【畢業(yè)學位論文】（Word原稿）基于PLC的七層電梯控制系統(tǒng)設計-機械制造及其自動化

四川大學本科畢業(yè)設計 （論文） 基于 七層電梯控制系統(tǒng)設計 于 七層電梯控制系統(tǒng)設計 機械制造及其自動化專業(yè) 學生 指導老師 摘要 ： 電梯不僅僅是高層建筑罩的必備設施，在多層建筑里也是不可缺少的垂直運輸工具。電梯的控制系統(tǒng)已由初期的繼電控制向微機控制發(fā)展?？删幊炭刂破饔捎诰哂锌煽啃愿?、功能強大等特點已經(jīng)成為電梯微機控制系統(tǒng)的核心。 本文在闡述電梯的結構和可編程控制器的結構和工作原理的基礎上，針對 7層 7站電梯，使用三菱 計 了電梯的控制系統(tǒng)。包括電梯的指層控制模塊、轎內(nèi)指令和廳外召喚的登記 與消除 模塊、電梯的選層和定向模塊、電梯的開 關門運 行模塊、電梯運行控制模塊等，實現(xiàn)了電梯的指層控制、轎內(nèi)與各層 內(nèi)呼梯指令的記錄、電梯運行方向和停靠的層站的控制，自動運行和自動開關門等功能。 這種電梯控制系統(tǒng)應用于實際運行的電梯中，運行結果表明：電梯控制系統(tǒng)安全性和可靠性高，月常保養(yǎng)維護和故障檢修方便，運行成本低。電梯連續(xù)運行 12000次，故障率為 0,平層精度小于 5衡系數(shù) 48 50，起動、制動及運行平穩(wěn)、舒適，安全保護和 可靠性均達到 2003的規(guī)定，能夠滿足電梯的控制要求。 關鍵字 ： 電梯 ； 控制系統(tǒng) ； 可編程控制器 四川大學本科畢業(yè)設計 （論文） 基于 七層電梯控制系統(tǒng)設計 is in is in of is to of of so on of at of by 80MR 111e of of of of of of so of of in is 2000 。 is 8 50， of 2003 川大學本科畢業(yè)設計 （論文） 基于 七層電梯控制系統(tǒng)設計 錄 第一章 緒論 . 6 題研究背景和意義 . 6 內(nèi)外發(fā)展狀況 . 7 要研究內(nèi)容 . 9 第二章 電梯的概述 . 10 梯的定義 . 10 梯的分類 . 10 用途分類 . 10 驅(qū)動系統(tǒng)分類 . 11 操作控制方式分類 . 12 梯的主要機械部件 . 13 第三章 電梯的電力驅(qū)動系統(tǒng) . 15 梯電力驅(qū)動系統(tǒng)的定義及構成 . 15 梯電力驅(qū)動系統(tǒng)的要求 . 15 機的選擇 . 16 動機選擇的基本原則 . 16 動機容量的選擇 . 16 第四章 變頻器選擇及其參數(shù)設計 . 18 頻器的選擇 . 18 擇變頻器品牌型號 . 18 擇變頻器規(guī)格 . 18 擇的變頻器應滿足的條件 . 19 用變頻器 . 19 頻器結構及其參數(shù)設計 . 19 第五章 選擇及其電路設計 . 20 四川大學本科畢業(yè)設計 （論文） 基于 七層電梯控制系統(tǒng)設計 件分配表及控制功能 . 20 入輸出（ I/O）點數(shù)的選擇 . 20 儲器容量的估算 . 22 制功能的選擇 . 22 編程序控制器（ 選擇 . 24 關量 I/O 接口 . 24 部電源的選擇 . 26 （論文） 基于 七層電梯控制系統(tǒng)設計 調(diào)試前具備的條件 . 42 梯的運行調(diào)試 . 42 梯的整機性能調(diào)試 . 43 序運行與調(diào)試 . 43 序的軟件模擬運行 . 43 序調(diào)試 . 46 第八章 總結與展望 . 48 參考文獻 . 48 致謝 . 49 附錄 . 49 四川大學本科畢業(yè)設計 （論文） 基于 七層電梯控制系統(tǒng)設計 一章 緒論 隨著社會主義市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國 建筑行業(yè)的快速發(fā)展和樓宇自動化 、智能化的需要，電梯產(chǎn)品的用量劇增。 