毕业论文:基于PLC的电梯控制系统设计Word格式文档下载.docx
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2.1电梯的起源与发展 1
2.2国外电梯的情况 2
2.3国内电梯的情况 2
2.4电梯技术发展趋势 3
第3章PLC的发展 3
3.1PLC的定义 3
3.2PLC的发展阶段 4
3.3PLC发展趋势 5
3.4PLC的基本结构 6
3.5PLC的工作原理 7
第4章电梯模型PLC控制系统设计 8
4.1电梯的类型 8
4.2电梯的构造 8
4.3电梯的控制要求 8
4.4PLC控制系统的设计分析 8
4.5电梯模型PLC控制系统设计 9
4.6PLC的选择 10
4.7I/O分配表 11
4.8硬件接线图 12
4.9PLC部分程序图 13
4.10系统的调试与操作 15
结束语 17
致谢 18
参考文献 19
第1章前言
随着城市建设的不断发展,高层建筑不断增多,电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。
电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。
实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的,而呼叫是随机的,电梯实际上是一个人机交互式的控制系统,单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的,因此,电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。
目前电梯的控制普遍采用了两种方式,一是采用微机作为信号控制单元,完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定,实现电梯的自动调度和集选运行功能,拖动控制则由变频器来完成;
第二种控制方式用可编程控制器(PLC)取代微机实现信号集选控制。
从控制方式和性能上来说,这两种方法并没有太大的区别。
国内厂家大多选择第二种方式,其原因在于生产规模较小,自己设计和制造微机控制装置成本较高;
而PLC可靠性高,程序设计方便灵活,抗干扰能力强、运行稳定等特点,所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。
第2章电梯概述
2.1电梯的起源与发展
电梯在汉语词典中的解释为:
建筑物中用电作动力的升降机,代替步行上下的楼梯。
说到电梯的起源要从公元前2600年埃及人在建造金字塔时使用了最原始的提升系统说起,但这一类起重机的能源均为人力。
到了1203年,法国的二修道院安装了一台起重机,所不同者只是该机器是利用驴作为动力,载荷由绕在一个大滚筒上的绳子进行起吊。
此种方法一直沿用到近代直到瓦特发明了蒸汽机,约在1800年,煤矿主才能利用起重机把矿井中的煤输送上来。
数百年来人们制造过各种类型的升降梯,它们都具有一个共同的缺陷:
只要起吊绳突然断裂,升降梯便急速地坠落到底层。
1854年奥的斯设计了一种制动器:
在升降梯的平台顶部安装一个货车用的弹簧及一个制动杆与升降梯井道两侧的导轨相连结,起吊绳与货车弹簧连结,这样仅是起重平台的重量就足以拉开弹簧,避免与制动杆接触。
如果绳子断裂,货车弹簧会将拉力减弱,两端立该与制动杆咬合,即可将平台牢固地原地固定免继续下坠。
“安全的升降梯”发明成功了!
一时间,奥的斯成了众人注目的中心。
第一台升降机并非奥的斯所发明,但他却是第一台“安全”升降梯的发明者。
“安全”这一概念不仅开创了升降梯工业,而且也为那些想建造更高层建筑物以增加更多可利用空间的设计们打开了通途。
然而真正能够称为电梯(用电能驱动升降梯)的产品应该是在20世纪初才出现的。
2.2国外电梯的情况
国外电梯行业发展迅猛,不仅在节能上做了很大的功夫,现在在智能化,远程化,集成化,可视化也已有了先进的技术!
例如:
(1)集垂直运输与水平运输的复合运输系统。
该系统采用直线电机驱动,在一个井道内设置多台轿厢。
轿厢在计算机导航系统控制下,可以在轨道网络内交换各自运行路线。
该系统节省了井道占用的空间,解决了超高层建筑电梯钢丝绳和电缆重量太大的问题,尤其适合于具有同一底楼的多塔形高层建筑群中前往空中大厅的穿梭直驶电梯。
(2)交流永磁同步无齿轮曳引机驱动的无机房电梯无机房电梯由于曳引机和控制柜置于井道中,省去了独立机房,节约了建筑成本,增加了大楼的有效面积,提高了大楼建筑美学的设计自由度。
而交流永磁同步无齿轮曳引机的特点是:
(A)结构简单紧凑,体积小,重量轻,形状可灵活多样;
(B)配以变频控制可以实现更大限度的节能;
CC)没有齿轮,于是没有齿轮振动和噪声,齿轮效率,齿轮磨损及油润滑问题,减少了维护工作,降低了油污染;
(D)由于失电时旋转的电机处于发电制动状态,增加了曳引系统的安全可靠性。
(3)彩色大屏幕液晶楼层显示器。
这类显示器可以以高分辨率的彩色平面或三维图像显示电梯的楼层信息(如位置、运行方向),还可以显示实时的载荷、故障状态等。
通过控制中心的设置还可以显示日期、时间、问候语、楼层指南、广告等,甚至还可以与远程计算机和寻呼系统联接发布天气预报、新闻等。
有的显示器又增加了触摸查询功能。
该装置缓解了陌生乘客在轿厢内面对面对视时的尴尬、无趣的局面,降低了乘客乘梯时心理等待焦虑感。
(4)电梯远程监控系统。
该系统是将控制柜中的信号处理计算机获得的电梯运行和故障信息通过公共电话网络或专用网络(都需要使用调制解调器)传输到远程的能够提供可视界面的专业电梯服务中心的计算机,以便那里的服务人员掌握电梯运行情况,特别是故障情况。
该系统一般具有显示故障、分析故障、故障统计与预测等功能,还有的可实现远程调试与操作,便于维修人员迅速进行维修应答和采取维修措施。
这样缩短了故障处理时间,简化了人工故障检查的劳动,保证了大楼电梯安全局效地运行。
2.3国内电梯的情况
中国电梯行业从市场规模上已经有了很大提高,一些自主品牌也逐步提升了自己的产品质量和技术含量,我国政府提出的节约型社会正好让电梯行业中拥有节能电梯技术的企业有机会发展,另外,国外用户比以前更多地青睐中国产品也为中国电梯的崛起提供了机会。
