基于PLC控制的交流变频调速电梯系统的设计.docx
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1、课程名称 基于PLC控制的交流变频调速电梯系统的设计学生姓名 指导老师 日 期 2012年2月26日 目 录摘 要 Abstract 第一章 绪论 1 1.1 电梯的概述 1 1.1.1电梯的发展 1 1.1.2电梯的发展趋势 2 1.2 PLC在电梯控制中的应用 2 1.2.1 PLC的特点 2 1.2.2 PLC控制电梯的优点 2 1.3电梯继电器控制系统 3 1.3.1电梯继电器控制系统的优点 3 1.3.2电梯继电器控制系统存在的问题 3 1.4 电梯变频调速系统 31.4.1电梯变频调速系统的控制 31.4.2电梯变频调速控制的特点 3第二章 简述电梯 4 2.1电梯的结构 42.1
2、.1四大空间 52.1.2八大系统 52.2 电梯的组成 5 2.2.1曳引系统 5 2.2.2 导向系统 6 2.2.3 轿厢 6 2.2.4 门系统 6 2.2.5 重量平衡系统 6 2.2.6 电气控制系统 6 2.2.7 电力拖动系统 6.2.8 安全保护系统 72.3电梯的分类 7 2.3.1 电梯的类型 72.3.2 电梯的主要参数 9第三章 方案的选择 113.1可编程序控制器(PLC) 11 3.1.1可编程序控制器(PLC)的基本概念 113.1.2可编程序控制器(PLC)的基本组成 133.1.3可编程序控制器(PLC)的工作原理 143.1.4可编程序控制器(PLC)的特
3、点及应用 153.2可编程序控制器(PLC)的选择 15 3.2.1轿厢位置检测 15 3.2.2可编程序控制器(PLC)的选型 16 3.3变频器的选择 16 3.3.1变频器的分类 163.3.2通用变频器 193.3.3安川VS616G5型变频器 19第四章 系统设计 4.1电梯的三个工作状态 4.1.1电梯的自检状态 4.1.2电梯的正常工作状态 4.1.3电梯强制工作状态 4.2元件相互间的接线图 4.2.1电梯系统总体接线图 4.3 电梯中可编程序控制器(PLC)的设计 4.3.1电梯中PLC输入信号的地址 4.3.1电梯中PLC输出信号的地址 4.4梯形图编写 4.4.1电梯开关
4、门梯形图 4.4.2电梯到层指示 4.4.3层呼叫指示灯控制 4.4.4电梯启动和方向选择及变速控制 结论 参考文献 摘要随着我国经济的高速发展,社会环境的整体提升,电梯已成为我们生活中不可或缺的组成部分。而电梯的控制技术也已从直流电动机拖动到交流单速、交流双速电动机驱动,到交流调压调速(ACVV)控制,发展到交流调压调频技术(VVVF)控制,其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制,其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现的。本次设计是将可编程序控制器(PLC)应用于三层电梯进行逻辑控制,使用变频器实现变频调速,通过合理的选择和设计,使电梯达到较为理想的控制效果。 在PLC和变频器的类型选择
5、时,通过性能指标等综合考虑,选用了安川VS-616G5型全数字变频器和日本三菱公司生产的FX2N可编程控制器。本次所设计的电梯与传统的电梯相比,在运行上具有良好的舒适感,在生活中可以节约电能,取得了良好的经济效益和社会效益,达到了理想的目的。本设计介绍了电梯的基本结构,阐述了电梯的工作原理,并且设计了PLC程序。整体大致分为硬件设计和软件设计两部分。最后对本论文的研究内容进行了总结与展望。关键词:电梯;PLC控制;变频器;变频调速 AbstractWith Chinas rapid economic development, the social environment of the asce
6、nsion of the whole of our lives, the elevator has become indispensable part of. While the elevator control technology has developed from the DC motors to single speed AC, AC double speed motor drive, to AC adjustable speed control (ACVV ), to the development of AC VVVF technology ( VVVF ) control, t
7、he logic control by the PLC to replace the original relay control, many of its functions traditional relay control system can not be achieved.This design is a programmable logic controller ( PLC ) is applied to the three layer elevator control logic, the use of frequency converter frequency control,
8、 through the rational choice and design, so that the lift to reach a more satisfactory control effect. In PLC and inverter type selection, through the performance of the integrated consideration, choose, VS-616G5 type full digital inverter and Mitsubishi FX2N programmable controller in production. T
9、he design of elevator and elevator compared traditional, in the run with good comfort, in life can save energy, and achieved good economic and social benefits, to achieve the desired purpose.This design introduced the basic structure, elaborated the working principle of the elevator, and the design
10、of PLC program. The whole is broadly divided into the hardware design and software design of two parts. Finally, the research contents of this paper are summarized and prospects.Key words: Elevator; PLC control; inverter; variable frequency speed regulation 第一章 绪 论1.1电梯的概述 电梯是服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢
