毕业设计说明书基于plc的电梯控制系统的设计(编辑修改稿)

毕业设计说明书基于plc的电梯控制系统的设计(编辑修改稿)内容摘要：

和建造安装电梯的建筑物，否 则会影响电梯的使用效果[5]。 乘客电梯参数尺寸 本题目选取新国家标准 GB/~－ 97 中的规定中的乘客电梯作为设计对象，为适应我国电梯产品迅速发展的要求，原部颁标准 JB1435－ 74 和国标 GSB7025－ 86已远不能适应电梯产品的发展的需求。 因此，国家在 1997 年又正式颁发具有国际水平的新的国家标准 GB/~－ 97以取代前述各标准。 阳泉职业技术学院 —— 毕业设计说明书 13 新国标 GB/~－ 97 对已批量生产的乘客电梯、住宅电梯，载货电梯，病床电梯，杂物电梯等类别 电梯的主要参数及轿厢、井道、机房的形式与尺寸作了具体规定，见表。 乘客电梯主要参数及轿厢、井道、机房的形式与尺寸符合表。 表 电梯参数Ⅰ类电梯的参数、尺寸 主要用途 非住宅楼电梯 (办公室、旅馆等 ) 额定载重量 /kg 630 800 1000 1250 1600 可乘人数 /人 8 10 13 16 21 轿 厢 宽度 A/mm 1100 1350 1600 1950 深度 B/mm 1400 1750 高度 /mm 2200(2300) 2300 轿和 层门 宽度 E/mm 800 1100 深度 F/mm 2020(2100) 2100 形式 中分门 井道 宽度C/mm 中分门 1800 1900 2400 2600 旁分门 ② 深度 D/mm 2100 2300 2600 底坑深度 P/mm V=V=V=V=② 2200 顶层高度 Q/mm V=V=V=V=② 5000 5200 5400 机 房 V=/s 面积 S/m2 15 20 22 25 宽度 R/mm 2500 3200 深度 T/mm 3700 4900 5500 高度 H/mm 2200 2400 2800 V=/s 面积 S/m2 15 20 22 25 宽度 R/mm 2500 3200 深度 T/mm 3700 4900 5500 高度 H/mm 2200 2400 2800 V=/s 面积 S/m2 15 20 22 25 宽度 R/mm 2500 3200 深度 T/mm 3700 4900 5500 高度 H/mm 2200 2400 2800 V=/s 面积 S/m2 ① 18 20 22 25 宽度 R/mm ① 2800 3200 深度 T/mm ① 4900 5500 高度 H/mm ① 2800 阳泉职业技术学院 —— 毕业设计说明书 14 电梯的主要组成部分 （ 1）曳引部分：通常有曳引机和曳引钢丝绳组成。 电动机带动曳引机旋转使轿厢上下运动。 （ 2）轿厢和厅门： 轿厢由轿架，轿底，轿壁和轿门组成；厅门一般有封闭式、中分式、双折中分式和直分式等。 （ 3）电器设备及控制装置：有曳引机，选层器传动及控制柜、轿厢操纵盘、呼梯按钮和厅外指示器组成。 （ 4）其它装置：对重装置、补偿装置等。 电梯的安全保护装置 （ 1）电磁制动器：装于曳引机轴上，一般采用直流电磁制动器，启动时通电松闸，停层后断电制动。 （ 2）强迫减速开关：起分别装于井道的顶部和底部，当轿厢驶过端站换速未减速时，轿厢上撞块就触动此开关，通过电器传动控制装置，使电动机强迫减速。 （ 3）限位开关：当轿厢经过端 站平层位置后仍未停车，此限位开关立即动作，切断电源并制动，强迫停车。 （ 4）行程极限保护开关：当限位开关不起作用，轿厢经过端站时，此开关动作。 （ 5）急停按钮：装于轿厢司机操纵盘上，发生异常情况时，按此按钮切断电源，电磁制动器制动，电梯紧急停车。 （ 6）厅门开关：每个厅门都装有门锁开关。 仅当厅门关上才允许电梯启动。 在运行中如出现厅门开关断开，电梯立即停车。 （ 7）关门安全开关：常见的是装于轿厢门边的安全触板，在关门过程中如安全触板碰到乘客时，发出信号，门电机停止关门，反向开门，延时重新开门，此外还有红外线开 关等。 （ 8）超载开关：当超载时轿底下降开关动作，电梯不能关门和运行。 （ 9）其它的开关：安全窗开关，钢带轮的断带开关等。 阳泉职业技术学院 —— 毕业设计说明书 15 电梯的发展概况 随着现代建筑的发展，日益增高的高层建筑已成为现代都市的重要的标志，作为高层建筑的垂直运载工具 —— 电梯得到了快速发展。 