機電一體化畢業(yè)設(shè)計(論文)-電梯的plc控制

1、<p>　　機電一體化技術(shù)專業(yè)（?？疲?lt;/p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p>　　題 目 電梯的PLC控制</p><p>　　姓 名 </p><p>　　學 號 &l

2、t;/p><p>　　指 導(dǎo) 老 師 </p><p>　　完 成 日 期 </p><p>　　教 學 系 機械工程系 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不

3、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。電梯從手柄開關(guān)操縱電梯、按鈕控制電梯發(fā)展到了現(xiàn)在的群控電梯，為高層運輸做出了不可磨滅的貢獻。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</p><p>　

4、　PLC（可編程控制器）作為一種工業(yè)控制微型計算機，它以其編程方便、操作簡單尤其是它的高可靠性等優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。它應(yīng)用大規(guī)模集成電路，微型機技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展成果，逐步形成了具有多種優(yōu)點和微型，中型，大型，超大型等各種規(guī)格的系列產(chǎn)品，應(yīng)用于從繼電器控制系統(tǒng)到監(jiān)控計算機之間的許多控制領(lǐng)域。 PLC在電梯升降控制上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在它的邏輯開關(guān)控制功能。由于PLC具有邏輯運算，計數(shù)和定時以及數(shù)據(jù)輸入輸出的功能

5、。在電梯升降過程中，各種邏輯開關(guān)控制與PLC很好的結(jié)合，很好的實現(xiàn)了對升降的控制。 本文介紹了電梯的發(fā)展以及PLC在電梯控制中的應(yīng)用。具體的闡述了利用PLC技術(shù)對電梯進行速度的控制以及用PLC控制變頻調(diào)速實現(xiàn)電流、速度雙閉環(huán)的基礎(chǔ)上，在不增加硬件設(shè)備的條件下，實現(xiàn)電流、速度、位移三環(huán)控制。</p><p>　　關(guān)鍵字：PLC；電梯；變頻器</p><p><b>　　目

6、 錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p><b>　　關(guān)鍵字I</b></p><p><b>　　前言1</b></p><p><b>　　1概述2</b></p><p>

7、　　1.1 PLC的概述2</p><p>　　1.1.1 PLC的基本概念2</p><p>　　1.1.2 PLC的特點2</p><p>　　1.1.3 PLC的分類3</p><p>　　1.2 電梯的發(fā)展、分類3</p><p>　　1.2.1電梯的定義及現(xiàn)狀3</p><p&

8、gt;　　1.2.2電梯的分類4</p><p>　　1.2.3電梯的基本結(jié)構(gòu)4</p><p>　　1.2.4電梯定性分析8</p><p>　　2變頻技術(shù)在電梯控制中的應(yīng)用8</p><p>　　2.1 變頻拖動系統(tǒng)8</p><p>　　2.2變頻電梯系統(tǒng)運行原理9</p>&

9、lt;p>　　2.3電梯拖動調(diào)速系統(tǒng)10</p><p>　　3 PLC電梯控制系統(tǒng)的組成12</p><p>　　3.1可編程序邏輯控制器（PLC）12</p><p>　　3.2輸入、輸出部分13</p><p>　　3.3電梯控制過程13</p><p>　　4 PLC電梯位移控制應(yīng)用13<

10、;/p><p>　　4.1硬件電路13</p><p>　　4.1.1主電路14</p><p>　　4.1.2 PLC控制電路14</p><p>　　4.1.3電流、速度雙閉環(huán)電路15</p><p>　　4.1.4位移控制電路15</p><p>　　4.2程序設(shè)計15</p

11、><p>　　4.2.1樓層計數(shù)16</p><p>　　4.2.2快速換速及原理16</p><p>　　4.2.3門區(qū)信號18</p><p>　　4.2.4脈沖信號故障檢測18</p><p>　　5 FX2N系列PLC在電梯變頻調(diào)速控制系統(tǒng)中的應(yīng)用19</p><p>　　5.1系

12、統(tǒng)總體構(gòu)成19</p><p>　　5.2電梯驅(qū)動系統(tǒng)介紹19</p><p>　　5.3控制系統(tǒng)介紹20</p><p>　　5.3.1硬件系統(tǒng)組成20</p><p>　　5.3.2軟件部分說明21</p><p>　　5.4電梯邏輯控制系統(tǒng)24</p><p>　　5.5控制系

13、統(tǒng)特點24</p><p><b>　　結(jié)論26</b></p><p><b>　　謝詞27</b></p><p><b>　　參考文獻28</b></p><p><b>　　附錄29</b></p><p><

14、;b>　　前言</b></p><p>　　可編程序控制器，簡稱PLC。它在集成電路、計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制設(shè)備。具有可靠性高、抗干擾能力強；設(shè)計、安裝容易，維護工作量少；功能強、通用性好、開發(fā)周期短，成功率高；體積小，重量輕，功耗低等特點。已經(jīng)廣泛應(yīng)用于自動化控制的各個領(lǐng)域，并已成為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的支柱產(chǎn)品。與繼電——接觸器系統(tǒng)相比系統(tǒng)更加可靠；占位空間比繼電——接觸

15、器控制系統(tǒng)??；價格上能與繼電——接觸器控制系統(tǒng)競爭；易于在現(xiàn)場變更程序；便于使用、維護、維修；能直接推動電磁閥、接觸器與之相當?shù)膱?zhí)行機構(gòu)；能向中央執(zhí)行機構(gòu)、中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接傳輸數(shù)據(jù)等。</p><p>　　因此，進行電梯的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計，可以推動電梯行業(yè)的發(fā)展，擴大PLC在自動化控制領(lǐng)域的應(yīng)用，具有一定的經(jīng)濟和理論研究的價值。</p><p>　　隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑

16、不斷增多，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。目前，在電梯的控制方式上，主要有繼電器控制、微型計算機控制和PLC控制三種。從控制方式和性能上來說，這三種方法并沒有太大的區(qū)別，國內(nèi)外廠家大多選擇第三種方式，其原因在于如果生產(chǎn)規(guī)模較小，自己設(shè)計和制造微機控制裝置成本較高；傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)其主要缺點是觸點多，故障率高，可靠性差，維修工作量大等；而PLC實際上是一種專用計算機，它采用巡回掃描的方式分時處理各項任務(wù)

17、，而且依靠程序運行，這就保證只有正確的程序才能運行，否則電梯不會工作；又由于PLC中的內(nèi)部輔助繼電器及保持繼電器等，實際上是PLC系統(tǒng)內(nèi)存工作單元，既無線圈又無觸點，使用次數(shù)不受限制，屬無觸點運行，可靠性高，程序設(shè)計方便靈活，研制周期短，因此，它比繼電器控制和微機控制有著更明顯的優(yōu)越性，運行壽命更長，工作更安全可靠，自動化水平更高。</p><p><b>　　1概述</b></p&g

18、t;<p>　　1.1 PLC的概述</p><p>　　1.1.1 PLC的基本概念</p><p>　　可編程序控制器是在繼電器控制技術(shù)和計算機控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制設(shè)備。它以微處理器為核心，集自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)為一體，目前被廣泛應(yīng)用于自動化控制的各個領(lǐng)域中。</p><p>　　國際電工委員會（IEC）頒布的

