基于PLC的電梯控制器的設(shè)計-畢業(yè)設(shè)計

可修改編輯中文摘要 英文摘要 3總體設(shè)計 3.2.1電梯系統(tǒng)主要參數(shù)的選擇 3.2.4調(diào)速方式的選擇 3.2.5變頻器的選擇 4可編程控制器 4.1.1可編程控制器的發(fā)展 4.1.2PLC的主要性能指標(biāo) 4.1.7PLC與其他自動控制系統(tǒng)比較 5.2.1變頻器的形式與結(jié)構(gòu) 精品doc可修改編輯5.1.2西門子MicroMaster440型通用變頻器 6詳細(xì)設(shè)計 結(jié)論 謝辭 參考文獻(xiàn) 精品doc可修改編輯精品doc可修改編輯DesignofPLC-basedelevatorcontrollerpassengercomfort,thelevelingaccuracyandtheliftcontrolKeywords:Elevator;Transducer;Governor;Keywords:精品doc可修改編輯精品doc可修改編輯在現(xiàn)代復(fù)雜的樓宇建筑中，電梯成為不可或缺隨著樓層的增加，人們對于電梯的安全性、準(zhǔn)確性、可靠性、效率等提出了更高的加變頻器控制系統(tǒng)。微機(jī)控制系統(tǒng)雖然在智能控制方面有較強(qiáng)的功能，但抗干擾性憑借其卓越的可靠性、抗干擾性和可編程性，目前已被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)過程的掌握，有較好的通信功能和性價比，在中小型控制系統(tǒng)中能充分發(fā)揮作用。精品doc可修改編輯的人設(shè)計出一種人力驅(qū)動的卷筒式卷揚(yáng)機(jī)，安裝在尼羅宮殿里。這種卷筒式卷揚(yáng)機(jī)被認(rèn)為是現(xiàn)代電梯的鼻祖。據(jù)有關(guān)資料記載，在古代埃及，當(dāng)時為了修建金字塔，1852年，德國制造出人類歷史上最早的用電動機(jī)拖動提升繩索來使轎廂上下運(yùn)改進(jìn)為曳引輪驅(qū)動，為開發(fā)行程長、速度高的電梯奠定了基礎(chǔ)。當(dāng)時的電動機(jī)是直流電機(jī)，使用時具有控制困難、平層不準(zhǔn)確等問題，為了消除這些缺點(diǎn)，人們采用精品doc可修改編輯生產(chǎn)的自動扶梯裝備了北京地鐵車站，生產(chǎn)的自動人行道裝備了北京首都機(jī)場。隨精品doc可修改編輯大批的高樓大廈拔地而起，電梯在人們生活中的地位逐步增強(qiáng)，成為重要的運(yùn)輸設(shè)梯供井內(nèi)運(yùn)送人員和貨物；船舶上使用電梯運(yùn)送人精品doc可修改編輯監(jiān)管起來進(jìn)行維保；通過電梯網(wǎng)站進(jìn)行網(wǎng)上交易，包括電梯配置、招投標(biāo)等，也可④更加綠色環(huán)保：世界資源與能源問題的不斷突出，要求電梯在環(huán)保方面做出改變。能耗更低、減少油污染、電磁兼容性強(qiáng)、噪聲低、長壽命、采用綠色裝潢材精品doc精品精品doc導(dǎo)向系統(tǒng)、轎廂、門系統(tǒng)、重量平衡系統(tǒng)、機(jī)械安全保護(hù)系統(tǒng)等組成。電氣部分主25-層樓指示燈；27-轎壁；26-隨行電纜可修改編輯機(jī)的曳引輪緊固在曳引電機(jī)軸上，沒有機(jī)械減速機(jī)構(gòu)，整機(jī)結(jié)構(gòu)比較簡單。有齒輪曳引機(jī)廣泛用于運(yùn)行速度v<2m/s輪的模數(shù)與減速比、曳引輪的直徑和繩槽數(shù)，以及曳引比等。在電梯的曳引機(jī)上一般裝有電磁式直流制動的重量差保持在某一限額之內(nèi)，保證電梯的曳引傳動正常，由對重和重量補(bǔ)償裝置5、電力拖動系統(tǒng)源，電動機(jī)調(diào)速裝置對曳引機(jī)和門機(jī)實(shí)行調(diào)速。精品doc可修改編輯精品doc可修改編輯（1）開關(guān)門：到達(dá)指定樓層平層后自動開門，并有一定的開門保持時間，以保證所有乘客進(jìn)出轎廂后再自動關(guān)門，門有格擋時重復(fù)開門，直到門關(guān)閉為止。長時間開門時判定門有物體阻礙并報警，當(dāng)電梯處于停站狀態(tài)且有手動開關(guān)門信號時不管開門保持時間響應(yīng)手動開關(guān)動作。