升降机控制系统的PLC应用研究【优秀机械机电毕业设计论文】【A6289】
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升降机
控制系统
plc
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研究
钻研
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优良
机械
机电
电机
毕业设计
论文
a6289
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份。45页。19700字左右。
任务书一份。
开题报告一份。
计划周记进度检查表一份。
图纸若干。
- 内容简介：
-
编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 相 关 资 料 题目： 升降机控制系统的 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923204 学生姓名： 刘 苏 指导教师： 陈浩 （职称： 高级工程师 ） （职称： ） 2013年 5月 25日 目 录 一、毕业设计（论文）开题报告 二、 毕业设计（论文）外文资料翻译及原文 三、学生 “毕业论文（论文）计划、进度、检查及落实表 ” 四、实习鉴定表 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 开 题 报 告 题目： 升降机控制系统的 用研究 机电 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923204 学生姓名： 刘 苏 指导教师： 陈浩 （职称： 高级工程师 ） （职称： ） 2012年 11月 14日 课题来源 可编程控制器（ 计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（ 简称 主要用来代替 继电器 实现逻辑控制随着技术的发展这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称 是为了避免与个人计算机（ 简称混淆，所以将可编程控制器简称 编程控制器）作为一种工业控制微型计算机，它以其编程方便、操作简单尤其是它的高可控性等优点，在工业生产过程中得到了广泛的应用。它应用大规模集成电 路，微型机技术和通讯技术的发展成果，逐步形成了具有多种优点和微型，中型，大型，超大型等各种规格的系列产品，应用于从继电器控制系统到监控计算机之间的许多控制领域。随着社会的不断发展，楼房越来越高，而电梯成为了高层楼房的必须设备。电梯从手柄开关操纵电梯、按钮控制电梯发展到了现在的群控电梯，为高层运输做出了不可磨灭的贡献。 电梯升降控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。由于 有逻辑运算，计数和定时以及数据输入输出的功能。在电梯升降过程中，各种逻辑开关控制与 好的结合，很好的实现了对的控制。 本课题主要对 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 现电梯的自动控制。市建设的不断发展，城市迅速的崛起，高层建筑的不断增多，电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。它是采用电力拖动方式，将载有乘客或货物的轿厢，运行于垂直方向的两根刚性导轨之间，运送乘客和货物的固定式提升设备。所以，电梯是为高层建筑运输服务的设备，它具有运送速度快、安全可靠、操作简便的优点。但传统的电梯控制系统主要采用继电器 缺点是触点多，故障率高、可靠性差、 维修工作量大等，而采用 成的控制系统可以很好地解决上述问题，使电梯运行更加安全、方便、舒适。 科学依据 （包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等） 课题科学意义 随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。在许多交通设备中，电梯是自动化程度最高的先进设备的一种。以前的电梯主要采用单片机控制，其性能等各方面都不太完善，现在电梯控制系统多采用 电梯的性能、器件的灵活性及安 全保障方面等都有了很大的提高。实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器（ 代微机实现信号集选控制。 研 究内容 （ 1） 了解升降机控制技术的工作原理，国内外 的研究发展现状； （ 2） 完成基于升降机控制技术的 用的总体方案设计； （ 3） 完成有关升降机结构的研究； （ 4） 熟练掌握有关计算机编程软件，并编辑出相应的流程图及梯形图。 