基于PLC控制的小型貨物升降機(jī).doc

摘 要電子與信息工程學(xué)院本 科 畢 業(yè) 論 文論文題目 基于plc控制的小型貨物 升降機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的研究 學(xué)生姓名 劉中洋 學(xué) 號 103522010 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 班 級 103521 指導(dǎo)教師 汪 洋 2014年5月摘 要垂直距離解決方案大多數(shù)采用“升降機(jī)”。傳統(tǒng)升降機(jī)主要采用繼電器接觸器進(jìn)行控制并在電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串接附加電阻進(jìn)行調(diào)速；這種簡易落后的系統(tǒng)逐漸被可編程序控制器控制與變頻器變頻調(diào)速系統(tǒng)所替代，以實(shí)現(xiàn)更高效率、更強(qiáng)可靠、更易操作的工控理念。本文是研究基于plc控制變頻器調(diào)速的小型貨物升降機(jī)。首先，實(shí)現(xiàn)對小型貨物升降機(jī)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)。然后，對plc、變頻器、電動機(jī)、顯示、控制面板等硬件部分進(jìn)行設(shè)計(jì)并使用gx developer軟件編程和gx simulator軟件仿真；最后，完成對整個系統(tǒng)的測試。本設(shè)計(jì)較傳統(tǒng)升降機(jī)，系統(tǒng)更具可靠性、穩(wěn)定性、功能性和低耗能，也更具廣闊的市場！關(guān) 鍵 詞：升降機(jī)；可變程序控制器；變頻器；gx developer；gx simulatoriiiabstractabstractthe elevator is applied in the solution of vertical distance in most cases. the traditional elevator used the contactor controls and add the additional series resistor in the motor rotor speed control loop to adjust speed. this system is so simple and backward that it is replaced by the progammable controller and ac moter invertor to achieve more efficient, more reliable and easier to operate industry concept. this article is to study small freight elevator based on plc control and frequency invertor speed control. firstly, realize the design of the small freight elevator system. secondly, the plc、invertor、motor、alarm、display and other hardware parts design and the use of gx developer software programming and gx simulator software simulation; finally, complete the test of the whole system. this design than traditional elevator system more reliability、stability、functional and low energy, and more broad market!keywords: elevator; programmable logic controller; inverter; gx developer; gx simulator目 錄1 緒論目 錄1 緒論11.1課題研究意義11.2 升降機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展11.2.1升降機(jī)的應(yīng)用11.2.2 升降機(jī)的發(fā)展21.3 課題研究內(nèi)容22 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)12.1小型貨物升降機(jī)設(shè)計(jì)框圖12.2 小型貨物升降機(jī)設(shè)計(jì)的工作過程12.3 小型貨物升降機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)23 