plc和變頻器的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計

1、<p>　　袇袈肇蒈螃袇膀芀蠆袇莂蒆蚅袆肂荿薁裊膄薄袀襖芆莇螆袃莈薃螞袂肈蒞薈羂膀薁蒄羈芃莄螂羀肂蕿螈罿膅蒂蚄羈芇蚇薀羇荿蒀衿羆聿芃螅肆膁葿蟻肅芄芁薇肄羃蕆蒃肅膆芀袁肂羋薅螇肁莀莈蚃肀肀薃蕿肀膂莆袈腿芄薂螄膈莇莄蝕膇肆薀薆螃艿莃薂螃莁蚈袁螂肁蒁螇螁膃蚇蚃螀芅葿蕿蝿莈節(jié)袇袈肇蒈螃袇膀芀蠆袇莂蒆蚅袆肂荿薁裊膄薄袀襖芆莇螆袃莈薃螞袂肈蒞薈羂膀薁蒄羈芃莄螂羀肂蕿螈罿膅蒂蚄羈芇蚇薀羇荿蒀衿羆聿芃螅肆膁葿蟻肅芄芁薇肄羃蕆蒃肅膆芀袁肂羋薅螇

2、肁莀莈蚃肀肀薃蕿肀膂莆袈腿芄薂螄膈莇莄蝕膇肆薀薆螃艿莃薂螃莁蚈袁螂肁蒁螇螁膃蚇蚃螀芅葿蕿蝿莈節(jié)袇袈肇蒈螃袇膀芀蠆袇莂蒆蚅袆肂荿薁裊膄薄袀襖芆莇螆袃莈薃螞袂肈蒞薈羂膀薁蒄羈芃莄螂羀肂蕿螈罿膅蒂蚄羈芇蚇薀羇荿蒀衿羆聿芃螅肆膁葿蟻肅芄芁薇肄羃蕆蒃肅膆芀袁肂羋薅螇肁莀莈蚃肀肀薃蕿肀膂莆袈腿芄薂螄膈莇莄蝕膇肆薀薆螃艿莃薂螃莁蚈袁螂肁蒁螇螁膃蚇蚃螀芅葿蕿蝿莈節(jié)袇袈肇蒈螃袇膀芀蠆袇莂蒆蚅袆肂荿薁裊膄薄袀襖芆莇螆袃莈薃螞袂肈蒞薈羂膀薁蒄羈芃莄螂羀肂蕿螈

3、罿膅蒂蚄羈芇蚇薀羇荿蒀衿羆聿芃螅肆膁葿蟻肅芄芁薇肄羃蕆蒃肅膆芀袁肂羋薅螇肁莀莈蚃肀肀薃蕿肀膂莆袈腿芄薂螄膈莇莄蝕膇肆薀薆螃艿莃薂螃莁蚈袁螂肁蒁</p><p>　　學(xué)生課程設(shè)計（論文）</p><p>　　題 目：基于PLC和變頻器的電梯控制系統(tǒng)</p><p>　　所在院(系)： 機電工程學(xué)院 </p>

4、<p>　　專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 </p><p>　　班 級： 2008級3班 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： </p><p>　　基于PLC和變頻器的電梯設(shè)計課程設(shè)計</p&g

5、t;<p>　　電梯是隨著高層建筑的興建而發(fā)展起來的一種垂直運輸工具。在現(xiàn)代社會,電梯已像汽車、輪船一樣,成為人類不可缺少的交通運輸工具。它有多種控制方式，如繼電器控制，PLC控制等。PLC控制電梯有如下的特點：可靠性高， PLC的平均無故障時間（MTBF）一般可達3~5萬小時。而且能在工業(yè)環(huán)境下可靠地工作；編程簡單，PLC最常用的編程語言是梯形圖語言。這種編程語言形象直觀，容易掌握，當(dāng)工作流程需要改變時，可以現(xiàn)場改變程序

6、，使用方便、靈活；體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝、維修方便。本文介紹了一種控制的VVVF的電梯控制系統(tǒng)，通過與其它電梯控制系統(tǒng)比較，得出了其控制的優(yōu)越性，并對其進行了較詳細(xì)的軟硬件設(shè)計，對于軟硬件設(shè)計采用了模塊化設(shè)計的思想，并說明了控制方式的可行性。</p><p>　　關(guān)鍵詞：可編程控制器；電梯；電梯控制；變頻器；梯形圖</p><p><b>　　ABSTRACT</b>

7、</p><p>　　Elevator, developed with the construction of high architecture of vertical transportation tools. In the modern society, elevator, like cars, steamboats has become indispensable transportation tool

8、for human beings. There are several control ways, such as relay and PLC control, and so on. The features of PLC control elevator are the following: First, high reliability. The MTBF of PLC can generally reach 30000 to 50

9、000 hours. And it can easily adapt to the environments. That it can work reliably u</p><p>　　Keywords： PLC; elevator; elevator control; transducer; ladder diagram</p><p><b>　　目 錄</b&g

