畢業(yè)設(shè)計(jì)基于組態(tài)王的PLC升降機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)設(shè)計(jì)課題：基于組態(tài)王的PLC升降機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)院 系 漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系專 業(yè) 電氣自動化班 級 09電氣一班學(xué) 號 2009010101046學(xué)生姓名 曹永陽指導(dǎo)老師 陳冰完成日期 2012年3月21日目 錄摘要.4概述PLC的概述PLC的定義.5PLC的特點(diǎn).7PLC的分類.71.2 電梯的發(fā)展1.2.1 電梯的現(xiàn)狀及定義.1.3 電梯的類型和構(gòu)造電梯的類型.7電梯的構(gòu)造.8第二章 電梯硬件控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 電梯控制要求.10.14.14第三章 電梯軟件控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).22第四章 電梯故障的分析4.1各類電梯安全可靠運(yùn)行的充分與必要條件.24摘 要第一章 概述的定義

2、可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?？傊删幊炭刂破魇且慌_計(jì)算機(jī)，它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。PLC的特點(diǎn)：一、可靠

3、性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能 PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時(shí)間則更長。從PLC的機(jī)外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。

4、這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。二、配套齊全，功能完善 適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。三、易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備 它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電

5、器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。四、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便.隨著現(xiàn)代化城市高速發(fā)展，為建筑物內(nèi)提供上下交通運(yùn)輸?shù)碾娞莨I(yè)也迅速發(fā)展起來。電梯不僅是生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備，更是人們生活和工作中必備的交通工具。和汽車一樣，電梯已成為人們頻繁使用的交通運(yùn)輸設(shè)備。在高層建筑中，電梯的作用在一定程度上比建筑物本身更為重要，設(shè)計(jì)上稍有疏忽，就很容易降低建筑物的使用功能，或造成垂直交通擁擠。因此，在現(xiàn)代建筑物中，電梯和扶梯的設(shè)計(jì)、使用和監(jiān)控管理有著舉足輕重的地位。

6、電梯的安裝、使用和控制方式的好壞，直接影響著整個(gè)建筑的使用效率。1.3 電梯的類型和構(gòu)造電梯的類型按使用性質(zhì)分：客梯；貨梯；消防電梯按電梯行駛速度分： 高速電梯。速度大于2m/s。 中速電梯。速度在2m/s之內(nèi)。 低速電梯。運(yùn)送食物電梯常用低速，速度在1.5m/s以內(nèi)。觀光電梯：觀光電梯是把豎向交通工具和登高流動觀景相結(jié)合的電梯。電梯的構(gòu)造1）電梯由下列幾部分組成：電梯井道；電梯機(jī)房；井道地坑：井道地坑在最底層平面標(biāo)高下1.4m，作為轎廂下降時(shí)所需的緩沖器的安裝空間；組成電梯的有關(guān)部件；2）轎廂；3）井壁導(dǎo)軌和導(dǎo)軌支架；4）牽引輪及其鋼支架、鋼絲繩、平衡錘、轎廂開關(guān)門、檢修起重吊鉤等；5）有關(guān)

7、電器部件。第二章 電梯硬件控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1電梯控制要求 本課題要求，升降機(jī)采用了數(shù)字監(jiān)控技術(shù)，采用組態(tài)軟件對升降機(jī)進(jìn)行監(jiān)控和控制?？刂葡到y(tǒng)方面，本著高效、節(jié)能、優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)理念。選用控制方式為邏輯控制的PLC作為系統(tǒng)的可編程控制器，永磁同步（PM）無齒輪曳引技術(shù)專用變壓變頻（VVVF）調(diào)速技術(shù)無齒輪曳引機(jī)的電動機(jī)電樞同制動輪和曳引輪同軸直接相連。電梯信號控制基本由CPU軟件實(shí)現(xiàn)。輸入到CPU的控制信號有：運(yùn)行方式選擇（如自動，有司機(jī)，檢修，消防運(yùn)行方式）運(yùn)行控制，層站召呼，開關(guān)門及限位信號，平層信號等。（1）、電梯轎箱的控制要求： 某一大型倉庫需設(shè)計(jì)二層升降機(jī)，載重為1噸。一二層間隔10米。

