毕业设计(论文)PLC控制电梯.doc
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1、河南工程学院毕业设计PLC控制电梯毕业设计学生姓名 系(部) 电子信息工程系 专 业 05电气自动化 指导教师 2008年5月27日摘 要随着我国经济的高速发展,微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展,交流变频调速技术已经进入一个崭新的时代,其应用越来越广。而电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具,与人们的生活紧密相关,随着人们对其要求的提高,电梯得到了快速发展,其拖动技术已经发展到了调频调压调速,其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制。本文在已有的通变频器的基础上,采用PLC对电梯进行控制,通过合理的选择和设计,提高了电梯的控制水平,并改善了电梯运行的舒适感,使电梯达到了较为理想
2、的控制效果。 关键词: PLC控制变频调速电梯 变频器 可编程控制器Abstract With the development of the economy, microelectronic technology, computer technology and the automatic theory are developed rapidly, the AC variable frequency technology has been in a new state. Its application is becoming more and more widely. But the elev
3、ator as an important traffic in skyscraper,it also has developed quickly with the improving requirement of the people .Its dragging technology has developed from DC timing to AC variable frequency timing and its logic control- relay control also has been replaced by PLC. The article is based on the
4、now-being general frequency converter, using PLC to control the elevator, the reliability is improved and the feeling of comfort is better through the reasonable selection and design, so the effect of control is more ideal. Key word:PLC controls the frequency conversion speed regulation electric ele
5、vator Converter PLC 目 录第一章 绪论1 第一节 电梯继电器控制系统的特点及存在问题1第二节 PLC及在电梯控制中的应用特点1 第三节 电梯变频调速控制的特点3第二章 电梯设备与电梯发展动态4第一节 电梯设备4第二节 电梯的发展动态5第三章 基本方案选择7第一节 变频器的选择7第二节 可编程序控制器(PLC)的选择9第四章 系统硬件设计11第一节 变频器结构及参数设置11第二节 PLC控制系统设计13第五章 系统软件设计17第一节 电梯上行17第二节 电梯下行17第三节 PLC控制四层电梯梯形图18结束语23参考文献24致谢25 第一章 绪论第一节 电梯继电器控制系统的特点
6、及存在问题一、电梯继电器控制系统的优点(1)所有控制功能及信号处理均由硬件实现,线路直观,易于理解和掌握,适合于一般技术人员和技术工人所掌握。(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,价格较便宜。(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。二、电梯继电器控制系统存在的问题(1)触点繁多、接线线路复杂,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)电磁机构及触点
7、动作速度比较慢,机械和电磁惯性大,系统控制精度难以提高。 (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忧。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。第二节 PLC及在电梯控制中的应用特点一、PLC的特点PLC是一种用于工业自动化控制的专用计算机,实质上属于计算机控制方式。PLC与普通微机一样,以通用或专用CPU作为字处理器,实现通道(字)的运算和数据存储,另外还有位处理器(布