10、t;</p><p><b>　　1 緒論4</b></p><p>　　1.1 電梯技術(shù)概況4</p><p>　　1.1.1電梯技術(shù)前景展望4</p><p>　　1.1.2電梯的種類及組成6</p><p>　　1.2 電梯的主要參數(shù)6</p><p>　　

11、1.3電梯的保護裝置8</p><p>　　2 PLC控制系統(tǒng)與變頻器10</p><p>　　2.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計10</p><p>　　2.2 變頻器的分類11</p><p>　　2.3變頻器的工作原理…………………………………………………………………… 12</p><p>　　2.4 變頻器

12、的選擇13</p><p>　　2.4.1 選擇變頻器的規(guī)格以及滿足條件13</p><p>　　2.4.2西門子MM440變頻器………………………………………………………….14</p><p>　　2.5 PLC與變頻器的連接17</p><p>　　2.6變頻器的調(diào)速方案18</p><p><b&

13、gt;　　3硬件設(shè)計18</b></p><p>　　3.1變頻電梯電力傳動系統(tǒng)18</p><p>　　3.2 交流電動機及其轉(zhuǎn)速控制21</p><p><b>　　4 軟件設(shè)計21</b></p><p>　　4.1 程序流程圖……………………………………………………………….23</p

14、><p>　　4.2 程序設(shè)計………………………………………………………………… 24</p><p><b>　　5結(jié)論26</b></p><p><b>　　致 謝29</b></p><p><b>　　參考文獻30</b></p><p&

15、gt;<b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 電梯技術(shù)概況</p><p>　　隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經(jīng)濟和生活中有著廣泛的應(yīng)用。電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。實際上電梯是根據(jù)外部呼叫信號以及自身控制規(guī)律等運行的，而呼叫是隨機的，電梯實際上是一個人機交互式的控制系統(tǒng)，單純用順序控制或邏輯

16、控制是不能滿足控制要求的，因此，電梯控制系統(tǒng)采用隨機邏輯方式控制。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機實現(xiàn)信號集選控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的區(qū)別。國內(nèi)廠家大多選擇第二種方式，其原因在于生產(chǎn)規(guī)模較小，自己設(shè)計和制造微機控制裝置成本較高；而P

17、LC可靠性高，程序設(shè)計方便靈活，抗干擾能力強、運行穩(wěn)定可靠等特點，所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器來實現(xiàn)。</p><p>　　1.1.1電梯技術(shù)前景展望</p><p>　　縱觀我國電梯行業(yè)的發(fā)展歷程，從改革開放到今天，電梯行業(yè)在不知不覺中走過了一個從無到有，從有到多，從多到精的發(fā)展歷程。隨著住宅市場的巨大變化，中國已經(jīng)成為全球容量最大、增長最快的電梯市場。這就必然會使電梯技術(shù)

18、不斷的發(fā)展更新。</p><p>　　（1）結(jié)構(gòu)不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化。</p><p>　　隨著新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的發(fā)展，電梯的機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單化、體積小巧化、材料輕型化、工藝先進化、外觀漂亮化。同時，無機房電梯在今后會有較大的發(fā)展。</p><p>　?。?）技術(shù)含量更高，性能更好。</p><p>　　電梯行業(yè)技

19、術(shù)發(fā)展非常迅速，現(xiàn)如今具有先進性能，高舒適性的VVVF電梯，已是電梯行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)配置；然而，永磁同步無齒輪曳引機具有更節(jié)能、更清潔、更安靜、更安全、更經(jīng)濟等特點。所以永磁同步無齒輪曳引機將逐步成為新型曳引機的主流，由于永磁技術(shù)的先進性，將來很可能取代VVVF技術(shù)。另外，網(wǎng)絡(luò)控制和智能群控制系統(tǒng)以其控制的先進性、快速性、準(zhǔn)確性和可靠性也是電梯發(fā)展的潮流。</p><p>　?。?）安裝更方便、快捷。</p>

20、;<p>　　高效、安全、可重復(fù)使用的無手架安裝，將是高層電梯安裝的主要方式，隨著技術(shù)的開發(fā)、應(yīng)用，電梯的硬件系統(tǒng)給安裝帶來了更大的方便，使電梯安裝更快、效率更高。</p><p>　　1.1.2電梯的種類及組成</p><p>　　本節(jié)介紹了電梯的分類、組成，通過學(xué)習(xí)應(yīng)對電梯的定義和電梯的多種分類方法有一定的認(rèn)識，并了解集選控制、并聯(lián)控制和群控電梯的操控方式。</p&

21、gt;<p><b>　　一、電梯分類</b></p><p>　　電梯通常按用途、速度、拖動方式和控制方式等進行分類。目前電梯的基本分類方法如下表1-1所示：</p><p>　　表1-1 電梯的分類</p><p>　　現(xiàn)代物業(yè)建筑使用的電梯主要有信號控制、集選控制、并聯(lián)控制及群控制電梯四種操控方式，其控制特點如下所述。<

