基于plc的5层电梯控制系统的设计毕业论文(编辑修改稿)

基于plc的5层电梯控制系统的设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

达45%。 因电动机产生的热量相当小，故在机房内不需要专用的通风降温系统，没有额外的能量损耗。 ⑵ 电路负载低，所需紧急供电装置小 河北机电职业技术学院电气工程系毕业设计 第 15 页 在加速阶段，所需起动电流小于 倍的额定电流。 且起动电流峰值时间短。 由于起动电流大幅度减小，故功耗和供电缆线直径可减小很多。 所需的紧急供电装置的尺寸也比较小。 ⑶ 可靠性高，使用寿命长。 具有先进的半导体变频器把交流换成直流。 再把直流逆变成电压幅度和频率可变的交流。 由于元器件性能可靠性可靠，工艺先进，经久耐用。 在系统中由电动机转速调节不会增加电机的发热，而且还能减小电机的应力，使电梯运行性能非常可靠，延长使用寿命。 ⑷ 舒适感好 在整个运行过程中。 其驱动系统具有良好的调节性能。 故乘坐电梯舒适感极好。 电梯运行是跟随最佳给定的速度曲线运行的。 其特性可适应人体感受，并保证运行噪声小，制动平稳 ⑸ 平层精度高 采用现在传感技术和数字软件控制系统。 在整个运行期间准确地给位置信号加上精确地按楼层距离直接停靠的调节系统，在 VVVF 控制系统中其直接停靠由 PC机，变频器，曲线卡三个方面组成。 曲线卡的输入信号有起动信号，转换信号。 输出信号有运行信号，总控信号，转换应答信号等。 曲线卡在接受到起动信号时，给变频器一条运行曲线，输出运行信号，电梯开始运行；在受到换速信号时，给变频器调节装置一条减速曲线，当到达停车位置时，曲线卡撤消运行信号，电梯即直接停靠楼层平面，完成一次运行，故使电梯在每个楼层都能准确平层，便于乘客 进出不会绊倒。 ⑹ 运行平稳无噪声 在轿厢内，机房内及邻近区域确保噪声小。 因为其系统中采用了高时钟频率。 始终产生一个不失真的正弦波供电电流。 电动机不会出现转距脉动。 因此，消除了振动和噪声。 直流调速方式有 GM 调速，相位控制调压调速和斩波控制（ PWM）调压调速等不同的电气驱动技术。 其调速系统的变流方式与交流的变流方式有所不同见表15。 河北机电职业技术学院电气工程系毕业设计 第 16 页 表 15 各种调速方式对比图 调速方式 一次变流 二次变流 三次变流 直流电机 GM 系统 机械 机械 直流电机相控调速方式 电子 机 械 直流电机 PWM 系统 电子 电子 机械 交流电机”交 直 交”变频系统 电子 电子 交流电机”交 交”变频系统 电子 交流电机调压系统 电子 上述反复一次变流的最后两种调速方式，由于不能达到很宽的调速范围和很好的性能。 故只能在有限的场合中适用。 其他四种调速方式都可以达到很高的性能。 因此在性能电梯中得到广泛的使用。 但使用直流电机系统时，不管采用何种方式都必须进行机械变流。 显然，这就是直溜电机的致命缺陷，是直流电机最终被交流电机代替的根本原因。 电梯的工作原理 当 曳引 机组的 曳引 轮旋转时，依靠嵌在 曳引 轮槽中的钢丝绳与 曳引 槽之间的摩擦力，驱动钢丝绳来升降轿厢， 曳引 钢丝绳一端挂着轿厢，另一端悬挂对重，产生拉力分别为 S1和 S2。 当 S1 和 S2 的差值等于或小于绳槽之间摩擦力时，电梯正常运行，绳槽之间无打滑现象。 具体图形见图 13。 河北机电职业技术学院电气工程系毕业设计 第 17 页 图 13 电梯的工作原理 曳引 钢丝绳与 曳引 轮槽不打滑的条件是： （ 1）当轿厢满载，并以额定速度下降制动时： 521 ess  （式 1） 式中： S1曳引 钢丝绳轿厢 一边的拉力（ N）； S2曳引 钢丝绳对重一边的拉力（ N） ；θ 曳引 绳在 曳引 轮上的包角，一般 00 150130 ～ ；复绕时 0330 ，计算时用弧度值 自然对数底数 e =； 39。 f 钢丝绳与 曳引 轮槽间的当量摩擦系数，它的大小与轮槽的形型尺寸及钢丝绳和轮间的摩擦系数 f 有关，常取 ～f  ff     2s in2s in22 )s in( s in439。 （式 2） 式中， sin ， sin ， sin2  ， sin2 中的， , 的值用角度值代入； 2 ， 2 中的值用弧度值代入。 00 120902 ～ ； 00 1601402 ～。 