畢業(yè)設計（論文）-基于PLC的扶梯變頻系統(tǒng)設計.doc

河南理工大學畢業(yè)設計(論文)說明書摘要自動扶梯是由一臺特種結構型式的鏈式輸送機和兩臺特殊結構型式的膠帶輸送機所組合而成的，用以在建筑物的不同層高間運載人員上下的一種連續(xù)輸送機械。它的出現(xiàn)給人類的日常生活帶來極大的便利，它同時也成為現(xiàn)代物質(zhì)文明的一個重要標志。從第一臺名義上的自動扶梯誕生以來，自動扶梯的發(fā)展迄今為止大約經(jīng)歷了100多年。自動扶梯作為運送旅客的交通工具，不僅成功地縮小了目標間的距離，而且使超短途（如樓層、月臺間等）的大流量人員運輸成為可能。因此，經(jīng)濟學家說：“自動扶梯的出現(xiàn)使人們有了逛大型商場的欲望?！苯煌▽W家說“是自動扶梯和自動人行道的應用使我們可以把車站、機場建的盡可能大?！弊詣臃鎏莸膽靡呀?jīng)改變了我們的生活。隨著自動扶梯進一步向著高科技、節(jié)能、智能化的方向發(fā)展，變頻器在扶梯領域也被廣泛地應用。該文系統(tǒng)采用子MM440變頻器的控制組合，構成的調(diào)速系統(tǒng)對傳統(tǒng)扶梯進行改造后，紅外傳感器、PLC可編程序控制器與西門使扶梯具備平穩(wěn)啟動、節(jié)能運行和檢修運行功能。扶梯啟動時，避免產(chǎn)生很大的啟動電流；無人乘梯時，扶梯由額定運行速度轉為低速運行，即節(jié)約了能源，減小了機械磨損，也為乘客明確了扶梯運行方向；扶梯檢修時，檢修運行功能保證了扶梯檢修精度。關鍵詞：扶梯系統(tǒng)；PLC；MM440變頻器河南理工大學畢業(yè)設計(論文)說明書ABSTRACTEscalatorisacombinationofaspecialtypeofchainconveyorandtwospecialtypesbeltconveyor.Anditisacontinuousconveyorthatusetocarrystaffsupanddownbetweenthedifferentfloorsinabuilding.Itsappearancebringshumanbeingsagreatconvenienceinthedailylife.Italsobecomeanimportantindicatorofmaterial.Fromthebirthofthefirstescalator,thedevelopmentoftheescalatorsofarhasgonethroughabout100years.Asatransport,escalatortransportpassengers,notonlyhassucceededinnarrowingthedistancebetweenthetarget,butalsomaketheultra-short-haul(suchasfloors,platforms,etc.)andflowstafftransportpossible.Therefore,theeconomistsaid:Theemergenceoftheescalatormakepeoplehavethedesiretogotoshoppingmalls.Trafficexpertssaid:Theapplicationofescalatorsandmovingwalkwaysmakewecanbuiltthestationsandtheairportsaslargeaspossible.Theapplicationoftheescalatorhaschangedourlives.Astheescalatortowardfurtherhigh-tech,energy-efficient,intelligentdirection,thefrequencyconverterhasbeenwidelyusedinescalatorareas.Thespeedcontrolsystemisacombinationofinfraredsensors,PLCandSiemensMM440Inverter.Afterthetransformation,thetraditionalescalatorprovidedwiththefunctions,suchasasmoothstart,energy-efficientoperationandmaintenanceoperation.Whenescalatorstarts,itavoidsalotofstartingcurrent；whenthereisnoonetakinganescalator,escalatorslowfromtheratedspeedtothelowspeedoperation,thatistosaveenergy,toreducesthemechanicalwear,toinstructthedirectionoftheescalatortopassengers；whenescalatorismaintened,themaintenanceoperationensureofthemaintenanceaccuracy.Keywords：Escalator；MM440；PLC河南理工大學畢業(yè)設計(論文)說明書目錄1緒論.11.