基于PLC的施工升降机控制系统设计.doc
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1、 毕业设计(论文)题目: 基于PLC的施工升降机控制系统设计 毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日期: 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)
2、的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名: 日 期: 学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 日期: 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保
3、留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名:日期: 年 月 日导师签名: 日期: 年 月 日注 意 事 项1.设计(论文)的内容包括:1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)2)原创性声明3)中文摘要(300字左右)、关键词4)外文摘要、关键词 5)目次页(附件不统一编入)6)论文主体部分:引言(或绪论)、正文、结论7)参考文献8)致谢9)附录(对论文支持必要时)2.论文字
4、数要求:理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括:任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。4.文字、图表要求:1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印4)图表应绘制于无格子的页面上5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档5.装订顺序1)设计(论文)2)附件
5、:按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订摘要施工升降机是建筑施工中必不可少的机械设备之一。升降机作为现代高层建筑的垂直交通工具,与人们的生活紧密相关,随着人们对升降机运行安全性、高效性、舒适性等要求的不断提高,升降机得到快速发展。其拖动技术已经发展到了调频调压调速,其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制。升降机采用了PLC控制,用软件实现对升降机运行的自动控制,可靠性大大提高。控制系统结构简单,外部线路简化,可方便的增加或改变控制功能,也可以进行故障自动检测与报警显示,提高运行安全性,并便于检修。而电动机交流变频器调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量、改善环境、
6、推动技术进步的一种主要手段。变频器调速以其优异的调速性能和起制动性能、高效率、高功率因素和节电效果,广泛的适用范围及其它许多优点而获国内外公认为最有发展前途的调速方式。因此,PLC控制技术加变频器调速技术已成为现代升降机行业的一个热点。本设计考虑到施工场地升降机的实际操作功能,所设计的控制系统针对的是四层升降机。代替传统的继电控制系统,由变频器实现对升降机的拖动调速,使PLC与调速拖动装置相结合,构成PLC集成控制系统,实现了升降机的各种控制功能,提高了升降机运行的可靠性,降低了故障率。 关键词:升降机;PLC控制;变频调速;变频器Design of PLC-based control sys
7、tem for construction elevator control system Student: LIANG Jian Teacher: ZHAO HongAbstract: The Construction hoist is one of the essential mechanical devices in the construction. As the vertical transport of modern high-rise buildings, the elevator and the lives of people closely related with the c
8、ontinuous improvement of the people on the elevator operational safety, efficiency, comfort requirements, the elevator rapid development. Drag technology has developed to a FM variable voltage control, logic control instead of the original relay control by PLC.The elevator uses PLC control software
9、to achieve automatic control of the elevator operation, and reliability is increased. The control system structure is simple, external circuit is simplified, and can easily add or change of control functions can also be automatic fault detection and alarm display, improve operational safety and easy
10、 maintenance. Motor AC inverter speed control technology is todays energy-saving, and to improve the process t improve product quality, improve the environment, a major means of technological advancement. The inverter is its superior speed performance and from the braking performance, high efficienc
11、y, high power factor and energy-saving effect, the broad scope of application and many other benefits by the domestic and international public .that the most promising speed.This design considering the actual construction site lift operation function, designed by four layers of elevator control syst
12、em is aimed at. Drag the governor of the elevator instead of the traditional relay control system by the inverter, so that the combination of PLC and speed drag devices, constitute the PLC sets the election control systems, elevator control, improved elevator of operation, to reduce the failure rate
