【正文】 華東交通大學畢業(yè)設計（論文）PLC四層電梯內含組態(tài)仿真程序畢業(yè)論文摘要 IAbstract II第一章 緒論 1 電梯的國內外發(fā)展狀況 1 2 PLC在電梯控制中的應用以及發(fā)展前景 3 5第二章 電梯的綜述 6 6 7 7第三章 運行方案設計 10 總體方案的確定 10 PLC控制系統(tǒng)方案設計 10 電梯曳引方案 11第四章 硬件選型、設計及計算 12 四層電梯曳引電機及門電機電路圖 12 可編程控制器(PLC)的選擇 12 可編程控制器(PLC)的特點 12 轎廂樓層位置檢測方法 13 PLC的選型 14 變頻器的選擇 15 變頻器的原理 16 變頻器的選擇 17 VS616G5型變頻器的特點 17 VS616G5型變頻器的結構及參數(shù)設置 18 變頻器自學習功能的應用方法 19 變頻器容量及制動電阻參數(shù)的計算 19第五章 軟件設計 22 電梯控制系統(tǒng)的主流程圖 22 梯形圖 23 23 24 25 25 30 30第六章 上位機組態(tài)監(jiān)控軟件 33 上位機軟件設計概述 33 設計監(jiān)控畫面 35 定義數(shù)據(jù)變量 36 變量動畫連接 37 應用程序命令 39 動畫演示 42第七章 結論與展望 43 結論 43 展望電梯發(fā)展方向 43參考文獻 44致謝 45附錄1 語句表 46附錄2 英語原文 51附錄3 中文翻譯 61第一章 緒論 電梯的國內外發(fā)展狀況在經濟不斷發(fā)展，科學技術日新月異的今天，樓的高度已和經濟發(fā)展同樣的速度成長起來。作為建筑的中樞神經，電梯起著不可或缺的作用，電梯作為建筑物內的主要運輸工具，像其他的交通工具一樣，已經成為我們日常生活的一個不可缺少的組成部分。在全球經濟持續(xù)低迷的情況下，我國國民經濟仍然以較高的速度持續(xù)增長，城市化水平不斷提高。這從客觀上導致了我國電梯行業(yè)的空前繁榮景象，我國已經成為全球最大的電梯市場。上世紀80年代以來，隨著經濟建設的持續(xù)高速發(fā)展，我國電梯需求量越來越大?？傏厔菔巧仙模孔钥谶M入了“第三次浪潮”，2004年總產量超過了8萬臺，而且目前還沒有減速的跡象。從1949年建國以來全國共生產安裝了6l萬多臺電梯。盡管如此，我國的電梯遠未達到飽和的程度。全世界平均1000人有l(wèi)臺電梯，我國如果要達到這個水準，還需要增加70萬臺。到那時候，全國在用電梯將達到130萬臺，每年僅報廢更新就需要6萬臺。到2005年，中國電梯的年產量達到13．5萬臺，與1980年相比，25年增長了59倍，產量每年平均增長17．8％。2005年安裝驗收電梯124465臺，截至05年底，我國的在用電梯總數(shù)已達651794臺。如此龐大的市場需求為我國電梯行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了廣闊的舞臺!我國電梯行業(yè)已經具備了很強的生產能力。興旺的電梯市場吸引了全世界所有的知名電梯公司，美國奧的斯、瑞士迅達、芬蘭通力、德國蒂森、日本三菱、日立、東芝、富士達等13家大型外商投資公司在國內的市場份額達到了74％”。先進技術和先進管理的引進對國內電梯企業(yè)產生了強大的推動作用。蘇州江南、山東百斯特、浙江巨人、上海華立、昌華、東莞飛鵬、寧波宏大、蘇州申龍和東南液壓電梯等一批優(yōu)秀的電梯品牌看清了自己的定位與出路。目前國內市場需要的電梯產品，我國電梯行業(yè)幾乎全部可以生產，不但大量替代了進口，而且有一定的出口。國產電梯的技術水平和產品質量正在穩(wěn)步提高。自1985年我國參加了國際標準化組織ISO/TCl78以來，先后等同或等效采用了一批國際標準和先進國家的標準。標準的高起點使我國電梯行業(yè)在技術上居于有利地位。許多新技術和新產品，如無機房電梯、無齒輪曳引機、永磁同步拖動技術、遠程監(jiān)控技術等，國際上也是剛剛出現(xiàn)，我國就有許多企業(yè)可以生產了。