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1、第21页1专科毕业设计（论文）设计题目： 交流变频调速控制系统在船用电梯中的应用 系 部： 电气工程系 专 业： 电气自动化（工业企业电气） 班 级： 工企电气091301 姓 名： 学 号：093905130122指导教师： 职 称 ： 副教授 2012年6月 南京摘 要在汽车、地铁、高铁等地面交通工具快速发展的同时，电梯因现代高层建筑而发展起来的一种垂直交通工具正蓬勃发展。然而使用环境的恶劣一直抑制着船用电梯的发展。在以欧姆龙CQMl PLC控制安川 VS - 616 G5组成控制系统为例,介绍了该系统在齿轮驱动应用程序电梯的硬件结构、PLC和变频器通讯程序设计及变频器参数设置，然后基于该
2、协议的定义与环境监测PLC智能仪器之间的通讯。反应了PLC和变频器在电梯控制的特点。关键词 PLC控制 变频调速 船用电梯 自动控制AbstractIn such as car, subway, high iron and other ground transportation rapid development and at the same time, the elevator for modern high-rise building and developed a kind of vertical transport is booming. However Marine elevato
3、r use environment has been bad on the development of the Marine elevator. The hardware construction of the ship elevator control system based on VS-616G5 controlled by CQMl PLC，the program design of communication between PLC and frequency converter and the parameter setting of frequency converter ar
4、e presented in the paperBased on no-protocol serial communication，Communication between PLC and Environmental monitoring of intelligent instruments are analyzedThe control characteristics of frequency converter in the ship elevator system are pointed out，and supply the actual experiences to the appl
5、ication of frequency converter in the stop elevator control. Key words PLC control frequency speed control ship elevator第19页 目 录1 引言12 船用电梯设计系统分析22.1 船用电梯与陆用电梯的整体设计结构差异22.2 系统高低温分析22.3 船用电梯的三防分析22.4 船用电梯运行的特殊性32.5 电磁兼容性分析33 船用电梯系统设计43.1 变频器型号选择及参数设置43.1.1 VARISPEED-616G5变频器参数设置43.1.2 变频器外围接线图43.2 PL
6、C控制变频调速的系统型号选择及程序设计53.2.1 PLC定义及选用原则53.2.2 PLC的选择63.2.3 PLC控制程序编程74 PLC与环境监测智能仪表之间的通讯164.1 被动和主动通讯方式的比较164.2 CQrdPLC支持自定协议通信模式174.3 DM6645通信方式设置174.4 DM6646通信方式设置174.5 DM6648通信方式设置174.6 DM6649通信方式设置17结 论18致 谢19参 考 文 献201 引言 随着经济的快速发展，中国船舶工业近年来每年有10-15持续增长的速度，在2004造船产量已达8500000吨，占世界市场份额的15，造船产量连续10年位
7、居世界第三。随着社会生活条件稳步提高，在大中型船只上安装船用电梯的需求日益旺盛，所以船用电梯的市场前景广阔。与西方发达国家相比，中国船舶工业，船舶设备国产化水平低，如国内海洋设备出货率只有50%。因此，提高船用设备的股份是国家船舶工业可持续发展的必然趋势。由于海洋客梯，货梯相对陆地使用电梯的需求量小，并具有行业特征，因此没有引起国内电梯生产企业的重视，现有安装船用电梯或依赖进口，或是在土地使用电梯的结构和技术的基础上简单的变换，这和中国船舶工业的发展现状不相适宜。因此深入研究船用电梯技术设计是有必要的。船用电梯和陆地使用电梯的差异。首先，陆地使用电梯应用技术的广泛发展使得其控制系统相对成熟，根
