《并联电梯PLC控制系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《并联电梯PLC控制系统设计（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课题来源 导师课题 课题类别 工程设计一、论文资料的准备电梯作为垂直方向的交通工具，在高层建筑和公共场所已经成为重要的建筑设备而不可或缺。电梯控制系统目前多采两种方式，一是 PLC 控制系统，二是微机控制系统。微机控制系统虽然在智能控制方面有较强大的功能，但也存在一定的不足之处，即抗干扰性差，系统设计较复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术，这些都限制了微机控制系统应用的广泛性。而 PLC 主从式通信的电梯并联控制系统由于运行可靠，容易实现，使用维修方便，抗干扰性强等优越性，成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式。PLC 是以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工
2、业自动控制装置，它既能改造传统的机械产品成为机电一体化新一代产品，又适用于生产过程控制，凭借其卓越的可靠性、抗干扰性和可编程性，目前已被广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中。本设计就是在用 PLC 控制变频调速，在不增加硬件设备的条件下，实现电流、速度、位移三环控制。由于电梯拖动技术从直流电动机驱动，到交流单速、交流双速电动机驱动，到交流调压调速(ACVV)控制，交流调压调频调速(vvvF控制，使得电梯控制技术不断成熟，加上电子技术、电子计算机技术、自动控制技术在电梯中的广泛应用，使电梯运行的可靠性、安全性、舒适感、平层精度、运行速度、节能降耗、减少噪声等方面都有了极大改善。70 年代
3、，特别是 1973 年以来，电梯控制柜的控制电路逐渐从模拟电路向数字化电路发展，数字技术显著提高了电梯的可靠性和运性精度。70 年代末到 80 年代初，高速无齿轮和有齿轮快速电梯都应用微机作为控制的主要部件，而且每部电梯使用的微机不止一部。80 年代，大功率晶体管模块的问世以及微机和数字调节技术的不断成熟，人们利用 P9VM(脉宽调节)技术来控制换流器，实现对电梯中交流电动机进行调压调频(VVVF)，达到线性调速的目的。自 80 年代中期，VVVF 控制的电梯先后由美国奥的斯、日本三菱等电梯公司相继开发并逐步推向市场。90 年代，VVVF 拖动系统得到较快发展，其许多技术、经济指标，明显优于其
4、它电梯控制系统。由于变压变频调速(VVVF)的良好特点，目前新制造的电梯都实现了调压调频调速控制。然而随着当前高楼大厦涌现，单台电梯不可能能满足高楼的人流需求。如果采用多台电梯单独运行必然导致资源的极大浪费，电梯群控为满足这种需求己经在建筑行业中悄然兴起。电梯群控系统(Elevator Group Control System，简记为 EGCS)采用优化的控制策略来协调多台电梯的运行，以提高电梯运行效率和服务质量。电梯的基本工作原理电梯轿厢和对重通过钢丝绳悬挂在曳引轮的两侧，靠曳引轮与钢丝绳之间的摩擦力带动轿厢运动。钢丝绳通常经过一套动、静滑轮组来吊住轿厢、这样可以进一步起到减速的作用、同时又
5、可以减轻钢丝绳的张力，从而可以选用不太粗的钢丝绳，而较细的钢丝绳有较好的柔韧性。在行程较大的行程电梯中，轿厢底部与对重底部还连有一个补偿链，用以补偿轿厢在接近底部或顶部时，轿厢、对重两侧由于曳引钢丝绳长度不同造成的重量差。轿厢内部的一侧装有一个操纵盘，盘上设有一个操纵按钮及相应的指示灯，还有开关门按钮、急停按钮、有无司机开关机各种显示电梯运行状态的指示灯，显示轿厢所在楼层的数码管通常装在操纵盘的上方。轿厢底部或上部吊挂处装有称重装置。轿厢的上方装有开门机，开门机有一台小电机驱动来实现开关门动作。轿厢顶部设一接线盒，供检修人员在检修时操纵电梯使用。在曳引机的下方便是贯穿于建筑物通体高度的方形竖直
6、通道，俗称井道，井道侧壁上安有竖直的导轨，作为引导轿厢、对重运动的导向装置，在发生轿厢超速或坠落时，限速器会自动的将安全钳的楔形钳块插入导轨和导靴之间，将轿厢停止在导轨上，防止恶性事故的发生。井道的底部平面低于建筑物最底层的地面，俗称底坑，在底坑对应着轿厢和对重的重心的投影点处分别按有缓冲装置，以便在轿厢蹲底或冲顶时减缓冲击作用。底坑中还设有限速器钢丝绳的张紧轮装置。在井道的上下两端的侧壁上装有极限位置的强迫减速、停车、断电的行程开关，以防止蹲底、冲顶事故的发生。井道侧壁对应各楼层的相应位置装设有减速、平层开关的遮磁板，以便发送减速、停车信号用。PLC 最新发展趋势一、PLC 向网络化技术发展
