基于PLC的施工場地升降機控制系統(tǒng)設計畢業(yè)設計論文!230.doc

安徽工程大學畢業(yè)設計（論文）1基于PLC的施工場地升降機控制系統(tǒng)設計摘要升降機即簡易的電梯，電梯作為現(xiàn)代高層建筑的垂直交通工具，與人們的生活緊密相關，隨著人們對電梯運行安全性、高效性、舒適性等要求的不斷提高，電梯得到快速發(fā)展。其拖動技術已經(jīng)發(fā)展到了調頻調壓調速，其邏輯控制也由PLC代替原來的繼電器控制。電梯采用了PLC控制，用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高?？刂葡到y(tǒng)結構簡單，外部線路簡化，可方便的增加或改變控制功能，也可以進行故障自動檢測與報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修。而電動機交流變頻器調速技術是當今節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質量、改善環(huán)境、推動技術進步的一種主要手段。變頻器調速以其優(yōu)異的調速性能和起制動性能、高效率、高功率因素和節(jié)電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點而獲國內外公認為最有發(fā)展前途的調速方式。因此，PLC控制技術加變頻器調速技術已成為現(xiàn)代電梯行業(yè)的一個熱點。本設計考慮到施工場地升降機的實際操作功能，所設計的控制系統(tǒng)針對的是四層電梯。代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)，由變頻器實現(xiàn)對電梯的拖動調速，使PLC與調速拖動裝置相結合，構成PLC集選控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了電梯的各種控制功能，提高了電梯運行的可靠性，降低了故障率。關鍵詞：電梯；變頻器；PLC控制；變頻調速唐悅奇：基于PLC的施工場地升降機控制系統(tǒng)設計2AbstractLiftthatis,asimplelift.Astheverticaltransportofmodernhigh-risebuildings,theelevatorandthelivesofpeoplecloselyrelatedwiththecontinuousimprovementofthepeopleontheelevatoroperationalsafety,efficiency,comfortrequirements,theelevatorrapiddevelopment.DragtechnologyhasdevelopedtoaFMvariablevoltagecontrol,logiccontrolinsteadoftheoriginalrelaycontrolbyPLC.TheelevatorusesaPLCcontrolsoftwaretoachieveautomaticcontroloftheelevatoroperation,andreliabilityareincreased.Thecontrolsystemstructureissimple,externalcircuitissimplified,andcaneasilyaddorchangeofcontrolfunctionscanalsobeautomaticfaultdetectionandalarmdisplay,improveoperationalsafetyandeasymaintenance.MotorACinverterspeedcontroltechnologyistodaysenergy-saving,andtoimprovetheprocesstoimproveproductquality,improvetheenvironment,amajormeansoftechnologicaladvancement.Theinverterisitssuperiorspeedperformanceandfromthebrakingperformance,highefficiency,highpowerfactorandenergy-savingeffect,thebroadscopeofapplicationandmanyotherbenefitsbythedomesticandinternationalpublic.thatthemostpromisingspeed.Designedtakingintoaccountthepracticalfeaturesoftheconstructionsiteliftsthecontrolsystemdesignforafour-storyelevator.Dragthegovernoroftheelevatorinsteadofthetraditionalrelaycontrolsystembytheinverter,sothatthecombinationofPLCandspeeddragdevices,constitutethePLCsetstheelectioncontrolsystems,elevatorcontrol,improvedelevatorreliabilityofoperation,toreducethefailurerate.Keywords：Elevator，PLCcontrol，VVVF，Inverter安徽工程大學畢業(yè)設計（論文）3目錄引言.4一、緒論.41.1本課題設計的背景.41.2本課題設計的內容.51.3本課題設計的目的和意義.5二、系統(tǒng)設計方案的確定.62.1升降機的概述.62.2升降機繼電器控制系統(tǒng).62.2.1升降機繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