畢業(yè)設(shè)計(jì)---plc控制多層電梯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人們的生活生產(chǎn)也發(fā)生了日新月異的變化，電梯已經(jīng)成為了各大城市不可取少的工具。尤其是在物質(zhì)和精神需求不斷增長(zhǎng)的今天，電梯已經(jīng)不僅僅是一種代步工具，在許多大型城市，它已經(jīng)衍生出了各種各樣的產(chǎn)品。而現(xiàn)代電梯所包含的科技和技術(shù)亦是前所未有的，計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制和電力電子等新興技術(shù)在電梯的制造中都有所體現(xiàn)。現(xiàn)如今

2、比較常見的電梯大多由PLC代替原來(lái)的繼電器進(jìn)行邏輯控制，在調(diào)速方面也大多使用快捷穩(wěn)定的變頻器進(jìn)行控制。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)根據(jù)當(dāng)今世界科技的發(fā)展趨勢(shì)，將可編程序控制器（PLC）和變頻器進(jìn)行結(jié)合，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)完成對(duì)電梯系統(tǒng)的控制，在可靠性，靈活性以及安全保護(hù)方面都有所提高。并且將乘坐時(shí)的舒適感也考慮到了設(shè)計(jì)當(dāng)中，使得電梯達(dá)到了比較理想的水平。本設(shè)計(jì)所制造的電梯具有廳內(nèi)外召喚、選層、樓層顯示和警鈴提醒等功

3、能。</p><p>　　本設(shè)計(jì)分析介紹了電梯的基本結(jié)構(gòu)，闡述了電梯的工作原理，并且對(duì)PLC程序的分析和設(shè)計(jì)進(jìn)行了重點(diǎn)編寫。整體大致分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分，并在論文的最后對(duì)電梯的發(fā)展進(jìn)行了總結(jié)和展望。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電梯，PLC，變頻器調(diào)速，梯形圖</p><p><b>　　Abstract</b></p>

4、<p>　　With the social development and technological advances, people's live and production have taken place changes with each passing day, the elevator has become important tool for cities. Especially in the gro

5、wing material and spiritual needs of today, the elevator has not only a tool of transport in many large cities, it has been derived varieties of products. The modern elevator technology and techniques is also unpreceden

6、ted, computer, automatic control and power electronics and other emerging t</p><p>　　This design based on technological trends in today's world, the programmable logic controller (PLC) and frequency cont

7、rol drive the integration of the design is completed through the rational control of the elevator system, in reliability, flexibility, and security aspects of the increased. And when the ride comfort is also taken into t

8、he design, making the elevator reached the ideal level. The design of the elevator produced by the Office of internal and external calls with the election floor, </p><p>　　The design describes the basic stru

9、cture of the elevator and the elevator works, and the PLC program for the analysis and design of the focus of the preparation. Whole is broadly divided into hardware and software design in two parts, and in the end of th

10、e paper summarizes the elevator development and prospects.</p><p>　　Key Words:elevator,PLC,frequency control,lad</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></

11、p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　目錄III</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)背景1</p><p>　　1.1.1 發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1

12、.1.2 發(fā)展趨勢(shì)3</p><p>　　1.2 關(guān)于PLC及PLC的特點(diǎn)4</p><p>　　1.2.1 PLC的發(fā)展歷史4</p><p>　　1.2.2 PLC的主要特點(diǎn)5</p><p>　　1.3 變頻器及其特點(diǎn)6</p><p>　　1.3.1 關(guān)于變頻器6</p><p

13、>　　1.3.2 變頻調(diào)速控制電梯的特點(diǎn)6</p><p>　　1.4 本課題主要研究?jī)?nèi)容7</p><p>　　第二章 電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案8</p><p>　　2.1 電梯的介紹8</p><p>　　2.1.1電梯的種類8</p><p>　　2.1.2 電梯的主要參數(shù)及性能指標(biāo)8</

14、p><p>　　2.1.3 電梯的結(jié)構(gòu)及組成部件10</p><p>　　第三章 電梯的結(jié)構(gòu)和功能13</p><p>　　3.1 電梯系統(tǒng)的功能和基本結(jié)構(gòu)13</p><p>　　3.2 變頻器的選擇14</p><p>　　3.2.1 通用變頻器14</p><p>　　3.2.2 安

15、川VS-616G5型變頻器15</p><p>　　3.3 PLC的選擇17</p><p>　　3.3.1 PLC的主要功能和應(yīng)用17</p><p>　　3.3.2 三菱FX2N系列PLC17</p><p>　　第四章 電梯硬件部分的設(shè)計(jì)18</p><p>　　4.1 調(diào)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)18<

16、/p><p>　　4.1.1變頻器的容量18</p><p>　　4.1.2 變頻器制動(dòng)電阻19</p><p>　　4.2 硬件配置簡(jiǎn)介20</p><p>　　4.2.1一般性能（見下表4.2）20</p><p>　　4.2.2輸入性能（見表4.3）21</p><p>　　4.2.

17、3功能特性（見下表4.4）21</p><p>　　4.2.4輸出性能（見下表4.5）22</p><p>　　4.2.5其它功能（見下表4.6）22</p><p>　　4.3 輸入/輸出的分配25</p><p>　　4.4 輸入/輸出（I/O）部件25</p><p>　　第五章 電梯軟件部分的設(shè)計(jì)2

18、8</p><p>　　5.1 電梯的三個(gè)工作狀態(tài)28</p><p>　　5.1.1 電梯的自檢狀態(tài)28</p><p>　　5.1.2 電梯的正常工作狀態(tài)28</p><p>　　5.1.3 電梯強(qiáng)制工作狀態(tài)29</p><p>　　5.2 控制程序流程圖29</p><p>　　

19、第六章 程序調(diào)試與運(yùn)行32</p><p><b>　　結(jié) 論38</b></p><p><b>　　致 謝39</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)40</b></p><p><b>　　附 錄41</b></p>

20、<p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 設(shè)計(jì)背景</b></p><p>　　當(dāng)今社會(huì)，日新月異，高層建筑已經(jīng)成為一個(gè)城市發(fā)展所必不可少的建筑，與之相伴隨的電梯也在生產(chǎn)和生活中有了廣泛的應(yīng)用。我們所定義的電梯，就是一種以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的垂直升降機(jī)，裝有箱狀吊艙，用于多層建筑乘人或載運(yùn)貨物。也有臺(tái)

21、階式，踏步板裝在履帶上連續(xù)運(yùn)行，俗稱自動(dòng)電梯。 還有服務(wù)于規(guī)定樓層的固定式升降設(shè)備。它具有一個(gè)轎廂，運(yùn)行在至少兩列垂直的或傾斜角小于15度的剛性導(dǎo)軌之間。轎廂尺寸與結(jié)構(gòu)形式要便于乘客出入或裝卸貨物。目前，電梯的控制方式大致分為兩種：一是采用微機(jī)作為信號(hào)控制單元，二是采用可編程控制器（PLC）進(jìn)行集選控制。兩種方法各有優(yōu)點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)采用PLC對(duì)轎廂式電梯進(jìn)行控制，這也是現(xiàn)在國(guó)內(nèi)大多數(shù)電梯生產(chǎn)廠家所采用的電梯控制系統(tǒng)。</p>