硬件電路設(shè)計(jì)53.1升降機(jī)電路設(shè)計(jì)53.2 plc控制電路設(shè)計(jì)53.2.1 課題plc選型53.2.2三菱fx2n-48mr接線圖63.3變頻器控制電路設(shè)計(jì)73.3.1 fr-e740變頻器的工作原理73.3.2 課題變頻器選型83.3.3 三菱fr-e740接線圖83.4 電動機(jī)電路設(shè)計(jì)93.4.1電動機(jī)的選型93.4.2 三相交流鼠籠式異步電動機(jī)接線圖93.5 顯示電路和控制面板設(shè)計(jì)103.5.1 顯示電路的設(shè)計(jì)103.5.2 控制面板的設(shè)計(jì)104 軟件程序設(shè)計(jì)134.1編程軟件gx developer134.2課題流程圖設(shè)計(jì)144.2.1 plc控制程序流程圖144.2.2 變頻器控制程序流程圖154.3小型貨物升降機(jī)梯形圖設(shè)計(jì)155系統(tǒng)仿真測試195.1仿真軟件gx simulator195.2 課題gx simulator仿真195.2.1 調(diào)試軟件仿真195.2.2 時序圖仿真206結(jié)論與展望23致 謝25參考文獻(xiàn)27附 錄29即可）：緒論1 緒論1.1課題研究意義隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動控制技術(shù)也得到了快速發(fā)展，升降機(jī)也已成為人類現(xiàn)代生活廣泛使用的運(yùn)輸工具。隨著人們對升降機(jī)運(yùn)行安全性、高效性、穩(wěn)定性等要求的提高，升降機(jī)得到了快速發(fā)展，其拖動技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速，其邏輯控制也由plc代替原來的繼電器控制?？删幊绦蚩刂破饕?yàn)槠浞€(wěn)定可靠、簡單易學(xué)、性價比高、功能強(qiáng)大和使用方便已經(jīng)成為應(yīng)用面最全、最廣泛的通用工業(yè)控制裝置，成為當(dāng)代工業(yè)自動化的主要支柱之一。升降機(jī)控制要求接入設(shè)備使用簡便，對應(yīng)于系統(tǒng)組態(tài)的編程簡單，具有人性化的人機(jī)界面，配備應(yīng)用程序庫，加快編程和調(diào)試速度。通過plc對程序設(shè)計(jì)，提高了升降機(jī)的控制水平，并改善了升降機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。因此plc、變頻器在升降機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用非常廣泛，非常有實(shí)際價值。1.2 升降機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展升降機(jī)用于城市高層和超高層的各類建筑中，還可以應(yīng)用在大型化工廠冷卻塔、發(fā)電廠的煙囪、廣播電視塔以及煤礦等多種施工場合下，升降機(jī)己成為建筑業(yè)、工業(yè)中必不可少的機(jī)械設(shè)備。 1.2.1升降機(jī)的應(yīng)用隨著我國現(xiàn)代建筑業(yè)和工業(yè)的不斷發(fā)展，建筑施工機(jī)械化和工業(yè)自動化水平的不斷提高，對升降機(jī)的制造質(zhì)量和整機(jī)技術(shù)水平的要求也越來越高。普通升降機(jī)一般采用的是接觸器-繼電器控制方式，直接啟動和機(jī)械抱閘強(qiáng)制制動，啟制動沖擊大，對機(jī)械結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)的損壞大，電氣元件也易損壞，同時容易造成升降機(jī)里的物料跌落，既影響了施工速度也影響了施工企業(yè)的效益，特別是在人貨兩用施工升降機(jī)上，存在著極大的安全隱患。隨著用戶對施工升降機(jī)的性能和安全要求越來越高，傳統(tǒng)的控制方式已經(jīng)越來越感覺到力不從心。國內(nèi)外的專業(yè)生產(chǎn)商在升降機(jī)的電氣控制和起升調(diào)速方式上進(jìn)行了較多的新加速應(yīng)用嘗試，如采用多級電動機(jī)的調(diào)壓調(diào)速、引進(jìn)變頻調(diào)速等。逐漸地隨著變頻技術(shù)的不斷發(fā)展，它以絕對的優(yōu)勢超越了其它的任何調(diào)速方案，占據(jù)了主導(dǎo)地位。升降機(jī)采用變頻調(diào)速有著諸多優(yōu)點(diǎn)，使變頻器在升降機(jī)上得到了廣泛的應(yīng)用，這將對升降機(jī)的安全運(yùn)行和減少運(yùn)行能耗都有重要的意義。 1.2.2 升降機(jī)的發(fā)展1857年3月23日，美國紐約一家五層高的商店安裝了首部使用奧的斯安全裝置的客運(yùn)施工升降機(jī)。