19、可編程控制器標準草案中對可編程序控制器作了如下的定義：“可編程序控制器是一中數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。他采用可編程序的存儲器，在其內(nèi)部存儲和執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷坝嘘P(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。”</p><p>　　事實上，PLC就

20、是配置了輸入/輸出模塊的工控計算機。</p><p>　　1.1.2 PLC的特點</p><p>　　可編程控制器是面向用戶的專業(yè)工業(yè)控制計算機，具有許多明顯特點。</p><p><b>　　（1）可靠性高</b></p><p>　　由于制造PLC時在硬件和軟件兩個方面采用了一系列抗干擾措施，如評比、濾波、隔離、故

21、障診斷等，使PLC具有很強的抗干擾能力，其平均無故障運行時間可達到5萬~10萬小時以上，可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。</p><p><b>　?。?）編程簡單</b></p><p>　　PLC是面向工控現(xiàn)場設(shè)計的，考慮到大多數(shù)電氣工程技術(shù)人員熟悉電氣控制電路的特點，他經(jīng)常采用的是一種面向控制過程的梯形圖語言，梯形圖語言與繼電器原理圖相類似，具有形象直觀，

22、易學易懂的優(yōu)點，熟悉電氣原理圖的工程技術(shù)人員只需要幾天的時間就可熟悉梯形圖的語言</p><p><b>　?。?）使用方便</b></p><p>　　使用PLC時只需進行和輸入、輸出接口相關(guān)的少量電氣接線，當控制要求發(fā)生改變時梯形圖程序修改非常容易。PLC的功能強大，目前的PLC一般優(yōu)游邏輯控制、定時控制、計數(shù)控制、步進控制、數(shù)據(jù)處理等基本功能，有的PLC還有A/

23、D、D/A轉(zhuǎn)換，通信聯(lián)網(wǎng)的功能。</p><p>　　1.1.3 PLC的分類</p><p>　　PLC通?？砂摧斎?輸出點數(shù)多少及結(jié)構(gòu)特征兩種方法分類。</p><p>　　按輸入/輸出點數(shù)多少PLC可分為微型、小型、中型及大型機。微型PLC輸入/輸出點數(shù)小于128點，以上兩種機型通常為低檔PLC；中型PLC輸入/輸出點數(shù)為128～512點；大型PLC輸入/輸出

24、點數(shù)在512點以上。</p><p>　　按結(jié)構(gòu)特征PLC可人整體式、模塊式、整體模塊混合式三種類型。整體PLC一般都是小型或微型機，集中CPU、輸入/輸出單元、電源、通信接口等部件都集成到一個機殼內(nèi)。模塊式PLC是將CPU、輸入/輸出單元、電源、通信接口等分別制成模塊，在應(yīng)用中可以按照需要進行模塊組裝，大、中型PLC一般都是模塊式結(jié)構(gòu)，整體模塊混合式PLC將CPU、電源模塊、通信模塊及一定數(shù)量的輸入/輸出單元集

25、成到一個機殼內(nèi)，當其中的輸入/輸出模塊不夠使用時再進行模塊擴展。</p><p>　　1.2電梯的發(fā)展、分類</p><p>　　1.2.1 電梯的定義及現(xiàn)狀</p><p>　　隨著現(xiàn)代化城市高速發(fā)展，為建筑物內(nèi)提供上下交通運輸?shù)碾娞莨I(yè)也迅速發(fā)展起來。電梯不僅是生產(chǎn)運輸?shù)闹饕O(shè)備，更是人們生活和工作中必備的交通工具。和汽車一樣，電梯已成為人們頻繁使用的交通運輸設(shè)

26、備。</p><p>　　在高層建筑中，電梯的作用在一定程度上比建筑物本身更為重要，設(shè)計上稍有疏忽，就很容易降低建筑物的使用功能，或造成垂直交通擁擠。因此，在現(xiàn)代建筑物中，電梯和扶梯的設(shè)計、使用和監(jiān)控管理有著舉足輕重的地位。電梯的安裝、使用和控制方式的好壞，直接影響著整個建筑的使用效率。</p><p>　　生活中，人們經(jīng)常在使用電梯和自動扶梯，而很多人對電梯和自動扶梯沒有正確的概念，甚至

27、將電梯和自動扶梯都稱為電梯。這是不對的，那究竟什么是電梯，什么是自動扶梯呢？正確的定義如下：</p><p>　　電梯——服務(wù)于規(guī)定樓層的固定式升降設(shè)備。它具有一個轎廂，運行在至少兩列垂直的或傾斜角小于15°的剛性導(dǎo)軌之間。轎廂尺寸與結(jié)構(gòu)型式便于乘客出入或裝卸貨物。</p><p>　　自動扶梯——帶有循環(huán)運行梯級，用于向上或向下傾斜送乘客的固定電力驅(qū)動設(shè)備。</p>

28、<p>　　自動人行道——帶有循環(huán)運行（板式或帶式）走道，用于水平或傾斜不大于12°輸送乘客的固定電力驅(qū)動設(shè)備。由此可見，自動扶梯和自動人行道是電梯家族的一個分支或近親，但不同與電梯。</p><p>　　1.2.2 電梯的分類</p><p>　　電梯的分類有多種方式，可按以下幾種形式分類。</p><p>　?。?）按用途分類：乘客電梯（

29、客梯）、載貨電梯（貨梯）、客貨兩用梯、住宅電梯、 雜物梯（服務(wù)電梯）、病床電梯、特種電梯。</p><p>　?。?）按速度分類：低速電梯、快速電梯、高速電梯、超高速電梯。</p><p>　?。?）按驅(qū)動方式分類：交流電梯、直流電梯、液壓電梯、齒輪齒條式電梯。</p><p>　　（4）按有無減速器分類：有減速器的電梯、無減速器的電梯。</p>&l

30、t;p>　?。?）按曳引機房的位置分類：機房位于井道上部的電梯、機房位于井道下部分的無機房電梯。</p><p>　　（6）按控制方式分類：轎內(nèi)手柄開關(guān)控制的電梯、轎內(nèi)按鈕控制的電梯、轎內(nèi)或外按鈕控制的電梯、信號控制的電梯、集選控制的電梯、2臺或3臺并聯(lián)控制的電梯、梯群控制的電梯。</p><p>　?。?）按拖動形式分類：交流異步單速電動機拖動的電梯、交流異步雙速電動機變極調(diào)速拖動

31、的電梯、交流異步雙繞組雙速電動機調(diào)壓調(diào)速拖動電的電梯、交流異步單速電動機調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速拖動的電梯、直流電動機調(diào)壓調(diào)速拖動的電梯。</p><p>　　1.2.3 電梯的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　曳引式電梯是垂直交通運輸工具中使用最普遍的一種電梯，現(xiàn)將其基本結(jié)構(gòu)介紹如下。</p><p>　?。?） 曳引系統(tǒng)　　曳引系統(tǒng)由曳引機、曳引鋼絲繩、導(dǎo)向輪及反繩

