电气自动化毕业论文

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毕业设计

设计题目:PLC对电梯控制的应用设计

院系：电子工程系

班级：电气081班

姓名:耿庆辉

学号:080433141

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摘要

当今时代随着高层建筑的日益增多和建筑设计的档次的提高，使

得人们对电梯的要求也越来越高。目前已不仅限于要求电梯搭乘快

速、舒适，制造坚固，装潢考究，人们对电梯的安全可靠性及多功能

性正提出越来越高的要求，为此电梯正朝着控制智能化的方向发展。

而电梯的核心是电梯控制器,电梯控制器的实现也有多中方式,

诸如PLC,单片机,等等.在以前的电梯控制器设计中,大部分都是采用

PLC来实现,但是PLC是基于外围的硬件实现电梯的控制,这样的设计

很难实现电梯的智能化,要实现电梯的智能化,就得选用其他的设计

方法完成对电梯控制器的设计,而采用硬件描述语言来完成电梯控制

器的设计,就能很容易的实现电梯的智能.

在这篇文章里，所提到的是在通常应用于商业上的蒸汽压缩制冷

装之中，用模糊控制算法控制制冷压缩机的速度使之达到最有效的速

度来控制冷气的温度。它主要的目标是根据模糊控制算法，通过变换

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器对压缩机速度进行连续调控，并估算节能效果；不同于传统恒温控

制，这里通过控制压缩机冷藏容量，施加给控制压缩机50Hz的开关

运转频率。通过控制压缩机的电动机的供电电流达到的速度变化范围

是30-50Hz，由于转动频率过低会有因飞溅系统而出现的润滑问题，

现今所提供的压缩机转动频率一般不考虑小于30Hz的。在这个范围，

在二个最适当的工作流体之中，可以代替R22有很多，例如R407C

(R32/R125/R134a23/25/52%组)和R507(R125/R143A50/50%组)比较

好。压缩机速度模糊控制与传统的温度控制相比，更多的用于冷藏和

其他制冷系统。实验结果表明，当R407C作为工作流体时，可以达到

显著的节能效果，(



13%)。值得注意的是，从节能观点看，当压缩

机速度变化时可以达到的最佳的效果。另外，考虑到变换器费用问

题，回收期要比可接受的产品型号更具有决定性。

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关键词：压缩系统;冷室;活塞式压缩机;易变的速度;章程;

