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毕业设计(论文)-基于PLC的扶梯变频系统设计.doc

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毕业设计(论文)-基于PLC的扶梯变频系统设计.doc

河南理工大学毕业设计论文说明书摘要自动扶梯是由一台特种结构型式的链式输送机和两台特殊结构型式的胶带输送机所组合而成的,用以在建筑物的不同层高间运载人员上下的一种连续输送机械。它的出现给人类的日常生活带来极大的便利,它同时也成为现代物质文明的一个重要标志。从第一台名义上的自动扶梯诞生以来,自动扶梯的发展迄今为止大约经历了100多年。自动扶梯作为运送旅客的交通工具,不仅成功地缩小了目标间的距离,而且使超短途(如楼层、月台间等)的大流量人员运输成为可能。因此,经济学家说自动扶梯的出现使人们有了逛大型商场的欲望。交通学家说是自动扶梯和自动人行道的应用使我们可以把车站、机场建的尽可能大。自动扶梯的应用已经改变了我们的生活。随着自动扶梯进一步向着高科技、节能、智能化的方向发展,变频器在扶梯领域也被广泛地应用。该文系统采用子MM440变频器的控制组合,构成的调速系统对传统扶梯进行改造后,红外传感器、PLC可编程序控制器与西门使扶梯具备平稳启动、节能运行和检修运行功能。扶梯启动时,避免产生很大的启动电流无人乘梯时,扶梯由额定运行速度转为低速运行,即节约了能源,减小了机械磨损,也为乘客明确了扶梯运行方向扶梯检修时,检修运行功能保证了扶梯检修精度。关键词扶梯系统PLCMM440变频器河南理工大学毕业设计论文说明书ABSTRACTEscalatorisacombinationofaspecialtypeofchainconveyorandtwospecialtypesbeltconveyor.Anditisacontinuousconveyorthatusetocarrystaffsupanddownbetweenthedifferentfloorsinabuilding.Itsappearancebringshumanbeingsagreatconvenienceinthedailylife.Italsobecomeanimportantindicatorofmaterial.Fromthebirthofthefirstescalator,thedevelopmentoftheescalatorsofarhasgonethroughabout100years.Asatransport,escalatortransportpassengers,notonlyhassucceededinnarrowingthedistancebetweenthetarget,butalsomaketheultrashorthaulsuchasfloors,platforms,etc.andflowstafftransportpossible.Therefore,theeconomistsaidTheemergenceoftheescalatormakepeoplehavethedesiretogotoshoppingmalls.TrafficexpertssaidTheapplicationofescalatorsandmovingwalkwaysmakewecanbuiltthestationsandtheairportsaslargeaspossible.Theapplicationoftheescalatorhaschangedourlives.Astheescalatortowardfurtherhightech,energyefficient,intelligentdirection,thefrequencyconverterhasbeenwidelyusedinescalatorareas.Thespeedcontrolsystemisacombinationofinfraredsensors,PLCandSiemensMM440Inverter.Afterthetransformation,thetraditionalescalatorprovidedwiththefunctions,suchasasmoothstart,energyefficientoperationandmaintenanceoperation.Whenescalatorstarts,itavoidsalotofstartingcurrentwhenthereisnoonetakinganescalator,escalatorslowfromtheratedspeedtothelowspeedoperation,thatistosaveenergy,toreducesthemechanicalwear,toinstructthedirectionoftheescalatortopassengerswhenescalatorismaintened,themaintenanceoperationensureofthemaintenanceaccuracy.KeywordsEscalatorMM440PLC河南理工大学毕业设计论文说明书目录1绪论........................................................................................................................11.1国内外研究现状.............................................................................................11.2自动扶梯系统简介.........................................................................................31.3该课题研究的目的及意义.............................................................................