32、輪等組成。　　曳引機由電動機、聯(lián)軸器、制動器、減速箱、機座、曳引輪等組成，它是電梯的動力源。　　曳引鋼絲繩的兩端分別連接轎廂和對重（或者兩端固定在機房上），依靠鋼絲繩與曳引輪繩槽之間的摩擦力來驅(qū)動轎廂升降?！　?dǎo)向輪的作用是分開轎廂和對重的間距，采用復(fù)繞型時還可增加曳引能力。導(dǎo)向輪安裝在曳引機架上或承重梁上。　　當鋼絲繩的繞繩比大于1時，在轎廂頂和對重架上應(yīng)增設(shè)反繩輪。反繩輪的個數(shù)可以是1個、2個甚至3個，這與曳引比有關(guān)。

33、 （2）  導(dǎo)向系統(tǒng)　　導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)軌、導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架等組成。它的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?！　?dǎo)軌固定在導(dǎo)軌架上，導(dǎo)軌架是承重導(dǎo)軌的組件，與井道壁聯(lián)接。　　導(dǎo)靴裝在轎廂和對重架上，與導(dǎo)軌配合，強制轎廂和對重的運動服從于導(dǎo)軌的直立方向。 （3） 門系統(tǒng)　　門系統(tǒng)由轎廂門、層門、開門機、聯(lián)動機構(gòu)、門鎖等組成。　　轎廂門設(shè)在轎廂入口，由門扇、門導(dǎo)軌架、門

34、靴和門刀等組成?！　娱T設(shè)在層站入口，由門扇、門導(dǎo)軌架、門靴、門鎖裝置及應(yīng)急開鎖裝置</p><p>　　（4 ） 轎廂　　轎廂用以運送乘客或貨物的電梯組件。它是由轎廂架和轎廂體組成。轎廂架是轎廂體的承重構(gòu)架，由橫梁、立柱、底梁和斜拉桿等組成。轎廂體由轎廂底、轎廂壁、轎廂頂及照明、通風裝置、轎廂裝飾件和轎內(nèi)操縱按鈕板等組成。轎廂體空間的大小由額定載重量或額定載客人數(shù)決定。 （5）&#

35、160; 重量平衡系統(tǒng)　　重量平衡系統(tǒng)由對重和重量補償裝置組成。對重由對重架和對重塊組成。對重將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。 （6）  電力拖動系統(tǒng)　　電力拖動系統(tǒng)由曳引電機、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、調(diào)速裝置等組成，對電梯實行速度控制?！　∫芬姍C是電梯的動力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電機或直流電機?！　」╇?/p>

36、系統(tǒng)是為電機提供電源的裝置?！　∷俣确答佈b置是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運行速度信號。一般采用測速發(fā)電機或速度脈沖發(fā)生器，與電機相聯(lián)?！　≌{(diào)速裝置對曳引電機實行調(diào)速控制。 （7） 電氣控制系統(tǒng)　　電氣控制系統(tǒng)由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏、平層裝置、選層器等組成,它的作用是對電梯的運行實行操縱和控制。</p><p>　　操縱裝置包括轎廂內(nèi)的按鈕操作箱或手柄開關(guān)箱、層站召喚按鈕、轎頂和機房中的檢修

37、或應(yīng)急操縱箱?？刂破涟惭b在機房中，由各類電氣控制元件組成，是電梯實行電氣控制的集中組件。</p><p>　　位置顯示是指轎內(nèi)和層站的指層燈。層站上一般能顯示電梯運行方向或轎廂所在的層站。選層器能起到指示和反饋轎廂位置、決定運行方向、發(fā)出加減速信號等作用。 （8） 安全保護系統(tǒng)　　安全保護系統(tǒng)包括機械和電氣的各類保護系統(tǒng)，可保護電梯安全使用?！　C械方面的有：限速器和安全鉗起超速保護作用；緩沖

38、器起沖頂和撞底保護作用；還有切斷總電源的極限保護等?！　‰姎夥矫娴陌踩Ｗo在電梯的各個運行環(huán)節(jié)都有。</p><p>　　圖1.1 電梯的基本結(jié)構(gòu)剖視圖</p><p>　　1.2.4 電梯定性分析</p><p>　　根據(jù)大量的研究和實驗表明,人可接受的最大加速度為am≤1.5m/s2,　加速度變化率ρm≤3m/s3,電梯的理想運行曲線按加速度可劃分為三角形、梯

39、形和正弦波形，由于正弦波形加速度曲線實現(xiàn)較為困難，而三角形曲線最大加速度和在啟動及制動段的轉(zhuǎn)折點處的加速度變化率均大于梯形曲線，即+ρm跳變到-ρm或由-ρm跳變到+ρm的加速度變化率，故很少采用，因梯形曲線容易實現(xiàn)并且有良好加速度變化率頻繁指標，故被廣泛采用。</p><p>　　智能變頻器是為電梯的靈活調(diào)速、控制及高精度平層等要求而專門設(shè)計的電梯專用變頻器，可配用通用的三相異步電動機，并具有智能化軟件、標準接

40、口、菜單提示、輸入電梯曲線及其它關(guān)鍵參數(shù)等功能。其具有調(diào)試方便快捷，而且能自動實現(xiàn)單多層功能，并具有自動優(yōu)化減速曲線的功能，由其組成的調(diào)速系統(tǒng)的爬行時間少，平層距離短，不論是雙繞組電動機，還是單繞組電動機均可適用，其最高設(shè)計速度可達4m/s，其獨特的電腦監(jiān)控軟件，可選擇串行接口實現(xiàn)輸入/輸出信號的無觸點控制。</p><p>　　變頻器構(gòu)成的電梯系統(tǒng)，當變頻器接收到控制器發(fā)出的呼梯方向信號，變頻器依據(jù)設(shè)定的速度及

41、加速度值，啟動電動機，達到最大速度后，勻速運行，在到達目的層的減速點時，控制器發(fā)出切斷高速度信號，變頻器以設(shè)定的減速度將最大速度減至爬行速度，在減速運行過程中，變頻器的能夠自動計算出減速點到平層點之間的距離，并計算出優(yōu)化曲線，從而能夠按優(yōu)化曲線運行，使低速爬行時間縮短至0.3s,在電梯的平層過程中變頻器通過調(diào)整平層速度或制動斜坡來調(diào)整平層精度。即當電梯停得太早時，變頻器增大低速度值或減少制動斜坡值，反之則減少低速度值或增大制動斜坡值，在

42、電梯到距平層位置4—10cm時，有平層開關(guān)自動斷開低速信號，系統(tǒng)按優(yōu)化曲線實現(xiàn)高精度的平層，從而達到平層的準確可靠。</p><p>　　2變頻技術(shù)在電梯控制中的應(yīng)用</p><p>　　2.1 變頻拖動系統(tǒng)</p><p>　?。?）電梯變壓變頻（VVVF）拖動控制系統(tǒng)的原理</p><p>　　交流電動機的轉(zhuǎn)速公式為：n=60f

43、(1-s)/p；其中：f為定子的供電頻率，P為電動機極對數(shù)，s為電動機轉(zhuǎn)差率。</p><p>　　電梯是恒轉(zhuǎn)矩拖動系統(tǒng)，為了獲得最佳的舒適感，在電梯的拖動中一般采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。而電動機轉(zhuǎn)矩M=K（U/F）2，K為常數(shù)，由此可知，為了獲得恒定轉(zhuǎn)矩的調(diào)速特點，獲得最佳的舒適感，必須保證u/f不變，在變頻的同時按比例供給電動機電壓。這種控制即為變頻（VVVF）控制。</p><p>　　變

