基于PLC的五层电梯控制系统设计

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资源描述

摘要电梯主要分为机械系统与控制系统两大部份,随着自动控制理论与微电子技术的发展,电梯的拖动方式与控制手段均发生了很大的变化,交流双速是当前电梯拖动的主要发展方向。PLC控制系统由于运行可靠性高,使用维修方便,抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点,倍受人们重视,目前已成为在电梯控制系统中使用最多的控制方式。本文采用的是三菱公司的FX系列开发环境,可对电梯的各个部分的运行程序进行设计。同时采用三菱公司的Simulator-7E对电梯控制系统进行了仿真,验证了该控制系统的可行性。可实现:开、关门、层楼,内选、外选、停车制动、故障报警信号的正常产生与消除,I/O口的配置、硬件连接、电气部分的设计。本设计的重点和难点:电梯各部分程序的设计,对应程序的调试与修正,交流双速电机的拖动原理。关键词:PLC;电梯;可控制编程器AbstractAlongwithscience'sandtechnology'sdevelopment,therecentyears,ourcountry'selevatorproductiontechnologyobtainedtherapidlyexpand.Therenewalproductionrenewal'selevator,theelevatormainlydividesintothemechanicalsystemandthecontrolsystemtwomajorparts,alongwiththeautomaticcontroltheoryandmicroelectronictechnology'sdevelopment,elevator'sdraggingwayandthecontrolmethodhashadtheverybigchange,theexchangevelocitymodulationisthecurrentelevatordraggingmaindevelopmentdirection.Followingelectriccircuitcontrolsystem(“earlyinstallmentelevatormanyblack-whitecontrolsystem),PLCcontrolsystem,microcomputercontrolsystem.Becausetheblack-whitecontrolsystemthefailurerateishigh,thereliabilityisbad,controlmodenotnimbleaswellasconsumedpowerbigandsoonshortcomings.Thepapersimplyintroducesmainstructureandcharacteristicsofgarageandalsogivesashortintroductiontoitscontrolsystem.Thefiniteelementreliabilitycheckingofsteelstructureofgarageisutilizedaccordingtotheoperationprincipleofup-downandtranslationstereogarage,themechanicswasusedtocomprehensivelyanalyzetheup-downandtranslationstereogarage.Keywords:PLC;elevator;controllable–likeprogrammer目录第1章绪论........................................................11.1电梯的起源与发展.............................................11.2电梯控制系统进行PLC改造的目的及意义........................21.3电梯工作原理.................................................21.4电梯的组成...................................................21.5电梯的基本功能...............................................3第2章控制系统方案设计............................................52.1PLC控制系统与其他控制方式的比较.............................52.2电梯控制系统方案设计........................................72.3控制系统硬件框图.............................................8第3章电气控制部分................................................93.1交流双速电梯的主电路........................................93.2电梯的主要电气设备.........................................10第4章PLC的控制部分..............................................134.1PLC的工作原理..............................................134.2输入/输出电路的设计........................................154.3I/O口的分配................................................17第5章梯形图设计.................................................195.1开、关门环节...............................................195.2信号的产生与清除环节.......................................215.3电梯的定向环节.............................................245.4停车制动环节...............................................265.5自动运行时启动加速和稳定运行环节...........................27结论.............................................................29参考文献..........................................................30致谢.............................................................311第1章绪论1.1电梯的起源与发展电梯是随着高层建筑的兴建而发展起来的一种垂直运输工具。