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基于PLC的电梯控制新版专业系统设计.doc
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基于PLC的电梯控制新版专业系统设计.doc
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第 1 章 绪 论
1.1 论文背景及意义
伴随科学技术发展、城市现代化进程突飞猛进,电梯作为一个高效、迅捷、
安全、可靠垂直运输设备,成为了大家不可缺乏运输工具。现代高层建筑中各办
公大楼、住宅、宾馆、医院、工矿企业、仓库、码头、大型货轮等全部离不开它。
据统计,在美国乘其它交通工具人数每十二个月约为 80 亿人次,而乘电梯人数每
十二个月却有 540 亿人次之多。电梯服务中国已经有 100 多年历史,尤其在改革
开放以后,中国电梯使用数量快速增加。尤其是现阶段,伴随经济日新月异发展,
大家生活水平不停提升,城市建筑不停增多,楼房也越来越高,和此对应,电梯
也得到迅猛发展。现在,电梯已完全融入我们生产、生活中,满足大家生活、工
作及学习需要。据统计,中国在用电梯已达 40 多万台,每十二个月还以约 5 万~
6 万台速度增加
[1][2]
。
电梯作用越来越显著,电梯需求越来越大。而现在中国使用优异电梯系统基
础上全部是国外设计制造,其关键技术并不公开。中国含有自主知识产权控制方
法和技术在实际中应用还比较少,和国外优异技术相比还有较大差距。立即研究
和掌握优异控制技术,对中国电梯工业发展会有很大促进作用。
早期电梯自动控制系统中,信号逻辑控制通常是由继电器—接触器电路来实
现。因为继电器、接触器全部是有触点电气元件,体积庞大,弧光放电较严重,
使用寿命有限;在电梯这种较复杂控制系统中可靠性不高,施工过程中接线复杂,
当控制要求改变时必需改变硬件接线,使得通用性和灵活性不够,生产周期加长;
另外,继电器、接触器触点数目有限,可扩展性较差;继电器—接触器控制系统
依靠触点机械动作实现控制,工作频率低且机械触点还会出现抖动问题;继电器
控制逻辑通常不含有计数功效;同时伴随楼宇层数增加,继电器—接触器控制系
统过于庞大,给设计带来不便。基于以上多个原因,造成电梯控制系统工艺性、
运行可靠性和安全性降低,故现在己被逐步淘汰。
现在电梯控制普遍采取两种方法,一是采取微机作为信号控制单元,完成电
梯信号采集、运行状态和功效设定,实现电梯自动调度和集选运行功效。微机控
制是电梯控制技术发展方向,现在已经有部分由微机控制电梯新机型相继推出,
使控制功效得到增强,性能得到改善。微机控制系统即使在智能控制方面有较强
大功效,但也存在一定不足之处,首先微机控制抗干扰能力较差、系统设计较复
杂、通常维修人员难以掌握其维修技术,其次专门设计和制造微机控制装置,一
次性成本较高。这些全部限制了微机控制系统应用普及。第二种控制方法用可编
程控制器(PLC)替换微机实现信号集选控制。现在,在中国,对于一个中、小型电
梯控制系统,大多采取 PLC 控制,关键原因在于当规模较小时,用 PLC 控制能够
降低因专门设计和制造微机控制装置成本,且 PLC 含有编程简单;控制运行可靠
性高,抗干扰能力强;通用性好、功效强大;开发周期短;体积小,使用方便,
可扩展性强;成本低,维护方便和强大网络通讯功效等优点,所以成为现代楼宇
中、小型电梯控制系统主流。同时,因为历史原因,中国现在还存在着相当数量
由继电器—接触器系统控制传统电梯,这些电梯 PLC 技术改造也是目前中国电梯
控制热点。所以,PLC 控制在中国电梯行业有着广泛利用。
1.2 电梯控制系统发展现实状况
多年来,中国电梯生产技术得到了快速发展.部分电梯厂也在不停改善设计、
修改工艺。更新换代生产更新型电梯。
继电器组成次序控制系统是最早一个实现电梯控制方法。不过,进入九十年
代,伴随科学技术发展和计算机技术广泛应用,大家对电梯安全性、可靠性要求
越来越高,继电器控制弱点就越来越显著。
可编程序控制器(PLC)最早是依据次序逻辑控制需要而发展起来,是专门为工
业环境应用而设计数字运算操作电子装置。鉴于其种种优点,现在,电梯继电器
控制方法己逐步被 PLC 控制所替换。同时,因为电机交流变频调速技术发展,电
梯拖动方法己由原来直流调速逐步过渡到了交流变频调速。所以,PLC 控制技术
加变频调速技术己成为现代电梯行业一个热点。
1.2.1 电梯继电器控制系统特点及存在问题
电梯继电器控制系统优点:
(1)全部控制功效及信号处理均由硬件实现,线路直观,易于了解和掌握,
适合于通常技术人员和技术工人所掌握。
(2)系统保养、维修及故障检验无需较高技术和特殊工具、仪器。
(3)大部分电器均为常见控制电器,更换方便,价格较廉价。
(4)多年来中国一直生产这类电梯,技术成熟,已形成系列化产品,技术资
料图纸齐全,熟悉、掌握人员较多。
电梯继电器控制系统存在问题:
(1)系统触点繁多、接线线路复杂,且触点轻易烧坏磨损,造成接触不良,
所以故障率较高。