目前我国节能电梯技术在某些方面已经达到了国际领先水平,但是节能电梯的普及率还很低,可节电30%以上的无齿轮电梯普及率不及10%,可以能源再生的造能电梯普及率不及2%。
因此专家预计,节能电梯市场会在“十一五”期间进入快速增长期。
节能电梯从2001年开始进入我国办公楼、住宅楼、酒店等场所,经过5年的发展,全国的无齿轮电梯市场从几千台增长到近6万台。
目前我国已超过日本成为世界最大的新装电梯市场。
由于房地产业、城市公共建设等产业发展迅速,预计未来10年,我国的电梯市场仍将保持每年20%的递增速度,年平均销售额至少500亿美元。
房地产市场快速发展,对电梯的需求继续扩大。
专家估计未来50年我国新增住房面积将达到200亿平方米。
目前国家规定20米以上高楼就应安装电梯,因此未来电梯最大的市场就是住宅市场。
此外,机场、商场、地铁等大型公共设施建设对自动扶梯、观光电梯等电梯的需求量也十分可观。
西部地区的小城镇建设速度加快。
东部地区城市化经过20年的发展,有些发达地区城市化水平已达到80%,基本饱和,甚至出现了逆城市化的趋势。
而近年来西部地区国民生产总值的增长速度,已经与电梯需求高速发展所需的GDP水平相吻合。
电梯更新进入高峰期。
虽然国家对电梯寿命目前没有提出强制标准,但是按国外电梯使用寿命的惯例,一般日本系列电梯设计寿命为15年,欧美电梯设计寿命为25年。
根据我国电梯选购的实际情况,采用日本系列产品或技术的比例大约有60%以上,国内在1990年前安装的日系电梯已经全部到了更新期。
而且1990年以前的电梯生产技术相对比较落后,电梯的耗电水平是现在节能电梯的三到四倍。
按电梯使用寿命及15年前电梯安装数量看,预计2007年将有15000至20000台电梯需要更新。
电梯节能潜力巨大,电梯和空调被认为大型建筑两大耗能大户。
据了解,目前我国星级酒店每平方米平均年耗电量为150千瓦时,一座3万~5万平方米的星级酒店,其年总能耗大约相当于3000至4000吨标准煤,其中将近一半用于电梯供电。
电梯行业协会统计,2005年在我国所有使用的电梯中如果有80%采用节能电梯,全年可以节约耗电122亿千瓦时。
如果2015年全部采用节能电梯,将节电800亿千瓦时,几乎等于三峡大坝一年的发电量。
2.4电梯技术发展趋势
(1)环保:
绿色理念是电梯发展总趋势。
有专家预言“谁最先推出绿色产品并抢占市场,谁就掌握市场竞争主动权”。
发展趋势主要有:
不断改进产品的设计,生产环保型低能耗、低噪声、无漏油、无漏水、无电磁干扰、无井道导轨油渍污染的电梯。
电梯曳引采用尼龙合成纤维曳引绳,钢皮带等无润滑油污染曳引方式。
电梯装璜将采用无(少)环境污染材料。
电梯空载上升和满载下行电机再生发电回收技术。
安装电梯将无需安装手脚架。
电梯零件在生产和使用过程中对环境没有影响(如刹车皮一定不能使用石棉)并且材料是可以回收的。
(2)蓝牙技术在电梯上应用。
安装过电梯的人都知道放线、对线是费时、费力、极容易错的工作。
如果控制屏与召唤系统通过蓝牙技术连接起来实现无线召唤将会是电梯控制的另一场革命同时为我们带来巨大好处。
A安装期将减少30%以上,其直接好处是降低安装成本,客户也因从订梯到使用电梯周期费用减少和提高现金周转率。
B在电梯上使用蓝牙技术一定会使电梯控制系统大量使用最新最快微机,这将会进一步提高电梯整机可靠性,故障率大大降低,控制精度也进一步提高,带来的结果是电梯更加舒适,平层更加准确。
C很好地解决了电梯控制与外围设备的兼容和联系。
特别是可以把电梯和扶梯归纳到大楼管理系统或智能化管理小区系统中。
第3章PLC的发展
3.1PLC的定义
可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。
它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
可编程控制器及其有关外部设备,都按易于与工业控制系统联成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。
总之,可编程控制器是一台计算机,它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。
它具有丰富的输入/输出接口,并且具有较强的驱动能力。
但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用,在实际应用时,其硬件需根据实际需要进行选用配置,其软件需根据控制要求进行设计编制。
PLC的特点:
一、 可靠性高,抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能
PLC由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性。
例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。
一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。
从PLC的机外电路来说,使用PLC构成控制系统,和同等规模的继电接触器系统相比,电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一,故障也就大大降低。
此外,PLC带有硬件故障自我检测功能,出现故障时可及时发出警报信息。
在应用软件中,应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序,使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。
这样,整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。
二、 配套齐全,功能完善
适用性强PLC发展到今天,已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。
可以用于各种规模的工业控制场合。
除了逻辑处理功能以外,现代PLC大多具有完善的数据运算能力,
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