plc控制的变频电梯系统的设计


    毕业实践任务书 课题名称 PLC控制的变频电梯系统的设计 外文翻译 INDUSTRIAL AND COLLABORATIVE CONTROL SYSTEMS - A COMPLEMENTARY SYMBIOSIS – Looking at today’s control system one can find a wide variety of implementations. From pure industrial to collaborative control system (CCS) tool kits to home grown systems and any variation in-between. Decisions on the type of implementation should be driven by technical arguments Reality shows that financial and sociological reasons form the complete picture. Any decision has it’s advantages and it’s drawbacks. Reliability, good documentation and support are arguments for industrial controls. Financial arguments drive decisions towards collaborative tools. Keeping the hands on the source code and being able to solve problems on your own and faster than industry are the argument for home grown solutions or open source solutions. The experience of many years of operations shows that which solution is the primary one does not matter, there are always areas where at least part of the other implementations exist. As a result heterogeneous systems have to be maintained. The support for different protocols is essential. This paper describes our experience with industrial control systems, PLC controlled turn key systems, the CCS tool kit EPICS and the operability between all of them. FUNCTIONALITY The ever lasting question why control systems for accelerators and other highly specialized equipment are often home grown or at least developed in a collaboration but only in rare cases commercial shall not be answered here. We try to summarize here basic functionalities of different controls approaches. Front-end Controller One of the core elements of a control system is the front-end controller. PLC’s can be used to implement most of the functions to control the equipment. The disadvantage is the complicated access to the controls properties. For instance all of the properties of a control loop like the P, I and D parameter, but also the alarm limits and other additional properties must be addressed individually in order to identify them in the communication protocol and last not least in the display-, alarm- and archive programs. In addition any kind of modifications of these embedded properties is difficult to track because two or more systems are involved. This might be one strong argument why control loops are mainly implemented on the IOC level rather than PLC’s. I/O and Control Loops Complex control algorithms and control loops are the domain of DCS alike control systems. The support for sets of predefined display and controls properties is essential. If not already available (like in DCS systems) such sets of generic properties are typically specified throughout a complete control system (see namespaces). Sequence/ State programs Sequence programs can run on any processor in a control system. The runtime environment depends on the relevance of the code for the control system. Programs fulfilling watchdog functions have to run on the front-end processor directly. Sequence programs for complicated startup and shutdown procedures could be run on a workstation as well. The basic functionality of a state machine can be even implemented in IEC 61131. Code generators can produce ‘C’ code which can be compiled for the runtime environment. Supported Hardware The support for field buses and Ethernet based I/O is a basic functionality for SCADA type systems it is commercially available from any SCADA system on the market. The integration of specific hardware with specific drivers and data conversion is the hard part in a commercial environment. Open API’s or scripting support sometimes help to integrate custom hardware. If these tools are not provided for the control system it is difficult – if not impossible - to integrate custom hardware. New industrial standards like OPC allow the communication with OPC aware devices and the communication between control systems. One boundary condition for this kind of functionality is the underlying operating system. In the case of OPC it is bound to DCOM which is a Microsoft standard. UNIX based control systems have a hard time to get connected. Only control systems supporting multiple platforms can play a major role in a heterogeneous environments. As a result the limited support for custom- or specialized hardware may give reason for the development of a new control system. 