永磁直线同步电动机无绳电梯控制装置研究

论文摘要

本文所研究的永磁直线同步电动机驱动的无绳电梯是一种具有广阔发展前景的新型电梯,直线电机电梯具有结构简单,无需机房,不需要绳索和对重,占地面积比较少,且运行距离和速度不受限制等显著优点,特别适合现代大厦和高层建筑,是未来电梯的重要发展方向。本文在参阅了大量的参考文献的基础上,对永磁直线同步电动机无绳电梯控制装置和控制算法进行了深入的理论分析和应用研究。首先分析了永磁直线同步电动机无绳电梯的基本结构和工作原理,设计了永磁直线同步电动机无绳电梯的速度闭环控制器,并对基于工控机和可编程控制器的无绳电梯控制系统进行了硬件实现,主要由工业控制计算机、西门子S7-300可编程序控制器和G120变频器等组成。工业控制计算机完成对电梯运行的监控,PLC实现直线电机的分段供电及运行控制,G120实现变频调速。在此基础上,按照电梯的控制要求,设计了基于西门子S7-300的电梯控制梯形图,利用“力控”组态软件强大的组态功能开发出了电梯的工业现场监控系统,实现了设备的运行控制,信号采集、历史记录和报警处理,基本满足了用户的需求,对电梯控制及工业现场监控的进一步研究有着积极的意义。通过对永磁直线同步电动机无绳电梯控制系统的实验研究,结果表明本文提出的控制方案具有可行性。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 直线电机驱动的电梯
• 1.2.1 直线电机电梯的优点
• 1.2.2 直线电机电梯的基本结构和类型
• 1.2.3 直线电机电梯的研究现状和应用前景
• 1.3 电梯控制系统的研究现状
• 1.3.1 电梯调速系统的发展
• 1.3.2 电梯控制系统的研究现状
• 1.4 需要解决的关键问题
• 1.5 本文研究内容和主要任务
• 2 永磁直线同步电机无绳电梯控制系统总体方案设计
• 2.1 永磁直线同步电机无绳电梯的结构和工作原理
• 2.1.1 无绳电梯的基本结构
• 2.1.2 无绳电梯的工作原理
• 2.2 电梯的控制要求
• 2.3 控制系统总体方案设计
• 2.4 本章小结
• 3 永磁直线同步电动机无绳电梯速度控制算法研究
• 3.1 直线电机的控制策略
• 3.2 电梯速度理想运行曲线
• 3.3 永磁直线同步电动机模糊PID 控制器的设计
• 3.3.1 PID 控制基本原理
• 3.3.2 模糊PID 控制策略
• 3.3.3 模糊PID 控制器的设计与实现
• 3.4 Matlab/Simulink 模糊PID 控制系统仿真
• 3.5 电梯开关门速度曲线设计
• 3.5.1 S 曲线加减速过程
• 3.5.2 电梯门扇的运行曲线
• 3.6 本章小结
• 4 永磁直线同步电机无绳电梯控制系统硬件设计
• 4.1 无绳电梯PLC 信号控制系统设计
• 4.1.1 可编程控制器 I/O 点数分析
• 4.1.2 可编程控制器的选型及硬件组态
• 4.1.3 可编程控制器I/O 地址分配及外围接线图
• 4.2 轿厢位置检测电路
• 4.3 门机系统设计
• 4.3.1 门机系统的硬件选型
• 4.3.2 门机系统工作流程
• 4.4 电力拖动系统设计
• 4.4.1 变频器的选型
• 4.4.2 变频器参数设计
• 4.4.3 变频器控制电路设计
• 4.5 上位机监控系统设计
• 4.5.1 监控系统整体结构
• 4.5.2 监控系统硬件组成
• 4.6 提高控制系统可靠性的措施
• 4.6.1 硬件抗干扰
• 4.6.2 软件抗干扰
• 4.7 本章小结
• 5 永磁直线同步电机无绳电梯控制装置软件设计
• 5.1 永磁直线同步电机无绳电梯PLC 控制系统软件开发
• 5.1.1 控制系统软件开发方法
• 5.1.2 系统软件开发过程
• 5.2 上位机监控软件设计
• 5.2.1 监控软件的基本要求
• 5.2.2 工控机监控软件的选择
• 5.2.3 无绳电梯监控系统软件设计与实现
• 5.3 本章小节
• 6 实验研究
• 6.1 实验目的和实验装置
• 6.2 实验内容
• 6.3 实验结果分析
• 7 总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 需要进一步完善的工作
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集