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基于計(jì)算機(jī)制約技術(shù)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)電梯的實(shí)施方案和評價(jià)
基于計(jì)算機(jī)制約技術(shù)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)電梯的實(shí)施方案和評價(jià)是小編為大家推薦的論文范文，歡迎閱讀。
【摘 要】本課題根據(jù)行業(yè)發(fā)展方向，結(jié)合高職實(shí)踐教學(xué)的特點(diǎn)，開發(fā)與實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)電梯設(shè)備包括實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)電梯制約系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)制約系統(tǒng)兩部分。
電梯制約系統(tǒng)由實(shí)物電梯、PLC、現(xiàn)場傳感器、變頻器等組成，可以獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)。
計(jì)算機(jī)制約系統(tǒng)采用組態(tài)軟件編程實(shí)現(xiàn)監(jiān)控畫面，以動畫方式實(shí)時(shí)顯示電梯的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，具有報(bào)警功能，同時(shí)可以提供強(qiáng)大的演示功能。
【關(guān)鍵詞】實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn);電梯設(shè)備;實(shí)施方案
一、課題研究背景及作用
電梯是住宅、商店、賓館、多層廠房和倉庫等高層建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。
根據(jù)電梯行業(yè)協(xié)會的初步統(tǒng)計(jì)，上世紀(jì)90年代中后期建設(shè)的電梯房，如今的使用年限正在逐步邁入15年至20年，這是電梯使用的“大限”。
但由于沒有明確、統(tǒng)一的報(bào)廢年限，許多電梯超期服役，帶病工作。
分析人士認(rèn)為，近年來我國電梯安全事故頻發(fā)，大多與電梯使用時(shí)間較長、運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)不到位有直接關(guān)系。
中國電梯協(xié)會統(tǒng)計(jì)顯示，我國電梯數(shù)量達(dá)到200萬臺，并以每年20%的速度增長，但是從電梯英才網(wǎng)了解到，我國電梯維保人員比較缺乏，電梯維保技師是電梯企業(yè)常年熱招的職位，需求量遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足目前市場的實(shí)際需求。
又由于電梯在使用方面、結(jié)構(gòu)方面和技術(shù)覆蓋面的特點(diǎn)決定，從事電梯行業(yè)的人員素質(zhì)和技術(shù)水平亟待提高，而在人才培養(yǎng)方面，專門開設(shè)電梯專業(yè)的學(xué)院和具有電梯實(shí)物教學(xué)的培訓(xùn)場所卻很少，又由于電梯行業(yè)人才培養(yǎng)，受實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)器材、設(shè)施和師資、培訓(xùn)成本等因素的限制，學(xué)習(xí)渠道有限而且實(shí)踐的機(jī)會少，導(dǎo)致專業(yè)人才隊(duì)伍建設(shè)薄弱，技術(shù)人員短缺。
近年來電梯事故頻發(fā)更是凸顯了行業(yè)內(nèi)人才供求的矛盾。
所以，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)方面的電梯開發(fā)具有非常廣闊的市場前景。
二、課題的研究方案
本課題基于筆者所在院校的電氣自動化技術(shù)專業(yè)和電梯專業(yè)的培養(yǎng)方案，結(jié)合課程整合化和項(xiàng)目教學(xué)化為需要，以實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備為依托，訓(xùn)練學(xué)生對該專業(yè)課程體系的理解和學(xué)生實(shí)踐動手能力的提高，從而不斷滿足電氣行業(yè)和電梯行業(yè)人才需求。
該實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備旨在以下幾個(gè)方面做具體研究，其具體研究內(nèi)容如下：
(1)電梯機(jī)械機(jī)構(gòu)的研究：旨在滿足學(xué)生能理解電梯的結(jié)構(gòu)組成和基本功能，尤其是主要機(jī)械部件的功能作用。