1.Graphic Synoptic displays are the advertising sign for any control system. Commercial synoptic displays come with a rich functionality and lots of special features. Starting to make use of all these features one will find out that all individual properties of the graphic objects must be specified individually. Since SCADA systems must be generic they cannot foresee that an input channel does not only consist of a value but also consists of properties like display ranges and alarm values. Defining all of these properties again and again can be a pretty boring job. Some systems allow to generate prototypes of graphic objects. These prototype or template graphics are complex and need a specialist to generate them. DCS or custom synoptic display programs can make use of the common set of properties each I/O point provides. This predefined naming scheme will fill in all standard property values and thus only require to enter the record – or device name into the configuration tool. A clear advantage for control systems with a notion of I/O objects rather than I/O points. 2.Alarming Alarms are good candidates to distinguish between different control system architectures. Those systems which have I/O object implemented also provide alarm checking on the front-end computer. Those systems which only know about I/O points have to add alarm checking into the I/O processing. While the I/O object approach allows to implement alarm checking in the native programming language of the front-end system, I/O point oriented systems typically have to implement this functionality in their native scripting language. This is typically less efficient and error prone because all properties must be individually configured. This leads to a flood of properties. Not only the error states for each I/O point wind up to be individual I/O points but also the alarm limits and the alarm severity of each limit must be defined as I/O points if it is desired to be able to change their values during runtime. Besides this impact on the configuration side the processing and forwarding of alarms makes the difference between SCADA and DCS systems. Since SCADA systems inherently do not ‘know’ about alarms, each alarm state must be polled either directly from the client application or in advanced cases from an event manager which will forward alarm states to the clients. In any case a lot of overhead for ‘just’ checking alarm limits. DCS system again have the advantage that clients can either register themselves for alarm states und thus get the information forwarded or are configured to send alarmchanges to certain destinations spread around the control system. The latter case is only possible for systems which in total are configured with all the nodes taking part in the controls network. 3.Trending and Archiving Trending has become an important business in control systems architectures. Trends are necessary to trace error conditions or for post mortem and performance analysis of the controlled plant. Besides some custom implementations which are capable to store the data of complete control objects, most of the trending tools archive scalar data. Additional features like conditional trending or correlation plots make up the difference between individual implementations. 