电气自动化专业毕业论文基于PLC的电梯控制系统软件设计.doc
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1、电气自动化专业毕业论文-基于PLC的电梯控制系统软件设计 摘 要随着现代经济和城市生活的发展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传统继电器电梯控制系统由于继电器本身的机械和电磁惯性大大大降低了电梯系统的可靠性和安全性为了保证电梯运行既高效节能又安全可靠必须改进电梯控制方式根据顺序逻辑控制的需要发展起来的可编程控制器 PLC 它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PLC处理速度快可靠性高能够保证电梯正常安全可靠地运行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变频调速不仅能满足乘客的舒适感和保证平稳的精度还可
2、以降低能耗节约能源减小运行费用本文将基于PLC的变频调速方法应用到电梯系统中并对此方法进行研究首先分别阐述了电梯继电器控制和PLC控制的特点突出讲述继电器电梯控制系统暴露的缺点以及PLC电梯控制系统所具有的优点并对电梯的变频调速控制进行了介绍其次在阅读了大量国内外相关文件资料的基础上对电梯技术和电梯设备的发展进行了综述然后介绍了变频器类型以及参数设计的相关知识同时介绍了PLC选型原则以及PLC控制系统的设计思路在此基础上根据电梯系统自身的工作状态要求进行电梯系统的PLC软件开发通过软件开发的特点结合PLC自身的控制规律设计出可实现一定功能的PLC电梯控制系统最后的模拟调试结果表明基于PLC的变
3、频调速电梯系统运行效率高系统安全可靠性强并且系统构造简单易于实现满足了对电梯系统期望的要求关键词电梯可编程控制器变频调速旋转编码器Abstract Along with the development of modern economy and city life the elevator has become a essential walking tool for people in daily life and the performance of elevators obviously influences peoples lives The traditional elevator
4、system based on relay largely decreases the reliability and security since the mechanical and electromagnetic inertia of relay is big In order to ensure the efficiency and reliable securities the control method of elevator must be changed The programmable logic controller PLC which develops based on
5、 sequence logical control is digital operation electronic device specialized in the industrial application environment PLC possesses fast process speed and high reliability Therefore PLC can be able to ensure the elevator run normally securely and reliably In addition The drive method of elevators h
6、as replaced the DC velocity modulation with frequency control due to the development of AC frequency control of motors The frequency control not only satisfies the comfort sense of passengers and ensures the stable precision but also decreases the loss of power saves resources and reduces expenses T
7、he frequency control method based on PLC is applied to the elevator system and further researchedFirstly the essay respectively presents the characteristics of the elevator system based on relay control and PLC control specially formulates the defects exposed from relay control system and the advant
8、ages of PLC control system introduces the frequency control of elevators Secondly based on reading many domestic and international relative literatures The development of elevator techniques and elevator devices is overviewed And then the relative knowledge of frequency-converter is introduced the p
9、rinciple of PLC model election and design scheme of PLC control system are introduced as well On the basis of these the PLC software of elevator system is developed according to the working states demands of the elevator A elevator system based on PLC control is designed through combining the charac
10、teristics of software development and the rules of PLC control Finally the analog examination shows the elevator frequency control based on PLC possesses high operational efficiency and strong system security The system structure is simple and easily realized and satisfies the demands of the elevato
11、r system expectedKey words Elevator Programmable Logic Control PLC Frequency Conversion Velocity Adjustment Revolving Encoder目 录摘要IAbstractII1 绪论111电梯控制系统的发展及特点1111 交流曳引电梯调速方式的发展112了解可编程控制器 PLC 及其在电梯控制中的应用 2121 PLC的特点2122 PLC控制电梯的优点3123电梯变频调速控制的特点 413课题的来源414课题的主要研究内容52 电梯设备与电梯发展动态621电梯的出现622电梯设备简介6
