令助手将平台拉升到观众都能看得到的高度,然后发出信号,令助手用利斧砍断了升降梯的提拉缆绳。令人惊讶的是,升降梯并没有坠毁,而是牢牢地固定在半空中——奥的斯先生发明的升降梯安全装置发挥了作用。“一切安全,先生们。”站在升降梯平台上的奥的斯先生向周围观看的人们挥手致意。谁也不会想到,这就是人类历史上第一部安全升降梯。人类利用升降工具运输货物、人员的历史非常悠久。早在公元前2600年,埃及人在建造金字塔时就使用了最原始的升降系统,这套系统的基本原理至今仍无变化:即一个平衡物下降的同时,负载平台上升。早期的升降工具基本以人力为动力。1203年,在法国海岸边的一个修道院里安装了一台以驴子为动力的起重机,这才结束了用人力运送重物的历史。英国科学家瓦特发明蒸汽机后,起重机装置开始采用蒸汽为动力。紧随其后,威廉·汤姆逊研制出用液压驱动的升降梯,液压的介质是水。在这些升降梯的基础上,一代又一代富有创新精神的工程师们在不断改进升降梯的技术。然而,一个关键的安全问题始终没有得到解决,那就是一旦升降梯拉升缆绳发生断裂时,负载平台就一定会发生坠毁事故。 奥的斯先生的发明彻底改写了人类使用升降工具的历史。从那以后,搭乘升降梯不再是“勇敢者的游戏”了,升降梯在世界范围内得到广泛应用。1889年12月,美国奥的斯电梯公司制造出了名副其实的电梯,它采用直流电动机为动力,通过蜗轮减速器带动卷筒上缠绕的绳索,悬挂并升降轿厢。1892年,美国奥的斯公司开始采用按钮操纵装置,取代传统的轿厢内拉动绳索的操纵方式,为操纵方式现代化开了先河。 生活在继续,科技在发展,电梯也在进步。150年来,电梯的材质由黑白到彩色,样式由直式到斜式,在操纵控制方面更是步步出新——手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等,多台电梯还出现了并联控制,智能群控;双层轿厢电梯展示出节省井道空间,提升运输能力的优势;变速式自动人行道扶梯的出现大大节省了行人的时间;不同外形——扇形、三角形、半菱形、半圆形、整圆形的观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。如今,以美国奥的斯公司为代表的世界各大著名电梯公司各展风姿,仍在继续进行电梯新品的研发,并不断完善维修和保养服务系统。调频门控、智能远程监控、主机节能、控制柜低噪音耐用、复合钢带环保——一款款集纳了人类在机械、电子、光学等领域最新科研成果的新型电梯竞相问世,冷冰冰的建筑因此散射出人性的光辉,人们的生活因此变得更加美好。根据建筑的高度、用途及客流量(或物流量)的不同,而设置不同类型的电梯。目前电梯的基本分类方法大致如下1、按用途分类 乘客电梯为运送乘客设计的电梯,要求有完善的安全设施以及一定的轿内装饰。 载货电梯主要为运送货物而设计,通常有人伴随的电梯。 医用电梯为运送病床、担架、医用车而设计的电梯,轿厢具有长而窄的特点。 杂物电梯供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等设计的电梯。 观光电梯轿厢壁透明,供乘客观光用的电梯。 车辆电梯用作装运车辆的电梯。 船舶电梯船舶上使用的电梯。 建筑施工电梯建筑施工与维修用的电梯。 其它类型的电梯,除上述常用电梯外,还有些特殊用途的电梯,如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯、消防员用电梯等。 2、按驱动方式分类 交流电梯用交流感应电动机作为驱动力的电梯。根据拖动方式又可分为交流单速、交流双速、交流调压调速、交流变压变频调速等。 直流电梯用直流电动机作为驱动力的电梯。这类电梯的额定速度一般在2.00m/s以上。 液压电梯一般利用电动泵驱动液体流动,由柱塞使轿厢升降的电梯。 齿轮齿条电梯将导轨加工成齿条,轿厢装上与齿条啮合的齿轮,电动机带动齿轮旋转使轿厢升降的电梯。 螺杆式电梯将直顶式电梯的柱塞加工成矩形螺纹,再将带有推力轴承的大螺母安装于油缸顶,然后通过电机经减速机(或皮带)带动螺母旋转,从而使螺杆顶升轿厢上升或下降的电梯。 直线电机驱动的电梯其动力源是直线电机。 电梯问世初期,曾用蒸汽机、内燃机作为动力直接驱动电梯,现已基本绝迹。 3、按速度分类 电梯无严格的速度分类,我国习惯上按下述方法分类。 低速梯常指低于1.00m/s速度的电梯。 中速梯常指速度在1.00~2.00m/s的电梯。 高速梯常指速度大于2.00m/s的电梯。 超高速梯速度超过5.00m/s的电梯。 随着电梯技术的不断发展,电梯速度越来越高,区别高、中、低速电梯的速度限值也在相应地提高。 4、按电梯有无司机分类 有司机电梯电梯的运行方式由专职司机操纵来完成。 无司机电梯乘客进入电梯轿厢,按下操纵盘上所需要去的层楼按钮,电梯自动运行到达目的层楼,这类电梯一般具有集选功能。 有/无司机电梯这类电梯可变换控制电路,平时由乘客操纵,如遇客流量大或必要时改由司机操纵。 5、按操纵控制方式分类 手柄开关操纵电梯司机在轿厢内控制操纵盘手柄开关,实现电梯的起动、上升、下降、平层、停止的运行状态。 按钮控制电梯是一种简单的自动控制电梯,具有自动平层功能,常见有轿外按钮控制、轿内按钮控制两种控制方式。 信号控制电梯这是一种自动控制程度较高的有司机电梯。除具有自动平层,自动开门功能外,尚具有轿厢命令登记,层站召唤登记,自动停层,顺向截停和自动换向等功能。 集选控制电梯是一种在信号控制基础上发展起来的全自动控制的电梯,与信号控制的主要区别在于能实现无司机操纵。 并联控制电梯2~3台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制,共用层站外召唤按钮,电梯本身都具有集选功能。 群控电梯是用微机控制和统一调度多台集中并列的电梯。群控有梯群的程序控制、梯群智能控制等形式。 6、其它分类方式 按机房位置分类,则有机房在井道顶部的(上机房)电梯、机房在井道底部旁侧的(下机房)电梯,以及有机房在井道内部的(无机房)电梯。 按轿厢尺寸分类,则经常使用“小型”、“超大型”等抽象词汇表示。 此外,还有双层轿厢电梯等。 7、特殊电梯 斜行电梯,轿厢在倾斜的井道中沿着倾斜的导轨运行,是集观光和运输于一体的输送设备。特别是由于土地紧张而将住宅移至山区后,斜行电梯发展迅速。 立体停车场用电梯,根据不同的停车场可选配不同类型的电梯。 建筑施工电梯,是一种采用齿轮齿条啮合方式(包括销齿传动与链传动,或采用钢丝绳提升),使吊笼作垂直或倾斜运动的机械,用以输送人员或物料,主要应用于建筑施工与维修。它还可以作为仓库、码头、船坞、高塔、高烟囱的长期使用的垂直运输机械。 —2.0 ≤±15 交直流高速电梯 ≥2.0 ≤±5 电梯轿厢的平层准确度与电梯的额定速度,电梯的负载情况有密切关系。负载重,则惯性大,提速高惯性也大。因此检查平层准确度时,分别以空载,凯发游戏娱乐官网满载,上下运行,到达同一层站停测量平衡误差,取其最大值做平层站的平层准确度。 (4)振动、噪声及电磁干扰 现代电梯是为乘客创造舒适的生活和工作环境。因侧要求电梯运行平稳,安静,无电磁干扰。 (5)舒适感和快速感 电梯作为一种交通工具,对于快速性的要求是必不可少的,快速可以节省时间,这对于快节奏的现代生活中的乘客是很重要的。