22、<p>　　1.1.1 發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　升降工具在人類的歷史上已經(jīng)存在并應(yīng)用了幾千年，但驅(qū)動(dòng)力一般是人力或畜力，直到1889年，升降機(jī)開始采用電力驅(qū)動(dòng)，才真正出現(xiàn)了電梯。電梯在驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)方面的發(fā)展經(jīng)歷了直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，交流單速電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，交流雙速電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，直流有無(wú)齒輪、無(wú)齒輪調(diào)速驅(qū)動(dòng)控制，交流調(diào)壓調(diào)速驅(qū)動(dòng)控制，交流變壓變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)控制，交流永磁同步電機(jī)變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)控制等階段。&

23、lt;/p><p>　　19世紀(jì)末,采用沃德-倫納德系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制的直流電梯出現(xiàn)，使電梯的運(yùn)行性能明顯改善。20世紀(jì)初，開始出現(xiàn)交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯，后來(lái)槽輪式（即曳引式）驅(qū)動(dòng)的電梯代替了鼓輪卷筒式驅(qū)動(dòng)的電梯，為長(zhǎng)行程和具有高度安全性的現(xiàn)代電梯奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)上半葉，直流調(diào)速系統(tǒng)在中、高速電梯中占有較大比例。</p><p>　　1967年，晶閘管用于電梯驅(qū)動(dòng)，交流調(diào)壓調(diào)速驅(qū)動(dòng)控制的電梯

24、出現(xiàn)。1983年，變壓變頻控制的電梯出現(xiàn)，由于其良好的調(diào)速性能、舒適感和節(jié)能等特點(diǎn)迅速成為電梯的主流產(chǎn)品。</p><p>　　1996年，交流永磁同步無(wú)齒輪曳引機(jī)驅(qū)動(dòng)的無(wú)機(jī)房電梯出現(xiàn)，電梯技術(shù)又一次革新。由于曳引機(jī)和控制柜置于井道中，省去了獨(dú)立機(jī)房，節(jié)約了建筑成本，增加了大樓的有效面積，提高了大樓建筑美學(xué)的設(shè)計(jì)自由度。這種電梯還具有節(jié)能、無(wú)油污染、免維護(hù)和安全性高等特點(diǎn)。</p><p>

25、;　　電梯在操縱控制方式方面的發(fā)展經(jīng)歷了手柄開關(guān)操縱、按鈕控制、信號(hào)控制、集選控制等過(guò)程，對(duì)于多臺(tái)電梯出現(xiàn)了并聯(lián)控制、智能群控。如今，世界各國(guó)的電梯公司還在不斷地進(jìn)行電梯新品的研發(fā)、維修保養(yǎng)服務(wù)系統(tǒng)的完善，力求滿足人們的對(duì)現(xiàn)代建筑交通日益增長(zhǎng)的需求。</p><p>　　電梯進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)已有一百多年的歷史，但真正中國(guó)自主研究電梯是在建國(guó)以后。1979年以前，建國(guó)以來(lái)30年間，全國(guó)生產(chǎn)安裝電梯約1萬(wàn)臺(tái)。這些電梯主要

26、是直流電梯和交流雙速電梯。中國(guó)電梯產(chǎn)業(yè)在引入外資后才進(jìn)入了真正的大發(fā)展階段，中國(guó)電梯產(chǎn)業(yè)在80年代以后發(fā)展史可以說(shuō)就是一部外資引進(jìn)的發(fā)展史，從外資進(jìn)入中國(guó)電梯行業(yè)的進(jìn)程來(lái)看，中外電梯合資企業(yè)大體經(jīng)歷了如下四次發(fā)展階段：中外合資中方控股、外方逐漸開始控股、基本由外方控股、全部為外方控股或獨(dú)資。所以中國(guó)的電梯在技術(shù)方面一直沒有自己的突破，所有的技術(shù)和大部分的設(shè)備都是依賴國(guó)外的大型電梯公司。 </p><p>　　20

27、00年5月，迅達(dá)電梯公司發(fā)布Eurolift無(wú)機(jī)房電梯。它采用高強(qiáng)度無(wú)鋼絲繩芯的合成纖維曳引繩“SchindlerAramid”牽引轎廂。永磁電機(jī)無(wú)齒輪曳引機(jī)驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　2000年，奧的斯公司發(fā)布Gen2無(wú)機(jī)房電梯。它采用扁平的鋼絲繩加固膠帶牽引轎廂，鋼絲繩加固膠帶（外面包裹著聚氨酯材料）柔性好。無(wú)齒輪曳引機(jī)呈細(xì)長(zhǎng)形，體積小，很容易安裝在井道頂部側(cè)面的鋼梁上。</p><p&g

28、t;　　2002年，正在建設(shè)中預(yù)計(jì)2004年竣工的臺(tái)北國(guó)際金融中心大廈將安裝日本東芝電梯公司速度為1010m/min（16.8m/s）的超高速電梯。該電梯采用超大容量電動(dòng)機(jī)、高性能的微處理器、減振技術(shù)、新式滾輪導(dǎo)靴和安全鉗、永磁同步電動(dòng)機(jī)、轎廂氣壓緩解和噪聲抑制系統(tǒng)等以實(shí)現(xiàn)在安全穩(wěn)定的前提下進(jìn)行超高速運(yùn)行。</p><p>　　2008年，日立電梯在廊坊國(guó)際電梯展會(huì)上推出的“環(huán)保電梯”是真正意義上的“低碳節(jié)能”的

29、環(huán)境友好型電梯，創(chuàng)立了低碳電梯的新標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)變頻空調(diào)和空氣潔凈器的應(yīng)用，使轎廂空氣更流通、更清新。而能量再生技術(shù)、無(wú)段速技術(shù)等節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，使日立電梯更加節(jié)省能源，減少碳排放。</p><p>　　2008年，科威嵌入式電梯控制器以其獨(dú)有的能用梯形圖編程、兼容三菱PLC指令及編程環(huán)境、可自由組態(tài)顯示、完全嵌入式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、獨(dú)特的程序加密方法，成為了關(guān)注的焦點(diǎn)。它獨(dú)特的嵌入式電梯控制器可以讓消費(fèi)者通過(guò)梯形圖語(yǔ)言設(shè)置

30、自己需要的參數(shù)。</p><p>　　1.1.2 發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　1.1.2.1 電力拖動(dòng)系統(tǒng)—拖動(dòng)技術(shù)</p><p>　　拖動(dòng)技術(shù)從直流拖動(dòng)到交流變極調(diào)速（交流雙速），到交流變壓調(diào)速、到目前應(yīng)用最為廣泛的變頻變壓（VVVF）調(diào)速技術(shù)。變頻變壓調(diào)速技術(shù)發(fā)展很快，其調(diào)速性能已完全可與直流電機(jī)相媲美。除了具有良好的舒適感之外，平層準(zhǔn)確度也大為提高，而且具

31、有明顯的節(jié)能效果。 </p><p>　　1.1.2.2 電梯群控系統(tǒng)將更加智能化</p><p>　　電梯智能群控系統(tǒng)將基于強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)軟硬件資源，如基于專家系統(tǒng)的群控、基于模糊邏輯的群控、基于計(jì)算機(jī)圖像監(jiān)控的群控、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的群控、基于遺傳基因法則的群控等。這些群控系統(tǒng)能適應(yīng)電梯交通的不確定性、控制目標(biāo)的多樣化、非線性表現(xiàn)等動(dòng)態(tài)特性。隨著智能建筑的發(fā)展，電梯的智能群控系統(tǒng)能與大樓

32、所有的自動(dòng)化服務(wù)設(shè)備結(jié)合成整體智能系統(tǒng)。</p><p>　　1.1.2.3 超高速電梯 </p><p>　　曳引式超高速電梯的研究繼續(xù)在采用超大容量電動(dòng)機(jī)、高性能的微處理器、減振技術(shù)、新式滾輪導(dǎo)靴和安全鉗、永磁同步電動(dòng)機(jī)、轎廂氣壓緩解和噪聲抑制系統(tǒng)等方面推進(jìn)。采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯也有較大研究空間。未來(lái)超高速電梯舒適感會(huì)有明顯提高。</p><p>　　1.1.