电梯是服务于三分之一楼层的固定式升降设备。 它具有一个轿厢，运行在至少两列垂 直上的倾斜角小于 15176。 的刚性导轨之间。 轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。 它适用于装置在两层以上的建筑内，是输送人员或货物的垂直提升设备的交通工具。 追溯电梯这种 提升设备的历史，早在公元前我国就有利用人力作动力和简单提升设备，直到现在我国北方部分农村仍用手摇轱辘提取井水的升降提水装置，所以说，我国是世界上最早出现这种提升设备――电梯雏形的国家之一。 随着电子工业的发展，新技术、产品不断用于电梯控制系统，如可编程控制器的应用；单片机的应用；无触点半导体逻辑控制晶闸管（俗称可控硅）的应用；集成电路及数字控制、计算机群控制及调频调压技术的应用、拖动系统简化、性能提高等。 生活在继续，科技在发展，电梯也在进步。 电梯的材质由黑白到彩色，样式由直式到斜式，在操纵控制方面更是步步 出新－手柄开关操纵，按钮控制，信号控制，集选控制、人机对话等，多台电梯还出现了并联控制，智能群控；双层轿箱电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势，变速式自动人行道扶梯大大节省了行人的时间；不同外形的扇形、三角形、半棱形、圆形观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。 一 个半世纪的风风雨雨，翻天覆地的是历史的变迁，永恒不变的是电梯提升现代人生活质量的承诺。 电梯技术发展概况 （ 1）电梯的速度要求越来越快，高速、超高速电梯的数量愈来愈多。 （ 2）电梯的拖动技术有了较大的发展，直流电梯由于能耗大、维 修量大等缺点。 逐步被交流电梯所替代，液压电梯由于运行平稳，机房位置灵活等特点，使得在低楼层场合得到愈来愈广泛的应用。 交流拖动电梯更是得到迅速的发展，已由以前的变级调速（ ACVP）发展成为调压调速（ ACVV）及调频调压调速（ ACVVVF），使得电梯的速度、加速度控制更加符合人们的生理要求，电梯的舒适感大为改善。 （ 3）电梯的逻辑控制已从过去简单的继电器 —— 接触器控制发展为可编程序控制器（ PLC） 阳泉职业技术学院 —— 毕业设计说明书 16 和微机控制，控制方式也从手柄控制、信号控制发展为集选控制、并联控制、群控等，电梯可靠性得到很大的提高。 （ 4）电梯的管理功能不断加强，电梯广泛采用微机控制技术，不断满足拥护的使用功能要求。 如紧急停车操作，消防员专用、防捣乱系统等。 （ 5）智能群控管理得到广泛应用。 （ 6）机械传动方面，由于国际上机构加工水平的不断提高，使斜齿传动和行星齿轮传动在电梯上的应用日益广泛，已使电梯的传动形式多样化。 电梯发展展望 （ 1）结构不断紧凑化，体积不断轻型化、小巧化。 随着新技术、新结构、新材料、新工艺的发展，电梯的机械系统结构简单化、体积小型化、材料轻型化、工艺先进化、外观漂亮化。 同时，无机房电梯在新世纪将会有较大 速度发展。 （ 2）技术含量更高，性能更好。 电梯行业技术发展非常迅速，几年前推出的具有先进性能、高舒适性的 VVVF 电梯，如今已成为电梯行业的标准配置，因为永磁同步无齿轮曳引机具有更节能、更洁净、更安全、更安静、更经济的特点，所以永磁同步曳引机逐步成为新型曳引机的主流；由于永磁技术的先进性，将来很有可能取代 VVVF 技术。 另外，网络控制和智能群控系统以其控制的先进性、快速性、准确性和可靠性亦是电梯的发展潮流。 （ 3）安装更方便、更快捷。 高效、安全、可重复使用的无脚手架安装，将是高层电梯安装的主要方式，随着技术的开发、应用，电梯的硬件系统给安装带来更大的方便，使电梯安装更快、效率更高。 此外，电梯的双向安全装置、无底坑、无线控制、绿色环保 —— 安全、环保、节能、舒适，也将是未来电梯的重要发展方向 [6]。 阳泉职业技术学院 —— 毕业设计说明书 17 第三章 变频器选择及其参数设计 本设计通过多种方案的比较和对照，完成了电梯控制系统中变频器的选择。 