從此以後，升降機(jī)的使用得到了廣泛的接受和高速的發(fā)展。最初的升降機(jī)是由蒸汽機(jī)推動的，因此安置的大廈必須裝有鍋爐房。1880年，德國西門子發(fā)明使用電力的施工升降機(jī)，從此名副其實(shí)的電力升降機(jī)正式出現(xiàn)。我國升降機(jī)的發(fā)展主要體現(xiàn)在外觀改進(jìn)、吊籠自重的減輕、起升速度和高度的提高、安全裝置的完善、吊籠額載的增大和電氣控制自動化等方面。鋁合金、合金鋼、鋁塑板等輕質(zhì)材料的采用，使吊籠自重大大減輕、為降低傳動機(jī)構(gòu)的所需功率、用戶節(jié)省用電創(chuàng)造了條件；而吊籠降重、變頻無級調(diào)速和plc控制技術(shù)的普遍采用，又使吊籠的起升速度得以提高；國產(chǎn)制動載荷60kn的防墜安全器的開發(fā)成功，為吊籠額載的增大提供了保障；吊籠供電采用輸電滑線，使提升高度突破了450m；在電氣控制方面，半自動和全自動的層樓呼喚、吊籠無人駕駛能準(zhǔn)確停層的電控系統(tǒng)已試用成熟且大量運(yùn)用在出口產(chǎn)品上；升降機(jī)的品種也越來越多。可以說，我國升降機(jī)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，基本跟上了國際同行業(yè)的節(jié)拍，完全能滿足我國飛速發(fā)展的建筑業(yè)需要且已大量出口。但是，在吊籠的載荷功率比、元器件的可靠度和壽命、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與使用中的安全性理念等方面，國產(chǎn)升降機(jī)與國際先進(jìn)水平相比還存在不少差距！1.3 課題研究內(nèi)容在已經(jīng)非常成熟但比較落后的交流拖動技術(shù)基礎(chǔ)上，通過基于plc的控制技術(shù)與變頻器變頻調(diào)速技術(shù)在小型貨物升降機(jī)中的應(yīng)用研究，闡述了新型升降機(jī)控制與調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用情況。（1）小型貨物升降機(jī)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。通過設(shè)計(jì)小型貨物升降機(jī)組成方框圖、工作過程、整體結(jié)構(gòu)圖、運(yùn)行位置速度圖等方面，完成小型貨物升降機(jī)設(shè)計(jì)方案的確定。（2）小型貨物升降機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)。 小型貨物升降機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)包括plc設(shè)計(jì)、變頻器設(shè)計(jì)、電動機(jī)設(shè)計(jì)、報警設(shè)計(jì)、顯示設(shè)計(jì)和整合硬件電路設(shè)計(jì)等。（3）小型貨物升降機(jī)軟件程序設(shè)計(jì)。 小型貨物升降機(jī)軟件程序設(shè)計(jì)包括小型貨物升降機(jī)plc流程圖、梯形圖，部分功能性梯形圖剖析和fxgpwin編程環(huán)境分析。（4）小型貨物升降機(jī)simulink仿真測試。 利用matlab軟件中simulink進(jìn)行小型貨物升降機(jī)的仿真，完成對整個系統(tǒng)的測試。3系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1小型貨物升降機(jī)設(shè)計(jì)框圖小型貨物升降機(jī)用作垂直距離解決方案，主要由plc、變頻器、電動機(jī)、顯示、報警、監(jiān)控和機(jī)械構(gòu)件等組成。本設(shè)計(jì)中用plc接收來自操作員的控制輸入信號和吊籠運(yùn)行的監(jiān)控信號，通過信息綜合處理后，輸出電信號控制變頻器輸出的頻率，控制電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)吊籠的正常運(yùn)行；并輸出電信號給顯示電路和報警電路，實(shí)現(xiàn)升降機(jī)上下運(yùn)行的顯示和故障問題的報警。小型貨物升降機(jī)的系統(tǒng)框圖如圖2-1所示圖2-1 小型貨物升降機(jī)組成框圖2.2 小型貨物升降機(jī)設(shè)計(jì)的工作過程以plc強(qiáng)大而穩(wěn)定的控制功能為核心，接收吊籠上升、下降、急停、低速、中速、高速等控制信號，通過plc的信息綜合處理后，調(diào)節(jié)變頻器輸出電頻率，實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)正反轉(zhuǎn)，低、中、高速的控制，完成小型貨物升降機(jī)的基本功能。