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析 通过网上查阅相关资料，收集有关资料，同时通过文献资料对 升降机中的运用有所了解。运用科学的方法，对 升降机中工作原理以及构成进行全方面的探讨和研究。 研究计划及预期成果 研究计划： 2012 年 11 月 12 日 12 月 25 日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，撰写毕业设计开题报告 书。 2013 年 1 月 11 日 3 月 5 日：填写毕业实习报告。 2013 年 3 月 8 日 3 月 14 日：按照要求修改毕业设计开题报告。 2013 年 3 月 15 日 3 月 21 日：学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。 2013 年 3 月 22 日 4 月 11 日：分析基于升降机控制系统的 究设计及基本设计计算； 2013 年 4 月 12 日 4 月 25 日：基于升降机控制系统的 用研究分析研究； 2013 年 4 月 26 日 5 月 21 日：毕业论文撰写和修改工作 。 特色或创新之处 编程控制器）作为一种工业控制微型计算机，它以其编程方便、操作简单尤其是它的高可控性等优点，在工业生产过程中得到了广泛的应用。它应用大规模集成电路，微型机技术和通讯技术的发展成果，逐步形成了具有多种优点和微型，中型，大型，超大型等各种规格的系列产品，应用于从继电器控制系统到监控计算机之间的许多控制领域。随着社会的不断发展，楼房越来越高，而电梯成为了高层楼房的必须设备。电梯从手柄开关操纵电梯、按钮控制电梯发展到了现在的群控电梯，为高层运输做出了不可磨灭的贡献。 电梯升降控制上的应用主要体现在它 的逻辑开关控制功能。由于 有逻辑运算，计数和定时以及数据输入输出的功能。在电梯升降过程中，各种逻辑开关控制与 好的结合，很好的实现了对的控制。 已具备的条件和尚需解决的问题 1. 通过参考大量的文献，掌握课题研究的背景，调研国内外有关课题研究方面的现状、发展和应用情况，基于 升降机控制系统的 用研究 ，明确课题研究的目的、意义、任务及内容。 自动机械手实现手术 的相关方法和技术， 并 结合课题实际分析 各种相关方法和技术的优缺点，以便确定方案和设计内容 指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日 教研室（学科组、研究所）意见 教研室主任签名： 年 月 日 系意见 主管领导签名： 年 月 日 英文原文 of is is t t of of in up of s on of in or of of to s s to e in of in is of in a of do LC a LC no up of as as or of to LC up to to or of of PU of to s to is an or is to to of to ; , or , in to to , AM of OM OM do of in AM PU of of LC is no we to is a to to of of LC to of is we of or s to on is to to LC a of go to LC of is in a of no to is a is a is we t is we a of on do MI it no it to or it LC to is of of it is at to in of of to a to of in s MI is is is of MI to be At a of is a t by of of to we of we to of to to to a of is at to LC at LC of of to of to LC to to up a 0 of if in 000 we to on to on LC is to be a to it in a of of LC of to in to on If in is a to is of I to of to on is of in an to to up it a to a of a of is to a a a he of t A of is to t at a is to t is at Be is a in is to be on by PU to at to to on to is of of in of up PU to be at in an in a to on is a in be in is is an in it of is to be at to to is be PU is of to a to