基于plc的电梯控制系统设计毕业设计

基于plc的电梯控制系统设计毕业设计内容摘要：

产品的结构和管理机制，中国电梯产业得到飞速发展，电梯质量、企业竞争力得到提升并逐步推出研发的新产品。 嘻腚鲅 我国的电梯技术水平显然与世界其他发达国家还有一定的差距。 目前，节能环保是我国电梯行业发展的方向发展。 据资料统计，我国节能电梯的覆盖率很低，可节电到 30%以上的无齿轮电梯不到 10%，可再生的造能电梯更是不到 2%。 我国政府提倡降低企业生产能耗，在节能方面给予更多的政策和资金支持。 这为发展节能型电梯提供发展平台。 与 节能相比，用户更看重电梯的安全性。 电梯使用的安全技术也在不断提升，双向安全系统正逐步替代安全部件。 由于国市场需求量以及国内电梯生产厂商不断提高的技术，中国电梯技术发展正在以迅猛的速度赶超世界先进水平。 嘻腚鲅 论文课题研究的内容及章节安排 嘻腚鲅 第一章主要介绍了课题研究背景，其中包括：电梯的定义、电梯的发展历史以及国内外电梯行业发展情况 嘻腚鲅 第二章前半部分主要描述了电梯的结构原理、电梯的分类、电梯结构组成，后半章辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 4页 嘻腚鲅 介绍了 PLC 相关的基础知识、基本结构和工作原理，以及本次设计的电梯系统的硬件选型。 嘻腚 鲅 第三章详细的介绍了本次设计 PLC 电梯系统的的结构、 PLC 控制电梯的优势、硬件配置、 CPU 型号、通信模块、电源模块以及 I/O 的分配等。 嘻腚鲅 第四章介绍了本次设计所使用的编程软件 STEP7，以及具体的硬件组态以及编程的详细过程。 程序部分将会实现一些电梯的基本功能，如楼层显示、外部呼叫、电梯的上下行等功能。 嘻腚鲅 第五章介绍了电梯系统的调速过程曲线以及相关算法。 验证了在设计的速度下，电梯运行的合理性。 改进了电梯加速度变化率，提高了乘客的舒适度。 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 2 电梯的结构原理 和硬件选择 嘻腚鲅 电梯的分类 嘻腚鲅 现在市场上的电梯种类繁多，应用于各行各业，如商场、施工现场、医院、停车场等。 有很多种不同的分类方式。 根据其功能分为 ： 载货电梯，载人电梯、观光电梯、医辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 5页 嘻腚鲅 用电梯等。 根据其驱动方式不同分为四类 ： 液压式电梯、直线式电动机驱动电梯、直流调速电梯、交流调速电梯。 根据其速度的不同分为 ： 高速电梯、中速电梯、低速电梯。 嘻腚鲅 电梯的结构 嘻腚鲅 电梯是基于机电一体化的重要产品之一， 因为它具有高 效、便捷、安全等特点，成为人们生活中必要的代步工具，被广泛应用于人们的日常生活中。 其系统结构组成包括 ： 机械系统、电力拖动系统、电气控制系统、安全系统。 嘻腚鲅 嘻腚鲅 电梯的机械系统由曳引系统、导向系统、轿厢、门系统和重量平衡系统组成的 ， 如图 21 所示。 嘻腚鲅 曳引机、曳引钢丝绳、导向轮、反绳轮等设备组成了曳引系统。 它为电梯轿厢提供动力，来实现电梯的升降功能。 导轨 ,导靴和导轨架构成了导向系统，它的功能是使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动而限制轿厢和对重不偏离轨道。 轿厢由轿厢架、轿厢壁、轿厢底、轿厢 顶、轿厢门组成。 用来装载货物或者载客，是电梯的重要组成部分之一。 门系统是由厅门、召唤按钮箱、层楼显示装置、轿门、门机及门锁联动装置组成。 是起到防止乘客坠入井道与井道碰撞发生意外，避免乘客受到伤害。 重量补偿装置和对重是重量平衡系统的主要组成结构，作用是用来维持电梯正常运行，平衡轿厢重量。 嘻腚鲅 嘻腚鲅 曳引电动机、供电系统、速度反馈装置、电动机调速装置是电力拖动系统的重要组成部分。 