基于plc变频调速电梯控制系统的设计与实现毕业设计论文-文库吧

【正文】 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。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。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，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交流变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。改善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，己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[3]。 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70～80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、可靠性高的可编程控制器（PLC）来控制电梯，取得了良好效果。利用PLC和变频器对旧电梯进行改造，不但可以增加电梯的舒适感、安全性、可靠性，还可以降低能耗，节约能源，减少运行费用。 课题的主要研究内容课题所研究的内容主要是用可编程控制器（PLC）和变频器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。调速系统采用交流变频调速，在各种负载下都有良好的调速性能和准确的停车性能，满足乘客的舒适感和保证平层精度（即准确停车），并能节约大量电能。论文的主要内容如下：首先对电梯系统及可编程控制器（PLC）、变频器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，变频器实现变频调速，完成了变频器和可编程控制器（PLC）的选择。然后是系统硬件开发，完成了变频器的参数设置及PLC的选型、I/O点数分配以及旋转编码器与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实例。第二章 电梯设备与电梯发展动态 电梯设备 电梯的分类电梯的分类有各式各样:1．按用途分类 乘客电梯；载货电梯；客货电梯；病床电梯；杂物电梯；住宅电梯；特种电梯；2．按速度分类 低速电梯 1m/s以下；中速电梯 12m/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/s；4．按控制方式分类 有层间控制；简易集选控制；集选控制；有/无司机控制；群控等。 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。 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。仅当厅门关上才一允许电梯启动。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，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。 电梯的技术参数1．载重量(kg)制造和设计规定，电梯的额定载重量。2．轿厢尺寸(mm)宽*深*高。3．轿厢形式有单或双面开门及其他特殊要求等，以及对轿顶、轿底、轿处理，颜色的选择，对电话的要求等等。4．轿门形式有栅栏门、封闭式中分门、封闭式双折门、封闭式双折中分。5．开门宽度(mm)轿厢门和层门完全开启时的净宽度。6．开门方向人在轿外面对轿厢门向左方向开启的为左开门，门向右方向的为右开门，两扇门分别向左右两边开启者为中开门，也称中分门。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绳的度。半绕2:1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝绳运行速度的一半。全绕1:1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝绳的运行速度。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)凡在建筑物内各楼层用于出入轿厢的地点均称为站。11．提升高度(mm)由底层端站楼面至顶层端站楼面之间的垂直距离。12．顶层高度(mm)由底层端站楼面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构间的垂直的距离。电梯的运行速度越快，顶层高度一般越高。13．底坑深度(mm)由底层端站楼面至井道底面之间的垂直距离。电梯的运度越快，底坑一般越深。14．井道高度(mm)由井道底面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之垂直距离。15．井道尺寸(mm)宽*深。电梯的主要参数是电梯制造厂设计和制造电梯的依据。用户选用电梯时，必据电梯的安装使用地点、载运对象等，按标准的规定，正确选择电梯的类别和有数与尺寸，并根据这些参数与规格尺寸，设计和建造安装电梯设备，否则会影响电梯的使用效果。 电梯的发展动态 电梯的产生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——历史上第一部安全升降梯。从那以后，升降梯在世界范围内得到了广泛应用。以奥的斯的名字而命名的电梯公司也开始了她辉煌的旅程。150年以来，她己经发展成为世界、亚洲和中国领先的电梯公司。自从我国实行改革开放政策以来，全国各地高层建筑不断涌现，作为高楼的垂直交通工具一电梯，其需求量日益增长。各种类型、规格繁多的电梯已在高楼内投入运行。为了确保电梯正常运行、安全使用，必须要了解电梯、熟悉电梯、管理电梯、维护好电梯。 电梯的发展概况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的标志，作为高层建筑的垂直运载工具电梯得到了快速发展。电梯是服务于三分之一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上的倾斜角小于15176。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。它适用于装置在两层以上的建筑内，是输送人员或货物的垂直提升设备的交通工具。追溯电梯这种提升设备的历史，早在公元前我国就有利用人力作动力和简单提升设备，直到现在我国北方部分农村仍用手摇轱辘提取井水的升降提水装置，所以说，我国是世界上最早出现这种提升设备――电梯雏形的国家之一。随着电子工业的发展，新技术、产品不断用于电梯控制系统，如可编程控制器的应用；单片机的应用；无触点半导体逻辑控制晶闸管（俗称可控硅）的应用；集成电路及数字控制、计算机群控制及调频调压技术的应用、拖动系统简化、性能提高等。吉林大学工程硕士学位论文第二章电梯设备与电梯发展动态。生活在继续，科技在发展，电梯也在进步。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，多台电梯还出现了并联控制，智能群控；双层轿箱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大大节省了行人的时间；不同外形的扇形、三角形、半棱形、圆形观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。一个半世纪的风风雨雨，翻天覆地的是历史的变迁，永恒不变的是电梯提升现代人生活质量的承诺。 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，已由以前的变级调速（ACVP）发展成为调压调速（ACVV）及调频调压调速（ACVVVF），使得电梯的速度、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．电梯的逻辑控制已从过去简单的继电器——接触器控制发展为可编程序控制器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、控等，电梯可靠性得到很大的提高。4．电梯的管理功能不断加强，电梯广泛采用微机控制技术，不断满足拥护的使用功能要求。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，由于国际上机构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，已使电梯的传动形式多样化[4]。 电梯发展的前景展望1．结构不断紧凑化，随体积不断轻型化、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、无底坑、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[5]。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。 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己问世，一其功能较强，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。 变频器的分类变频器的种类很多，下面根据不同的分类方法对变频器分类：1．按变换频率的方法分 交一直一交变频器交一交变频器2．按主电路工作方式分 电压型变频器电流型变频器3．按变频器调压方法的不同分 PAM变频器PWM变频器4．按工作原理分类 U/f控制变频器VC控制变频器SF控制变频器5．按照用途分类 通用变频器高性能专用变频器高频变频器 选择变频器规格变频器产品说明书都提高标称功率数据，但实际上限制变频器使用功率的是定子电流参数。因此，直接按照变频器标称功率进行选择，在实际中常常可能会行不通。根据具体工程的情况，可以有以下几种不同的变频器规格选择方式：1．按照标称功率选择：一般作初步投资估算依据。2．按照电动机额定电流选择；多用于恒转矩负载的新设计项目。3．按照电动机实际运行电流选择：多用于改造工程。4．按照转矩过载能力选择综上所述，根据实际工程情况，以适当的方法选择变频器规格很重要。选择结果多数情况下变频器标称功率与电动机匹配，少数情况需要放大。所以，笼统的认为放大一级功率选择变频器是没有错的想法，但会造成浪费。总的来说从生产成本来作合适的选择[6]。 选择的变频器应满足的条件1．根据被控设备的负载特性选择通用变频器的类型。2．所选择通用变