on to at to be we of to we or be to we to or to on A of of a of LC 6 We be an at of a to 8 to an as we to A is as or to on is it is a of 5600%, in in of TL is by of it of is a of we to to to to on of us to on to to on is a in LC of at of it t do on to up of to on a of to a on to a to of we to it of LC in us in of we to to up of of is we of of be to we is we or a we to of PU do to of it an it be to we is a, to of to s of to to is to PU a of of a of in of DT to PU to to t of we do a to a it is at we is to we we as as , be to an to PU on to , to to to , be to to to :00 to is we of to to 中文译文 可编程控制器技术 随着时代的发展 ,当今的技术也日趋完善、竞争愈演愈烈 ;单靠人工的操作已不能满足于目前的制造业前景 ,也无法保证更高质量的要求和高新技术企业的形象 . 人们在生产实践中看到 ,自动化给人们带来了极大的便利和产品质量上的保证 ,同时也减轻了人员的劳动强度 ,减少了人员上的编制 体优化、最佳决策等 ,熟练的操作工、技术人员或专家、管理者却能够容易判断和操作 ,可以获得满意的效果 拟这些智能行为 ,通过人脑与计算机协调工作 ,以人机结合的模式 ,为解决十分复杂的问题寻找最佳的途径 我们在各种场合看到了继电器连接的控制，那已经是时代的过去，如今的继电器只能作为低端的基层控制模块或者简单的设备中使用到；而 出现也成为了划时代的主题，通过极其稳定的硬件穿插灵活的软件控制，使得自动化走向了新的高潮。 最大特点在于：电气工程师已不再电气的硬件上花费太多的心计，只要将按钮开关或感应器的输入点连接到 输入点上就能解决问题，通过输出点连接接触器或继电器来控制大功率的启动设备，而小功率的输出设备直接连接 就可以。 内部包含了具有中央处理器的 带有外部 I/O 口扩展的 I/O 接口地址和存储器三大块组成， 核心是由一个或者多个累加器组成，它们具有逻辑的数学运算能力，并能读取程序存储器的内容通过计算后去驱动相应的存储器和 I/O 接口； I/O 口将内部累加器和外部的输入和输出系统连接起来，并将相关的数据存入程序存储器或者数据存储器中；存储器可以将 I/O 口输入的数据存入存储器中，并在工作时调转到累加器和 I/O 接口上，存储器分程序存储器 数据存储器 以将数据永久的存入存储器中，而 能作为 算时临时计算使用的缓冲空间。 抗干扰是极其优秀的，我们根本不用去关心它的使用寿命和工作场合的恶劣，这些所有的问题已不再成为我们失败的主题，而留给我们的是关心如何来利用 内部资源为我们加强设备的控制能力，使我们的设备更加的柔性。 语言并不是我们所想象的汇编语言或 C 语言来进行编程，而是采用原有的继电器控制的梯形图，使得电气工程师在编写程序时很容易就理解了 语言，而且很多的非电气专业人士也对 快认识并深入。 以上仅仅是 优点之一，这也是人们比较容易理解的一部 分，在很多的设备中，人们已不再希望看到太多的控制按钮，它们不但容易损坏而且极易产生人为的失误，小的并不是主要的失误也许你还能够接受；但过大的甚至是致命的失误是我们无法容忍的。新的技术总是为了给我们带来更安全和便捷的操作，使得我们面临的一大堆问题一扫而光，你有了解过 ？这里说 根本不清楚它是什么，也没有兴趣了解，换一个中文把它说明为触摸屏或者人机界面你就知道了，它和 结合给了我们更大的空间。 制不仅仅是减少了控制按钮，增加控制的灵活性，更主要的它是可顺序性的，而且在能够改变数据输入和 数据输出反馈，在温度控制曲线的模拟也能直观的显示出来。并且能够通过编写功能帮助程序来提供各种力所能及的帮助，使得操作者减少不必要的失误。 能也越来越强，价格也越来越低，使用的面越来越广。 前景可以说十分的看好。 在很多场合，单靠单机的控制是无法保证设备的顺畅运行，而通过设备与设备的信息交流达到我们想要的效果。比如在前包装和后工序的检测，我们就要将包装的信息反馈到检测处，而检测处的信息也要反馈到包装来。这样通过信息共享来使得两者之间链接起来，形成一个共体，从而使的两者间的配合 更加的紧密，在彼此间达到映影相挥的效果。 通信已经愈来愈体现它的价值，在 间的通信，能够通过信息的沟通和数据的共享来保证设备之间的相互协调，已达到互补的效果。 