多层厂房和多层仓库需要由货梯;高层住宅需要由有住宅电梯;百货大楼和宾馆需要由客梯、自动扶梯……在现代社会,目前全球在用电梯已超过635万台,其中垂直电梯约610万台,自动扶梯和自动人行道约25万台。电梯已成为人类现代生活中使用最广泛的交通运输工具。电梯,为人们快捷高效舒适的现代化生活提供了保障,没有了电梯,现代化的楼宇将陷于瘫痪。当今世界,电梯的使用量已成为衡量现代化程度的标志之一。自1889年美国奥的斯升降机公司推出世界上第一步以直流电动机位动力的升降机以来,电梯的驱动方式上经历的卷筒式驱动、牵引式驱动等历程,逐渐形成了直流电机拖动和交流电机拖动两种不同的拖动方式[1]。如今电梯已成为人们进出高层建筑不可或缺的代步工具;而且作为载人工具,人们对电梯在运行时的平稳性、高速型、准确性、高效性等一系列静、动态性能提出了更高的要求。由于早期的电梯继电器控制方式存在故障率高、可靠性差、接线复杂、一旦完成不易更改等缺点,所以需要开发一种安全、高效的控制方式。可编程控制器既保留了继电器控制系统的简单易懂,而且具备控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机接口连接、维修方便等诸多高品质性能。因此,PLC在电梯控制领域得到了广泛而深入的应用[2]。随着微电子技术和计算机技术的迅速发展,PLC在工业控制领域内得到十分广泛的应用[3]。PLC是一种基于数字计算机技术、专为在工业环境下应用而设计的电子控制装置,它采用可编程序的存储器,用来存储用户指令,通过数字或模拟的输入/输出,完成一系列逻辑、时序、定时、记数、运算等确定的功能,来控制各种类型的机电一体化设备和生产过程。电梯是一种大型机电产品,作为一种现代的运输工具已广泛的进驻到人们的生活中。它必须具有高度的安全性与科学性,因此它的控制系统就受到了广泛的关注。早期的国产电梯控制系统中,电梯信号的逻辑控制一般是由继电器电路来实现的,继电器控制系统故障率高,降低了电梯的运行可靠性与安全性。传统的继电器控制方式已经被计算机控制方式所代替,其控制方式有,单片机控制、单板机控制、单微机控制、多微机控制预计可编程序控制器控制多种方式。其中单片机控制具有成本低,通用性强等优点。不适于较复杂的控制算法和2故障诊断等要求。微机控制的配件使系统设计和调试更加复杂,它必须具有相应的大型开发系统,这无疑会增加电梯的成本,因此对于一个小型电梯控制系统利用PLC进行控制是一个最佳的选择。1.2电梯控制系统进行PLC改造的目的及意义电梯作为现代智能建筑内的代步工具。越来越显示出它的重要作用,为了适应电梯的迅速发展。由PLC控制代替传统继电器控制已成为发展定局PLC是集中计算机控制、自动控制技术、通信技术为一体的新型自动控制装置。它的编程软件采用易学易懂的梯形图语言控制灵活方便,抗干扰能力强,运行稳定可靠,本设计对传统电梯控制方式加以更新,运用高性价比的现代PLC控制方式,力求人性化、智能化、置消防为一体[7]。设计出一款高效、安全、价廉、能个性化组合且能在商业办公楼、行政大楼、中小型宾馆和居民公寓等各种建筑物中发挥显著作用的普及型电梯控制系统。实际上电梯是根据外部呼叫信号和自身控制规律等运行的,而呼叫是随机的,电梯实际上是一个人机交互式的控制系统,单纯用顺序控制或逻辑控制都不能满足控制要求[8]。1.3电梯工作原理曳引绳两端分别连这轿厢和对重,缠绕在曳引轮导向轮上,曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动,靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力,实现轿厢和对重的升降运动,达到运输目的。固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动,防止轿厢在运动中偏斜或摆动。常闭式制动器在电动机工作时松闸,使电梯运转,在失电情况下制动,使轿厢停止升降,并在制定层站上维持其静止状态,供人员或货物出入[9]。轿厢是运载乘客或其他载荷的箱体部件。对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。补偿装置用来补偿曳引绳运动中的张力和重量变化,使曳引电动机负载稳定,轿厢得以准确停靠。电气系统实现对电梯运动的控制,同时完成选层、平层、测速、照明工作。指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。安全装置保证电梯运行安全。1.4电梯的组成(1)曳引系统曳引系统的主要功能是输出与传递动力,使电梯运行。曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮、反绳轮组成。3(2)导向系统导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度,使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。导向系统主要由导轨、导靴和导轨架组成。(3)轿厢轿厢是运送乘客和货物的电梯组件,是电梯的工作部分。轿厢由轿厢架和轿厢体组成。(4)门系统门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口。门系统由轿厢门、层门、开门机、门锁装置组成。(5)重量平衡系统重量平衡系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