為保證電梯安全運(yùn)行，必須設(shè)置門鎖裝置，只（2）層選控制：登記外部召喚與內(nèi)指令信號，根據(jù)轎廂所處位置，生成層選信號，判定轎廂運(yùn)行方向，電梯運(yùn)行時如有順路廳外呼叫，則順路停車載客并繼續(xù)運(yùn)控制電機(jī)的起停，根據(jù)已知的速度曲線，發(fā)出加速或減速信號，控制電機(jī)在起動后加速和平層時減速，為保證速度控制精度須設(shè)置速度反饋；續(xù)的過載運(yùn)行會使開關(guān)門電機(jī)有被燒壞的危險。因此必須具有換站停靠的功能：如關(guān)閉后，根據(jù)轎廂內(nèi)指令或外部召喚運(yùn)行到其他層站開門放客。精品doc可修改編輯（8）檢修功能：當(dāng)電梯需要檢修時，由操作人員按下檢修防信號，電梯進(jìn)入消防模式，此時電梯迫降在最近層樓，轎廂內(nèi)指令可用，但禁止外部呼叫，待所有乘客離開轎廂后電梯禁止使用。為了防止消防系統(tǒng)的誤操作帶來電梯的迫降，消防模式也可設(shè)置在手動狀態(tài)，當(dāng)操作人員發(fā)現(xiàn)火情時，起動電梯的定位置，確保電梯和乘客的安全，并在突然停電時，自動起動制動系統(tǒng)，再次來電時，必須由操作人員停止制動系統(tǒng)后才能電梯再可以再次起動。（1）門的光電裝置安全操作：為了防止乘客被電梯門夾住，電梯應(yīng)裝有安全觸置發(fā)射部或接收部被堵住，如果沒有特別對策這臺電梯就永遠(yuǎn)不會關(guān)門，嚴(yán)重影響精品doc可修改編輯精品doc可修改編輯待時間過長，因此需要安裝多部電梯，此時，應(yīng)有群控功能。群控時，所有群內(nèi)電梯是由群控系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)配的，即每臺電梯除了響應(yīng)本身的轎廂內(nèi)呼叫外，還要響應(yīng)群控系統(tǒng)分配的其他層站呼叫，從而提高服務(wù)效率。除了上述功能外，有的電梯還具有自動語音報站、上下班高峰服務(wù)、節(jié)能運(yùn)行、制，相比而言，三相交流感應(yīng)異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、便于維護(hù)，且目前已有不少交流電機(jī)的調(diào)速方法并且獲得了良好的控制效果，故選擇交流電動機(jī)為電梯的曳引電機(jī)和門電機(jī)。曳引電機(jī)的主要參數(shù)為功率15kw,平均轉(zhuǎn)速960r/min。缺點(diǎn)，已越來越難以適應(yīng)現(xiàn)代生活，由于變頻器具有恒壓頻比、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，具有調(diào)速方便、節(jié)能、調(diào)速范圍寬、機(jī)械特性好、運(yùn)行舒適可靠的優(yōu)點(diǎn)精品doc可修改編輯,且可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，本次設(shè)計選擇變頻器來控制電動機(jī)的速度。引機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率，當(dāng)曳引機(jī)的功率和電壓確定之后，變頻器的選型要和曳引機(jī)相太大不但造成成本的上升，而且導(dǎo)致控制精度的降低。使整個系統(tǒng)的性能下降。這里選擇西門子MicroMaster440型變頻器。西門子MicroMaster440型變頻器是一種多功能標(biāo)準(zhǔn)變頻器，它采用高性能的矢量控制技術(shù)，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動態(tài)特性，同時具備超強(qiáng)的過載能力，集成了RS485通訊接口，可選PROFIBUS-DP/Device-Net通訊模塊，具有過電壓、欠電壓保護(hù)，滿足廣泛的應(yīng)用場合。精品doc可修改編輯4.1.1可編程控制器的發(fā)展計算機(jī)的形式出現(xiàn)的，在硬件上簡化了計算機(jī)的內(nèi)部電路，裝置中的器件主要采用分離原件和中小規(guī)模集成電路，存儲器采用磁芯存儲器，接口電路適合工業(yè)控制的要求，編程軟件和方法都比計算機(jī)簡單，出現(xiàn)了面向問題的接近“自然語言”的編程方式。