7、。其中有两个趋势，一方面，PLC 网络系统已经不再是自成体系的封闭系统，而是迅速向开放式系统发展，各大品牌 PLC 除了形成自己各具特色的 PLC 网络系统，完成设备控制任务之外，还可以与上位计算机管理系统联网，实现信息交流，成为整个信息管理系统的一部分。另一方面，现场总线技术得到广泛的采用，PLC 与其他安装在现场的智能化设备，比如智能化仪表，传感器，智能型电磁阀，智能型驱动执行机构等，通过一根传输介质（比如双绞线，同轴电缆，光缆）连接起来，并按照同一通信规约互相传输信息，由此构成一个现场工业控制网络，这种网络与单纯的 PLC 远程网络相比，配置更灵活，扩容更方便，造价更低，性能价格比更好，
8、也更具开放意义。二、PLC 向高性能小型化发展。PLC 的功能正越来越丰富，而体积则越来越小。比如三菱的 FX-ON 系列 PLC，最小的机种，体积仅为 609070mm2，相当于一个继电器，但却具有高速计数、斜坡、交替输出及 16 位四则运算等能力，还具有可调电位器时间设定功能。PLC 已不再是早期那种只能进行开关量逻辑运算的产品了，而是具有越来越强的模拟量处理能力，以及其他过去只有在计算机上才能具有的高级处理能力，如浮点数运算，PID 调节，温度控制，精确定位，步进驱动，报表统计等。从这种意义上说，PLC 系统与 DCS（集散控制系统）的差别已经越来越小了。用 PLC 同样可以构成一个过程
9、控制系统。 PLC 发展前景预测一、增强抗干扰性。如生产环境过于恶劣，或是电磁干扰异常强烈则也可造成PLC 控制系统的运算或是控制错误，导致在某些生产环节出现错误而不能保证正常的生产运行，因此，提高 PLC 的可靠性是其未来发展的主要方向，其一方面要提高抗干扰能力同时在设计、安装以及使用过程中引起重视，尽量减少对其造成负面影响。二、进一步网络化、数字化。目前用于火电系统控制系统的 DCS 虽技术日益成熟但近年来其发展日趋缓慢，PLC 的产生及发展使其与 DCS 相互吸收彼此特点，逐步同化，并逐步发展成为新的控制系统FCS 系统，其既保留了原来系统的特性又实现了工业自动化技术的发展，并使数字化、
10、智能化控制得到进一步的发展和应用，因此其近年来在火电厂的应用日益广泛。 PLC 产品还可以用于离散、制程和混合式自动化产品领域，并在各个制造行业保持稳固增长。基于对更高自动化程度和更高能效的需要，制造业会越来越多地应用 PLC。在制造过程中，以最低生产设备生命周期成本来实现适应性和灵活性的日益增加的需求，给 PLC 的创新与发展提供了不竭的动力。一些新兴行业的运用以及新能源产生、储存和基础设施建设的需要，无疑给 PLC 带来了巨大的机遇。二、本课题的目的本次毕业设计是对机械专业学生在毕业前的一次全面训练，目的在于巩固和扩大学生在校所学的基础知识和专业知识，训练学生综合运用所学知识分析和解决问题
11、的能力。是培养、锻炼学生独立工作能力和创新精神的最佳手段。毕业设计要求每个学生在工作过程中，要独立思考，刻苦钻研，有所创新、解决相关技术问题。通过毕业设计，使学生掌握 PLC 的基本原理及应用，使学生受到 PLC 系统设计的综合训练，掌握 PLC 控制系统设计的一般方法和步骤，提高利用 PLC 进行应用系统开发的能力。掌握典型机械手的工作原理和设计思路，培养学生查阅技术资料的能力和综合运用所学知识结合实际独立完成课题的工作能力。提高学生对工作认真负责、一丝不苟，对事物能潜心观察、勇于创新、勇于实践的基本素质。为今后步入社会、走上工作岗位打下良好的基础。 （1） PLC 控制的电梯的组成电梯可以
12、说是把机械和电气合二为一的大型复杂产品，那么它的机械部分相当于人的躯体，电气部分则相当于人的神经，两者不可分割。机械与电气的结合，使电梯成为现代高科技产品。虽然电梯有这么多品种，但电梯目前绝大多数使用的还是电力驱动，牵引绳结构。其机械部分由曳引系统、导向系统、轿箱和门系统、平衡系统、引导系统以及机械安全保护装置的组成部分；而有些电气传动有电气控制系统，运行逻辑控制系统和电气安全保护系统等组件。电梯的基本结构如下图所示：图 2-1 电梯的基本结构1.控制柜;2.曳引机;3.曳引钢丝绳;4.限速器;5.限速器钢丝绳;6.限速器张紧装 置;7.轿厢;8.安全钳;9.轿厢门安全触板;10.导轨;11.
