倾斜式螺旋输送机的设计.doc
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湘潭大学兴湘学院
毕业设计说明书
题目：
专业：
机械设计制造及其自动化
湘潭大学兴湘学院
毕业论文（设计）任务书
设计（论文）题目：
变频调速电梯微机控制系统的设计
专业：
机械设计制造及其自动化
1、检索变频调速电梯微机控制系统的发展动态，分析国内的现状；
2、完成变频调速电梯微机控制系统方案选择设计；
3、完成系统中硬件系统的设计；
4、完成系统中软件系统的设计；
5、总结变频调速电梯微机控制系统设计的体会和收获；
6、完成毕业论文的文稿工作，要求：
总字数不低于一万字，使用A4编辑及打印装订成册；
7、技术图纸：
控制系统原理图1张（0号）、控制系统程序流程图1张（0号）、控制系统程序流程分图1张（1号）；
8、翻译英文技术资料：
翻译变频调速电梯微机控制系统的（或相关课题）开发及研究的英文资料。
要求：
3000单词，复印原稿与翻译（打印）稿同册装订。
二、重点研究的问题：
1、变频调速电梯微机控制系统方案选择设计；
2、系统中应用plc控制系统的设计；
3、系统中应用变频器的设计；
三、进度安排
各阶段完成的内容
起止时间
1
资料检索、查询
2010年2月20日～3月5日
2
系统总体方案构思及设计
2010年3月6日～3月20日
3
完成变频调速电梯微机控制系统方案选择设计
2010年3月21日～4月10日
4
完成变频调速电梯微机控制系统硬件设计；
2010年4月11日～4月25日
5
完成变频调速电梯微机控制系统软件的设计
2010年4月26日～5月10日
6
毕业设计说明书撰写和编辑
2010年5月11日～5月19日
7
交毕业设计说明书和图纸，答辩准备
2010年5月20日～5月25日
四、应收集的资料及主要参考文献
[1]张汉杰.现代电梯控制技术[M].哈尔滨：
哈尔滨工业大学出版社，1999.
[2]李良仁.变频调速技术与应用[M].成都：
电子工业出版社，2004.
[3]现代电梯构造与使用[M].北京：
清华大学出版社，2004.
[4]雷小锋.PLC在VVVF调速电梯控制系统中的应用[J].电气传动，1999，
（2）：
11-14.
[5]YASKAWA公司.VARISPEED-616G5说明手册，[S].1996.
[6]徐世许.PLC控制电梯的研究[J].青岛大学学报，1997,9（3）：
1-3.
[7]崔纳新.变频调速器在电梯改造中的应用[J].电气传动自动化，2000，12（10）：
12-14.
[8]梁宾.关于电梯运行舒适感的调试[J].广船科技，2002，（4）：
29-32.
湘潭大学兴湘学院
毕业论文（设计）评阅表
专业机械设计制造及其自动化
毕业论文（设计说明书）题目：
变频调速电梯微机控制系统的设计
评价项目
评价内容
选题
1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；
2.难度、份量是否适当；
3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。
能力
1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；
2.是否有综合运用知识的能力；
3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；
4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；
5.工科是否有经济分析能力。
论文
（设计）质量
1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；
2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；
3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。
综
合
评
价
评阅人：
2010年6月日
湘潭大学兴湘学院
毕业论文（设计）鉴定意见
专业：
机械设计制造及其自动化
毕业论文（设计说明书）72页图表22张
论文（设计）题目：
变频调速电梯微机控制系统的设计
内容提要：
电梯是一种垂直运输工具。
传统的直流控制电梯工程造价高，拖动和控制系统复
杂，维修困难。
目前，国内外都采用变压变频调速技术并结合PLC对电梯进行控制，
这种控制系统调速性能好，控制精度高，自动化程度高，能耗低，是理想的控制设备。
本毕业设计介绍了电梯的基本结构和运行方式，然后说明了变频调速电梯的控制，
原理变频调速电梯的特点。
为了更好的说明plc控制电梯优点，本文也介绍了plc的
控制特点，同时将plc控制与传统的继电器控制进行对比。
本设计说明书中的设计部
分，包含了硬件设计和软件设计。
硬件部分设计主要完成了plc芯片的选择，曳引电
动机的选择，变频器的选择，各芯片的外部接线等等。
