基于plc 八层电梯设计论文.doc
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1、毕业设计说明书 题 目: 基于PIC的控制系统设计高层电梯 学 生 姓 名: 学 号: 0704105213 指 导 教 师: 俞 学 兰 专 业 年 级:机械设计制造及其自动化(机械电子工程方向) 2007 所在学院和系: 机械工程学院 完 成 日 期: 2011年6月7日 答 辩 日 期: 2011年6月15日 基于PIC的控制系统设计高层电梯摘 要随着现代城市的发展,高层建筑日益增多,电梯成为人们日常生活必不可少的代步工具。电梯性能的好坏对人们生活的影响越来越显著,因此必须努力提高电梯系统的性能,保证电梯的运行既高效节能又安全可靠。传统的电梯控制系统采用的是继电器逻辑控制电路,这种控制易
2、出故障,维护不便,运行寿命短,占地空间大,正逐步被淘汰。为了提高自动控制系统的可靠性和设备的工作效率,设计了一套以PLC为核心控制器的电梯自动控制系统,用来取代以往的较复杂的继电器接触器控制。系统的核心部分(控制部分)使用了日本三菱公司生产的FX2N-80型PLC,因为在核心控制部分采用的是软件程序控制,从而在保证电梯正常运行这个要求的情况下,大大的提高了电梯故障检查与维修的方便性和容易性,同时还克服了手动操作所带来的一些人为干扰因素,取得了良好的预期效果。关键字:PLC,电梯控制,梯形图Based on PLC control system design-high-level elevato
3、rAbstractWith the development of modern cities, an increasing number of high-rise building, elevator become an indispensable means of transport of daily life. The quality of the lift performance of the impact on peoples lives becoming more and more obvious, it must strive to improve the performance
4、of elevator systems, and ensure the operation of the lift is safe, reliable and energy efficient. The traditional elevator control system uses logic of the relay to control circuit, this kind of controls easily to be crash, maintains inconveniently, the movement life is short, and that occupying a l
5、arge area of space, it being eliminated gradually. For raising the credibility of the automatic control system and the work efficiency of the equipments, design a set of take PLC as the core controller of the elevator auto control system, using to replace former more complicated of after electric ap
6、pliances-the contact machine control. The core part(control part) of the system used a Japanese Mitsubishi company to produce of the FX2N - 80 type PLC is the software procedure control in the core because of what to control the part adoption, thus Be promising the elevator circulates normally under
7、 the circumstance ofwith this request, raised elevator to break down check and the convenience and easy for maintain consumedly, still overcame to move an operation some artificial interference factors bring in the meantime, obtain the good results.Keywords:PLC, elevator controlling system design, l
8、adder diagra目 录1 绪论11.1设计的研究背景及意义11.2 电梯的国内外发展状况11.3 常用的控制系统及特点2 1.3.1 继电器控制系统2 1.3.2 微机控制系统3 1.3.3 可编程控制器系统31.4 PLC在电梯控制中的应用以及发展前景31.5控制要求分析51.6设计的研究内容52 控制对象介绍6 2.1 电梯简介6 2.2 电梯的主要性能指标6 2.3 设计思想73 硬件设计93.1 变频器选择9 3.1.1 VS-61665型变频器简介9 3.1.2 VS-61665变频器的参数9 3.1.3 VS-61665型变频器的标准规格10 3.1.4 变频器参数设置12
9、 3.1.5 变频器容量计算13 3.1.6 变频器制动电阻参数的计算133.2输入输出信号分析13 3.2.1 电梯输入信号及其意义133.2.2 电梯输出信号及其意义143.3 选型143.4 I/O点分配15 3.5 硬件/接线图164 软件设计18 4.1软件设计流程18 4.2 开关门控制20 4.3楼层显示控制21 4.4运行反向控制22 4.5呼叫指令登记控制23 4.6电梯的停止控制26 4.7超重报警控制274.8电梯运行控制27 4.8.1 楼层层内指令27 4.8.2 厅外呼叫指令295 结论31参考文献33致谢35附录371 绪论1.1设计的研究背景及意义随着科学技术日
