多层电梯的plc控制系统设计毕业设计论文

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1、毕 业 设 计（论文）（说 明 书）题 目： XXXXXX姓 名： XXXXXX学 号： XXXXXX平顶山工业职业技术学院 2013年5月20日平顶山工业职业技术学院毕 业 设 计 （论文） 任 务 书姓名 XXXXX 专业班级 XXXXXXX 任 务 下 达 日 期 2013 年 3 月 4 日设计（论文）开始日期 2013 年 3 月 10 日设计（论文）完成日期 2013 年 5 月 20 日设计（论文）题目： XXXXXXXXXX 指 导 教 师 XXX 系（部） 主 任 郭宗跃 2013 年5 月20日平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）答辩委员会记录 电力工程 学院 XXXXX

2、专业，学生 XXXX 于 2013 年 6 月 10 日进行了毕业设计（论文）答辩。设计题目： XXXXXXXXXXXX 专题（论文）题目： XXXXXXXXXX 指导老师： XXX 答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生 XXX 毕业设计（论文）成绩为 。答辩委员会 人，出席 人答辩委员会主任（签字）： 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员： ， ， ， ， ， , 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语第 页共 页学生姓名： XXX 专业班级 XXXXX 年级 2010级 毕业设计（论文）题目： XXXXXXXXXXXX 评

3、 阅 人： 指导教师： XXXX （签字） XXX 年XXX 月 XXX 日成 绩： 系（科）主任： （签字） 年 月 日毕业设计（论文）及答辩评语： 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书摘要随着社会的发展和科技的进步，人们的生活生产也发生了日新月异的变化，电梯已经成为了各大城市不可取少的工具。尤其是在物质和精神需求不断增长的今天，电梯已经不仅仅是一种代步工具，在许多大型城市，它已经衍生出了各种各样的产品。而现代电梯所包含的科技和技术亦是前所未有的，计算机、自动控制和电力电子等新兴技术在电梯的制造中都有所体现。现如今比较常见的电梯大多由PLC代替原来的继电器进行逻辑控制，在调速方面也大

4、多使用快捷稳定的变频器进行控制。本次设计根据当今世界科技的发展趋势，将可编程序控制器（PLC）和变频器进行结合，通过合理的设计完成对电梯系统的控制，在可靠性，灵活性以及安全保护方面都有所提高。并且将乘坐时的舒适感也考虑到了设计当中，使得电梯达到了比较理想的水平。本设计所制造的电梯具有厅内外召唤、选层、楼层显示和警铃提醒等功能。本设计分析介绍了电梯的基本结构，阐述了电梯的工作原理，并且对PLC程序的分析和设计进行了重点编写。整体大致分为硬件设计和软件设计两部分，并在论文的最后对电梯的发展进行了总结和展望。关键词：电梯，PLC，变频器调速，梯形图I平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书Abs

5、tractWith the social development and technological advances, peoples live and production have taken place changes with each passing day, the elevator has become important tool for cities. Especially in the growing material and spiritual needs of today, the elevator has not only a tool of transport i

6、n many large cities, it has been derived varieties of products. The modern elevator technology and techniques is also unprecedented, computer, automatic control and power electronics and other emerging technology in the manufacture of the elevator are reflected. Now most of the elevator replace the

7、relay by the PLC logic control, the governor also mostly used to control fast and stable drive. This design based on technological trends in todays world, the programmable logic controller (PLC) and frequency control drive the integration of the design is completed through the rational control of th

8、e elevator system, in reliability, flexibility, and security aspects of the increased. And when the ride comfort is also taken into the 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, floor

9、 displays and alarms to remind the other functions. The design describes the basic structure 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 en

10、d of the paper summarizes the elevator development and prospects.Key Words:elevator,PLC,frequency control,lad目录第一章 绪论1.1 设计背景当今社会，日新月异，高层建筑已经成为一个城市发展所必不可少的建筑，与之相伴随的电梯也在生产和生活中有了广泛的应用。我们所定义的电梯，就是一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯。 还有服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于1

11、5度的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式要便于乘客出入或装卸货物。目前，电梯的控制方式大致分为两种：一是采用微机作为信号控制单元，二是采用可编程控制器（PLC）进行集选控制。两种方法各有优点。本次设计采用PLC对轿厢式电梯进行控制，这也是现在国内大多数电梯生产厂家所采用的电梯控制系统。1.1.1 发展现状升降工具在人类的历史上已经存在并应用了几千年，但驱动力一般是人力或畜力，直到1889年，升降机开始采用电力驱动，才真正出现了电梯。电梯在驱动控制技术方面的发展经历了直流电机驱动控制，交流单速电机驱动控制，交流双速电机驱动控制，直流有无齿轮、无齿轮调速驱动控制，交流调压调速驱动控制，交流变压变频调

12、速驱动控制，交流永磁同步电机变频调速驱动控制等阶段。19世纪末,采用沃德-伦纳德系统驱动控制的直流电梯出现，使电梯的运行性能明显改善。20世纪初，开始出现交流感应电动机驱动的电梯，后来槽轮式（即曳引式）驱动的电梯代替了鼓轮卷筒式驱动的电梯，为长行程和具有高度安全性的现代电梯奠定了基础。20世纪上半叶，直流调速系统在中、高速电梯中占有较大比例。1967年，晶闸管用于电梯驱动，交流调压调速驱动控制的电梯出现。1983年，变压变频控制的电梯出现，由于其良好的调速性能、舒适感和节能等特点迅速成为电梯的主流产品。1996年，交流永磁同步无齿轮曳引机驱动的无机房电梯出现，电梯技术又一次革新。由于曳引机和控