这些装置是控制电梯的主要部分，是电梯动力的来源。 嘻腚鲅 嘻腚鲅 操纵装置、位置显示装置、控制柜、平 层装置、选层器等 装置 组成 了电梯的电气控制系统。 PLC 控制技术和微机控制技术配合交流变频变压 (VVVF)控制技术 是目前电梯电气的主要控制技术。 整个电梯系统由变频器控制曳引机运行， PLC 提供控制信号给变频器。 逻辑端各种功能信号由 PLC 接收并判断运算，然后进行集选控制并且发送输出信号给变频器来实现方向、启动、加速、减速和制动停梯等动作。 变频器构成 的 闭环控制系统 对电梯控制系统进行调速控制。 嘻腚鲅 嘻腚鲅 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 6页 嘻腚鲅 安全性是电梯运行系统最为重要的环节。 每个电梯系统都设置了很多保护环节如安全钳保护、超载保护缓冲器制停 保护、限位保护、光幕保护等。 这些系统使得电梯持续运行并且保证了乘客的安全性。 嘻腚鲅 嘻腚鲅 图 电梯机械系统的结构图 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 电梯 控制系统 结构如图 所示。 嘻腚鲅 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 7页 嘻腚鲅 嘻腚鲅 图 电梯控制系统结构框图 嘻腚鲅 PLC 电梯的硬件选择 嘻腚鲅 PLC 的定义 嘻腚鲅 在 2020 年发布的可编程程序控制器国际标准 IEC61131 中对可编程控制器游标尊的定义： “可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专门为工业环境而设计。 它采用了可编程序的存储器，用来 在其内部存储逻辑运算、顺序控制、定时计算和算术运算等操作的基于用户指令，并通过数字和模拟式的输入和输出，控制各种各类的机器或过程 [1]。 ”嘻腚鲅 PLC 具有较强的抗干扰能力，应用范围广而且适应能力强。 可以直接应用于工业环境。 PLC 是一种工业计算机，采用 “面向用户的指令 ”，编程简单，功能强大易于实现。 嘻腚鲅 PLC 的基本结构 嘻腚鲅 PLC 种类很多，但 是 结构和工作原理 基本相同。 主要由 CPU、电源、存储器和输入/输出接口等组成。 其基本结构如图 所示。 嘻腚鲅 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 8页 嘻腚鲅 嘻腚鲅 图 PLC 的 基本结构 嘻腚鲅 嘻腚鲅 PLC 的单元（ CPU）与一般计算机一样，是 PLC 的核心，一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片内。 CPU 通过数据总线、地址总线和控制总线与存储单元、输入 /输出接口电路相连接 [1]。 嘻腚鲅 嘻腚鲅 PLC 存储器包括系统存储器和用户存储器两部分。 存储器类型有只读存储器（ ROM）、随机存储器（ RAM）和可擦除可编程的只读存储器（ EEPROM） [1]。 嘻腚鲅 /输出单元 嘻腚鲅 输入 /输出单元包含两部分预备控设备相连 接的接口电路和输入输出的影响寄存器。 嘻腚鲅 嘻腚鲅 PLC 一般使用 220V 交流电源或 24V 直流电源，内部的开关电源为 PLC 的中央处理器、存储器等电路设备提供 5V、 177。 12V、 24V 等直流电源，整体式的小型 PLC 一定容量的直流 24V 电源，供外部有源传感器使用。 嘻腚鲅 整体式 PLC 电源通常封装到机壳的内部，模块式 PLC 则采用独立的电源模块。 嘻腚鲅 接口 嘻腚鲅 用于连接 扩展 单元模块或功能模块与基本单元，实现不同功能。 嘻腚鲅 嘻腚鲅 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 9页 嘻腚鲅 建立 “人 —机 ”或 “机 —机 ”之间联系，实现 人机通信功能。 