但是加速度和减速度的过分增大的不合理变化又会造成乘客的不适感。因此在电梯设计时就要兼顾快速性和舒适感这两个互相矛盾的因素。 (6)节能 现代电梯应该合理的选择拖动方式,以达到节能的目的 2.主要参数: 1)额定载重量(kg):制造和设计规定的电梯载重量。 2)轿厢尺寸(mm):宽×深×高。 3)轿厢形式:有单或双面开门及其它特殊要求等,以及对轿顶、轿底、轿壁的处理,颜色的选择,对电风扇、电线)轿门形式:有栅栏门、封闭式中分门、封闭式双拆门、封闭式双拆中分门等。 5)开门宽度(mm):轿厢门和厅门完全开启的净宽度。 6)开门方向:人在厅外面对厅门,门向左方向的为左开门,门向右方向开启的为右开门,两扇门分别向左右两边开启者为中开门,也称为中分门。 7)曳引方式:常用的有半绕1:1吊索法,轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度。半绕2:1吊索法,轿厢的运行速度等于钢丝运行速度的一半。全绕1:1吊索法,轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度。 8)额定速度(m/s):制造和设计所规定的电梯运行速度。 9)电气控制系统:包括控制方式、拖动系统的形式等。如交流电机拖动或直流电机拖动,轿内按钮控制或集选控制等。 10)停层站数(站):凡在建筑物内各层楼用于出入轿厢的地点均称为站。 11)提升高度(mm):由底层端站楼面至层顶端站楼面之间的垂直距离。 12)顶层高度(mm):由顶层端站楼面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之的垂直距离。电梯的运行速度越快,顶层高度一般越高。 13)底坑深度(mm):由层底端站楼面至井道底面之间的垂直距离。电梯的运行速度越快,底坑一般越深。 14)井道深度(mm):由井道底面至机房楼房或隔音层楼房板下最突出构件之间的垂直距离。 15)井道尺寸(mm):宽×深。 2.5电梯的结构及组成部件 电梯是机电一体化产品。其机械部分好比是人的躯体,电气部分相当于人的神经,控制部分相当于人的大脑。各部分通过控制部分调度,密切协同,使电梯可靠运行。尽管电梯的品种繁多,但目前使用的电梯绝大多数为电力拖动、钢丝绳拽引式结构,其机械部分由拽引系统,轿厢和门系统,平衡系统,导向系统以及机械安全保护装置组成;而电气控制部分由电力拖动系统,运行逻辑功能控制系统和电气安全保护等系统组成。电梯的基本结构如图2-1所示。 1—控制柜(屏) 2一拽引机 3—拽引钢丝绳 4—限速器 5—限速器钢绳 6—限速器张紧装置 7—轿厢 8—安全钳 9—轿厢门安全触板 10—导轨 11—对重 12—厅门 13—缓冲器 图2-1 电梯的基本结构 一、拽引系统 电梯拽系统的功能是输出动力和传递动力,驱动电梯运行。主要由拽引机,拽引钢丝绳,导向轮和反绳轮组成。拽引机为电梯的运行提供动力,由电动机,拽引轮,连轴器,减速箱,和电磁制动器组成。拽引钢丝的两端分别连轿厢和对重,依靠钢丝绳和拽引轮之间的摩擦来驱动轿厢升降。导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距,采用复绕型还可以增加拽引力。 二、导向系统 导向系统由导轨,导靴和导轨架组成。它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度,使得轿厢和对重只能沿着导轨做升降运动。 三、门系统 门系统有轿厢门,层门,开门,连动机构等组成。轿厢门设在轿厢入口,由门扇,门导轨架,等组成,层门设在层站入口处。开门机设在轿厢上,是轿厢和层门的动力源。 四、轿厢 轿厢是运送乘客或者货物的电梯组件。它是有轿厢架和轿厢体组成的。轿厢架是轿厢体的承重机构,由横梁,立柱,底梁,和斜拉杆等组成。轿厢体由厢底,轿厢壁,轿厢顶以及照明通风装置,轿厢装饰件和轿厢内操纵按钮板等组成。轿厢体空间的大小由额定载重量和额定客人数决定 五、重量平衡系统 重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成。对重由对重架和对重块组成。对重将平衡轿厢自重和部分额定载重。重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧拽引钢丝绳长度变化对电梯的平衡设计影响的装置。 六、电力拖动系统 电力拖动系统由拽引电机,供电系统,速度反馈装置,调速装置等组成,它的作用是对电梯进行速度控制。拽引电机是电梯的动力源,根据电梯配置可采用交流电机或者直流电机。供电系统是为电机提供电源的装置。速度反馈系统是为调速系统提供电梯运行速度信号。一般采用测速发电机或速度脉冲发生器与电机相连。调速装置对拽引电机进行速度控制。 七、电气控制系统 电梯的电气控制系统由控制装置,操纵装置,平层装置,和位置显示装置等部分组成。其中控制装置根据电梯的运行逻辑功能要求,控制电梯的运行,设置在机房中的控制柜上。操纵装置是由轿厢内的按钮箱和厅门的召唤箱按钮来操纵电梯的运行的。平层装置是发出平层控制信号,使电梯轿厢准确平层的控制装置。所谓平层,是指轿厢在接近某一楼层的停靠站时,欲使轿厢地坎与厅门地坎达到同一平面的操作。位置显示装置是用来显示电梯所在楼层位置的轿内和厅门的指示灯,厅门指示灯还用尖头指示电梯的运行方向。 八、安全保护系统 安全保护系统包括机械的和电气的各种保护系统,可保护电梯安全的使用。机械方面的有:限速器和安全钳起超速保护作用,缓冲器起冲顶和撞底保护作用,还有切断总电源的极限保护装置。电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节中都有体现。 第三章 总体方案设计 3.1 总体方案的确定 电梯PLC的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。图3-1为电梯PLC控制系统的基本结构图,主要硬件包括PLC主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置与主拖动系统等。 系统控制核心为PLC主机、操纵盘、呼梯盘、井道及安全保护信号通过PLC输入接口送入PLC,存储在存储器及召唤指示灯等发出显示信号,向拖动和门机控制系统发出控制信号。 图3-1 电梯PLC控制系统的基本结构图 3.2 设计思想 1.信号控制系统 电梯信号控制基本由PLC软件实现。电梯信号控制系统如图3-2所示,输入到PLC的控制信号有:运行方式选择(如自动、有/无司机、检修、消防运行方式等)、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信息、旋转编码器、光电脉冲、开关门及限位信号、门区和平层信号等。 图3-2 电梯PLC信号控制系统框图 2.电梯控制系统实现的功能 电梯的控制系统实现如下功能: 1)行车方向由内选信号决定,顺向优先执行; 2)行车途中如遇呼梯信号时,顺向截车,反向不截车; 3)内选信号、呼梯信号具有记忆功能,执行后解除。 