并使用位置傳感器監(jiān)控吊籠的位置，反饋給plc的信息綜合處理后，使用顯示電路對吊籠的位置進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控；并使用小型貨物升降機(jī)的報警電路對出現(xiàn)的故障進(jìn)行報警，通知給操作人員處理。當(dāng)小型貨物升降機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)緊急情況時，可以按下急停按鈕，將吊籠剎停在任意位置；待緊急情況解除后再運(yùn)行升降機(jī)，到達(dá)目的位置！小型貨物升降機(jī)的位置速度圖如圖2-2所示。圖2-2小型貨物升降機(jī)位置速度圖小型貨物升降機(jī)的運(yùn)行過程包括上升過程和下降過程。上升過程是由靜止位置s1開始加速到起步速度，運(yùn)行至s2處即完成了啟動過程；然后變頻器接受到plc的調(diào)速控制，以預(yù)先操作員設(shè)定的低速、中速、高速中的一擋速度快速通過主運(yùn)行路程；之后到達(dá)s3位置即進(jìn)入減速停車階段，以末尾速度運(yùn)行至s4位置（目的位置）且停住。下降過程是由靜止位置s4開始加速到起步速度，運(yùn)行至s3處即完成了啟動過程；然后變頻器接受到plc的調(diào)速控制，以預(yù)先操作員設(shè)定的低速、中速、高速中的一擋速度快速通過主運(yùn)行路程；之后到達(dá)s2位置即進(jìn)入減速停車階段，以末尾速度運(yùn)行至s1位置（目的位置）且停住。2.3 小型貨物升降機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)小型貨物升降機(jī)的升降過程是利用電動機(jī)正反轉(zhuǎn)卷繞鋼絲繩帶動吊籠上下運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的。小型貨物升降機(jī)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)由電動機(jī)、滑輪、鋼絲繩、吊籠、電氣控制裝置（plc和變頻器）和位置傳感器等組成。其基本結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。圖2-3小型貨物升降機(jī)結(jié)構(gòu)圖 吊籠：運(yùn)載貨物，提供貨物上升或下降的運(yùn)載空間；在保證足夠的剛度和強(qiáng)度下，盡可能的采用鋁合金等輕質(zhì)材料，這樣可以降低使用的電能，提高機(jī)械設(shè)備的能動度和電氣設(shè)備的控制力，帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益。 鋼繩、滑輪：傳動裝置，通過鋼繩和滑輪的作用，將電動機(jī)的動能轉(zhuǎn)動給吊籠，實(shí)現(xiàn)吊籠上下運(yùn)行的動力需求。小型貨物升降機(jī)的設(shè)計(jì)必須考慮轉(zhuǎn)動設(shè)備的承受力、安全性，盡可能的選擇優(yōu)質(zhì)的傳動設(shè)備，因?yàn)閭鲃釉O(shè)備很易受損。 電動機(jī)：動力的源泉，小型貨物升降機(jī)的運(yùn)行源于電動機(jī)的轉(zhuǎn)動，必須使用穩(wěn)定，強(qiáng)勁的電動機(jī)。 電氣控制裝置：小型貨物升降機(jī)的大腦，實(shí)時對電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行控制和監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 位置傳感器：監(jiān)控吊籠的運(yùn)行，實(shí)時的監(jiān)控吊籠的位置，并將吊籠位置信號反饋給電氣控制裝置，保證小型貨物升降機(jī)的正常運(yùn)行。硬件電路設(shè)計(jì)3 硬件電路設(shè)計(jì)3.1升降機(jī)電路設(shè)計(jì) 小型貨物升降機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要硬件由三菱fx2n-48mr可變程序控制器、三菱fr-e740通用變頻器和三相交流鼠籠式異步電動機(jī)等組成。系統(tǒng)的硬件電路接線如圖3-1所示。圖3-1小型貨物升降機(jī)電路接線圖3.2 plc控制電路設(shè)計(jì)可編程控制器，英文稱programmable logic controller，簡稱plc。plc是用于工業(yè)現(xiàn)場的電控制器。它源于繼電器控制技術(shù)，但基于電子計(jì)算機(jī)。它通過運(yùn)行存儲在其內(nèi)存中的程序，把經(jīng)輸入電路的物理過程得到的輸入信息，變換為所要求的輸出信息，進(jìn)而再通過輸出電路的物理過程去實(shí)現(xiàn)對負(fù)載的控制。 3.2.1 課題plc選型通過對輸入/輸出點(diǎn)的選擇、對存儲容量的選擇、對i/o響應(yīng)時間的選擇、輸出負(fù)載的特點(diǎn)和性價比的對照分析。