電梯是將機械原理應用 、 電氣技術 、 微處理器技術 、 系統(tǒng)工程學 、 人體工程學及空氣動力學等多學科和技術基于一體的機電設備， 它是建筑物的永久性垂直交通工具。 為滿足和提高人們的生活質(zhì)量，電梯的智能化 、 自動化技術迅速發(fā)展。特別是隨著計算機網(wǎng)絡技術 、 微電子和電力電子技術的飛速發(fā)展，現(xiàn)代電梯的技術含量日益提高。 電梯控制系統(tǒng)主要有以下三種控制方式：繼電器控制系統(tǒng)、 制系統(tǒng)和微機控制系統(tǒng)。繼電器控制系統(tǒng)猶豫故障率高，控制方式不靈活及功率消耗大等缺點，目前已經(jīng)逐漸被淘汰。微機控制系統(tǒng)雖然在只能控制方面有比較強大的功能，但也存在一定的不足之處，例如抗干擾性差，系統(tǒng)設計比較復雜，一般維修人員難以掌握其維修技術，這些都限制了微機控制系統(tǒng)應用的 廣泛性。而 制系統(tǒng)由于運行可靠、試用維修方 便 、抗干擾性能強等優(yōu)越性，成為目前在電梯控制系統(tǒng)中試用最多的控制方式。電梯需要運行平穩(wěn)且舒適性好，使用變頻器進行變頻控制電機的速度能達到很好的控制目的，現(xiàn)在的電梯通常是 頻器組成的控制系統(tǒng) 。 題研究背景和意義 電梯是高層賓館、商店、住宅、多層廠房和倉庫等高層建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。隨著社會的發(fā)展，建筑物規(guī)模越來越大，樓層越來越多，對電梯的調(diào)速精度、調(diào)速范圍等靜態(tài)和動態(tài)特性提出了更高的要求。電梯是集機電一體的復雜系統(tǒng)，不僅涉及機械傳動、 電氣控制和土建等工程領域，還要考慮可靠性、舒適感和美學等問題。而對現(xiàn)代電梯而言，應具有高度的安全性。事實上，在電梯上已經(jīng)采用了多項安全保護措施。在設計電梯的時候，對機械零部件和電器元件都采取了很大的安全系數(shù)和保險系數(shù)。然而只有電梯的制造，安裝調(diào)試、售后服務和維修保養(yǎng)都達到高質(zhì)量才能全面保證電梯的最終高質(zhì)量。在國外，已“法規(guī)”實行電梯制造、安裝和維修一體化，實行由各制造企業(yè)認可的法規(guī)認證的專業(yè)安裝隊伍維修單位，承擔安裝調(diào)試、定期維修和檢查試驗，從而為電梯運行的可靠性和安全性提供了保證。 目前，由可編程序控制器 (微機組成的電梯運行邏輯控制系統(tǒng)，正以很快的速度發(fā)展著。采用 制的電梯可靠性高、維護方便、開發(fā)周期短，這種電梯運行更加可靠，并具有很大的靈活性，可以完成更為復雜的控制任務，己成為電梯控制的發(fā)展方向?？删幊绦蚩刂破鳎俏C技術與繼電器常規(guī)控制技術相結合的產(chǎn)物，是在順序控制器和微四川大學本科畢業(yè)設計 （論文） 基于 七層電梯控制系統(tǒng)設計 控制器的基礎上發(fā)展起來 的新型控制器，是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的專用計算機 。自 1969 年針對工業(yè)自動控制的特點和需要而開 發(fā)的第一臺 世以來，迄今己 30 多年，它的發(fā)展雖然包含了前期控制技術的繼承和演變，但又 不同于順序控制器和通用的微機控制裝置。它不僅充分利用微處理器的優(yōu)點來滿足各種工業(yè)領域的實時控制要求，同時也照顧到現(xiàn)場電氣操作維 護人員的技能和習慣，摒棄 了微機常用的計算機編程語言的表達方式，獨具風格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎的形象編程語言和模塊化的軟件結構，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學，調(diào)試和查錯都很容易。