畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于PLC的扶梯變頻系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書摘要自動(dòng)扶梯是由一臺(tái)特種結(jié)構(gòu)型式的鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)和兩臺(tái)特殊結(jié)構(gòu)型式的膠帶輸送機(jī)所組合而成的，用以在建筑物的不同層高間運(yùn)載人員上下的一種連續(xù)輸送機(jī)械。它的出現(xiàn)給人類的日常生活帶來極大的便利，它同時(shí)也成為現(xiàn)代物質(zhì)文明的一個(gè)重要標(biāo)志。從第一臺(tái)名義上的自動(dòng)扶梯誕生以來，自動(dòng)扶梯的發(fā)展迄今為止大約經(jīng)歷了100多年。自動(dòng)扶梯作為運(yùn)送旅客的交通工具，不僅成功地縮小了目標(biāo)間的距離，而且使超短途（如樓層、月臺(tái)間等）的大流量人員運(yùn)輸成為可能。因此，經(jīng)濟(jì)學(xué)家說：“自動(dòng)扶梯的出現(xiàn)使人們有了逛大型商場的欲望。”交通學(xué)家說“是自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道的應(yīng)用使我們可以把車站、機(jī)場建的盡可能大?！弊詣?dòng)扶梯的應(yīng)用已經(jīng)改變了我們的生活。隨著自動(dòng)扶梯進(jìn)一步向著高科技、節(jié)能、智能化的方向發(fā)展，變頻器在扶梯領(lǐng)域也被廣泛地應(yīng)用。該文系統(tǒng)采用子MM440變頻器的控制組合，構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)對傳統(tǒng)扶梯進(jìn)行改造后，紅外傳感器、PLC可編程序控制器與西門使扶梯具備平穩(wěn)啟動(dòng)、節(jié)能運(yùn)行和檢修運(yùn)行功能。扶梯啟動(dòng)時(shí)，避免產(chǎn)生很大的啟動(dòng)電流；無人乘梯時(shí)，扶梯由額定運(yùn)行速度轉(zhuǎn)為低速運(yùn)行，即節(jié)約了能源，減小了機(jī)械磨損，也為乘客明確了扶梯運(yùn)行方向；扶梯檢修時(shí)，檢修運(yùn)行功能保證了扶梯檢修精度。關(guān)鍵詞：扶梯系統(tǒng)；PLC；MM440變頻器河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書ABSTRACTEscalatorisacombinationofaspecialtypeofchainconveyorandtwospecialtypesbeltconveyor.Anditisacontinuousconveyorthatusetocarrystaffsupanddownbetweenthedifferentfloorsinabuilding.Itsappearancebringshumanbeingsagreatconvenienceinthedailylife.Italsobecomeanimportantindicatorofmaterial.Fromthebirthofthefirstescalator,thedevelopmentoftheescalatorsofarhasgonethroughabout100years.Asatransport,escalatortransportpassengers,notonlyhassucceededinnarrowingthedistancebetweenthetarget,butalsomaketheultra-short-haul(suchasfloors,platforms,etc.)andflowstafftransportpossible.Therefore,theeconomistsaid:Theemergenceoftheescalatormakepeoplehavethedesiretogotoshoppingmalls.Trafficexpertssaid:Theapplicationofescalatorsandmovingwalkwaysmakewecanbuiltthestationsandtheairportsaslargeaspossible.Theapplicationoftheescalatorhaschangedourlives.Astheescalatortowardfurtherhigh-tech,energy-efficient,intelligentdirection,thefrequencyconverterhasbeenwidelyusedinescalatorareas.Thespeedcontrolsystemisacombinationofinfraredsensors,PLCandSiemensMM440Inverter.Afterthetransformation,thetraditionalescalatorprovidedwiththefunctions,suchasasmoothstart,energy-efficientoperationandmaintenanceoperation.Whenescalatorstarts,itavoidsalotofstartingcurrent；whenthereisnoonetakinganescalator,escalatorslowfromtheratedspeedtothelowspeedoperation,thatistosaveenergy,toreducesthemechanicalwear,toinstructthedirectionoftheescalatortopassengers；whenescalatorismaintened,themaintenanceoperationensureofthemaintenanceaccuracy.Keywords：Escalator；MM440；PLC河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書目錄1緒論.11.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.11.2自動(dòng)扶梯系統(tǒng)簡介.31.3該課題研究的目的及意義.52扶梯系統(tǒng)的方案論證.62.1方案論證.62.1.1控制系統(tǒng)的比較.62.1.2控制方式的比較與選擇.92.2電動(dòng)機(jī)的選擇.122.3變頻器的選擇.132.3.1變頻器的簡介.132.3.2變頻器參數(shù)設(shè)定.172.4PLC的選擇.182.5紅外傳感器的選擇及作用.213自動(dòng)扶梯系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì).233.1電路設(shè)計(jì)及電路圖.263.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).304自動(dòng)扶梯調(diào)速節(jié)能系統(tǒng)PLC程序設(shè)計(jì).335總結(jié)與展望.36致謝.37參考文獻(xiàn).38附錄1扶梯系統(tǒng)程序設(shè)計(jì).39附錄2硬件設(shè)計(jì)電路.41河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書11緒論1.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展各類大型商場、商務(wù)樓宇中自動(dòng)扶梯的使用量不斷增加。過去大多數(shù)自動(dòng)扶梯采用繼電器控制系統(tǒng)。這類扶梯在空閑時(shí)間無法節(jié)能運(yùn)行。造成了電能的浪費(fèi)，用戶的維護(hù)成本、使用成本無法降低。經(jīng)隨訪調(diào)查，商場營業(yè)時(shí)間，自動(dòng)扶梯的使用率一般在60左右商務(wù)樓宇則更低，一般在30左右：因此對自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)的改造勢在必行。目前，自動(dòng)扶梯節(jié)能改造方式主要有兩種即以PLC為核心結(jié)合變頻器的控制方式和以單片機(jī)為核心結(jié)合變頻器的控制方式。這里采用第一種控制方式。自動(dòng)扶梯和電梯一樣是公共場所運(yùn)送乘客的典型設(shè)備，已在百貨公司，機(jī)場、地鐵、火車站等場所廣泛的應(yīng)用。大多數(shù)扶梯在客流量大的時(shí)候，工作于額定運(yùn)行狀態(tài)，在空載時(shí)仍以額定速度運(yùn)行，具有耗能大，機(jī)械磨損嚴(yán)重，使用壽命短等缺點(diǎn)。MM440變頻器是一種高性能的矢量變頻器，由微處理器控制，并采用具有現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)水平的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）作為功率輸出器件。采用MM440變頻器組成的變頻控制系統(tǒng)，可以很好的解決這些問題。因此，它們具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性。而且采用脈沖頻率可選的專用脈沖調(diào)制技術(shù)，可使電機(jī)低噪聲。全面而完善的保護(hù)功能為變頻器和電動(dòng)機(jī)提供了良好的保護(hù)。采用MM440變頻器組成的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，扶梯開始運(yùn)行時(shí)通過變頻器啟動(dòng)，當(dāng)扶梯達(dá)到額定速度運(yùn)行后，2分鐘后如無乘客乘梯，扶梯由額定速度自動(dòng)降為約五分之一額定速度爬行；如安裝在扶梯出入口的傳感器檢測到有乘客乘梯，則扶梯速度馬上平緩地升至額定速度，如乘客繼續(xù)進(jìn)入扶梯，扶梯將一直以額定速度正常運(yùn)行。