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.11.2自動扶梯系統(tǒng)簡介.31.3該課題研究的目的及意義.52扶梯系統(tǒng)的方案論證.62.1方案論證.62.1.1控制系統(tǒng)的比較.62.1.2控制方式的比較與選擇.92.2電動機的選擇.122.3變頻器的選擇.132.3.1變頻器的簡介.132.3.2變頻器參數(shù)設定.172.4PLC的選擇.182.5紅外傳感器的選擇及作用.213自動扶梯系統(tǒng)硬件電路設計.233.1電路設計及電路圖.263.2系統(tǒng)軟件設計.304自動扶梯調(diào)速節(jié)能系統(tǒng)PLC程序設計.335總結與展望.36致謝.37參考文獻.38附錄1扶梯系統(tǒng)程序設計.39附錄2硬件設計電路.41河南理工大學畢業(yè)設計(論文)說明書11緒論1.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展各類大型商場、商務樓宇中自動扶梯的使用量不斷增加。過去大多數(shù)自動扶梯采用繼電器控制系統(tǒng)。這類扶梯在空閑時間無法節(jié)能運行。造成了電能的浪費，用戶的維護成本、使用成本無法降低。經(jīng)隨訪調(diào)查，商場營業(yè)時間，自動扶梯的使用率一般在60左右商務樓宇則更低，一般在30左右：因此對自動扶梯控制系統(tǒng)的改造勢在必行。目前，自動扶梯節(jié)能改造方式主要有兩種即以PLC為核心結合變頻器的控制方式和以單片機為核心結合變頻器的控制方式。這里采用第一種控制方式。自動扶梯和電梯一樣是公共場所運送乘客的典型設備，已在百貨公司，機場、地鐵、火車站等場所廣泛的應用。大多數(shù)扶梯在客流量大的時候，工作于額定運行狀態(tài)，在空載時仍以額定速度運行，具有耗能大，機械磨損嚴重，使用壽命短等缺點。MM440變頻器是一種高性能的矢量變頻器，由微處理器控制，并采用具有現(xiàn)代化先進技術水平的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）作為功率輸出器件。采用MM440變頻器組成的變頻控制系統(tǒng)，可以很好的解決這些問題。因此，它們具有很高的運行可靠性和功能的多樣性。而且采用脈沖頻率可選的專用脈沖調(diào)制技術，可使電機低噪聲。全面而完善的保護功能為變頻器和電動機提供了良好的保護。采用MM440變頻器組成的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，扶梯開始運行時通過變頻器啟動，當扶梯達到額定速度運行后，2分鐘后如無乘客乘梯，扶梯由額定速度自動降為約五分之一額定速度爬行；如安裝在扶梯出入口的傳感器檢測到有乘客乘梯，則扶梯速度馬上平緩地升至額定速度，如乘客繼續(xù)進入扶梯，扶梯將一直以額定速度正常運行。本文中自動扶梯調(diào)速系統(tǒng)的性能特點：無乘客時，電梯低速運行，當有乘客到達入口時，電梯自動轉入全速運行。即應用變頻調(diào)速可以進行電機軟啟動；乘客離開電梯后若再無乘客，則電河南理工大學畢業(yè)設計(論文)說明書2梯自動轉回低速運行；啟動、停止或速度轉換平穩(wěn)順暢，舒適性較好；當扶梯處于下行狀態(tài)時，電機進入發(fā)電狀態(tài)，能量回饋電網(wǎng)，此時電機不受變頻器控制。當變頻器出現(xiàn)故障時，可以不通過變頻器，直接通過電網(wǎng)供電，改造中為了便于系統(tǒng)故障時不影響用戶的使用，所以在保留原系統(tǒng)（工頻系統(tǒng)）的基礎上增加變頻系統(tǒng)。檢修運行時扶梯以二分之一額定速度運行，便于檢修和觀察扶梯結構的運動情況，克服了原系統(tǒng)額定速度點動停止不及時的不足。扶梯空載時電流僅為額定速度運行時電流的三分之一，節(jié)能效果明顯。由于無人乘梯時運行速度很低，機械部分的磨損大大降低，相對延長了扶梯的使用壽命。變頻技術的采用大大降低了扶梯啟動時對電網(wǎng)的沖擊，保證了扶梯啟動的平滑、舒適，可有效改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低無功損耗。基于電機控制理論的通用變頻器的發(fā)展是世界高速經(jīng)濟發(fā)展的產(chǎn)物，其發(fā)展的趨勢大致為:小型化。變頻器的小型化除了出自支撐部件的封裝技術和系統(tǒng)設計的大規(guī)模集成化以外，功率器件發(fā)熱的改善和冷卻技術的發(fā)展己成為小型化的重要原因。低電磁噪音化。