畢業(yè)設(shè)計基于組態(tài)王的PLC升降機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

1、畢 業(yè) 設(shè) 計設(shè)計課題：基于組態(tài)王的PLC升降機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計院 系 漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系專 業(yè) 電氣自動化班 級 09電氣一班學(xué) 號 2009010101046學(xué)生姓名 曹永陽指導(dǎo)老師 陳冰完成日期 2012年3月21日目 錄摘要.4概述PLC的概述PLC的定義.5PLC的特點.7PLC的分類.71.2 電梯的發(fā)展1.2.1 電梯的現(xiàn)狀及定義.1.3 電梯的類型和構(gòu)造電梯的類型.7電梯的構(gòu)造.8第二章 電梯硬件控制系統(tǒng)設(shè)計2.1 電梯控制要求.10.14.14第三章 電梯軟件控制系統(tǒng)設(shè)計.22第四章 電梯故障的分析4.1各類電梯安全可靠運行的充分與必要條件.24摘 要第一章 概述的定義

2、可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計?？傊?，可編程控制器是一臺計算機，它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計制造的計算機。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強的驅(qū)動能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實際應(yīng)用時，其硬件需根據(jù)實際需要進行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進行設(shè)計編制。PLC的特點：一、可靠

3、性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能 PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。

4、這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。二、配套齊全，功能完善 適用性強PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。三、易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備 它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電

5、器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。四、系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便.隨著現(xiàn)代化城市高速發(fā)展，為建筑物內(nèi)提供上下交通運輸?shù)碾娞莨I(yè)也迅速發(fā)展起來。電梯不僅是生產(chǎn)運輸?shù)闹饕O(shè)備，更是人們生活和工作中必備的交通工具。和汽車一樣，電梯已成為人們頻繁使用的交通運輸設(shè)備。在高層建筑中，電梯的作用在一定程度上比建筑物本身更為重要，設(shè)計上稍有疏忽，就很容易降低建筑物的使用功能，或造成垂直交通擁擠。因此，在現(xiàn)代建筑物中，電梯和扶梯的設(shè)計、使用和監(jiān)控管理有著舉足輕重的地位。

6、電梯的安裝、使用和控制方式的好壞，直接影響著整個建筑的使用效率。1.3 電梯的類型和構(gòu)造電梯的類型按使用性質(zhì)分：客梯；貨梯；消防電梯按電梯行駛速度分： 高速電梯。速度大于2m/s。 中速電梯。速度在2m/s之內(nèi)。 低速電梯。運送食物電梯常用低速，速度在1.5m/s以內(nèi)。觀光電梯：觀光電梯是把豎向交通工具和登高流動觀景相結(jié)合的電梯。電梯的構(gòu)造1）電梯由下列幾部分組成：電梯井道；電梯機房；井道地坑：井道地坑在最底層平面標高下1.4m，作為轎廂下降時所需的緩沖器的安裝空間；組成電梯的有關(guān)部件；2）轎廂；3）井壁導(dǎo)軌和導(dǎo)軌支架；4）牽引輪及其鋼支架、鋼絲繩、平衡錘、轎廂開關(guān)門、檢修起重吊鉤等；5）有關(guān)

7、電器部件。第二章 電梯硬件控制系統(tǒng)設(shè)計2.1電梯控制要求 本課題要求，升降機采用了數(shù)字監(jiān)控技術(shù)，采用組態(tài)軟件對升降機進行監(jiān)控和控制。控制系統(tǒng)方面，本著高效、節(jié)能、優(yōu)質(zhì)的設(shè)計理念。選用控制方式為邏輯控制的PLC作為系統(tǒng)的可編程控制器，永磁同步（PM）無齒輪曳引技術(shù)專用變壓變頻（VVVF）調(diào)速技術(shù)無齒輪曳引機的電動機電樞同制動輪和曳引輪同軸直接相連。電梯信號控制基本由CPU軟件實現(xiàn)。輸入到CPU的控制信號有：運行方式選擇（如自動，有司機，檢修，消防運行方式）運行控制，層站召呼，開關(guān)門及限位信號，平層信號等。（1）、電梯轎箱的控制要求： 某一大型倉庫需設(shè)計二層升降機，載重為1噸。一二層間隔10米。

8、選向：上升或者下降換速：指電梯能夠根據(jù)轎箱到達的位置，碰觸換速SQ1，換速SQ2切換高速低速。 （2）、電梯門的控制要求：要求當電梯平層的時候，電梯門自動打開，經(jīng)過3秒鐘后電梯門自動關(guān)上。如果遇到有人在門中間的情況，電梯會因為傳感器的作用而自動開門。 （3）當電梯處于上升或下降過程中，任何反向的呼叫，電梯須上升到頂層或下降到底層才會返回呼叫層。（1）、拖動電機主電路：拖動電機的選擇及原理：電梯的種類多種多樣，按拖動系統(tǒng)來分有交流單速/交流雙速拖動電梯、交流調(diào)壓調(diào)速電梯等等。在此次設(shè)計中，我將采用交流永磁同步電動機作為曳引電機，永磁同步電動機轉(zhuǎn)子為永磁體，無需勵磁，因此減少了定子電流和定子電阻的