10、新月异地发展,人们物质文化生活水平的逐步提高,高层建筑业得以迅速发展,大批的高楼大厦拔地而起,十几层至几十层的宾馆、饭店、办公楼、住宅楼如雨后春笋。伴随建筑业的发展,为建筑内提供上下交通运输的电梯工业也在日新月异地发展着。电梯已不仅是一种生产环节中的重要设备,更是一种工作和生活中的必需设备,完全可以预想到,随着社会的发展,电梯产品在人们物质文化生活中的地位将和汽车一样,成为重要的垂直运输设备之一。继电器组成的顺序控制系统是最早的一种实现电梯控制的方法。但是,进入九十年代,随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用,人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高,继电器控制的弱点就越来越明显。可编程序控
11、制器(PLC)最早是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的,是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。鉴于其种种优点,目前,电梯的继电器控制方式己逐渐被PLC控制所代替。同时,由于电机交流变频调速技术的发展,电梯的拖动方式己由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速。因此,PLC控制技术加变频调速技术己成为现代电梯行业的一个热点。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
12、,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。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
13、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135万台,与1980年相比,25年增长了59倍,产量每年平均增长178。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
14、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”。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ISOTCl78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
15、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。1.3常用的控制系统及特点1.3.1继电器控制系统在工农业、交通运输业等部门中,使用着各种各样的生产机械,它们大都以电动机作为动力进行拖动。电动机是通过某种自动控制方式来进行控制的,最常见的是继电器控制方式。其作用是:实现对电力拖动系统的启动
16、、调速、反转和制动等运行性能的控制;实现对拖动控制系统的保护,满足生产工艺的要求;实现生产过程自动化。在电梯的控制中,继电器控制系统有以下优点:(1)、所有控制功能及信号处理均由硬件实现,线路简单,电路图较直观形象,易于理解和掌握,适合于一般技术人员和技术工人掌握。(2)、系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。(3)、大部分电器均为常用控制电器,更换方便,价格便宜。(4)、多年来我国一直生产这类电梯,技术成熟,已形成系列化产品,技术资料图纸齐全,熟悉掌握的人员较多。尽管继电器控制系统有以上很多优点,但电梯继电器控制系统仍存在许多问题,主要有:(1)、系统触点繁多,接线复杂
17、,且触点容易烧坏磨损,造成接触不良,因而故障率较高。(2)、普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能,使系统的控制功能不易增加,技术水平难以提高。(3)、由于采用固定接线形式,通用性和灵活性较差,不易改变。(4)、系统结构庞大,能耗较高,机械动作噪音大。(5)、由于线路复杂,易出现故障,因而保养维修工作量大,费用高,而且检查故障困难,费时费工。电梯继电器控制系统故障率高,大大降低了电梯的可靠性和安全性,经常造成停梯,给乘用人员带来不便和惊扰。且电梯一旦发生冲顶或蹲底,不但会造成电梯机械部件损坏,还可能出现人身事故。1.3.2微机控制系统随着计算机技术的发展,微型计算机在工业控制系统中
18、得到了广泛的应用。在电梯控制上采用微型计算机控制方式越来越受到人们的重视。微机的功能很多,在电梯的控制上主要作用是:取代全部或部分的继电器;取代传统选层方法,结合光电编码器实现了数字选层;实现复杂的调配管理。微机控制系统用于电梯的控制中,有许多优点,如下所示:(1)、采用无触点逻辑线路,以提高系统的可靠性,降低维修费用,提高产品质量。(2)、可改变控制程序,灵活性大;可适应各种不同的要求,实现控制自动化。(3)、可实现故障显示及记录,使维修简便,减少故障时间,提高运行效率。(4)、微机控制装置体积小,可减少控制装置占地面积。(5)、用微机实现群控管理,合理调配电梯运行效率,节约能源。采用微机控
19、制系统,电梯附加功能的实现,主要依靠软件来实现,这就要求工作人员对程序的掌握很熟悉,而这恰恰是我国的薄弱之处。1.3.3可编程控制器系统在当今时代由于工业自动化程度的不断提高对自动化控制的要求也日趋增加,PLC则能在很大程度上很广的范围内实现自动化控制。由于PLC具有优良的技术性能,因此它一问世就很快得到了推广应用。现在PLC作为用于工业生产过程控制的专用计算机,与商家、家用的微机不同,由于控制对象的复杂性,使用环境的特殊性和工作运行的连续性,使其在设计上有许多特点。(1)、可靠性高,抗干扰能力强;(2)、编程方法简单、直观;(3)、体积小、耗能低、重量轻;(4)、硬件配套齐全,用户使用方便,
20、适应性强;(5)、控制程序可变,具有良好的柔性;(6)、维修工作量小、维护方便;(7)、接口模块功能强、品种多。1.4 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
21、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。(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
22、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
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