用戶買到所需 需按說明書或提示，做少量的安裝接線和用戶程序的編制工作，就可靈活而方便地將 用于生產(chǎn)實踐。 而且用戶程序的編制、修改和調(diào)試不需要具有專門的計算機編程語言知識。這樣就破除 了“電腦”的神秘感，推動了計算機技術的普遍應用。可編程序控制器 現(xiàn)代工業(yè)自動化控制中是最值得重視的先進控制技術。 已成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱 (一，以其可靠性、邏輯功能強、體積小、可在線修改控制程序、具有遠程通信聯(lián)網(wǎng)功能，易與計算機接口、能 對模擬量進行控制、具備高速記數(shù)與位控等高性能模塊等優(yōu)異性能，同時取代由大量輸入輸出 繼電器、時間繼電器、記數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)的繼電一接觸控制系統(tǒng)，在機械、化工、石油、冶會、輕工、電子、紡織、食品、交通等行業(yè)德到廣泛應用 電梯的控制是比較復雜的，可編程控制器的使用為電梯的控制提供了廣闊的空問。 專門為工業(yè)過程控制而設計的控制設備，隨著 用技術的不斷發(fā)展，將使得它的體積大大減小，功能不斷完善，過程的控制更平穩(wěn)、可靠，抗干擾性能增強、機械與電氣部件有機地結合在一個設備內(nèi)，把儀表、電子和計算機的功能綜合在一起因此，它已經(jīng)成為電梯運行中的關鍵技術。 內(nèi)外發(fā)展狀況 在經(jīng)濟不斷發(fā)展，科學技術日新月異的今天，樓的高度已和經(jīng)濟發(fā)展同樣的速度成長起來。作為建筑的中樞神經(jīng)，電梯起著不可或缺的作用，電梯作為建筑物內(nèi)的主要運輸 工具，像其他的交通工具一樣，已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊粋€不可缺少的組成部分。一個國家的電梯需求總量，主要受其經(jīng)濟增長速度、城市化水平、人口密度及數(shù)量、國家產(chǎn)業(yè)結構等綜合因素的影響。在全球經(jīng)濟持續(xù)低迷的情況下，我國國民經(jīng)濟仍然以較高的速度持續(xù)增長，城市化水平不斷提高。這從客觀上導致了我國電梯行業(yè)的空前繁榮景象，我國已經(jīng)成為全球最大的電梯市場。上世紀 80 年代以來，隨著經(jīng)濟建設的持續(xù)高速發(fā)展，我國電梯需求量越來越大?？傏厔菔巧?升的， 目前 進入了“第三次浪潮”， 2004 年總產(chǎn)量超過了 8 萬 臺，而且目前還沒有減速的跡象。從 1949 年建國以來全國共生產(chǎn)安裝了 61 萬多臺電梯。盡管如此，我國的電梯遠未達到飽和的程度。全世界平均 1000 人有 l 臺電梯，我國如果要達到這個水準，還需要增加 70 萬臺。到那時候，全國在用電梯將達到 130 萬臺，四川大學本科畢業(yè)設計 （論文） 基于 七層電梯控制系統(tǒng)設計 年僅報廢更新就需要 6 萬臺。到 2005 年，中國電梯的年產(chǎn)量達到 13 5 萬臺，與 1980年相比， 25 年增長了 59 倍，產(chǎn)量每年平均增長 17 8。 2005 年安裝驗收電梯 124465 臺，截至 05 年底，我國的在用電梯總數(shù)已達 651794 臺。如此龐大的市場需求為我國電梯行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了廣闊的舞臺 !我國電梯行業(yè)已經(jīng)具 備了很強的生產(chǎn)能力。興旺的電梯市場吸引了全世界所有的知名電梯公司，美國奧的斯、瑞士迅達、芬蘭通力、德國 蒂森、日 本三菱、只立、東芝、富士達等 13 家大型外商投資公司在國內(nèi)的市場份額達到了 74 先進技術和先進管理的引進對國內(nèi)電梯企業(yè)產(chǎn)生了強大的推動作用。