变频器的分类 变频器的种类很多，下面根据不同的分类方法对变频器分类： （ 1）按变换频率的方法分 交 — 直 — 交变频器 交 — 交变频器 （ 2）按主电路工作方式分 电压型变频器 电流型变频器 （ 3）按变频器调压方法的不同分 PAM 变频器 PWM 变频器 （ 4）按工作原理分类 U/f 控制变频器 VC 控制变频器 SF 控制变频器 （ 5）按照用途分类 通用变频器 高性能专用变频器 高频变频器 变频器的选择 确定变频器的品牌和型号，以及确定变频器的规格，就完成了变频器的选择。 先对变频器进行分类，然后分别讨论品牌和型号、规格。 选择变频器品牌型号 变频器是变频调速系统的核心设备，它的质量品质对于系统的可靠性影响很大，选择品牌时，质量品质，尤 其是与可靠性相关的质量品质，显然是选择时的重要考虑方面。 同时，设备的平均寿命的长短是一个重要的参数，所以根据预期使用寿命来选择品牌，经验 阳泉职业技术学院 —— 毕业设计说明书 18 和口碑仍然是主要依据。 在同一品牌中选择具体型号时，则主要依据已经确定的变频调速方案、负载类型以及应用所需要的一些附加功能来决定 [7]。 选择变频器规格 变频器产品说明书都提高标称功率数据，但实际上限制变频器使用功率的是定子电流参数。 因此，直接按照变频器标称功率进行选择，在实际中常常可能会行不通。 根据具体工程的情况，可以有以下几种不同的变频器规格选择方式： （ 1）按照标称功率选择：一般作初步投资估算依据。 （ 2）按照电动机额定电流选择：多用于恒转矩负载的新设计项目。 （ 3）按照电动机实际运行电流选择：多用于改造工程。 （ 4）按照转矩过载能力选择： 综上所述，根据实际工程情况，以适当的方法选择变频器规格很重要。 选择结果多数情况下变频器标称功率与电动机匹配，少数情况需要放大。 所以，笼统的认为放大一级功率选择变频器是没有错的想法，但会造成浪费。 总的来说从生产成本来作合适的选择 [8]。 选择的变频器应满足的条件 （ 1）根据被控设备的负载特性选择通用变频器的类型。 （ 2）所选择通用变频器的类型与被控制异步电动机的参数匹配。 （ 3）为降低电梯成本，首选通用变频器。 （ 4）电梯的启动和停车都要平稳。 （ 5）变频器带有防止失速功能。 （ 6）变频器具有优良的转矩特性。 通用变频器 为了满足以上的条件，本设计选择通用变频器。 采用通用变频器构成变频调速传动系统的主要目的是： 一、为了满足提高劳动生产率、改善产品质量、提高设备自动化程度、提高生活质量及改善生活环境等要求。 二、为了节约能源、降低生产成本。 阳泉职业技术学院 —— 毕业设计说明书 19 通用变频器概况 上个世纪 80 年代初，通用变频实现了商品 化。 在近 20 年的时间内经历了由模拟控制到全数字控制和由采用 BJT 到采用 IGBT 两个大发展过程。 （ 1）容量不断扩大 80 年代初采用的 BJT 的 PWM 变频器实现了通用化。 到了 90 年代初， BJT 通用变频器的容量达到了 600KVA， 400KVA 以下的已经系列化，前几年主开关器件开始采用 IGBT，仅三、四年的时间， IGBT 变频器的单机容量已达 1800KVA，随着 IGBT 容量的扩大，通用变频器的容量也将随之扩大。 （ 2）结构的小型化 变频器主电路中功率电路的模块化，控制电路采用大规模集成电路（ LSI）和全数字控制技术， 结构设计上采用“平面安装技术”等一系列措施，促进了变频电源装置的小型化。 另外，一种混合式功率集成器件，采用厚薄膜混合集成技术，把功率电桥、驱动电路、检测电路、保护电路等封装在一起，构成了一种“智能电力模块”（ Intelligent Module，IPM）这种器件属于绝缘金属基底结构，所以防电磁干扰能力强，保护电路和检测电路与功率开关间的距离尽可能的小，因而保护迅速且可靠，传感信号也十分迅速。 （ 3）多功能和智能化 电力电子器件和控制技术的不断进步，使变频器向多功能化和高性能化方向发展。 特别是微机的应用，为变 频器多功能化和高性能化提供了可靠的保证。 （ 4）应用领域不断扩大 通用变频器经历了模拟控制、数字控制、数模混合控制，直到全数字控制的演变，逐步地实现了多功能化和高性能化，进而使之对各类生产机械、各类生产工艺的适应性不断增强。 最初通用变频器仅用于风机、泵类负载的节能调速和化纤工业中高速缠绕的多机协调运行等，到目前为止，其应用领域得到了相当的扩展。 如搬运机械，从反抗性负载的搬运车辆、带式运输机到位能负载的起重机、提升机、立体。