33、2.4 藍(lán)牙技術(shù)在電梯上廣泛應(yīng)用</p><p>　　藍(lán)牙技術(shù)是一種全球開放的、短距無(wú)線通訊技術(shù)規(guī)范，它可通過(guò)短距離無(wú)線通訊，把電梯各種電子設(shè)備連接起來(lái)，無(wú)需縱橫交錯(cuò)的電纜線，可實(shí)現(xiàn)無(wú)線組網(wǎng)。</p><p>　　1.2 關(guān)于PLC及PLC的特點(diǎn)</p><p>　　PLC，即可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編

34、程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。是工業(yè)控制的核心部分。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC)，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器

35、，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程序控制器簡(jiǎn)稱PLC,plc自1966年美國(guó)數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DEC）研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國(guó)，日本，德國(guó)的可編程序控制器質(zhì)量?jī)?yōu)良，功能強(qiáng)大。</p><p>　　1.2.1 PLC的發(fā)展歷史</p><p>　　1968年美國(guó)通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求。1969 年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司研制出

36、了第一臺(tái)可編程控制器 PDP—14，在美國(guó)通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這是第一代可編程序控制器，稱Programmable，是世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC。1969年，美國(guó)研制出世界第一臺(tái)PDP-14。1971年，日本研制出第一臺(tái)DCS-8。1973年，德國(guó)研制出第一臺(tái)PLC。1974年，中國(guó)研制出第一臺(tái)PLC。</p><p>　　20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快便

37、將其引入到可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。此時(shí)的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來(lái)后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。 　　</p><p>　　20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入

38、可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。 　　</p><p>　　20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得廣泛應(yīng)用。世界上生產(chǎn)可編程控制器的國(guó)家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。 　　</p><p>　　20世紀(jì)80年代至90年代中期，

39、是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為30-40%。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。 　　</p><p>　　20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，

40、使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。</p><p>　　1.2.2 PLC的主要特點(diǎn)</p><p>　　PLC是綜合了繼電器接觸器控制的優(yōu)點(diǎn)以及計(jì)算機(jī)靈活、方便的優(yōu)點(diǎn)而設(shè)計(jì)制造和發(fā)展起來(lái)的，這就使PLC具有許多其他控制器所無(wú)法相比的特點(diǎn)。</p><p>　　(1) 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。</p><p>　　(2) 通用性

41、強(qiáng)，使用方便。</p><p>　　(3) 功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣</p><p>　　(4) 編程簡(jiǎn)單，容易掌握</p><p>　　(5) 減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量</p><p>　　(6) 體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便</p><p>　　1.3 變頻器及其特點(diǎn)</p><p>

42、　　1.3.1 關(guān)于變頻器</p><p>　　變頻器的英文譯名是VFD（Variable-frequency Drive），它是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源的頻率和幅度的方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力傳動(dòng)元件。變頻器利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的軟起動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過(guò)流/過(guò)壓/過(guò)載保護(hù)等功能。變頻器在中、韓等亞洲

43、地區(qū)受日本廠商影響而曾被稱作VVVF（Variable Voltage Variable Frequency Inverter）。</p><p>　　變頻器的主電路可分為兩類：電壓型和電流型。電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，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。</p><p>　　變頻器集成了高壓大功率晶體管技術(shù)和電子控制技術(shù)，

44、得到了廣泛應(yīng)用。變頻器的作用是改變交流電機(jī)供電的頻率和幅值，從而改變其運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)的周期，達(dá)到平滑控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。變頻器的出現(xiàn)，使復(fù)雜的調(diào)速控制簡(jiǎn)單化，用變頻器和交流鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)組合替代了大部分原先只能用直流電機(jī)完成的工作，并且縮小了設(shè)備體積，降低了維修率，使傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展到新階段。變頻器可以優(yōu)化電機(jī)運(yùn)行，所以也能夠起到增效節(jié)能的作用。</p><p>　　1.3.2 變頻調(diào)速控制電梯的特點(diǎn)</p>

45、;<p>　　隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的飛速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展也十分迅速。電動(dòng)機(jī)交流變頻技術(shù)是當(dāng)今節(jié)電，改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的一種手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速性能和起制動(dòng)平穩(wěn)性能、高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點(diǎn)而被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式[3]。</p><p>　?。?）變頻調(diào)速電梯使用的是異步電動(dòng)機(jī)

46、，比同容量的直流電動(dòng)機(jī)具有體積小、占空間小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、可靠性高、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　?。?）變頻調(diào)速電源使用了先進(jìn)的SPWM技術(shù)SVPWM技術(shù)，明顯改善了電梯運(yùn)行質(zhì)量和性能;調(diào)速范圍寬、控制精度高，動(dòng)態(tài)性能好，舒適、安靜、快捷，已逐漸取代直流電機(jī)調(diào)速。</p><p>　?。?）變頻調(diào)速電梯使用先進(jìn)的SPWM和SVPWM技術(shù)，明顯改善了電動(dòng)機(jī)供電電源的質(zhì)量，減少諧波

47、，提高了效率和功率因數(shù)，節(jié)能明顯。[3]</p><p>　　1.4 本課題主要研究?jī)?nèi)容</p><p>　　本課題所研究的主要內(nèi)容是利用可編程序控制器和變頻器控制電梯運(yùn)行的系統(tǒng)。首先對(duì)電梯系統(tǒng)及PLC和變頻器做一些基本的介紹，然后闡述電梯控制系統(tǒng)的分類及特點(diǎn)，電梯的控制系統(tǒng)分為信號(hào)控制和調(diào)速兩部分。在確定了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)之后，用PLC控制電梯運(yùn)行的邏輯信號(hào)，用變頻器控制調(diào)節(jié)電梯的運(yùn)行速度

48、，選擇出PLC和變頻器的型號(hào)。然后是系統(tǒng)硬件開發(fā)，完成了變頻器的參數(shù)設(shè)置及PLC的I/O接口的分配，以及旋轉(zhuǎn)編碼器與PLC的連接。在分析了電梯系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方法基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出軟件流程圖，編寫出控制程序梯形圖。</p><p>　　第二章 電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案</p><p><b>　　2.1 電梯的介紹</b></p><p>　　2.1.