蘇州江南、山東百斯特、浙江巨人、上海華立、昌華、東莞飛鵬、寧波宏大、蘇州申龍和東南液壓電梯等一批優(yōu)秀的電梯品牌看清了自己的定位與出路。目前國內(nèi)市場需要的電梯產(chǎn)品，我國電梯行業(yè)幾乎全部可以生產(chǎn)，不但大量替代了進口，而且有一定的出口。 國產(chǎn)電梯的技術水平和產(chǎn)品質(zhì)量正在 穩(wěn)步提高。自 1985 年我國參加了國際標準化組織 來，先后等同或等效采用了一批國際標準和先進國家的標準。標準的高起點使我國電梯行業(yè)在技術上居于有利地位。許多新技術和新產(chǎn)品，如無機房電梯、無齒輪曳引機、永磁同步拖動技術、遠程監(jiān)控技術等，國際上也是剛剛出現(xiàn)，我國就有許多企業(yè)可以生產(chǎn)了。國產(chǎn)電梯以其高質(zhì)量，低成本的優(yōu)勢贏得了越來越多的國內(nèi)外客戶，為逐步進入國際市場創(chuàng)造了有利條件。 隨著計算機技術的發(fā)展，微型計算機在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應用，在電梯控制上采用微型計算機，取代傳統(tǒng)的繼電器控制方式 越來越受到人們的重視。使用微型計算機控制，它成本低，體積小，可靠 性高，使用壽命長，簡化了安裝調(diào)試工作，使得電梯控制系統(tǒng)體積減小、 節(jié)省能源、可靠性提高。可編程使靈活性增大。更突出的優(yōu)點是微型計算機具有算術運算功能和靈活的邏輯運算功能，因此可以實現(xiàn)更完善的自動控 制，例如對于電梯平層可以實現(xiàn)自適應控制，便平層情況達到最佳狀態(tài)。 目前，交流調(diào)壓調(diào)速電梯技術已趨成熟，一些企業(yè)都有成功的產(chǎn)品。微機控制電梯是電梯技術的方向 ，一 些生產(chǎn)企業(yè)與科研單位相結合，相繼推出了微機控制的電梯新機型使控制功能得到增強，電梯的性能得到改善， 明顯提高了可靠性。除了合資企業(yè)外，也有其他廠家開發(fā)出了變頻調(diào)速電梯新產(chǎn)品。另外，用可編程序控制器取代繼電器控制系統(tǒng)的機型對單梯進行控制還是有前途的。有些生產(chǎn)企業(yè)開發(fā)了緊急供電裝置、防火廳門、地震控制、自檢測以及語言合 成等電梯新功能；對機械系統(tǒng)采用了新結構、新材料、新技術和新工藝 ?？傊?，與國外先進技術水平相比，雖然還存在一定差距但國內(nèi)電梯技術正以迅猛的發(fā)展速度趕超世界先進水平。中國電梯在亞洲市場占有越來越重要的位置，每年銷售量己達 l 萬臺左右，約占亞洲市場的 1 50，一些合資企業(yè)在出口創(chuàng)匯方面也做出了貢獻 。當今 世界，電梯的生產(chǎn)情況與使用數(shù)量已經(jīng)成為衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化程度的標志之一。在一些發(fā)達的工業(yè)國家，電梯的使用相當普遍。世界上有名的幾家電梯公司，諸如：美國奧的斯公司、瑞士訊達公司、日本三菱和日立公司、芬蘭科恩等，其電梯的產(chǎn)量已占世界市場的 51 。其中，奧的斯公司和三菱公司是世界上最大的電梯生產(chǎn)企業(yè)。目前，國外除了以交流電梯取代直流電梯以外，在低層樓房越來越多的使用液壓電梯。此外，家用小型電梯將成走電梯家族中新的組成部四川大學本科畢業(yè)設計 （論文） 基于 七層電梯控制系統(tǒng)設計 。 隨著科技的進步，電梯也更加安全、舒適。然而，人們的追求并沒有就此停止下來，仍在不斷地進 行研究改進。綠色是和平，綠色是天然，綠色是和諧。電梯是載人的機電設備，要實現(xiàn)“綠色”，也就是強調(diào)電梯更舒適、更安全地為人類的生產(chǎn)和生活服務，強調(diào)電梯與環(huán)境的協(xié)調(diào)與和諧。國外對綠色電梯的研究做得比較出色的可能要數(shù) ，他專門就綠色電梯進行研究。