中國電梯在亞洲市場占有越來越重要的位置，每年銷售量己達l萬臺左右，約占亞洲市場的1/50，一些合資企業(yè)在出口創(chuàng)匯方面也做出了貢獻。當今世界，電梯的生產情況與使用數(shù)量已經成為衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化程度的標志之一。在一些發(fā)達的工業(yè)國家，電梯的使用相當普遍[1]。電梯是集機電一體的復雜系統(tǒng)，不僅涉及機械傳動、電氣控制和土建等工程領域，還要考慮可靠性、舒適感和美學等問題。而對現(xiàn)代電梯而言，應具有高度的安全性。事實上，在電梯上已經采用了多項安全保護措施。在設計電梯的時候，對機械零部件和電器元件都采取了很大的安全系數(shù)和保險系數(shù)。然而，只有電梯的制造，安裝調試、售后服務和維修保養(yǎng)都達到高質量，才能全面保證電梯的最終高質量。在國外，已“法規(guī)”實行電梯制造、安裝和維修一體化，實行由各制造企業(yè)認可的、法規(guī)認證的專業(yè)安裝隊伍維修單位，承擔安裝調試、定期維修和檢查試驗，從而為電梯運行的可靠性和安全性提供了保證。因此，可以說乘坐電梯更安全。美國一家保險公司對電梯的安全性做過認真地調查和科學計算，其結論是：乘電梯比走樓梯安全5倍。掘資料統(tǒng)計，在美國乘其他交通工具的人數(shù)每年約為80億人次，而乘電梯的人數(shù)每年卻有540億人次之多。目前，由可編程序控制器(PLC)和微機組成的電梯運行邏輯控制系統(tǒng)，正以很快的速度發(fā)展著。采用PLC控制的電梯可靠性高、維護方便、開發(fā)周期短，這種電梯運行更加可靠，并具有很大的靈活性，可以完成更為復雜的控制任務，己成為電梯控制的發(fā)展方向?？删幊绦蚩刂破鳎俏C技術與繼電器常規(guī)控制技術相結合的產物，是在順序控制器和微機控制器的基礎上發(fā)展起來的新型控制器，是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的專用計算機[2]。自1969年針對工業(yè)自動控制的特點和需要而丌發(fā)的第一臺PLC問世以來，迄今己30多年，它的發(fā)展雖然包含了前期控制技術的繼承和演變，但又不同于順序控制器和通用的微機控制裝置。它不僅充分利用微處理器的優(yōu)點來滿足各種工業(yè)領域的實時控制要求，同時也照顧到現(xiàn)場電氣操作維護人員的技能和習慣，摒棄了微機常用的計算機編程語言的表達方式，獨具風格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎的形象編程語言和模塊化的軟件結構，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學，調試和查錯都很容易。而且用戶程序的編制、修改和調試不需要具有專門的計算機編程語言知識。這樣就破除了“電腦”的神秘感，推動了計算機技術的普遍應用。可編程序控制器PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制中是最值得重視的先進控制技術。PLC現(xiàn)已成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱(PLC、CAD/CAM、ROBOT)之一，以其可靠性、邏輯功能強、體積小、可在線修改控制程序、具有遠程通信聯(lián)網功能，易與計算機接口、能對模擬量進行控制、具備高速記數(shù)與位控等高性能模塊等優(yōu)異性能，同益取代由大量中間繼電器、時間繼電器、記數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)的繼電一接觸控制系統(tǒng)，在機械、化工、石油、冶會、輕工、電子、紡織、食品、交通等行業(yè)德到廣泛應用。PLC的應用深度和廣度已經成為一個國家工業(yè)先進水平的重要標志之一?？傊娞莸目刂剖潜容^復雜的，可編程控制器的使用為電梯的控制提供了廣闊的空間。