嘻腚鲅 PLC 的工作原理 嘻腚鲅 PLC 按照集中输入、集中输出，周期性循环扫描的方式进行工作的。 嘻腚鲅 工作的过程：上电处理、输入采样、程序执行、输出刷新、出错处理 [1]。 嘻腚鲅 工作 流程如图 所示。 嘻腚鲅 嘻腚鲅 图 PLC 系统的工作原理结构图 嘻腚鲅 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 10页 嘻腚鲅 变频器的 选型 嘻腚鲅 本设计所使用的变频器为松下 VFO 系列超小型变频器 ,型号为 BFV00042G。 适用电动机输出 ， 额定输出电流 ， 额定输出容量 ， 电源容量。 嘻腚鲅 额定输出电 压：三相 200230VAC (电源电压比例 )。 嘻腚鲅 输出频率：频率范围是。 频率精度为 177。 %。 嘻腚鲅 变频器控制方式： 高载波频率正弦波 PWM 控制、 V/F 控制。 嘻腚鲅 电压 /频率特性：基底频率 为 50、 60Hz 固定设定和 45250HZ 任意设定。 嘻腚鲅 V/F 曲线：固定力矩、降低力矩型式 (选择切换 )。 嘻腚鲅 输出信号：模拟量输出、开路式集电极输出、继电器输出。 除此之外该变频器还拥有电流限制、跳闸、防止失速等多项保护措施。 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚 鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 嘻腚鲅 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 11页 嘻腚鲅 3 基于 PLC 控制的电梯系统的总体设计方案 嘻腚鲅 PLC 电梯控制系统的结构 嘻腚鲅 如图 所示 ，信号控制系统和拖动系统组成了 PLC 电梯控制系统的主体。 在输入采样的过程中， 映像寄存器接收外部控制信号并存入 CPU 中，进行逻辑运算，然后发出输出信号至输出映像寄存器中，最后 后进行输出刷新 ,外部设备开始执行指令，向变频器发出上 /下行、换速等信号 ,发出显示信号向楼层显示、呼梯信号灯、运行方向信号灯 ,向门机发出开 /关门控制信号 ,从而控制电梯系 统的运行过程。 嘻腚鲅 嘻腚鲅 图 PLC 电梯控制系统的结构 嘻腚鲅 继电器控制与 PLC 控制的比较 嘻腚鲅 电梯继电器控制的特点及不足 嘻腚鲅 继电器控制的特点： 在继电器控制系统中所使用的电子元器件均为常见器件，易于修理或更换而且价格便宜 ； 不需要复杂程序去进行信号处理，依靠硬件即可实现相应功能 ； 平时维护方便， 不需要维护人员太复杂的技术水平，线路简单、易懂。 嘻腚鲅 继电器控制的不足：系统接线复杂 ,触点容易损坏 ,造成接触不良 ,故障率高。 系统的控制功能的扩展性差。 由于完全由硬件设备去实现相 应功能，动作执行较缓慢 ；系统的控制精度很难提升。 继电器控制电梯系统能耗高 ,机械噪声大 ,稳定性差 ,不符合环辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 12页 嘻腚鲅 保节能要求。 嘻腚鲅 PLC 应用于电梯控制系统的优点 嘻腚鲅 随着现代科技的发展，计算机技术、通信技术、 PLC 控制技术水平的提高 ,PLC控制电梯的方式以成本较低、安全性高、兼容性好、功能多、开发周期短、扩展性强、维护简单、通讯功能强、运行效率高等优点 ,逐渐成为现代电梯控制系统的主要方法。 嘻腚鲅 PLCS7300 的配置选择 嘻腚鲅 S7300 的电源模块 嘻腚鲅 S7300 系列 PLC 的电源模块向 CPU 或拓展单元提供 24V 电源，然后 CPU 和拓展单元将其转化为 5V 电源。 按输出容量可分为 2A、 5A、 10A、 20A，输入电源可以选择220V 或 380V，具有电源滤波和输出保护功能，可以与 CPU 机架分离安装。