決定使用我所熟悉的三菱公司fx2n-48mr作為本課題的plc。fx2n-48mr特點(diǎn)有：(1)靈活的配置除了具有滿足特殊需求的大量特殊模塊外,6個基本單元中的每個單元可擴(kuò)展至256i/o。(2)高速運(yùn)算基本指令:0.08us/指令,應(yīng)用指令:1.52至幾百us/指令。(3)突出的寄存器容量fx2n系列包括8k步內(nèi)置ram寄存器,用一個寄存器盒可擴(kuò)展到16ram或eeprom。(4)豐富的元件資源3072點(diǎn)輔助繼電器,256點(diǎn)計(jì)時器,235點(diǎn)計(jì)數(shù)器,8000數(shù)據(jù)存儲器。 3.2.2三菱fx2n-48mr接線圖 選用fx2n-48mr作為本課題的plc，其中使用到10個輸入端口，8個輸出端口，本課題小型貨物升降機(jī)的plc接線圖如圖3-2所示。 圖3-2 小型貨物升降機(jī)plc接線圖 輸入端口：x0j0 急停按鈕，當(dāng)小型貨物升降機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)緊急情況時，按下此按鈕，升降機(jī)就會立即停下。x1k1上升按鈕，當(dāng)小型貨物升降機(jī)需要上升時，即可按下此按鈕，升降機(jī)就會向上運(yùn)行。x2k2 下降按鈕,當(dāng)小型貨物升降機(jī)需要下降時, 即可按下此按鈕，升降機(jī)就會向下運(yùn)行。 x3sd1 低速運(yùn)行按鈕，按下此按鈕，plc控制變頻器調(diào)節(jié)電動機(jī)電流頻率為20hz，使升降機(jī)低速運(yùn)行。 x4sd2 中速運(yùn)行按鈕，按下此按鈕，plc控制變頻器調(diào)節(jié)電動機(jī)電流頻率為30hz，使升降機(jī)中速運(yùn)行。 x5sd3 高速運(yùn)行按鈕，按下此按鈕，plc控制變頻器調(diào)節(jié)電動機(jī)電流頻率為50hz，使升降機(jī)高速運(yùn)行。 x6s1 位置傳感器按鈕，當(dāng)升降機(jī)吊籠運(yùn)行到此處位置時，s1傳感器響應(yīng)，調(diào)節(jié)plc變頻器，以此反饋控制升降機(jī)。 x7s2位置傳感器按鈕，當(dāng)升降機(jī)吊籠運(yùn)行到此處位置時，s2傳感器響應(yīng)，調(diào)節(jié)plc變頻器，以此反饋控制升降機(jī)。 x8s3位置傳感器按鈕，當(dāng)升降機(jī)吊籠運(yùn)行到此處位置時，s3傳感器響應(yīng)，調(diào)節(jié)plc變頻器，以此反饋控制升降機(jī)。 x9s4位置傳感器按鈕，當(dāng)升降機(jī)吊籠運(yùn)行到此處位置時，s4傳感器響應(yīng)，調(diào)節(jié)plc變頻器，以此反饋控制升降機(jī)。 輸出端口： y0rl 連接到變頻器低速頻率段端子，調(diào)節(jié)變頻器輸出低速頻率。 y1rm 連接到變頻器中速頻率段端子，調(diào)節(jié)變頻器輸出中速頻率。 y2rh 連接到變頻器高速頻率段端子，調(diào)節(jié)變頻器輸出高速頻率。 y3str連接到變頻器反轉(zhuǎn)啟動端子，調(diào)節(jié)變頻器控制電動機(jī)的反轉(zhuǎn)。 y4stf連接到變頻器正轉(zhuǎn)啟動端子，調(diào)節(jié)變頻器控制電動機(jī)的正轉(zhuǎn)。 y5mrs 連接到變頻器輸出停止端子，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的急停。 y6上行指示，當(dāng)升降機(jī)上升時，y5響應(yīng)使上行指示燈亮。 y7下行指示，當(dāng)升降機(jī)下降時，y6響應(yīng)使下行指示燈亮。3.3變頻器控制電路設(shè)計(jì)變頻器（variable-frequency drive，vfd）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部igbt的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過流、過壓、過載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。 3.3.1 fr-e740變頻器的工作原理將輸入的固定頻率三相交流電整流成直流電，再逆變成三相交流電，附加輸入輸出電抗器、濾波電路和制動電路的穩(wěn)定和保護(hù)，實(shí)現(xiàn)輸出三相交流電頻率范圍內(nèi)的任意控制。其主電路如圖3-3所示。圖3-3 fr-e740變頻器主電路圖 3.3.2 課題變頻器選型 在一拖一的情況下，變頻器的容量選擇要保證變頻器的額定電流大于該電動機(jī)的額定電流，或者是變頻器所適配的電動機(jī)功率大于當(dāng)前該電動機(jī)的功率。決定采用我所比較熟悉的fr-e740通用變頻器。 