22、;/p><p>　?。?）信號控制電梯特點除具有自動平層，自動開門功能外，尚具有轎廂命令登記，層站召喚登記，自動停層，順向截停和自動換向等功能。</p><p>　?。?）集選控制電梯是一種在信號控制基礎(chǔ)上發(fā)展起來的全自動控制電梯，與信號控制的區(qū)別在于能實現(xiàn)無司機操縱。主要特點是:把轎廂內(nèi)選層信號和各層外呼信號集合起來,自動決定上、下運行方向順序應(yīng)答。</p><p>

23、　　（3）并聯(lián)控制電梯是把2～3臺電梯的控制線路并聯(lián)起來進行邏輯控制，共用層站外召喚按鈕，電梯本身都具有集選功能。</p><p>　　（4）群控電梯特點是用微機控制和統(tǒng)一調(diào)度多臺集中并列的電梯?？刂品绞接幸韵聝煞N。</p><p>　　控制系統(tǒng)按預(yù)先編制好的交通模式程序，集中調(diào)度和控制梯群的運行，稱為梯群程序控制。 </p><p>　　能實現(xiàn)自動數(shù)據(jù)的采集、交換

24、及存儲功能，還有進行分析、篩選及報告的功能，稱為梯群智能控制。</p><p><b>　　二、電梯的組成</b></p><p>　　曳引式電梯是垂直交通運輸工具中最普遍的一種電梯，其結(jié)構(gòu)主要由機械部分和電氣部分組成；機械裝置部分分為：</p><p>　?。?）曳引系統(tǒng)作用是提供電梯運行動力的設(shè)備，把曳引機的旋轉(zhuǎn)運動，轉(zhuǎn)換為電梯的垂直運動。

25、</p><p>　?。?）轎廂在曳引鋼絲繩的牽引下沿電梯井道內(nèi)的導(dǎo)軌作快速平穩(wěn)的運行。</p><p>　?。?）門系統(tǒng)作用就是打開或關(guān)閉轎廂與層站廳門的出入口。 </p><p>　?。?）導(dǎo)向系統(tǒng)作用是限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌作升降運動。</p><p>　?。?）重量平衡系統(tǒng)由對重及重量補償裝置組成。對重將

26、平衡轎廂自重和部分的額定載重。重量補償裝置，是補償高層電梯中轎廂與對重側(cè)曳引鋼絲繩長度變化對電梯平衡設(shè)計影響的裝置。</p><p>　?。?）機械安全保護裝置由機械限速裝置、緩沖器和端站保護裝置組成。起到防止電梯超速行駛、終端越位、沖頂或蹲底等保護。</p><p><b>　　電氣裝置部分分為：</b></p><p>　　（1）電力拖動系

27、統(tǒng)由曳引電機、供電系統(tǒng)、調(diào)速裝置和速度反饋裝置構(gòu)成。對電梯實行速度控。</p><p>　?。?）操作控制系統(tǒng)由操縱裝置、平層裝置與選層器等構(gòu)成。對電梯實施操縱、監(jiān)控的系統(tǒng)。</p><p>　　（3）電氣安全系統(tǒng)指在電梯控制系統(tǒng)中用于實現(xiàn)安全保護作用的電路及電氣元件。</p><p>　　1.2 電梯的主要參數(shù)</p><p>　　載重量(

28、kg)， 轎廂尺寸(mm)，轎廂形式，轎門形式，開門寬度(mm)，開門方向，曳引方式，額定速度(m/s)，電氣控制系統(tǒng)，停層站數(shù)(站)，提升高度(mm)，頂層高度(mm)，（底坑深度(mm)，井道尺寸(mm)，井道高度(mm)。</p><p>　　電梯的主要參數(shù)是設(shè)計和制造電梯的主要依據(jù)。用戶選擇電梯時，必須根據(jù)電梯的安裝使用地點、運載對象等，正確的選擇電梯類別和有關(guān)參數(shù)和尺寸。并根據(jù)所選擇參數(shù)和規(guī)格尺寸，設(shè)計

29、和建造安裝電梯的建筑物，否則會影響電梯的使用效果。具體見表1-2。</p><p>　　表1-2 電梯參數(shù)Ⅰ類電梯的參數(shù)、尺寸</p><p>　　續(xù)表 1-2 電梯參數(shù)Ⅰ類電梯的參數(shù)、尺寸</p><p>　　1.3電梯的保護裝置</p><p>　?。?）電磁制動器：裝于曳引機柱上，一般采用直流電磁制動器，啟動時通電松閘，停層時斷電制動。

30、</p><p>　?。?）強迫減速開關(guān)：分別裝于井道的頂部和底部，當(dāng)轎廂駛過端站還未減速時，轎廂上撞塊就啟動此開關(guān)，通過電氣傳動裝置，使電動機強迫減速。</p><p>　?。?）限位開關(guān)：當(dāng)電梯轎廂開到頂或底,就會碰到此開關(guān)不能繼續(xù)向前運行,只能反方向運行。</p><p>　　（4）行程極限保護開關(guān)：當(dāng)限位開關(guān)不起作用時，轎廂經(jīng)過端站時，此開關(guān)動作。</

