自动扶梯节能运行控制系统设计

南京工业大学毕业设计手册(论文)作者：学号：大学(系):全职：标题：自动扶梯节能运行控制系统设计首席实验者张昌讲师：审阅者：2012年6月南京理工大学毕业设计(论文)评论学生姓名：上课，学号：主题：综合成绩：讲师意见：讲师(签名):年月日毕业设计(论文)评论审阅者意见：审阅者(签名):年月日答复委员会(小组)意见：答复委员会(组)负责人(签名):年月日毕业设计手册(论文)中文摘要自动扶梯作为运输皮带运送行人的工具，广泛用于大型商场、超市、机场、地铁等，使人们的脚步变得很方便。随着技术的发展，对自动扶梯的要求越来越高，自动扶梯也发展成了高科技、节能、智能化，努力为人们提供安全、稳定、节能、舒适的乘车体验。该设计的运行控制系统是Mitsubishi FX2N系列PLC和Siemens MICROMASTER440变频器相结合的控制系统，将该控制系统应用于自动扶梯后，通过安装在自动扶梯两端的传感器，根据实际客流选择不同的运行速度，从而节约能源，减少磨损，同时充分发挥PLC的控制功能，添加自动扶梯防滑功能，在意外情况下最大限度地提高乘客安全，提高自动扶梯的安全。关键词控制系统PLC变频器毕业设计手册(论文)外语摘要title escalator energy-saving operation control systemDesignAbstractthe escalator is a conveyor belt transporting pedestinations tool，widely used in shopping mals，supermarkets，airforts，supermarketswith The development of science and technology，The requirements of The escalator to improve The escalator toward The high-tech，enerer in order To achieve energy efficiency，Reduce wear purpose . giving full play To the PLC control functions，join the down escalator anti-slivingkeywords escalator PLC frequency converter列表1简介11.1国内外研究现状11.2自动扶梯结构简介31.3本主题的研究目的和意义41.4本章摘要52自动扶梯控制系统程序演示62.1一般节能方法和控制系统比较62.2比较和选择控制方法82.3本章摘要12自动扶梯控制系统组件选择143.1选择电动机143.2变频器选择163.2.1变频器简介163.2.2选择变频器183.2.3设置逆变器参数213.3 PLC选择233.3.1 PLC简介233.3.2 PLC选择253.4超声波传感器选择273.4.1超声波传感器简介273.4.2超声波传感器选择303.5光电编码器选择313.5.1光电编码器简介313.5.2光电编码器选择333.6马达灌嘴选择353.6.1电磁门简介353.6.2电磁门选择363.7选择相位探测器383.7.1相位探测器简介383.7.2鉴相电路设计383.8本章摘要394自动扶梯控制系统硬件电路设计414.1自动扶梯硬件控制思想414.2控制电路设计和电路图424.3本章摘要475自动扶梯控制系统PLC编程485.1控制系统流程图485.2 PLC编程495.3本章摘要53结论55审计56提供报考文57附录1控制系统编程58附录2硬件设计电路611简介1.1国内外研究现状随着人们生活水平的快速提高，自动扶梯作为一种高效、方便、舒适的替代工具在各种公共场合被广泛使用。自动扶梯为用户提供了便利，同时能源消费问题也越来越受到用户的关注。由于现有自动扶梯运行时约20% 40% 1的能量以热量形式消耗，国内研究人员研究了自动扶梯运行控制系统，为了节约电源和减少磨损，想从控制系统的角度对自动扶梯运行进行最佳控制。目前，自动扶梯使用的控制系统主要有三种：继电器控制系统、PLC控制系统和单片机控制系统。早期的继电控制系统由于系统不稳定、大维护等原因，逐渐被后两种控制系统取代。Scm控制系统在智能控制领域具有强大的功能，但存在控制系统编程设计难点、系统抗干扰能力差、维护技术复杂性等缺陷。PLC控制系统在国内电梯控制领域奠定了领先地位。在国外，自动扶梯发展得很快，开发历史比较长，自动扶梯控制技术正在成熟。