8、選向：上升或者下降換速：指電梯能夠根據(jù)轎箱到達(dá)的位置，碰觸換速SQ1，換速SQ2切換高速低速。 （2）、電梯門的控制要求：要求當(dāng)電梯平層的時(shí)候，電梯門自動打開，經(jīng)過3秒鐘后電梯門自動關(guān)上。如果遇到有人在門中間的情況，電梯會因?yàn)閭鞲衅鞯淖饔枚詣娱_門。 （3）當(dāng)電梯處于上升或下降過程中，任何反向的呼叫，電梯須上升到頂層或下降到底層才會返回呼叫層。（1）、拖動電機(jī)主電路：拖動電機(jī)的選擇及原理：電梯的種類多種多樣，按拖動系統(tǒng)來分有交流單速/交流雙速拖動電梯、交流調(diào)壓調(diào)速電梯等等。在此次設(shè)計(jì)中，我將采用交流永磁同步電動機(jī)作為曳引電機(jī)，永磁同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子為永磁體，無需勵磁，因此減少了定子電流和定子電阻的

9、損耗，電機(jī)效率更高。（2）、門電機(jī)主電路：只要滿足功率要求，門電機(jī)選用一般三相異步電動機(jī)即可。用PLC來控制電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)門的開關(guān)，采用星角降壓啟動，在電梯門裝兩個(gè)門限位開關(guān)，用來對開關(guān)門到頭時(shí)制動，防止轎，廳門的損壞。1、 、曳引電機(jī)的選擇 1電動機(jī)的特性要求 要具有大的起動轉(zhuǎn)矩起動電流要小 起吊高度為10米 2載重量的計(jì)算 貨梯轎廂自重為0.5t，額定載重量為1t，對重=轎廂自重+額定載重*0.5=1t。 3電機(jī)功率的計(jì)算 (1)當(dāng)電梯滿載上行和空載下行時(shí)，電機(jī)處于電動狀態(tài)；當(dāng)電梯滿載下行和空載上行時(shí)，電機(jī)處于制動狀態(tài)。 因此，電機(jī)功率的計(jì)算主要考慮滿載上行和空載下行兩個(gè)階段。 (2

10、)計(jì)算數(shù)據(jù)。曳引繩采用5條；額定速度： V=2m/s額定載重： Q=1t轎廂自重： Wk=0.5t對重重量： Wc=1t飛輪距 =0.538提升高度： L=10m加減速時(shí)間 T=2s電機(jī)轉(zhuǎn)速 N=1500r/min重力加速度 g=9.8電機(jī)效率取 =0.8一 滿載上行：當(dāng)轎廂裝有110%載荷時(shí)，對鋼絲繩來說，轎廂側(cè)受力比對重大；因此，滿載上行時(shí)，電機(jī)向系統(tǒng)輸出功率為轉(zhuǎn)矩為T1=9550*P/n（Nm）二 空載下行：當(dāng)轎廂空載時(shí)，對鋼絲繩來說，轎廂側(cè)受力比重?。灰虼?，空載下行時(shí)，電機(jī)向系統(tǒng)輸出功率。轉(zhuǎn)矩為T2=9550*P/n（Nm）計(jì)算結(jié)果見下表電機(jī)確定額定轉(zhuǎn)速：1500(rpm)額定功率：1