31、p><p>　?。?）急停按鈕：裝于轎廂司機控制操縱盤上，當(dāng)發(fā)生異常情況時按此按鈕切斷電源，電磁制動器制動，電梯緊急停車。</p><p>　　（6）廳門開關(guān)：每個廳門都裝有門鎖開關(guān)；僅當(dāng)廳門關(guān)閉時電梯才動作，在運行中如廳門開關(guān)斷開，電梯立即停車。</p><p>　　（7）關(guān)門安全開關(guān)：常見的是裝在轎廂門邊的安全觸板，在關(guān)門過程中如安全觸板碰到乘客時，發(fā)出信號，門電機

32、停止關(guān)門，反向開門，延時重新開門。</p><p>　?。?）超載開關(guān)：當(dāng)超載時轎底下降開關(guān)動作，電梯不能關(guān)門和運行。</p><p>　?。?）其他開關(guān)：安全窗開關(guān)、鋼帶輪的斷帶開關(guān)等。</p><p>　?。?0）報警和救援裝置：電梯發(fā)生人員被困在轎廂內(nèi)時，通過報警或通信裝置應(yīng)能將情況及時通知管理人員并通過救援裝置將人員安全救出轎廂。</p>&l

33、t;p>　　2 PLC控制系統(tǒng)與變頻器</p><p>　　2.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　一、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則如下：</p><p>　?。?）選用的PLC必須滿足被控對象的控制要求。</p><p>　　（2）在滿足控制要求的前提下，保證PLC控制系統(tǒng)安全、可靠。</p><p>

34、　?。?）PLC控制系統(tǒng)盡可能簡單。</p><p>　?。?）具有高的性價比。</p><p>　　二、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計步驟</p><p>　　圖2-1是PLC控制系統(tǒng)設(shè)計步驟的流程圖。詳細(xì)步驟如下：</p><p>　　（1）了解和分析被控對象的控制要求，確定輸入、輸出設(shè)備的類型和數(shù)量。</p><p>　?。?/p>

35、2）根據(jù)輸入、輸出設(shè)備的類型和數(shù)量，確定PLC的I/O點數(shù)，并選擇相應(yīng)點數(shù)的PLC機型。</p><p>　?。?）合理分配I/O點數(shù)，繪制PLC控制系統(tǒng)輸入、輸出端子接線圖。</p><p>　?。?）根據(jù)控制要求繪制工作循環(huán)圖或狀態(tài)流程圖。</p><p>　?。?）根據(jù)工作循環(huán)圖或狀態(tài)流程圖編寫梯形圖、指令語句、匯編語言或計算機高級語言等形式的用戶程序。&l

36、t;/p><p>　?。?）用編程器將用戶程序輸入到PLC內(nèi)部存儲器中，進行程序調(diào)試。</p><p>　?。?）程序調(diào)試。先進行模擬調(diào)試，再進行現(xiàn)場聯(lián)機調(diào)試；先進行局部、分段調(diào)試，再進行整體、系統(tǒng)調(diào)試。</p><p>　?。?）調(diào)試過程結(jié)束，整理技術(shù)資料，投入使用。</p><p>　　三、采用PLC控制系統(tǒng)控制具有的優(yōu)點為：在電梯控制系統(tǒng)中

37、采用PLC，用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，提高了可靠性。去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部接線簡化。PLC可以實現(xiàn)復(fù)雜的系統(tǒng)控制，方便的增加或改變控制功能。PLC可進行故障的自檢和報警顯示，提高了系統(tǒng)的安全性。并便于檢修。用于群控調(diào)配和管理，提高了電梯的運行效率。改變控制方案時不需要改動硬件接線。</p><p>　　2.2 變頻器的分類</p><p>　　變頻器的種類

38、有很多，根據(jù)不同的分類方法將變頻器分為：</p><p>　　按交換環(huán)節(jié)方法分：交-直-交變頻器；交-交變頻器。</p><p>　　按主電路工作方式分：電壓型變頻器；電流型變頻器。</p><p>　　按電壓的調(diào)制方式分：PAM變頻器；PWM變頻器。</p><p>　　按工作原理分：V/f控制變頻器；轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器；矢量控制變頻器；直

39、接轉(zhuǎn)矩控制變頻器。</p><p>　　按用途分：通用變頻器；高性能變頻器；具有電源再生功能的變頻器；風(fēng)機、水</p><p>　　泵用變頻器；其他專業(yè)變頻器。</p><p>　　2.3變頻器的工作原理</p><p>　　變頻器的主電路是給異步電動機提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換

40、為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，中間濾波電路以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。</p><p>　　a.整流器（將恒壓恒頻的交流電變換為直流電）</p><p>　　最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流