PLC是專門為工業(yè)過程控制而設計的控制設備，隨著PLC應用技術的不斷發(fā)展，將使得它的體積大大減小，功能不斷完善，過程的控制更平穩(wěn)、可靠，抗干擾性能增強、機械與電氣部件有機地結合在一個設備內，把儀表、電子和計算機的功能綜合在一起[3]。因此，它已經成為電梯運行中的關鍵技術。圖11通力專利摘要附圖 PLC在電梯控制中的應用以及發(fā)展前景目前，在電梯的控制方式上，主要有繼電器控制、PLC控制和微型計算機控制三種。而PlC實際上是一種專用計算機，它采用巡回掃描的方式分時處理各項任務，而且依靠程序運行，這就保證只有正確的程序才能運行，否則電梯不會工作；又由于PLC中的內部輔助繼電器及保持繼電器等實際上是PLC系統(tǒng)內存工作單元，因此，它比繼電器控制有著明顯的優(yōu)越性，運行壽命更長，工作更加可靠安全，自動化水平更高[4]。PLC控制是三種控制方式中最具有可靠性、實用性和靈活性的控制方式，它更適合于用在電梯的技術改造和控制系統(tǒng)的更新?lián)Q代，是電梯控制系統(tǒng)中理想的控制新技術。隨著科技的進步，電梯也更加安全、舒適。然而，人們的追求并沒有就此停止下來，仍在不斷地進行研究改進。綠色是和平，綠色是天然，綠色是和諧。電梯是載人的機電設備，要實現(xiàn)“綠色”，也就是強調電梯更舒適、更安全地為人類的生產和生活服務，強調電梯與環(huán)境的協(xié)調與和諧。目前意義上的“綠色”，一般是強調“天然”的一面，強調與環(huán)境的協(xié)調與和諧。電梯屬于純粹的工業(yè)產品，其天然性應表現(xiàn)為對環(huán)境影響的盡可能小，與環(huán)境的協(xié)調與平衡，以及電梯本身的人性化。這也應是綠色電梯的發(fā)展方向。(1)智能化。我們這罩所說的智能化電梯是傳統(tǒng)的人工智能是無法勝任的。傳統(tǒng)的智能控制是一種技術的事先安排，說到底是一種程序控制，是一種周期性的系統(tǒng)自動控制，實際上還算不上智能。而真正的智能電梯應更具人性化特點，不僅具有傳統(tǒng)的人工智能的所有優(yōu)點，而且還有傳統(tǒng)的人工智能無法比擬的東西，具有動念和隨機處理各種問題的能力，諸如能根據(jù)轎廂內的情況和各層的候梯信息，自動地制定每次最優(yōu)的運動速度和停車政策；自動選擇運動方面；雙向語音交流；到達目的層的語音提示等，讓乘客有更多的主動性，使大樓交通運輸實現(xiàn)真正的人機對話。智能化要求電梯有自動安全檢測功能，讓電梯自己能夠檢測到電梯的故障所在，并及時報警予以排除[5]。圖12 電梯門的智能控制(2)安全。運行安全是電梯的根本和關鍵?？梢哉f，電梯的全部其他工作都是以此為中心展開的，使電梯安全運行更有保障。運行安全不僅要消除電梯啟動時較強的電磁輻射，使用安全材料和運行穩(wěn)定，而且要有一種良好的視覺效果，讓每一位乘客在寬敞、明亮轎廂內有安全、舒適的好心情。(3)與環(huán)境的協(xié)調和平衡，包括以下幾個方面：①視覺協(xié)調。有人曾經做過環(huán)境色彩是否對人有影響的研究。該研究發(fā)展：視覺不協(xié)調的環(huán)境色彩對人的情緒、精神影響非常大。色彩宜人，格調高雅，制作精良的電梯，乘客自然會有一種安全的感覺，有一種視覺上的舒適。②消除電磁輻射。如前所述，由于電梯是大樓里頻繁起制動的大容量電器是電磁干擾的元兇，所以綠色電梯必須是一個達到自身對大樓電磁干擾最小，而又不被其他電磁干擾影響的建筑機電設備。這樣不僅可以保證乘客的身心健康，而且也可以保證大樓、大廈中的大樓的辦公自動化(0A)、樓宇自動化(BA)、通訊自動化(CA)的正常運轉。③舒適感。通過采用高載頻波矢量靜音變頻器，可降低噪聲變換頻率及電壓。以CPU控制電壓及頻率的連續(xù)變換方式，按人體生理適應要求，利用計算機優(yōu)化設計而成的理想運行曲線，實現(xiàn)更穩(wěn)定、更舒適的運行[6]。圖13 電梯運行速度曲線隨著時代的發(fā)展，對人在與外界隔離封閉的電梯轎廂內，心理上的壓抑感和恐懼感也有所考慮。