式（ 1）中的 )/1)((1 gQGs  ， )/1(2 gWs  上式中： G轿厢自重（ N）； Q额定载重量（ N）； W对重装置重量（ N）；  河北机电职业技术学院电气工程系毕业设计 第 18 页 电梯加速度。 （ 2）当轿厢空载时，以额定速度上升制动时， fSS 21 （式 3） , )/1(1 gGs  ， )/1(2 gWs  河北机电职业技术学院电气工程系毕业设计 第 19 页 2 PLC 可编程序控制器 PLC 的起源与发展 在可编程控制器诞生之前，继电器控制系统已广泛的用于工业生产的各个领域，继电器控制系统通常可以看承由输入电路，控制电路，输出电路和生产现场这 4 个部分组成的。 其中输入电路也是由按钮，行程开关，限位开关，传感器等构成。 用已向系统送入控制信号。 输出电路部分是由接触器，电磁阀等执行元件构成，用以控制各种被控制对象，如电动机，电炉，阀门等。 继电器控制电路部分是控制系统的核心部分。 它通过导线将各个分立的继电器，电子元器件连接起来对工业现场实施控制；生产 现场是指被控制的对象（如电动机等）或生产过程。 继电器控制系统在传统的工业生产中曾起着不可替代的重要作用，随着生产规模的逐步扩大，市场经济竞争日趋激烈，继电器控制系统已越来越难以适应，因为继电器控制电路通常是针对着某一固定的动作顺序或生产工艺而设计的。 它的控制功能也仅仅只局限于逻辑控制，定时，计数等这样一些简单的控制，一旦动作顺序或生产工艺发生变化，就必须进行重新设计，布线，装配，和调试。 显然，这样的控制系统完全无法满足日新月异且竞争激烈的市场经济发展的需要。 这就迫使人们要放弃原来已占统治地位的继电器控制系 统，研制可以替代继电器控制系统的新型的工业控制系统。 出于上述考虑，美国通用汽车公司（ GM）于 1968 年提出了公开招标研制新型的工业控制器的设想，第二年，即 1969 年美国数字设备公司（ DEC）就研制出了世界上第一台可编程序控制器。 在这一时期，可编程序控制器虽然采用了计算机的设计思想，但实际上只能完成顺序控制，仅有逻辑运算，定时，计数等顺序控制功能。 所以人们将可遍程序控制器称之为 PCL（ Programmable Logical Controller） ，即可编程序逻辑控制器。 20 世纪 70 年代末 80 年代初，微处 理器技术日趋成熟，使可编程序控制器的处理速度大大提高，增加了许多特殊，如浮点运算，函数运算，查表等。 这样可编程序控制器不仅可以进行逻辑控制，还可以对模拟量进行控制。 因此，美国电河北机电职业技术学院电气工程系毕业设计 第 20 页 气制造协会 NEMA（ National Electrical Manufacturers Association） 将之正式命名为 PC（ Programmable Controller）。 值得注意的是，因为个人计算机的简称也是 PC（ Personal Computer） ，有时为了避免混淆，人们习惯上仍将可编程序控制器简称 PLC（尽管这是早期的 名称）。 本书采用 PLC 的称呼。 20世纪 80年代后，随着大规模和超大规模集成电路的迅猛发展，以 16 位和 32 位微处理器够成的微机化可编程序控制器得到了惊人的发展，使之在概念上，设计上，性能价格比等方面有了重大突破。 可编程序具有了高速计数，中断技术， PID 控制等功能，同时联网通信功能也得到了加强，这些都使得可编程序控制器的应用范围和领域不断扩大。 为了使这一新型的工业控制装置的生产和发展规范化。 国际电工委员会（ IEC）制定了 PLC 的标准，并给出了它的定义。 “可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境 下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在其内部储存执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术运算等才操作，并通过数字式，模拟式的输入与输出，控制各类的机械或生产过程。 可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则设计。 ” 综上所述， PLC 是以微处理器为基础，综合了计算机技术，自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用工业自动控制装置。 