本文中自動(dòng)扶梯調(diào)速系統(tǒng)的性能特點(diǎn)：無乘客時(shí)，電梯低速運(yùn)行，當(dāng)有乘客到達(dá)入口時(shí)，電梯自動(dòng)轉(zhuǎn)入全速運(yùn)行。即應(yīng)用變頻調(diào)速可以進(jìn)行電機(jī)軟啟動(dòng)；乘客離開電梯后若再無乘客，則電河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書2梯自動(dòng)轉(zhuǎn)回低速運(yùn)行；啟動(dòng)、停止或速度轉(zhuǎn)換平穩(wěn)順暢，舒適性較好；當(dāng)扶梯處于下行狀態(tài)時(shí)，電機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)，能量回饋電網(wǎng)，此時(shí)電機(jī)不受變頻器控制。當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，可以不通過變頻器，直接通過電網(wǎng)供電，改造中為了便于系統(tǒng)故障時(shí)不影響用戶的使用，所以在保留原系統(tǒng)（工頻系統(tǒng)）的基礎(chǔ)上增加變頻系統(tǒng)。檢修運(yùn)行時(shí)扶梯以二分之一額定速度運(yùn)行，便于檢修和觀察扶梯結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，克服了原系統(tǒng)額定速度點(diǎn)動(dòng)停止不及時(shí)的不足。扶梯空載時(shí)電流僅為額定速度運(yùn)行時(shí)電流的三分之一，節(jié)能效果明顯。由于無人乘梯時(shí)運(yùn)行速度很低，機(jī)械部分的磨損大大降低，相對延長了扶梯的使用壽命。變頻技術(shù)的采用大大降低了扶梯啟動(dòng)時(shí)對電網(wǎng)的沖擊，保證了扶梯啟動(dòng)的平滑、舒適，可有效改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低無功損耗?；陔姍C(jī)控制理論的通用變頻器的發(fā)展是世界高速經(jīng)濟(jì)發(fā)展的產(chǎn)物，其發(fā)展的趨勢大致為:小型化。變頻器的小型化除了出自支撐部件的封裝技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的大規(guī)模集成化以外，功率器件發(fā)熱的改善和冷卻技術(shù)的發(fā)展己成為小型化的重要原因。低電磁噪音化。今后的變頻器都要求在抗干擾和抑制高次諧波方面符合EMC標(biāo)準(zhǔn)，主要做法是在變頻器輸入側(cè)加交流電抗器或有源功率因數(shù)校正電路，改善輸入電流波形，降低電網(wǎng)諧波以及逆變橋采取電流過零的開關(guān)技術(shù)。主控一體化。例如日本三菱公司將功率芯片和控制電路集成在一塊芯片上的DIPIPM(即雙列直插式封裝)的研制己經(jīng)完成并推向市場，一種使逆變功率和控制電路達(dá)到一體化、智能化和高性能化的已被用戶接受。系統(tǒng)化。作為發(fā)展趨勢，通用變頻器從模擬式、數(shù)字式、智能化、多功能向集中型發(fā)展。最近，日本安川電機(jī)提出了以變頻器，伺服裝置，控制器概念，并制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，目的是為用戶提供最佳的系統(tǒng)。因此可以預(yù)見，今后變頻器的高速響應(yīng)和高性能將是基本條件。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書3專用化。通用變頻器中出現(xiàn)專用型產(chǎn)品是近年來的事。其目的是更好發(fā)揮變頻器的獨(dú)特功能并盡可能地方便用戶。如用于起重機(jī)負(fù)載，交流電梯，恒壓供水、機(jī)械主軸傳動(dòng)、電源再生、紡織、機(jī)車牽引等專用變頻器。變頻器的優(yōu)點(diǎn)一是節(jié)能，二是優(yōu)質(zhì)，三是增產(chǎn)，四是降耗；由于變頻器功能強(qiáng)大，應(yīng)用量逐年攀升，已經(jīng)由工廠擴(kuò)展到社區(qū)、酒店、商廈等。變頻器的用量還在不斷的增加，有相當(dāng)大的市場潛力。變頻調(diào)速技術(shù)作為高新技術(shù)、基礎(chǔ)技術(shù)、和節(jié)能技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)和日常生活中具有重要地位，已經(jīng)滲透到經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的所有技術(shù)部門中。但我國的變頻調(diào)速仍有很多問題需要解決：變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用面廣，是工業(yè)企業(yè)和日常生活中普遍需要的新技術(shù)，被用來改造傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)，節(jié)約能源及提高產(chǎn)品質(zhì)量，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。