49、1電梯的種類</p><p>　　乘客電梯：為運(yùn)送乘客設(shè)計(jì)的電梯，要求有完善的安全設(shè)施以及一定的轎內(nèi)裝飾。</p><p>　　載貨電梯：主要為運(yùn)送貨物而設(shè)計(jì)，通常有人伴隨的電梯。</p><p>　　醫(yī)用電梯：為運(yùn)送病床、擔(dān)架、醫(yī)用車設(shè)計(jì)的電梯，轎廂長(zhǎng)而窄。</p><p>　　雜物電梯：供圖書館、辦公樓、飯店運(yùn)送圖書、文件等設(shè)計(jì)的電梯。&

50、lt;/p><p>　　觀光電梯：轎廂壁透明，供乘客觀光用的電梯。</p><p>　　車輛電梯：用作裝運(yùn)車輛的電梯。</p><p>　　船舶電梯：船舶上使用的電梯。</p><p>　　建筑施工電梯：建筑施工與維修用的電梯。</p><p>　　其它類型的電梯，除上述常用電梯外，還有些特殊用途的電梯，如冷庫(kù)電梯、防爆電

51、梯、礦井電梯、電站電梯、消防員用電梯等。</p><p>　　2.1.2 電梯的主要參數(shù)及性能指標(biāo)</p><p>　　2.1.2.1 主要參數(shù)：</p><p>　　（1）額定載重量（kg）：制造和設(shè)計(jì)規(guī)定的電梯載重量。</p><p>　　（2）轎廂尺寸（mm）：寬×深×高。</p><p>　

52、　（3）轎廂形式：有單或雙面開門及其它特殊要求等，以及對(duì)轎頂、轎底、轎壁的處理，顏色的選擇，對(duì)電風(fēng)扇、電話的要求等。</p><p>　　（4）轎門形式：有柵欄門、封閉式中分門、封閉式雙拆門、封閉式雙拆中分門等。</p><p>　?。?）開門寬度（mm）：轎廂門和廳門完全開啟的凈寬度。</p><p>　?。?）開門方向：人在廳外面對(duì)廳門，門向左方向的為左開門，門

53、向右方向開啟的為右開門，兩扇門分別向左右兩邊開啟者為中開門。</p><p>　　（7）曳引方式：常用的有半繞1：1吊索法，轎廂的運(yùn)行速度等于鋼絲的運(yùn)行速度。半繞2：1吊索法，轎廂的運(yùn)行速度等于鋼絲運(yùn)行速度的一半。全繞1：1吊索法，轎廂的運(yùn)行速度等于鋼絲的運(yùn)行速度。</p><p>　?。?）額定速度（m/s）：制造和設(shè)計(jì)所規(guī)定的電梯運(yùn)行速度。</p><p>　　

54、（9）電氣控制系統(tǒng)：包括控制方式、拖動(dòng)系統(tǒng)的形式等。如交流電機(jī)拖動(dòng)或直流電機(jī)拖動(dòng)，轎內(nèi)按鈕控制或集選控制等。 </p><p>　　（10）停層站數(shù)（站）：凡在建筑物內(nèi)各層樓用于出入轎廂的地點(diǎn)均稱為站。</p><p>　?。?1）提升高度（mm）：由底層端站樓面至層頂端站樓面間的垂直距離。</p><p>　?。?2）頂層高度（mm）:由頂層端站樓面至機(jī)房樓板或隔

55、音層樓板下最突出構(gòu)件之的垂直距離。電梯的運(yùn)行速度越快，頂層高度一般越高。</p><p>　?。?3）底坑深度（mm）：由層底端站樓面至井道底面之間的垂直距離。一般電梯的運(yùn)行速度越快，底坑越深。</p><p>　?。?4）井道深度（mm）：由井道底面至機(jī)房樓房或隔音層樓房板下最突出構(gòu)件之間的垂直距離。</p><p>　?。?5）井道尺寸（mm）：寬×深

56、。</p><p>　　2.1.2.2 性能指標(biāo)</p><p><b>　?。?）安全性</b></p><p>　　電梯時(shí)運(yùn)送乘客的，即使載貨電梯通常也有人相伴隨，因此對(duì)電梯的第一要求就是安全。電梯的安全與設(shè)計(jì)、制造、安裝調(diào)試及檢修各環(huán)節(jié)都有密切聯(lián)系，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出了問題，都可能造成不安全的隱患，以致造成事故。</p><

57、;p><b>　?。?）可靠性</b></p><p>　　電梯的可靠性很重要。要想提高可靠性，首先應(yīng)提高構(gòu)成電梯的各個(gè)零部件的可靠性，只有每個(gè)零部件都是可靠的，整個(gè)電梯才能使可靠的。</p><p><b>　?。?）停站的準(zhǔn)確性</b></p><p>　　停站準(zhǔn)確性又稱平層準(zhǔn)確度?！峨娞菁夹g(shù)條件》對(duì)平層準(zhǔn)確度規(guī)

58、定如下：</p><p>　　表2-1 平層準(zhǔn)確度標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　電梯轎廂的平層準(zhǔn)確度與電梯的額定速度，電梯的負(fù)載情況有密切關(guān)系。負(fù)載重，則慣性大，提速高慣性也大。因此檢查平層準(zhǔn)確度時(shí)，分別以空載，滿載，上下運(yùn)行，到達(dá)同一層站停測(cè)量平衡誤差，取其最大值做平層站的平層準(zhǔn)確度。</p><p>　?。?）振動(dòng)、噪聲及電磁干擾</p><p&

59、gt;　　現(xiàn)代電梯是為乘客創(chuàng)造舒適的生活和工作環(huán)境。因側(cè)要求電梯運(yùn)行平穩(wěn)，安靜，無(wú)電磁干擾。</p><p>　?。?）舒適感和快速感</p><p>　　電梯作為一種交通工具，對(duì)于快速性的要求是必不可少的，快速可以節(jié)省時(shí)間，這對(duì)于現(xiàn)代生活中的乘客是很重要的。但是加速度和減速度的過(guò)大的不合理變化又會(huì)造成乘客的不適感。因此在電梯設(shè)計(jì)時(shí)就要兼顧快速性和舒適感這兩個(gè)互相矛盾的因素。</p&

60、gt;<p><b>　?。?）節(jié)能</b></p><p>　　現(xiàn)代電梯應(yīng)該合理的選擇拖動(dòng)方式，以達(dá)到節(jié)能的目的。</p><p>　　2.1.3 電梯的結(jié)構(gòu)及組成部件</p><p>　　電梯是機(jī)電一體化產(chǎn)品。分為機(jī)械部分，電氣部分和控制部分。各部分通過(guò)控制部分調(diào)度，密切協(xié)同，使電梯可靠運(yùn)行。盡管電梯的品種繁多，但目前使用的電

61、梯絕大多數(shù)為電力拖動(dòng)、鋼絲繩拽引式結(jié)構(gòu)，其機(jī)械部分由拽引系統(tǒng)，轎廂和門系統(tǒng)，平衡系統(tǒng)，導(dǎo)向系統(tǒng)以及機(jī)械安全保護(hù)裝置組成；而電氣控制部分由電力拖動(dòng)系統(tǒng)，運(yùn)行邏輯功能控制系統(tǒng)和電氣安全保護(hù)等系統(tǒng)組成。</p><p><b>　?。?）曳引系統(tǒng)</b></p><p>　　電梯曳引系統(tǒng)的功能是輸出動(dòng)力和傳遞動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)電梯運(yùn)行。主要由曳引機(jī)，曳引鋼絲繩，導(dǎo)向輪和反繩輪組成。

62、曳引機(jī)為電梯的運(yùn)行提供動(dòng)力，由電動(dòng)機(jī)，拽引輪，連軸器，減速箱，和電磁制動(dòng)器組成。曳引鋼絲的兩端分別連轎廂和對(duì)重，依靠鋼絲繩和曳引輪之間的摩擦來(lái)驅(qū)動(dòng)轎廂升降。導(dǎo)向輪的作用是分開轎廂和對(duì)重的間距，采用復(fù)繞型還可以增加曳引力。</p><p><b>　?。?）導(dǎo)向系統(tǒng)</b></p><p>　　導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。它的作用是限制轎廂和對(duì)重的活動(dòng)自由度，使得

63、轎廂和對(duì)重只能沿著導(dǎo)軌做升降運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　?。?）門系統(tǒng)</b></p><p>　　門系統(tǒng)有轎廂門，層門，開門，連動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。轎廂門設(shè)在轎廂入口，由門扇，門導(dǎo)軌架，等組成，層門設(shè)在層站入口處。開門機(jī)設(shè)在轎廂上，是轎廂和層門的動(dòng)力源。</p><p><b>　?。?）轎廂</b></p>