4)内选信号、呼梯信号、行车方向、行车楼层位置均由信号灯指示 5)停层时可延时自动开门、手动开门、(关门过程中)本层顺向呼梯开门; 6)有内选信号时延时自动关门,关门后延时自动行车; 7)无内选时延时5s自动关门,但不能自动行车; 8)行车时不能手动开门或本层呼梯开门,开门不能行车。 第四章 硬件的选型 4.1 PLC的选择 4.1.1 PLC的定义和特点 1.PLC的定义 由于PLC在不断发展,因此,对它下一个确切的定义是困难的。1980年PLC问世后,由美国电气制造商协会(National Electric ManufacturerAssociation NEMA)对PLC下过如下的定义: PLC是一种数字式的电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令,实现逻辑运算、顺序运算、计数、计时和算术运算等功能,用来对各种机械或生产过程进行控制。 1982年,国际电工委员会(International Electrical Committee IEC)颁布了PLC标准草案,1985年提交了第2版,1987年的第3版对PLC作了如下的定义:PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输人和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则而设计。 上述的定义表明,PLC是一种能直接应用于工业环境的数字电子装置,它与其他顺序控制装置不同的特点。 2.PLC的特点 PLC能如此迅速发展的原因是由于它具有通用计算机所不及的一些下列特点: 一、可靠性。可靠性包括产品的有效性和可维修性。PLC的可靠性高,表现在下列几方面: (1)与继电器逻辑控制系统比较,PLC可靠性提高的主要原因: 1)PLC不需要大量的活动部件和电子元器件,它的接线也大大减少。与此同时,系统的维修简单、维修时间缩短,因此可靠性得到提高。 2)PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计,例如,冗余设计、掉电保护、故障诊断和信息保护及恢复等,使可靠性得到提高。 3)PLC有较强的易操作性,它具有编程简单、操作方便、维修容易等特点,因对操作和维修人员的技能要求降低,容易学习和掌握,不容易发生操作的失误,可靠性高。 (2)与通用的计算机控制系统比较,PLC可靠性提高的主要原因: 1)PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置,它具有比通用计算机控制系统更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了经简化的编程语言,编程的出错率大大降低,而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。因此,PLC的可靠性较通用计算机控制系统的可靠性有较大提高. 2)在PLC的硬件设计方面,采用了一系列提高可靠性的措施。例如,采用可靠性高的元件;采用先进的工艺制造流水线生产;对干扰采用屏蔽、隔离和滤波等,设有对电源的掉电保护、存储器内容的保护并采用看门狗和其他自诊断措施、便于维修的设计等等。 3)在PLC的软件设计方面,也采取了一系列提高系统可靠性的措施。例如,采用软件滤波、软件自诊断、简化编程语言、信息保护和恢复、报警和运行信息的显示等等。一份用户选用PLC原因的调查报告指出,在各种选用PLC的原因中,第一位的原因是由于PLC可靠性高的用户达93%。其次,才是性能和维修方便等原因。可见,可靠性高是PLC的主要特点。 二、易操作性。PLC的易操作性表现在下列三个方面: (1)操作方便对PLC的操作包括程序输人的操作和程序更改的操作。大多数 PLC采用编程器进行程序输人和更改的操作。编程器至少提供了输人信息的显示,对大中型的PLC,编程器采用CRT屏幕显示,因此,程序的输人直接可以显示。更改程序的操作也可直接根据所需的地址编号、继电器编号或触点号进行搜索或顺序寻找,然后进行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT屏幕上显示。所以PLC具有操作方便的特点。 (2)编程方便PLC有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说,梯形图由于与电气原理图较为接近,容易掌握和理解,所以有利于程序的编写和学习。采用布尔助记符编程语言时,由于符号是功能的简单缩写,十分有利于编程人员的编程。虽然功能表图、功能模块图和高级描述语句的编程方法应用尚未普及,但是,由于它们具有功能清晰、易于理解等优点,正为广大技术人员所接纳和采用,并发挥出更有效的功能特点。 (3)维修方便,PLC所具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低了。当系统发生故障时,通过硬件和软件的自诊断,维修人员可根据有关故障信号灯的提示和故障代码的显示,或通过编程器和CRT屏幕的显示,很快地找到故障所在的部位,为迅速排除故障和修复节省了时间。为便于维修工作的开展,有些PLC的制造企业提供了维修用的专用仪表或设备,提供了故障树等维修用的资料。有些厂商还提供维修用的智能卡件或插件板,使维修工作变得十分方便。 PLC的面板和结构的设计也考虑了维修的方便性,例如,对需维修的部件设置在便于维修的位置,信号灯设置在易于观察的部位,接线端子采用便于接线与更换的类型等,这些设计使维修工作能方便地进行,从而大大节省维修时间。采用标准化元件和标准化工艺生产流水线作业,使维修用的备品备件简化,也使维修变得方便。 三、灵活性。PLC的灵活性表现在下列三方面: (1)编程的灵活性。PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块图和语句描述编程语言,只要掌握其中一种语言就可以进行编程。编程方法的多样性使编程方便,应用面拓展。由于采用软连接的方法,在生产工艺流程更改或者生产设备更换时,可以不必改变PLC的硬设备,通过程序的编制与更改就能适应生产的需要。这种编程的灵活性是继电器顺序控制系统所不能比拟的。正是由于编程的柔性特点,使PLC能大量地替代继电器顺序控制系统,成为当今工业控制领域的重要控制设备。在柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS)和计算机集成过程控制系统(CIPS)中,PLC正成为主要的控制设备,得到广泛的应用。 (2)扩展的灵活性。PLC的扩展灵活性是它的一个重要的特点。它可根据应用的规模不断扩展,即可进行容量的扩展,功能的扩展,应用和控制范围的扩展。它不仅可以通过增加输人输出单元增加点数,通过扩展单元来扩大容量和功能,也可以通过多台PLC的通信来扩大容量和功能,甚至可通过与集散控制系统(DCS)或其他上位机的通信来扩展它的功能,并与外部设备进行数据的交换等。这种扩展的灵活性大大地方便了用户。 (3)操作的灵活性。操作的灵活性是指设计的工作量大大减少,编程的工作量和安装施工的工作量大大减少,操作十分灵活方便,监视和控制变得容易。在继电器顺序控制系统中所需的一些操作可以简化,不同的生产过程可采用相同的控制台或控制屏等。 四、机电一体。