44、壓變頻（VVVF）拖動控制在調(diào)速過程中從高速到低速都可以保證有限的轉(zhuǎn)差，電磁損耗小，因此全部調(diào)速范圍內(nèi)效率高，具有寬范圍和高精度的調(diào)速性能。并且在VVVF電梯的啟動和只動過程中，通過均勻地改變電動機供電的頻率和電壓，達到平滑調(diào)節(jié)電梯速度的目的，可以獲得良好的乘坐舒適感。</p><p>　　VVVF電梯與其他拖動控制方式電梯比較，應(yīng)用在位能負載條件下，節(jié)能約40%，可以最佳地利用電網(wǎng)能量。同時VVVF系統(tǒng)還可以提

45、高功率因素，降低電梯線路設(shè)備的容量和電動機的容量20%以上。</p><p>　?。?）電梯變頻矢量控制原理</p><p>　　變頻器內(nèi)部帶有自動電流調(diào)節(jié)器即電流反饋系統(tǒng)，保證輸出的力矩；通過編碼器采樣的脈沖作為速度反饋，變頻器組成自動速度調(diào)節(jié)器，ASR，通過帶編碼器的矢量控制，逆變器能控制滿量程電機的轉(zhuǎn)矩脈動量，包括0HZ，是電梯乘坐舒適，平層精度好。目前這是電梯高性能變頻控制的主要采

46、用的方式。</p><p>　　2.2變頻電梯系統(tǒng)運行原理</p><p>　　電力電網(wǎng)送來的380V動力電源變?yōu)榭湛氐闹Я麟姡?jīng)微電腦全數(shù)字化正弦SPWN的脈沖調(diào)制，轉(zhuǎn)變?yōu)榭烧{(diào)的，頻率可變的變頻變壓三相正弦交流電，驅(qū)動電動機平穩(wěn)運行。</p><p>　　當電梯檢修時，是點動運行方式電梯主板或PLC向變頻器發(fā)出方向和檢修運行信號，同時將預(yù)先編制好的速度指令（模擬信

47、號或數(shù)字信號）輸出給變頻器（一般點動頻率為10 HZ），變頻器再驅(qū)動機上作上、下慢速運行。</p><p>　　當電梯正常運行時，電梯主板或PLC向變頻器發(fā)出方向或快速運行信號，同時將預(yù)先編制好的速度指令（模擬信號或數(shù)字信號）輸出給變頻器（一般滿速頻率為45 HZ）運行。當需要減速時，斷開高速指令，輸出沿理想曲線下降至停止。在降速過程中，由于系統(tǒng)的慣性作用將動能通過能量回饋裝置消耗在制動電阻上，因此牽引電機不會發(fā)

48、熱，可以不用強迫冷卻風機變頻器內(nèi)部帶電流反饋或速度反饋。電梯的速度通過編碼器反饋回變頻器，當實際速度高于或低于給定速度時，變頻器會自動調(diào)節(jié)輸出電壓（電流）和頻率，使兩者想等。電梯的速度總是跟隨理想曲線的變化而變化的。</p><p>　　由于VVVF調(diào)速具備優(yōu)異的調(diào)速性能和節(jié)能潛力，目前國內(nèi)外均已研制生產(chǎn)出電梯專用變頻器。所以，電梯拖動調(diào)速方式以調(diào)頻調(diào)速為主流，PLC+變頻器的電梯控制系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛?？刂葡到y(tǒng)中

49、，PLC主要完成邏輯控制，變頻器主要完成曳引拖動的調(diào)速控制。這種控制形式在舊電梯的改造中也得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　2.3電梯拖動調(diào)速系統(tǒng)</p><p>　　拖動電動機采用國產(chǎn)CVF-160L-4電梯專用變頻電動機，其功率15kW，額定電壓330V，Y形接法，轉(zhuǎn)速1450r/min。</p><p>　　與變頻電動機配套，選用華為TD3100-4T015

50、0E電梯專用變頻器。變頻器額定容量21KV·A,額定電壓380V，三相交流供電，額定輸出電流32A，適配電動機15kW。該變頻器綜合了國內(nèi)外多種電梯專用變頻器的特點，采用雙DSP+MCU結(jié)構(gòu)和先進的模塊化設(shè)計，最高速為4.0m/s,最高樓層50層。圖2.1所示為該變頻器用于電梯拖動的典型結(jié)構(gòu)。</p><p>　　TD3100具有理想的電梯控制方式。 </p><p>　?。?）

51、精確的距離控制 可運用其智能井道自學習功能，通過運行井道自學習程序，準確地測出每層的層高（脈沖數(shù)），并將其記憶在變頻器當中。這樣雖然不在井道中置減速感應(yīng)器，卻能準確地確定每層的減速點，提高運行控制精度。</p><p>　　（2）優(yōu)化的速度控制功能 在傳統(tǒng)的速度控制基礎(chǔ)上，增加了靈活的S字曲線設(shè)定計算功能，具有加加速度、減減速度設(shè)置及加減速度S字設(shè)置。在保證電梯舒適感的同時，大大簡化了邏輯控制系統(tǒng)中對電梯速度

52、的控制任務(wù)。S字曲線如圖2.2所示。</p><p>　　圖2.1 變頻用于電梯拖動的典型結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖2.2 加速S字曲線</p><p>　?。?）強迫減速控制 為防止轎廂沖頂和墩底，當上、下強迫減速開關(guān)動作時，如果檢測到電梯的實際速度大于設(shè)定的強迫減速值，表明電梯未正常減速，變頻器會立即按強迫減速曲線減速至爬行速度，停車。</p>

53、<p>　　（4）特殊運行方式控制 設(shè)有專門用于電梯檢修的運行方式，一旦檢修輸入有效，立即將速度設(shè)定在檢修速度（低速）；設(shè)有停電應(yīng)急運行方式，當停電時，變頻器會依靠蓄電池供電，自動、控制電梯在就近層?？俊⒎湃?。</p><p>　?。?）完善的保護功能 除變頻器自己的保護外，TD3100在電梯運行的安全性方面設(shè)置了保護功能。有超速、輸入輸出故障、強迫減速信號故障、接觸器抱閘故障、平層信號錯等保護功

54、能。</p><p>　　在設(shè)計中，充分利用TD3100的功能特點，一方面提高電梯拖動系統(tǒng)乃至整個控制系統(tǒng)的性能，另一方面大大簡化邏輯控制系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)。設(shè)計時，只需將PLC的有關(guān)信號與變頻器進行對接，便可完成PLC與變頻器的連接。如運行方向、強迫減速、平層信號、檢修信號、變頻器保護動作信號、安全保護信號等。由于變頻器具有485通信接口，使得變頻器與PLC的數(shù)據(jù)通信更加方便。 </p><p&

55、gt;　　3 PLC電梯控制系統(tǒng)的組成</p><p>　　PLC電梯控制系統(tǒng)的組成如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1 PLC電梯控制系統(tǒng)的組成</p><p>　　3.1可編程序邏輯控制器（PLC）</p><p>　　PLC采用8為或16位微處理器為核心，配置有可編程序存儲器對指令存儲，具備邏輯、順序、計數(shù)、計時、算術(shù)運算、