间的数据转换采用口来传送数据，而 口只能保证 10 米的传输距离，如果在 1000 米的距离内我们可以通过 进行通信，更长的距离只能通过 进行传输。 数据传送只是将内部的数据传送到对方的一块连续的地址中，我们把它称为一个表，对方的 过读取表中的数据来进行操作。如果表中的数据是 一个一般设置的数据的话，那只是一般周次 起止日期 工作计划、进度 每周主要完成内容 存在问题、改进方法 指导教师意见并签字 备 注11月 7日 1月 27日教师下达毕业设计任务，学生初步阅读资料，完成毕业设计开题报告。按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书。问题：刚开始拿资料，感觉无从下手，不知从何地方下手。改进方法：在陈老师的悉心指导下开始对资料进行查阅，初步了解升降机的构成。4011年 11月 28日 1日 指导专业实训。通过超找相关升降机的资料，了解毕业设计的内容，对毕业设计怎么着手有一个概括性的认识。问题：在查阅资料的时候，有很多不懂的问题。 改进方法：多次与陈老师的交流，解决问题。9012年 1月 9日 2日 指导毕业实习。 了解升降机的工作原理，总体结构，工作过程，特点，分类和形式。 问题：下一步该如何做，该如何继续，感觉很迷茫。改进方法：多次请教陈老师。11 2012年 2月 13日 7日 设计升降机。 自己先查阅关于升降机方面的资料，进行初步了解，尝试设计。问题：不知道该如何设计。解决方法：通过上网查找相关信息，陈老师的指导，进行初步设计。12 2012年 2月 20日 4日 完善升降机的设计方案。 在陈老师的指导下进行修改和完善。 问题：设计不合理。 改进方案：不断修改完善。13 2012年 2月 27日 日 模拟升降机的工作，完善其它组成部分。 问询老师并给及相关参考资料。 问题：升降机大体有哪些组成部分。改进方法：从网上 和老师的参考资料上对其了解。14 2012年 3月 5日 日 对升降机的硬件进行设计。 查阅相关资料，着手设计。 问题：有些电器元件不是很了解。 改进方法：不懂得地方及时与老师交流，并改进。15 2012年 3月 12日 6日 对控制系统的主要性能进行描述。 从网上搜集相关文摘组织语言进行书写。 问题：有些专业性语言表达不准确。 改进方法：有老师进行指导并改进。16 2012年 3月 19日 3日 对可编程控制器和模块的选择。 老师给的相关资料以及网上查阅。 问题：对可编程控制器不了解。 改进方法：由老师进行指导和选择。存档编码：无锡太湖学院 2012 届毕业作业周次进度计划、检查落实表系别：信机系 班级： 机械 94 学生姓名： 刘苏 课题（设计）名称： 升降机控制系统的 开始日期： 2012年 11月 12日周次 起止日期 工作计划、进度 每周主要完成内容 存在问题、改进方法 指导教师意见并签字 备 注17 2012年 3月 26日 0日 控制电路的设计。 根据相关资料进行设计。 问题：电路设计不合理。 改进方法：指导老师进行指导修正。18 2012年 4月 2日 日 对系统的回电路进行设计。 根据相关资料进行设计。 问题：回电路设计不合理。 改进方法：由指导老师进行指导修正。19 2012年 4月 9日 3日 对存储地址进行分配。 对I/问题：有些地方分配不合理。 改进方法：由老师进行改正。20 2012年 4月 16日 0日 了解通过查阅相关资料进行了解。 问题：很多地方不了解。 改进方法：陈老师一一为我解答。21 2012年 4月 23日 7日 对有网上查阅从中选择。 问题：软件过多，不知道选哪个。 改进方法：通过对比确定软件。22 2012年 4月 30日 日 开始进行自己先查阅关羽行初步了解，尝试相关编程。问题：不知道该如何编程 解决方法：通过上网查找相关信息，陈老师的指导，进行编程。23 2012年 5月 7日 1日 升降机的在陈老师的指导下进行修改和完善。 问题：程序不合理。 改进方案：不断修改完善。24 2012年 5月 14日 8日 完善说明书和相关资料。 整理、编写说明书和相关资料。 问题：对排版的设置不是很清楚。 改进方法：通过网络和同学的帮助，顺利完成。25 2011年 5月 21日 5日 不足之处进行改进，打印，装订，上交。 更具老师的知道修改。说明： 1、 “工作计划、进度 ”、 “指导教师意见并签字 ”由指导教师填写， “每周主要完成内容 ”， “存在问题、改进方法 ”由学生填写。2、本表由各系妥善归档，保存备查。 