這個時期的PLC能夠?qū)崿F(xiàn)基本邏輯控制、順序控制、條件步進(jìn)和時間步進(jìn)勢是集成度越來越高、工作速度越來越快、功能越來越多、工作越來越可靠、使用特殊控制要求的智能模塊也是PLC發(fā)展的明顯特征。用PLC時，要根據(jù)控制對象的被檢測信號輸精品doc可修改編輯源容量。要完成復(fù)雜的控制功能，除了主機(jī)外，還需要配接各種功能模塊。主機(jī)可送、運(yùn)算、通信等功能。中檔機(jī)除具有上述功能外，還有數(shù)碼轉(zhuǎn)換、子程序調(diào)用、精品doc可修改編輯使PLC能夠在具有很強(qiáng)的電磁干擾、機(jī)械振動以及極精品doc可修改編輯的功能，使PLC能與上位機(jī)構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)全工廠的自動控制。由于在被控對象的硬件配置確定以后，可以編寫不同的用戶程序，方便快捷地改變工藝線路的梯形圖，這種圖形化的語言不需要使用者具備專門的計算機(jī)編程知識，極易被一般工程技術(shù)人員理解和掌握。通過梯形圖入門后，也就容易掌握其他的編程語得維護(hù)成本大為減低，加之具備軟硬件的監(jiān)控和顯示功能，即使發(fā)生故障，也可很快查明原因并排除；5、體積小、重量輕、功耗低：PLC是采用微電子技術(shù)制造的，具有結(jié)構(gòu)緊湊、譯碼以及數(shù)學(xué)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算等指令來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、分析和處理；精品doc可修改編輯5、運(yùn)動控制：運(yùn)動控制是通過高速計數(shù)器和位置控制模塊等來控制步進(jìn)電或伺服電動機(jī)，從而控制單軸或多軸生產(chǎn)機(jī)械，使其運(yùn)動部件按照要求的速度作直中的溫度、壓力、速度、流量等模擬量進(jìn)行單回路或多回路的閉環(huán)控制，使這些物統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行報警或自動終止運(yùn)行，通過人機(jī)界面可以實(shí)時顯示系統(tǒng)狀態(tài)，從而方便地在線修改控制程序或?qū)/O和內(nèi)部某些存儲器數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。輸入采樣階段程序執(zhí)行階段輸出刷新階段讀寫精品doc可修改編輯那些沒有使用的輸入映像寄存器位被清零。此后，輸入映像寄存器與外界隔離，無論輸入信號如何變化，都不會再影響輸入映像寄存器，其內(nèi)容將一直保持到下一掃上而下的順序依次地掃描，直到最后一條指令結(jié)束，除非遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。對于梯形圖程序，在掃描時總是按先左后右、先上后下的順序逐句掃描運(yùn)算的。中斷程序并不作為正常掃描周期的一部為減少。PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾在可靠性和可維護(hù)性、體積和能耗、使用壽命和監(jiān)控以及設(shè)計與施工周期等方面，PLC都有無可比擬的優(yōu)勢。繼電器控制系統(tǒng)唯一的優(yōu)勢就是價格比較便宜；2、PLC與單片機(jī)控制系統(tǒng)比較：單片機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉等環(huán)境下運(yùn)行。在抗干擾方面，微機(jī)控制系統(tǒng)主要通過弱電聯(lián)系，一般不進(jìn)行電氣隔序設(shè)計方面，微機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計需要有較高的計算機(jī)知識和設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，而PLC的精品doc可修改編輯編程語言簡單易學(xué)。在運(yùn)算速度和存儲容量方面，微機(jī)比PLC有較大的優(yōu)勢。精品doc可修改編輯CPU模塊負(fù)責(zé)執(zhí)行程序和存儲數(shù)據(jù)，以便對工業(yè)自動化控制任務(wù)或過程進(jìn)行控協(xié)議是一個主從協(xié)議。