64、<p>　　轎廂是運(yùn)送乘客或者貨物的電梯組件。它是有轎廂架和轎廂體組成的。轎廂架是轎廂體的承重機(jī)構(gòu)，由橫梁，立柱，底梁，和斜拉桿等組成。轎廂體由廂底，轎廂壁，轎廂頂以及照明通風(fēng)裝置，轎廂裝飾件和轎廂內(nèi)操縱按鈕板等組成。轎廂體空間的大小由額定載重量和額定客人數(shù)決定</p><p><b>　?。?）重量平衡系統(tǒng)</b></p><p>　　重量平衡系統(tǒng)由對(duì)

65、重和重量補(bǔ)償裝置組成。對(duì)重由對(duì)重架和對(duì)重塊組成。對(duì)重將平衡轎廂自重和部分額定載重。重量補(bǔ)償裝置是補(bǔ)償高層電梯中轎廂與對(duì)重側(cè)拽引鋼絲繩長(zhǎng)度變化對(duì)電梯的平衡設(shè)計(jì)影響的裝置。</p><p><b>　?。?）電力拖動(dòng)系統(tǒng)</b></p><p>　　電力拖動(dòng)系統(tǒng)由曳引電機(jī)，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，調(diào)速裝置等組成，它的作用是對(duì)電梯進(jìn)行速度控制。曳引電機(jī)是電梯的動(dòng)力源，根據(jù)電

66、梯配置可采用交流電機(jī)或者直流電機(jī)。供電系統(tǒng)是為電機(jī)提供電源的裝置。速度反饋系統(tǒng)是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運(yùn)行速度信號(hào)。一般采用測(cè)速發(fā)電機(jī)或速度脈沖發(fā)生器與電機(jī)相連。調(diào)速裝置對(duì)曳引電機(jī)進(jìn)行速度控制。</p><p><b>　?。?）電氣控制系統(tǒng)</b></p><p>　　電梯的電氣控制系統(tǒng)由控制裝置，操縱裝置，平層裝置，和位置顯示裝置等部分組成。其中控制裝置根據(jù)電梯的運(yùn)行

67、邏輯功能要求，控制電梯的運(yùn)行，設(shè)置在機(jī)房中的控制柜上。操縱裝置是由轎廂內(nèi)的按鈕箱和廳門的召喚箱按鈕來(lái)操縱電梯的運(yùn)行的。平層裝置是發(fā)出平層控制信號(hào)，使電梯轎廂準(zhǔn)確平層的控制裝置。所謂平層，是指轎廂在接近某一樓層的?？空緯r(shí)，欲使轎廂地坎與廳門地坎達(dá)到同一平面的操作。位置顯示裝置是用來(lái)顯示電梯所在樓層位置的轎內(nèi)和廳門的指示燈，廳門指示燈用箭頭指示電梯運(yùn)行方向。 </p><p><b>　?。?）安全保護(hù)系統(tǒng)

68、</b></p><p>　　安全保護(hù)系統(tǒng)包括機(jī)械的和電氣的各種保護(hù)系統(tǒng)，可保護(hù)電梯安全的使用。機(jī)械方面的有：限速器和安全鉗起超速保護(hù)作用，緩沖器起沖頂和撞底保護(hù)作用，還有切斷總電源的極限保護(hù)裝置。電氣方面的安全保護(hù)在電梯的各個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)中都有體現(xiàn)。[6]</p><p>　　第三章 電梯的結(jié)構(gòu)和功能</p><p>　　電梯PLC的控制系統(tǒng)主要由信號(hào)控制

69、系統(tǒng)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)兩部分組成。主要硬件包括PLC主機(jī)及擴(kuò)展、機(jī)械系統(tǒng)、轎廂操縱盤、廳外呼梯盤、指層器、門機(jī)、調(diào)速裝置與主拖動(dòng)系統(tǒng)等。系統(tǒng)控制核心為PLC主機(jī)、操縱盤、呼梯盤、井道及安全保護(hù)信號(hào)通過(guò)PLC輸入接口送入PLC，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號(hào)，向拖動(dòng)和門機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)。</p><p>　　3.1 電梯系統(tǒng)的功能和基本結(jié)構(gòu)</p><p>　?。?）行車方向由內(nèi)選

70、信號(hào)決定,順向優(yōu)先執(zhí)行。 </p><p>　　（2）行車途中如遇呼梯信號(hào)時(shí),順向截車,反向不截車。</p><p>　　（3）內(nèi)選信號(hào)、呼梯信號(hào)具有記憶功能,執(zhí)行后解除。 </p><p>　?。?）內(nèi)選信號(hào)、呼梯信號(hào)、行車方向、行車樓層位置均由信號(hào)燈指示。</p><p>　　（5）停層時(shí)可延時(shí)自動(dòng)開門、手動(dòng)開門、(關(guān)門過(guò)程中)本層順向呼

71、梯開門。 </p><p>　?。?）有內(nèi)選信號(hào)時(shí)延時(shí)自動(dòng)關(guān)門,關(guān)門后延時(shí)自動(dòng)行車。 </p><p>　?。?）無(wú)內(nèi)選時(shí)延時(shí)5s自動(dòng)關(guān)門，但不能自動(dòng)行車。 </p><p>　?。?）行車時(shí)不能手動(dòng)開門或本層呼梯開門,開門不能行車。</p><p>　　（9）電梯系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，停止運(yùn)行，并且警鈴發(fā)出警報(bào)。</p><p

72、>　　圖3-1 PLC控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　當(dāng)電梯正常工作時(shí)，可以由轎廂操縱盤和廳外呼梯對(duì)PLC發(fā)出指令，PLC經(jīng)過(guò)分析指令進(jìn)行邏輯判斷，確定運(yùn)行方向，開關(guān)門和停機(jī)，并且控制指層器和拖動(dòng)系統(tǒng)做出相應(yīng)動(dòng)作。安全裝置可以確保轎廂正常運(yùn)行和乘客、貨物的安全。井道裝置是轎廂運(yùn)行所連接的外部機(jī)械裝置。[7]</p><p>　　3.2 變頻器的選擇</p>&l

73、t;p>　　隨著變頻器性能價(jià)格比的提高，交流變頻調(diào)速己應(yīng)用到許多領(lǐng)域，由于變頻調(diào)速的諸多優(yōu)點(diǎn)，使得交流變頻調(diào)速在電梯行業(yè)也得到廣泛應(yīng)用。目前有為電梯控制而設(shè)計(jì)的專用變頻器早已問世，其功能較強(qiáng)，使用靈活，但價(jià)格相對(duì)較貴。因此，本設(shè)計(jì)沒有采用專用變頻器，而是選用了通用變頻器通過(guò)合理的配置、設(shè)計(jì)和編程，同樣可以達(dá)到專用變頻器的控制效果。這是本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)之一。</p><p>　　目前，市場(chǎng)流行的通用變頻器的種類繁

74、多，而電梯行業(yè)中使用的變頻器的品牌也不少，其控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也不盡相同，但其總的控制思想?yún)s是大同小異。</p><p>　　3.2.1 通用變頻器</p><p>　　上個(gè)世紀(jì)80年代初，通用變頻器實(shí)現(xiàn)了商品化。在近20年的時(shí)間內(nèi)，經(jīng)歷了由模擬控制到全數(shù)字控制和由采用BJT到采用IGBT兩個(gè)大發(fā)展過(guò)程：</p><p><b>　　(1)容量不斷擴(kuò)大<