點.62.2.2升降機繼電器控制系統(tǒng)存在的問題.62.3PLC控制系統(tǒng).72.3.1PLC控制升降機的優(yōu)點.72.4變頻調速控制升降機的特點.72.5系統(tǒng)設計的基本步驟.8三、系統(tǒng)硬件設計.93.1PLC的選型.93.1.1SIMATICS7-300系列PLC系統(tǒng)基本構成.103.2變頻器的選擇.113.2.1VS-616G5型通用變頻器.123.3升降機的主要組成部分.153.3.1升降機曳引電機及門電機電路圖.163.4I/O點數(shù)的估算.173.5PLC外部接線圖.19第四章、系統(tǒng)軟件開發(fā).204.1升降機的三個工作狀態(tài).204.2軟件設計特點.204.3軟件設計流程圖.214.4系統(tǒng)的軟件開發(fā)過程.23結論和展望.37致謝.38參考文獻.39附錄A：電氣原理圖.40附錄B：外文文獻及譯文.41附錄C：參考文獻及內容簡介.45唐悅奇：基于PLC的施工場地升降機控制系統(tǒng)設計4引言伴隨著工廠自動化程度的提高，PLC可編程控制器在工廠中的應用也越來越廣泛，而且?guī)缀跎婕暗焦S的各個方面，包括供電，生產(chǎn)，物料管理，運輸?shù)鹊取１疚闹荚谕ㄟ^實現(xiàn)施工升降機控制系統(tǒng)這樣一個典型的實例，來展現(xiàn)PLC在現(xiàn)代化建設中的應用，同時利用這個典型的應用只要稍加變化就可以擴展為其他控制系統(tǒng)。采用可編程控制器來實現(xiàn)升降機的控制對于提高升降機運行的穩(wěn)定性、降低升降機控制系統(tǒng)的成本以及縮短升降機系統(tǒng)的開發(fā)周期都具有實際意義。通過本課題的研究，可以在一定程度上推動升降機即電梯相關行業(yè)的發(fā)展，拓展PLC在自動化行業(yè)的應用領域，具有一定的經(jīng)濟和理論意義。一、緒論1.1本課題設計的背景1968年，美國最大的汽車制造商通用汽車公司為滿足市場需求，適應汽車生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，將汽車的生產(chǎn)方式由大批量、少品種轉變?yōu)樾∨?、多品種。為此要解決因汽車不斷改型而重新設計汽車裝配線上各種繼電器的控制線路問題，要尋求一種比繼電器更可靠，響應速度更快，功能更強大的通用工業(yè)控制器。于是可編程控制器應運而生，1969年，美國數(shù)字設備公司研制出世界上第一臺可編程控制器，從此，PLC開始活躍于控制領域。而且其影響也越來越大，應用也越來越廣泛。70年代后期，隨著微電子技術和計算機的迅猛發(fā)展，使PLC從開關量的邏輯控制擴展到數(shù)字控制及生產(chǎn)過程控制域，真正成為一種電子計算機工業(yè)控制裝置，故稱為可編程控制器，簡稱PC（programmablecontroller）.但由于PC容易與個人計算機（programmablecomputer）相混淆，故人們仍習慣地用PLC作為可編程器的縮寫。1985年國際電工委員會（IEC）對PLC的定義如下：可編程控制器是一種進行數(shù)字運算的電子系統(tǒng)，是專為在工業(yè)環(huán)境下的應用而設計的工業(yè)控制器，它采用了可以編程的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機械的生產(chǎn)過程。PLC是繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來，所以它在數(shù)學處理、順序控制方面具有一定優(yōu)勢。繼電器在控制系統(tǒng)中主要起兩種作用：（1）邏輯運算（2）弱電控制強電。PLC是集自動控制技術，計算機技術和通訊技術于一體的一種新型工業(yè)控制裝置，已躍居工業(yè)自動化三大支柱（PLC、ROBOT、CAD/CAM）的首位。可編程控制器，簡稱PLC。它在集成電路、計算機技術的基礎上發(fā)展起來的的一中新型工業(yè)控制設備。具有1.可靠性高、抗干擾能力強2.設計、安裝容易，維護工作量少4.功能強、通用性好5.開發(fā)周期短，成功率高6.體積小，重量輕、功耗底等特點。具有功能強、可靠性高、配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕等優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應用于自動化控制的各個領域，并已成為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的支柱產(chǎn)品。與繼電接觸器系統(tǒng)相比系統(tǒng)更加可靠；安徽工程大學畢業(yè)設計（論文）5占位空間比繼電接觸器控制系統(tǒng)??；價格上能與繼電接觸器控制系統(tǒng)競爭；易于在現(xiàn)場變更程序；便于使用、維護、維修；能直接推動電磁閥、觸器與于之相當?shù)膱?zhí)行機構；能向中央執(zhí)行機構；能向中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接傳輸數(shù)據(jù)等。因此，進行升降機的PLC控制系統(tǒng)的設計，可以推動電梯行業(yè)的發(fā)展，擴大PLC在自動控制領域的應用，具有一定的經(jīng)濟和理論研究的價值。1.2本課題設計的內容1升降機類型的選擇。綜合升降機的類別和各類的特點和要求，在本課題中主要研究四層升降機上下行控制，開、關門控制、內外呼叫控制。2硬件系統(tǒng)的設計。本課題設計的升降機要求運行迅速準確度高，在升降機的各層檢測系統(tǒng)中選用用在工業(yè)自動控制上大量運用的具有檢測精度高、壽命長、穩(wěn)定性能好的接近傳感器，運用感應器的開關量信號輸入給PLC來實現(xiàn)PLC對電梯的控制。