41、器，由于其功率方向可逆，可以進行再生運轉(zhuǎn)。</p><p>　　b.中間濾波環(huán)節(jié)（對整流后的電壓或電流進行濾波）</p><p>　　將整流后的電壓或電流進行濾波，減小電壓和電流的波動。</p><p>　　c.逆變器（將直流電變換成頻率和電壓都可調(diào)的交流電）</p><p>　　同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以

42、所確定的時間使6個晶體管導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到三相交流輸出。6個晶體管導(dǎo)通或截止的規(guī)律是：</p><p>　　（1）每個晶體管連續(xù)導(dǎo)通或截止半個周期；</p><p>　　（2）任一個時刻都有3個晶體管導(dǎo)通；</p><p>　?。?）每隔60°相位角換流一次，換流發(fā)生在同一臂上。</p><p><b>　　變頻器的原理

43、結(jié)構(gòu)圖</b></p><p>　　2.4 變頻器的選擇</p><p>　　變頻器是變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心設(shè)備，它的質(zhì)量對系統(tǒng)的可靠性有很大的影響，選擇品牌時，質(zhì)量品質(zhì)，是選擇時重要考慮的因素。在同一品牌中選擇時，則依據(jù)已確定的調(diào)速方案、負(fù)載類型以及應(yīng)用時所需的附加功能來確定。</p><p>　　2.4.1 選擇變頻器的規(guī)格以及滿足條件</p>

44、;<p>　　按照變頻器標(biāo)稱功率進行選擇，在實際中常?？赡軙胁煌?。根據(jù)具體的工程情況，可以有以下的幾種選擇方式：</p><p>　?。?）按照標(biāo)稱功率選擇：一般做為初步投資估算依據(jù)。</p><p>　?。?）按照電動機額定電流選擇：多用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的新設(shè)計項目。</p><p>　　（3）按照電動機實際運行電流選擇：多用于改造工程。</p&

45、gt;<p>　?。?）照轉(zhuǎn)矩過載能力選擇。</p><p>　　且選擇的變頻器應(yīng)滿足以下條件：</p><p>　?。?）根據(jù)被控設(shè)備的負(fù)載特性選用通用變頻器的類型。</p><p>　?。?）所選用通用變頻器的類型與被控異步電動機的參數(shù)匹配。</p><p>　?。?）為降低電梯成本，選用通用變頻器。</p>

46、<p>　?。?）電梯的啟動和停車都要平穩(wěn)。</p><p>　?。?）變頻器帶有防止失速功能。</p><p>　　（6）變頻器具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩特性。</p><p>　　2.4.2 西門子MM440變頻器</p><p>　　西門子MM440的變頻器具有很高的運行可靠性和功能的多樣性。采用脈沖頻率可選的專用脈寬調(diào)制技術(shù)，可使電動機

47、低噪聲運行。全面而完善的保護功能為變頻器和電動機提供了良好的保護</p><p>　　表2-2 變頻器參數(shù)設(shè)置</p><p>　　變頻器的輸入信號包括對運行/停止、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)、點動等運行狀態(tài)進行操作的數(shù)字操作信號。變頻器通常利用繼電器觸點或晶體管集電極開路形式得到這些運行信號PLC的輸出端口可以和變頻器的上述信號端子直接相連接，從而實現(xiàn)PLC對變頻器的控制。</p><

48、;p>　　變頻器的監(jiān)測輸出信號分為開關(guān)量檢測信號和模擬量檢測信號兩種，用來和其他設(shè)備配合以組成控制系統(tǒng)。模擬量檢測輸出信號既可根據(jù)需要送給電流表或頻率表，也可以送給PLC的模擬量輸入模塊。對于開關(guān)量檢測信號，由于是通過繼電器觸點或晶體管集電極開路的形式輸出，額定值均在24V/50mA之上，符合S7-200PLC對輸入信號的要求，所以將變頻器的開關(guān)量檢測信號西門子PLC的輸入端直接相連接，從而實現(xiàn)信號的反饋控制。</p>

49、<p>　　2.5 PLC與變頻器的連接</p><p>　　PLC的輸出是+24V的電壓，是開關(guān)量信號。用它作為變頻器的輸入信號。如上述實驗四?？刂芇LC的四個輸出的有無。從而可以作為變頻器的開光量的輸入，最終控制電機的轉(zhuǎn)速。先對變頻器進行參數(shù)的設(shè)定，即約定一個固定的運行模式。將PLC四個輸出端作為信號輸出。每個輸出都有0/1的輸出。如0000，0001，0010,0011，0100……1111

50、，共16個運行速度。可實現(xiàn)多速度的運行方式。或增加變頻器的斜坡上升下降時間，如都為10s，則電梯的加減速的大小減小，而人就不會明顯的感覺超重與失重。最終達到乘坐著舒適度要求！</p><p><b>　　2.6變頻調(diào)速方案</b></p><p><b>　　一、控制要點</b></p><p>　　控制模式。為了保證在低