8、据我国国情并参照欧洲标准，先后制定了一系列国家标准电梯设计，生产，安装，改造，维修规定，如国标GB7588 - 2003的标准电梯制造与安装安全规范对土地使用的电梯设计制作有详细的要求，使企业以规则为基础，促进电梯行业的健康发展。然而，海洋电梯因为在河流，海洋中的使用环境恶劣，要求设计产品技术有其特殊性。专用计算机房，结构模块化程度高，装配方便，在航运，海上的应用越来越多，但有很大的噪声和运动稳定性等缺点，通过驱动电机变频调速控制，可实现降低噪音的效果，提高运行的平稳性。随着变频器性能价格比的提高，交流变频调已应用到许多领域。由于变频调速节能效果显著，控制灵活，可靠性高，使交流变频调速在船用电
9、梯行业广泛应用。目前，虽然有为电梯控制而设计的专用变频器，但其价格昂贵。因此采用PLC及通用型变频器对电梯控制进行了深入研究，通过合理的配置和软件设计，实现对船用电梯功能的有效控制。2 船用电梯设计系统分析2.1 船用电梯与陆用电梯的整体设计结构差异 陆地使用的电梯间在建筑物顶部，这种布局系统结构简单，使得建筑物顶部所受应力相对较小。船用电梯则不然，由于船体结构设计布局的多样化，直接决定了船用电梯的整体布置形式，由此导致了船用电梯的机房位置随意性大，根据需要可能会在围井附近的任意位置，大多不局限于顶部，从而造成船用电梯牵引，牵引力，驱动主机位置，对重和轿厅门的位置，整个结构的一系列变化。所以设
10、计每一台电梯都应该充分考虑结构特点。因地制宜，用最合理的设计，最可靠的产品性能，满足用户的使用要求。2.2 系统高低温分析设备运行环境温度区间相对更大，如陆用电梯正常工作温度要求在540之间，而船用乘客电梯工作环境温度要求在1050之间，船用货梯正常工作环境温度甚至要求在2545区间内。显然，船用电梯系统部件能够承受的环境温度较低，该系统的设计必须考虑材，很容易成为在低温下的脆性，继电器很容易出现故障和其他因素的影响，采取适当的措施来解决这些问题。在同一系统中高温热设计不能被忽略，因为环境温度将导致某些组件的故障率增加。系统设计，除了正确的选择，检查设备老化，需要采取充分利用传导，辐射，对流冷
11、却技术来解决散热问题，通过高低温试验，以满足船舶检验局的有关技术要求。2.3 船用电梯的三防分析 三防设计，是指防潮，防盐雾，抗霉菌的设计。河流，特别是海洋气候和环境变化，使海洋的电梯标准提高，如船用电梯的工作条件，空气相对湿度95时会有凝露。一方面，潮湿的环境会造成水蒸气凝结，直接导致产品绝缘电阻降低，可出现漏电现象。另一方面，在潮湿，部件吸湿作用会导致介电常数的变化，介质损耗增加，金属腐蚀速度，使产品的可靠性大大降低。但盐雾是一种气溶胶形式的胶状体，一旦零件表面形成盐水膜附着，会加速腐蚀金属材料，同时降低电子产品的绝缘电阻。霉菌属真菌，能导电，它所造成的危害主要包括： 1. 可以使产品的绝
12、缘性和耐电强度大幅度下降，微型电路板模具可使线之间的短路。 2. 使金属材料腐蚀，天然橡胶件破坏。 3. 漆膜会被穿透，从而失去保护作用。 三防设计的基本原则是对关重件采用密封结构及提高元件、材料防腐、绝缘等级，比如电机、接触器、继电器尽量采用船用电器等。2.4 船用电梯运行的特殊性 由于船用电梯在船舶航行过程中仍然要满足正常使用要求，因而船舶运行中的摇摆升沉，将对电梯的机械强度、安全可靠性产生较大影响，结构设计不容忽视。船舶在风浪中航行产生的摇荡有横摇、纵摇、艏摇、垂荡（又称升沉）、横荡、纵荡六种形式，其中横摇、纵摇及垂荡对船舶设备的正常运行影响相对较大。在船用电梯标准中规定：船舶横摇10以
13、内，摇摆周期10S，纵摇5以内，摇摆周期7S，垂荡3.8m，电梯可以正常运行。且要求在船舶最大横摇角30以内，摇摆周期10S，最大纵摇角10以内，摇摆周期7S以下，电梯不应损坏。鉴于这种情况，当船用电梯轿厢水平力舱室大大增加，同时应提高该方向部件的受力强度，避免结构变形造成电梯损害事故或停梯。采取的措施包括减少设计导向支架间距，加大引导断面尺寸等 电梯门应设置船体自然打开和关闭装置，避免门系统误动作或造成事故。驱动主机采取抗震设计，防止船体摇晃很大，和转换方向时发生倾覆断裂事故。船体的摇摆操作冲击，也解除了对悬挂部件的巨大影响，如轿厢和随行电缆之间的控制信号传输，应采取措施防加以保护，以避免因
14、为随行电缆与原因和进道内的电梯部件相互靠近而损坏设备。钢丝绳也要设置防脱落装置等等。帆船正常产生的振动频率是025赫兹，振幅2毫米，而电梯轿厢的垂向振动频率上限一般在30HZ以下，可见存在产生共振的可能，因此应采取相应预防措施以避免谐振。控制系统的连接应采取措施防止松动措施，以免引起的系统振动故障。电梯控制柜应进行冲击、震动试验。 此外，确保安全，提高系统的自动化水平，可以考虑设置船舶摇摆检测装置，当海况指数超出正常工作范围时发出报警信号，停止了电梯的运行，同时通过航行固定装置把轿厢与对重分别稳固在电梯围井的某一位置上，避免轿厢及对重随船体作惯性振荡，从而引起电梯零部件的损坏。2.5 电磁兼容性分析 电梯是频繁启动的大容量电器，不可避免地导致电磁干扰，若不加以控制解决，其电子辐射将影响船舶上的其它电子设备。轻者会影响产品的精度，重者可使设备不工作。另外，电梯也不应被其他电子设备的电磁辐射的影响，特别是电梯安全电路，控制信号电路应采取可靠的隔离措施。应使用合理的屏蔽设计，接地设计，过滤分离设计，电磁兼容设计，设计方案，最大限度地削弱甚至消除电磁干扰，避免船舶电气系统正常使用之间的相互影响。3 船用电梯系统设计3.1 变频器型号选择及参数设置3.1.1 VARISPEED-616G5变频