在這個協(xié)議中，主站給從站發(fā)送申請，從站進(jìn)行響應(yīng)。從站精品doc可修改編輯CPU但是網(wǎng)絡(luò)主站。如果設(shè)備是S7-200CPU，則建立的是主/從連接，因?yàn)樗械膯蔚妮斎胼敵瞿K到電動機(jī)控制器、可編程控制器。S7-200CPU可以通過EM277改變通信口的數(shù)據(jù)傳輸率、數(shù)據(jù)格式，以適用不同的通信協(xié)議。自由口通信協(xié)議可器、變頻器等。也可用于兩臺CPU之間簡單的數(shù)據(jù)交換。精品doc可修改編輯電梯的調(diào)速可以通過對曳引電機(jī)的調(diào)速實(shí)現(xiàn)。對曳引電機(jī)的調(diào)速主要有兩種方能量消耗在電阻上，不夠節(jié)能。相比而言，變頻器調(diào)速方式通過頻率的連續(xù)變化，可以使變速過程十分平滑，若給變頻器加上回饋制動單元，則可以在制動時實(shí)現(xiàn)電5.2.1變頻器的形式與結(jié)構(gòu)變頻器主要有三種結(jié)構(gòu)形式：1、用可控整流器調(diào)壓：這種裝置結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，但由于輸入環(huán)節(jié)用可控整流器，當(dāng)電壓或轉(zhuǎn)速較低時，電網(wǎng)端的功率因數(shù)較低。輸出環(huán)節(jié)多采用由功率開關(guān)元件組成的三相六拍逆變器，輸出的諧波較大，這是該形式的主要缺點(diǎn)；2、用不可控整流器整流，斬波器調(diào)壓：這種方式是在主回路增設(shè)的斬波器上用脈寬調(diào)壓，而整流環(huán)節(jié)采用二極管不可控整流。這樣，顯然多增加了一個功率環(huán)節(jié)，但輸入功率因數(shù)高，克服了前一種方式的缺點(diǎn)，而逆變器輸出信號的諧波仍較大；3、用不可控整流器整流，PWM型逆變器調(diào)壓：在這種方法中，喲與采用不可控整流器整流，故輸入功率因數(shù)較高。采用PWM型逆變器則輸出諧波可以減少。中央前兩種調(diào)壓控制方法中存在的缺點(diǎn)問題都解決了。諧波能減少的程度取決于功率開關(guān)元件的開關(guān)頻率，而開關(guān)頻率則受器件開關(guān)時間的限制。如果精品doc可修改編輯仍采用普通功率開關(guān)元件，其開關(guān)頻率比六拍逆變器也高不了多少，只有采用可控關(guān)斷的全控式功率開關(guān)元件以后，開關(guān)頻率才得以大大提高，逆變器的輸出波形幾乎可以得到非常漂亮的正弦波，成為當(dāng)前有發(fā)展前途的一種調(diào)壓控制精品doc可修改編輯可控整流器調(diào)壓逆變器逆變器調(diào)壓不可控整流器斬波器調(diào)頻不可控整流器c)調(diào)壓調(diào)頻a)用可控整流器調(diào)壓b)用不可控整流器整流，斬波器調(diào)壓c)用不可控整流器整流，PWM型逆變器調(diào)壓圖1.3變頻器的結(jié)構(gòu)形式變頻器的主電路由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換成直流功率的“整流器”，吸收在變流和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路”，將直流功率變換為交流功率的“逆變器”，以及需要制動時附加的“制動回路”。1、整流器：最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)；2、平波回路：在整流器整流后的直流電壓中，含有一定脈動電壓，此外逆變流器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓波動。為了抑制電壓波動，采用電感或電容吸收脈動電壓（電流）；精品doc可修改編輯3、逆變器：同整流器相反，逆變器使將直流功率變換為所要求頻率的交流頻率，根據(jù)PWM控制信號使6個開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到三相頻率可變4、制動回路：異步電動機(jī)在再生制動區(qū)域使用時，再生能量儲存于平波回路電容器中，使直流電壓升高。