基于PLC的变频调速自动扶梯控制系统设计论文

1、学 号：2HEBEI UNITED UNIVERSITY毕业论文GRADUATETHESIS设计题目：基于PLC的变频调速自动扶梯控制系统设计学生：侯玉贞专业班级：09电气3班学 院：电气工程学院指导教师：周亚罗 讲师2013年6月17日 / 摘 要自动扶梯是一台特种结构型式的链式输送机和两台特殊结构型式的胶带输送机组合的，用于不同层高间运载人员上下的一种连续输送机械。从第一台名义上的自动扶梯诞生以来，自动扶梯的发展迄今为止大约经历了100多年。 自动扶梯作为运送旅客的交通工具，不仅成功地缩小了目标间的距离，而且使超短途（如楼层、月台间等）的大流量人员运输成为可能。自动扶梯的应用已经改变了我们的生活。随着自动扶梯进一步向着高科技、节能、智能化的方向发展，变频器在扶梯领域也被广泛地应用。本文以PLC和变频器为核心的自动扶梯控制系统可根据客户的要求对以往的电梯控制系统进行改造,这不仅避免了旧系统的诸多缺点而且更加节约能源。本控制系统具有先进、可靠、经济等特色。关键词：扶梯系统； PLC；FRB70A变频器 AbstractEscalator type of chain conveyor i

2、s a special structure and special structure belt conveyor of the combination of the two, used to carry people up and down between different height of a continuous conveyor machinery. Since the first escalator was born in name, and so far about the development of the escalator of over 100 years. Escalators to carry passengers as a means of transportation, not only narrow the distance between the target successfully, and make the ultra short (e.g., floors, platform, etc.) between the flow of large

3、 transport personnel to make possible. Escalator applications have changed our lives. As the escalator further development in the direction of the high-tech, energy saving, intelligent, inverter has been widely used in the field of escalator. Based on PLC and inverter as the core of the escalator control system according to the customers request to modify previous elevator control system, which not only avoids the disadvantages of the old system and more energy saving. This control system is adv

4、anced, reliable, economic and other characteristic.Keywords：escalator system; PLC; FRB70A inverter目 录摘要IABSTRACTII第一章 绪论41.1国外研究现状41.2 自动扶梯调速系统的特征41.3.该课题研究的目的和意义51.4自动扶梯系统结构的基本组成5第二章扶梯系统的方案论证82.1方案论证82.1.1继电器控制系统82.1.2 PLC控制系统92.1.3变频调速系统92.1.4 方案的选定10第三章控制系统的组成和硬件的选择113.1 控制系统的组成113.2硬件的选择113.2.1自动扶梯电动机的选择113.2.2可编程控制器的选择153.2.3变频器的选择213.2.4 传感器的选择35第四章自动扶梯系统硬件电路设计384.1电路设计与电路图384.1.1系统硬件设计：38第五章自动扶梯系统软件设计455.1系统软件设计455.1.1多段频率的选择455.1.2加减速模式455.1.3节能分析455.2自动扶梯控制系统流程图475.3自动扶梯调速节能系统PLC程序设计50总

5、结与展望52辞53参考文献54附录55附录1 扶梯系统程序设计55附录2 硬件设计电路57第一章 绪论1.1国外研究现状在国外一些发达的工业国，电梯的使用已相当普遍，当今世界上最大的电梯生产企业是美国的奥梯斯电梯公司，该公司的产量约占全世界的25%。其余如瑞士的迅达电梯公司，芬兰的柯尼电梯公司，也是有名的电梯制造企业。后起之秀的日本电梯制造业，以“日立”、“三菱”为代表，在国际上也有一定的声誉。我国的电梯生产在解放前是空白，国城市轨道交通发展较慢，对公共交通型自动扶梯需求量不大。后来随着我国城市轨道交通的发展，以与为了适应设备国产化的改革要求，企业开始生产公共交通型自动扶梯。国有自动扶梯企业经历几十年的发展，实力明显增强，基础设施也比较完善。但是面对当今激烈的自动扶梯市场竞争，如何避免自动扶梯耗能大，机械磨损严重，使用寿命短等缺点，对自动扶梯控制系统的改造势在必行。目前，自动扶梯节能改造方式主要有两种即以PLC为核心结合变频器的控制方式和以单片机为核心结合变频器的控制方式。这里采用第一种控制方式。1.2 自动扶梯调速系统的特征本文中自动扶梯调速系统的性能特点：1、无乘客时，电梯低速运行

6、，当有乘客到达入口时，电梯自动转入全速运行。即应用变频调速可以进行电机软启动；乘客离开电梯后若再无乘客，则电梯自动转回低速运行；启动、停止或速度转换平稳顺畅，舒适性较好；当扶梯处于下行状态时，电机进入发电状态，能量回馈电网，此时电机不受变频器控制。2、当变频器出现故障时，可以不通过变频器，直接通过电网供电，改造中为了便于系统故障时不影响用户的使用，所以在保留原系统（工频系统）的基础上增加变频系统。3、检修运行时扶梯以二分之一额定速度运行，便于检修和观察扶梯结构的运动情况，克服了原系统额定速度点动停止不与时的不足。4、扶梯空载时电流仅为额定速度运行时电流的三分之一，节能效果明显。由于无人乘梯时运行速度很低，机械部分的磨损大大降低，相对延长了扶梯的使用寿命。5、变频技术的采用大大降低了扶梯启动时对电网的冲击，保证了扶梯启动的平滑、舒适，可有效改善电网的功率因数，降低无功损耗。变频调速技术作为高新技术、基础技术、和节能技术在国民经济和日常生活中具有重要地位，已经渗透到经济领域的所有技术部门中。变频调速技术应用面广，是工业企业和日常生活中普遍需要的新技术，被用来改造传统的产业，节约能源与提高产