编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 题目： 升降机控制系统的 用研究 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923204 学生姓名： 刘 苏 指导教师： 陈浩 （职称： 高级工程师 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 无锡 太湖学院本科毕业设计（论文） 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 升降机控制系统的 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 94 学 号： 0923204 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 无锡 太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、 题目 升降机控制系统的 用研究 二、课题来源及选题依据 可编程控制器（ 计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（ 简称 主要用来代替 继电器 实现逻辑控制随着技术的发展这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称 编程控制器（ 计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（ 简称 主要用来代替 继电器 实现逻辑控 制随着技术的发展这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称 优点是： 干扰能力强 ;能完善，适用性强 ;受工程技术人员欢迎 ;造工作量小，维护方便，容易改造 ;量轻，能耗低 。 三、本设计（论文或其他 ）应达到的要求： 、 熟悉 制 技术的发展历程，特别是近 几十 年来 升降机在其结构形式、用途、用途及安全装置等几个方面的突破和发展； 2、 熟练掌握 可编程控制器的 原理以及 编程软件和编程语言 ； 3、 熟练掌握 升降机的工作原理 ； 4、 熟练使用 供的图形用户界面（ 具。 四、接受任务学生： 机 械 94 班 姓名 刘 苏 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 要 编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一， 器人、 成为工业生产的三大支柱。由于 有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，所以很多公司都在使用 控制生产线的运作，比如生产显示器、电视 机就利用到了升降机。利用升降机可以把显示器运送到加温层，运送包装线，在运送的过程中就可以利用 行测试、检验。最后实现科学运作。 本文主要是升降机控制系统的 用研究。主控系统采用 控制核心 ,结合模拟量输出模块 设计了施工升降的理想速度曲线。 统完成了所有I/0 信号和上位机串口通信信号的接收 ,根据其内部设计程序进行集中运算处理 ,实现了对液压施工升降机的控制系统的逻辑信号及速度控制。另外 ,还根据控制系统要求 ,设计了控制系统主回路、安全运行电路 、电液比例控制回路等。 关键词 ： 升降机 ； 程序 ； 设计 LC is a on a of a of It a in of to is of in of of of of so LC to of as of V on of be to in of LC In LC of A to of / 0 to of of In to of of of V 目 录 摘 要 . . 录 . V 1 绪论 . 1 降机在国内外的发展现状 . 1 何采用 制系统 的原因 . 2 制系统的发展和生产 . 2 制技术区别于其他控制技术 . 2 2 升降机的具体工作原理和其组成 . 5 降机的基本工作原理 . 5 降机的主要组成部分 . 6 3 升降机控制系统的硬件设计 . 8 制系统的主要性能 . 8 例变量泵的介绍 . 8 编程控制器和模块选择 . 9 制电路设计 . 12 路设计 . 12 统回电路设计 . 13 入输出回路设计 . 13 I/O 存储地址分配 . 14 4 升降机控制系统软件设计 . 16 述 . 16 运行原理 . 16 行软件 . 17 程工具软件和编程语言 . 17 件的设计 . 17 制系统的设计 . 18 层位置信号的发生和清除环节 . 19 层指令登记、消除与显示 . 19 层信号的发生与消除 . 20 车制动 . 20 动加速与稳定运转 . 21 5 控制系统抗干扰设计 . 23 磁干扰类型和影响 . 23 统干扰来源 . 23 干扰措施 . 24 控制电源系统引发的干 扰 . 24 制输出端引发的干扰 . 24 装和布线 . 24 确选择接地点 . 25 6 结论和 展望 . 26 致谢 . 27 参考文献 . 28 附录 . 