今后的變頻器都要求在抗干擾和抑制高次諧波方面符合EMC標準，主要做法是在變頻器輸入側加交流電抗器或有源功率因數(shù)校正電路，改善輸入電流波形，降低電網(wǎng)諧波以及逆變橋采取電流過零的開關技術。主控一體化。例如日本三菱公司將功率芯片和控制電路集成在一塊芯片上的DIPIPM(即雙列直插式封裝)的研制己經(jīng)完成并推向市場，一種使逆變功率和控制電路達到一體化、智能化和高性能化的已被用戶接受。系統(tǒng)化。作為發(fā)展趨勢，通用變頻器從模擬式、數(shù)字式、智能化、多功能向集中型發(fā)展。最近，日本安川電機提出了以變頻器，伺服裝置，控制器概念，并制定了相應的標準，目的是為用戶提供最佳的系統(tǒng)。因此可以預見，今后變頻器的高速響應和高性能將是基本條件。河南理工大學畢業(yè)設計(論文)說明書3專用化。通用變頻器中出現(xiàn)專用型產(chǎn)品是近年來的事。其目的是更好發(fā)揮變頻器的獨特功能并盡可能地方便用戶。如用于起重機負載，交流電梯，恒壓供水、機械主軸傳動、電源再生、紡織、機車牽引等專用變頻器。變頻器的優(yōu)點一是節(jié)能，二是優(yōu)質(zhì)，三是增產(chǎn)，四是降耗；由于變頻器功能強大，應用量逐年攀升，已經(jīng)由工廠擴展到社區(qū)、酒店、商廈等。變頻器的用量還在不斷的增加，有相當大的市場潛力。變頻調(diào)速技術作為高新技術、基礎技術、和節(jié)能技術在國民經(jīng)濟和日常生活中具有重要地位，已經(jīng)滲透到經(jīng)濟領域的所有技術部門中。但我國的變頻調(diào)速仍有很多問題需要解決：變頻調(diào)速技術應用面廣，是工業(yè)企業(yè)和日常生活中普遍需要的新技術，被用來改造傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)，節(jié)約能源及提高產(chǎn)品質(zhì)量，獲得較好的經(jīng)濟效益和社會效益。變頻調(diào)速技術是國際上技術更新?lián)Q代最快的領域，是高科技領域的綜合性技術，必需把我國變頻調(diào)速技術提高到一個新水平，縮小與世界先進水平的差距，提高自主開發(fā)能力，滿足國民經(jīng)濟重點工程建設和市場的需求，是替代進口，節(jié)約投資的最大領域之一。規(guī)范我國變頻調(diào)速技術方面的標準，提高產(chǎn)品可靠性工藝水平，實現(xiàn)規(guī)?；藴驶a(chǎn)。1.2自動扶梯系統(tǒng)簡介自動扶梯是帶有循環(huán)運行梯級，用于向上或向下傾斜輸送乘客的固定電力驅(qū)動設備。直觀看起來它就像移動的樓梯，同時伴隨移動的扶手帶。自動扶梯是由一臺特種結構形式的鏈式輸送機和兩臺特殊結構形式的膠帶輸送機所組合而成，帶有循環(huán)運動梯路，用以在建筑物的不同層高間向上或向下傾斜輸送乘客的固定電力驅(qū)動設備，運載人員上下的一種連續(xù)輸送機械。自動扶梯是帶有循環(huán)運行梯級，用于向上或向下傾斜輸送乘客的固定電力驅(qū)動設備。自動扶梯是由一臺特種結構形式的鏈式輸送機和兩臺特殊結構形式的膠帶輸送機所組合而成，帶有循環(huán)運動梯路，用以在建筑物的不同層高間向上或向下傾斜輸送乘客的固定電力驅(qū)動設備（見右圖）。運載人員上下的一種連續(xù)輸送機械。自動扶梯由梯路（變型的板式輸送機）和兩旁的扶手（變形的帶式輸送機）河南理工大學畢業(yè)設計(論文)說明書4組成。其主要部件有梯級、牽引鏈條及鏈輪、導軌系統(tǒng)、主傳動系統(tǒng)（包括電動機、減速裝置、制動器及中間傳動環(huán)節(jié)等）、驅(qū)動主軸、梯路張緊裝置、扶手系統(tǒng)、梳板、扶梯骨架和電氣系統(tǒng)等。梯級在乘客入口處作水平運動（方便乘客登梯），以后逐漸形成階梯；在接近出口處階梯逐漸消失，梯級再度作水平運動。這些運動都是由梯級主輪、輔輪分別沿不同的梯級導軌行走來實現(xiàn)的。自動扶梯是一種連續(xù)輸送機械，其電氣控制系統(tǒng)與電梯電氣控制系統(tǒng)相比區(qū)別主要體現(xiàn)在：自動扶梯基本上不帶在起動；自動扶梯的運行速度保持不變；自動扶梯不頻繁起制動，無加減速問題；自動扶梯正常運行時不需改變運行方向；自動扶梯無開關門系統(tǒng)；自動扶梯不需要信號登錄及信號顯示系統(tǒng)；自動扶梯不需要考慮其運行位置及運行狀態(tài)。因此，自動扶梯的電氣控制系統(tǒng)相對電梯來說簡單得多。自動扶梯由梯路（變型的板式輸送機）和兩旁的扶手（變形的帶式輸送機）組成。其主要部件有梯級、牽引鏈條及鏈輪、導軌系統(tǒng)、主傳動系統(tǒng)驅(qū)動主軸、梯路張緊裝置、扶手系統(tǒng)、梳板、扶梯骨架和電氣系統(tǒng)等。梯級在乘客入口處作水平運動（方便乘客登梯），以后逐漸形成階梯；在接近出口處階梯逐漸消失，梯級再度作水平運動。這些運動都是由梯級主輪、輔輪分別沿不同的梯級導軌行走來實現(xiàn)的。自動扶梯的梯級沿著金屬結構內(nèi)按一定要求設置的多根軌道運行，以形