51、速時能有足夠大的轉(zhuǎn)矩，最好采用帶轉(zhuǎn)速反饋的矢量控制方式。</p><p>　　起動方式。為滿足吊鉤從“床面”上升時，需要消除傳動間隙，將鋼絲繩拉緊的要求，應(yīng)采用S型起動方式。</p><p>　　制動方式。采用再生制動、直流制動和電磁機械制動相結(jié)合的方法。</p><p>　　點動制動。點動制動是用來調(diào)整被吊物體空間位置的，應(yīng)能單獨控制。點動頻率不宜過高。</

52、p><p><b>　　二、調(diào)速方案</b></p><p>　　變頻器的選型?？紤]到起升機構(gòu)對運行的可靠性要求較高，應(yīng)選用具有帶速度反饋矢量控制功能的變頻器。</p><p>　　調(diào)速機構(gòu)。雖然變頻器調(diào)速是無級的，可以用外接電位器來進行調(diào)速，希望調(diào)速時的基本操作方法能夠和原拖動系統(tǒng)的操作方法相同。因此，采用左、右各若干擋轉(zhuǎn)速的控制方式， <

53、/p><p><b>　　3硬件設(shè)計</b></p><p>　　電梯的硬件系統(tǒng)由操縱盤、門廳信號、PLC、變頻器、調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示。</p><p>　　圖中變頻器只完成調(diào)速功能，而邏輯控制部分由PLC完成。PLC負(fù)責(zé)處理各種信號的邏輯關(guān)系，從而向變頻器發(fā)出起停信號，同時變頻器也將自身的工作狀態(tài)發(fā)PLC形成雙向聯(lián)絡(luò)關(guān)系。系統(tǒng)

54、還配置了與電動機同軸連接旋轉(zhuǎn)譯碼器及PG卡，完成速度檢測及反饋，形成速度閉環(huán)和位置閉環(huán)。此系統(tǒng)還必須配置制動電阻，當(dāng)電梯減速運行時，電動機處于再生發(fā)電狀態(tài)，向變頻器回饋電能，抑制直流電壓升高。</p><p>　　3.1變頻電梯電力傳動系統(tǒng)</p><p>　　如圖3-2所示為電梯驅(qū)動機構(gòu)原理圖，動力來自電動機，一般選11KW或15KW的異步電動機。曳引機的作用有三個：一是調(diào)速，二是驅(qū)動曳

55、引鋼絲繩，三是在電梯停車時實施制動。為了加大載重能力，鋼絲繩的一端是轎廂，另一端加裝了配重裝置，配重的重量隨電梯載重的大小而變化。計算公式如下：</p><p>　　配重的重量=（載重量/2+轎箱自重）×45%</p><p>　　式中的45%是平衡系數(shù)，一般要求平衡系數(shù)在45%～50%之間</p><p>　　這種驅(qū)動機構(gòu)可使電梯的載重能力大為提高，在電

56、梯空載上行或空載下行時，電動機額負(fù)載最大，處在驅(qū)動狀態(tài)，這就要求電動機在四象限內(nèi)運行。為滿足乘客的舒適感和平層精度，要求電動機在各種負(fù)載下都有良好的調(diào)速性能和準(zhǔn)確停車性能。為滿足這些要求采用變頻器控制電動機是最合適的。變頻器不但可以提供良好的調(diào)速性能，并能節(jié)約大量電能，這是目前電梯大量采用變頻器控制的主要原因。下面以目前正弦輸入和正弦輸出電壓源變頻驅(qū)動系統(tǒng)為例并結(jié)合圖3-3說明VVVF變頻電梯電力傳動系統(tǒng)的工作原理。</p>

57、<p>　　圖3-3 變頻電梯電力傳動系統(tǒng)</p><p>　　該系統(tǒng)的特點有：（1）使用交流感應(yīng)電動機結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，維護方便，適于高速運行。（2）電力傳動效率高，節(jié)約電能。電梯屬于一種位能負(fù)載，在運行時具有動能，因此在制動時，將其回饋電網(wǎng)具有很大意義。（3）結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，占地面積大為減少。</p><p>　　3.2 交流電動機及其轉(zhuǎn)速控制</p&

58、gt;<p>　　從發(fā)電廠送出的交流電的頻率是恒定不變的，在我國是50Hz。</p><p>　　交流電動機的同步轉(zhuǎn)速</p><p>　　N1=60f1/p （5.1）</p><p>　　式5.1中，N1為同步轉(zhuǎn)速，單位是r/min；f1為定子電流頻率，單位是Hz；p為電動機的磁極對數(shù)。</p&

59、gt;<p><b>　　異步電機轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　N= N1（1－S）=60f1（1－S）/p （5.2）</p><p>　　式5.2中，S為異步電動機的轉(zhuǎn)差率，S=（ N1﹣N）/ N1。</p><p>　　以上兩個式子說明，無論是同步電動機還是異步電動機，轉(zhuǎn)速都與送人電動機的電流