4.Programming Interfaces With respect to open programming interfaces PLC’s and DCS systems have a common strategy. They are running reliably because there’s no way to integrate custom code which could interfere with the internal processing. As a consequence the customer has to order ‘specials’ - which are extremely expensive – or forget about it and use the system as a black box. Since SCADA systems by definition must be able to communicate with a variety of I/O subsystems they already have some built in API’s which allow to integrate custom functionality. Specially collaborative systems need a certain openness to fulfill all the requirements from various development groups. Programming interfaces on all levels like font-end I/O, front-end processing, networking etc. are mandatory. A clear advantage for this type of system. 5.Redundancy If redundancy means the seamless switch which takes over all the states and all the values of the I/O and all states of all programs currently running, it is a domain of only a few DCS systems. Custom or CCS implementation do not provide this kind of functionality. Maybe because of the immense effort and the fact that it is only required in rare cases. Besides processor redundancy, redundant networks or I/O subsystems are available for certain commercial DCS systems. Again – a domain which is not covered by SCADA or CCS implementations. CONCLUSIONS Depending on the size and the requirements for a controls project the combination of commercial solutions and solutions based on a collaborative approach is possible in any rate between 0 and 100 percent. This applies for all levels from implementation to long term support. Special requirements on safety issues or a lack of manpower might turn the scale commercial. The necessity to interface special hardware, special timing requirements, the ‘having the code in my hands’ argument or the initial costs for commercial solutions will turn the scale collaborative. As long as collaborative approaches like EPICS stay up to date and run as stable and robust as commercial solutions, both will keep their position in the controls world in a complementary symbiosis. 工业控制系统和协同控制系统 当今的控制系统被广泛运用于许多领域。从单纯的工业控制系统到协同控制系统(CCS),控制系统不停变化,不断升级,现在则趋向于家庭控制系统,而它则是这两者的变种。被应用的控制系统的种类取决于技术要求。而且,实践表明,经济和社会因素也对此很重要。任何决定都有它的优缺点。工业控制要求可靠性,完整的文献记载和技术支持。经济因素使决定趋向于协同工具。能够亲自接触源码并可以更快速地解决问题是家庭控制系统的要求。多年的操作经验表明哪个解决方法是最主要的不重要,重要的是哪个可行。 通过于异类系统的存在,针对不同协议的支持也是至关重要的。本文介绍工业控制系统,PlC controlled turn key系统,和CCS工具,以和它们之间的操作。 功能 持续不断的问题,如为了什么控制系统的加速器和其他高度专业化的设备联合协同发展。但是,在极少数情况下,只通过商业的立场时难以回答的。在这里,我们试图总结不同控制方法的基本功能。 前端控制器: 对控制系统的核心要素之一,是前端控制器。PLC’s可用于实施控制功能的设备。它的缺点就是复杂,难以达到控制属性。例如确定通信协议和最后在显示、报警和归档方案,一个控件的所有属性像P,I和D参数,还有报警限制和其他附加的属性必须得到解决。另外,这些嵌入式属性修改是很难寻觅,因为了其中涉和两个或者两个以上轨道系统这可能是一个有力的论据是,为了什么控制回路主要实施在IOC层面,而不是PLC’s层面。 I / O和控制回路: 复杂的控制算法和控制回路和域名DCS控制系统一样。对显示和控件的属性的支持是必不可少的。 频率/国家计划: 在控制系统中,频率程序可以运行任何处理器。运行时环境取决于相关代码。控制系统程序直接履行运行前端处理器的监控。为了复杂的启动和关闭处理程序设立的频率程序也可以运行工作站。国家机器的基本功能在IEC 61131中得到了落实。编码发电机可以产生C代码。 硬件支持: 对现场总线和起源于I / O的Ethernet的支持是为了SCADA系统服务的一个基本功能。所有SCADA系统在市场商业运作中是可行的。配置特定驱动器和数据转换器的集成硬件在商业环境中是一个难点。开放API或者脚本支持有时有助于整合用户的硬件。如果不向控制系统提供这些工具,就很难整合客户硬件。 新的工业标准,如OPC,和OPC设施联系,还和控制系统之间互相联系。这种功能的基本条件是强调操作系统。在这种情况下,OPC更趋向于微软的DCOM标准。基于控制系统的UNIX很难互相相连。只有支持多平台的控制系统可以在异构环境中发挥主要功能。 通过于为了客户或者专业硬件的支持有限,所以新的控制系统有理通过得到发展。除了前后系统,操作接口在控制系统的兼容过程中有重要的功能。因为了个人呢工具通过不同的团队开发,所以协作实现的工具包可能变动。 1.图形 天气显示是任何控制系统的广告招牌。商业天气显示也有着丰富的功能和许多特色。开始使用所有这些特征,所有这些功能的使用人会发现,所有个别属性的图形对象要分别指定。一个输入通道不只通过物业的价值决定的,而且更通过包括像展出范围和报警值决定的。一再分辨所有性能可能是个非常乏味的工作。有些系统产生图形原型对象。这些原型图形或者模板很复杂,但需要一个专家来生产。 DCS或者自定义天气显示程序使用常见的I / O点属性集。这个预定义的命名方案填写标准的属性值,所以只需要进入记录,或者设备名称进入配置工具。 2.报警系统 警报可以很好的区分不同的控制系统架构。实现I / O对象的这些系统在前后端电脑提供警报检查。只能读懂I / O点的系统在I / O处理过程中添加了警报检查。I / O对象途径在前后端系统的本土项目语言安插了警报检测。,I / O点导向系统通常要在他们的脚文本语言中实现这种功能。这是通常效率较低且容易出错,因为了所有属性必须被单独配置,这导致了一系列特性。不仅为了每个I / O点的错误状态结束是个人的I / O点,但报警限值和每个报警的轻重,应当限制定义为了I / O点,如果它希望能够改变运行值。 这种影响在SCADA和DCS系统之间也形成了影响。SCADA系统本就读不懂报警系统。DCS系统的优势在于管理人员既可以登记警报状态,从而提前得到信息,控制蔓延到在控制系统周围的变化。后一种情况是唯一可能的系统。 3.趋势和归档 趋势已成为了控制系统架构中的一个重要的业务。趋势是必要的跟踪误差条件。实现的数据存储有能力储存完整控制目标,大部分的趋势工具标量数据存档。附加特性如条件趋向或者相关情节在个人实施起了影响。 4.编程接口 关于开放编程接口,PLC和DCS系统有相同策略。他们运行可靠,因为了他们没有办法整合 可定制的合作去干涉内部处理。所以,客户定制精品,这个极其昂贵的。 通过于SCADA系统必须能够 与多种I / O子系统相连已经在API上建立了I / O 子系统以整合 自定义功能。 协作系统尤其需要一定的开放性以实现各种发展组织的要求。所有级别的编程接口,例如前后端I / O,前后端处理过程和网络等,是强制性的。 