75、/b></p><p>　　80年代初采用的BJT的PWM變頻器實(shí)現(xiàn)了通用化。到了90年代初，BJT通用變頻器的容量達(dá)到了600KVA, 400KVA以下的已經(jīng)系列化?，F(xiàn)在IGBT變頻器的單機(jī)容量已1800KVA，隨著IGBT容量的擴(kuò)大，通用變頻器的容量也將隨之?dāng)U大。</p><p><b>　　(2)結(jié)構(gòu)的小型化</b></p><p>

76、;　　變頻器主電路中功率電路的模塊化，控制電路采用大規(guī)模集成電路和全數(shù)字控制技術(shù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用平面安裝技術(shù)等一系列措施，促進(jìn)了變頻電源裝置的小型化的發(fā)展。</p><p>　　(3)多功能和智能化</p><p>　　電力電子器件和控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，使變頻器向多功能化和高性能化方向發(fā)展。特別是微機(jī)的應(yīng)用，為變頻器多功能化和高性能化提供了可靠的保證。人們總結(jié)了交流調(diào)速電氣傳動(dòng)控制的大量實(shí)

77、踐經(jīng)驗(yàn)，并不斷融入軟件功能。日益豐富的軟件功能使通用變頻器的多功能化和高性能化為用戶提供了一種可能，即可以把原有生產(chǎn)機(jī)械的工藝水平升級(jí)，達(dá)到以往無(wú)法達(dá)到的境界，使其變成一種具有高度軟件控制功能的新機(jī)種。</p><p>　　(4)應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大</p><p>　　通用變頻器經(jīng)歷了模擬控制、數(shù)字控制、數(shù)?；旌峡刂疲钡饺珨?shù)字控制的演變，逐步地實(shí)現(xiàn)了多功能化和高性能化，進(jìn)而使之對(duì)各類生產(chǎn)機(jī)

78、械、各類生產(chǎn)工藝的適應(yīng)性不斷增強(qiáng)。</p><p>　　3.2.2 安川VS-616G5型變頻器</p><p>　　電梯的調(diào)度要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能外，他的舒適度指標(biāo)往往是選擇中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。本設(shè)計(jì)中拖動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵在于保證電梯按理想的給定速度曲線運(yùn)行，以改善電梯運(yùn)行的舒適感；另外，由于電梯在建筑物內(nèi)的耗電量占建筑物總用電量的相當(dāng)比例，因此，電梯節(jié)約用電日益受到重視。&

79、lt;/p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用安川VS-616G5型全數(shù)字變頻器。它具有磁通矢量控制、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、負(fù)載轉(zhuǎn)矩自適應(yīng)等一系列先進(jìn)功能，可以最大限度地提高電機(jī)功率因數(shù)和電機(jī)效率，同時(shí)降低了電機(jī)運(yùn)行損耗，特別適合電梯類負(fù)載頻繁變化的場(chǎng)合。而且，VS-616G5變頻器的啟動(dòng)、制動(dòng)具有可任意調(diào)節(jié)的S曲線和零頻仍可輸出150%力矩的特點(diǎn)，配以高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器，控制精度可達(dá)0. 01～0. 02%，使得電梯運(yùn)行舒適感好，零

80、速抱閘，平層精度高。無(wú)須配專用電機(jī)，可自學(xué)習(xí)所配電機(jī)的各個(gè)參數(shù)，精確控制任何品牌的電機(jī)。采用高性能IGBT，載波頻率20KHZ，從而使變頻器輸出一個(gè)不失真的正弦流波形，使電機(jī)始終運(yùn)行于靜噪音狀態(tài)。</p><p>　　VS-616G5型變頻器是安川電機(jī)公司面向世界推出的通用型變頻器。這種變頻器不僅考慮了V/f控制，而且還實(shí)現(xiàn)了矢量控制，通過(guò)其本身的自動(dòng)調(diào)諧功能與無(wú)速度傳感器電流矢量控制，很容易得到高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與較高

81、的調(diào)速圍。VS-616G5變頻器的特點(diǎn)如下:</p><p>　　(1)包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。</p><p>　　(2)有豐富的內(nèi)藏與選擇功能。</p><p>　　(3)由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。</p><p>　　(4)保護(hù)功能完善、維修性能好。</p><p>

82、　　(5)通過(guò)LCD操作裝置，可提高操作性能。</p><p>　　表3-1 VS616G5型變頻器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格</p><p>　　3.3 PLC的選擇</p><p>　　3.3.1 PLC的主要功能和應(yīng)用</p><p>　　(1)開關(guān)邏輯和順序控制這是PLC應(yīng)用最廣泛、最基本的場(chǎng)合。它的主要功能是完成開關(guān)邏輯運(yùn)算和進(jìn)行順序邏輯控制，從而可

83、以實(shí)現(xiàn)各種簡(jiǎn)單或十分復(fù)雜的控制要求。</p><p>　　(2)模擬控制在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，由許多連續(xù)變化的物理量需要進(jìn)行控制，如溫度、壓力、流量、液位等，這些都屬于模擬量。為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域?qū)δM量控制的廣泛要求，目前大部分PLC產(chǎn)品都具備處理這類模擬量的功能。</p><p>　　(3)定時(shí)控制PLC具有很強(qiáng)的定時(shí)、計(jì)數(shù)功能，它可以為用戶提供數(shù)十甚至上百個(gè)定時(shí)與計(jì)數(shù)器。其定時(shí)時(shí)間間隔可以由

84、用戶加以設(shè)定。對(duì)于計(jì)數(shù)器，如果需要對(duì)于頻率較高的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，可以選擇高速計(jì)數(shù)器。</p><p>　　(4)數(shù)據(jù)處理新型PLC都具有數(shù)據(jù)處理的能力，它不僅能進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳送，而還能進(jìn)行數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)顯示打印等功能，有些PLC還可以進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算。</p><p>　　(5)信號(hào)連鎖系統(tǒng)信號(hào)連鎖是安全生產(chǎn)所需的。在信號(hào)連鎖系統(tǒng)中，采用高可靠性的PLC是安全生產(chǎn)的要求

85、。對(duì)安全要求高的系統(tǒng)還可采用多重的檢出元件和連鎖系統(tǒng)，而對(duì)其中的邏輯運(yùn)算等，可采用冗余的PLC實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　(6)通信把PLC作為下位機(jī)，與上位機(jī)或同級(jí)的可編程序控制器進(jìn)行通信，完成數(shù)據(jù)的處理和信息的交換，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的信息控制和管理，因此PLC是實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化的理想工業(yè)控制器。[2]</p><p>　　3.3.2 三菱FX2N系列PLC</p><

86、;p>　　綜上所述，根據(jù)具體情況，我們選擇三菱的FX系列。輸入輸出點(diǎn)數(shù)為34點(diǎn)，考慮10%到15%的I/O裕量，我們選擇FX2C-64MR這種型號(hào)。</p><p>　　第四章 電梯硬件部分的設(shè)計(jì)</p><p>　　電梯控制系統(tǒng)硬件由轎廂操縱盤、廳門信號(hào)、PLC、變頻器、調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下。</p><p>　　圖4-1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖<

87、/p><p>　　變頻器對(duì)轎廂進(jìn)行調(diào)速，而邏輯控制部分由PLC控制。PLC負(fù)責(zé)處理各種信號(hào)的邏輯關(guān)系，從而向變頻器發(fā)出起停信號(hào)，同時(shí)變頻器也將本身的工作狀態(tài)輸送給PLC，形成雙向聯(lián)絡(luò)關(guān)系。系統(tǒng)還配置了與電動(dòng)機(jī)同軸連接的旋轉(zhuǎn)編碼器，完成速度檢測(cè)。此外系統(tǒng)還配置了制動(dòng)電阻，當(dāng)電梯減速運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)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>　　硬件部分的設(shè)計(jì)主要集中在變