29 升降机控制系统的 用研究 1 1 绪论 降机在国内外的发展现状 升降机作为在各行各业不可缺少的垂直运输的机 械，在 1973 年第一台由我国生产的齿轮条式升降机诞生以来。已经过去了 30 多年，在这 30 多年中的不断发展，升降机在其结构形式、用途、用途及安全装置等几个方面都有了很大的突破和发展。 升降机的主要通途在于城市高层建筑和超高层的各类建筑中，其主要原因是因为这种类型的建筑高度对于使用井字架、龙门架来完成一系列的作业是十分困难的。近几年来，城市发展很快，建筑的楼层高度不断增加架设大高度的升降机的需求也在不断的增加。其中建筑施工升降机不光在高层建筑中得以应用，在大桥的建设中也广泛的应用。此外，它还可以应用在大型工厂冷却 塔、发电厂烟囱、广播电视塔和煤矿等多种复杂施工场合下。由此看来，升降机已经成为僵住行业之中不可缺少的机械设备了。 就国际上来看，目前的国外高速升降机分为两种：一种是液压传动无极调速，其代表是瑞典的 司，速度的标定时 0制方法是手动停层，在我国也有进口；另外一种是调频调速，其代表公司是德国的 度的标定是 0作方式是自动选层平层。 然而我国国内普遍生产机电 机械传动式的升降机，这种机电式的升降机由于它的控制方式是通过接触器控制得以实 现，速度单一、启制动的冲击量大、乘员感觉不适等等缺点，不能完全满足中高层或者更高层的建筑工作要求。最关键的问题在于使用高度达到 200m 左右而运行速度却只能在 3438m/大影响了它的工作效率，继而影响的工作效益。因此，超高升降机提高其速度成为了突破的关键。如今的国内又开始进口少量高速升降机，如何抢占国内市场、尽量少的进口、振兴民族工业将是在升降机技术界一个很大的突破口。 液压升降机的运行速度快，因此可实现无极调速，启动、制动平稳，而启动时对于电网的要求和冲击相对较小，因而能实现空载启动、从而解决了 由于工地电网容量的限制而造成了一般升降机重载时引发困难的问题，是 200m 以上高层建筑施工理想的运输机械。然而，随着社会不断变化，需求也在不断变化，对建筑物的高度不断增加，目前对于在地面通过按钮控制的升降机，其自动化控制的水平较低，在施工运行过程中，存在一下大量问题： 1，一般没有超载限制，单单靠对人数的控制或者预估材料的重量来确定，更没有楼层间的呼叫和提醒，没有自动的平层功能，所以在目前升降机其中的工作运行是被动的，不能确定其定载荷率，来使升降机的运输能力得不到很好的发挥，部分的能量以及时间往往浪费在空车的来回运行上； 2，按钮的运作时间和继电器、接触器触头器触头响应时间会随着元件的不断老化而变化的难以确定，从而造成了之后电动机响应，迫使停车位置与目标位置相差较大，同时起升距离越大，误差越难得到有效控制； 3，单一的速度、启制动冲击量大、乘客普遍感到不适等等的不足。所以，传统中的继电接触器自动控制系统已经越来越不能够满足于工作现场的需求。所以，研究升降机的控制系统就尤为重要，是一个很有意义的工作，既能提高工作的效率，消除很多安全隐患，更能够生产更大的经济效益。所以，本论文以升降机为背景，对其控制系统进行设计研究。 无锡太湖学院学士学位论文 2 何采用 制系统的原因 制系统的发展和生产 早期的工业控制中，大多采用继电器的控制系统，然而这种系统体积大、耗电量多，从而改变生产程序非常困难。为了改变现状，在 20 世纪 60 年代末期，所在美国的通用汽车公司（ 先提出要求，并且公开招标。而后，美国的数字设备公司（ 研制出了世界上的第一台可编程控制器，并且成功的运用于汽车生产线上。 接着，德国和日本等国家相继引入了 技术，越来越多的知名公司的加入使得 ：日本的松下、 三菱；德国的 西门子等等公司。就目前来看，全世界大概有两百多家公司从事于 开发研究和制造，生产了四百多个系列的产品。 在早期的可编程控制器中，指令系统简单，只能有效的完成顺序的控制，一般的话只具备逻辑运算、定时、计算等等的功能。但是，随着微电子技术、控制技术和信息技术的不断发展， 同时在不断的发展。 20 世纪 80 年代后期，就以 16 位与 32 位数处理器构成的微机化 到了相应巨大的发展，同时使其在概念上，设计上，性价比上等方面都有了巨大的突破。因此，可编程控制器就具有了浮点运算、运算函数、 高速计数、中断计数、 种这些都是的 技术的范围应用和领域都不断的扩大。 制技术区别于其他控制技术 1、 制技术与继电器控制技术的区别 编程语言中，用的最多的语言是梯形图。 梯形图和继电器控制线路图比较极为相似，在信号的输入 /输出形式以及控制功能也是相同的，但是 控制和继电器的控制又有其不同之处，在几个方面都有所体现。 （ 1）控制逻辑：继电器控制逻辑采用了硬接线逻辑，利用继电器机械触头的串联或并联以及时间继电器的延时等组成了 控制逻辑。它的缺点是接线复杂，增加或者改变功能都非常困难，继电器的触头数目同样有所限制。而 利用其内部存储器，以程序方式将控制逻辑存储在内存中，用改变程序的方法就可以实现很方便的改变控制逻辑，此外，大部分都是为软继电器触头，所以不管是灵活性还是扩展性，对于 制逻辑都非常好。 （ 2）控制速度：继电器的控制是通过继电器的机械梳头的动作来得以实现，其出头的开合关闭多做大约 实在几十毫秒的数量级。但是 同，它通过程序指令来控制半导体电路得以实现控制逻辑，则一跳指令的执行时间往往在微妙数量级。 （ 3）限时控制：继电器控制逻辑运用了时间继电器的滞后多做实现限时控制，不过缺点在于定时精度不高，容易受到环境的影响，调整起来比较困难。 用半导体集成电路定时器，定时的精度相对较高，大概的定时范围在 若干分钟之间，尤为方便的通过编写程序来进行有效的定时控制。 （ 4）计数控制：一般继电器控制逻辑不具备计数的功能，但是 能通过程序便捷的实现计数功能。 （ 5）可维护性和可靠性：在继电器的控制逻辑中使用了大量的机械触头，然而触头在开合时产生的电弧极易损害触点，因而它的可维护性和可靠性都相对较差。但 是 采用了没有升降机控制系统的 用研究 3 触点的半导体电路来替换了继电器触点，所以基本不存在以上的缺陷，另外 ,带的自检功能，也为现场进行的调试与维护给予了很大的便利。 （ 6）价格：继电器控制逻辑大多运用机械开关、继电器等，功能相对简单，价格方面也较便宜。但是 多使用的集成电路，就价格来看相对昂贵。 2、 制技术区别于通用计算机控制技术 专业为工业的控制环境而设计开发的，然而通用计算机则是专门为科学技术和数据的处理而设计的，双方均采用计算机的结构，不过两者设计理念的途径却是不同的，因此两者也存在诸多的差 异，主要的体现在如下几个方面。 （ 1）应用范围：通用计算机不光应用在控制领域，更大量存在于科学计数、数据处理、计算机通信等领域。然而 主要运用于工业的机械控制领域。 （ 2）使用环境：通用计算机对环境的依赖程度高。然而 能使用在环境相对较差的工业现场。 （ 3）程序设计：通用计算机拥有丰富多样的程序设计语言，如汇编语言、 C 语言等，完成一系列复杂的应用，对于编程者来说要求较高。但是 提供的编程语言不多，逻辑简洁，上手快。 （ 4）运算速度和储存容量：各种电子技术的不断发展，通用计算机的运算速率越来 越快，大约在微秒级，容量的存储也在增加。但是 较于通用计算机运行的速度要慢些，它的编程软件不多，编程简洁，内存空间也小。 （ 5）价格：通用计算机的功能繁多，硬件烦杂，但是 相对功能单一，所以在价格上往比通用计算机更加实惠。 3、 制技术区别于单片机控制技术 单片机控制技术往往运作于数据的采集和工业的控制，单片机的配置上比通过计算机简单很多，在价格上也有优势，但是它和通用计算机相同，同样不能单一为工业现场的控制所设计。和通用计算机相同，单片机编程烦杂，不太容易掌握，需要处理大量的 I/0 接口，它的输出口驱动负载的能力较差，要驱动负载就需要有复杂的外围电路。单片机控制技术最大的优点就在于它拥有强大的数据处理能力，但是工业控制过程要解决的是大量的开关量，因此作用在工业现场控制中单片机的优点得不到很好的发展，所以它的可靠性远远不如 部分单片机控制技术只使用在比较单一的工业控制过程和数据的处理能力要求比较高的场所。 制技术和单片机控制技术相对比而言，更加适用于工业的现场过程控制中，但是它的数据处理能力没后者强。因此两者都各有优点，但不能两者替代。由此看来，伴随着 处理数据的能力加强，在工业现场控制方面， 制技术在对其他的控制技术领域的挑战就会一直具备自身的优势。所以，掌握了 制技术在工业控制技术方面的人员来看将是不可缺少的技能之一。 综上所述， 将微处理器作为基础，集合了计算机技术、自动控制技术以及通信技术发展噶不去来的一类通用工业自动控制装置。这类的装置具备体型小、功能作用强、设计程序简单、运用灵活通用、维护便捷等的优势，尤其是它的高可靠性与较强的适用恶劣工业环境的能力，获得了用户的公认好评。所以，本升降机控制系统就是采用了基于 控制无锡太湖学院学士学位论文 4 系统 。 升降机控制系统的 用研究 5 2 升降机的具体工作原理和其组成 降机的基本工作原理 如图 示，为升降机的工作原理图，系统一般由三相交流异步电动机、电液比例变压泵、变量马达、换向阀和各类液压阀等部件组成，它的控制器采用三菱 于施工升降机上 !下行工作原理基本相似 ,因此以上行工作原理为例介绍 施工升降机上行工作开始时 ,可编程控制器 电 ,电机启动接触器 电 ,启动变量泵工作 ,油液进入马达 ,带动曳引轮旋转 ,从而施工升降机吊笼起动。 图 降机基本工作原理图 同时 ,比例放大器为比例电磁铁提供特定的控制电流 ,从而控制变量泵的输出流量 ,进而控制吊笼的起动运行速度 ,当速度达到最大值时 ,吊笼以速度最大值稳定运行 在施工升降机运行过程中 ,收井道装置各信号 ,数据处理后将楼层当前位置 !