化为了使得工业生产过程的控制更平稳、更可靠,向优质高产低耗要效益,对过程控制设备和装置提出了机电一体化——仪表、电子、计算机综合的要求,而PLC正是这一要求的产物,它是专门为工业过程控制而设计的控制设备,它的体积大大减小,功能不断完善,抗干扰性能增强、机械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,它已成为当今数控技术、工业机器人、过程流程控制等领域的主要控制设备。 4.1.2 PLC的主要功能和应用 PLC的主要功能和应用如下: (1)开关逻辑和顺序控制这是PLC应用最广泛、最基本的场合。它的主要功能是完成开关逻辑运算和进行顺序逻辑控制,从而可以实现各种简单或十分复杂的控制要求。 (2)模拟控制在工业生产过程中,由许多连续变化的物理量需要进行控制,如温度、压力、流量、液位等,这些都属于模拟量。为了实现工业领域对模拟量控制的广泛要求,目前大部分PLC产品都具备处理这类模拟量的功能。特别是在系统中模拟量控制点数不多,同时混有较多的开关量时,PLC具有其他控制装置所无法比拟的优势。另外某些PLC产品还提供了典型控制策略模块,如PID模块,从而可实现对系统的PID等反馈或其他模拟量的控制运算。 (3)定时控制PLC具有很强的定时、计数功能,它可以为用户提供数十甚至上百个定时与计数器。其定时时间间隔可以由用户加以设定。对于计数器,如果需要对于频率较高的信号进行计数,可以选择高速计数器。 (4)数据处理新型PLC都具有数据处理的能力,它不仅能进行算术运算,数据传送,而且还能进行数据比较、数据转换、数据显示打印等功能,有些PLC还可以进行浮点运算、函数运算。 (5)信号连锁系统信号连锁是安全生产所需的。在信号连锁系统中,采用高可靠性的PLC是安全生产的要求。对安全要求高的系统还可采用多重的检出元件和连锁系统,而对其中的逻辑运算等,可采用冗余的PLC实现。 (6)通信把PLC作为下位机,与上位机或同级的可编程序控制器进行通信,成数据的处理和信息的交换,实现对整个生产过程的信息控制和管理,因此PLC是实现工厂自动化的理想工业控制器。 4.1.3 PLC与其他工业控制系统的比较 1. PLC与继电器控制系统比较 从某种意义上说,PLC是从继电接触控制发展而来的。两者既有相似性又有不同之处。 1)继电接触控制全部用硬器件、硬触点和“硬”线连接,为全硬件控制;PLC内部大部分采用“软”电器、“软”接点和“软”线)继电接触控制系统体积大;PLC控制系统结构紧凑,体积小。 3)继电接触控制全为机械式触点,动作慢;PLC内部全为“软接点”,动作快。 4)继电接触控制功能改变,须拆线、接线乃至更换元器件,比较麻烦;PLC控制功能改变,一般仅需修改程序即可,极其方便。 5)PLC控制系统的设计、施工与调试比继电接触控制系统周期短。 6)PLC控制的自检和监控功能比继电接触控制的强。 7)PLC的应用范围比继电接触控制的要广泛。 8)PLC可靠性比继电接触控制的高。 此外,可编程序控制器与继电接触器控制的重要区别之一就是工作方式不同。可编程序控制器是以反复扫描的方式工作,是循环地、连续逐条执行程序,任一时刻它只能执行一条指令,也就是说可编程序控制器是以“串行”方式工作的。而继电-接触器是按“并行”方式工作的,或者说是按同时执行方式工作的,只要形成电流通路,就可能有几个电器同时动作。继电-接触器控制的并行工作方式因触点动作的延误易产生竞争和时序失配等问题,这些在串行工作方式的可编程序控制器中不会发生。 表4-1 可编程序控制器与继电器柜的区别 可编程序控制器 继电器柜 控制方式 程序(软件) 继电器配线(硬件) 控制功能 指令 以软件实现大规模高兴能控制 器件 功能有限,随规模加大而大型化 控制要素 无触点(也有有触电的),高可靠性,寿命长,高速控制。 有触点,寿命有限,低速控制 变更控制 更改程序可适应各种控制对象 更改器件之间连接,更改困难 2.PLC与微型计算机的比较 PLC也是随着微型计算机的发展而发展,PLC实质上就是一台专为工业生产控制设计的专用计算机。两者既有相似处有差别,主要差别表现在以下几个方面: 1) PLC输出输入接口较多,中大型PLC输出输入接口更多,便于多路多点控制。 2) PLC编程简便,因为PLC是采用易于用户理解、接收和使用的梯形图编程语言,指令又不太多,而计算机使用汇编语言或其他高级语言编程,比PLC编程复杂。 3) PLC可靠性高,因为PLC是为工作环境条件比较恶劣的工业控制设计的,设计与制造PLC时已采取了多种有效的抗干扰和提高可靠性措施。 4)PLC技术较容易掌握,使用维护方便,对使用者的技术水平要求比使用计算机时低。 5)PLC采用扫描方式进行工作,加之其他一些原因,所以PLC输入输出响应比计算机慢。 6)此外PLC体积较小,调试周期短。 表4-2 可编程序控制器与通用计算机的区别 比较项目 通用计算机 可编程序控制器 工作方式 中断方式 扫描方式 编程语言 汇编语言、高级语言 助记符语句表、梯形图等 工作环境 要求较高 可在较差的环境下工作 对使用者的要求 需进行专门的学习培训才能掌握 语言易学,稍加培训即可使用 可靠性 商业级要求 工业级,且有多种特殊设计,包括监视计时器功能(Watch Dog Titner-WDT) 系统软件 功能强大,但占用存储空间过大 功能专用,占用存储空间小 适用领城 办公、管理,科学计算、家庭 工业控制 从上边的论述和比较可以看出。由PLC的硬件决定了它的可靠性和控制功能比继电器控制系统高的多,它是专门为工业控制场合设计的,所以他的稳定性也比一般通用计算机要好的多,而且它操作简单灵活,易于实现系统升级和功能扩展所以在本设计中采用PLC来进行逻辑控制。 4.2 变频器的选择 随着变频器性能价格比的提高,交流变频调速己应用到许多领域,由于变频调速的诸多优点,使得交流变频调速在电梯行业也得到广泛应用。目前有为电梯控制而设计的专用变频器早已问世,其功能较强,使用灵活,但价格相对较贵。因此,本设计没有采用专用变频器,而是选用了通用变频器通过合理的配置、设计和编程,同样可以达到专用变频器的控制效果。这是本设计的特点之一。 目前,市场流行的通用变频器的种类繁多,而电梯行业中使用的变频器的品牌也不少,其控制系统的结构也不尽相同,但其总的控制思想却是大同小异。 4.2.1 通用变频器概况 通用变频器的发展 上个世纪80年代初, 通用变频器实现了商品化。在近20年的时间内,经历 了由模拟控制到全数字控制和由采用BJT到采用IGBT两个大发展过程。 A、容量不断扩大。 80年代初采用的BJ T的PWM变频器实现了通用化。到了90年代初,BJT通用变频器的容量达到了600KVA,400KVA以下的已经系列化。前几年主开关器件开始采用IGBT,仅三、四年的时一间,IGBT变频器的单机容量已达1800KVA, 随着IGBT容量的扩大,通用变频器的容量也将随之扩大。 B、结构的小型化。 变频器主电路中功率电路的模块化,控制电路采用大规模集成电路(LSI)和全数字控制技术,结构设计上采用“平面安装技术”等一系列措施,促进了变频电源装置的小型化。另外,一种混合式功率集成器件,采用厚薄膜棍合集成技术,把功率电桥、驱动电路、检测电路、保护电路等封装在一起,构成了一种“智能电力模块”(Intelligent Module)这种器件属于绝缘金属基底结构,所以防电磁干扰能力强,保护电路和检测电路与功率开关间的距离尽可能的小,因而保护迅速且可靠,传感信号也十分迅速。 