52扶梯系统的方案论证...............................................................................................62.1方案论证.........................................................................................................62.1.1控制系统的比较...................................................................................62.1.2控制方式的比较与选择.......................................................................92.2电动机的选择...............................................................................................122.3变频器的选择...............................................................................................132.3.1变频器的简介.....................................................................................132.3.2变频器参数设定.................................................................................172.4PLC的选择...................................................................................................182.5红外传感器的选择及作用...........................................................................213自动扶梯系统硬件电路设计.................................................................................233.1电路设计及电路图.......................................................................................263.2系统软件设计...............................................................................................304自动扶梯调速节能系统PLC程序设计................................................................335总结与展望............................................................................................................36致谢........................................................................................................................37参考文献....................................................................................................................38附录1扶梯系统程序设计.....................................................................................39附录2硬件设计电路.............................................................................................41河南理工大学毕业设计论文说明书11绪论1.1国内外研究现状随着社会经济的发展.各类大型商场、商务楼宇中自动扶梯的使用量不断增加。过去.大多数自动扶梯采用继电器控制系统。这类扶梯在空闲时间无法节能运行。造成了电能的浪费,用户的维护成本、使用成本无法降低。经随访调查,商场营业时间,自动扶梯的使用率一般在60%左右.商务楼宇则更低,一般在30%左右因此.对自动扶梯控制系统的改造势在必行。目前,自动扶梯节能改造方式主要有两种.即以PLC为核心结合变频器的控制方式和以单片机为核心结合变频器的控制方式。这里采用第一种控制方式。自动扶梯和电梯一样是公共场所运送乘客的典型设备,已在百货公司,机场、地铁、火车站等场所广泛的应用。大多数扶梯在客流量大的时候,工作于额定运行状态,在空载时仍以额定速度运行,具有耗能大,机械磨损严重,使用寿命短等缺点。MM440变频器是一种高性能的矢量变频器,由微处理器控制,并采用具有现代化先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为功率输出器件。采用MM440变频器组成的变频控制系统,可以很好的解决这些问题。因此,它们具有很高的运行可靠性和功能的多样性。而且采用脉冲频率可选的专用脉冲调制技术,可使电机低噪声。全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。采用MM440变频器组成的变频调速控制系统,扶梯开始运行时通过变频器启动,当扶梯达到额定速度运行后,2分钟后如无乘客乘梯,扶梯由额定速度自动降为约五分之一额定速度爬行如安装在扶梯出入口的传感器检测到有乘客乘梯,则扶梯速度马上平缓地升至额定速度,如乘客继续进入扶梯,扶梯将一直以额定速度正常运行。