3.3.3 三菱fr-e740接線圖選用fr-e740作為本課題的變頻器，其中使用到6個輸入端子，sd公共端,r/l1、r/l2、r/l3交流電源輸入端子和u、v、w變頻器輸出端子。本課題小型貨物升降機(jī)的變頻器接線圖如圖3-4所示。圖3-4小型貨物升降機(jī)變頻器接線圖 輸入輸出端口: r/l1、r/l2、r/l3交流電源輸入端子，驅(qū)動電機(jī)的三相交流電輸入口。u、v、w變頻器輸出端子，輸出的三相交流電直接驅(qū)動電動機(jī)。 rl、rm、rh低、中、高速度選擇端子，選擇變頻器頻率輸出范圍。 sd輸入公共端。 stf正轉(zhuǎn)啟動端子。 str反轉(zhuǎn)啟動端子。 mrs輸出停止端子。 p/+、pr制動電阻器連接端子。3.4 電動機(jī)電路設(shè)計(jì) 最受青睞的電動機(jī)就是三相交流異步電動機(jī)，三相交流異步電動機(jī)是用三相交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場來帶動電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的。 3.4.1電動機(jī)的選型鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子繞組由插入轉(zhuǎn)子槽中的多根導(dǎo)條和兩個環(huán)行的端環(huán)組成。若去掉轉(zhuǎn)子鐵心，整個繞組的外形像一個鼠籠，故稱籠型繞組。其結(jié)構(gòu)簡單，起步方便，體積較小，工作可靠，堅(jiān)固耐用，便于維護(hù)和檢修。 繞線式轉(zhuǎn)子：繞線轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似，也是一個對稱的三相繞組，一般接成星形，三個出線頭接到轉(zhuǎn)軸的三個集流環(huán)上，再通過電刷與外電路聯(lián)接。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，故繞線式電動機(jī)的應(yīng)用不如鼠籠式電動機(jī)廣泛。但通過集流環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子繞組回路中串入附加電阻等元件，用以改善異步電動機(jī)的起、制動性能及調(diào)速性能，故在要求一定范圍內(nèi)進(jìn)行平滑調(diào)速的設(shè)備上采用。綜合基于plc控制的小型貨物升降機(jī)對電動機(jī)性價比要求和便于維修等各方面，本課題選用三相交流鼠籠式異步電動機(jī)。 3.4.2 三相交流鼠籠式異步電動機(jī)接線圖選用三相交流鼠籠式異步電動機(jī)作為本課題的電動機(jī)，為小型貨物升降機(jī)提供動力解決方案，實(shí)現(xiàn)貨物穩(wěn)定高效的升降。本課題小型貨物升降機(jī)的電動機(jī)接線圖如圖3-5所示。圖3-5 小型貨物升降機(jī)電動機(jī)電路接線圖3.5 顯示電路和控制面板設(shè)計(jì)3.5.1 顯示電路的設(shè)計(jì) 基于plc控制的小型貨物升降機(jī)的顯示電路中，最為重要的就是顯示出小型貨物升降機(jī)上升或下降的運(yùn)行，這也是最基本的最實(shí)際的顯示功能；本文設(shè)計(jì)使用上下指示燈來顯示出小型貨物升降機(jī)上升或下降的運(yùn)行。本課題小型貨物升降機(jī)的顯示電路如圖3-6所示。圖3-6小型貨物升降機(jī)顯示電路 本課題顯示電路的工作過程：輸入端，k1x1 上升按鈕連接plc的x1輸入端，控制小型貨物升降機(jī)的上升命令；k2x2 下降按鈕連接plc的x2輸入端，控制小型貨物升降機(jī)的下降命令。輸出端，y6上行指示燈，當(dāng)k1按鈕閉合，小型貨物升降機(jī)的吊籠向上升，同時y6輸出端響應(yīng)，給出上行指示；y7下行指示，當(dāng)k2按鈕閉合，小型貨物升降機(jī)的吊籠下降，同時y7輸出端響應(yīng)，給出下降指示。 3.5.2 控制面板的設(shè)計(jì) 本文的啟動監(jiān)控界面包括急停按鈕、上升按鈕、下降按鈕、低速運(yùn)行按鈕、中速運(yùn)行按鈕、高速運(yùn)行按鈕、s1/s2/s3/s4位置監(jiān)控指示和上升/下降指示等，以其實(shí)現(xiàn)小型貨物升降機(jī)基本的控制和監(jiān)控的功能。本課題小型貨物升降機(jī)啟動監(jiān)控界面如圖3-7所以。圖3-7 小型貨物升降機(jī)控制面板 小型貨物升降機(jī)啟動監(jiān)控界面包括： 急停按鈕紅色，當(dāng)按下時立即斷停電動機(jī)運(yùn)行，即實(shí)現(xiàn)小型貨物升降機(jī)出現(xiàn)緊急情況時能夠及時停下升降機(jī)。 上升與下降按鈕綠色，當(dāng)按下時即變成紅色，即控制小型貨物升降機(jī)上升與下降運(yùn)行。