控制系统性能实验报告.docx

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控制系统性能实验报告

实验报告

控制系统实验－可编程控制器

题目自动扶梯的设计

学院

专业

班级

学号

学生姓名

2012年6月7日

实验守则

1.遵守实验室各项规章制度，爱护实验室的仪器设备。

2.严格遵守操作规程，正确细心使用仪器设备，保证人身安全。

3.听从教师指导，掌握实验技能，努力完成要求的实验。

实验报告要求：

明确实验目的，完成实验内容。

要求实验报告书写工整、字迹清晰。

实验总评成绩：

实验教师签名：

日期：

题目

第一设备功能介绍

第二系统原理图绘制

第三控制系统设计依据性文件

第四电气图纸

第五控制机柜

第六流程图及程序

第七实验室调试图纸及程序

课题项目：

一、设备功能介绍

自动扶梯是公共场所运送乘客的典型设备，已经广泛应用于大型商场、机场、地铁等公共场合，方便了顾客，提高了服务质量。

但是目前的自

动扶梯大多数是采用直接启动的工作方式，从其启动运转至关闭为止，不管有无乘客均以额定速度运行，这就导致自动扶梯能耗大、机械磨损

严重、使用寿命低等问题。

因此我们采用plc与变频技术相结合的控制

方式对此进行节能改造。

改造后的自动扶梯具有以下功能：

⑴当安装在扶梯入口的光电检测到有乘客正向进入电梯入口时，扶梯

开始缓慢加速至额定速度运行，进入高速运行状态。

⑵当安装在扶梯出口的光电检测到乘客离开电梯时，自动停止运行，

进入停机待机状态。

⑶若又有人进入扶梯，则扶梯又缓慢加速至额定速度运行知道人离开

扶梯，才自动停止运行，进入停机待机状态，如此循环往复运行。

二、系统原理图

三、控制系统设计依据性文件

1.控制面板尺寸：

220mm*150mm，具有控制系统的开启停止，急停，警告，控制点动运动，控制运行方向的作用。

2.PLC的面板输入信号及接口定义：

X0为乘客光电检测信号，当有乘客进入到检测区域，X0输入一个有效信号。

X1为扶梯运行速

度监控输入信号，用于监控扶梯的运行速度，如果超出设置范围，则X1输入一个有效信号。

X2为逆转监控输入信号，如果扶梯处于系统设置的反向运转状态，PLC将发出信号切断扶梯电机的供电电路中的接触器触点并发出报警。

X3为乘客反向提醒信号，当扶梯处于停止状态时，如果有乘客从反向进入扶梯，扶梯按系统设置的较低的速度

开始运转并发出报警声以提醒乘客进入错误。

X4为安全回路输入信号，如果扶梯的安全回路在运行过程中发生意外，PLC将发出一个控制信号切断扶梯供电回路。

X5为强行停止输入信号，当发生人为意外情况时，可通过此手动按钮强行切断扶梯供电回路。

X6为备用工作方式选择信号，当变频器或检测传感器出现故障时，可通过此信号控制扶梯电机直接接通市网供电并切断变频器供电回路。

X7为接触器触点安全监控输入信号，如果KM1，KM2的触点出现粘连，会导致短路，通过把KM1与KM2的常开辅助触点串联，如果触点发生粘连，则X7有输入信号。

X10为接触器触点安全监控输入信号，防止KM3，KM4的触点出现粘连。

3.PLC输出信号的定义：

PLC的输出信号控制的对象有变频器停止运行信号Y0，输出使变频器MRS端有效，变频器无输出频率和电压。

变频器输出接通信号Y1，控制KM1线圈得电同时KM2线圈失电，扶梯由变频器供电。

启动信号Y3输出，使变频器的RH端有效，扶梯缓慢加速启动，同时Y1有输出。

控制市电切换接通信号Y2，控制KM2线圈得电同时KM1线圈失电，扶梯额定运行，同时Y0有输出。

变频器节能运行信号Y4，使变频器RM端有效，扶梯低速节能运行，同时Y1有输出。

照明输出Y5，用于控制照明电路。