11、,运行在至少两列垂直的倾角小于15的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入后装载货物。它适用于装置中两层以上的建筑内,是输送人员或货物的垂直提升设备的交通工具。1.1.1电梯的发展 电梯进入人们的生活已经有100多年了。早在公元前1115年至1079年之间我国劳动人民就已经开始使用“桔棒”等人力升降机。在公元前236年古希腊阿基米德设计了人力驱动的卷筒卷扬机,而作为升降设备。 在1887年,美国奥的斯公司制造出世界上第一台电梯,这是一台以直流电动机传动的电梯。它被装设在1889年纽约德玛利斯大厦。这座古老的电梯,每分钟只能走10米左右。当初设计的电梯纯粹是为了省力。在1900年,以交流电
12、动机传动的电梯开始问世。在1902年,瑞士的迅达公司研制成功了世界上第一台按钮式自动电梯,采用全自动的控制方式,提高了电梯的输送能力和安全性。在1903年,又将卷筒式驱动方式改进为槽轮式(即曳引式)驱动。所谓卷筒式驱动,是将曳引绳缠卷在卷筒上来提升重物,而槽轮式也称为曳引式驱动,是在曳引绳一端提升重物,另一端为平衡重,依靠曳引绳和曳引轮的绳槽之间的摩擦来驱动重物作垂直运动。因此只要在曳引系统的容量和强度允许范围内,通过改进曳引绳长度就可适应不同的提升高度,而不再像卷筒式那样受卷筒长度限制。此外,当重物或平衡重碰底时,曳引绳与曳引槽会由于摩擦力减小而打滑,从而避免了像卷筒式那样,在失控时造成的曳
13、引绳断裂等严重事故的安全。从19世纪末开始,对于调速性能要求较高的电梯,都是采用直流电机控制。直流电机控制系统具有调速范围宽、可连续平衡地调速以及控制方便、灵活、快捷、准确等优点。然而,早期的直流电机控制系统往往是直流发电机一电动机组调速系统,其体积、重量、能耗和噪声都很大。由于交流单速控制和交流双速控制电梯的结构简单、价格较低、使用维护方便,所以从电梯问世至今,交流单速控制和交流双速控制一直广泛地应用于调速性能要求不高的场合。1967年,由于电子技术及半导体器件的发展,出现了交流调压调速(ACVV)控制。1976 年,微处理器应用于电梯控制。在1980年,出现了将微机用于速度控制和运行管理控
14、制的全电子化交流反馈控制的电梯, 其精确的控制使电梯的舒适感和群控性能 得到进一步提高。1984年,由于固态功率器件的不断发展及微机技术的应用,出现了交流变频调速 (VVVF)电梯控制系统。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。由于其具有优 越的调速性能、显著的节能效果,已取代交流调压调速电梯成为电梯控制方式的主流。在电梯控制系统方面,目前国外发达国家的电梯正在推广32位微机控制系统。并已经开始淘汰16位以下微机控制系统。利用微机对电梯的控制不仅能使系统的动态品 质的提高,也将大大提高电梯运行效率。它们都采用闭环反馈单微处理机控制系统或
15、多微处理机协调控制系统。在电梯传动系统方面,采用交流变压变频(VVVF)调速技术,使电梯从超低速到高速无级调速高精度运行,具有节能、对电网污染小、乘坐舒适感佳 等优点。在交流电机变频调速控制系统中通常采用矢量控制技术,这种控制方式能使得电机在各种速度运行时具有良好的机械特性,特别是在低速控制性能尤为突出。在电梯反馈系统方面,采用绝对值位置编码器从电梯轿厢上反馈轿厢绝对位置信号,对曳引电 机进行以距离为原则的控制,以实现直接平层技术,来达到优越的电梯运行效果。1.1.2 电梯的发展趋势(1)电梯群控系统将更加智能化。智能化的电梯首先要与智能化的大厦所有自动化信息系统联网,如与消防、保安、楼宇 设
16、备控制等系统交互联系,使电梯成为安全舒适、高效优质的服务工具。串行通讯以其 布线简单,信息传输量大等优点,在电梯控制系统中的应用日益增多,由于去掉了微机接口板上大量输入和输出电路,减少了井道、机房中的布线数量,可靠性大大提高。电梯困人故障一直因扰着电梯的承包商,远程监控服务系统集通讯、故障、诊断、微处理机为一体,可以通过市话线传递电梯的运行和故障信息到远程服务中心。远程维修监控中心始终监控着他们所承包的电梯,随时可以知道电梯的运行状态和发生故障的属性,维修人员去故障梯之前就已知道该维修的项目,减少了维修服务的成本和时间,这种预保养式的售后服务方式将是电梯工业技术发展的一个重要方向。随着智能建筑
17、的发展,电梯的智能群控系统能与大楼所有的自动化服务设备结合成整体智能系统。(2)高速、超高速电梯越来越多。曳引式超高速电梯的研究继续在采用超大容量电动机、高性能的微处理器、减振技术、新式滚轮导靴和安全钳、永磁同步电动机、轿厢气压缓解和噪声抑制系统等方面推进。采用直线电机驱动的电梯也有较大研究空间。未来超高速电梯舒适感会有明显提高。(3)蓝牙技术在电梯上广泛应用蓝牙技术是一种全球开放的、短距无线通讯技术规范,它可通过短距离无线通讯,把电梯各种电子设备连接起来,无需纵横交错的电缆线,可实现无线组网。(4)绿色电梯与节能电梯将普及。要求电梯节能、减少油污染、电磁兼容性强、噪声低、长寿命、采用绿色装潢
18、材料、与建筑物协调等。甚至有人设想在大楼顶部的机房利用太阳能作为电梯补充能源。 现如今随着一些高端科技的普及,应用到电梯行业的技术越来越多。1.2 PLC在电梯控制中的应用1.2.1 PLC的特点 PLC即可编程逻辑控制器,一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。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(l) 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。
19、A.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。B.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TBF,降低了TTR,使可靠性提高。C.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。D.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。E.在PLC的硬件方面,采用了一系列提高可靠性的措施。例
20、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。F.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: A.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
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