低速、中速與高速按鈕藍(lán)色，當(dāng)按下時即變成紅色，選擇任意一速度，即控制小型貨物升降機(jī)在s2-s3主路程中以這一速度快速通過。 上升指示與下降指示紅色，當(dāng)?shù)趸\處于上升/下降時，上升指示/下降指示即變成綠色，顯示吊籠的上下運(yùn)行情況。 s1/s2/s3/s4吊籠位置指示黃色，當(dāng)?shù)趸\運(yùn)行到任意一吊籠位置指示是，其黃色就變成綠色，顯示貨物升降機(jī)位置運(yùn)行情況 。 11系統(tǒng)仿真測試4 軟件程序設(shè)計(jì)4.1編程軟件gx developergxdeveloper是三菱通用性較強(qiáng)的編程軟件，它能夠完成q系列、qna系列、a系列（包括運(yùn)動控制cpu）、fx系列plc梯形圖、指令表、sfc等的編輯。該編程軟件能夠?qū)⒕庉嫷某绦蜣D(zhuǎn)換成gppq、gppa格式的文檔，當(dāng)選擇fx系列時，還能將程序存儲為fxgp（dos）、fxgp（win）格式的文檔，以實(shí)現(xiàn)與fx-gp/win-c軟件的文件互換。該編程軟件能夠?qū)xcel、word等軟件編輯的說明性文字、數(shù)據(jù)，通過復(fù)制、粘貼等簡單操作導(dǎo)入程序中，使軟件的使用、程序的編輯更加便捷。gxdeveloper編程軟件的操作界面，該操作界面大致由下拉菜單、工具條、編程區(qū)、工程數(shù)據(jù)列表、狀態(tài)條等部分組成。這里需要特別注意的是在fx-gp/win-c編程軟件里稱編輯的程序?yàn)槲募趃xdeveloper編程軟件中稱之為工程。與fx-gp/win-c編程軟件的操作界面相比，該軟件取消了功能圖、功能鍵，并將這兩部分內(nèi)容合并，作為梯形圖標(biāo)記工具條；新增加了工程參數(shù)列表、數(shù)據(jù)切換工具條、注釋工具條等。這樣友好的直觀的操作界面使操作更加簡便。圖4-1 gx simulator編輯界面圖4.2課題流程圖設(shè)計(jì) 小型貨物升降機(jī)的系統(tǒng)軟件包括plc控制軟件、變頻器控制軟件部分。4.2.1 plc控制程序流程圖 plc程序包括主程序和上升、下降子程序等，其中上升、下降子程序主要是使小型貨物升降機(jī)吊籠上升、下降運(yùn)行并選擇運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)小型貨物升降機(jī)的正常運(yùn)行。如圖4-2為plc控制程序流程圖。圖4-2 plc控制程序流程圖4.2.2 變頻器控制程序流程圖 變頻器程序包括主程序和正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)子程序等，其中正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)子程序直接控制三相交流電動機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)并選擇電動機(jī)運(yùn)行的低、中、高速段頻率，完成對貨物升降機(jī)的正反轉(zhuǎn)和調(diào)速控制。如圖4-3為變頻器控制程序流程圖。圖4-3 變頻器控制程序流程圖4.3小型貨物升降機(jī)梯形圖設(shè)計(jì)使用三菱gx developer編程軟件對本課題小型貨物升降機(jī)plc梯形圖和指令表進(jìn)行編程。如圖4-4、4-5、4-6、4-7、4-8分別為小型貨物升降機(jī)plc梯形圖四部分和plc指令表。圖4-4為plc梯形圖第一部分，包括初始化脈沖和急?？刂啤D4-4 plc梯形圖第一部分 圖4-5為plc梯形圖的第二部分，包括小型貨物升降機(jī)上升/下降控制程序和上下行指示程序。圖4-5plc梯形圖第二部分 圖4-6為plc梯形圖的第三部分，為小型貨物升降機(jī)速度選擇程序，選擇升降機(jī)以低速/中速/高速通過快速路程。圖4-6 plc梯形圖第三部分 圖4-7為plc梯形圖的第四部分，為小型貨物升降機(jī)程序結(jié)束指令，負(fù)責(zé)程序的循環(huán)運(yùn)行和終止運(yùn)行。圖4-7 plc梯形圖第四部分 圖4-8為plc指令表，其中包括了急停、上下運(yùn)行、速度選擇、運(yùn)行顯示等所有的子程序，即實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的小型貨物升降機(jī)的所有過程。指令表形象客觀的反應(yīng)了本課題小型貨物升降機(jī)的程序要求。圖4-8 plc指令表5系統(tǒng)仿真測試5.1仿真軟件gx simulatorgx simulator是gx developer的重要組成部分，提供建立系統(tǒng)模型、選擇仿真參數(shù)和數(shù)值算法、啟動仿真程序?qū)υ撓到y(tǒng)經(jīng)行仿真、設(shè)置不同的輸出方式來觀察仿真結(jié)果等功能。 