模糊逻辑;R407C;R507

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引言

1.节能型是发展方向

目前我国节能电梯技术在某些方面已经达到了国际领先水平，

但是节能电梯的普及率还很低，可节电30%以上的无齿轮电梯普及

率不及10%，可以能源再生的造能电梯普及率不及2%。因此专家预

计，节能电梯市场会在“十一五”期间进入快速增长期。

节能电梯从2001年开始进入我国办公楼、住宅楼、酒店等场

所，经过5年的发展，全国的无齿轮电梯市场从几千台增长到近6

万台。截至2006年9月，全国取得电梯制造许可证的整机企业超

过300家。电梯企业竞争日趋激烈，产品利润率走低，WALESS、奥

的斯、三菱等大企业保持了较高的市场份额，中小企业仅占全国

1/5的市场份额，同时行业整体企业数目急剧增多。

有关专家表示，我国已超过日本成为世界最大的新装电梯

市场。由于房地产业、城市公共建设等产业发展迅速，预计未来

10年，我国的电梯市场仍将保持每年20%的递增速度，年平均销售

额至少500亿美元。

受以下三个因素影响，我国节能电梯未来市场容量十分可

观。

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房地产市场快速发展，对电梯的需求继续扩大。专家估计

未来50年我国新增住房面积将达到200亿平方米。目前国家规定

20米以上高楼就应安装电梯，因此未来电梯最大的市场就是住宅

市场。此外，机场、商场、地铁等大型公共设施建设对自动扶梯、

观光电梯等电梯的需求量也十分可观。

西部地区的小城镇建设速度加快。东部地区城市化经过

20年的发展，有些发达地区城市化水平已达到80%，基本饱和，甚

至出现了逆城市化的趋势。而近年来西部地区国民生产总值的增长

速度，已经与电梯需求高速发展所需的GDP水平相吻合。

电梯更新进入高峰期。虽然国家对电梯寿命目前没有提出强制

标准，但是按国外电梯使用寿命的惯例，一般日本系列电梯设计寿

命为15年，欧美电梯设计寿命为25年。根据我国电梯选购的实际

情况，采用日本系列产品或技术的比例大约有60%以上，国内在

1990年前安装的日系电梯已经全部到了更新期。而且1990年以前

的电梯生产技术相对比较落后，电梯的耗电水平是现在节能电梯的

三到四倍。按电梯使用寿命及15年前电梯安装数量看，预计2007

年将有15000至20000台电梯需要更新。

2、电梯节能潜力巨大

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电梯和空调被认为大型建筑两大耗能大户。据了解，目前

我国星级酒店每平方米平均年耗电量为150千瓦时，一座3万～5

万平方米的星级酒店，其年总能耗大约相当于3000至4000吨标准

煤，其中将近一半用于电梯供电。电梯行业协会统计，2005年在

我国所有使用的电梯中如果有80%采用节能电梯，全年可以节约耗

电122亿千瓦时。如果2015年全部采用节能电梯，将节电800亿

千瓦时，几乎等于三峡大坝一年的发电量。

在政府采购中对节能性能予以优先考虑。目前国内的电梯

销售有接近一半的数量在政府采购领域或跟政府采购有关，因此政

府采购对节能电梯的倾向性可以有效扶持节能电梯产业。由于节能

电梯产量不大，市场价格偏高，政府在初期可将其作为环保项目给

予政策倾斜，或者对采用节能电梯的开发商以政策鼓励。

节能电梯技术应与其他技术相结合。与节能相比，使用者目前

更为看重的还是电梯的安全性能。传统电梯安全部件正在改用双向

安全系统，电梯使用的安全技术也在不断扩大。将节能技术和其他

安全技术相结合有利于提升产品品质，更容易进入采购商的视野。

3.控制节能选择

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蒸气压缩冷却装置，虽则被设计满足最大载荷，但为了延长寿

命，通常在部分装载下工作，并通过开关周期调控，在50Hz的频

率下运作，这样就决定了高能消耗量的恒温控制。而且，制冷时

耗电量低被认为间接的释放了温室气体;改进上述的系统的能量

转换效率可以减少这种排放物。各种各样的冷藏容量控制方法和

部分装载理论表明压缩机速度变异是最高效率的技术。

[1,2]。冷藏容量控制这个方法在最近3–10年已经被分析研

究，包括提高压缩机的速度以不断的达到制冷效果。变换器可以

被用于调控压缩机速度。有电子易变速度驱动的不同的类型，但

是脉冲宽度调整变换器(PWM)由于它的低成本和高效率而最适用。

冷藏容量的此种控制应用于商业压缩机，虽则在节能上有优势，但

也有某缺点例如设备的费用和由压缩机润滑和可靠性[11,12]带来

的麻烦。最后问题是，当热转换器的次要流体在气相时，例如在

被审查的工厂中时，是有害的。但是当次要流体在液体阶段时[13]

它似乎是有利的。因此，本文的主要目的是设定控制器能够连续

调控没有油泵的缩机和其他小型制冷设备。这种控制允许我们在

任何时候调整压缩机冷藏容量以得到冷却载荷，因此压缩机可能也

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运转在其他频率小于50Hz。当传统的温度控制用于冷藏或其他

小型制冷系统时，压缩机只能工做在50Hz。特别是，对比于常

用的蒸气压缩冷却装置，本文提到了根据模糊逻辑的控制算法，能

选择在冷藏气温的作用的最适当速度的压缩机。除模糊逻辑之

外，压缩机速度控制也许可以通过其他技术也获得例如传统比例缺

一不可和PID控制[14–18]。特别是，模糊逻辑控制，比较PID，

准许根据设备工作状况更好的使用实验性知识和采取一个非数学

的模型的控制逻辑。而且，关于PID控制的一个模糊控制器有时

需要有可比性，或者在指定的工作点工作的更好。除提到一个模

糊控制器以外当冷却装载上有突然变化时调整时间快跳动小是其

显著的动力特征;所有这通常导致一个鲁棒控制[22–24]。因此，

实验性测试指导比较了工厂使用压缩机冷却容量控制系统的能力，

模糊算法和确定压缩机开-关周期的传统温箱都工作在50Hz的频

率。被测试的工作流体，R407C(主要是R32/R125/R134a

23/25/52%)和R507(R125/主要是R143A50/50%)，是R22中最有

替代性的。

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。

1.实验工厂

1.1电梯控制器的流程

命名原则

COP系数表现

E_x放射性(W)

ex具体放射本能(J/kg)

f压缩机电动机电源频率(Hz)

Lcp压缩机功率输入(W)

m_质量流率(kg/s)

_Q热力(W)

T温度(8C)

T0环境温度(8C,K)

T时间(s)

Tair;cs冷藏气温(8C)

Tt调整点温度(8C)

希腊标志

h效率

Dh焓变异(J/kg)

DT温度区别(8C)

T无维的exergetic温度

下标Co

cp压缩机

des毁坏

ev蒸发器

exexergetic

in入口

is等熵

mt热力学

out出口

ref冷冻剂

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外部按

键设备

请求信

号寄存器

状态积

存器

内部软

件执行机构

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Y

N

总流程图

N

Y

外部硬

件执行机构

停车

初始化

清平层

显示

上下行判

有无平层信

是否到达目

上/下运行

等待

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Y

N

电梯运行流程图

停车

消同向选

消该层信

扫描电梯

有无同向选层

目的层到否

下行控制上行控制

返回

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N

Y

N

Y

Y

N

Y

NN

Y

N

Y下降模式流程图

上升模式流程图

初始化

一层开门等待

下降模式

上升

停车

停车

下降

扫描当前层

上升模式

有上升请求

到最高层

到目的层

有下降请求

到目的层

到最低层

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停车控制程序

开门

到站

返回

关门

清该层对应指

等待

等待