报警信号输出Y6，用于驱动报警装置。

注油器信号输出Y7，用于控制自动润滑装置。

PLC的输入输出端子接线如图4所示。

图中，将KM1的常闭辅助触点与KM2的线圈串联是为了防止KM1与KM2的主触点同时导通而引起短路。

四、电气图纸

①电气原理图

②强电图

图中主回路主要由主空开ZK、相序保护继电器JSW、安全接触器JAQ、运行接触器JYX、主电机MT等组成。

但是为了安全稳定等因素来考虑，我们采用以下的回路：

连接扶梯驱动电机的主线路有两条，分别为市网供电和变频器供电，变频器的R、S、T端子与市网的三相电源通过保护开关相连，U、V、W与扶梯的电机电源端通过交流接触器KM1相连接，市网供电电源与扶梯的电机电源端通过交流接触器KM2相连接，扶梯的上行和下行方向通过切换KM3与KM4主触点分别导通来控制。

为了严格

防止扶梯由于程序故障导致逆行，KM3（上行）和KM4（下行）导通与否不通过程序控制，而是由工作人员手动通过钥匙式开关控制。

（而在此试验中我们所设计的自动扶梯只考虑上行，故这里可以不用考虑KM4）当扶梯处于调速运行或节能运行状态时，交流接触器KM2线圈失电，主触点断开，交流接触器KM1线圈得电，其主触点闭合，扶梯由变频器供电。

一旦正常运行达到额定的速度后，KM1线圈失电，其主触点断开，变频器不再供电，同时KM2线圈得电，其主触点闭合，扶梯电机切换到市网供电，这样可以降低变频器的输出功率，减少变频器的工作时间。

检修模式下，扶梯由变频器供电，通过手动按钮控制变频器的JOG端有效来使扶梯点动运行。

FR为市网供电工作时扶梯电机过载保护装置热继电器，M为扶梯异步三相驱动电机。

③PLC输入输出口分配

输入输出口分配如附表所示。

　　附表输入输出口分配表

④接线图

当光电检测装置检测到乘客信号时，Y3输出，变频器的RH端子有输入信号，变频器根据预先设置的频率和加速时间控制扶梯缓慢启动。

当在设置的时间段T2内检测不到新的乘客时，Y4输出，变频器的RM端子有输入信号，变频器按照预先设置的较低的频率输出，控制扶梯以节能方式运转。

当在设置的时间T3内检测不到新的乘客，

Y0输出，变频器的停止信号控制端子MRS有输入信号，变频器停止输出，扶梯停止运转。

变频器的公共端SD与PLC的公共端COM相连接。

PLC与变频器之间的连接线情况如上图所示中的SD，MRS，RH，RM等符号连接。

五、控制机柜

六、流程图及程序

在PLC的控制程序中，首先需要判断扶梯的安全回路是否处于安全状态，然后再检测扶梯的停止、上行、下行、检修、润滑等信号，通过对这些信号的处理，给出相应的运行状态显示和报警等信号。

在程序设计时，本系统采用模块化的编程思想，将各个功能模块单独编制子程序进行调用。

首先PLC初始化，内部寄存器复位与置位，接着检测扶梯的运行状态和运行模式，然后再将扶梯的各项安全信号状

态放入状态寄存器，通过状态字确认扶梯是否处于正常，如正常则输出信号驱动变频器等设备工作，使扶梯进行相应的运行。

系统程序设计流程如下图所示。

程序：

七、实验室调试图纸及程序

①电机原理图

②程序：

程序要求：

电机:

第一次案（×1）电机正传，指示灯亮。

第二次案（×1）电机停止，指示灯灭。

第三次案（×1）电机反传，指示灯亮。

第四次案（×1）电机停止，指示灯灭。

电磁阀：

只有在电机正传开始5秒后，电磁阀才开始工作，并且可以通过×2关闭电磁阀，直到再次进入电机正传。

八、总结

对自动扶梯的节能改造符合当今世界节能环保的主题，且用基于PLC及变频器控制的扶梯节能系统可靠、运行稳定，很有效的节约了用户的使用成本。

参考文献：

⑴刘旭明基于变频器的自动扶梯节能系统设计

⑵沈玉梅基于PLC和变频器的自动扶梯节能改造