大型商厦观光电梯的电气控制系统设计毕业论文(编辑修改稿)

大型商厦观光电梯的电气控制系统设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

，越来越快速。 无噪声机房和小噪声运行，大大降低了对环境的影响。 综上所述， 本设计采用调频调压调速（ VVVF）电机拖动控制系统，以期达到预期的目的。 电梯 主拖动系统方案图见附图 12。 第二章 电梯控制系统方案设计 PLC 控制系统与继电器控制系统的比较 继电器组成的顺序控制系统是最早的一种实现电梯控制的方法。 但是，进入九十年代，随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高，继电器控制的弱点就越来越明显。 可编程序控制器 (PLC)最早是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环 境应用而设计的数字运算操作的电子装置。 鉴于其种种优点，目前，电梯的继电器控制方式已逐渐被 PLC 控制所代替。 同时，由于电机交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方式已由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速。 因此， PLC 控制技术加变频调速技术己成为现代电梯行业的一个热点。 电梯继电器控制系统的优点：所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握；系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器；大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格较便宜；多年来我国一 直生产这类电梯，技术成熟，己形成系列化产品，技术资料图纸齐全，熟悉、掌握的人员较多。 但是，电梯继电器控制系统存在很多的问题：系统触点繁多、接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高；普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高；电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高；系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大；由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高，而且检查故障困难，费时费工。 电梯继电器控制系 统故障率高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员带来不便和惊忧。 且电梯一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成 电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故。 PLC 是一种用于工业自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。 PLC 与普通微机一样，以通用或专用 CPU 作为字处理器，实现通道 (字 )的运算和数据存储，另外还有位处理器 (布尔处理器 )，进行点 (位 )运算与控制。 PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。 首先，可靠性，对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。 1）PLC 不需要大量的活动元件和接线电子元件，它的接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短。 2） PLC 采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，冗余设计，断电保护，故障诊断和信息保护及恢复等，提高了 MTBF，降低了 MTTR，使可靠性提高。 3） PLC 有较高的易操作性，它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不易发生操作的错误。 4） PLC 是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机控制更简单的编程语言和更可靠的硬件。 采用了精简化的编程语言，编程出错率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计 的硬件使可靠性大大提高。 5）在 PLC 的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。 例如，采用可靠性的元件。 采用先进的工艺制造流水线制造。 对干扰的屏蔽、隔离和滤波等；对电源的断电保护。 对存储器内容的保护等。 6） PLC的软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。 例如：采用软件滤波。 软件自诊断。 简化编程语言等。 其次，易操作性， PLC 的易操作性表现在下列几个方面 :： 1）操作方便 对PLC 的操作包括程序输入和程序更改的操作。 大多数 PLC 采用编程器进行输入和更改的操作。 编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型的 PLC，编程器采用了 CRT 屏幕显示，因此，程序的输入直接可以显示。 更改程序的操作也可直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。 更改的信息可在液晶屏或 CRT 上显示。 2）编程方便 PLC 有多种程序设计语言可供使用。 对电气技术人员来说，由于梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握 f 地解。 采用布尔助记符编程语言时，十分有助于编程人员的编程。 3）维修方便 PLC 具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。 当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快的找到故障的部位，以便维修。 最后， 灵活性， PLC 的灵活性表现在以下几个方面 :： 1）编程的灵活性。 PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图，功能模块和语句描述编程语言。 编程方法的多样性使编程方便、应用面拓展。 2）扩展的灵活性。 PLC 的扩展灵活性是它的一个重要特点。 它可根据应用的规模不同，即可进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。 3）操作的灵活性。 操作十分灵活方便，监视和控制变得十分容易。 PLC 控制电梯的优点： (1)在电梯控制中采用了 PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。 (2)去掉了选层器及大部分继电器 ，控制系统结构简单，外部线路简化。 (3)PLC 可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。 (4)PLC 可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。 (5)用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。 (6)更改控制方案时不需改动硬件接线。 为便于比较 PLC 控制系统与继电器控制系统优缺点 现列表如下，详见表 21。 从 表 21 可以看出， PLC 控制系统具有继电器控制系统无法比拟的优点，因此传统的继电器控制系统将逐渐被 PLC 控制系统所取代是大势所趋。 表 21 PLC 控制系统与继电器控制系统 比较项目 继电器控制系统 PLC 控制系统 控制功能 实现 有许多继电器，采用接线的方式来完成控制功能 各种控制功能通过编制的程序来实现 对控制要求变更适应性 适应性差，需要重新设计，改变继电器和接线 适应性强，只需针对程序进行修改 控制速度 低，靠机械动作实现 极快，靠微处理器进行处理 特殊功能 一般没有 有 安装，施工 连线多，施工繁 安装容易，施工方便 可靠性 差，触点多，故障多 高，因元器件采取了筛选和抗老化等可靠性措施 寿命 短 长 可扩展性 困难 容易 维护 工作量大，故障不易查找 有自诊能力，维护工作量小 PLC 控制系统与计算机控制系统比较 计算机控制系统在工业控制领域中，其主机一般采用能够在恶劣工业环境下可靠运行的工控机。 工控机有通用微机应用发展而来，在硬件结构方面总线标准化程度高，品种兼容性强，软件资源丰富，能提供实时操作系统的支持， 故对要求快速，实时性强，模型复杂的工业对象的控制占有优势。 但是，它的使用和维护要求工作人员应具有一定的专业知识，技术水平较高，且工控机在整机水平上尚不能适应恶劣工作环境。 可编程控制器对此进行了改进，变通用为专用，有利于降低成本，缩小体积，提高可靠性等特性，更适应过程控制的要求。 PLC 控制系统与计算机系统比较见表 22。 从 表 22 可见，在控制功能方面， PLC 与通用计算机相比，工作更稳定可靠，而且编程简单，使用方便，应用设计和调试周期可大大缩短，加之又能在恶劣的工业环境下和强电一起工作，容易实现机电一体化。 表 22 PLC 控制系统与通用计算机系统的比较 比较项目 通用计算机系统 PLC 控制系统 工作目的 科学计算 工业自动控制 工作环境 对工作环境要求高 对工作环境要求低，可在恶劣的工业现场工作 工作方式 中断处理方式 循环扫描方式 系统软件 需配备功能较强的系统软件 一般只需简单的监控程序 采用的特殊措施 掉电保护等一般性措施 采用多种抗干扰措施，自诊断，断电保护，可在线维修 编程语言 汇编语言，高级语言，如 BASIC，C 等 梯形图，助记符语言， SFC 标准化语言 对操作人 员的要求 需专门培训，并具有一定的计算机基础 一般的技术人员，稍加培训即可操作使用 对内存的要求 容量大 容量小 价格 价格高 价格低 其他 若用于控制，一般需自行设计 机种多，模块种类多，易于集成系统 电梯控制系统方案设计 本设计通过多种方案的比较和参照， 可看出 PLC 控制具有显著的优点： 在电梯控制中采用了 PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高；可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能； 可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性 和可靠性，并便于检修； 用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。 综上所述，本设计 采用 PLC 控制。 第三章 电梯控制系统框图设计 电梯控制系统原理框图设计 电梯控制系统原理框图如图 所示，主要由轿箱内指令电路、门厅呼 叫电路、主拖动电机电路、开关门电路、档层显示电路、按钮记忆灯电路、楼层检测与平层检测传感器及 PLC 电路等组成的。 图 电梯控制系统原理框图 平层感应器 平层 拖动 减速 减速点信号 定向平层 楼层信号 位置信号 起动 指层 轿内指令、厅内召唤 电梯控制系统硬件结构框图 系统由轿厢、开关门机构、曳引机构、控制系统等组成，如图。 图 电梯控制系统硬件结构框图 第四章 主要元器件选型 门拖动元器件的选择 永磁同步伺服系统 的 重点 选择 电梯门 机控制系统要使电梯门开关动作时快速起、停、加速、减速，且运行平稳，到位准确。 要实现这个目标，需解决好电机的选择问题，控制电路的 选择及设计问题。 众所周知，在所有的电机中，直流电机的调速特性最好，但其不可避免的有刷结构制约了其应用场合。 在工业生产中大量应用的交流异步电机虽然控制简单，却有着调速精度不高的问题，而交流同步电机存在着控制复杂，容易失步的缺点。 相对而言， 永磁同步 电机结合了直流电机与交流同步电机的优点，具有体积小，寿命长，控制简单，调速精度高，且不会失步的特点。 因此，门 拖动系统采用 三相交流永磁同步 伺服电机。 三相交流永磁同步伺服电机简称交流伺服电机（ AC server motor)或伺服电机，由于它具有高响应、高精度、运行平稳、恒转矩输出、能过载、低噪声、结构简介、可靠性高、免维护等优点，是目前旋转电机中最佳的控制电机。 伺服电机的电源及运转状态是由驱动器提供和控制的。 驱动器的驱动能力及驱动指标的优异，影响伺服电机的机械输出特性；伺服电机性能 参数的优异，影响驱动器的驱动和控制效果。 伺服电机的选型是多个因素综合考虑、合理选择的过程，一般应着重注意这曳引机 门机 显示 现场信号 PLC 变频器 电源 PGggGgGGFGGG 几个参数的选择：电机的额定转矩、电机运行的最高 转速、负载惯量及电机转子惯量、加减速时所需要的过载能力、电机起停频率等。 综合考虑各种因素，为满足设计要求，采用 安川∑ Ⅱ系列伺服 系统。 本系统的 伺服驱动器内置了 伺服电机全部的参数，采用 先进的控制算法及伺服电机优良的性能 ， 性价比极佳。 安川∑ Ⅱ系列伺服 系统不仅具有伺服快速响应性、高速高精度的特性，而且具有如下优点： 简单 （ 1） 设定简单 在线自学习功能能够自动测定机械的必要参数，自动设定必要的伺服增益，初学者也能很快得心应手的应用。 （ 2） 电机自动识别 自动识别伺服电机的容量和型号，自动设定电机参数。 （ 3） 维护简单 主控回路分离布线，用户参数可在控制器上直接设定，减少了配线（绝对编码器配线数从 15 减少到 7 根，增量式从 9 根减少到 5 根），这些都使配线、维护更加简单方便。 高性能 （ 1） 整定时间短 扩充了新的控制算法，实现了模式跟踪控制、制振控制，强化了对振动的抑制。 对于低刚性机械，定位时间比原产品缩短了 2/3。 （ 2） 高速高精度 采用高分辨率的编码器（ 16 位、 17 位），提高了位置控制精度。 采用 dp 轴变换电流控制法，将转矩控制精度从177。 5%提高到177。 2%。 （ 3） 平稳运行 采用速度跟踪控制技术，减小了电机 转速波动，低速下也能极平稳地运行。 柔性化设计 （ 1） 多合一控制 转矩控制、位置控制和速度控制三位一体，控制方位切换采用参数设定切换。 （ 2） 广泛适用 伺服控制器有基本功能型、扩展功能型，伺服电机从小容量到大容量，制动器和减速机都可选，充分考虑各种控制要求和安装场合。 （ 3） 环境适用性强 保护等级： IP55 标准 ， IP67 标准。 耐振性： 耐振强度达到了 49m/s2 以下。 （ 4） 符合国际主要安全标准。