这种装置具有体积小，功能强，程序设计简单，灵活通用，维护方便等优点，特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力，得到了用户的公认和好 评。 他经过短短的几十年发展后，现在已成为现代工业控制的三大支柱（ PLC，机器人和 CAD/CAM）之一，被广泛地应用于机械，冶金，化工交通，电力等领域中。 以 PLC 作为控制器的 PLC 控制系统是从根本上改变了传统的继电器控制系统的工业原理和方式。 继电器控制系统是控制功能是通过采用硬件接线的方式来实现的，而 PLC 控制系统的控制功能是通过存储程序来实现的，不仅可以实现开关量控制，还可以进行模拟量控制，顺序控制。 另外，它的定时和计数功能也远比继电器控制系统强很多，一般可以为用户提供几十个甚至上百个定时器，计数器。 随着 计算机和通信几刷的发展，现代 PLC 控制系统已远不是几十年前的哪个样子，PLC 的控制从早期的单机控制发展到多机控制，实现了工厂自动化。 尽管现在的河北机电职业技术学院电气工程系毕业设计 第 21 页 PLC 控制系统已发生了很大的变化，但是从自动控制的角度来看， PLC 控制系统与传统的继电器系统在结构上仍有相似之处。 现在以集中型的 PLC 控制系统为例说明集中型 PLC 控制系统与继电器控制系统在结构上有那些相同和不同之处，这对初学者理解 PLC 控制系统的工作原理是有帮助的。 集中型 PLC 控制系统的结构。 将两种系统相比，就会发现 PCL 控制系统与继电器控制系统输入，输出部分基本相 同，输入电路也是由按钮，开关，传感器所构成：输出电路也好似由接触器，执行器，电磁阀多构成的。 不同的是继电器控制系统在控制线路被 PLC 中的程序代替，这样一旦生产工艺发生变化，就只需要修改程序就可以了。 正是上述原因， PLC 控制系统除了可以完成传统继电器控制系统所具有的全部功能外，还可以实现模拟量控制，开环或闭环过程控制，甚至多级分布式控制。 随着微电子技术的进一步发展， PLC 的成本在降低，传统的继电器控制系统被 PLC 控制系统代替已是发展的必然趋势。 河北机电职业技术学院电气工程系毕业设计 第 22 页 PLC 控制系统与其他工业控制系统的比较 PLC 控制系统与继电器控制系统的比较 表 21 plc 与继电器控制系统比较表 比较项目 继电器控制系统 PLC 控制系统 控制功能的实现 由许多继电器，采用接线的方式来完成控制功能 各种控制功能是通过编制的程序来实现的 对生产工艺过程变更的适应性 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 计数及其他特殊功能 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 ，因元器件采用了筛选和老化等可靠性措施 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 结论：由于 PLC 控制系统与继电器控制系统相比具有无法比拟的优点，因此，在今后的控制系统中，传统的继电器控制系统被 PLC 控制系统所代替是大势所趋。 PLC 控制系统与计算机系统的比较 20 世纪 60年代，由于小型计算机的出现，有人曾试图用小型计算机来取代当时占统治地位的继电器控制系统，结果未获成功，代只的却是 PLC 的出现。 通过计算机与 PLC 本 身的工作目的，原理和方 式上都存在着较大的差异，其结果比较见表 22。 河北机电职业技术学院电气工程系毕业设计 第 23 页 表 22 PLC 与计算机系统比较表 比较项目 通用计算机系统 PLC 控制系统 工作目的 科学计算，数据管理等 工业自动控制 工作环境 对工作环境要求比较高 对环境要求低，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的软件 一般只需要简单的监控程序 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 梯形图，助记符语言， SFC 标准化语 言 对操纵人员的要求 需专门培训，并具有一定的计算机基础 一般技术人员，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 价格较低 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 结论：一般情况下，在工。