變頻調(diào)速技術(shù)是國際上技術(shù)更新?lián)Q代最快的領(lǐng)域，是高科技領(lǐng)域的綜合性技術(shù)，必需把我國變頻調(diào)速技術(shù)提高到一個(gè)新水平，縮小與世界先進(jìn)水平的差距，提高自主開發(fā)能力，滿足國民經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)工程建設(shè)和市場的需求，是替代進(jìn)口，節(jié)約投資的最大領(lǐng)域之一。規(guī)范我國變頻調(diào)速技術(shù)方面的標(biāo)準(zhǔn)，提高產(chǎn)品可靠性工藝水平，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。1.2自動(dòng)扶梯系統(tǒng)簡介自動(dòng)扶梯是帶有循環(huán)運(yùn)行梯級(jí)，用于向上或向下傾斜輸送乘客的固定電力驅(qū)動(dòng)設(shè)備。直觀看起來它就像移動(dòng)的樓梯，同時(shí)伴隨移動(dòng)的扶手帶。自動(dòng)扶梯是由一臺(tái)特種結(jié)構(gòu)形式的鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)和兩臺(tái)特殊結(jié)構(gòu)形式的膠帶輸送機(jī)所組合而成，帶有循環(huán)運(yùn)動(dòng)梯路，用以在建筑物的不同層高間向上或向下傾斜輸送乘客的固定電力驅(qū)動(dòng)設(shè)備，運(yùn)載人員上下的一種連續(xù)輸送機(jī)械。自動(dòng)扶梯是帶有循環(huán)運(yùn)行梯級(jí)，用于向上或向下傾斜輸送乘客的固定電力驅(qū)動(dòng)設(shè)備。自動(dòng)扶梯是由一臺(tái)特種結(jié)構(gòu)形式的鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)和兩臺(tái)特殊結(jié)構(gòu)形式的膠帶輸送機(jī)所組合而成，帶有循環(huán)運(yùn)動(dòng)梯路，用以在建筑物的不同層高間向上或向下傾斜輸送乘客的固定電力驅(qū)動(dòng)設(shè)備（見右圖）。運(yùn)載人員上下的一種連續(xù)輸送機(jī)械。自動(dòng)扶梯由梯路（變型的板式輸送機(jī)）和兩旁的扶手（變形的帶式輸送機(jī)）河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書4組成。其主要部件有梯級(jí)、牽引鏈條及鏈輪、導(dǎo)軌系統(tǒng)、主傳動(dòng)系統(tǒng)（包括電動(dòng)機(jī)、減速裝置、制動(dòng)器及中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)等）、驅(qū)動(dòng)主軸、梯路張緊裝置、扶手系統(tǒng)、梳板、扶梯骨架和電氣系統(tǒng)等。梯級(jí)在乘客入口處作水平運(yùn)動(dòng)（方便乘客登梯），以后逐漸形成階梯；在接近出口處階梯逐漸消失，梯級(jí)再度作水平運(yùn)動(dòng)。這些運(yùn)動(dòng)都是由梯級(jí)主輪、輔輪分別沿不同的梯級(jí)導(dǎo)軌行走來實(shí)現(xiàn)的。自動(dòng)扶梯是一種連續(xù)輸送機(jī)械，其電氣控制系統(tǒng)與電梯電氣控制系統(tǒng)相比區(qū)別主要體現(xiàn)在：自動(dòng)扶梯基本上不帶在起動(dòng)；自動(dòng)扶梯的運(yùn)行速度保持不變；自動(dòng)扶梯不頻繁起制動(dòng)，無加減速問題；自動(dòng)扶梯正常運(yùn)行時(shí)不需改變運(yùn)行方向；自動(dòng)扶梯無開關(guān)門系統(tǒng)；自動(dòng)扶梯不需要信號(hào)登錄及信號(hào)顯示系統(tǒng)；自動(dòng)扶梯不需要考慮其運(yùn)行位置及運(yùn)行狀態(tài)。因此，自動(dòng)扶梯的電氣控制系統(tǒng)相對電梯來說簡單得多。自動(dòng)扶梯由梯路（變型的板式輸送機(jī)）和兩旁的扶手（變形的帶式輸送機(jī)）組成。其主要部件有梯級(jí)、牽引鏈條及鏈輪、導(dǎo)軌系統(tǒng)、主傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)主軸、梯路張緊裝置、扶手系統(tǒng)、梳板、扶梯骨架和電氣系統(tǒng)等。梯級(jí)在乘客入口處作水平運(yùn)動(dòng)（方便乘客登梯），以后逐漸形成階梯；在接近出口處階梯逐漸消失，梯級(jí)再度作水平運(yùn)動(dòng)。這些運(yùn)動(dòng)都是由梯級(jí)主輪、輔輪分別沿不同的梯級(jí)導(dǎo)軌行走來實(shí)現(xiàn)的。自動(dòng)扶梯的梯級(jí)沿著金屬結(jié)構(gòu)內(nèi)按一定要求設(shè)置的多根軌道運(yùn)行，以形