软件部分的设计主要完成了变
频电梯的控制流程，plc的控制程序的梯形图。
说明书的最后部分还对设计的控制系统
进行了测试和评估。
指导教师评语
郭玉林同学在毕业设计中，工作态度端正，能积极努力地学习与钻研。
毕业设计选题较合适，系统设计方案较合理，毕业说明书书写、编辑较规范，论述较充分、通顺、清晰，图表及文献引用较为规范，反映了该生具有一定的分析问题、解决问题的能力，文献资料检索、利用和外文阅读翻译能力得以提高，较好地完成了毕业设计任务要求。
建议评定毕业设计成绩为：
良好。
指导教师：
年月日
答辩简要情况及评语
答辩小组：
年月日
答辩委员会意见
答辩委员会主任：
年月日
目录
引言…………………………………………………………………………1
第一章概述……………………………………………………………………
1.1课题意义其目的……………………………………………………2
1.2课题介绍……………………………………………………………3
第二章系统概要设计…………………………………………………………4
2.1电梯的基本结构……………………………………………………………4
2.2变频调速电梯系统………………………………………………………7
2．2.1变频调速原理……………………………………………………………7
2．2.2变频电梯拖动系统组成……………………………………………………8
2.2.3变频调速电梯（VVVF）的优点………………………………………….10
2.3可编程控制器的介绍………………………………………………………11
2.3.1PLC的特点…………………………………………………………11
2.3.2PLC与继电器的比较…………………………………………………12
2.3.3PLC的工作原理………………………………………………………13
第三章系统详细设计…………………………………………………14
3．1系统硬件设计………………………………………………………………14
3.1.1设计分析…………………………………………………………14
3.1.2设计的基本原则……………………………………………………14
3.1.3控制系统实现的功能………………………………………………15
3.1.4梯形图设计…………………………………………………………15
3.1.5通用变频器的设计………………………………………………………17
3.1.5.1变频器的选择………………………………………………17
3.1.5.2VS616G5型变频器结构……………………………………17
3.1.5.3VS616G5变频器的参数设置…………………………………18
3.1.5.4变频器的容量选择……………………………………………20
3.1.6PLC控制系统的设计……………………………………………………20
3.1.6.1曳引电机的选型…………………………………………………23
3.1.6.2电梯控制系统硬件构成…………………………………………….24
3.1.6.3旋转编码器的应用…………………………………………………25
3.1.6.4系统主电路图……………………………………………………25
3.1.6.5电梯的工作过程………………………………………………….26
3.1.6.6电梯门系统设计………………………………………………27
3.1.6.7I/O接口电路设计…………………………………………………28
3.1.6.8电梯PLC设计外部接线图………………………………………30
3.2系统软件设计………………………………………………………………………32
3.2.1指层控制回路……………………………………………………………….32
3.2.2轿内指令与厅外召唤的登记和消号……………………………………….33
3.2.3选层、定向回路…………………………………………………………35
3.2.4运行控制程序…………………………………………………………………39
3.2.5开关门控制程序…………………………………………………………40
3.2.6消防运行回路……………………………………………………………41
第四章系统测试及评估………………………………………………43
4.1调试前的基本检查……………………………………………………………….43
4.2不挂曳引绳的通电试验………………………………………………………43
4.3慢速运行调整………………………………………………………………..44
4.4正常速度试运行及调试……………………………………………………….46
结论展望…………………………………………………………………48
参考文献………………………………………………………………………49
致谢……………………………………………………………………………50
附录A英文文献翻译……………………………………………………51附录B英文文献…………………………………………………64
摘要:
电梯是高层建筑不可缺少的垂直方向的交通运输工具。
传统的电梯运行控制系统采用的是继电器逻辑控制线路。