因此，提倡對電梯進行豪華性裝修。課題所研究的內容主要是用可編程控制器（PLC）改造在用電梯自動控制系統(tǒng)。由于大部分老式電梯的電控系統(tǒng)可靠性欠佳，用戶尋求對電梯的電控系統(tǒng)進行改造，以節(jié)約資金。因此，對電梯控制技術進行研究，找出一條適合國產老式電梯的改造之路，并進而提高國產電梯的技術水平和質量，具有十分重要的意義。針對老式電梯采用的繼電器邏輯控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作壽命短等缺陷，提出采用功能強、故障率低、可靠性高的可編程控制器（PLC）來控制電梯。論文的主要內容如下：首先對電梯系統(tǒng)及可編程控制器（PLC）及變頻器作了比較全面的總結和介紹。接著闡述了電梯控制系統(tǒng)的分類及特點，電梯的控制系統(tǒng)分為調速和信號控制兩大部分。確定了系統(tǒng)的總體結構，由 PLC 來實現(xiàn)電梯信號控制，有雙速電機實現(xiàn)調速，完成了電機和可編程控制器（PLC）的選擇。然后是系統(tǒng)硬件開發(fā)，完成了 PLC 的選型、I/O 點數(shù)分配與 PLC 的連接。在接下來的章節(jié)中，開發(fā)出了本電梯的上位機對電梯系統(tǒng)的仿真模擬，使本設計具有了一定的可視化效果。第二章 電梯的綜述電梯是機電一體化產品。各部分通過控制部分調度，密切協(xié)同，使電梯可靠運行。盡管電梯的品種繁多，但目前使用的電梯絕大多數(shù)為電力拖動、鋼絲繩拽引式結構，其機械部分由拽引系統(tǒng)，轎廂和門系統(tǒng)，平衡系統(tǒng)，導向系統(tǒng)以及機械安全保護裝置組成；而電氣控制部分由電力拖動系統(tǒng)，運行邏輯功能控制系統(tǒng)和電氣安全保護等系統(tǒng)組成[7]。電梯的基本結構如圖21所示。1—控制柜(屏)2一拽引機3—拽引鋼絲繩4—限速器5—限速器鋼繩6—限速器張緊裝置7—轎廂8—安全鉗9—轎廂門安全觸板10—導軌11—對重12—廳門13—緩沖器圖21 電梯的基本結構 　2003年2月19日國務院頒布了《特種設備安全監(jiān)察條例》，明確規(guī)定電梯是特種設備，并對電梯的含義做了敘述：“電梯是指動力驅動，利用沿剛性導軌運行的箱體或者沿固定線路運行的梯級(踏板)進行升降或者平行運送人、貨物的機電設備”。這種對電梯的論述，被稱作廣義電梯概念，既包括上下運送人、貨物的升降式電梯，也包括用于水平或傾斜輸送乘客的自動人行道(英語Passenger Conveyor)和自動扶梯(英語Escalator)?，F(xiàn)代電梯主要由曳引機（絞車）、導軌、對重裝置、安全裝置(如限速器、安全鉗和緩沖器等)、信號操縱系統(tǒng)、轎廂與廳門等組成。這些部分分別安裝在建筑物的井道和機房中。通常采用鋼絲繩摩擦傳動，鋼絲繩繞過曳引輪，兩端分別連接轎廂和平衡重，電動機驅動曳引輪使轎廂升降。電梯要求安全可靠、輸送效率高、平層準確和乘坐舒適等。電梯的基本參數(shù)主要有額定載重量、可乘人數(shù)、額定速度、轎廂外廓尺寸和井道型式等[8]。目前，電梯行業(yè)及社會上對電梯的分類大致有以下幾種： (1)按用途分： 乘客電梯、載貨電梯、客貨電梯、病床電梯、住宅電梯、雜物電梯、觀光電梯、其他專用電梯。(2)按額定速度分： 低速梯，；中速梯，～。高速梯。超高速梯。(3)按拖動方式分：交流電梯、直流電梯、液壓電梯、齒輪齒條式電梯、螺旋式電梯。(4)按控制方式分：手柄操縱控制電梯、按鈕控制電梯、信號控制電梯、集選控制電梯、向下集選控制電梯、并聯(lián)控制電梯、群控電梯、智能控制電梯。其他分類方式還有：按電梯有無司機分類等[9]。：（1）安全性 電梯時運送乘客的，即使載貨電梯通常也有人相伴隨，因此對電梯的第一要求就是安全。電梯的安全與設計、制造、安裝調試及檢修各環(huán)節(jié)都有密切聯(lián)系，任何一個環(huán)節(jié)出了問題，都可能造成不安全的隱患，以致造成事故。（2）可靠性 電梯的可靠性很重要