7、品质量，获得较好的经济效益和社会效益。1.3.该课题研究的目的和意义本文主要介绍佛朗克FRS70A变频器和PLC在自动扶梯调速节能系统中的应用。该节能方案有以下优点：1、无人乘梯时：保证扶梯自动平稳过渡到节能运行，以l/5额定速度运行。(可以选择当无人乘梯时，扶梯自动停止的功能)；2、有人乘梯时：保证扶梯自动以节能速度平稳过渡到额定速度运行，实际测量时得到了验证：3、扶梯空载时以节能模式运行，电流仅为空载时额定速度运行电流的1/3。4、检修运行时：扶梯系统以1/2额定速度运行，便于检修和观察扶梯机构的运行情况，避免了原系统以额定速度运行、点动操作停止不与时的不足。5、由于无人乘梯时节能运行时速度很低，机械部分的磨损大大降低，相对延长了扶梯的使用寿命。6、变频技术的采用，大大降低了扶梯启动时对电网的冲击，采用变频器可有效改善电网的功率因数，降低无功损耗。7、改造中充分考虑了变频系统与原系统的并存，便于系统故障时相互切换，不影响用户的使用。8、改造中借用了原系统的安全条件，加上变频器自身的安全环节使得改造后的系统更安全、更可靠。9、扶梯节能改造的设备费用与电能节约和机械磨损的费用相比，投入

8、不大，短期即可收回投资，因此扶梯变频节能安全改造技术的研制和使用成功，能提高现有扶梯安全节能，具有显著的经济效益和社会效益。1.4自动扶梯系统结构的基本组成自动扶梯是一台特种结构型式的链式输送机和两台特殊结构型式的胶带输送机组合的，用于不同层高间运载人员上下的一种连续输送机械。1、驱动装置 由于自动扶梯是运载人员的，往往用于人流集中之处特别是服务于公共场所的自动扶梯更是如此。每天连续运转时间很长。因此对驱动装置提出较高的设计要求。所有零、部件应进行详细计算较高的强度和刚度，以保证在短期过载情况下机械具有从分的可靠性。零件要有较高的耐磨性。以保证机器在若干年每天能进行长时间工作。由于驱动装置设置地点位置的限制，要求机构尽量的紧凑，并要求装拆维修方便。驱动装置的作用是将动力传递给予梯路系统与扶手系统。一般由电机、减速器、制动器、传东链条与驱动主轴等组成。2、牵引构件 自动扶梯所用牵引构件有牵引链条与牵引齿条两种。牵引构件是传递牵引力的构件。一台自动扶梯一般有两根构成闭合环路的牵引链条（或称梯级链）或牵引齿条。使用牵引链条的驱动装置装在上分支上水平直线区段的末端，即所谓端部驱动式的。使用牵引

9、齿条的驱动装置装在倾斜直线区段上下分支的当中即所谓中间驱动式的。 3、扶手装置 扶手装置是供站立在自动扶梯上的乘客扶手用的。自动扶梯自从有了活动扶手之后，才真正进入实用阶段。自动扶梯的活动扶手有如电梯中的安全钳一样，是重要的安全设备。扶手装置由扶手驱动系统、扶手胶带、栏杆等组成。扶手装置是装在自动扶梯梯路两侧的两台特种结构形式的胶带输送机。 4、紧装置 重锤式紧装置是利用重锤的上下的自动调节牵引构件的力的一种紧装置。这种结构复杂和自重大，在自动扶梯中已很少使用。目前，一般采用弹簧紧装置这种结构形式的紧装置链轮轴的两端各装在滑块，滑块可在固定的滑槽中滑动，以调节牵引链条的力，使自动扶梯的牵引链条获得必要的初力，以保证自动扶梯正常运转。补偿牵引链条在运转过程中的伸长；牵引链条与梯级由一个分支过渡到另一分支的改向功能；梯路导向所必须的部件，如转向壁等均装在紧装置上的。5、导向轨道系统 如前所述，自动扶梯的梯级沿着金属结构按一定要求设置的多根轨道运行，以形成阶梯。自动扶梯梯路导轨系统包括主轮和辅轮的全部导轨、反轨、反板、导轨支架与转向壁等。导轨系统的作用在于支承由梯级主轮和辅轮传递来的梯路载荷，保证梯级按一定得规律运动以与防止梯级跑偏等。因此，要求轨道既要满足梯路设计要求，还应具有光滑、平整、耐磨的工作表面，并具有一定得尺寸精度。6、梯级 梯级是特殊结构形式的四轮小车，有两只主轮，两只辅轮。梯级的主轮的轮轴与牵引链条铰接在一起，而辅轮轴则不与牵引链条连接。这样，全部梯级通过按一定得规律布置的导轨运行，可以做到在自动扶梯上分支的梯级保持水平，而在下分支的梯级可以倒挂。 在一台自动扶梯中，梯级是数量最多的部件。一台小提升高度自动扶梯的梯级约需5010

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