采用这种控制方式，存在易出故障、维护不便、运行寿命较短、占用空间大等缺点。
从技术发展来看，这种系统将逐渐被淘汰。
本设计在通用变频器的基础上，采用PLC对电梯进行控制，通过合理的选择和设计，提高了电梯的控制水平，大大提高了电梯可靠性、可维护性以及灵活性，并改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制效果。
这种电梯控制系统较原有电梯控制系统可以更容易的完成更为复杂的控制任务，其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现的。
该电梯控制系统具有指层、厅召唤、选层、选向、消防等功能，并具有集选控制的特点。
关键词：
可编程控制器；变频调速；电梯
Abstract:
Theelevatorisakindtoolthatisindispensabilityinthehigh-buildingperpendiculartransportation.Thetraditionalelevatoradoptarelay-logicaltocontrolitscirculationwhichtheelevatorbecomeaccident-proneness,shortlife-span,inconvenienceinmaintainingandthiscontrolcircuitalsotakesupbigspace,etc.Seefromtheeyesoftechniquedevelopment,thiskindofsystemwillbegraduallyeliminated.Thedesignisbasedonthenow-beinggeneralfrequencyconverter,usingPLCtocontroltheelevator,thereliabilityisimprovedandthefeelingofcomfortisbetterthroughthereasonableselectionanddesign,raisestheelevator'sreliability,maintainabilityandflexibilityconsumedly,sotheeffectofcontrolismoreideal.Competingtothetraditionalelevator,thiskindofelevatorcancompletethemorecomplicatedmissionmoreeasily,anditcancarryoutmanyfunctionsthattraditionalelevatorcontrolsystemcannot.Thiselevatorcontrolsystemcomposesofadrive-movementcontrolstateandanon-drive-movecontrolstate,namelyanautofunctionstateandamanualfunctionstate.Itstillhassomefunction,likeindicatinglayer,invokingbyhall,choosinglayerandchoosingdirectionetc.Inaddition,thissystemhaveacharacteristicsofcongregatechoosecontrol.
Keywords:
Programmablecontroller；frequencyconversiontiming；elevator
引言
电梯作为现代智能建筑内的垂直交通工具，越来越显示出重要性。
各种类型、规格繁多的电梯已在高楼内投入使用。
为了确保电梯正常运行，安全使用，我们必须了解、熟悉电梯，不断改进，使其控制性能不断完善。
第一章概要
1.1课题意义及目的
电梯是现代高层建筑中不可缺少的交通工具．随着我国经济建设的迅猛发展，人们物质生活水平的迅速提高，电梯工业也随之日新月异的发展起来，电梯不仅是生产环节中的主要设备，更是人们生活中的必须设备。
电梯是一种起重运输设备，广泛用于住宅、公共建筑、工厂仓库等场所，方便了人们的生活，节省了时间和体力。
而随着高层建筑的不断增加，对电梯的控制要求也更高，从而对电气控制技术也越来越高。
电气控制技术是随着科学技术的不断发展及生产工艺不断提出新的要求而得到飞速发展的。
在控制方法上，主要是从手动控制到自动控制；在控制功能上，是从简单的控制设备到复杂的控制系统；在操作方式上，有笨重到轻巧；在控制原理上，从有触点的继电器式控制系统到以计算机为核心的“软”控制系统。
随着新的电器元件的不断出现和计算机技术的发展，电器控制技术也在持续发展。
现代电器控制技术正是综合了计算机，自动控制，电子技术和精密测量等许多先进科学技术成果，并得到飞速发展。
可编程控制器就是在这个时候出现并加以应用的。
可编程控制器，它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。