5.冗余 如果冗余是指管理所有国家,I / O所有值无缝道岔当前正在运行,它是一个域,只有少数集散系统。自定义或者CCS实施不提供这种功能。也许是因为了巨大努力和事实,它是只需要在罕见的事例。此外,处理器冗余,或者多余的网络,或者I / O子系统是为了一定的商业集散控制系统指定的。 结论 这适用于长远的技术支持。在安全问题上的特殊需要或者人力资源的缺乏可能会扩大商机。接口专业硬件,掌控在手的谈判或者商业解决方案的初始成本有可能促使大规模的合作。只要如EPICS的协作途径,保持最新并运行如商业方案一样稳定和强劲,它们就能在互补共生的控制世界中占有一席之地。 毕业设计调研报告 可编程控制器(PLC)是以微处理器为了基础,综合计算机、通信、联网以和自动控制技术而开发的新一代工业控制设备。PLC在我国的发展与应用已有 30 多年的历史,现在它已经广泛应用于国民经济的各个工业生产领域,成为了提高传统工业装备水平和技术能力的重要设备和强大支柱。随着全球一体化经济的发展,努力发展PLC在我国的大规模应用,形成具有自主知识产权的PLC技术,应该是广大技术人员努力的方向。 PLC问世于 20 世纪 60 年代,当时的PLC功能都很简单,只有逻辑、定时、计数等功能;硬件方面用于PLC的集成电路还没有投入大规模工业化生产, CPU 以分立元件构成;存储器为了磁心存储器,存储容量有限;用户指令一般只有二三十条,还没有成型的编程语言;机型单一,没有形成系列。一台PLC最多只能替代 200~300 个继电器构成的控制系统,在体积方面,与现在的PLC相比,可以说是庞然大物。我国研制生产的传感器、变送器、调节器、实行器等,基本上能显示过程状态,实现调节意图,最终命令实行器完成对工艺流程的调节要求。 进入 21 世纪,PLC仍保持旺盛的发展势头,并不断扩大其应用领域,如为了用户配置柔性制造系统( FMS )和计算机集成制造系统( CIMS )。目前PLC主要向两个方向扩展:一是综合化控制系统,它已经突破了原有的PLC的概念,将工厂生产过程控制与信息管理系统密切结合起来,甚至向上为了 MES 和 ERP 系统准备了技术基础,这种发展趋势会使得举步为了艰的 ERP 系统有了坚实的技术基础,从而会带来工业控制的一场变革,实现真正意义上的电子信息化工厂;二是微型PLC异军突起,体积如手掌大小,功能可覆盖单体设备和整个车间的控制功能,并具备联网功能,这种微型化的PLC使得控制系统可将触角延伸到工厂的各个角落。随着世界经济一体化进程的加快,在技术发展的同时,发达国家更加注重了对PLC的知识产权的保护,国际大型PLC制造商纷纷加入了PLC的国际标准化组织,他们利用许多技术标准建立了符合他们经济利益的技术保护壁垒。 PLC的运用,让各种工业场所都离不开。例如本次的毕业设计,运用到PLC和变频器,形成一个完整的电梯系统。而现代的电梯,也都离不开PLC和变频器。 PLC控制的变频电梯系统的设计 摘要:电梯的运行是一个繁琐的过程,作为了一种我们生活中经常用到的交通工具,其性能的好坏主要通过拖动系统、控制系统的性能决定。为了了可以达到安全、便捷、舒适、高效和自动化运行,不止需要良好的拖动系统以外,还要有一套完善、可靠的控制系统。为了了克服传统的继电器构成的系统接触点多,故障几率高,可靠性差和体积巨大等不足,使用PLC来达到对电梯的自动控制。通过理论的分析,PLC不止能实现对开关量的逻辑控制,还有数学运算、数据处理、运动控制、模拟量PID控制、通信等功能,完全可以取代继电器控制系统。 本篇文章介绍的电梯的调速是通过变频来进行调速的。现今,在运动控制领域里变频调速得到广泛的应用。因为了变频调速可以实现平滑调速,调速精度可与直流电动机相媲美。大功率晶体管的开发使变频器的造价越来越低,从成本和性能考虑使用PLC对变频器控制去达到变频调速。在这个设计中的电梯主要对各种呼梯信号和当时的运行状态进行整体分析,再确定下一个工作状态。为了此,它要求具有自动定向、顺向截梯、反向保号、外呼记忆、自动开/关门、停梯消号、自动平层、检修慢速和安全保护等功能,大大提升了电梯的安全性和实用性。 关键词:电梯 变频器 控制系统 PLC 毕业设计说明书目录 第一章 绪论 11 1.1 电梯的定义和发展历程 11 1.2 电梯品种多样性 11 1.3 电梯的基本构成 11 第二章 PLC的简介和其系统基本结构 14 2.1 PLC的通过来和发展 14 2.2 PLC的基本结构 14 2.3 PLC的工作原理 15 2.4 PLC的I/O系统 16 第三章 变频电梯总体方案设计 18 3.1 设计的指导思想和步骤 18 3.2 PLC控制电梯系统的基本结构 18 3.3 电梯电力拖动系统方案的选择 18 3.4 拖动部分的选择 18 3.4.1 变极调速系统 18 3.4.2 交流调压调速系统 19 3.4.3 变压变频调速系统 19 3.5 控制部分的选择 20 第四章 变频电梯的硬件设计 21 4.1 系统总体结构 21 4.2 对重设备的设计 21 4.3 主电路的设计和元件型号的选择 21 4.3.1 电源容量的设计 21 4.3.2 曳引电机的设计 22 4.4 门电机的设计 22 4.5 电源部分的设计 23 4.6 变频器的选择 25 5 变频电梯的软件设计 26 5.1 电梯的控制功能 26 5.2 电梯功能实现流程 27 5.3 程序设计的要求 27 5.4 PLC端口分配 28 5.5 PLC型号的选择 28 5.6 控制过程 29 结束语 37 毕业设计说明书总结 38 参考文献 39 附录 40 第一章 绪论 在现在这个社会,电梯已经成为了人们每天工作、生活中必不可少的交通工具,特别是在城市里。例如,一个典型的智能建筑,其核心实际上是一种分布式控制系统,可以被称为分布式控制或分散控制系统。该品种在建筑物的电气设备的使系统可能的自动控制。电梯是建筑物的控制系统的一个重要组成部分,占有非常重要的地位。作为现代工业控制机,PLC具有高度的可靠性和先进的技术。因此,它具有广泛的电梯的控制应用,使得所述电梯从一个传统的继电器控制模式发展到计算机控制的方向。现在,电梯控制和技术改造的热点之一。 1.1 电梯的定义和发展历程 随着生产的发展,城市飞速的崛起,电梯快速进入人们的生活和生产领域,为了生活和生产带来了很大的便捷。电梯拥有运送速度较快、安全可靠、操作便捷的优点。 电梯技术发展过程: 一八五二年,它在拉动绳索与电动机动车向上和向下的历史上最早的电梯。但是结构较为了简单,没有导轨,没有安全设备,只能货物运送; 一八五三年,美国奥的斯设计并制造了一种绳子,断开后升降台不会掉下的安全升降机,但是此时该电梯仍旧属于垂直输送装备,还没有用来载人; 一八五七年,奥的斯的安全设备测试在美国开发的电梯是成功的,而世界第1载人电梯被引入,并在纽约市的一个乘客电梯在1858年使用; 一九二四年,在电梯使用了信号控制系统,使电梯驾驶员的操作更加方便; 一九三七年,电梯使用区别分开客流量高峰期的自动化控制系统,满足了简易自动化控制; 一九七六年,电梯上开始使用微型处理机,然后来到的高功率晶体管模块的出现,并与连续的改进微型计算机和数字调节器技术,人所使用的调整的脉冲宽度来调整电子换流器,实现了在电梯电动机的电压调节和频率调制,和取得的线性速度调节。的目标; 一九九零年,从并行信号的传输到用于主信号传输的串行传输的电梯控制系统,提高了整个系统的可靠性,以实现电梯群控制,智能和远程监控提供了一定的条件。 1.2 电梯品种多样性 电梯的品种要跟随建筑需求不断变化,电梯制造商提供的品种多,市场占据量也一定很大。伴随着超高层建筑的不断增多、需要高速、容量较大的电梯。因为了相对应的控制系统繁琐,制造技术十分困难,最近几年住宅电梯开发的热潮已经出现,多层和小高层住宅在很多大城市呼之欲出。原来有多层住宅增加安装电梯的问题,也成为了今后几年电梯行业的话题。伴随着农村经济的发展,个人住宅中的家用电梯将也是一个不可以忽视的潜在市场,电梯品种的多样化也应该体现在对传统电梯的改造和创新上。例如,最近推出的无机房电梯,在电梯驱动设备及其排列,这不仅节省了空间的独特风格产品也降低了制造成本。 1.3 电梯的基本结构 电梯是“机”与“电”紧密结合的繁琐产物,基本构成包括机械部分和电气部分,主要有以下八大系统。 a) 曳引系统 牵引系统的组合物,主要包括以下部分:曳引机,牵引钢丝绳,导向轮和反向绳轮。曳引机具有以下组件:电动马达,联轴器,制动,减速齿轮箱,碱和牵引绳轮。牵引钢丝绳的两端分别连接到所述轿厢和对重,和钢丝绳与牵引绳轮槽之间的摩擦使轿厢的上升和下降。导向轮的功能是将距离轿厢和对重之间的分离。当使用倒带类型,能力也拖动可以增加。导向轮被安装在牵引架或上承重梁。 b)电力拖动系统 电驱动系统由牵引电机,电源系统中,速度控制设备等的组件以实现电梯速度的控制。曳引电机根据电梯配置可使用交流电机或者直流电机。 电源系统是为电机供电。速度反馈装置是用于速度控制系统以提供电梯运行速度信号。一般使用测速发电机或者速度脉冲发生器,与电机设备相连。调速设备对曳引电机进行速度调节控制。一般使用的电梯传动方式示意图,见图1-1。图1-1 电梯传动方式原理示意图 c)安全保护系统 电梯要具有足够的安全性,来防止所有不安全的情况发生。为了确保电梯的运行过程中的安全性,需要在设计电梯的过程的各种机械安全设备和电气安全设备,并且这些设备构成的电梯的安全保护系统。