13、.Key words:Elevator;PLC control;VVVF;Inverter目次摘要IAbstractII1 绪论11.1 本课题设计的背景11.2 本课题设计的内容21.3 本课题设计的目的和意义32 系统设计方案的确定32.1 升降机继电器控制系统42.1.1 升降机继电器控制系统的优点42.1.2 升降机继电器控制系统存在的问题42.2 PLC控制系统52.3 变频调速控制升降机的特点62.4 系统设计的基本步骤63 系统硬件设计73.1 PLC的选型73.2 PLC的CPU选型113.3 PLC系统配置113.4 变频器的选择123.5 变频器调速方式的确定173.6 升
14、降机的主要组成部分173.7 I/O点数的估算194 系统软件开发224.1 升降机的三个工作状态224.1.1 升降机的自检状态224.1.2 升降机的正常工作状态224.1.3 升降机强制工作状态234.2 软件设计特点234.3 系统的软件开发过程255 结论38致谢39参考文献401 绪论 伴随着工厂自动化程度的提高,可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller 简称PLC)在工厂中的应用也越来越广泛,而且几乎涉及到工厂的各个方面,包括供电,生产,物料管理,运输等等。本文旨在通过实现施工升降机控制系统这样一个典型的实例,来展现PLC在现代化建设中的应用,
15、同时利用这个典型的应用只要稍加变化就可以扩展为其他控制系统。采用可编程控制器来实现升降机的控制对于提高升降机运行的稳定性、降低升降机控制系统的成本以及缩短升降机系统的开发周期都具有实际意义。通过本课题的研究,可以在一定程度上推动升降机即升降机相关行业的发展,拓展PLC在自动化行业的应用领域,具有一定的经济和理论意义。1.1 本课题设计的背景1968年,美国最大的汽车制造商通用汽车公司为满足市场需求,适应汽车生产工艺不断更新的需要,将汽车的生产方式由大批量、少品种转变为小批量、多品种。为此要解决因汽车不断改型而重新设计汽车装配线上各种继电器的控制线路问题,要寻求一种比继电器更可靠,响应速度更快,
16、功能更强大的通用工业控制器。于是可编程控制器应运而生,1969年,美国数字设备公司研制出世界上第一台可编程控制器,从此,PLC开始活跃于控制领域。而且其影响也越来越大,应用也越来越广泛1。70年代后期,随着微电子技术和计算机的迅猛发展,使可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller 简称PLC)从开关量的逻辑控制扩展到数字控制及生产过程控制域,真正成为一种电子计算机工业控制装置,故称为可编程控制器(programmable controller简称PC).但由于PC容易与个人计算机(programmable computer)相混淆,故人们仍习惯地用PLC作为可
17、编程器的缩写。1985年国际电工委员会(IEC)对PLC的定义如下:可编程控制器是一种进行数字运算的电子系统,是专为在工业环境下的应用而设计的工业控制器,它采用了可以编程的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字或模拟式的输入和输出,控制各种类型机械的生产过程。PLC是继电器逻辑控制系统发展而来,所以它在数学处理、顺序控制方面具有一定优势。继电器在控制系统中主要起两种作用:1)逻辑运算;2)弱电控制强电。PLC是集自动控制技术,计算机技术和通讯技术于一体的一种新型工业控制装置,已跃居工业自动化三大支柱(PLC、ROBOT、CAD/CAM)的首
18、位。它在集成电路、计算机技术的基础上发展起来的一中新型工业控制设备。 具有:1)可靠性高、抗干扰能力强 ;2)设计、安装容易,维护工作量少 ;3)功能强、通用性好;4)开发周期短,成功率高;5)体积小,重量轻、功耗底等特点。具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点,已经广泛应用于自动化控制的各个领域,并已成为实现工业生产自动化的支柱产品。与继电接触器系统相比系统更加可靠;占空比继电接触器控制系统小;价格上能与继电接触器控制系统竞争;易于在现场变更程序;便于使用、维护、维修;能直接推动电磁阀、接触器与于之相当的执行机构;能向中央执行机构;能向中央数据处理系统直接传输数据等
19、2。因此,进行升降机的PLC控制系统的设计,可以推动升降机行业的发展,扩大PLC在自动控制领域的应用,具有一定的经济和理论研究的价值。1.2 本课题设计的内容施工升降机是建筑施工中必不可少的机械设备之一。我国建筑业的蓬勃发展,对施工升降机的性能提出了更高的要求6,各类新型施工升降机的研制成为当前建筑机械行业的热点之一。本课题对施工升降机的总体方案、选型、结构、驱动装置、安全装置分别进行了设计研究,具体包括:1) 升降机类型的选择。综合升降机的类别和各类的特点和要求,在本课题中主要研究四层升降机上下行控制,开、关门控制、内外呼叫控制。2) 硬件系统的设计。本课题设计的升降机要求运行迅速准确度高,
20、在升降机的各层检测系统中选用用在工业自动控制上大量运用的具有检测精度高、寿命长、稳定性能好的接近传感器,运用感应器的开关量信号输入给PLC来实现PLC对升降机的控制。由于本课题的具体需求在硬件系统的设计过程中主要考虑了升降机的经济实用、稳定的需要。3) 升降机控制系统软件的设计。在本设计中选用了目前运用最多的PLC编程语言梯形图,梯形图的编程能直观明了的设计出机械手控制的要求。1.3 本课题设计的目的和意义随着我国经济的高速发展,微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展升降机也已成为人类现代生活广泛使用的人员运输工具。随着人们对升降机运行安全性、高效性、舒适性等要求的提高,升降机得
21、到了快速发展,其拖动技术已经发展到了调频调压调速,其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制。PLC因为稳定可靠、结构简单、成本低廉、简单易学、功能强大和使用方便已经成为应用面最广、最广泛的通用工业控制装置,成为当代工业自动化的主要支柱之一。升降机控制要求接入设备使用简便,对应于系统组态的编程简单,具有人性化的人机界面,配备应用程序库,加快编程和调试速度。通过PLC对程序设计,提高了升降机的控制水平,并改善了升降机运行的舒适感。因此PLC在升降机控制系统中的应用非常广泛,非常有实际价值1。2 系统设计方案的确定升降机是电动机为动力的垂直升降机,装有箱状吊舱,用于多层建筑乘人或载运货物的机械设备。
22、随着城市的发展,高层建筑的增多,升降机的应用也越来越广泛,分类也随之增多。如按照升降机的用途可分为以下几类1:1) 乘客,为运送乘客设计的升降机,要求有完善的安全设施以及一定的室内装饰。2) 载货升降机,主要为运送货物而设计,通常有人伴随的升降机。3) 观光升降机,厢壁透明,供乘客观光用的升降机。4) 车辆升降机,用作装运车辆的升降机。5) 船舶升降机,船舶上使用的升降机。6) 建筑施工升降机,建筑施工与维修用的升降机。7) 其它类型的升降机,除上述常用升降机外,还有些特殊用途的升降机,如冷库升降机、防爆升降机、矿井升降机、电站升降机、消防员用升降机等。本设计课题为施工场地的升降机控制系统设计
23、。以四层建筑场地升降机为模型,主要用于建筑施工与维修。2.1 升降机继电器控制系统 升降机继电器控制系统的故障率高,大大降低了升降机的安全性和可靠性,十分容易造成停梯,会给乘客带来诸多不便和惊扰,并且如果升降机冲顶或撞底,不仅仅会造成升降机机械部件的损坏,甚至可能发生人身事故。2.1.1 升降机继电器控制系统的优点1) 所有控制功能及信号处理均由硬件实现,线路直观,易于理解和掌握,适合于一般技术人员和技术工人所掌握。2) 系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。3) 大部分电器均为常用控制电器,更换方便,价格较便宜。4) 多年来我国一直生产这类升降机,技术成熟,己形成系列化
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