(2)一般控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂控制功效,使系统控制功
效不易增加,技术水平难以提升。
(3)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
以提升。
(4)系统结构庞大,能耗较高,机械动作噪音大。
(5)因为线路复杂,易出现故障,所以保养维修工作量大,费用高;而且检验
故障困难,费时费工。
电梯继电器控制系统故障率高,大大降低了电梯可靠性和安全性,常常造成
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,不仅会造成电
梯机械部件损坏,还可能出现人身事故。
1.2.2 PLC 在电梯控制中应用特点
PLC 控制系统因为运行可靠性高,使用维修方便,抗干扰性强,设计和调试周
期较短等优点,倍受大家重视等优点,已成为现在在电梯控制系统中使用最多控
制方法,现在也广泛用于传统继电器控制系统技术改造。
现在中国七八十年代安装很多电梯电气部分用继电器接触器控制系统,线路
复杂,接线多,故障率高,维修保养难,很多已处于闲置状态,其拽引系统多采
取交流双速电机系统换速,效率低,调速性能指标较差,严重影响电梯运行质量。
因为这些电梯交流调压调速系统,交流双速电机拖动系统性能及乘坐舒适感较差,
交流调压调速系统属能耗型调速机械部分无大问题,为节省资金,大部分传统电
梯用户期望对电梯电气控制系统进行改造,提升电梯运行性能。所以对电梯控制
技术进行研究,寻求适合中国传统电梯改造方法含有十分关键意义。
电梯作为高层建筑物关键交通工具和大家工作和生活日益紧密联络。PLC 作
为新一代工业控制器,以其高可靠性和技术优异性,在电梯控制中得到广泛应用,
从而使电梯由传统继电器控制方法发展为计算机控制一个关键方向,成为目前电
梯控制和技术改造热点之一。
PLC 是一个专门从事逻辑控制微型计算机系统。因为 PLC 含有性能稳定、抗
干扰能力强、设计配置灵活等特点。所以在工业控制方面得到了广泛应用。自 80
年代后期 PLC 引入中国电梯行业以来,由 PLC 组成电梯控制系统被很多电梯制造
厂家普遍采取。并形成了一系列定型产品。在传统继电器系统改造工程中,PLC
系统一直是主流控制系统。
电梯控制系统分为调速部分和逻辑控制部分。调速部分性能对电梯运行是乘
客舒适感有着关键影响,而逻辑控制部分则是电梯安全可靠运行关键。为了改善
电梯舒适感和运行可靠性,现在全部改为用 PLC 来控制电梯运行,这么大大提升
了电梯性能。
可编程控制器(Programmable Logic controller,简称 PLC)是以微处理器为基
础,综合了计算机技术和自动化技术而开发新一代工业控制器。它含有可靠性高、
适应工业现场高温、冲击和振动等恶劣环境特点,已成为处理自动控制问题最有
效工具,是目前优异工业自动化三大支柱之一。
PLC 控制电梯关键有以下几优点:
(1)在电梯控制中采取了 PLC,用软件实现对电梯运行自动控制,可靠性大
大提升。
(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 可实现多种复杂控制系统,方便地增加或改变控制功效。
(4)PLC 可进行故障自动检测报警显示,提升运行安全性,并便于检修。
(5)用于群控调配和管理,并提升电梯运行效率。
(6)更改控制方案时不需改动硬件接线。
另外,微机控制系统虽在智能控制方面有较强功效,但也存在抗扰性差,系
统设计复杂,通常维修人员难以掌握其维修技术等缺点而没被广泛采取。PLC 控
制系统因为运行可靠性高,使用维修方便,抗干扰性强,设计和调试周期短等优
点,倍受大家重视等优点,已成为现在在电梯控制系统中使用最多控制方法。
1.3 论文关键内容
课题所研究内容关键是用可编程控制器(PLC)来设计电梯自动控制系统。因
为大部分传统电梯电控系统可靠性欠佳,用户寻求对电梯电控系统进行改造,以
节省资金。所以,对电梯控制技术进行研究,找出一条适合国产传统电梯改造之
路,并进而提升国产电梯技术水平和质量,含有十分关键意义。
针对传统电梯采取继电器逻辑控制方法存在功效弱、故障多、可靠性差和工
作寿命短等缺点,提出采取功效强、故障率低、可靠性高可编程控制器(PLC)来
控制电梯。
因为 PLC 作为新一代电梯控制工具含有以上优点,此次毕业设计就以四层电
梯作为控制对象,以 PLC 作为工具对电梯控制系统进行了设计。设计过程关键包
含以下几项:
(1)分析电梯关键结构和控制要求。
(2)利用 PLC 技术实现四层电梯运行控制,包含:电梯开关门控制、电梯厅
召唤控制、电梯到站指示控制、电梯自动平层控制、电梯调速控制。本文采取德
国西门子(Siemens)企业生产 S7-200 型 PLC 及其扩展模块,利用其丰富和功效
强大指令,设计出梯形图。
(3)利用 S7-200 仿真软件对关键程序进行仿真。
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