一般电梯经常用且不可缺少的安全保护设备包括下面两大方面: 1) 机械安全保护系统 ①轿门上的安全触板设备 ② 自动门锁结构 ③ 限速器与安全钳 2) 电气安全保护系统 ① 门开关保护 ② 电梯终端保护 ③ 超载保护 d)电控系统的电气控制系统由一个控制装置,位置显示装置,控制面板,和一个调平装置。它的功能是操作和控制电梯的运行。操作设备由一个按钮操作箱的把手或开关盒在车上,并在机房检修或紧急控制箱。 控制面板装置由机房中的电气控制部件组成,并且是用于电梯的电气控制的集中部件。 位置显示是指汽车和着陆中的手指灯。电梯或汽车的着陆方向通常显示在楼梯平台上。 集中器可用于指示和反馈轿厢位置,确定行驶方向,并传输加速和减速信号。 e)部分轿车通过汽车,车门,安全夹设备,安全窗,导靴,开门器, 轿内操纵箱,指层灯,通信和报警设备等构成。 f)重量平衡系统重量平衡系统通过对重和重量补偿设备的构成。对重有对重架和对重块构成。 g)门系统门系统由轿厢门,层门,连杆机构,门锁等组成。轿厢门设置在轿厢入口处,由门扇,门轨框架,门鞋和门刀构成。层站门位于层站的入口处,由门扇,门栏架,门槛,门锁装置和紧急解锁装置组成。开门器布置在汽车上,并且是用于打开和关闭轿厢门和层门的电源。 h)本导向系统引导系统是由导轨,导块和轨道框架构成。它的功能是限制汽车的自我传球和配重,使轿厢和对重只能上下移动沿导轨下来。轨道固定到轨道框架,其是承载导轨的部件,并且被联接到所述轴的所述壁。导块被安装在轿厢和配重架和与所述导轨以迫使轿厢和对重,以在导轨的直立方向被服从配合。 第二章 PLC的简介和其系统基本结构 1968年,通用汽车(GM),最大的汽车制造公司在美国,提出了研制和生产可编程控制器的基本理念:简单,方便,可靠,智能,低成本,连接到一台电脑,直接使用与115V。AC电压,通用性和扩展方便。1969年美国数字公司研发出了第一台可以编程控制器。70年代出现了微机很快被运用在可编程控制器上。现代控制器是基于微处理器的新型工业控制装置,并在工业控制用电脑技术的新产品。在1985年1月,为可编程控制器IEC标准的第二草案中定义的PLC:“可编程控制器是数字运算,具体为工业应用设计的电子系统使用可编程控制器存储器,并通过控制各种类型的机械或生产过程。数字,模拟输入和输出。可编程控制器和其相关联的设备应当易于控制工业上的系统,形成一个整体,这有利于扩展功能的原理设计。“ 世界各大PLC厂商有A-B公司,GR-FANUC,德国,德国和施耐德自动化,这是总部设在法国,三菱商事株式会社和日本欧姆龙公司的西门子公司的R-汽公司。从出生到现在,PLC已在短短30多年的发展十分迅速,已成为工业自动化的重要支柱之一。 2.1 PLC的通过来和发展 早期的PLC通常称为了可编程逻辑控制器。此时,该PLC具有替代继电器控制设备的或多或少的意思。的主要功能是为执行该最初由中继完成顺序控制和定时。它出现在硬件上的准计算机的形式,并在I / O接口电路被改进,以满足工业控制现场的要求。在装置中的装置主要利用分立元件和小型和中型集成电路,并且存储器使用磁芯存储器。此外,已经采取了一些措施,以提高抗干扰能力。在软件编程,使用继电器方式是熟悉的电气工程技术人员来控制线 - 梯形图。因此,早期的PLC的性能比继电器控制设备更好。的优点很容易理解,易于安装,体积小,能耗低,故障显示和重复使用 2.2 PLC的基本结构 PLC主要有这几部分构成:CPU模块、输入模块、输出模块和编程器 如图2-1。 图2-1 PLC基本结构 PLC实际上是一个工业控制计算机,其硬件结构非常类似于一般的微机控制系统。PLC主要由五个部分组成:CPU,存储器,I / O模块,编程器和电源。 中央处理单元(CPU)是PLC的控制中心。它接收和存储用户程序和从根据由PLC系统程序指定的功能的编程类型化的数据;检查电源,内存,I / O,和看门狗定时器的状态,并可以在用户程序中诊断语法错误。当PLC投入运行,它首先接收在I / O映象分别区域中的状态,并在由扫描场的每个输入装置的数据,并将其存储,然后读出从用户程序存储器中的用户程序逐个,然后根据该命令解释命令。逻辑或算术运算的结果被发送到I / O映象区或数据寄存器。所有的用户程序被执行后,在I / O映象区的或在输出寄存器中的各种输出状态的数据被传输到相应的输出装置,并且循环运行,直到停止运行。 2.3 PLC的工作原理 PLC有两个基本的运行状态,运行状态和停止状态。在运行状态下,PLC满足通过实施反映了控制要求用户程序的控制功能。为了使PLC的输出和时间响应于所述输入信号,其可以在任何时间改变,用户程序不仅执行一次,而是不断重复,直到PLC停止或切换到停止状态。 除了实行程序之外,在每次循环的过程中,所述PLC还需要完成的内部处理和通信处理工作,总共五个阶段,如图2-2。PLC的这种循环工作模式被称为扫描工作模式。通过于计算机实行指令的速度很高,从外部输入-输入关系来看,处理过程几乎是一起完成的。 在内部处理中,PLC检查CPU模块内的硬件是否正常,复位监视计时器,并且执行一些其他的内部工作。。 图2-2 扫描过程示意图 在通信服务相,可编程控制器与微处理器其他智能设备通信,并且响应于由程序员输入的命令来更新关于编程的显示内容。 当PLC处于停止状态,仅执行上述操作。当可编程控制器是处于运行状态,其他的三个阶段的操作示于图2-3。只有三个与用户程序的执行过程中阶段所示。 在可编程控制器的存储器中,一个区域被设置用于存储所述输入信号和输出信号,该信号被分别称为输入图像寄存器和输出图像寄存器的状态。在梯形图可编程控制器的编程元素也有相应的图像存储区域,它们都称为分量图像寄存器。 在输入处理阶段,可编程控制器读取所有外部输入电路的(ON / OFF)状态到输入图像寄存器,如图2-3所示。当外部输入触点电路被接通时,相应的输入图像寄存器处于“1”状态,在梯形图相应的输入继电器的常开触点被接通时,和常闭触点被断开。当外部输入触点电路断开时,对应的输入图像寄存器处于“0”状态,在梯形图相应的输入继电器的常开触点被关闭,而常闭触点接通。在程序执行阶段,即使外部输入信号的状态改变时,输入图像寄存器的状态不会改变。该输入信号变化的状态仅仅在下一扫描周期的输入处理阶段读取。 在输出处理阶段中,CPU经过“0” /“1”的输出图像寄存器到输出锁存器的状态。之后的信号是隔离的并且由输出模块放大的功率,中继型输出模块中的相应的硬件继电器的线圈被激励。常开电击闭合以驱动外部负载。 2.4 PLC的I/O系统 PLC的硬件结构主要是两种类型:单元类型和模块类型。前者安装PLC的主要部分(包括I / O系统和电源)在一个机箱,并且模块化划分PLC的主要硬件成模块,然后通过用户将所选择的模块到机架。槽的内部,形成有PLC系统。 不管使用哪一种硬件结构,都必须确定使用于相连工业现场的各个输入/输出点与PLC的I/O映像区之间相对应的关系,给每一个输入/输出点一个明确的地址确定这种相对应的关系使用的方式称为I/O寻址方式。 I/O寻址方式有三种: 固定的I/O寻址方式 通过PLC制造厂家在设计和生产PLC时确定的,它的一个输入/输出点都有一个明确且固定不变的地址。通常说来,单元式的PLC运用I/O寻址方式。 由开关设定的I / O寻址模式通过在齿条和模块的开关位置的用户的设置来确定。 用软件设置的I/O寻址方式 有用户通过软件来制定I/O地址分配表来确定的。 图2-3 扫描过程示意图 第三章 变频电梯总体方案设计 3.1 设计的指导思想和步骤 这个设计是运用可编程控制器对变频电梯进行控制。系统必须可靠,满足开放的要求,关闭,层次感,定位,启动,加速,稳定运行,减速,爬行,整平,对接,打开门。 3.2 PLC控制电梯系统的基本结构 电梯的电气控制系统主要通过控制系统和拖动系统两部分构成,在PLC控制电梯系统的基本结构。主要硬件包括PLC主机和膨胀,机械系统,门厅呼叫,指法设备,门马达速度控制装置和主系统拖动。图3-1是该系统的基本结构。 图3-1 电梯PLC控制系统的基本结构 3.3 电梯电力拖动系统方案的选择 电驱动系统是一个电源用于电梯驱动器执行相应的动作。在电梯的主要变动包括:车的升降运动以及轿厢门的开关动作和大厅的门。 由牵引马达产生的轿厢的运动,并随后由牵引驱动系统加速和减速驱动,改变运动的形式,电源是几千瓦到几十千瓦,这是电梯的主驱动。 轿厢门和层站门的开关通过门开闭马达产生动力,并且由门打开机构驱动以减速和改变运动形式,且所述驱动功率是通常低于200瓦,这是一个辅助驱动电梯。3.4 拖动部分的选择 3.4.1变极调速系统 与少数极的绕组被称为快速绕组,和具有大量极绕组被称为一个缓慢曲折。变极调速是一种极调速。调速范围并不大。由于电机的极数增加太多,电机的外部尺寸将显著上升。 快速绕组用于启动和稳定速度,而慢速绕组用于制动和缓慢调平。 3.4.2交流调压调速系统 当反向制动模式电梯减速时,定子绕组中的两相交叉以改变其相序,从而定子磁场的旋转方向改变。然而,转子的转向没有改变,并且电动机的转子在反向磁场的方向上操作以产生制动转矩,从而转速逐渐降低。此时,电动机通过反相序列在第二象限中运行。当速度降至零时,需要立即切断电机电源,制动器制动,否则电机会自动反转。 3.4.3变压变频调速系统 交流异步电机的速度是施加到定子绕组的交流电源的频率的函数,平均和连续地改变定子绕组,其可以平滑地改变电动机的同步速度的电源频率。然而,根据电动机和用于恒转矩负载电梯的要求,有必要以保持电机常数的最大转矩的变频调速保持磁通量恒定期间。