基于plc的变频调速电梯系统开题报告.doc

山 东 科 技 大 学本科毕业设计（论文）开题报告题 目 基于plc的变频调速电梯系统学 院 名 称 专业班级 学生姓名 学 号 指 导 教 师 填表时间：2014 年4月1日设计（论文）题目基于plc的变频调速电梯系统设计（论文）类型（划“”）工程实际科研项目实验室建设理论研究其它一、本课题的研究目的和意义电梯进入人们的生活已经一百多年了。一个半世纪的风风雨雨，翻天覆地的是历史的变迁，永恒不变的是电梯提升人类生活质量的承诺。电梯是集机电一体的复杂系统，不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。而对现代电梯而言，应具有高度的安全性、舒适感、可靠性，还要降低能耗，节约能源，减少运行费用。目前，在电梯的控制方式上，主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种。继电器的控制性能与自身的功能已经无法满足与适应现代电梯控制的要求和发展，主要有以下缺点：(1)系统触点繁多接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高。(2)普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高。(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高。(4)系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。(5)由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高；而且检查故障困难，费时费工。电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员带来不便和惊扰。且电梯一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故。而plc控制电梯具有的优点：(1)在电梯控制中采用了PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高(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可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。(4)PLC可进行故障自动检测报警显示，提高运行安全性，并便于检修。(5)用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。(6)更改控制方案时不需改动硬件接线。因此，逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制。随着电力电子技术、微电子技术和计算机控制技术的飞速发展，交流变频调速技术的发展也十分迅速。电动机交流变频技术是当今节电，改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种手段。变频调速以其优异的调速性能和起制动平稳性能、高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。目前，电梯的继电器控制方式已逐渐被PLC控制代替。同时，由于电机交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方式己由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速，不仅能满足乘客的舒适感和保证平层的精度，还可以降低能耗，节约能源，减小运行费用。因此，PLC控制技术加变频调速已成为现代电梯行列的一个热点。二、本课题的主要研究内容（提纲） 论文的主要内容如下：（一）对课题研究意义、电梯的发展进行比较全面的总结与介绍（二）介绍电梯系统的基本结构以及分类情况（三）阐述电梯系统的三种控制方式：继电器控制、plc控制、以及计算机控制，分别介绍继电器控制、plc控制以及计算机控制并比较各自的优缺点，确定由plc来实现电梯信号控制。同时介绍变频器以及其应用，由变频器实现变频调速，完成了变频器和可编程控制器(PLC)的选择。是系统硬件开发，对PLC控制部分进行硬件开发，而PLC控制部分则首先阐述了设计思想，并对PLC的选择及IO点数分配。（四）本文采用德国西门子（Siemens）公司生产的S7-200型PLC及其扩展模块，利用其丰富和功能强大的指令，设计出梯形图。三、文献综述（国内外研究情况及其发展）从19世纪50年代美国人OTIS发明出真正意义上的电梯以来，电梯控制技术就越来越显示出其重要性。随着我国经济的高速发展，高层建筑日益增多，电梯成为人们日常生活必不可少的代步工具。目前的电梯产品，不但规格品种多，自动化程度高，而且安全可靠，乘坐舒适。 （一）电梯的发展电梯的发展越来越快，功能及其稳定程度都有了很大的提高。电梯的发展概况：(1)电梯的速度要求越来越快，高速、超高速电梯的数量愈来愈多。