56、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)傳送等功能。工作原理是：采用循環(huán)掃描方式，對輸入信號（來自按鈕、傳感器和行程開關(guān)等輸入部件）不斷地進行采樣，根據(jù)檢測到的信號狀態(tài)，通過根據(jù)控制系統(tǒng)的要求設(shè)計和存儲的程序隨即作出反應(yīng)，并將這些反應(yīng)以輸出信號的形式，由輸出部件輸出，輸出信號控制系統(tǒng)的外部負載，如繼電器、電動機、指示燈和報警器等，產(chǎn)生相應(yīng)的動作。通過以上過程完成對電梯的控制。</p><p>　　3. 2輸入、輸出部分　 </p&g

57、t;<p>　　輸入、輸出部分涵蓋了控制系統(tǒng)與電梯各個部位及與部件有聯(lián)系的所有信號，將電梯中發(fā)出指令或檢測信號的按鈕、開關(guān)、傳感器（如基站總電源鑰匙開關(guān)、轎內(nèi)指令選層按鈕、廳門呼梯按鈕、安全鉗開關(guān)、超速開關(guān)、安全觸板開關(guān)、限位開關(guān)、廳轎門連鎖開關(guān)、安全窗開關(guān)、換速感應(yīng)器、平層感應(yīng)器、門區(qū)感應(yīng)器等）作為PLC的輸入，同時在系統(tǒng)中設(shè)有有/無司機操作的轉(zhuǎn)換開關(guān)及檢修慢車開關(guān)，以實現(xiàn)有/無司機轉(zhuǎn)換和檢修狀態(tài)下的要求。這些信號通過P

58、LC的輸入端子進入PLC內(nèi)部，作為控制、系統(tǒng)分析判斷的第一手資料。</p><p>　　將控制系統(tǒng)經(jīng)過分析判斷后產(chǎn)生的輸出信號（控制命令）送到相應(yīng)的執(zhí)行部件，如拖動控制部分（包括速度、方向和電磁制動器）、轎內(nèi)和廳外層樓指示燈、指令和召喚指示、運行方向指示、門機的開關(guān)門、開關(guān)門減速控制、報警器等。</p><p><b>　　3.3電梯控制過程</b></p>

59、;<p><b>　?。?）有司機操作</b></p><p><b>　?。?）無司機操作</b></p><p><b>　　（3）檢修慢車狀態(tài)</b></p><p><b>　?。?）停電保持</b></p><p><b>

60、;　?。?）應(yīng)急處理</b></p><p>　　4 PLC電梯位移控制應(yīng)用</p><p>　　本章采用PLC和變頻器實現(xiàn)電梯常規(guī)控制的基礎(chǔ)上，利用旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖信號構(gòu)成位置反饋，實現(xiàn)電梯的精確位移控制。通過PLC程序設(shè)計實現(xiàn)樓層計數(shù)、換速信號、門區(qū)和平層信號的數(shù)字控制，取代井道位置檢測裝置，提高了系統(tǒng)的可靠性和平層精度。</p><p><

61、;b>　　4.1硬件電路</b></p><p>　　系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖4.1 所示，其各部分功能說明如下。</p><p>　　圖4.1 電路原理圖</p><p>　　Q1——三相電源斷路圖     K1——電源控制接觸器     K2——負載電機通斷控制接觸器</p>

62、<p>　　VS——變頻器     BU——制動單元     RB——能耗制動電阻     M——主拖動曳引電機</p><p><b>　　4.1.1主電路 </b></p><p>　　主電路由三相交流輸入、變頻驅(qū)動、曳引機和制動單元幾部分組成。由于采用交

63、-直-交電壓型變頻器，在電梯位勢負載作用下，制動時回饋的能量不能饋送回電網(wǎng)，為限制泵升電壓，采用受控能耗制動方式。</p><p>　　4.1.2 PLC控制電路</p><p>　　選用OMRON（歐姆龍）公司C系列60P型PLC。PLC接收來自操縱盤和每層呼梯盒的召喚信號、轎廂和門系統(tǒng)的功能信號以及井道和變頻器的狀態(tài)信號，經(jīng)程序判斷與運算實現(xiàn)電梯的集選控制。PLC在輸出顯示和監(jiān)控信號的

64、同時，向變頻器發(fā)出運行方向、啟動、加/減速運行和制動停梯等信號。</p><p>　　4.1.3電流、速度雙閉環(huán)電路</p><p>　　采用YASAKWA公司的VS-616G5 CIMRG5A 4022變頻器。變頻器本身設(shè)有電流檢測裝置，由此構(gòu)成電流閉環(huán)；通過和電機同軸聯(lián)接的旋轉(zhuǎn)編碼器，產(chǎn)生a、b兩相脈沖進入變頻器，在確認方向的同時，利用脈沖計數(shù)構(gòu)成速度閉環(huán)。</p>&l

65、t;p>　　4.1.4位移控制電路</p><p>　　電梯作為一種載人工具，在位勢負載狀態(tài)下，除要求安全可靠外，還要求運行平穩(wěn)，乘坐舒適，停靠準確。采用變頻調(diào)速雙環(huán)控制可基本滿足要求，但和國外高性能電梯相比還需進一步改進。本設(shè)計正是基于這一想法，利用現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)編碼器構(gòu)成速度環(huán)的同時，通過變頻器的PG卡輸出與電機速度及電梯位移成比例的脈沖數(shù)，將其引入PLC的高速計數(shù)輸入端口0000，通過累計脈沖數(shù)，經(jīng)世式（1

66、）計算出脈沖當量，由此確定電梯位置。電梯位移：</p><p>　　h=SI    式中 I——累計脈沖數(shù)    S——脈沖當量    S = lpD / (pr) （1）</p><p>

67、　　本系統(tǒng)采用的減速機，其減速比l = 1/32，曳引輪直徑D = 580mm，電機額定轉(zhuǎn)速ned = 1450r/min，旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)對應(yīng)的脈沖數(shù)p = 1024，PG卡分頻比r = 1/18，代入式（1）得 ：    S = 1.0mm / 脈沖</p><p><b>　　4.2程序設(shè)計</b></p><p>　　利用

68、變頻器PG卡輸出端（TA2.1）將脈沖信號引入PLC的高速計數(shù)輸入端0000，構(gòu)成位置反饋。高速計數(shù)器（CNT47）累加的脈沖數(shù)反映電梯的位置。高速計數(shù)器的值不斷地與各信號點對應(yīng)的脈沖數(shù)進行比較，由此判斷電梯的運行距離、換速點、平層電和制動停車點等信號。理論上這種控制方式其平層誤差可在±1個脈沖當量范圍。在考慮減速機齒輪嚙合間隙等機械因素情況下，電梯的平層精度可達±5mm內(nèi)，大大低于國標±15mm的標準，滿

69、足電梯起制動平滑，運行平穩(wěn)，平層準確的要求。電梯在運行過程中，通過位置信號檢測，軟件實時計算以下位置信號：電梯所在樓層位置、快速換速點、中速換速點、門區(qū)信號和平層位置信號等。由此省去原來每層在井道中設(shè)置的上述信號檢測裝置，大大減少井道檢測元件和信號連線，降低成本。下面針對在實現(xiàn)集選控制基礎(chǔ)上新增添的樓層計數(shù)、快速換速、中速換速、門區(qū)和平層信號5個子程序進行介紹。</p><p><b>　　4.2.1樓