12、221电梯的分类6222电梯的主要参数6223电梯的安全保护装置723电梯的发展概况8231电梯技术发展概况8232电梯发展展望93 调速变频器类型选择及其设计参数 1031变频器的分类及选择 10311变频器的分类 10312变频器的类型选择 10313变频器的规格选择 10314选择的变频器应满足的条件 1032通用变频器简介及选择 11321 通用变频器简介11322 VS一616G5型通用变频器12323 VS-616G5型通用变频器电梯调速系统14324变频器结构及参数设计144 PLC的选择及其控制系统的硬件开发 1641电力调速系统的应用与发展1642电机调速系统的设计1643异
13、步电机的调速方法及经济技术比较1744井道信号系统的设计2045电梯控制系统的设计2046可编程控制器 plc 的选型 2147设计思路21471电梯控制系统实现的功能21472点数的分配及机型的选择225 系统软件开发 2551电梯的自检状态2552电梯的正常工作状态2553系统的软件开发过程25531开关门环节532电梯初始化环节26533停层信号的登记与消除环节534 外呼信号的登记与消除环节535电梯的定向环节536电梯的上升与下降 27537层楼位置指示 27538 616G5参数设置2854程序框图设计 28致谢 30参考文献 31附录A电梯梯形图控制程序321 绪论从19世纪50
14、年代美国人OTIS发明出真正意义上的电梯以来电梯控制技术就越来越显示出其重要性随着我国经济的高速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而电梯作为现代高层建筑的垂直交通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曳引电动机采用接触器来实现电动机工作状态的改变双速异步电动机在定子回路中串电抗与电阻来实现电动机的调速这满足不了乘客的舒适感另外传统的电梯控制系统由继电器控制逻辑组成存在着电气元件多功能弱电气故障频繁可靠性差和工作寿命短等缺陷可编程控制器PLC Programmable Logic Contro
15、ller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已逐渐被PLC控制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已由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速不仅能满足乘客的舒适感和保证平层的精度还可以降低能耗节约能源减小运行费用因此PLC控制技术加变频调速已成为现代电梯行列的一个热点11电梯控制系统的发展及特点111交流曳引电梯调速方式的发展交流电梯与交流电机的发展紧密相连至今已有三十多年的发展历史经历了由简单到复杂由低级到高级的发展历程大致可以划分为三个阶段第一个阶段是70年代其主要标志是交流双速电梯它采用
16、改变牵引电机极对数来实现调速电机通常采用两种或两种以上不同极对数的绕组制成其中极数少的绕组称为高速绕组用于电梯的起动及稳速运行极数多的绕组称为低速绕组用于电梯的制动及维修这种电梯结构简单价格低廉使用和维护都很方便但调速不够平滑舒适感较差第二个阶段是80年代盛行的交流调压调速电梯其性能优越于交流双速电梯调压调速的方法是通过改变三相异步电机定子端的供电电压实现电机的调速其制动多采用能耗制动第三个阶段是90年代变压变频调速电梯 VVVF电梯 开始占据了世界电梯的市场VVVF电梯通过调节电机定子绕组供电电压的幅值和频率来实现转速的调节电梯传动系统中由于大量采用微机控制技术和脉宽调制技术 PWM技术 其
17、运行效率得到了大幅度的提高电梯的体积大为缩小现代交流调速技术向电梯控制领域的渗透使得交流调速电梯的调速性能几乎完全可以和直流电梯相媲美由于变压变频调速 VVVF 的良好特点目前新制造的电梯都实现了调压调频调速控制VVVF电梯以其独特的先进技术和性能实现了节能快速舒适平层准确低噪音安全等目标由于其优越的调速性能显著的节能效果在很多应用场合已取代交流调压调速电梯而成为现在电梯市场的主流目前VVVF电梯已经遍布世界各国如日本的三菱公司东芝公司日立公司美国的奥的斯公司等大的电梯制造厂家在VVVF电梯的研制和进一步开发等方面都取得了骄人的成就在我国电梯工业起步较晚改革开放以来也取得了一定的进步如上海三菱
18、天津奥的斯中国迅达苏州迅达广州电梯工业公司等五家电梯生产厂家其产品都有一定的市场份额和技术含量但遗憾的是这些公司多为合资公司电梯控制关键部分的变频器控制器等重要组成部分很大程度依靠进口其核心技术牢牢控制在国外大公司手中12了解可编程控制器 PLC 及其在电梯控制中的应用121 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作为字处理器实现字运算和数据存储另外还有位处理器布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维修编程简单灵活性强等特点1211可靠性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系
19、统的维修简单维修时间短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MTTR使可靠性提高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错误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PLC的软件方面也采取了一系列提高系统可靠性的措施
20、例如采用软件滤波等软件自诊断简化编程语言等1212易操作性操作方便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十分有助于编程人员的编程维修方便PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求减低当系统发生故障时通过硬件和软件的自
21、诊断维修人员可以很快的找到故障的部位方便维修1213灵活性PLC的灵活性表现在以下几个方面编程的灵活性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122 PLC控制电梯的优点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PLC可进行故障自
22、动检测报警显示提高运行安全性并便于检修用于群控调配和管理并提高电梯运行效率更改控制方案时不需改动硬件接线123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变频调速电源使用了先进的SPWM技术SVPWM技术明显改善了
23、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谐波提高了效率和功率因数节能明显13课题的来源变频器以其优越的性能在很多领域中得到了广泛的应用在电梯业也是如此目前国内7080年代安装完成的电梯绝大部分是继电器控制线路复杂节点接线多故障率高调速方式一般采用变极调速调压调速直流调速维修困难属于能耗型调速效率低发热量大调速性能指标较差严重地影响电梯运行质量应对这些电梯进行更新和改造但是更新需要大量资金对使用单位来说有一定困难所以对电梯进行局部改造是经济的实际的近年来采用功能强故障率低可靠
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