9、損耗，電機效率更高。（2）、門電機主電路：只要滿足功率要求，門電機選用一般三相異步電動機即可。用PLC來控制電動機的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)門的開關(guān)，采用星角降壓啟動，在電梯門裝兩個門限位開關(guān)，用來對開關(guān)門到頭時制動，防止轎，廳門的損壞。1、 、曳引電機的選擇 1電動機的特性要求 要具有大的起動轉(zhuǎn)矩起動電流要小 起吊高度為10米 2載重量的計算 貨梯轎廂自重為0.5t，額定載重量為1t，對重=轎廂自重+額定載重*0.5=1t。 3電機功率的計算 (1)當電梯滿載上行和空載下行時，電機處于電動狀態(tài)；當電梯滿載下行和空載上行時，電機處于制動狀態(tài)。 因此，電機功率的計算主要考慮滿載上行和空載下行兩個階段。 (2

10、)計算數(shù)據(jù)。曳引繩采用5條；額定速度： V=2m/s額定載重： Q=1t轎廂自重： Wk=0.5t對重重量： Wc=1t飛輪距 =0.538提升高度： L=10m加減速時間 T=2s電機轉(zhuǎn)速 N=1500r/min重力加速度 g=9.8電機效率取 =0.8一 滿載上行：當轎廂裝有110%載荷時，對鋼絲繩來說，轎廂側(cè)受力比對重大；因此，滿載上行時，電機向系統(tǒng)輸出功率為轉(zhuǎn)矩為T1=9550*P/n（Nm）二 空載下行：當轎廂空載時，對鋼絲繩來說，轎廂側(cè)受力比重??；因此，空載下行時，電機向系統(tǒng)輸出功率。轉(zhuǎn)矩為T2=9550*P/n（Nm）計算結(jié)果見下表電機確定額定轉(zhuǎn)速：1500(rpm)額定功率：1

11、5(KW)效率：(80%)輸出轉(zhuǎn)矩：100（N/m）額定電流：21(A)額定電壓：380(V)2.3、 （1）升降機電器元器件 （2）I/O 元件分配 （3）PLC接線圖 圖-2根據(jù)輸入輸出端子的估算和所處的實驗條件，這里選用三菱FX2N-48MR作為PLC，第三章 電梯軟件控制系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)的調(diào)試與操作二、到達二樓平層，二樓電梯門開啟。電梯門開門延時3秒后關(guān)閉，等待呼叫。第四章 電梯故障的分析一、電梯安全可靠運行的充分與必要條件有：（1）必須把電梯的轎廂門和各個層樓的電梯層門全部關(guān)閉好這是電梯安全運行的關(guān)鍵，是保障乘客和司機等人員的人身安全的最重要保證之一。(2)必須要有確定的電梯運行方向(上

12、行或下行)這是電梯的最基本的任務(wù)，即把乘客(或貨物)送上或送下到需要停層的層樓。 (3)電梯系統(tǒng)的所有機械及電氣機械安全保護系統(tǒng)有效而可靠這是確保電梯設(shè)備和乘客人身安全的基本保證。4.2電梯機械系統(tǒng)的常見故障分析電梯機械系統(tǒng)的故障在電梯全部故障中所占的比重比較少,但是一旦發(fā)生故障,可能會造成長時間的停機待修或電氣故障甚至?xí)斐蓢乐卦O(shè)備和人身事故。進一步減少電梯機械系統(tǒng)故障是維修人員努力爭取的目標。由于潤滑不良或潤滑系統(tǒng)的故障會造成部件傳動部位發(fā)熱燒傷和抱軸,造成滾動或滑動部位的零部件損壞而被迫停機修理。由于沒有開展日常檢查保養(yǎng),未能及時檢查發(fā)現(xiàn)部件的傳動、滾動和滑動部件中有關(guān)機件的磨損程度和磨

13、損情況,沒能根據(jù)各機件磨損程度進行正確的修復(fù),而造成零部件損壞被迫停機修理。由于電梯在運行過程中振動造成緊固螺栓松動,使零部件產(chǎn)生位移,失去原有精度,而不能及時修復(fù),造成磨、碰、撞壞機件被迫停止修理。由于電梯平衡系數(shù)與標準相差太遠而造成過載電梯轎廂蹲底或沖頂,沖頂時限速器和安全鉗動作而迫使電梯停止運行,等待修理。4.3電梯電氣系統(tǒng)的故障分析電梯故障絕大系數(shù)是電氣控制系統(tǒng)的故障。電氣控制系統(tǒng)故障比較多的原因是多方面的,主要原因是電器元件質(zhì)量和維修保養(yǎng)不合格。電氣系統(tǒng)的故障大致可以分為兩類:電氣回路發(fā)生的斷路故障。電路中往往會發(fā)現(xiàn)電氣元件入線和出線的壓接螺釘松動或焊點虛焊造成電氣回路斷路或接觸不良。斷路時必須馬上進行檢查修理;接觸不良久而久之會使引人或引出線拉弧燒壞接點和電器元件。短路故障。當電路中發(fā)生短路故障時,輕則會燒毀熔斷器,重則燒毀電氣元件,甚至?xí)鸹馂?zāi)。常見的有接觸器或繼電器的機械和電器連鎖失效,可能產(chǎn)生接觸器或繼電器搶動造成短路。接觸器的主接點接通或斷開時,產(chǎn)生的電弧使周圍的介質(zhì)擊穿而產(chǎn)生短路。電氣元件絕緣材料老化、失效、受潮也會造成短路。致謝三年的大學(xué)生活即將結(jié)束，在這期間掌握了不少專業(yè)知識。畢業(yè)設(shè)計可以說是三年學(xué)習(xí)的總結(jié)和體現(xiàn)，在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)和幫助下，我完成了畢業(yè)設(shè)計的初稿。盡管這篇論文還存在著有些不足和缺憾，但