70、層計數(shù)</b></p><p>　　本設(shè)計采用相對計數(shù)方式。運行前通過自學習方式，測出相應(yīng)樓層高度脈沖數(shù)，對應(yīng)4層電梯分別存入3個內(nèi)存單元DM06 ~ DM08。</p><p>　　樓層計數(shù)器（CNT46）為一雙向計數(shù)器，當?shù)竭_各層的樓層計數(shù)點時，根據(jù)運行方向進行加1或減1計數(shù)。樓層計數(shù)程序流程圖如圖4.2 所示。</p><p>　　圖4.2 樓層計

71、數(shù)子程序</p><p>　　4.2.2 快速換速及原理</p><p>　　當高速計數(shù)器值與快速換速點對應(yīng)的脈沖數(shù)相等時，若電梯處于快速運行且本層有選層信號，發(fā)快速換速信號。若電梯中速運行或雖快速運行但本層無選層信號，則不發(fā)換速信號。程序流程圖如圖4.3所示。中速換速與快速換速判斷方法類似，不再重復(fù)。</p><p>　　圖4.3 快速換速子程序</p>

72、;<p>　　快速換速工作原理介紹，梯形圖如圖4.4所示</p><p>　　圖4.4 快速換速梯形圖</p><p>　　圖中數(shù)據(jù)存儲單元DM01為快速換速距離脈沖數(shù)，DM30為樓層間距脈沖數(shù)，DM31為快速換速點對應(yīng)的脈沖數(shù)，DM34為高速換速比較區(qū)間下限，DM35為高速換速比較區(qū)間上限，HR01為快速換速點開始信號，1507為快速運行信號，1700為選層信號，0010為

73、零速信號，0503為快速換速輸出信號。</p><p>　　以上行為例，DM31快速換速點對應(yīng)的脈沖數(shù)是樓層間距DM30與快速換速舉例DM01之差；DM31和DM30的值分別賦給DM34和DM35。運行時高速計數(shù)器不斷累加脈沖數(shù)，每個掃描周期計數(shù)器的值與DM34~ DM35區(qū)段進行比較。當其值進入DM34與DM35區(qū)段時，HR01置位，表示進入快速換速區(qū)間；若此時有選層信號且電梯為快速運行，則發(fā)快速換速信號（05

74、03置ON）。</p><p><b>　　4.2.3門區(qū)信號</b></p><p>　　當高速計數(shù)器CNT47數(shù)值在門區(qū)所對應(yīng)脈沖數(shù)范圍內(nèi)時，發(fā)門區(qū)信號。程序流程圖如圖4.5所示。平層信號與區(qū)信號判斷方法類似，不再重復(fù)。</p><p>　　圖4.5 門區(qū)信號子程序</p><p>　　4.2.4脈沖信號故障檢測&l

75、t;/p><p>　　脈沖信號的準確采集和傳輸在本系統(tǒng)中顯得尤為重要，為檢測旋轉(zhuǎn)編碼器和脈沖傳輸電路故障，設(shè)計了有無脈沖信號和錯漏脈沖檢測電路，通過實時檢測確保系統(tǒng)正常運行。為消除脈沖計數(shù)累計誤差，在基站設(shè)置復(fù)位開關(guān)，接入PLC高速計數(shù)器CNT47的復(fù)位端0001。</p><p>　　運行中，高速計數(shù)器累計值實時與樓層計數(shù)點對應(yīng)的脈沖數(shù)進行比較，相等時發(fā)出樓層計數(shù)信號，上行加1，下行減1。為

76、防止計數(shù)器在計數(shù)脈沖高電平期間重復(fù)計數(shù)，采用樓層計數(shù)信號上沿觸發(fā)樓層計數(shù)器。</p><p>　　5 FX2N系列PLC在電梯變頻調(diào)速控制系統(tǒng)中的應(yīng)用</p><p><b>　　5.1系統(tǒng)總體構(gòu)成</b></p><p>　　電梯的電氣控制系統(tǒng)分為拖動調(diào)速部分和邏輯控制部分。拖動調(diào)速系統(tǒng)用電梯專用變頻器，采用VVVF調(diào)速方式。邏輯控制系統(tǒng)采用

77、PLC，充分發(fā)揮PLC控制系統(tǒng)接線簡單、可靠性高、維護方便的特點。</p><p>　　井道信號的采集，可充分利用專用變頻器功能，采用直接距離控制，除保留平層感應(yīng)器、上下終端強迫減速開關(guān)極限開關(guān)外，省去井道中的感應(yīng)器。</p><p>　　各廳門幾轎廂與主控機房的電氣連接。為簡化接線，減少故障可能，在各廳門及轎廂設(shè)置通信板，采用RS-485通信總線，完成各廳門及轎廂與主機的信號通信。<

78、;/p><p>　　電梯電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖5.1所示。</p><p>　　圖5.1 電梯電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　5.2電梯驅(qū)動系統(tǒng)介紹</p><p>　　優(yōu)點，電梯的電力驅(qū)動系統(tǒng)對電梯的起動加速、穩(wěn)速運行、制動減速起著決定性作用。驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)劣直接影響電梯的起動、制動、加減速度、平層精度、乘座的舒適感等指標。由于目前電器

79、電子元件的高速發(fā)展，使得變頻變壓技術(shù)逐步成熟，因此使用變頻變壓(VVVF)調(diào)速系統(tǒng)控制的電梯也投入使用。自1984年日本三菱電機公司第一臺變頻變壓控制的電梯問世以來，這種系統(tǒng)驅(qū)動的電梯其額定速度已越來越高，而利用矢量變換控制的變頻變壓系統(tǒng)的電梯的額定速度可達14m/s。它們的調(diào)速性能都已達到了直流電動機驅(qū)動電梯的水平，并具有驅(qū)動控制設(shè)備體積小、重量輕、效率高、節(jié)省能源等成為當前最新的電梯驅(qū)動系統(tǒng)</p><p>

80、<b>　　5.3控制系統(tǒng)介紹</b></p><p>　　控制系統(tǒng)主要由PLC、變頻器及旋轉(zhuǎn)編碼器組成?？删幊炭刂破鳎≒LC）負責處理各種信號的邏輯關(guān)系，從而向變頻器發(fā)出起、停等信號，同時變頻器也將工作狀態(tài)信號送給PLC，形成雙向聯(lián)絡(luò)關(guān)系，它是系統(tǒng)的核心。變頻器實現(xiàn)電機的調(diào)速。本章所選用的安川VS-616G5通用變頻器可實現(xiàn)平穩(wěn)操作和精確控制，使電動機達到理想輸出。為滿足電梯的要求，變頻器