C、多功能和智能化。 电力电子器件和控制技术的不断进步,使变频器向多功能化和高性能化方向发展。特别是微机的应用,为变频器多功能化和高性能化提供了可靠的保证。 人们总结了交流调速电气传动控制的大量实践经验,并不断融入软件功能。 日益丰富的软件功能使通用变频器的多功能化和高性能化为用户提供了一种可 能,即可以把原有生产机械的工艺水平“升级”,达到以往无法达到的境界,使 其变成一种具有高度软件控制功能的新机种。 目前出现了一类“多控制方式”通用变频器。例如本设计所采用的安川公司的VS616一GS变频器就有:(l)无PG(速度传感器)V/f控制;(2)有PGV/f控制;(3)无PG矢量控制:(4)有PG矢量控制等四种控制方式。 通过控制面板,可以控制上述四种控制方式中的一种,以满足用户的需要。 D、应用领域不断扩大 通用变频器经历了模拟控制、数字控制、数模混合控制,直到全数字控制的演变,逐步地实现了多功能化和高性能化,进而使之对各类生产机械、各类生产工艺的适应性不断增强。最初通用变频器仅用于风机、泵类负载的节能调速和化纤工业中高速缠绕的多机协调运行等,到目前为止,其应用领域得到了相当的扩展。如搬运机械,从反抗性负载的搬运车辆、带式运输机到位能负载的起重机、提升机、立体仓库、立体停车厂等都已采用了通用变频器;金属加工机械,从各类切削机床直到高速磨床乃至数控机床、加工中心超高速伺服机的精确位置控制都已应用通用变频器;在其它方面,如农用机械、食品机械、木工机械、印刷机械、各类空调、各类家用电器甚至街心公园喷水池,可以说其应用范围相当广阔,并且还将继续扩大。 4.2.2通用变频器的功率输出驱动技术动向 采用变频器的调速传动技术,近年来取得惊人的进步。从技术发展动向来看,大致有如下几个方面: IGBT的应用 最近几年来,IGB T的应用正在迅速推进。其显著的特点是:开关频率高,驱动电路简单。用于通用变频器时,有如下明显的效果: 1.由于载波效率的提高(20KHz或更高),负载电动机的噪声明显减少, 实现了低噪声传动。电动机的金属鸣响声因振动频率超过了人耳可感知的程度而“消失”。 2.同样由于载波频率的提高,使电动机的电流(特别是低速时的电流)波形更加趋于正弦波,因而减少了电动机转矩的脉动和电动机的损耗。 3.由于IGBT为电压驱动型,因而简化了驱动回路,使整个装置更加紧凑,可靠性提高,成本降低。 4.主开关器件如果采用IPM,上述效果将更加明显。 二、网侧变流器的PWM控制的变频器 目前上市的绝大多数通用变频器,其网侧变流器采用不可控的二极管整流器。虽然控制简单,成本较低,但也有它的缺点。比如,网侧电流波形严重畸变,影响电网的功率因数,谐波损耗大,电动机制动时的再生能量无法回馈给电网等。 现已开发出一种新型的采用PWM控制方式的自换相交流器,并己经成功地用作变流器中的网侧变流器。电器结构形式与逆变器完全相同,每个桥臂均由一个自关断器件和一个二极管反并联组成。其特点是:直流输出电压连续可调,输入电流(网侧电流)波形基本为正弦,功率因数可保持为l,并且能量可以双向流通。 网侧变流器采用PWM控制交流器又称为“双PWM控制变频器”。这种再生能量回馈式高性能通用变频器,代表着另一个新的技术动向。它的大容量化,对于制动频繁的或可逆运行的生产设备十分有意义。但因其价位高、投资大,所以在某种程度上限制了它的发展速度。 三、矢量控制变频器的通用化。 在造纸、轧钢等应用领域,要求精度高,响应快,一般性的通用变频器已经不能胜任,往往要采用矢量控制方案.但是矢量控制往往需要速度传感器,运算复杂、调整麻烦,对电动机的参数依赖性较大.目前,国内正在努力使矢量控制变频器实现通用化.因此,对无速度传感器的矢量控制系统的理论研究和实用化的开发代表着另一个新的技术发展方向。 电梯的调速要求除了一般工业控制的静态、动态性能外,他的舒适度指标往往是选择中的一项重要内容。本设计中拖动调速系统的关键在于保证电梯按理想的给定速度曲线运行,以改善电梯运行的舒适感;另外,由于电梯在建筑物内的耗电量占建筑物总用电量的相当比例,因此,电梯节约用电日益受到重视。考虑以上各种因素,本设计选用安川VS一616G5型全数字变频器,它具有磁通矢量控制、转差补偿、负载转矩自适应等一系列先进功能,可以最大限度地提高电机功率因数和电机效率,同时降低了电机运行损耗,特别适合电梯类负载频繁变化的场合。 另外,616G5变频器的起动、制动具有可任意调节的S曲线%力矩的特点,配以高精度的旋转编码器,控制精度可达0.01一0.02%,使得电梯运行舒适感好,零速抱闸,平层精度高。无须配专用电机,可自学习所配电机的各个参数,精确控制任何品牌的电机。采用高性能IGBT,载波频率20KHZ,从而使变频器输出一个不失真的正弦流波形,使电机始终运行于静噪音状态。 4.2.3 VS一616G5型变频器简介 一、616G5型变频器的特点 VS一616G5型变频器是安川电机公司面向世界推出的21世纪通用型变频器。这种变频器不仅考虑了V/f控制,而且还实现了矢量控制,通过其本身的自动调谐功能与无速度传感器电流矢量控制,很容易得到高起动转矩与较高的调速范围。VS一616G5变频器的特点如下: (1)包括电流矢量控制在内的四种控制方式均实现了标准化。 (2)有丰富的内藏与选择功能。 (3)由于采用了最新式的硬件,因此,功能全、体积小。 (4)保护功能完善、维修性能好。 (5)通过LCD操作装置,可提高操作性能。 表4-3 616G5型变频器的标准规格 电压 200V 400V 容量范围 1.2—10KVA 1.4-460KVA 电 源 电压频率 200V: 三 相200/208/220V 400V: 三相 380/400/415/440/460V 电压允许变动 +10%—15% 频率允许变动 ±5% 控制方式 正弦波PWM控制:无传感器矢量控制(无PG) 带传感器矢量控制(带PG) v/f控制 带传感器 v/f控制(用参数切换) 控 制 特 性 启动转矩 150%/1 HZ(无PG) 150%/0 r/min(带PG) 速度控制范围 1:100PG) 1:1000PG) 速度控制精度 ±0.2%(无PG) 0.02%(带PG) 速度响应 5HZ(无PG) 30HZ(带PG) 转矩极限 有 转矩精度 ±5% 转矩响应 20HZ(无PG)以上 150HZ(带PG)以上 频率控制范围 0.1—400HZ 频率精度 (温度变动) 数字式指令±0.01%(-10C-+40C)±0.1%(25C-±10C)0.01HZ/100HZ 模拟式指令0.03HZ/160HZ 输出频率分辨率 0.01HZ 过载量 额定输出电流的150%/min 频率设定信号 -10V-10V 0-10V 4-20mA 加减速时间 0.01-6000.0s 制动转矩 约20%带制动选择150% 抑制高次谐 波 电源 直流电抗器 200V 24KVA 400V 26KVA一下可选择 12相整流 不能变动 主要控制功能 瞬停再启动,下降控制,转矩控制,零点伺服控制等 操作设置 16自X2线日语液晶显示器 接通插件板可选择 10种(最多可装3块) 保护功能 电机保护,变频器过载,瞬间过电流,电压下降,过电压,输入缺相 VS-61665变频器的参数 61665变频器共有9组参数,每一组参数的设定都具有特定的含义。 