这需要定子绕组供电电压的相应的调整。因此,电机的电源驱动系统应该能够改变电压和频率在一起。供给电动机的逆变器需要电压调节和频率调制的两个功能。使用这样的频率转换电梯都经常被称为VVVF类型的电梯。 系统控制的变频调速电梯由交流电机驱动,但可以达到直流电机的水平。它体积小,重量轻,效率高,节能。它基本上包括过去电梯的所有优点,并已成为最新的电梯。拖动系统。但是成本较高,并且技术要求也高,它主要用于需要调速范围比较大的场合。 a) 变频器的分类 1) 按变换环节分   交-交变频器  把频率固定的交流电源变换成频率连续可调节的交流电源。主要 的优点是没有中间环节,所以变换效率高,但是连续可调节的频率范围窄小,通常为额定频率的1/2以下,所以主要用在容量比较大的低速拖动系统,见图3-2。 图3-2 交-交变频器   交-直-交变频器  先把频率固定的交流电经过整流变成直流电,然后再把直流电逆变成频率连续可调节的三相交流电。因为把直流电逆变成交流电的环节比较容易控制,所以在频率的调节范围,和改善变频后电动机的特性等方面,都具有明显的优势。目前迅速地普及应用的主要是这种,见图3-3。 图3-3 交-直-交变频器 2)按电压的调制方式分 PWM脉幅调制 变频器输出电压的大小主要通过盖面直流电压的大小进行调制,在中小容量的逆变器,这种方法几乎不存在。 PWM脉冲宽度调制逆变器的输出电压主要通过改变输出脉冲的占空比进行调制。一种通常使用的现在是正弦脉宽调制SPWM方法,其中所述占空比被布置以正弦方式。   3) 按直流环节的储能方式分类 ① 电流型 直流环节的储能元件是电感线圈。 ② 电压型 直流环节的储能元件是电容器。 b) 变频器中常用的控制方式 1)V / f控制 V / f控制,提出了以获得理想的扭矩 - 速度特性的基础上,电源频率的变化来调节的速度,并在同一时间,以确保电机的磁通量是不变。基本上,使用这种控制方法。 的V / f控制逆变器的结构非常简单,但逆变器使用开环控制方法,它不能达到比较高的控制性能。此外,在低频率时,必须执行转矩补偿改变低频转矩特性。 2) 滑差频率控制 滑差频率控制是一种直接控制扭矩的方法。它基于V / f控制,根据异步电动机的实际供电速度,并根据所需的转矩。通过调节逆变器的输出频率,电动机可以具有相应的输出转矩。这种控制方法需要在控制系统中安装速度传感器,有时需要增加电流反馈来控制频率和电流。因此,这是一种闭环控制模式,它可以使逆变器具有良好的稳定性和对快速加速和减速以及负载变化的良好响应。 3) 矢量控制 矢量控制是通过矢量坐标电路控制电机定子电流的大小和相位,分别控制坐标系中电机的励磁电流和转矩电流,从而达到目的。控制电机的扭矩。通过控制每个向量和零向量的时间的功能的功能的顺序和时间,不同的PWM波可以形成为实现不同的控制目的。目前在变频器中所施加的矢量控制方法主要包括2种基于无速度传感器的转差频率控制和矢量控制方法的矢量控制方法。 3.5 控制部分的选择 电梯的运行是一个繁琐的过程,为了实现安全、便捷、舒适、高效和自动化的运行,除了需要有良好的拖动系统以外,还必须要有一套完善、可靠的控制系统。随着科学和技术的各种微机控制系统,尤其是PLC控制系统的发展,已逐渐取代了传统的继电器接触器控制系统,这大大简化了控制电路,提高了运行的可靠性和自动化。所以,PLC的电梯控制系统中的应用已成为当今社会的主流。 电梯信号控制主要由PLC软件实现,所述电梯信号控制系统如图3-1所示。输入到PLC的控制信号是:动作模式选择,操作控制,内部呼叫,呼出呼叫,安全防护,井道信息,开关门和限制信号,门区或流平信号等输出控制信号:楼层显示,Hulou和选择显示,方向指示,拖动控制信号等 信号控制系统的所有功能,例如呼叫信号登记,车位置判断,层选择方向,向前拦截,反向拦截,信号和保护,变速,整平,打开和关闭,和电梯自动操作都是为了程序控制可以得到实现。 第四章 变频电梯的硬件设计 4.1 系统总体结构 五层集选控制电梯的控制系统的原理图如图4-1所示。这个控制系统主要是通过变频器、PLC、电动机和输入输出四部分构成。电梯的主要阻力采用三相异步电动机驱动,变频器根据电梯所需的速度曲线控制速度控制,电梯的运行由PLC控制。 PLC接收来自现场的信号,例如呼叫,位置等,并将速度信号发送到速度控制系统,门机的门打开和关闭信号,地板显示器和呼叫显示信号。由PLC组成的控制系统消除了接口电路的产生,系统结构简单,可靠性高。将电梯的内部和外部呼叫信号之间的开关和门关闭信号直接连接到PLC的开关输入端子。 PLC提供的24V直流电源可作为指示灯的电源,变频器可由PLC的输出点控制,以达到电机的正极性。反向电路,多速控制等,硬件电路具有设计简单,可靠性高的优点。 PLC 电梯的各种输入信号 电梯的各种指示 变频器 曳引电机 门电机 图4-1 电梯控制原理图 图4-1 电梯控制原理图 4.2 对重设备的设计 在本设计中,据设计要求和通常情况选定额定负载为1000公斤,轿箱自重为了2900千克,其底面积设计为了400平方米。本设计中,使用1 :1吊索无轮对重架。其重量可算得: P=G+QKp{P=(1-Kp)QV}{P=Q+Kp}{P=G+QKp} (4-1) 式中 P---对重; G---轿箱净重; Q---额定载重量; Kp--平衡系数(一般为了0.45-0.5) 于是 P=2900+0.5*1000=3400Kg。 4.3 主电路的设计和元件型号的选择 4.3.1 电源容量的设计 因为电梯机组启动比较频繁,负载波动较大,加速、减速较为迅速,冲击电流引起的电压波动剧烈,所以考虑电梯的电源设备容量时,直接引用曳引电动机或者交流电动机—发电机组的功率来计算通常是不合理的。电梯电源设备容量S的计算与电梯和梯速有关,可以用下列经验公式估算S值: S≈0.030LeVe(kVA) (4-2) 式中 Le—电梯的额定载重量; Ve—电梯的额定速度; 本设计电梯选用交流电机拖动,额定载重量1000Kg,额定速度1m/s通过此可以算得S为 S≈0.030×1000×1=30 kVA 4.3.2 曳引电机的设计 本次设计中的电梯曳引机是交流电动机。 电梯曳引机是通过断续的工作方式工作。因为电梯运行时受力情况比较的繁琐,因而电梯曳引机一般按经验公式计算选取功率。常用的一种公式是: (4-3) 式中 N——曳引电机功率; V——电梯额定速度; M——电梯的平衡系数,一般取0.4-0.5; P——电梯的机械传动总效率,一般取0.8。 结合本设计中的参数: 因此,类型Y2-132S2-2的三相异步电动机可以被选择。其额定功率为7.5KW,额定电压为380V,额定频率为50Hz,额定电流是14.2A,额定效率是87,并且额定功率因数是0.88。 4.4 门电机的设计 电梯电动机MD使用的是直流110SZ56型直流电动机,额定电压110V,额定输出功率120W,额定转速每分钟1000转,主磁场与电枢运行情况没有关系,它具有较大的启动转矩和很好的调速性能。 门电机调速原理是这样的:工作原理(以关门为例):当门继电器KA6吸合后,先接通直流伺服电动机MD的励磁绕组MD0,然后MD的电枢绕组通电,同时电源还经开门继电器KA5的常闭触点和RGM进行“电枢分流”而使门电机MD向关门方向转动,电梯开始关门。 图4-2 门电机控制电路 图4-2 门电机控制电路 当门关至门宽的三分之二时,SA2限位开关动作,使RGM电阻被短接一部分,使流经RGM电阻的电流增大,则总电流增大,从而使RD1的限流电阻上的压降增大,也就是使MD的转速随其端电压的降低而降低也就是关门速度自动减慢。当门继续关闭至有100~500mm的距离时,SA3限位开关动作,有短接了RGM电阻的很大一部分,使分流增加,RD1上的电压降更大,电动机MD电枢端的电压更低,电机转速更低,关门速度更慢,直至轻轻地平稳地完全关闭位止,此时关门限位开关动作,使KA6失电复位。至此关门过程结束。 4.5 电源部分的设计 本设计中的主要部分需要的电源分别是:门电机需要DC110V,PLC需要DC24V,变频器和曳引电机需要AC380V。 图4-3 电源部分 电源经过变压变为AC24V,AC110V。然后我们再利用三相桥式整流电路将电源经过整流变为DC24V,DC110V供元件使用。 (1) 低压断路器的选择 低压断路器可以起到隔离功能,当逆变器被修复,或者当不使用很长一段时间,切断Q可从电源逆变器隔离开来。此外,它也可以起到保护的作用。低压断路器一般含有过流,欠压保护。当反相器的输入被短路或电压过低时,它可以快速保护。 因为低压断路器具有过电流保护功能,为了避免不必要的误动作取IQN大于等于(1.3~1.4)IN,所以选择DZ20Y-100。 (2) 熔断器的选择 本设计中的门电机和曳引电机需要多次起动,它的熔体额定电流的计算公式为: INP=(1.5~2.5)INMmax+NM (4-4) 式中 INP――熔体额定电流; INMmax――电动机容量最大一台电动机的额定电流; NM――其余各台电动机额定电流之和。 综合本设计中的参数 INP=2.5×14.2+1.1=36.6(A) 所以我们采用用FU1~FU3为了RL6-63,额定电流为40A的熔体。 FU4的选择 FU4选熔断器的型号为RC1A-5,熔体额定电流为5A, FU5的选择 FU5选熔断器的型号为RC1A-0.5,熔体额定电流为0.5A, FU6的选择 FU6选熔断器的型号为RC1A-4,熔体额定电流为4A。 (3)电容的选择 电容功能为平波和中间储能。电容应比整流桥的输出电压高。电容值越大越好,但更大的投资,较高的投资通常是几千微法和数万微法,不低于4000个微法之间。的容量越大,C的容量本设计应选用容量微5000微法的电容。 4.6 变频器的选择 变频器是把工频电源变成各种频率的交流电源,达到电机的变速运行的设备,其中控制电路完成控制主电路,整流电路把交流电变换成直流电,直流中间电路对整流电路输出进行平滑滤波,然后逆变电路将直流电逆变成交流电。 三菱变频器是在我们国家应用的比较多的变频器之一,优点是功能设置齐全,编码方式简单明了,容易掌握。本设计使用三菱变频器系列产品中的FR-A540型。据计算得的电动机的容量6.127kW,查询三菱FR-A540的型号规格表,应选用额定容量是7.5KVA的变频器,相对应的型号为了FR-A540-7.5KCH。 图4-4 变频器的外部接线图 5 变频电梯的软件设计 PLC梯形图程序的设计,比如普通计算机程序的设计有许多不同点的要求,但总体要求是梯形图结构清楚,程序简单,它结合了计算机程序设计和电气控制设计思想。设计方法有很多种,包括顺序控制设计方法,经验设计方法和模块设计方法。经验设计法的特点是没有普遍规律、含有一定试探性,比较适用在较为简单、直观的梯形图设计;而模块化的程序设计结构清楚方便系统的设计和调试。根据系统的控制特性和要求,结合实证方法和模块化的设计方法更为合适。 5.1 电梯的控制功能 a)下行链路集选择具有仅在上行链路时收集的功能。因此,仅在大厅外设置向下呼叫按钮,并且不能切断上行链路。 b)在上行链路集选择具有收集只有当它是向下的功能,所以仅向上呼叫按钮被设定在大厅以外,和下行线路不能被切断。 c)在门打开时间的分机键被用来延长电梯的门打开时间,以便于乘客进入和退出顺利轿厢。 d)满负载控制当汽车达到一定的数量,它不向大厅外响应号召。e)自动启动加速,自动减速和自动停车,平层电梯可以自主进行关门控制,并且包含超载时不关门,开梯功能,包含有防止夹到人的功能。 f)厅门的触摸开关,有记忆和判断功能 在电梯运行过程中,如果同时2个以上的庭门按招呼开关,相对应的招呼灯亮,电梯先响应和运行方向一样的招呼层,通过近和远,等响应了运行同方向的所有招呼层后,再响应反方向的招呼层,例如:电梯向上运行在三楼,此时有人按四楼下行招呼开关,二楼上行招呼开关,二楼下行和一楼上行招呼开关,电梯响应顺序是:先到四楼,反向运行下降到二楼停 (二楼下行招呼灯灭),再下降到一楼,若楼内有乘客触摸三层停层开关,电梯先在二楼停(二楼上行招呼灯灭),再到三楼停。 g)故障检测 将故障信息记录在微机内存中,并用数码显示故障性质。当故障超过一定 的数量时,电梯停止运行。只有排除故障,清除微机内存记录后,电梯才可以继续运行。大多数的微机控制电梯都含有这种功能。 5.2 电梯功能实现流程 电梯功能实现流程如图5-1所示。 开 始 等 待 状况 关 门 定 向 启 动 加 速 稳 定 运 行 楼层停层指令 楼层 显示 慢 速 制 动 消 号 平 层 图5-1 功能流程图 5.3 程序设计的要求 工作中的电梯从各种各样呼梯信号和当时的运行状态进行整体分析,根据省时效率高的原则,确定下一个工作状态。所以它必须具有的具体工作自主定向,顺向截梯、自动达层、停层消号、0自动报警、检修慢行、保护等各种功能。 5.4 PLC端口分配 表5-1输出信号和PLC地址预备编号 表5-2输入信号和PLC地址预备编号 编号 名称和功能 编号 名称和功能 X00 停运 X21 一楼楼层位置开关 X01 检修 X22 二楼楼层位置开关 X02 运行 X23 三楼楼层位置开关 X03 无司机信号 X24 四楼层位置开关 X04 一楼轿内指令 X25 五楼楼层位置开关 X05 二楼轿内指令 X26 平层位置开关 X06 三楼轿内指令 X27 有司直驶信号 X07 四楼轿内指令 X30 手动开门信号 X10 五楼轿内指令 X31 手动关门信号 X11 一楼上行信号 X32 开门到位信号 X12、x13 二楼上、下行信号 X33 关门到位信号 X14、x15 三楼上、下行信号 X34 超载信号 X16、x17 四楼上、下行信号 X35 门安全触板开关 X20 五楼下行信号 X36 门锁开关 X37 检修位置开关 所以,PLC端口分配,如表5-1所示,输出信号和PLC地址预备编号;如表5-2所示,输出信号和PLC地址预备编号。 编号 名称和功能 编号 名称和功能 Y0 反转起动 Y14 一楼上行指令 Y1 正转起动 Y15、Y16 二楼上、下行指令 Y2 高速信号 Y17、Y20 三楼上、下行指令 Y3 低速信号 Y21、Y22 四楼上、下行指令 Y4 停车信号 Y23 五楼下行指令 Y5 开门信号 Y24 一楼楼层显示 Y6 关门信号 Y25 二楼楼层显示 Y7 一楼轿内指令灯 Y26 三楼楼层显示 Y10 二楼轿内指令灯 Y27 四楼楼层显示 Y11 三楼轿内指令灯 Y30 五楼楼层显示 Y12 四楼轿内指令灯 Y31 上行指示灯 Y13 五楼轿内指令灯 Y32 下行指示灯 Y33 中速运行信号 5.5 PLC型号的选择 本系统是为了一5 层大楼所设计,根据PLC 的I/ O 节点使用原则,应该留出一定的I/ O点为做扩展时使用。系统中实际需要输入点32 点,输出点27点。 型号 FX2N-16M FX2N-32M FX2N-48M FX2N-64M FX2N-80M FX2N-128M 扩展时 输入 X0 ~X7 8点 X0~X17 16点 X0~X27 28点 X0~X37 32点 X0~X47 40点 X0~X77 64点 X0~X267 184点 输出 Y0~Y7 8点 Y0~Y17 16点 YO~Y27 28点 Y0~Y37 32点 Y0~Y47 40点 Y0~Y77 64点 Y0~Y267 184点 表5-3 FX2N系列可编程器的输入/输出继电器元件号 所以通过表5-3,我选用的PLC 型号为三菱公司的FX2N-80MR-D。,这种机型有输入点输出点各40点,编程指令有100 多条,配置有响应的编程软件MEDOC;这样我们不止可以通过手编对PLC 进行编程,也可以在PC 机上进行编程、调试,然后再输入PLC。在电梯的运行过程中,通过PLC ,PC 机可以监视并显示出电梯的运行状态。 5.6 控制过程 1.指令登记环节 指令登记过程是轿当内外按扭动作时,相对应的指示灯亮,表示指令被登记上了。它分为了轿内指令登记和轿外指令登记两种,两者有一些不同。比如轿内二楼有指令轿外有二楼的上行指令,如图5-2所示。 图5-2 轿内指令登记梯形图 X4~X10是一~五楼轿内指令,M11~M15是一~五楼平层信号。当X5被接通时,M3自锁,输出Y10,接通指示灯,完成指令登记。当电梯到二楼时,指令被响应,M12断开,指令被消除。 X12是轿外二楼上行信号,M12是二楼平层信号。接通过程与上面相同。唯一不同的是,当电梯这时的运行方向不是上行时,而是下行时,M8通过已经闭合的M19保持持续的接通。这表示电梯在轿外指令下只能顺向截梯,如图5-3所示。 图5-3 轿外指令登记梯形图 2.选向环节 指令被登记后,它会依据当前的电梯的运行方向,和电梯所在位置进行方向的选择。同样以二楼为例说明。电梯的正向选向梯形图,如图5-4所示。 M2到M6是一到六楼的轿内指令。M7到M14是一到五楼的上下行指令。X3是表示无司机操作。M20是表示轿内指令优先的中间继电器。M18是上行继电器,M19是下行继电器。Y31是上行指示,Y32是下行指示。X21到X25是一到五层楼的位置开关信号,它每一层都有上下和M两个开关,两个并联在一起作为一个信号使用。 二楼轿内指令M3接通后,它可以通过X22、X23、X24、X25、M19、接通M18和Y31。 图5-4 选向梯形图 二楼轿外上行指令M8与M20接通后,通过图中可以看出它与M3经过的路线差不多,不同的是它多经过了X03和M20。它经过X3表示在有司机的情况下,轿外指令不参与方向的选择。M20是在每一次换速信号M21接通时,被接通的。当电梯这时没有固定的下一步方向,则下一步的运行方向通过轿内指令优先决定。也就是所谓的轿内指令优先 3.换速环节 X27是有司机情况下的直驶开关。其它的信号与上同。当电梯的运行方向与轿外指令一致时,电梯运行对应的楼层,楼层位置开关动作,接通换速信号 X21和X25是一楼和五楼的位置开关,它们可以强制发出减速信号。而轿内指令只要含有相对应楼层位置开关接通时,也可以发出减速信号。如下图5-5所示 仍然以二楼指令M9为例去说明。当电梯到了二楼时,则X22闭合接通。此时电梯是上行的话,则M18接通,同时通过X27接通M20发出减速信号。若是最远反向截梯。则M18与M19是通的,也可以接通M20发出减速信号。若在运行过程中,按下直驶的开关,则X27被打开,电梯不发出减速信号、则电梯没有办法在这层停。若电梯是下行。则M18不通、M19接通、电梯也不在这层停。 图5-5 换速梯形图 用二楼指令M9为例说明。若电梯到了二楼则X22闭合接通。这时电梯是上行的话,则M18接通,同时通过X27接通M21发出的减速信号。若是最远反向截梯。则M18与M19是通的,同样可以接通M21发出减速信号。若在运行过程中,按下直驶开关,则X27被打开,电梯不发出减速信号、则电梯没有办法在此层停。若电梯是下行方向。