(2)電梯制約系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)：對PLC和變頻器、傳感器這些關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行選型，主要結(jié)合現(xiàn)在生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用較廣泛應(yīng)用的類型為指導(dǎo)思想，滿足學(xué)生對該相關(guān)課程的學(xué)習(xí)需要和系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要，還包括電梯實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的電氣制約電路及關(guān)鍵設(shè)備的保護(hù)電路，從而滿足兩個(gè)專業(yè)課程學(xué)習(xí)訓(xùn)練需要和培養(yǎng)計(jì)劃。
(3)電梯制約系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)：分析了電梯運(yùn)轉(zhuǎn)模式，并根據(jù)電梯運(yùn)轉(zhuǎn)模式設(shè)計(jì)教學(xué)電梯制約程序流程圖及相關(guān)功能模塊說明。
(4)電梯實(shí)驗(yàn)設(shè)置：根據(jù)本院電氣自動化技術(shù)和電梯專業(yè)課程體系和學(xué)生技能訓(xùn)練的需要，設(shè)置實(shí)現(xiàn)方式，并借助于組態(tài)軟件，以動畫方式實(shí)時(shí)顯示電梯的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，并具有報(bào)警功能。
三、實(shí)施方案
(1)電梯的結(jié)構(gòu)分析與實(shí)現(xiàn)：電梯是機(jī)、電一體化產(chǎn)品。
其機(jī)械部分好比是人的軀體，電氣部分相當(dāng)于人的神經(jīng)，制約部分相當(dāng)于人的大腦。
各部分通過制約部分調(diào)度，密切協(xié)同，使電梯可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。
考慮到教學(xué)實(shí)驗(yàn)的特殊要求和直觀教學(xué)的效果，本課題采用的電梯全面、逼真地模擬實(shí)電梯。
設(shè)計(jì)成最常見的3層3站升降式電梯，并采用市面上常見的電梯仿真模型。
機(jī)械部分尺寸大小按照實(shí)際電梯尺寸同比例縮小，采用不銹鋼材料制成，結(jié)構(gòu)與實(shí)際電梯幾乎相同;在電氣制約系統(tǒng)上，引入了實(shí)際電梯所具備的全部現(xiàn)場的輸入輸出電氣信號，確保能夠?qū)崿F(xiàn)各種方式下電梯運(yùn)轉(zhuǎn)的邏輯制約功能。
空間上考慮一般分為四個(gè)部分：機(jī)房部分、井道部分、層站部分和轎廂部分，根據(jù)電梯各構(gòu)件的功能，則分為八個(gè)部分：曳引系統(tǒng)、轎廂、導(dǎo)向系統(tǒng)、重量平系統(tǒng)、門系統(tǒng)、電力拖動系統(tǒng)、電氣制約系統(tǒng)和安全保護(hù)系統(tǒng)。
(2)可編程序制約器(PLC)的選擇：可編程制約器作為工業(yè)自動化的核心設(shè)備其應(yīng)用極為廣泛，基本上只要有工廠，有制約要求，就會有PLC的應(yīng)用。
隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC的品種、型號、規(guī)格、功能各不相同，而不同型號的PLC，其結(jié)構(gòu)形式、容量、性能、價(jià)格、指令系統(tǒng)、編程方式等也各有不同，適用的場合也各有側(cè)重。
本課題PLC的選擇主要應(yīng)從PLC的機(jī)型、I/O模塊、容量、特殊功能模塊、電源模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力以及根據(jù)學(xué)生就業(yè)調(diào)查和目前市場上應(yīng)用情況等綜合考慮，本課題最終選擇了日本OMRON生產(chǎn)的CMP一2A型機(jī)。
該機(jī)型專用于開關(guān)量制約，其體積小，安裝起來節(jié)省空間;性價(jià)比高，CMP-2A型機(jī)采用的是箱體結(jié)構(gòu)，其價(jià)格便宜，可靠性高;易于擴(kuò)展，該機(jī)型的任一種CPU箱和任一種擴(kuò)展箱均可配置在一起。
(3)變頻器的選擇：變頻器的對于制約系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)是非常關(guān)鍵的。
實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)電梯用于演示電梯功能原理并不載人，曳引電機(jī)拖動的負(fù)載只有轎廂和對重。
據(jù)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)電梯選用的曳引電機(jī)，變頻器最終采用松下電工生產(chǎn)的通用型VF0系列變器BFV00042G。
VF0系列變頻器體積小巧、價(jià)格便宜、操作簡單、功能齊全，并能用PLC直接制約，非常適合教學(xué)電梯使用。