一般來說，由機(jī)械系統(tǒng)慣量積蓄的能量比電容器儲存的能量大，需要快速制動時，可用可逆變流器向電源反饋或設(shè)置制動回路把再生能量消耗掉。UUVWRST圖1.4典型的變頻器5.1.2西門子MicroMaster440型通用變頻器西門子的通用多功能變頻器MM440采用具有現(xiàn)代先進(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，具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性，采用脈沖頻率可選的專用脈寬調(diào)制技術(shù)，可使曳引機(jī)在低噪聲下運(yùn)行，系統(tǒng)更加平穩(wěn)。全面而完善的保護(hù)功能為系統(tǒng)提供了可靠而良好的保護(hù)性能，高性能的矢量控制技環(huán)矢量控制。具有快速的動態(tài)響應(yīng)特性和超強(qiáng)的過載能力。眾多的自由功能模塊通精品doc可修改編輯圖1.5MICROMASTER440型通用變頻器精品doc可修改編輯對呼叫信號進(jìn)行判斷，從而向變頻器發(fā)出起停信號，控制變頻器的輸出，同時變頻軸連接的旋轉(zhuǎn)編碼器及PG卡，完成速度反饋與位置反饋。2、在系統(tǒng)中，設(shè)置了安全觸板實(shí)現(xiàn)反復(fù)開門，設(shè)置了門聯(lián)鎖繼電器保證電梯只動作并持續(xù)報警，在空載時電梯高速運(yùn)行；精品doc可修改編輯3、考慮到諧波影響與安全需要，在變頻器的三相輸入附加壓敏電阻與電容并聯(lián)的電路，在變頻器的三相輸出附加熱繼電器。壓敏電阻用于雷擊保護(hù)，電容用于濾波，消除短時尖峰脈沖，熱繼電器用于過流保護(hù)。5、考慮到轎廂是位勢負(fù)載，電梯下降時會有負(fù)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生，為避免變頻器因過流6、西門子Micromaster440通用型變頻器的設(shè)置：設(shè)置為V/F控制。由于變對曳引機(jī)的參數(shù)進(jìn)行“學(xué)習(xí)”，使變頻器和曳引機(jī)匹配起來，更加精確的完成控制于采用通訊的方法來控制變頻器，故需要設(shè)置P910=1，即變頻器工作在遠(yuǎn)程控制方出運(yùn)行方向，向變頻器發(fā)出上行、下行命令，使變頻器建立勵磁，輸出轉(zhuǎn)矩。變頻器發(fā)出RUN運(yùn)行信號給電機(jī)，延時后打開抱閘，變頻器根據(jù)PLC對變頻器多段速的設(shè)置驅(qū)動電機(jī)的運(yùn)行。由于曳引電機(jī)和門電機(jī)不會同時運(yùn)行，故這里使用同一個變精品doc可修改編輯精品doc可修改編輯置初始狀態(tài)輸入外召喚信號輸入內(nèi)指令信號啟動關(guān)門Y平層Y啟動、滿速運(yùn)行YYY減速NNNNN精品doc可修改編輯精品doc可修改編輯fABDC0加速段高速運(yùn)行段減速段1爬行運(yùn)行段減速段2動停車點(diǎn)位置等所對應(yīng)的脈沖數(shù)，分別存入相應(yīng)的存儲單元。在電梯運(yùn)行過程中，行中，高速計數(shù)器累計值實(shí)時與樓層計數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的脈沖數(shù)進(jìn)行比較，相等時發(fā)出樓采用樓層計數(shù)信號上沿觸發(fā)樓層計數(shù)精品doc可修改編輯第2層第1層精品doc可修改編輯圖2.1程序開始與下行到一層高速計數(shù)器初始化程序圖2.2高速計數(shù)器初始化子程序高速計數(shù)器在程序開始時及每次下行到一層時都必須進(jìn)行初始化，對其進(jìn)行設(shè)置，并避免硬件導(dǎo)致的累計誤差。值的情況用中斷來控制。其次將事先計算的各平層點(diǎn)、換速點(diǎn)脈沖數(shù)送入相精品doc可修改編輯圖2.3寫入位置脈沖點(diǎn)數(shù)精品doc可修改編輯圖2.5平層點(diǎn)消除呼叫登記精品doc可修改編輯精品doc可修改編輯精品doc可修改編輯以一層為例，電梯在一層時，若有轎廂內(nèi)指令SB2～SB9與外呼叫信號SB11～SB25，則電梯上行。下行與之類似。保證所有乘客進(jìn)出轎廂后再自動關(guān)門，門有格擋時重復(fù)開門，直到門關(guān)閉為止。長時間