11、5(KW)效率：(80%)輸出轉(zhuǎn)矩：100（N/m）額定電流：21(A)額定電壓：380(V)2.3、 （1）升降機(jī)電器元器件 （2）I/O 元件分配 （3）PLC接線圖 圖-2根據(jù)輸入輸出端子的估算和所處的實(shí)驗(yàn)條件，這里選用三菱FX2N-48MR作為PLC，第三章 電梯軟件控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的調(diào)試與操作二、到達(dá)二樓平層，二樓電梯門開啟。電梯門開門延時(shí)3秒后關(guān)閉，等待呼叫。第四章 電梯故障的分析一、電梯安全可靠運(yùn)行的充分與必要條件有：（1）必須把電梯的轎廂門和各個(gè)層樓的電梯層門全部關(guān)閉好這是電梯安全運(yùn)行的關(guān)鍵，是保障乘客和司機(jī)等人員的人身安全的最重要保證之一。(2)必須要有確定的電梯運(yùn)行方向(上

12、行或下行)這是電梯的最基本的任務(wù)，即把乘客(或貨物)送上或送下到需要停層的層樓。 (3)電梯系統(tǒng)的所有機(jī)械及電氣機(jī)械安全保護(hù)系統(tǒng)有效而可靠這是確保電梯設(shè)備和乘客人身安全的基本保證。4.2電梯機(jī)械系統(tǒng)的常見故障分析電梯機(jī)械系統(tǒng)的故障在電梯全部故障中所占的比重比較少,但是一旦發(fā)生故障,可能會造成長時(shí)間的停機(jī)待修或電氣故障甚至?xí)斐蓢?yán)重設(shè)備和人身事故。進(jìn)一步減少電梯機(jī)械系統(tǒng)故障是維修人員努力爭取的目標(biāo)。由于潤滑不良或潤滑系統(tǒng)的故障會造成部件傳動部位發(fā)熱燒傷和抱軸,造成滾動或滑動部位的零部件損壞而被迫停機(jī)修理。由于沒有開展日常檢查保養(yǎng),未能及時(shí)檢查發(fā)現(xiàn)部件的傳動、滾動和滑動部件中有關(guān)機(jī)件的磨損程度和磨

13、損情況,沒能根據(jù)各機(jī)件磨損程度進(jìn)行正確的修復(fù),而造成零部件損壞被迫停機(jī)修理。由于電梯在運(yùn)行過程中振動造成緊固螺栓松動,使零部件產(chǎn)生位移,失去原有精度,而不能及時(shí)修復(fù),造成磨、碰、撞壞機(jī)件被迫停止修理。由于電梯平衡系數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)相差太遠(yuǎn)而造成過載電梯轎廂蹲底或沖頂,沖頂時(shí)限速器和安全鉗動作而迫使電梯停止運(yùn)行,等待修理。4.3電梯電氣系統(tǒng)的故障分析電梯故障絕大系數(shù)是電氣控制系統(tǒng)的故障。電氣控制系統(tǒng)故障比較多的原因是多方面的,主要原因是電器元件質(zhì)量和維修保養(yǎng)不合格。電氣系統(tǒng)的故障大致可以分為兩類:電氣回路發(fā)生的斷路故障。電路中往往會發(fā)現(xiàn)電氣元件入線和出線的壓接螺釘松動或焊點(diǎn)虛焊造成電氣回路斷路或接觸不良。斷路時(shí)必須馬上進(jìn)行檢查修理;接觸不良久而久之會使引人或引出線拉弧燒壞接點(diǎn)和電器元件。短路故障。當(dāng)電路中發(fā)生短路故障時(shí),輕則會燒毀熔斷器,重則燒毀電氣元件,甚至?xí)鸹馂?zāi)。常見的有接觸器或繼電器的機(jī)械和電器連鎖失效,可能產(chǎn)生接觸器或繼電器搶動造成短路。接觸器的主接點(diǎn)接通或斷開時(shí),產(chǎn)生的電弧使周圍的介質(zhì)擊穿而產(chǎn)生短路。電氣元件絕緣材料老化、失效、受潮也會造成短路。致謝三年的大學(xué)生活即將結(jié)束，在這期間掌握了不少專業(yè)知識。畢業(yè)設(shè)計(jì)可以說是三年學(xué)習(xí)的總結(jié)和體現(xiàn)，在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)和幫助下，我完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的初稿。盡管這篇論文還存在著有些不足和缺憾，但