60、頻率f成正比例變化，也就是說，改變電源頻率可以方便地改變電動機的運行速度，也就是說變頻對于交流電動機的調(diào)速來說是十分合適的。但是，從交流電動機誕生到變頻器出現(xiàn)的近百年里，交流變頻調(diào)速卻一直只是人們的理想。在那個期間，交流異步電動機的調(diào)速主要采用變極調(diào)速及改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。其中變極是改變定子繞組的接線以改變電動機的磁極對數(shù)的調(diào)速方法。這是一種有極調(diào)速，轉(zhuǎn)速智能成倍地變化，是不連續(xù)的變化，而且制造工藝限制了電動機磁極對數(shù)種類的增加。改變轉(zhuǎn)差率

61、調(diào)速有轉(zhuǎn)子調(diào)電路串電阻速、串極調(diào)速、改變定子電壓調(diào)速等多種方法。其中，轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的調(diào)速范圍不算小，但是實際應(yīng)用中由于串入的電阻越大，轉(zhuǎn)差率越大，轉(zhuǎn)子銅損耗就也大，很不經(jīng)濟。而且串入的電阻越大，轉(zhuǎn)速越不穩(wěn)定。它是一種有極調(diào)速。串極調(diào)速的功率因數(shù)低。調(diào)壓調(diào)速會使損耗增加。長期以來，電力拖動領(lǐng)域中要求平滑調(diào)速的場合一直是直流電機占據(jù)著統(tǒng)治地位。這是因為變頻調(diào)速的關(guān)鍵設(shè)備，可調(diào)節(jié)頻率的交流電源的制造是十分困難的。</p>&l

62、t;p>　　這種局面隨著通用變頻器的誕生而發(fā)生了根本的變化。</p><p>　　變頻器誕生以來，交流調(diào)速技術(shù)日益普及。變頻器是一個新型高科技點在產(chǎn)品，它廣泛應(yīng)用于交流電動機的調(diào)速控制，變頻調(diào)速的優(yōu)點有：調(diào)速范圍大；電源頻率可以連續(xù)調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)速可以平滑改變；變頻時，電源電壓按照不同頻律變化，不僅可以實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，還可以實現(xiàn)恒功率調(diào)速，以適應(yīng)不同負(fù)載的要求。交流電動機以其結(jié)構(gòu)簡單，堅固耐用及變頻器帶來了良好的

63、調(diào)速性能，這已經(jīng)在調(diào)速應(yīng)用中占據(jù)了主導(dǎo)地位。</p><p>　　變頻器輸入 變頻器輸出</p><p><b>　　4 軟件設(shè)計</b></p><p><b>　　4.1 程序流程圖</b></p><p>　

64、　電梯控制程序的設(shè)計需按照4-1所示的程序流程圖來編輯。</p><p>　　圖4-1 程序流程圖</p><p><b>　　4.2程序設(shè)計</b></p><p>　　網(wǎng)絡(luò)1：電梯啟動準(zhǔn)備時間中間輔助部分</p><p>　　注釋：M0.0是中間繼電器。按下I0.0，I0.1，I0.2后，M0.0，M0.1，M0.2

65、得電自鎖，并且T37開始計時。1.5S后T37得電。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)2：電梯上升下降部分</p><p>　　注釋：I0.3，I0.4，I0.5分別是安裝在一，二，三樓的行程開關(guān)。如按I0.0時，電梯就在一樓，則直接開門；如不在一樓則電梯下降（電機正轉(zhuǎn)）。按是I0.1時，根據(jù)一樓和三樓的行程開關(guān)的壓合情況，判斷電梯是上升還是下降。按I0.2時，如電梯就在三樓則直接開門如不在三樓則

66、電梯上升（電機反轉(zhuǎn)）。Q0.0與Q0.1是電機正反轉(zhuǎn)互鎖。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)3：電梯開門準(zhǔn)備時間</p><p>　　注釋：電梯得到呼叫信號后，1.5S后開始向呼叫樓層運轉(zhuǎn)。到達呼叫樓層1.5S后開門。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)4：電梯開門部分</p><p>　　注釋：T38，T39，T40得電后Q0.2，Q0.3，Q0.4得電。I

67、1.1，I1.2，I1.3是強制開門按鈕，若在人多時，可以在電梯關(guān)門后但在電梯上升或下降前打開門，進入電梯。若T37已得電即一開始上升或下降則強制開門無效。I0.3，I0.4，I0.5是為了保證電梯在運行中不得開門。Q0.2與QO.5，Q0.3與Q0.6，Q0.4與Q0.7分別是開門電機的正反轉(zhuǎn)的互鎖。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)5：電梯關(guān)門準(zhǔn)備時間部分</p><p>　　注釋：I0.6，