8、尔处理器),进行点(位)运算与控制。PLC控制一般具有可靠性高、易操作,编程简单、灵活性强等特点。(1)可靠性:对可维修的产品,可靠性包括产品的有效性和可维修性。1、PLC不需要大量的活动元件和接线电子元件,它的接线大大减少,与此同时,系统的维修简单,维修时间短。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,断电保护,故障诊断和信息保护及恢复等,提高了MTBF(两次故障间的平均时间),降低了ml TR,使可靠性提高。3、PLC有较高的易操作性,它具有编程简单,操作方便,维修容易等特点,一般不易发生操作的错误。4、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
9、机控制更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言,编程出错率大大降低,而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。5、在PLC的硬件方面,采用了一系列提高可靠性的措施。例如,采用可靠性的元件:采用先进的工艺制造流水线制造;对干扰的屏蔽、隔离和滤波等;对电源的断电保护;对存储器内容的保护等。6、PLC的软件方面,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;简化编程语言等。(2)易操作性:PLC的易操作性表现在下列几个方面:1、操作方便对PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作。大多数PLC采用编程器进行输入和更改的操作。编程器至少提供了输入信息的显示,对大
10、中型的PLC,编程器采用了CRT屏幕显示,因此,程序的输入直接可以显示。更改程序的操作也可直接根据所需要的地址编号或接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上显示。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,由于梯形图与电气原理图较为接近,容易掌握和理解。采用布尔助记符编程语言时,十分有助于编程人员的编程。3、维修方便PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。当系统发生故障时,通过硬件和软件的自诊断,维修人员可以很快的找到故障的部位,以便维修。 (3)灵活性:PLC的灵活性表现在以下几个方面:1、.编程的灵活性。PLC采用的编程语言有
11、梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。编程方法的多样性使编程方便、应用面拓展。2、扩展的灵活性。PLC的扩展灵活性是它的一个重要特点。它可根据应用的规模不同,即可进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。3、.操作的灵活性。操作十分灵活方便,监视和控制变得十分容易。二、PLC控制电梯的优点(1)在电梯控制中采用了PLC,用软件实现对电梯运行的自动控制,可靠性大大提高。(2)去掉了选层器及大部分继电器,控制系统结构简单,外部线路简化。(3)PLC可实现各种复杂的控制系统,方便地增加或改变控制功能。(4)PLC可进行故障自动检测与报警显示,提高运行安全性,并便于检修。(
12、5)用于群控调配和管理,并提高电梯运行效率。(6)更改控制方案时不需改动硬件接线。第三节 电梯变频调速控制的特点:随着电力电子技术、微电子技术和计算机控制技术的飞速发展,交流变频调速技术的发展也十分迅速。电动机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速性能和起制动平稳性能、高效率、高功率因数和节电效果,广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。变频调速电梯的特点:(1)变频调速电梯使用的是异步电动机,比同容量的直流电动机具有体积小、占空间小,结构简单,维护方便、可靠性高、价格低等优点。 (2)变
13、频调速电源使用了先进的SPWM技术SVPWM技术,明显改善了电梯运行质量和性能;调速范围宽、控制精度高,动态性能好,舒适、安静、快捷,已逐渐取代直流电机调速。 (3)变频调速电梯使用先进的SPWM和SVPWM技术,明显改善了电动机供电电源的质量,减少了谐波,提高了效率和功率因数,节能明显。 第二章 电梯设备与电梯发展动态第一节 电梯设备一、电梯的分类电梯的分类有各式各样:(1)按用途分类有客梯、货梯、医用梯等(2)按速度 低速电梯 1 m/s以下中速电梯 1 -2m/s高速电梯 2m/s以上超高速电梯 4m/s以上(3)按驱动电源分类 交流电梯 速度一般小于2m/s直流电梯 速度一般大于2m/