表4-4 变频器参数 参数 功用 A组 确定控制模式 B组 选择运动功能 C组 确定加减时间及转矩补偿时间 D组 选择频率 E组 确定运行压频曲线 F组 保护设置 H组 确定偏压标准 第五章 硬件设计及计算 5.1 四层电梯曳引电机及门电机电路图 根据设计要求,本次设计的电气控制系统主回路原理图如图5-1所示。图中M1,M2为曳引电机和门电机,交流接触器KM1~KM4通过控制两台电动机的运行来控制轿厢和厅门,从而进行对电梯的控制。FR1,FR2为起过载保护作用的热继电器,用于电梯运行过载时断开主电路。FU1为熔断器,起过电流保护作用。 5-1 电气控制系统主回路原理图 5.2 PLC的系统硬件设计 5.2.1 PLC控制系统设计的基本原则 任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求,以提高生产效率和产品质量。因此,在设计PLC控制系统时,应遵循以下基本原则: 1)最大限度地满足被控对象的控制要求 充分发挥PLC的功能,最大限度地满足被控对象的控制要求,是设计PLC控制系统的首要前提,这也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究,收集控制现场的资料,收集相关先进的国内、国外资料。 2)保证PLC控制系统安全可靠 保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行,是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑,以确保控制系统安全可靠。例如:应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行,而且在非正常情况下(如突然掉电再上电、按钮按错等),也能正常工作。 3)力求简单、经济、使用及维修方便 一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量,带来巨大的经济效益和社会效益,但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此,在满足控制要求的前提下,一方面要注意不断地扩大工程的效益,另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济,而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低,不宜盲目追求自动化和高指标。 4)适应发展的需要 由于技术的不断发展,控制系统的要求也将会不断地提高,设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、输入/输出模块、/O点数和内存容量时,要适当留有裕量,以满足今后生产的发展和工艺的改进。 5.2.2可编程控制器机型的选择 为了完成设定的控制任务,主要根据电梯控制方式与输入/输出点数和占用内存的多少来确定PLC的机型。本系统为六层楼的电梯,采用集选控制方式。所需输入/输出点数与内存容量估算如下: 1.输入/输出点的估算: 采用PLC构成四层简易电梯电气控制系统。电梯的上、下行由一台电动机拖动,电动机正转为电梯上升,反转为下降。一层有上升呼叫按钮K1和指示灯H1,二层有上升呼叫按钮K2和指示灯H2以及下降呼叫按钮K4和指示灯H4,三层有上升呼叫按钮K3和指示灯H3以及下降呼叫按钮K5和指示灯H5,四层有下降呼叫按钮K6和指示灯H6。一至四层有到位行程开关SQ1~SQ4。电梯内有一至四层呼叫按钮K10~K7和指示灯H10~H7;电梯开门和关门按钮SB5和SB6,电梯开门和关门分别通过电磁铁KM3和KM4控制,关门到位由行程开关ST1检测,开门到位由行程开关ST2检测。轿厢上行和下行由接触器KM1和KM2控制,并有上行记忆和下行记忆两路指示灯。 输入点共有14个,输出点共有16个,总共30个。 2. 内存容量的估算 用户控制程序所需内存容量与内存利用率、输入/输出点数、用户的程序编写水平等因素有关。因此,在用户程序编写前只能根据输入/输出点数、控制系统的复杂程度进行估算。本系统有开关量I/O总点数有30个,模拟量I/O数为0个。利用估算PLC内存总容量的计算公式: 所需总内存字数=开关量I/O总点数×(10~15)+模拟量I/O总点数×(150~250)再按30%左右预留余量。估算本系统需要约1K字节的内存容量。 综合I/O点数以及内存容量,S7—200的CPU226输入,输出点数为24/16,足以满足要求。 5.2.3输入/输出点分配: 该系统占用PLC的30个I/O口,14个输入点,16个输出点,具体的I/O分配如表5-1所示。 表5-1 I/O分配表 序号 名 称 输入点 序号 名 称 输出点 0 一层平层 I0.0 0 电梯上行记忆 Q0.0 1 二层平层 I0.1 1 电梯下行记忆 Q0.1 2 三层平层 I0.2 2 电机正转 Q0.2 3 四层平层 I0.3 3 电机反转 Q0.3 4 内呼一楼 I0.4 4 内呼一楼指示 Q0.4 5 内呼二楼 I0.5 5 内呼二楼指示 Q0.5 6 内呼三楼 I0.6 6 内呼三楼指示 Q0.6 7 内呼四楼 I0.7 7 内呼四楼指示 Q0.7 8 一层外呼上行 I1.0 8 一层外呼上行指示 Q1.0 9 二层外呼上行 I1.1 9 二层外呼上行指示 Q1.1 10 三楼外呼上行 I1.2 10 三楼外呼上行指示 Q1.2 11 二楼外呼下行 I1.3 11 二楼外呼下行指示 Q1.3 12 三楼外呼下行 I1.4 12 三楼外呼下行指示 Q1.4 13 四楼外呼下行 I1.5 13 四楼外呼下行指示 Q1.5 14 手动开门 I2.0 14 门电机正转 Q1.6 15 手动关门 I2.1 15 门电机反转 Q1.7 16 开门限位 I2.2 ? ? 17 关门限位 I2.3 ? ? ? 18 电梯上升极限位 I2.4 ? ? ? 19 电梯下降极限位 I2.5 ? ? ? 5.2.4 PLC外部接线图 本设计的PLC外部接线mA电流,通过核算在本设计中PLC容量完全满足要求,CPU226CN的输出继电器触点容量为2A,电压范围为5~30V(DC)或5~250V(AC)。 图5-2 PLC外部接线 变频器参数设置及计算 5.3.1变频器参数设置 由于采用PLC作为逻辑控制部件,故变频器和PLC通讯时采用开关量而不用模拟量。 参数设置的原则: (1)为减小启动冲击及增加调速的舒适感,其速度环的比例系数宜小些,而积分时间常数宜大些; (2)为了提高运行效率,快车频率应选为工频,而爬行频率要尽可能低些,以减小停车冲击; (3)零速一般设置为0HZ; (4)变频器其他常用参数可根据电网电压和电机铭牌数据直接输入 表5-2 安川616G5变频器主要参数设置表 5.2.2变频器自学习功能的应用方法 为了使变频器工作在最佳状态,在完成参数设置后,需使变频器对所驱动的电动机进行自学习,而616G5就具有曳引机参数自学习的功能,其方法是:将曳引机制动轮与电机轴脱离,使电动机处于空载状态,然后启动电动机,让变频器自动识别并存储电动机有关参数,变频器将根据识别到的结果调整控制算法中的有关参数。