68、I.7，I1.0是開門完成的行程開關(guān)。當(dāng)其中有壓合時T41則復(fù)位，當(dāng)Q0.5或Q0.6或Q0.7得電時，即電機關(guān)門開始時，T41復(fù)位。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)6：電梯關(guān)門部分</p><p>　　注釋：I1.4，I1.5，I1.6是關(guān)門完全的行程開關(guān)。Q0.2與QO.5，Q0.3與Q0.6，Q0.4與Q0.7分別是開門電機的正反轉(zhuǎn)的互鎖。I1.7是強制關(guān)門按鈕，若人少是可以提前關(guān)門。&l

69、t;/p><p>　　PLC表示與功能對應(yīng)符號表</p><p><b>　　5 結(jié)論</b></p><p>　　電梯采用PLC變頻調(diào)速系統(tǒng)提高了系統(tǒng)運行的平穩(wěn)性、工作的可靠性，操作與維護也很方便，接線簡單、編程直觀、擴展容易、安全性高、可調(diào)節(jié)電梯運行速度、舒適感好等特點，同時節(jié)約了大量電能。由于系統(tǒng)選用了通過PLC控制變頻器來調(diào)節(jié)電機的速度，而

70、電機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，變頻調(diào)速是通過軟件來實現(xiàn)的；具有良好的速度穩(wěn)定性和安全可靠性，而且在低頻時可以提高電動機的轉(zhuǎn)矩。實驗證明設(shè)計的程序合理可行。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本文的研究工作通過上網(wǎng)廣泛搜集資料和在圖書館查閱書籍，根據(jù)設(shè)計的要求記錄相關(guān)的資料、數(shù)據(jù)信息。并在我的指導(dǎo)老師xxx老師的精心指導(dǎo)下完成的。在我的設(shè)計過程中

71、老師您在百忙之中抽出時間為我查漏補缺。在我的學(xué)業(yè)和論文的設(shè)計工作中傾注著老師辛勤的勞動成果。在此我要向我的指導(dǎo)老師致以最衷心的感謝和深深的敬意。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助。在此，向所有關(guān)心和幫助過我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友表示由衷的謝意！請接受我誠摯的謝意!</p><p><b>　　參考文獻</b>&

72、lt;/p><p>　　[1] 范永勝、王岷著，《電氣控制與PLC應(yīng)用》，195-200頁，中國電力出版社，2004</p><p>　　[2] 吳麗著，《電氣控制與PLC實用教程》，255-258頁，黃河水利出版社，2005</p><p>　　[3] 李良仁著，《變頻調(diào)速技術(shù)與應(yīng)用》，115-117頁，電子工業(yè)出版社，2004</p><p>

73、;　　[4] 孫傳森、錢平著，《變頻器技術(shù)》，43-75頁，高等教育出版社，2005</p><p>　　[5] 李惠晟著，《電梯控制技術(shù)》，44-47頁，機械工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[7] 丁斗章著，《變頻調(diào)速技術(shù)與系統(tǒng)應(yīng)用》，187-196頁，機械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[8] 葉安麗著，《電梯技術(shù)基礎(chǔ)》，11-28頁，中國電

74、力出版社，2004</p><p>　　[9] 張燕賓著，《變頻調(diào)速應(yīng)用實踐》10-22頁，機械工業(yè)出版社，2000</p><p>　　蚆肁肅蒈羈羇肅薀螄袃肄螞薇膂肅莂螂肈肂蒄薅羄膁薆螁袀膀芆薃螆腿蒈蝿膄腿薁螞肀膈蚃袇羆膇莃蝕袂膆蒅裊螈膅薇蚈肇芄芇襖羃芃荿蚆衿芃薂袂裊節(jié)蚄螅膃芁莄薈聿芀蒆螃羅艿薈薆袁莈羋螁螇莈莀薄肆莇蒂螀羂莆蚅薂羈蒞莄袈襖莄蕆蟻膃莃蕿袆聿莂蟻蠆羅蒂莁裊袁肈蒃蚇螇肇薆袃肅肆

75、芅蚆肁肅蒈羈羇肅薀螄袃肄螞薇膂肅莂螂肈肂蒄薅羄膁薆螁袀膀芆薃螆腿蒈蝿膄腿薁螞肀膈蚃袇羆膇莃蝕袂膆蒅裊螈膅薇蚈肇芄芇襖羃芃荿蚆衿芃薂袂裊節(jié)蚄螅膃芁莄薈聿芀蒆螃羅艿薈薆袁莈羋螁螇莈莀薄肆莇蒂螀羂莆蚅薂羈蒞莄袈襖莄蕆蟻膃莃蕿袆聿莂蟻蠆羅蒂莁裊袁肈蒃蚇螇肇薆袃肅肆芅蚆肁肅蒈羈羇肅薀螄袃肄螞薇膂肅莂螂肈肂蒄薅羄膁薆螁袀膀芆薃螆腿蒈蝿膄腿薁螞肀膈蚃袇羆膇莃蝕袂膆蒅裊螈膅薇蚈肇芄芇襖羃芃荿蚆衿芃薂袂裊節(jié)蚄螅膃芁莄薈聿芀蒆螃羅艿薈薆袁莈羋螁螇莈莀薄肆莇