14、s(4)按控制方式分类 有/无司机控制、群控、有层间控制、简易集选控制、集选控制等二、电梯的主要组成部分(1)曳引部分通常由曳引机和曳引钢丝绳组成。电动机带动曳引机旋转使轿厢上下运动。(2)轿厢和厅门轿厢由轿架、轿底、轿壁和轿门组成;厅门一般有封闭式、中分式、双折式、双折中分式和直分式等。 (3)电器设备及控制装置有曳引机,选层器传动及控制柜、轿厢操纵盘、呼梯按钮和厅站指示器组成。 (4)其它装置对重装置、补偿装置等。三、电梯的安全保护装置(1)电磁制动器,装于曳引机轴上,一般采用直流电磁制动器,启动时通电松闸,停层后断电制动。(2)强迫减速开关,其分别装于井道的顶部和底部,当轿厢驶过端站换速
15、未减速时,轿厢上的撞块就触动此开关,通过电器传动控制装置,使电动机强迫减速。 (3)限位开关,当轿厢经过端站平层位置后仍未停车,此限位开关立即动作,切断电源并制动,强迫停车。 (4)行程极限保护开关,当限位开关不起作用,轿厢经过端站时,此开关动作。 (5)急停按钮,装于轿厢司机操纵盘上,发生异常情况时,按此按钮切断电源,电磁制动器制动,电梯紧急停车。 (6)厅门开关,每个厅门都装有门锁开关。仅当厅门关上才允许电梯启动;在运行中如出现厅门开关断开,电梯立即停车。 (7)关门安全开关,常见的是装于轿厢门边的安全触板,在关门过程中如安全触板碰到乘客时,发出信号,门电机停止关门,反向开门,延时重新开门
16、,此外还有红外线开关等。 (8)超载开关,当超载时轿底下降开关动作,电梯不能关门和运行。 (9)其它的开关,安全窗开关,钢带轮的断带开关等。第二节 电梯的发展动态随着现代建筑的发展,日益增高的高层建筑已成为现代都市的重要标志,作为高层建筑的垂直运载工具电梯得到了快速发展。一、电梯技术发展概况(1)电梯的速度要求越来越快,高速、超高速电梯的数量愈来愈多。 (2)电梯的拖动技术有了较大的发展,直流电梯由于能耗大、维修量大等缺点。逐步被交流电梯所替代,液压电梯由于运行平稳,机房位置灵活等特点,使得在低楼层场合得到愈来愈广泛的应用。交流拖动电梯更是得到迅速的发展,己由以前的变级调速(AC-VP)发展成
17、为调压调速(AC-VV)及调频调压调速(AC-VVV F),使得电梯的速度、加速度、加加速度控制更加符合人们的生理要求,电梯的舒适感大为改善。 (3)电梯的逻辑控制己从过去简单的继电器接触器控制发展为可编程序控制(PLC)和微机控制,控制方式也从手柄控制、信号控制发展为集选控制、并联控制、群控等,电梯可靠性得到很大提高。 (4)电梯的管理功能不断加强,电梯广泛采用微机控制技术,不断满足用户的使用功能要求。如紧急停车操作、消防员专用、防捣乱系统等。 (5)智能群控管理得到广泛应用。 (6)机械传动方面,由于国际上机械加工水平的不断提高,使斜齿传动和行星齿轮传动在电梯上的应用日益广泛,已使电梯的传
18、动形式多样化。二、电梯发展展望(1)结构不断紧凑化,体积不断轻型化、小巧化随着新技术、新结构、新材料、新工艺的发展,电梯的机械系统结构简单化、体积小型化、材料轻型化、工艺先进化、外观漂亮化。同时,无机房电梯在新世纪将会有较大速度发展。 (2)技术含量更高,性能更好电梯行业技术发展非常迅速,几年前推出的具有先进性能、高舒适性的VVVF电梯,如今已成为电梯行业的标准配置,因为永磁同步无齿轮曳引机具有更节能、更洁净、更安全、更安静、更经济的特点,所以永磁同步曳引机逐步成为新型曳引机的主流:由于永磁技术的先进性,将来很有可能取代VVVF技术。另外,网络控制和智能群控系统以其控制的先进性、快速性、准确性
19、和可靠性亦是电梯的发展潮流。 (3)安装更方便、更快捷高效、安全、可重复使用的无脚手架安装,将是高层电梯安装的主要方式;随着新技术的开发、应用,电梯的硬件系统给安装带来更大的方便,使电梯安装更快、效率更高。此外,电梯的双向安全装置、无抵抗、无线控制、绿色环保安全、环保、节能、舒适,也将是未来电梯的重要发展方向。第三章 基本方案选择本设计通过多种方案的比较和对照,完成了电梯控制系统中变频器和可编程控制器的选择。 第一节 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
20、世,其功能较强,使用灵活,但其价格相对较贵。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。选用变频器的概况(一)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。1、容量不断扩大2、结构的小型化3、多功能和智能化4、应用领域不断扩大(二)通用变频器的功率输出驱动技术动向采用变
21、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:1、 IGBT的应用最近几年来,IGBT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,降低噪声传动。(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。2、网侧变流器
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