运行监控状态等信息通过触摸屏中及 时显示 ,以便了解施工升降机的运行状态 当 收到减速点信号时 ,照理想减速曲线模拟输出速度 ,比例电磁铁的输入电流也随着理想减速曲线减少 ,液压系统流量减少 ,从而吊笼运行速度不断下降 当施工升降机到站时 ,电动机启动无锡太湖学院学士学位论文 6 接触器 液压系统关闭 ,施工升降机停止运行。 降机的主要组成部分 升降机构造 :分钢结构、驱动装置、安全装置、电器设备四部分组成。 一、钢结构 :包括导轨架、吊笼、天轮架、附着架等部件。 二、驱动装置 : 由电动机、泵、方向阀、马达、配 重、钢丝绳等组成 ,泵带动马达旋转 ,通过钢丝绳使吊笼做上、下运行。 三、电器设备 : 1、施工升降机的电气控制系统由电源箱 !电控箱 !操作台及安全保护系统等组成。 2、电缆导向装置 :在吊笼作上、下运行时 ,电缆导向装置确保使接入吊笼内的电缆线不至于偏离电缆笼或发生不正常的卡死 ,以保证升降机正常供电。 四、安全装置 : 1、限速器 :为防止吊笼坠落装有锥鼓式限速器。 2、防坠安全器 :当吊笼出现不正常超速时 ,将吊笼制停。动作时 , 其上安全开关断开电源 ,制动器制动。 3、安全钳 :使吊笼制动的安全装置。 4、缓冲弹簧 :施工升降 机的底架上有缓冲弹簧 ,以便当吊笼发生坠落事故时 ,减吊笼的冲击。有圆锥卷弹簧和圆柱螺旋弹簧。圆锥卷弹簧的制造工艺较难 ,成本高 ,但体积小 ,承载力强。一般情况下 ,每个吊笼对应的底架上装有两个圆锥卷弹簧 ,也有四个圆柱螺旋弹簧 ,安装的目的是缓冲吊笼和配件着地时的冲击。 5。、上、下限位器 :为防止吊笼上 !下超过需停位置时 ,因操作者误操作和电气故障等原因继续上升或下降引发事故而设置。 6、上、下极限限位器 :上、下限位器一旦不起作用 ,吊笼继续上升或下降到设计规定的最高极限或最低极限位置时能及时切断电源 ,以保证吊笼安全。 7、安全钩 :下限位器和上极限位器因各种原因不能及时动作 ,吊笼继续向上运行 ,将导致吊笼冲击导轨架顶部而发生倾翻坠落事故而设置的 ,安全钩是安装在吊笼上部的重要也是最后一道安全装置 ,它能使吊笼上行到导轨架顶部的时候 ,安全钩钩住导轨架 ,保证吊笼不发生倾翻坠落事故。 8、吊笼门、底笼门联锁装置 :防止因吊笼或底笼门未关闭就启动运行而造成人员坠落和物料坠落 ,只有完全关闭时才能启动运行。 9、急停开关 :操作者应能及时按下急停开关 ,使吊笼立即停止 ,防止事故的发生 ,急停开关必须是非自行复位的电气安全装置。 10、楼层通道门 :运行 时处于常闭状态 ,只有在吊笼停靠时才能由吊笼内的人打开 ,楼层内的人员无法打开此门。 11、电磁制动器 :装于电动机轴上 ,一般采用直流电磁制动器 ,启动时通电松闸 ,停层后断电制动。 12、超载开关 :当超载时吊笼底下超载开关动作 ,吊笼不能启动运行。 升降机控制系统的 用研究 7 13、其它开关 :安全窗开关 、 防松绳开关 、 断绳开关等。为了便于对施工升降机的工作原理及制系统进行分析 ,现列出 30层 30站升降机的电气元件。见表 2 表 20层 30站升降机的电器元件表 元件符号 名称及作用 元件符号 名称及作用 称窗开关 载开关 全钳开关 行电磁阀线圈 限位开关 行电磁阀线圈 限位开关 站开关 限位开关 1平层感应器 限位开关 2平层感应器 全防坠器开关 源开关 速器开关 动机起动接触器 笼内急停按钮 型接触器 笼开门到位开关 型接触器 笼开门到尾开关 1载指示灯 栏门开门到位开关 2 载指示灯 绳开关 3源指示灯 压接通按钮 压故障指示灯 作站急停按钮 无锡太湖学院学士学位论文 8 3 升降机控制系统的硬件设计 本控制系统的硬件主要由触摸屏人机交互模块 !可编程控制器核 拟量输出模块、井道及安全装置等。系统框图如图 图 降机的控制方案 控制系统主要包括信号控制和速度控制两大部分。控制系统的核心是 中解决输入信号的数据 处理和输出逻辑控制的问题、系统参数设定、显示功能则由触摸屏完成、系统设有安全运行电路 ,只有满足安全运行条件 ,施工升降机才能运行 ,否则发生故障报警信号 ,并让有输出点恢复安全输出状态。当满足安全运行条件时 ,通过触摸屏输入呼层信号时 ,系统进行判断识别 ,送出呼层显示至触摸屏显示 ,系统通过选层后调用加速曲线 ,通过模拟输出模块输出速度信号不断传输给比例电磁铁 ,控制比例泵的输出流量进而控制吊笼的运行速度 ,使吊笼按预定曲线运行。当吊笼到达目的层时 ,系统发出吊笼停车的信号、消层信号 ,系统调用减速曲线 ,进而使液压电动机 制动 !比例泵停转。 综上所述 ,本系统采用 核心控制器 ,触摸屏作为监控显示模块 ,两者通过串口进行通信来控制系统的执行部件 ,实现施工升降机的控制。 制系统的主要性能 例变量泵的介绍 本系统选用公称排量为 160ml/是利用 (流量 升降机控制系统的 用研究 9 力反馈 )的原理设计的 ,是 轴向柱塞泵中一种新的变量型式 ,是靠外控油压来控制变量机构 ,并利用输入比
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