PLC是微机技术与传统的继电器控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。
用户在购买到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。
1.2课题介绍
课题所研究的内容主要是用可编程控制器（PLC）改造在用电梯自动控制系统。
由于大部分老式电梯的电控系统可靠性欠佳，用户寻求对电梯的电控系统进行改造，以节约资金。
因此，对电梯控制技术进行研究，找出一条适合国产老式电梯的改造之路，并进而提高国产电梯的技术水平和质量，具有十分重要的意义。
针对老式电梯采用的继电器逻辑控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作寿命短等缺陷，提出采用功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器（PLC）来控制电梯。
PLC以其优越的性能，在很多领域中得到了广泛的应用。
在电梯业也是如此，目前国内70～80年代安装完成的电梯绝大部分是继电器控制，线路复杂，节点接线多，故障率高，系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大，严重地影响电梯运行质量。
应对这些电梯进行更新和改造。
但是更新需要大量资金，对使用单位来说有一定困难，所以对电梯进行局部改造是经济的、实际的。
近年来，采用功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器（PLC）来控制电梯，取得了良好效果。
利用PLC和变频器对旧电梯进行改造，不但可以增加电梯的舒适感、安全性、可靠性，还可以降低能耗，节约能源，减少运行费用。
第二章系统概要设计
2.1电梯的基本结构
电梯作为现代化交通工具，已不再是简单的机电结合体。
而是由机电合一的相关部件和组合件安装设置在机房、井道、底坑内，构成垂直运行的交通工具，服务于规定楼层的固定式升降设备。
电梯结构图如图1-1所示，其基本结构介绍如下。
（1）曳引系统结构
1）曳引机包括电动机、减速器、制动器和曳引轮在内的靠曳引绳和曳引轮槽摩擦力驱动或停止电梯的装置。
它有两种类型，有齿轮曳引机，即电动机通过减速齿轮箱驱动曳引轮的曳引机；无齿轮曳引机，即电动机直接驱动引轮的曳引机。
2）曳引绳连接轿厢和对重装置，与曳引轮槽的摩擦力驱动轿厢升降的专用钢丝绳。
（2）导向系统结构
1）导轨供轿厢和对重运行的导向部件。
2）导轨支架固定在井道壁或横梁上，支持和固定导轨用的构件。
3）导靴装在轿厢和对重架上，与导轨配合，强制轿厢和对重的运动服从于导轨的直立部件。
4）导向轮为增大轿厢和对重间的距离，使曳引绳经曳引轮在导向装置或轿厢一侧而设置的绳轮。
5）反绳轮设置在轿厢架和对重框架上部的动滑轮。
根据需要曳引绳绕过反绳轮可以构成不同的曳引比。
反绳轮的数量可以是1个、2个或3个等，由曳引比而定。
（3）轿厢系统结构
1）轿厢架固定和支撑轿厢的框架。
有上梁、立柱、底梁和拉杆等组成的承重构件。
2）轿厢体具有与载重量和服务相适应的空间，是由轿厢底、轿厢壁、轿门和轿顶组成。
（4）门系统结构
1）轿厢门设置在轿厢入口的门。
由门、门导轨架、轿厢地坎等组成。
2）层门设置在层门入口的门，又称厅门。
由门、门导轨架、层门地坎、层门联动机构等组成。
3）开门机使轿厢门、层门自动开启或关闭的装置。
4）门锁装置设置在层门内侧，门关闭后，将门琐紧、同时接通控制电路，使轿厢方可运性的机电连锁装置。
（5）重量平衡系统结构
1）对重由对重架和对重块组成，其重量与轿厢满载时的重量成一定的比例，与轿厢间的重量差具有一个恒定的最大值，又称平衡铁。
2）重量补偿装置在高层电梯中，补偿轿厢与对重侧曳引绳长度变化对电梯平衡设计影响的装置。
（6）电力拖动系统结构
1）曳引电动机电梯的动力源，根据电梯配置可用交流电动机和直流电动机。
2）供电装置为电梯的电动机提供电源的装置。
3）速度检测装置检测轿厢运行速度，将其转变成电信号的装置。
一般采用测速发电机或速度脉冲发生器，与电动机相联。
4）电动机调速控制交流调速电动机的速度控制方式，有交流变极调速、交流调压调速和变频变压
调速；直流电动机具有调速性能好和调速范围大的特点，常用发电机构成的晶管励磁的发电机——电动机、晶闸管直接供电的晶闸管——电动机。
（7）电气控制系统结构
1）操纵装置对电梯的运行实行操纵的装置。
包括轿厢内的按纽操纵箱或手柄开关箱、层站召唤按纽箱、轿顶和机房中的检修或应急操纵箱。
2）位置显示装置设置在轿厢内和层站的指示灯，以灯光数字显示电梯运行方向或轿厢所在的层站。
3）控制屏安装在机房中，由各种电子器件和电器元件组成，对电梯实行电器控制的设备。
4）平层装置在平层区域内，使轿厢达到平层准确度要求的装置。
由磁感应器和遮磁板构成。
5）选层
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