显然,这一组自学习到的参数,是和变频器匹配的最佳参数,使变频器能对该电动机进行最佳控制。 5.2.3 VS一616G5变频器的连接图 5.2.4变频器容量计算 变频器的功率可根据曳引机电机功率、电梯运行速度、电梯载重与配重进行选取。设电梯曳引机电机功率为P1电梯运行速度为v,电梯自重为w1,电梯载重为W2配重为W3重力加速度为g,变频器功率为P。在最大载重下,电梯上升所需曳引功率为P2: P2=[(W1+W2-W3)g+F1]v 其中F1=K (W1+W2-W3) g+&&P1,变频器功率P应接近于电机功率P1,相对于P2留有较大裕量,可取P≈l.5P2 5.2.5变频器制动电阻参数的计算 由于电梯为位能负载,电梯运行过程中产生再生能量,所以变频调速装置应具有制动功能.带有逆变功能的变频调速装置通过逆变器虽然能够将再生能量回馈电网,但成本太高.采用能耗制动方式通过制动单元将再生能量消耗在制动电阻上,成本较低而且具有良好的使用效果.能耗制动电阻R1的大小应使制动电流I1的值不超过变频器额定电流的一半,即 I1=Uo /R1≤I/2 其中Uo为额定情况下变频器的直流母线电压.由于制动电阻的工作不是连续长期工作,因此其功率可以大大小于通电时消耗的功率. 总结 经过近三个月的研究工作,通过在书店、图书馆以及互联网查阅相关资料,了解了电梯的起源和发展过程,并且加深了对电梯运行过程、控制系统的认识,熟悉了可编程控制器在电梯控制系统中的运用。并且,使我将原来所学的知识系统化、理论化、实用化,对如何使用已有知识及获取相关资料方面的能力又有了提高。通过这次设计,我还认识到无论做什么,都需要踏实,勤奋,严谨的工作态度,这对我以后的工作将会产生深渊的影响。 本次设计达到了预定的设计目的。利用可编程控制器以及双速交流电动机控制技术,充分利用了数字化电子控制技术,通过合理的设别选型、软件设计,提高了电梯运行的可靠性和运行效率,使电梯结构紧凑、噪音降低、维修简单、故障率低,改善了电梯运行的舒适感,并节约了电能。具有一定的经济效益和社会效益。 顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心,让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心。无论PLC控制电梯系统怎么复杂,我都采用了一些新的技术和设备。它们有着很多的优越性,但也存在一定的不足,这些不足在一定程度上限制了我们的创造力。比如我的设计在怎么能够更大限度的满足乘客乘坐时的舒适感方面处理得不是很理想,这让我感到很遗憾。发现问题,面对问题,才有可能解决问题。不足和遗憾不会给我打击只会更好的鞭策我前行,今后我更会关注新技术新设备新工艺的出现,并争取尽快的掌握这些先进的知识,更好的为社会做出应有的贡献,为祖国的四化服务。 参考文献 [01] 李道霖,电气控制与PLC 原理及应用,电子工业出版社,2006. [02] 杨兴瑶编著.电动机调速的原理及系统.[M] 水利电力出版社出版,1979.8 [03] 陈伯时,陈敏逊编著.交流调速系统.[M] 北京:机械工业出版社,1998.4 [04] 王子文, 电梯PLC 控制策略及其程序设计起重运输机械2006.7. [05] 叶安丽.电梯技术基础(第1版)[M].北京: 中国电力出版社,2004. [06] 童梦菊,陈景和.浅谈电梯制动器电气控制及其检验[J].福建质量信息,2007。 [07] 姚玉刚.电梯智能控制系统研究[D].长春理工大学硕士学位论文,2008. [08] 陈恒亮.电梯结构与原理[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2005. [09] 张福恩等编著.交流调速电梯原理、设计及安装维修.[M] 北京:机械工业出版社,1999.6 [10] 张汉达,王锡仲,朱学莉编著.现代电梯控制技术.[M] 哈尔宾工业大学出版社发行,2001.3 [11] 钱平主编.交直流传动系统.[M] 高等教育出版社,2001.7 [12] 吕宋元主编.半导体变流技术.[M] 天津大学出版社出版 [13] 顾战松,陈铁年编著.可编程控制器原理与应用.[M] 北京:国防工业出版社,1996 [14] 杨宁主编.微机控制技术.[M] 北京:高等教育出版社,2001.8 [15] 周良全权主编;傅恩锡等编.模拟电子技术基础.[M] 北京:高等教育出版社,1993.10 [16] 丁树模主编.机械工程学.[M] 北京:机械工业出版社 [17] 吴中俊等编著.可编程序控制器原理及应用.北京:机械工业出版社.2004 [18] 肖军,孟令军编著.可编程序控制器原理及应用.北京:清华大学出版社.2008 [19] 贺哲荣,曾龙飞编著.流行可编程序控制器梯形图识图入门.北京:机械工业出版社.2008 [20] 陈金华等编著.可编程序控制器(PC)应用技术.北京:电子工业出版社.1995 [21] 王整风,谢云敏.可编程控制器原理与实践教程.上海:上海交通大学出版社,2007. [22] 郁汉琪.电气控制与可编程序控制器应用技术.南京:东南大学出版社,2003. [23] 常晓玲.电气控制系统与可编程控制器.北京:机械工业出版社,2006. [24] 严盈富,罗海平,屋海勤.监控组态软件与PLC入门.北京:人民邮电出版社,2006. [25] 张运刚,宋小春.从入门到精通——西门子工业网络通信实战.北京:人民邮电出版2007. [26] 西门子公司.SIMATIC S7-200可编程控制器系统手册. [27] 崔坚 西门子工业网络通信指南. 机械工业出版社, 2005.5西门子(中国)有限公司 深入浅出西门子S7-200 plc.北京航空航天大学出版社,2005.2吴明亮 蔡夕忠 可编程控制器实训教程.化学工业出版社, 2005.8 PLC technique discussion and future development Along with the development of the ages, the technique that is nowadays is also gradually perfect, the competition plays more more strong; the operation that list depends the artificial has already cant satisfied with the current manufacturing industry foreground, also cant guarantee the request of the higher quantity and high new the image of the technique business enterprise. The people see in produce practice, automate brought the tremendous convenience and the product quantities