當然，他的研究是從電梯對環(huán)境影響的角度進行的。不可再生資源的消耗、產(chǎn)生廢棄物和為生產(chǎn)滿足曳引電梯的電力而產(chǎn)生的二氧化碳。同時他還認為，目前電力是不可持續(xù)的并對環(huán)境有損害，作為在地球上有責任的人，我們應當減少能源消耗，尋找可持續(xù)發(fā)展的能源。 要研究內(nèi)容 課題所研究的內(nèi)容主要是用可編程控制器（ 變頻器改造在用電梯自動控制系統(tǒng)。由于大部分老式電梯的電控系統(tǒng)可靠性欠佳，用戶尋求對電梯的電控系統(tǒng)進行改造，以節(jié)約資金。因此，對電梯控制技術進行研究，找出一條適合國產(chǎn)老式電梯的改造之路，并進而提高國產(chǎn)電梯的技術水平和質(zhì)量，具有十分重要的意義。針對老式電梯采用的繼電器邏輯控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作壽命短等缺陷，提出采用功能強、故障率低、可靠性高的可編程控制器（ 控制電梯。調(diào)速系統(tǒng)采用交流變頻調(diào)速，在各種負載下都有良好的調(diào)速性能和準確的停車性 能，滿足乘客的舒適感和保證平層精度（即準確停車），并能節(jié)約大量電能。 第一章 緒論 主要介紹 電梯的發(fā)展情況和背景 。 闡述了選題的目的和意義。 第二章 電梯的 概述 主要介紹 電梯的分類情況以及電梯的主要 機械部件 。 第三章 電梯的電力驅(qū)動系統(tǒng) 主要介紹 電力驅(qū)動系統(tǒng)的組成、電動機的選擇和電力驅(qū)動系統(tǒng)的設計 。 第四章 變頻器選層及參數(shù)設計 主要介紹 變頻器的選擇以及變頻器的參數(shù)設計 。 第五章 選擇及其電路設計 主要介紹 可編程控制器的選擇和電氣系統(tǒng)原理設計 。 第六章 控制方案與程序設計 主要介紹 各信號的控制程序設計和主程序的設計 。 第七章 電梯模擬調(diào)試 主要介 紹程序在軟件上的運行以及檢測。 第八章 總結與展望 對本文進行了總結并對電梯的發(fā)展做了初步展望。 四川大學本科畢業(yè)設計 （論文） 基于 七層電梯控制系統(tǒng)設計 二章 電梯的概述 梯的定義 電梯是服務于 規(guī)定樓層的固定式升降設備。它具有一個轎廂，運行在至少兩列垂直的傾斜角小于 15 度的鋼性導軌之間。轎廂尺寸與結構形式便于乘客出入或裝卸貨物。它適用于裝置在兩層以上的建筑內(nèi)，是輸送人員或貨物的垂直提升設備的交通工具 。 梯的分類 用途分類 1) 乘客電梯 代號 K 為運行乘客而設計的電梯 ， 有完善的安全裝置 。 2) 載貨電梯 代號 H 為運送貨物而設計的電梯 ， 通常 有人操作 ， 有必備的安全裝置 。 3) 客貨梯 代 號 L 主要用作運送乘客 ， 但也可運送貨物 ， 它與 乘客電梯 的區(qū)別在于轎廂內(nèi)部裝飾結構 和使用場合 不同 而言 。 4) 病床電梯 代號 B 為運送 醫(yī)院病人及其病人而設計的電梯，其 轎 廂具有窄而長的特點。 5) 住宅電梯 代號 Z 供住宅樓使用的電梯 ， 控制系統(tǒng)和 轎廂 裝飾均較簡單，也必須具有客梯所具有的安全保護裝置。 6) 雜物電梯 代號 W 供圖書館 ,辦公樓 ， 飯店運送圖書 、 文件 、 食品等 。 而絕 不 允許人員進入 的小型用貨 電梯 。 7) 消防梯 代號 火警情況下能適應消防員專用的電梯，非火警情況下可作為一般客梯或客 貨梯使用。 四川大學本科畢業(yè)設計 （論文） 基于 七層電梯控制系統(tǒng)設計 ) 船舶電梯 代號 C 專 用于船舶上的電梯 ， 能在船舶搖晃中正常工作 。 9) 觀光電梯 代號 G 轎廂壁透明 ， 供乘客 游覽 觀光之用 。 驅(qū)動系統(tǒng)分類 1) 交流電梯 曳引 電動機 時交流異步電動機的有以下四類： 交流單速電梯 曳引 電動機 為交流單速異步電動機，梯速 0.4 m/s。 交流雙速電梯 曳引