本文中自动扶梯调速系统的性能特点⑴无乘客时,电梯低速运行,当有乘客到达入口时,电梯自动转入全速运行。即应用变频调速可以进行电机软启动乘客离开电梯后若再无乘客,则电河南理工大学毕业设计论文说明书2梯自动转回低速运行启动、停止或速度转换平稳顺畅,舒适性较好当扶梯处于下行状态时,电机进入发电状态,能量回馈电网,此时电机不受变频器控制。⑵当变频器出现故障时,可以不通过变频器,直接通过电网供电,改造中为了便于系统故障时不影响用户的使用,所以在保留原系统(工频系统)的基础上增加变频系统。⑶检修运行时扶梯以二分之一额定速度运行,便于检修和观察扶梯结构的运动情况,克服了原系统额定速度点动停止不及时的不足。⑷扶梯空载时电流仅为额定速度运行时电流的三分之一,节能效果明显。由于无人乘梯时运行速度很低,机械部分的磨损大大降低,相对延长了扶梯的使用寿命。⑸变频技术的采用大大降低了扶梯启动时对电网的冲击,保证了扶梯启动的平滑、舒适,可有效改善电网的功率因数,降低无功损耗。基于电机控制理论的通用变频器的发展是世界高速经济发展的产物,其发展的趋势大致为⑴小型化。变频器的小型化除了出自支撑部件的封装技术和系统设计的大规模集成化以外,功率器件发热的改善和冷却技术的发展己成为小型化的重要原因。⑵低电磁噪音化。今后的变频器都要求在抗干扰和抑制高次谐波方面符合EMC标准,主要做法是在变频器输入侧加交流电抗器或有源功率因数校正电路,改善输入电流波形,降低电网谐波以及逆变桥采取电流过零的开关技术。⑶主控一体化。例如日本三菱公司将功率芯片和控制电路集成在一块芯片上的DIPIPM即双列直插式封装的研制己经完成并推向市场,一种使逆变功率和控制电路达到一体化、智能化和高性能化的已被用户接受。⑷系统化。作为发展趋势,通用变频器从模拟式、数字式、智能化、多功能向集中型发展。最近,日本安川电机提出了以变频器,伺服装置,控制器概念,并制定了相应的标准,目的是为用户提供最佳的系统。因此可以预见,今后变频器的高速响应和高性能将是基本条件。河南理工大学毕业设计论文说明书3⑸专用化。通用变频器中出现专用型产品是近年来的事。其目的是更好发挥变频器的独特功能并尽可能地方便用户。如用于起重机负载,交流电梯,恒压供水、机械主轴传动、电源再生、纺织、机车牵引等专用变频器。变频器的优点一是节能,二是优质,三是增产,四是降耗由于变频器功能强大,应用量逐年攀升,已经由工厂扩展到社区、酒店、商厦等。变频器的用量还在不断的增加,有相当大的市场潜力。变频调速技术作为高新技术、基础技术、和节能技术在国民经济和日常生活中具有重要地位,已经渗透到经济领域的所有技术部门中。但我国的变频调速仍有很多问题需要解决变频调速技术应用面广,是工业企业和日常生活中普遍需要的新技术,被用来改造传统的产业,节约能源及提高产品质量,获得较好的经济效益和社会效益。变频调速技术是国际上技术更新换代最快的领域,是高科技领域的综合性技术,必需把我国变频调速技术提高到一个新水平,缩小与世界先进水平的差距,提高自主开发能力,满足国民经济重点工程建设和市场的需求,是替代进口,节约投资的最大领域之一。规范我国变频调速技术方面的标准,提高产品可靠性工艺水平,实现规模化、标准化生产。1.2自动扶梯系统简介自动扶梯是带有循环运行梯级,用于向上或向下倾斜输送乘客的固定电力驱动设备。直观看起来它就像移动的楼梯,同时伴随移动的扶手带。自动扶梯是由一台特种结构形式的链式输送机和两台特殊结构形式的胶带输送机所组合而成,带有循环运动梯路,用以在建筑物的不同层高间向上或向下倾斜输送乘客的固定电力驱动设备,运载人员上下的一种连续输送机械。自动扶梯是带有循环运行梯级,用于向上或向下倾斜输送乘客的固定电力驱动设备。自动扶梯是由一台特种结构形式的链式输送机和两台特殊结构形式的胶带输送机所组合而成,带有循环运动梯路,用以在建筑物的不同层高间向上或向下倾斜输送乘客的固定电力驱动设备(见右图)。运载人员上下的一种连续输送机械。自动扶梯由梯路(变型的板式输送机)和两旁的扶手(变形的带式输送机)河南理工大学毕业设计论文说明书4组成。其主要部件有梯级、牵引链条及链轮、导轨系统、主传动系统(包括电动机、减速装置、制动器及中间传动环节等)、驱动主轴、梯路张紧装置、扶手系统、梳板、扶梯骨架和电气系统等。梯级在乘客入口处作水平运动(方便乘客登梯),以后逐渐形成阶梯在接近出口处阶梯逐渐消失,梯级再度作水平运动。这些运动都是由梯级主轮、辅轮分别沿不同的梯级导轨行走来实现的。自动扶梯是一种连续输送机械,其电气控制系统与电梯电气控制系统相比区别主要体现在自动扶梯基本上不带在起动自动扶梯的运行速度保持不变自动扶梯不频繁起制动,无加减速问题自动扶梯正常运行时不需改变运行方向自动扶梯无开关门系统自动扶梯不需要信号登录及信号显示系统自动扶梯不需要考虑其运行位置及运行状态。因此,自动扶梯的电气控制系统相对电梯来说简单得多。自动扶梯由梯路(变型的板式输送机)和两旁的扶手(变形的带式输送机)组成。其主要部件有梯级、牵引链条及链轮、导轨系统、主传动系统驱动主轴、梯路张紧装置、扶手系统、梳板、扶梯骨架和电气系统等。梯级在乘客入口处作水平运动(方便乘客登梯),以后逐渐形成阶梯在接近出口处阶梯逐渐消失,梯级再度作水平运动。这些运动都是由梯级主轮、辅轮分别沿不同的梯级导轨行走来实现的。自动扶梯的梯级沿着金属结构内按一定要求设置的多根轨道运行,以形成阶梯。自动扶梯梯路导轨系统包括主轮和辅轮的全部导轨、反轨、反板、导轨支架及转向壁等。导轨系统的作用在于支承由梯级主轮和辅轮传递来的梯路载荷,保证梯级按一定得规律运动以及防止梯级跑偏等。因此,要求轨道既要满足梯路设计要求,还应具有光滑、平整、耐磨的工作表面,并具有一定得尺寸精度。自动扶梯的主要参数有提升高度(一般在10米以内,特殊情况可到几十米、倾斜角度一般为30°、35°、速度一般为0.5米/秒、梯级宽度(单人的600~800毫米,双人的1000~1200毫米、输送能力(单人的4000~5000人/时,双人的8000~12000人/时)、梯级节距和牵引链节距等。

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