由于本課題的具體需求在硬件系統(tǒng)的設計過程中主要考慮了升降機的經(jīng)濟實用、穩(wěn)定的需要。3.升降機控制系統(tǒng)軟件的設計。在本設計中選用了目前運用最多的PLC編程語言梯形圖，梯形圖的編程能直觀明了的設計出機械手控制的要求，1.3本課題設計的目的和意義隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，微電子技術、計算機技術和自動控制技術也得到了迅速發(fā)展電梯也已成為人類現(xiàn)代生活廣泛使用的人員運輸工具。隨著人們對電梯運行安全性、高效性、舒適性等要求的提高，電梯得到了快速發(fā)展，其拖動技術已經(jīng)發(fā)展到了調頻調壓調速，其邏輯控制也由PLC代替原來的繼電器控制?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）因為穩(wěn)定可靠、結構簡單、成本低廉、簡單易學、功能強大和使用方便已經(jīng)成為應用面最廣、最廣泛的通用工業(yè)控制裝置，成為當代工業(yè)自動化的主要支柱之一。電梯控制要求接入設備使用簡便，對應于系統(tǒng)組態(tài)的編程簡單，具有人性化的人機界面，配備應用程序庫，加快編程和調試速度。通過PLC對程序設計，提高了電梯的控制水平，并改善了電梯運行的舒適感。因此PLC在電梯控制系統(tǒng)中的應用非常廣泛，非常有實際價值。唐悅奇：基于PLC的施工場地升降機控制系統(tǒng)設計6二、系統(tǒng)設計方案的確定2.1升降機的概述電梯是電動機為動力的垂直升降機，裝有箱狀吊艙，用于多層建筑乘人或載運貨物的機械設備。隨著城市的發(fā)展，高層建筑的增多，升降機的應用也越來越廣泛，分類也隨之增多。如按照升降機的用途可分為以下幾類：1、乘客，為運送乘客設計的升降機，要求有完善的安全設施以及一定的室內裝飾。2、載貨升降機，主要為運送貨物而設計，通常有人伴隨的升降機。3、觀光升降機，廂壁透明，供乘客觀光用的升降機。4、車輛升降機，用作裝運車輛的升降機。5、船舶升降機，船舶上使用的升降機。6、建筑施工升降機，建筑施工與維修用的升降機。7、其它類型的升降機，除上述常用升降機外，還有些特殊用途的升降機，如冷庫升降機、防爆升降機、礦井升降機、電站升降機、消防員用升降機等。本設計課題為施工場地的升降機控制系統(tǒng)設計。以四層建筑場地升降機為模型，主要用于建筑施工與維修。2.2升降機繼電器控制系統(tǒng)2.2.1升降機繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(1)所有控制功能及信號處理均由硬件實現(xiàn)，線路直觀，易于理解和掌握，適合于一般技術人員和技術工人所掌握。(2)系統(tǒng)的保養(yǎng)、維修及故障檢查無需較高的技術和特殊的工具、儀器。(3)大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價格較便宜。(4)多年來我國一直生產(chǎn)這類升降機，技術成熟，己形成系列化產(chǎn)品，技術資料圖紙齊全，熟悉、掌握的人員較多。2.2.2升降機繼電器控制系統(tǒng)存在的問題(1)系統(tǒng)觸點繁多、接線線路復雜，且觸點容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而故障率較高。(2)普通控制電器及硬件接線方法難以實現(xiàn)較復雜的控制功能，使系統(tǒng)的控制功能不易增加，技術水平難以提高。(3)電磁機構及觸點動作速度比較慢，機械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度難以提高。(4)系統(tǒng)結構龐大，能耗較高，機械動作噪音大。(5)由于線路復雜，易出現(xiàn)故障，因而保養(yǎng)維修工作量大，費用高；而且檢查故障困難，費時費工。安徽工程大學畢業(yè)設計（論文）7升降機繼電器控制系統(tǒng)故障率高，大大降低了升降機的可靠性和安全性，經(jīng)常造成停梯，給乘用人員帶來不便和驚憂。且升降機一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會造成升降機機械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。2.3PLC控制系統(tǒng)PLC控制制系統(tǒng)由于運行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強，設計和調試周期較短等優(yōu)點，倍受人們重視等優(yōu)點，已成為目前在升降機控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式，目前也廣泛用十傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的技術改造。PLC是一種專門從事邏輯控制的微型計算機系統(tǒng)。由于PLC具有性能穩(wěn)定、抗干擾能力強、設計配置靈活等特點。因此在工業(yè)控制方面得到了廣泛應用。自80年代后期PLC引入我國升降機行業(yè)以來，由PLC組成的升降機控制系統(tǒng)被許多升降機制造廠家普遍采用。并形成了一系列的定型產(chǎn)品。在傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)的改造工程中，PLC系統(tǒng)一直是主流控制系統(tǒng)。升降機控制系統(tǒng)分為調速部分和邏輯控制部分。調速部分的性能對升降機運行是乘客的舒適感有著重要影響，而邏輯控制部分則是升降機安全可靠運行的關鍵。為了改善升降機的舒適感和運行的可靠性，現(xiàn)在都改為用PLC來控制升降機的運