81、又要通過與電動機同軸連接的旋轉(zhuǎn)編碼器和PG卡，完成速度檢測及反饋，形成閉環(huán)系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)編碼器與電動機同軸連接，對電動機進行測速。旋轉(zhuǎn)編碼器輸出A、B兩相脈沖，旋轉(zhuǎn)編碼器根據(jù)A、B脈沖的相序，可判斷電動機轉(zhuǎn)動方向，并可根據(jù)A、B脈沖的頻率測得電動機的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)編碼器將此脈沖輸出給PG卡，PG卡再將此反饋信號送給變頻器內(nèi)部，以便進行運算調(diào)節(jié)。所以旋轉(zhuǎn)編碼器和PG卡實現(xiàn)了閉環(huán)運行。</p><p>　　5.3.1硬件系統(tǒng)組

82、成</p><p>　　控制系統(tǒng)包括信號采集和PLC控制兩部分</p><p>　　(1) VS-616G5變頻器具有自學習功能，在使用矢量控制時，變頻器能自動設(shè)定電動機銘牌范圍的電動機參數(shù)。由此從變頻器專用電動機到通用電動機都可以進行矢量控制運行，電動機可最大限度地發(fā)揮作用。VS-616G5可使用PID控制功能實現(xiàn)簡單的追蹤控制，使用脈沖發(fā)生器等速度檢測器時，不管負載大小變化都可使其速度

83、保持一致，更保證了電梯零速制動抱閘的要求。</p><p>　　(2) 旋轉(zhuǎn)編碼器（PG）的選擇。</p><p>　　本文根據(jù)電梯平層精度要求選擇PG。根據(jù)GB1058/T-1997電梯技術(shù)條件中的要求，運行速度為0.5m/s調(diào)速電梯的平層精度為±15mm以內(nèi)。而平層精度與鋼絲繩的松緊度，平層干簧管的位移，與PLC的輸入脈沖數(shù)有關(guān)。前二者為機械因素，而PLC的輸入脈沖來自于脈沖

84、監(jiān)視輸出。考慮PLC的自身頻率，為保證輸入脈沖的正確性，設(shè)定PG脈沖監(jiān)視輸出分頻比F1-06功能碼為16，既PG輸出脈沖的1/16作為PLC的輸入脈沖。為盡可能在PG參數(shù)上來保證平層的精度，以1mm誤差計算。</p><p>　　齒輪箱減速比K為61:2，曳引機直徑D為0.65m，采用半繞式2:1繞法，N=2，電機每轉(zhuǎn)一圈電梯上下行程: L=3.14×D×K×10

85、00/N(mm) (1) 代入式(1)求得L=33.5mm</p><p>　　PG參數(shù)=33.5×16=536p/rev。根據(jù)PG解析度的分類，選用解析度為600的旋轉(zhuǎn)編碼器。本文采用增量式圓光柵編碼器, 它將測得的轉(zhuǎn)速脈沖反饋給變頻器，形成閉環(huán)控制。</p><p>　　由于電梯是載人的起

86、重設(shè)備，要求可靠性系數(shù)特別大，為最大程度地滿足乘客的舒適感，使用VS-616G5的帶PG矢量控制，將測速脈沖反饋給變頻器，提高控制精度;為配合脈沖記數(shù)和平層精度，選用三菱公司FX2N系列可編程控制器PLC，其X0-X1端子可采取高速脈沖，滿足了系統(tǒng)記數(shù)，達到準確平層的要求。</p><p>　　由電力電網(wǎng)送來的380V動力電源變?yōu)榭煽氐闹绷麟?，?jīng)變頻器轉(zhuǎn)變?yōu)榭烧{(diào)的頻率可變的變頻變壓三相正弦交流電，驅(qū)動電動機平穩(wěn)運

87、行。</p><p>　　當電梯檢修時，是點動運行方式，PLC向變頻器發(fā)出方向和檢修運行信號，裝置按預(yù)先編好的速度指令向電動機輸送點動頻率(10Hz)的交流電，作上、下慢速運行。</p><p>　　當電梯正常運行時，PLC向變頻器發(fā)出快速命令和方向信號，系統(tǒng)按預(yù)先編入的頻率指令沿理想曲線上升至滿速(45Hz)運行。當需要減速時，PLC斷開高速指令，輸出按理想曲線下降至停止，在降速過程中，

88、由于系統(tǒng)的慣性作用，將動能通過能量回饋裝置消耗在制動電阻上，因此曳引電動機不會發(fā)熱，可以不用強迫冷卻風機。變頻器內(nèi)部帶電流反饋和速度反饋。電梯的速度通過脈沖編碼器反饋回變頻器，當實際速度高于或低于給定速度時，變頻器會自動調(diào)節(jié)輸出電壓(電流)和頻率，使兩者相等，從而達到理想的運行狀態(tài)。</p><p>　　5.3.2軟件部分說明</p><p>　　(1) VS-616G5部分參數(shù)設(shè)置如下表

89、5.2所示。</p><p>　　表5.2 變頻器參數(shù)設(shè)置</p><p>　　要實現(xiàn)對變頻器的控制，必須對PLC進行編程，通過程序?qū)崿F(xiàn)PLC與變頻器信息交換的控制。編程的重要依據(jù)是系統(tǒng)的工作過程。電梯的一次完整的運行過程，就是曳引電動機從起動、勻速運行到減速停車的過程。電梯運行方向確定后，在關(guān)門信號和門鎖信號符合要求的情況下，電梯開始起動運行, PLC正轉(zhuǎn)(或反轉(zhuǎn))及高速信號輸出有效，電

90、動機從0Hz到50Hz開始起動,起動時間為1.5S，然后維持高速(變頻器參數(shù)設(shè)置，D1202=50Hz)一直運行，完成起動及運行段的工作。在接近目標樓層時，相應(yīng)的接近開關(guān)動作，給PLC輸入換速信號，PLC撤消高速信號輸出，同時輸出爬行信號。爬行的輸出頻率由變頻器參數(shù)設(shè)置(D1203=6Hz)。從高速的頻率到爬行速度的頻率的減速時間也是1.5S，當達到6Hz的速度后，電梯就以此速度爬行。電梯到達目標樓層時, 給PLC輸入平層信號，PLC撤

91、消正轉(zhuǎn)(或反轉(zhuǎn))及爬行信號，電動機從爬行頻率減速到0Hz, 減至0Hz后，零速輸出點斷開，通過PLC抱閘自動開門。 </p><p><b>　　]</b></p><p>　　(2) PLC部分程序清單</p><p>　　0 LD M80001 AND C102 DMOV K3431 D30311 DMOV K6557 D3052

92、0 LD T1121 SET S123 LDI T1124 RST S126 LD M800027 OUT C235 K888888832 LD Y010…………875 DZCPP D305 D307 C235 M64892 LDI X020893 AND M65894 AND M151895 MOV K3 D230900 LD M151901 OUT T50 K50904 LDI M151905 OUT

93、 T51 K10908 LD T50909 OUT M152910 LD M50911 OR X005912 RST M151913 LD X004914 OUT Y043915 END</p><p>　　(3) 電梯變頻調(diào)速系統(tǒng)PLC的I/O分配如表6.3所示。</p><p>　　表6.3 PLC的I/O分配</p><p>　　5.4　電梯邏