先將在gx developer 編寫梯形圖轉(zhuǎn)換，之后在安裝了gx simulator的情況下，通過工具欄中的“梯形圖邏輯測試起動”或仿真窗口即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變好程序的仿真。仿真界面如圖5-1所示。圖5-1 gx simulator仿真界面5.2 課題gx simulator仿真 gx simulator為三菱全系列plc仿真調(diào)試軟件,通過編寫好的程序在電腦中虛擬運(yùn)行，可以判別出程序的問題和運(yùn)行情況，模擬plc控制器在實(shí)際運(yùn)行中的工作過程。 5.2.1 調(diào)試軟元件仿真在gx simulator運(yùn)行“在線”中的“軟元件測試”來強(qiáng)制一些輸入條件on/off，監(jiān)控程序的運(yùn)行狀態(tài)。如圖5-2強(qiáng)制x0 on的程序運(yùn)行狀態(tài)。圖 52 強(qiáng)制x0 on程序仿真5.2.2 時序圖仿真點(diǎn)擊“仿真窗口”的“菜單起動s”，點(diǎn)擊“時序圖（t）”起動“（r）”，則出現(xiàn)“時序圖監(jiān)控”?？梢钥吹匠绦蛑懈髟淖兓瘯r序圖。如圖5-3、5-4、5-5為調(diào)試運(yùn)行時的仿真時序圖。圖5-3 調(diào)試運(yùn)行時序圖圖5-4 調(diào)試運(yùn)行時序圖圖5-5 調(diào)試運(yùn)行時序圖23 結(jié)論與展望6結(jié)論與展望時光荏苒、歲月如梭，美好的大學(xué)時光已近尾聲；最后這一課畢業(yè)論文設(shè)計(jì)著實(shí)是對自己大學(xué)四年時光的回顧與總結(jié)，強(qiáng)化了電氣工程專業(yè)知識，也深化了付出才有回報的進(jìn)取理念，畢業(yè)論文設(shè)計(jì)有很多總結(jié)與展望。 總結(jié)：1，通過對本課題小型貨物升降機(jī)的設(shè)計(jì)，著實(shí)強(qiáng)化了自己對電氣系統(tǒng)的整合能力，要以全局觀、整合觀的理念去設(shè)計(jì)電氣系統(tǒng)的框架。2，讓自己深刻的懂得了小型貨物升降機(jī)的工作原理和過程，獲取了不少知識。3，經(jīng)過對三菱fx2n48mr和三菱fre740的設(shè)計(jì)，完成了對三菱這plc和變頻器的剖析，深刻的明白了plc和變頻器的工作原理、運(yùn)行過程和程序編程。4，使用gx developer軟件編程和gx simulaor軟件仿真，進(jìn)一步弄清了這倆個軟件的使用和功能。5，經(jīng)過這論文的設(shè)計(jì)，我掌握了不少知識，收獲了不少設(shè)計(jì)理念，相信老師授予我們這些精神上的支持必將指引我的職業(yè)路程。展望：傳統(tǒng)的小型貨物升降機(jī)較本課題設(shè)計(jì)的小型貨物升降有太多的劣勢，本課題也是現(xiàn)代貨物升降機(jī)的設(shè)計(jì)主流；由于價格方面的原因，市場上普遍用的還是傳統(tǒng)升降機(jī)，但隨著社會現(xiàn)代化的愈發(fā)進(jìn)步，本設(shè)計(jì)必將有廣闊的市場。在技術(shù)上也有不少需要更進(jìn)一步的，在以后更先進(jìn)的設(shè)計(jì)中，可能包含有先進(jìn)的監(jiān)控系統(tǒng)和mcgs系統(tǒng)便于操作。由于本人理論水平的有限和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的缺乏，文章存在著缺點(diǎn)和不足，懇請各位老師、同學(xué)批評指正，謝謝評閱。31致謝致 謝本論文是在汪洋老師的指導(dǎo)下才得以落幕的?；厥渍麄€論文的周期，正是汪老師嚴(yán)謹(jǐn)而樸實(shí)的作風(fēng)，激勵著我踏實(shí)的學(xué)習(xí)和工作；從最開始論文被汪老師的選定，再之后的開題報告，直至今日的論文定稿，都是在汪老師個人魅力影響下才漸臻佳境；僅以此言，難以表達(dá)自己內(nèi)心的情愫，祝愿汪老師桃李滿天下！在此，我還要感謝電子與信息工程學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)和老師們，正是你們給我提供了優(yōu)質(zhì)的環(huán)境，在這里我不僅能接受各位老師的指導(dǎo)學(xué)習(xí)，還能利用院辦的器件和工具提高動手能力。最后，感謝一起奮斗中的同學(xué)們，在電子與信息工程學(xué)院與大家共同進(jìn)步是我大學(xué)生活中最值得懷念的事情，感謝你們！歲月如梭，白駒過隙，有太多的事由已經(jīng)流逝，但在湖北科技學(xué)院的四年，是美好而值得回憶的青春年華。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 廖常初fx系列plc編程及應(yīng)用m北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20092