则M18不通、M19接通、电梯也不在此层停。 4.开关门环节 图5-6 开关门梯形图 M23是手动开门的中间继电器。X30是手动的开门信号。X35是门安全触板的开关。T0是自动开关门的时间继电器。M22是停转继电器。X32是开门到位信号。X31是手动关门信号。M24,Y5是 开门信号。M25,Y6 是关门信号。X34是超载信号。M23通过顺向开门的轿外指令接通的。当然要停车信号M22存在。X31和X32都是安全开关。当有人被电梯门夹住的时候,X32的动作:开门。然而当超载的时候,X34的动作:关门停止、并且电梯没有办法起动见图5-6。 5.起动与速度切换环节 图5-7 起动速度切换梯形图 M32是起动中间继电器。可以保证电梯是在停车后才起动的,防止在运行过程中误动作。X42是门锁开关,表示在电梯检修时,门被打开,电梯就暂时没有办法起动了。通过图中可以知道,在电梯正常运行的情况下,电梯在开门以后,并且有运行方向的情况下、再关门到一定位置后就可以正常起动运行了,见图5-7。 Y1和Y0是起动信号可以接通低速信号同时接通时间继电器。当低速运行后一段时间后,时间继电器T2动作接通高速信号。M21是换速信号,表示电梯快到目的地了。这时M29将接通断开高速信号,重新接通低速信号。 6.平层停车环节 平层信号的接通是相对于来说比较简单的。当每层所对应的指令存在时,减速信号和平层位置信号接通相对应的楼层的平层信号,见图5-8。 X26是平层位置信号,其信号是通过机械选层器所发出的。机械选层器具有三个电磁开关,当电梯运行到相对应的位置时,遮磁板被插入,当三个电磁开关全都动作时表示已经平层了,这是发出信号X26。所以这个信号的得到是比较精确的,所以,平层的准确度比较好。M11~M15是一~五楼平层信号。 图5-8 平层停车梯形图 7.楼层显示环节 每层楼层的显示是通过楼层位置开关来接通的,并且通过上层和下层的楼层显示输出继电器自锁。 这样每次当电梯运行到相对应的楼层时,它的信号将被接通,同时断开上一个已经存在的楼层信号。这样楼层显示循环进行,如图5-9所示。 图5-9 楼层显示梯形图 8.停运检修环节 X01是检修开关,它接通中速信号,通过检修位置的开关断开。X00是停运开关。它接通停运中间继电器M1。M1断开后面所有控制。电梯的检修状态应在各项安全保护起功能的情况下进行,就是说当电梯的所有层门和轿门都关闭的状态下才可进行检修中速的运行。原理与正常运行时一样。见图5-10。 图5-10 停运检修梯形图 到此,电梯的硬件和软件部分的设计大致都已完成,硬件部分主要对PLC、变频器的选型和对曳引电动机、门电机的设计;软件部分主要是对电梯运行各环节的梯形图的设计。 本次设计的输入/输出PLC地址编号详见表5-1和表5-2,主要元件的选择见表5-4。附录A PLC外部接线图, 表5-4主要元件的选用列表 元件名称 文字符号 型号 曳引电机 M Y2-132S2-2 门电机 MD 110SZ56 变频器 UF FR-A540 可编程控制器 PLC FX2N-80MR-D 热继电器 FR JR20-16/3D 断路保护器 Q DZ20J-100 熔断器 FU1~FU3 RL2-25 熔断器 FU4 RC1A-3 熔断器 FU5 RC1A-0.5 熔断器 FU6 RC1A-2 按钮开关 SB LA19-11A/D 继电器 JT JT18-24 接触器 KM CJ20-16 行程开关 SA LXK2-001 滑线电阻 RD1 1000Ω 指示灯 L DC24V 5W 感应开关 SQ LC1-5K 结束语 通过这个毕业项目,我不仅整合了知识,还丰富了大脑。同时,我在搜索材料的过程中也学到了很多课外知识,开辟了视野,实现了PLC的未来发展方向,使我的实践能力有了质的飞跃。 毕业设计是我作为了一名学生即将完成学业的最后一次作业,他既是对学校所学知识的全面总结和综合应用,又为了今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好开端,毕业设计是我对所学知识理论的检验与总结,能够培养和提高设计者独立分析和解决问题的能力;是我在校期间向学校所交的最后一份综和性作业,从老师的角度来说,指导做毕业设计是老师对学生所做的最后一次执手训练。其次,毕业设计的指导是老师检验其教学效果,改进教学方法,提高教学质量的绝好机会。 毕业的时间一天一天的临近,毕业设计也接近了尾声。在不断的努力下我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的大概总结,但是真的面对毕业设计时发现自己的想法基本是错误的。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验,而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识太理论化了,面对单独的课题的是感觉很茫然。自己要学习的东西还太多,以前老是觉得自己什么东西都会,什么东西都懂,有点眼高手低。通过这次毕业设计,我才明白学习是一个长期积累的过程,在以后的工作、生活中都应该不断的学习,努力提高自己知识和综合素质。 总之,不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多,真是万事开头难,不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外,还得出一个结论:知识必须通过应用才能实现其价值!有些东西以为了学会了,但真正到用的时候才发现是两回事,所以我认为了只有到真正会用的时候才是真的学会了。 在此要感谢我们的指导老师苏老师对我悉心的指导,感谢老师们给我的帮助。在设计过程中,我通过查阅大量有关资料,与同学交流经验和自学,并向老师请教等方式,使自己学到了不少知识,也经历了不少艰辛,但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西,也培养了我独立工作的能力,树立了对自己工作能力的信心,相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力,使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好,但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富,使我终身受益。 毕业设计说明书总结 可编程控制器是新一代的控制工具,因为他的核心是微处理器,接口电路等具有较强的抗干扰能力,以及梯形图编程语言是很容易被工程师和技术人员接受。它被称为一个真正的工业控制计算机,或“蓝领电脑。”特别是随着微电子技术和计算机技术的发展,所述可编程控制器的功能已经远远超出更换继电器控制系统的初衷,和宽范围的应用是在各种工业控制的情况下,例如切换量控制和模拟量控制。 。电梯控制系统采用可编程序控制器,使其硬件结构简单,简单方便,程序,并提高了可靠性。因此,PLC变频调速电梯控制系统是一个实用可靠的控制系统,乘坐电梯时可以提高乘客的舒适性,减少了维护成本和电机功率消耗;该系统的设计方法也可以用于改进旧电梯,并且还可以扩展,以满足该组的控制和多个电梯的微型计算机监视,并具有良好的应用前景。 变频器用于电梯的传动控制,电梯控制水平可大大改善,使电梯达到更理想的控制效果。另外,变频器的调速可以大大节约电能,所以变频调速已在电梯的电力驱动一个非常广阔的发展前景。 参考文献 [1] 廖常初.可编程控制器的编程方法和工程应用[M].重庆:重庆大学出版社,2001.2. [2] 李秧耕,何乔治.电梯基本原理和安装维修全书[M].北京:机械工业出版社,2001.7. [3] 叶安丽.电梯技术基础[M].北京:中国电力出版社,2004. [4] 秋洁,燕宾. 变频器应用基础[M].北京: 机械工业出版社,2002. [5] 王淑英. 电气控制与PLC控制技术[M].北京:机械工业出版社,2005.1. [6] 刘祖润,胡俊达.毕业设计指导[M].北京:机械工业出版社,1996. [7] 陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京:机械工业出版社,2004. [8] 汪晓华.PLC可编程控制器开发实例导航[M].北京:人民邮电出版社,2005. [9] 张燕宾.电动机变频调速图解[M].北京:中国电力出版社,2004.6. [10] 吴新开,于立言.电工电子实践教程[M].北京:人民邮电出版社,2002. [11] 吴卫荣.变频器的选用和故障干扰处理[J].工业控制计算机,2006,4(4):16-23. [12] 赵海兰.PLC控制电梯教学模型的设计与调试[J].信息技术,2004,5(3):36-41. [13] 彭登峰.PLC在电梯控制系统中的应用[J].南昌航空工业学院学报,2000,6(1):13-28. 附录 附录A PLC外部接线图 本文档由香当网(https://www.xiangdang.net)用户上传

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    文档贡献者

    王旺今朝

    贡献于2020-08-28

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