for people up of assurance, also eased the personnels labor strength, reduce the establishment on the personnel. The target control of the hard realization in many complicated production lines, whole and excellent turn, the best decision etc., well-trained operation work, technical personnel or expert, governor but can judge and operate easily, can acquire the satisfied result. The research target of the artificial intelligence makes use of the calculator exactly to carry out, imitate these intelligences behavior, moderating the work through persons brain and calculators, with the mode that persons machine combine, for resolve the very complicated problem to look for the best path We come in sight of the control that links after the electric appliances in various situation, that is already the that time generation past, now of after use in the mold a perhaps simple equipments of grass-roots control that the electric appliances can do for the low level only;And the PLC emergence also became the epoch-making topic, adding the vivid software control through a very and stable hardware, making the automation head for the new high tide. The PLC biggest characteristics lie in: The electrical engineering teacher already no longer electric hardware up too many calculationses of cost, as long as order the importation that the button switch or the importation of the sensors order to link the PLC up can solve problem, pass to output to order the conjunction contact machine or control the start equipments of the big power after the electric appliances, but the exportation equipments direct conjunction of the small power can. PLC internal containment have the CPU of the CPU, and take to have an I/ O for expand of exterior to connect a peoples address and saving machine three big pieces to constitute, CPU core is from an or many is tired to add the machine to constitute, mathematics that they have the logic operation ability, and can read the procedure save the contents of the machine to drive the homologous saving machine and I/ Os to connect after pass the calculation; The I/ O add inner part is tired the input and output system of the machine and exterior link, and deposit the related data into the procedure saving machine or data saving machine; The saving machine can deposit the data that the I/ O input in the saving machine, and in work adjusting to become tired to add the machine and I/ Os to connect, saving machine separately saving machine RAM of the procedure saving machine ROM and datas, the ROM can can do deposit of the data permanence in the saving machine, but RAM only for the CPU computes the temporary calculation usage of hour of buffer space. The PLC anti- interference is very and excellent, our root need not concern its service life and the work situation bad, these all problems have already no longer become the topic that we fail, but stay to our is a concern to come t

  请自觉遵守互联网相关的政策法规,严禁发布色情、暴力、反动的言论。用户名:验证码:匿名?发表评论

版权声明:本文为原创文章,版权归 凯发游戏娱乐官网 所有,欢迎分享本文,转载请保留出处!
上一篇:凯发游戏娱乐官网【毕业设计+开题报告+文献综述
下一篇:毕业设计开题报告-基于PLC的四层电梯控制系统