88、頻器和PLC兩方面，下面對(duì)兩方面分別進(jìn)行闡述。</p><p>　　4.1 調(diào)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1.1變頻器的容量</p><p>　　變頻器的功率可根據(jù)電動(dòng)機(jī)功率、電梯運(yùn)行速度、電梯的標(biāo)準(zhǔn)載重和配重進(jìn)行計(jì)算。設(shè)電梯電動(dòng)機(jī)功率為P1，電梯運(yùn)行速度為V，電梯自重為W1，電梯載重為W2，配重為W3，重力加速度是g，變頻器功率為P0，在標(biāo)準(zhǔn)載重下，

89、電梯上升所需電動(dòng)機(jī)功率為P2：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　其中F1為摩擦力，S可以忽略不計(jì)。</p><p>　　現(xiàn)設(shè)定：K=0.02，W1=2000Kg，W2=1000Kg，W3=2400Kg，g=9.8m/

90、s²，V=1.5m/s，所以P2=（600×9.8+108×9.8）×1.5≈10.4KW。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)功率P1=18.5KW，變頻器的功率P應(yīng)接近于電動(dòng)機(jī)頻率P1，相對(duì)于P2留有較大裕量，可取P≈1.5×P2=15.6KW。</p><p>　　由于原電機(jī)是按能耗型調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)選擇的，容量偏大?，F(xiàn)采用變頻調(diào)速，效率較高。依

91、照計(jì)算結(jié)果選1.5倍裕量，取變頻器容量為15KW，而不必根據(jù)電機(jī)18.5KW容量選擇，避免容量浪費(fèi)和選價(jià)過(guò)高。</p><p>　　4.1.2 變頻器制動(dòng)電阻</p><p>　　由于電梯為位能負(fù)載，電梯運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生再生能量，所以變頻調(diào)速裝置應(yīng)具有制動(dòng)功能。帶有逆變功能的變頻調(diào)速裝置通過(guò)逆變器雖然能夠?qū)⒃偕芰炕仞侂娋W(wǎng)，但成本太高。采用能耗制動(dòng)方式通過(guò)制動(dòng)單元將再生能量消耗在制動(dòng)電阻上，

92、成本較低而且具有良好的使用效果。能耗制動(dòng)電阻R1的大小應(yīng)使制動(dòng)電流I1的值不超過(guò)變頻器額定電流的一半，即</p><p><b>　　(4-3)</b></p><p>　　其中Uo為額定情況下變頻器的直流母線電壓.由于制動(dòng)電阻的工作不是連續(xù)長(zhǎng)期工作，因此其功率可以大大小于通電時(shí)消耗的功率。我選用了兩只60Ω、2KW的電阻并聯(lián)使成為制動(dòng)電阻。</p>&

93、lt;p>　　4.2 硬件配置簡(jiǎn)介</p><p>　　PLC產(chǎn)品出現(xiàn)以來(lái)，它以面向工業(yè)控制的鮮明特點(diǎn)，普遍受到電器控制領(lǐng)域的歡迎。特別是中小容量PLC成功取代了傳統(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)，使得控制系統(tǒng)的可靠性大大提高。目前各國(guó)生產(chǎn)的PLC品種繁多，發(fā)展速度快。本文所用到的產(chǎn)品是日本三菱FX系列超小型的FX2C-64MR。在此簡(jiǎn)單的介紹該機(jī)型的一些技術(shù)指標(biāo)。</p><p>　　技術(shù)性能分為

94、：一般性能，功能特性（基本單元），輸入性能，輸出性能和其它性能。[10][16][17][18]</p><p>　　4.2.1一般性能（見下表4.2）</p><p><b>　　表4.2一般性能</b></p><p>　　4.2.2輸入性能（見表4.3）</p><p><b>　　表4.3輸入性能<

95、;/b></p><p>　　4.2.3功能特性（見下表4.4）</p><p><b>　　表4.4功能特性</b></p><p>　　4.2.4輸出性能（見下表4.5）</p><p><b>　　表4.5輸出性能</b></p><p>　　4.2.5其它功能（

96、見下表4.6）</p><p><b>　　表4.6其它功能</b></p><p>　　4.2.5.1 電梯控制系統(tǒng)的硬件面板圖（見下圖4.7）</p><p><b>　　圖4.7硬件面板圖</b></p><p>　　圖4.8 I/O接線圖</p><p>　　4.3

97、輸入/輸出的分配</p><p><b>　　表4.9輸入</b></p><p><b>　　表4.10輸出</b></p><p>　　4.4 輸入/輸出（I/O）部件</p><p>　　PLC 輸入/輸出模塊的電路框圖如圖1—2所示。</p><p>　　I/O接口是

98、PLC與輸入/輸出設(shè)備連接的部件。輸入接口接受輸入設(shè)備（如按鈕、傳感器、觸點(diǎn)、行程開關(guān)等）的控制信號(hào)。輸出接口是將主機(jī)經(jīng)處理后的結(jié)果通過(guò)功放電路去驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備（如接觸器、電磁閥、指示燈等）。I/O接口一般采用光電耦合電路，以減少電磁干擾，從而提高了可靠性。I/O點(diǎn)數(shù)即輸入/輸出端子數(shù)是PLC的一項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)，通常小型機(jī)有幾十個(gè)點(diǎn)，中型機(jī)有幾百個(gè)點(diǎn)，大型機(jī)將超過(guò)千點(diǎn)。</p><p>　　為了提高抗干擾能力，一般

99、的輸入/輸出模塊都有光電隔離裝置。在數(shù)字量I/O模塊中廣泛采用發(fā)光二極管和光電三極管組成的光電耦合器，在模擬量I/O模塊中通常采用隔離放大器。</p><p>　　來(lái)自工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的輸入信號(hào)經(jīng)輸入模塊進(jìn)入PLC。這些信號(hào)有的是數(shù)字量，有的是模擬量，有的是直流信號(hào)，有的是交流信號(hào)。使用時(shí)要根據(jù)輸入信號(hào)的類型選擇合適的輸入模塊。</p><p>　　4.11 輸入接口電路結(jié)構(gòu)圖</p&g

100、t;<p>　　PLC具有多種I/O模塊，常見的有數(shù)字量I/O模塊和模擬量I/O模塊，以及快速響應(yīng)模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、通信接口模塊、溫度控制模塊、中斷控制模塊、PID控制模塊和位置控制模塊等種類繁多、功能各異的專用I/O模塊和智能I/O模塊。I/O模塊的類型、品種與規(guī)格越多，PLC系統(tǒng)的靈活性越好，I/O模塊的I/O容量越大，PLC系統(tǒng)的適應(yīng)性越強(qiáng)。</p><p>　　4.12 輸出接口電路<

101、;/p><p>　　第五章 電梯軟件部分的設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1 電梯的三個(gè)工作狀態(tài)</p><p>　　電梯控制系統(tǒng)由呼叫到響應(yīng)形成一次工作循環(huán)，電梯工作過(guò)程又細(xì)致分為自檢、正常工作、強(qiáng)制工作等三種工作狀態(tài)。電梯在三種工作狀態(tài)之間來(lái)回切換，構(gòu)成了完整的電梯工作過(guò)程。</p><p>　　5.1.1 電梯的自檢狀態(tài) </p>