13、对重;12.厅门;13.缓冲器电梯的曳引系统电梯系统的牵引功能很简单，无论是输出功率或传递动力，主要用于驱动电梯。由曳引机（主机）、钢丝绳、导向轮和反向轮组成。曳引机为动力源，它由电机、牵引轮、联轴器、减速箱和电磁制动器部件组成。轿箱和对重是用钢丝绳连接起来的，依靠它和曳引轮之间的摩擦来实现轿箱的升与降。导向轮的作用是分开轿箱和对重的间距，避免碰撞，另外采用复绕型还可以增加曳引力。电梯的导向系统导向系统由导轨、导靴和导轨架组成。它的作用是限制轿箱和对重的活动自由度，使得电梯轿箱和对重只能沿着固定的导轨做升降运动。电梯的门系统门系统由轿门、厅门、开门联动机构等组成。轿门设在轿箱出入口，如图所示电
14、梯总体结构解剖图门扇，门导轨架等组成，厅门设在层站出入口处。门机设在轿箱上，是轿门和厅门的动力来源，但紧急时可通过厅门三角钥匙打开门。电梯的轿箱轿箱用来运送乘客或者货物，它是由轿架和轿体组成的。轿架是轿箱体的承重机构,由横梁、立柱、底梁和斜拉杆等组成。轿箱由轿壁、轿顶、轿底以及照明通风设备、轿箱装饰件（如扶手等）和轿内操纵盘等组成。轿箱空间的大小是和额定载重量和额定载客数成正比的，一般一吨电梯，乘坐 14 人，轿箱为 2.24 平方电梯的电力拖动系统机房内供电箱为电机提供电源装置，一般采用三线五相制，380V 电压。速度反馈系统是电梯高速信号的速度控制系统。一般采用测速发电机或速度脉冲发生器与
15、电机相连。曳引电机的速度控制是由调速装置进行的。电梯重量平衡系统曳引电机、供电系统、速度反馈装置、调速装置等组成了电力拖动系统，其主要作用是对电梯进行速度控制。曳引电机为电梯提供了动力来源，根据电梯配置可判断采用什么样的电动机，或交流电动机或直流电动机。电梯的安全保护系统其安全保护系统，包括机械的和电气的各种保护系统，可让乘客放心安全的使用。机械方面的安全保护系统有：限速器、安全钳、行程开关等，它们主要控制超速保护；底坑缓冲器起撞底保护作用，还有切断总电源的极限开关保护装置电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节中都有体现，比如光幕门保护功能。电梯的电气控制装置电梯的电气控制系统由电子控制装置、
16、操纵装置、平层设备和位置显示设备等组成。其中控制装置根据电梯的运行逻辑功能要求，控制电梯的运行，放在机房中的控制柜中。操纵装置是由轿箱内的按钮箱和厅门的外召唤箱按钮来操纵电梯运行的。平层装置是发出平层控制信号，使电梯轿箱准确平层的控制装置。所谓平层，是指轿箱在接近某一层的停靠站时，欲使轿箱地坎与厅门地坎达到同一平面的操作。位置显示装置，是用来显示电梯所在楼层位置的轿内和厅门外的指示灯，厅门外指示灯常用箭头指示电梯运行的方向，一般采用矩阵显示。（2）电梯的控制要求人们对现代电梯的自动化程度和智能行越来越高，可以有下列基本功能，这些功能有的是厂家作为标准功能配置在电梯上，有的是可按用户要求配置。但是由于本次设计工作的时间有限，不可能实现下面的所有控制要求，只能完成其中的一些主要的最基本的控制要求。1)司机操作。由司机关门启动电梯运行，由轿内指令按钮选向，厅外召唤只能顺向截梯，自动平层。2)集选控制。集选控制是将轿厢内指令与厅外召唤等各种信号集中进行综合分析处理的高度自动控制功能。它能对轿厢指令、厅外召唤登记，停站延时自动关门起动运行，同