(2)电梯的拖动技术有了较大的发展，直流电梯由于能耗大、维修量大等缺点。逐步被交流电梯所替代，液压电梯由于运行平稳，机房位置灵活等特点，使得在低楼层场合得到愈来愈广泛的应用。(3)电梯的逻辑控制己从过去简单的继电器接触器控制发展为可编程序控制(PLC)和微机控制，控制方式也从手柄控制、信号控制发展为集选控制、并联控制、群控等，电梯可靠性得到很大的提高。(4)电梯的管理功能不断加强，电梯广泛采用微机控制技术，不断满足拥护的使用功能要求。如紧急停车操作，消防员专用、防捣乱系统等。(5)智能群控管理得到广泛应用。机械传动方面，由于国际上机构加工水平的不断提高，使斜齿传动和行星齿轮传动在电梯上的应用日益广泛，已使电梯的传动形式多样化（二）plc的产生与发展可编程控制器（PLC）最早是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。鉴于其种种优点，目前，电梯的继电器控制方式已逐渐被PLC控制所代替。同时，由于机电交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方式已由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速。因此，PLC控制技术加变频调速技术已成为现代电梯行业的一个热点。（三）变频 众所周知，交流异步电动机的转速是施加于其定子交流电源频率的函数。均匀和连续的改变定子供电频率，就可以平滑的改变电动机的同步转速。但是，按电梯的使用要求，在调速时需要保持电机的最大转矩不变，维持磁通恒定。这就要求定子供电电压也要作相应的调节。近年来，由于大功率晶体管，数字调节技术，微处理机的广泛应用，以及近代控制理论的发展，为变压变频控制的交流电梯的发展创造了条件。四、拟解决的关键问题 1、设计电梯的机械系统和了解电梯的电气控制系统。2、变频器是变频调速系统的核心设备，根据电梯的变频调速要求，选择了合适的变频器。并对变频器进行必要的参数计算。主要针对电梯的制动消耗进行了研究。3、利用PLC的技术设计电梯PLC控制系统结构。4、根据电梯的控制系统设计出程序流程图和梯形图。5、用组态王软件模拟电梯的监控系统。五、研究思路和方法本课题主要对PLC的结构、特点、性能以及与现场控制对象的连线进行具体的研究，并通过PLC实现电梯的自动控制。本设计利用PLC使电梯实现了楼层显示、加速换速、内呼叫和外呼叫信号的记忆和消除，开关门和电梯位置的确定与显示。由于这些控制给电梯提供的保护，提高了电梯的控制水平及稳定程度。 电梯兴盛发展的根本原因在于采用了电力作为动力来源。并随着电机技术的发展，从直流电机的改进，到交流异步单速、双速交流电梯，交流调压调速（ACVV）拖动、交流变频调速（VVVF）等，本课题主要利用交流电机对电梯实现自动控制。电梯是一种特殊的起重运输设备，是机械、电气紧密结合的大型复杂产品。机械系统相当于人的躯干，而电气系统则相当于人的神经。电梯的机房是电梯的心脏，又是电梯的指挥中心，它负责着电梯的控制以及安全。其中电梯的动力源是曳引机。电梯的电气部分，像人的神经一样，遍布整个电梯。电梯的电力拖动部分，现在电梯主要是交流调速电梯。电梯的PLC控制系统和其他类型的电梯控制系统一样，主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成，利用PLC进行电梯的控制。通过PLC和变频器对电梯的速度进行调节。首先根据现场的输入输出端口进行了PLC的选择，然后进行了电梯流程的设计，最后分步进行了电梯的PLC程序设计。该系统结合监控热点，不仅对电梯进行远程监控，同时结合工业现场电气设备，将监控系统设计成一个实时监视、协调及控制的集成系统。通过对监控功能的设计使其具有了实时处理功能、分布式控制和管理功能、可视性和可操作性功能。由于在实验室进行本次毕业设计，很多硬件无法实现，故只进行软件设计与硬件模拟。六、本课题的进度安排1-4周： 去图书馆和上网查阅参考资料，搜集相关资料并认真阅读，复习 “PLC编程及应用”；5-6周： 进行毕业实习，整理实习报告；7-9周：初步确定方案，完成开题报告，完成PLC控制变频调速系统的设计；10-12周：完成可编程控制器和变频器硬件和软件部分的设计；13-15周： 撰写毕业设计论文；16周： 准备答辩。七、参考文献 1廖常初.s7-200plc编程及应用.机械工业出版社.2007 2王兆安.电力电子技术第五版.机械工业出版社.2009 3 刘裁文.电梯控制系统.北京:电子工业出版社，19964赵洪恕.Plc控制交流变频调速控制系统在电梯中的应用.基础自动化，2000 5 徐立娟.PLC实现电梯变频调速系统.机床电器，2001 6 EdwadS.view of Mold Oscillation in Continuous Casting. Iron and Steel Engineer，1996 7 Matthew Curland. Advanced PLC中国电力出版社，2001 8 LAN Jian,MU Xihui,MA Zhenshu,DU Fengpo,XIA Hui ，The Control System Design of Four-directional Explosion-proof