102、<p>　　PLC上電后，PLC中的程序己開始運(yùn)行，但因?yàn)殡娞萆形醋x入任何數(shù)據(jù)，也就無(wú)法在收到請(qǐng)求信號(hào)后通過(guò)固化在PLC中的程序作出響應(yīng)。為滿足處于響應(yīng)呼叫就緒狀態(tài)這一條件，必須使電梯處于平層狀態(tài)已知樓層且電梯門處于關(guān)閉狀態(tài)。電梯自檢過(guò)程的目標(biāo)為:先按下啟動(dòng)按鈕，再按下恢復(fù)正常工作按鈕，電梯首先是電梯門處于關(guān)閉狀態(tài)，然后電梯自動(dòng)向上運(yùn)行，經(jīng)過(guò)兩個(gè)平層點(diǎn)后停止。</p><p>　　5.1.2 電梯的

103、正常工作狀態(tài)</p><p>　　電梯完成一個(gè)呼叫響應(yīng)的步驟如下:</p><p>　　(1)電梯在檢測(cè)到門廳或轎廂的呼叫信號(hào)后將此樓層信號(hào)與轎廂所在的樓層信號(hào)比較，通過(guò)選向模塊進(jìn)行選向。</p><p>　　(2)電梯通過(guò)拖動(dòng)調(diào)速模塊驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)拖動(dòng)轎廂運(yùn)動(dòng)。轎廂運(yùn)動(dòng)速度要經(jīng)過(guò)低速轉(zhuǎn)變?yōu)橹兴僭俎D(zhuǎn)變?yōu)楦咚?，并以高速運(yùn)行至減速點(diǎn)。</p><p&g

104、t;　　(3)當(dāng)電梯檢測(cè)到目標(biāo)層樓層檢測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生的減速點(diǎn)信號(hào)時(shí)，電梯進(jìn)入減速狀態(tài)，由中速度變?yōu)榈退?，并以低速運(yùn)行到平層點(diǎn)停止。</p><p>　　(4)平層后，經(jīng)過(guò)一定延時(shí)后關(guān)門，直到碰到關(guān)門到位行程開關(guān);再經(jīng)過(guò)一定延時(shí)后關(guān)門，直到碰到關(guān)門到位行程開關(guān)。電梯控制系統(tǒng)始終實(shí)時(shí)顯示轎廂所在樓層。[8]</p><p>　　5.1.3 電梯強(qiáng)制工作狀態(tài)</p><p>　

105、　當(dāng)電梯的初始位置需要調(diào)整或電梯需要檢修時(shí)，應(yīng)設(shè)置一種狀態(tài)使電梯處于該狀態(tài)時(shí)不響應(yīng)正常的呼叫，并能移動(dòng)到導(dǎo)軌上、下行極限點(diǎn)間的任意位置?？刂婆_(tái)上消防/檢修按鈕按下后，使電梯立刻停止原來(lái)的運(yùn)行，然后按下強(qiáng)迫上行或下行按鈕，電梯上行或下行;一旦放開該按鈕，電梯立刻停止，當(dāng)處理完畢時(shí)可用恢復(fù)正常工作按鈕來(lái)使電梯跳出強(qiáng)制工作狀態(tài)。[11]</p><p>　　5.2 控制程序流程圖</p><p>

106、;　　電梯從開始運(yùn)行到停止運(yùn)轉(zhuǎn)是一個(gè)完整的過(guò)程，它形象地表示了電梯的控制程序是如何運(yùn)作的。具體的控制程序流程圖如圖5.1所示。</p><p><b>　　圖5-1流程圖</b></p><p>　　第六章 程序調(diào)試與運(yùn)行</p><p>　　通過(guò)手動(dòng)編程器輸入PLC，在操作中主要是熟悉FX系列可編程控制的功能、指令代碼。將編程器插在基本單元上

107、，將基本單元與編程器置于編程狀態(tài)，然后消除用戶程序存儲(chǔ)器，輸入控制程序。</p><p><b>　　正常情況下程序調(diào)試</b></p><p>　　先按I/O接口圖接好線，輸入正常情況下的程序指令，啟動(dòng)運(yùn)行。</p><p><b>　　過(guò)程分析</b></p><p>　　電梯在一、二、三、四層

108、樓分別設(shè)置一個(gè)行程開關(guān)，在轎箱內(nèi)設(shè)置四個(gè)樓層內(nèi)選按鈕。在行程開關(guān)SQ1、SQ2、SQ3、SQ4都斷開的情況下，呼叫不起作用。</p><p>　　用指示燈來(lái)模擬電梯的運(yùn)行過(guò)程</p><p><b>　　從一層到二層：</b></p><p>　　接通X012即接通SQ1，表示轎箱原停樓層1，按S2，即X002接通一下，表示呼叫樓層2，則Y01

109、0接通，二層內(nèi)選指示燈SEL2亮，Y005接通，表示電梯上升。斷開SQ1，一層指示燈L1亮，過(guò)2秒后，一層指示燈L1滅、二層指示燈L2亮。直至SQ2接通，Y010斷開（二層內(nèi)選指示燈SEL2滅），Y005斷開（表示電梯上升停止），二層指示燈L2滅，電梯到達(dá)二層。</p><p>　　在轎箱原停樓層為1時(shí)，按UP2，電梯運(yùn)行過(guò)程同上。</p><p><b>　　從一層到三層：&l

110、t;/b></p><p>　　接通X012即接通SQ1，表示轎箱原停樓層1，按S3，即X001接通一下，表示呼叫樓層3，則Y007接通，三層內(nèi)選指示燈SEL3亮，Y005接通，表示電梯上升。斷開SQ1，一層指示燈L1亮，過(guò)2秒后，一層指示燈L1滅、二層指示燈L2亮；過(guò)2秒后，二層指示燈L2滅、三層指示燈L3亮。直至SQ3接通，Y007斷開（三層內(nèi)選指示燈SEL3滅），Y005斷開（表示電梯上升停止），三層

111、指示燈L3滅，電梯到達(dá)三層。</p><p>　　在轎箱原停樓層為1時(shí)，按UP3，電梯運(yùn)行過(guò)程同上。</p><p><b>　　從一層到四層：</b></p><p>　　接通X012即接通SQ1，表示轎箱原停樓層1，按S4，即X000接通一下，表示呼叫樓層4，則Y006接通，四層內(nèi)選指示燈SEL4亮，Y005接通，表示電梯上升。斷開SQ1，

112、一層指示燈L1亮，過(guò)2秒后，一層指示燈L1滅、二層指示燈L2亮；過(guò)2秒后，二層指示燈L2滅、三層指示燈L3亮；過(guò)2秒后，三層指示燈L3滅、四層指示燈L4亮。直至SQ4接通，Y006斷開（四層內(nèi)選指示燈SEL4滅），Y005斷開（表示電梯上升停止），四層指示燈L4滅，電梯到達(dá)四層。</p><p>　　在轎箱原停樓層為1時(shí)，按DN4，電梯運(yùn)行過(guò)程同上。</p><p><b>　　

113、從二層到三層：</b></p><p>　　接通X013即接通SQ2，表示轎箱原停樓層2，按S3，即X001接通一下，表示呼叫樓層3，則Y007接通，三層內(nèi)選指示燈SEL3亮，Y005接通，表示電梯上升。斷開SQ2，二層指示燈L2亮，過(guò)2秒后，二層指示燈L2滅、三層指示燈L3亮。直至SQ3接通，Y007斷開（三層內(nèi)選指示燈SEL3滅），Y005斷開（表示電梯上升停止），三層指示燈L3滅，電梯到達(dá)三層。