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

安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）1基于PLC的施工場地升降機控制系統(tǒng)設(shè)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(guān)，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(shù)已經(jīng)發(fā)展到了調(diào)頻調(diào)壓調(diào)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(jié)構(gòu)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(diào)速技術(shù)是當今節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量、改善環(huán)境、推動技術(shù)進步的一種主要手段。變頻器調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)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(nèi)外公認為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。因此，PLC控制技術(shù)加變頻器調(diào)速技術(shù)已成為現(xiàn)代電梯行業(yè)的一個熱點。本設(shè)計考慮到施工場地升降機的實際操作功能，所設(shè)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(diào)速，使PLC與調(diào)速拖動裝置相結(jié)合，構(gòu)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(guān)鍵詞：電梯；變頻器；PLC控制；變頻調(diào)速唐悅奇：基于PLC的施工場地升降機控制系統(tǒng)設(shè)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(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）3目錄引言.4一、緒論.41.1本課題設(shè)計的背景.41.2本課題設(shè)計的內(nèi)容.51.3本課題設(shè)計的目的和意義.5二、系統(tǒng)設(shè)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(diào)速控制升降機的特點.72.5系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟.8三、系統(tǒng)硬件設(shè)計.93.1PLC的選型.93.1.1SIMATICS7-300系列PLC系統(tǒng)基本構(gòu)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(shè)計特點.204.3軟件設(shè)計流程圖.214.4系統(tǒng)的軟件開發(fā)過程.23結(jié)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(nèi)容簡介.45唐悅奇：基于PLC的施工場地升降機控制系統(tǒng)設(shè)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(yīng)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?。本文旨在通過實現(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(shè)中的應(yīng)用，同時利用這個典型的應(yīng)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(guān)行業(yè)的發(fā)展，拓展PLC在自動化行業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域，具有一定的經(jīng)濟和理論意義。一、緒論1.1本課題設(shè)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(yīng)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(zhuǎn)變?yōu)樾∨?、多品種。為此要解決因汽車不斷改型而重新設(shè)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(yīng)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(yīng)運而生，1969年，美國數(shù)字設(shè)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(lǐng)域。而且其影響也越來越大，應(yīng)用也越來越廣泛。70年代后期，隨著微電子技術(shù)和計算機的迅猛發(fā)展，使PLC從開關(guān)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?nèi)粤?xí)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(yīng)用而設(shè)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(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)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(xué)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(shù)，計算機技術(shù)和通訊技術(shù)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?？删幊炭刂破鳎喎QPLC。它在集成電路、計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的的一中新型工業(yè)控制設(shè)備。具有1.可靠性高、抗干擾能力強2.設(shè)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(yīng)用于自動化控制的各個領(lǐng)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(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）5占位空間比繼電接觸器控制系統(tǒng)小；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(gòu)；能向中央執(zhí)行機構(gòu)；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(shè)計，可以推動電梯行業(yè)的發(fā)展，擴大PLC在自動控制領(lǐng)域的應(yīng)用，具有一定的經(jīng)濟和理論研究的價值。1.2本課題設(shè)計的內(nèi)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(guān)門控制、內(nèi)外呼叫控制。2硬件系統(tǒng)的設(shè)計。本課題設(shè)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(yīng)器的開關(guān)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(shè)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(shè)計。在本設(shè)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(shè)計出機械手控制的要求，1.3本課題設(shè)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(shù)、計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)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(shù)已經(jīng)發(fā)展到了調(diào)頻調(diào)壓調(diào)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(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、簡單易學(xué)、功能強大和使用方便已經(jīng)成為應(yīng)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(shè)備使用簡便，對應(yīng)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(yīng)用程序庫，加快編程和調(diào)試速度。通過PLC對程序設(shè)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(yīng)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(shè)計6二、系統(tǒng)設(shè)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(shè)備。隨著城市的發(fā)展，高層建筑的增多，升降機的應(yīng)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(shè)計的升降機，要求有完善的安全設(shè)施以及一定的室內(nèi)裝飾。2、載貨升降機，主要為運送貨物而設(shè)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(shè)計課題為施工場地的升降機控制系統(tǒng)設(shè)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(shù)人員和技術(shù)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(shù)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(shù)成熟，己形成系列化產(chǎn)品，技術(shù)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(fù)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(fù)雜的控制功能，使系統(tǒng)的控制功能不易增加，技術(shù)水平難以提高。(3)電磁機構(gòu)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(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機械動作噪音大。(5)由于線路復(fù)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(xué)畢業(yè)設(shè)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(shè)計和調(diào)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(shù)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(shè)計配置靈活等特點。因此在工業(yè)控制方面得到了廣泛應(yīng)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(diào)速部分和邏輯控制部分。調(diào)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(guān)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