(4)組態(tài)王軟件應(yīng)用的優(yōu)勢：本課題中采用組態(tài)王軟件，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)電梯系統(tǒng)的動態(tài)監(jiān)控、教學(xué)演示等功能，具有非常直觀的可視化性能，便于實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的開展;同時(shí)自動化軟件的引入，提高了實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的技術(shù)含量，也拓寬了實(shí)踐教學(xué)范圍，還可提高學(xué)生在新技術(shù)應(yīng)用方面的能力。
為了直觀的顯示電梯運(yùn)轉(zhuǎn)情況，將組態(tài)軟件與PLC可編程制約器相連，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。
組態(tài)軟件可以從PLC中讀取輸出信號，真實(shí)的顯現(xiàn)電梯運(yùn)轉(zhuǎn)情況，同時(shí)也可以給PLC提供輸入信號，制約電梯的運(yùn)轉(zhuǎn)。
四、實(shí)施效果分析
(1)電梯的真實(shí)性：本次研制的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)電梯設(shè)備采用三層三站結(jié)構(gòu)，電梯的主要部件通過購買實(shí)際電梯的零部件完成，框架、機(jī)械連接、電氣配電柜采用自主開發(fā)方式完成。
井道采用模擬的框架結(jié)構(gòu)，采用機(jī)械小車代替轎箱運(yùn)轉(zhuǎn)，有配重、各類行程開關(guān)、層站、曳引機(jī)構(gòu)、OMRON的制約器、變頻器等，除了框架尺寸成比例縮小以外，其余均與實(shí)際電梯相同。
本課題電梯的層站的結(jié)構(gòu)采用獨(dú)立設(shè)計(jì)，符合電梯標(biāo)準(zhǔn)，從而降低設(shè)計(jì)成本。
轎箱的結(jié)構(gòu)采用實(shí)物轎箱，內(nèi)部的電器部件、制約結(jié)構(gòu)、消防、通訊聯(lián)絡(luò)都和正常使用的電梯是一樣的。
采用一臺工業(yè)制約計(jì)算機(jī)(工控機(jī))，作為電梯的制約主體。
PLC做為下位機(jī)與工控機(jī)完成通訊，PLC通過采樣電梯現(xiàn)場情況，以組態(tài)形式反映在計(jì)算機(jī)上，直觀地監(jiān)控電梯的運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)工控機(jī)還可以向PLC下達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)指令，制約電梯的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
(2)操作性的實(shí)用性：本實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)電梯設(shè)備主要用于教學(xué)和勞動技能鑒定。
學(xué)生在該設(shè)備上可進(jìn)行安裝、調(diào)試、運(yùn)轉(zhuǎn)、故障檢測、維修維護(hù)等操作，因此該設(shè)備的部件都是可拆卸、可按照所需要的功能重新進(jìn)行組合，以完成不同的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，從而多方位提高學(xué)生的操作技能。
(3)教學(xué)的演示性：本實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)電梯在安裝、調(diào)試、運(yùn)轉(zhuǎn)、故障檢測、維修維護(hù)等項(xiàng)目的教學(xué)上充分體現(xiàn)了它的演示性和操作的靈活方便性。
該設(shè)備通過采用自動化軟件一組態(tài)王，應(yīng)用組態(tài)王強(qiáng)大的動態(tài)監(jiān)控、界面支持、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)制約、豐富的文本提示等功能，實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)上可以演示電梯的各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
通過這種方式能使學(xué)生先通過軟件演示、模擬現(xiàn)場、解決理由，再進(jìn)行實(shí)際的操作，實(shí)時(shí)性更強(qiáng)，效果也更好。
(4)技術(shù)的先進(jìn)性：在本次研制開發(fā)的實(shí)訓(xùn)電梯中除了一般電梯模型所具有的功能外，還增加了計(jì)算機(jī)制約系統(tǒng)、自動化軟件(組態(tài)王)、計(jì)算機(jī)通訊等先進(jìn)技術(shù)，可以模擬出各類電梯、群控電梯的狀態(tài)，在先進(jìn)性方面可以說是其它電梯模型所不具備的。
【參考文獻(xiàn)】
[1]中國電梯網(wǎng).探析電梯技術(shù)發(fā)展趨勢.2014
[2]羅世亮.基于PLC的電梯教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究[D].廈門大學(xué)，2012.
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