用电动机提供动力的世界第一部电梯是1889年美国奥蒂斯升降机公司推出后的100多年来。随着技术的发展，自动扶梯被广泛地用作方便快捷的载人运输工具。自动扶梯运行的顺畅、高速、舒适、效率等也越来越高。海外电梯行业发展迅速，重点是自动扶梯节能、智能运营、远程控制、组件集成等，正在进行改进和改善。世界电梯主要制造商日本三菱电梯(Mitsubishi elevator)通过新推出的z系列自动扶梯采用简单优雅的设计风格，为用户提供了集成到任何建筑装饰中的最佳灵活性，在强调自动扶梯安全的基础上，三菱电梯多年来在产品安全方面的丰富经验，节能这种改进使得能够进行变频控制的自动扶梯比普通标准型自动扶梯节能90%以上，节能效果非常明显。节能运行中，自动扶梯处于低速状态，机器部件的磨损大大减少，自动扶梯的寿命相对延长。变频技术的使用大大降低了自动扶梯启动时对电网的影响，使自动扶梯启动平稳舒适，有效提高了电网的功率因数，减少了无功功率损失。1.2自动扶梯结构简介自动扶梯系统由两个特殊结构形式的链条输送机和两个特殊结构形式的带式输送机组合而成，这两个传送带用于在建筑物的不同层之间上下连续输送人，如图1-1所示。自动扶梯的主要部件包括牵引链、链轮、梯级、轨道系统、电动机、变速装置、制动、驱动主轴、阶梯张力装置、扶手、梳状板、自动扶梯骨架和电气系统等。自动行走的楼梯在自动扶梯入口进行水平运动，此后逐渐形成梯子。接近自动扶梯出口时再次恢复水平。这些部件的运动都是通过自动扶梯楼梯的主轮和副轮沿不同轨道运行的方式实现的。1.3本主题的研究目的和意义随着经济社会的高度发展，自动扶梯作为便利的运输工具，应用领域非常广泛。随着自动扶梯需求的急剧增加，中国的电梯生产总量也在逐年增加，中国已经成为世界上最大的新电梯市场。但是在实际使用过程中，自动扶梯的安全事故也经常暴露出来。今年发生的“7.5北京地铁4号线电梯事故”、“9.9东莞奥蒂斯电梯事故”、“12.2昆明电梯事故”等，自动扶梯的安全稳定运行尤为重要。随着自动扶梯的广泛应用，能源消耗问题也逐渐引起了业主的关注。对提高客户方便性和服务质量起到了很大的作用，但由于使用现场的客流不稳定，部分期间自动扶梯实际利用率不高，停留在轻或空载状态，造成了巨大的电力浪费，自动扶梯零部件在连续高速运行状态下也容易因磨损和疲劳损坏而发生运行故障。1.4本章摘要本章介绍了自动扶梯控制系统领域国内外研究的最新结果，比较了传统控制方法和节能控制方法的优缺点。简要介绍了自动扶梯的机械结构，分析了自动扶梯的节能对象和采取的方法。比较两种主流节能控制系统，列出了各自的优缺点，单片机偏向于智能控制，但系统设计复杂，抗干扰能力差，其维护技术难以掌握等缺陷。PLC是一种相对简单的阶梯编程语言，具有控制灵活性、抗干扰能力、稳定运行等特点。最后结合国内自动扶梯控制系统转换现状及各种制造商的生产情况，国内电梯控制，尤其是节能控制领域的PLC控制将成为趋势。因此，本主题的研究具有很强的实用性和通用性。2自动扶梯控制系统程序演示自动化设备广泛使用的今天，自动扶梯被广泛使用，人们的脚步变得方便了。但是随着人们节能意识的提高，自动扶梯节能驾驶的要求也在提高。大部分自动扶梯不管客流大小，都按照额定速度运行，特别是空载时，以额定速度运行，能源消耗大，机器磨损严重，服务寿命低，事故发生的可能性高。2.1一般节能方法和控制系统比较目前自动扶梯使用的节能方法主要有三种3:(1)操作模式的自动控制自动控制工作方式实际上是“自动重启”工作控制方式，由自动扶梯控制系统根据客流要求自行启动、停止马达，实现节能工作。这样，自动扶梯两端安装传感器，如果检测到乘客进入自动扶梯(传感器测试区可以设置，一般在距雨量板约1.5米的距离下运行，确保自动扶梯有足够的时间加速到额定速度，应对突发客流，充分发挥自动扶梯的运输能力)，自动扶梯开始运行，如果在额定速度运行阶段继续检测到乘车需求，自动扶梯将保持额定运行速度。在程序规定的固定时间内，如果不再发现乘车的必要性，自动扶梯控制系统将停止运行。关机时，如果重新检测乘客进入自动扶梯，自动扶梯就会重新启动。(3)变频运行模式变频工作方式将变频装置添加到自动扶梯上，根据客流自动改变电机电源频率，利用电动机同步速度随频率变化的特性4 (2-1):感应电动机速度；电源频率；电动机周转率；电动机极日志。通过变频器，将交流电源频率电源(50Hz或60Hz)以电压频率全部变化的电源形式传送到马达，实现调速目的。这种方法的优点是，第一，速度调节范围大。变频调速装置的调速范围都比较大，适合经常在低负荷状态下运行的电气设备