94、輯控制系統(tǒng)</p><p>　　電梯的邏輯控制系統(tǒng)擔負著電梯運行邏輯的控制。如上一節(jié)所述，不要生搬硬套地將原繼電器控制回路進行梯形圖轉(zhuǎn)換，應(yīng)該充分利用PLC的基本指令和功能指令，特別是功能指令，來實現(xiàn)電梯的集選控制。整個系統(tǒng)分為：指令及召喚的記憶和消除、選向回路、選層回路、運行控制、電梯開關(guān)門的控制等幾個部分。同時，還設(shè)計有故障檢測回路，將常見的故障在PLC內(nèi)部進行編碼，通過數(shù)碼管輸出指示，給維護人員提示故障信息

95、。</p><p>　　由于采用了串行通信，大大減少了PLC的I/O點個數(shù)，節(jié)約了投資，同時減少了系統(tǒng)的連接線，方便了系統(tǒng)的維護。</p><p>　　5.5　控制系統(tǒng)特點</p><p>　　（1）采用優(yōu)先級隊列</p><p>　　根據(jù)電梯所處的位置和運行方向，在編程中，采用了四個優(yōu)先級隊列，即上行優(yōu)先級隊列、上行次優(yōu)先級隊列、下行優(yōu)先

96、級隊列、下行次優(yōu)先級隊列。其中，上行優(yōu)先級隊列為電梯向上運行時，在電梯所處位置以上樓層所發(fā)出的向上運行的呼叫信號，該呼叫信號所對應(yīng)的樓層所具有的脈沖數(shù)存放的寄存器所構(gòu)成的隊列:上行次優(yōu)先級隊列為電梯向上運行時，在電梯所處位置以下樓層所發(fā)出的向上運行的呼叫信號，該呼叫信號所對應(yīng)的樓層所具有的脈沖數(shù)存放的寄存器所構(gòu)成的隊列。</p><p>　　(2)采用檢測邏輯控制</p><p>　　當電

97、梯以某一運行方向接近某樓層的減速位置時，判別該樓層是否有同向的呼叫信號(有呼叫請求時，相應(yīng)寄存器為l，否則為0)，如有，將相應(yīng)的寄存器的脈沖數(shù)與比較寄存器進行比較，如相同，則在該樓層減速停車;如果不相同，則將該寄存器數(shù)據(jù)送入比較寄存器，并將原比較寄存器數(shù)據(jù)保存，執(zhí)行該樓層的減速停車。</p><p>　　(3)采用先進先出隊列</p><p>　　根據(jù)電梯的運行方向，將同向的優(yōu)先級隊列中非

98、零單元(有呼叫時此單元為七零單元，無呼叫時則此單元為零)送入寄存器隊列(先進先出隊列FIFO), 利用先進先出讀出SFRDP指令，將FIFO第一個單元中的數(shù)據(jù)送入比較寄存器。</p><p>　　(4)對變頻器的靈活控制</p><p>　　PLC根據(jù)控制的要求，可向變頻器發(fā)出正向運行、反向運行、減速以及制動信號，再由變頻器根據(jù)一定的控制規(guī)律和控制算法來控制電機。</p>&

99、lt;p>　　(5)可靠的系統(tǒng)工作狀態(tài)</p><p>　　當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，PLC可向變頻器發(fā)出信號，則避免了更大事故的發(fā)生。 </p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　本次設(shè)計內(nèi)容為用可編程序控制器（PLC）控制一個四層電梯，主要是其電氣控制部分。主要目的是合理地利用PLC的硬件資源和軟件資源，提高電梯的安全可靠

100、性和操作的靈活性，減少PLC的輸入輸出端口，充分利用各種指令的簡化控制程序，做到控制程序應(yīng)盡量簡單，便于理解，并有一定的規(guī)律性以便能適合于不同控制樓層的要求。對于外部控制電路盡可能可靠簡單，控制性能好。同時，以PLC和變頻器為核心的電梯控制系統(tǒng)可根據(jù)客戶的要求對以往的電梯控制系統(tǒng)進行改造，這不僅避免了舊系統(tǒng)的諸多缺點而且更加節(jié)約能源。本控制系統(tǒng)具有先進、可靠、經(jīng)濟的特色。</p><p>　　另外，本設(shè)計在采用P

101、LC和變頻器實現(xiàn)電梯常規(guī)控制的基礎(chǔ)上，利用旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖信號構(gòu)成位置反饋，實現(xiàn)電梯的精確位移控制。通過PLC程序設(shè)計實現(xiàn)樓層計數(shù)、換速信號、門區(qū)和平層信號的數(shù)字控制，取代井道位置檢測裝置，提高了系統(tǒng)的可靠性和平層精度。 </p><p>　　本系統(tǒng)還存在不足之處：一是由于PLC語言編程的復(fù)雜，本人掌握的還不夠熟練；二是對電梯的高精技術(shù)還不夠了解，編程時會考慮不到，使電梯性能有所下降。另一方面，系統(tǒng)對電梯的維

102、護與常見故障方面還未探討，這些都需要進一步研究和進一步實踐來解決。</p><p><b>　　謝詞</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計的題目是《四層電梯的 PLC控制設(shè)計 》，按照畢業(yè)設(shè)計的要求完成了電梯機械結(jié)構(gòu)、工作原理、電氣控制進行分析。并對電梯系統(tǒng)的組成、軟硬件結(jié)構(gòu)、伺服系統(tǒng)、檢測、抗干擾、調(diào)試及應(yīng)用進行了闡述。對主軸變頻調(diào)速、數(shù)控系統(tǒng)改造、機床控制面板

103、設(shè)計、給進驅(qū)動及步進電機、電氣控制進行了詳細介紹,等內(nèi)容。</p><p>　　通過本次設(shè)計，既是對自己一次所學專業(yè)知識綜合的運用，又是對自己專業(yè)知識的掌握和鞏固。也是對自己沒有學過的和掌握不牢固的知識方面的補充和補習。使自己能夠在親自動手的實踐中增加豐富的經(jīng)驗，為以后的工作打下良好、殷實的基礎(chǔ)。</p><p>　　在本次畢業(yè)設(shè)計中，存在了不少的困難。但在老師和同學們的幫助和支持下，特別

104、是本次畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師王得宏老師的熱情輔導(dǎo)，及時更正了設(shè)計中出現(xiàn)的錯誤和不妥之處，深表感謝！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]魏孔平，朱容. 電梯技術(shù).[M] 蘇州：化學工業(yè)出版社. 2006.6</p><p>　　[2]常路德，張曉明.常用電梯電路注解圖集.[M] 北京：人民郵電工業(yè)出版社.2004

105、</p><p>　　[3]李俊秀，趙黎明.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)實訓指導(dǎo).[M] 蘇州：化學工業(yè)出版社.2002</p><p>　　[4]趙黎明.PLC和變頻器在電梯改造中的應(yīng)用.[M] 北京：中國電梯.2003.8</p><p>　　[5]丁偉，魏孔平.PLC在工業(yè)控制中的應(yīng)用.[M]蘇州：化學工業(yè)出版社.2004 </p><p>　

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107、例.[M] 北京：中國電力出版社.2005</p><p>　　[10]岳慶來.可編程控制器及觸摸屏綜合應(yīng)用技術(shù).[M] 2005.8</p><p>　　[11]邱公偉.可編程控制器網(wǎng)絡(luò)通信及應(yīng)用.[M] ：北京：清華大學出版社.2000</p><p>　　[12]郭宗仁.可編程序控制器及其通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù).[M] 北京：人民郵電出版社.1999</p>