13、制柜置于井道中，省去了独立机房，节约了建筑成本，增加了大楼的有效面积，提高了大楼建筑美学的设计自由度。这种电梯还具有节能、无油污染、免维护和安全性高等特点。电梯在操纵控制方式方面的发展经历了手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制等过程，对于多台电梯出现了并联控制、智能群控。如今，世界各国的电梯公司还在不断地进行电梯新品的研发、维修保养服务系统的完善，力求满足人们的对现代建筑交通日益增长的需求。电梯进入中国市场已有一百多年的历史，但真正中国自主研究电梯是在建国以后。1979年以前，建国以来30年间，全国生产安装电梯约1万台。这些电梯主要是直流电梯和交流双速电梯。中国电梯产业在引入外资后才进入

14、了真正的大发展阶段，中国电梯产业在80年代以后发展史可以说就是一部外资引进的发展史，从外资进入中国电梯行业的进程来看，中外电梯合资企业大体经历了如下四次发展阶段：中外合资中方控股、外方逐渐开始控股、基本由外方控股、全部为外方控股或独资。所以中国的电梯在技术方面一直没有自己的突破，所有的技术和大部分的设备都是依赖国外的大型电梯公司。 2000年5月，迅达电梯公司发布Eurolift无机房电梯。它采用高强度无钢丝绳芯的合成纤维曳引绳“SchindlerAramid”牵引轿厢。永磁电机无齿轮曳引机驱动。2000年，奥的斯公司发布Gen2无机房电梯。它采用扁平的钢丝绳加固胶带牵引轿厢，钢丝绳加固胶带（

15、外面包裹着聚氨酯材料）柔性好。无齿轮曳引机呈细长形，体积小，很容易安装在井道顶部侧面的钢梁上。2002年，正在建设中预计2004年竣工的台北国际金融中心大厦将安装日本东芝电梯公司速度为1010m/min（16.8m/s）的超高速电梯。该电梯采用超大容量电动机、高性能的微处理器、减振技术、新式滚轮导靴和安全钳、永磁同步电动机、轿厢气压缓解和噪声抑制系统等以实现在安全稳定的前提下进行超高速运行。2008年，日立电梯在廊坊国际电梯展会上推出的“环保电梯”是真正意义上的“低碳节能”的环境友好型电梯，创立了低碳电梯的新标准。通过变频空调和空气洁净器的应用，使轿厢空气更流通、更清新。而能量再生技术、无段速

16、技术等节能技术的应用，使日立电梯更加节省能源，减少碳排放。2008年，科威嵌入式电梯控制器以其独有的能用梯形图编程、兼容三菱PLC指令及编程环境、可自由组态显示、完全嵌入式结构设计、独特的程序加密方法，成为了关注的焦点。它独特的嵌入式电梯控制器可以让消费者通过梯形图语言设置自己需要的参数。1.1.2 发展趋势1.1.2.1 电力拖动系统拖动技术拖动技术从直流拖动到交流变极调速（交流双速），到交流变压调速、到目前应用最为广泛的变频变压（VVVF）调速技术。变频变压调速技术发展很快，其调速性能已完全可与直流电机相媲美。除了具有良好的舒适感之外，平层准确度也大为提高，而且具有明显的节能效果。 1.1

17、.2.2 电梯群控系统将更加智能化电梯智能群控系统将基于强大的计算机软硬件资源，如基于专家系统的群控、基于模糊逻辑的群控、基于计算机图像监控的群控、基于神经网络控制的群控、基于遗传基因法则的群控等。这些群控系统能适应电梯交通的不确定性、控制目标的多样化、非线性表现等动态特性。随着智能建筑的发展，电梯的智能群控系统能与大楼所有的自动化服务设备结合成整体智能系统。1.1.2.3 超高速电梯 曳引式超高速电梯的研究继续在采用超大容量电动机、高性能的微处理器、减振技术、新式滚轮导靴和安全钳、永磁同步电动机、轿厢气压缓解和噪声抑制系统等方面推进。采用直线电机驱动的电梯也有较大研究空间。未来超高速电梯舒适

18、感会有明显提高。1.1.2.4 蓝牙技术在电梯上广泛应用蓝牙技术是一种全球开放的、短距无线通讯技术规范，它可通过短距离无线通讯，把电梯各种电子设备连接起来，无需纵横交错的电缆线，可实现无线组网。1.2 关于PLC及PLC的特点PLC，即可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,P

19、LC)，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC,plc自1966年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国，日本，德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。1.2.1 PLC的发展历史1968年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。1969 年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程控制器 PDP14，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序化的

20、手段应用于电气控制，这是第一代可编程序控制器，称Programmable，是世界上公认的第一台PLC。1969年，美国研制出世界第一台PDP-14。1971年，日本研制出第一台DCS-8。1973年，德国研制出第一台PLC。1974年，中国研制出第一台PLC。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快便将其引入到可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controll

21、er（PLC）。 20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。 20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 20世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30-40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领

22、域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。 20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。1.2.2 PLC的主要特点PLC是综合了继电器接触器控制的优点以及计算机灵活、方便的优点而设计制造和发展起来的，这就使PLC具有许多其他控制器所无法相比的特点。(1) 可靠性高，抗干扰能力强。(2) 通用性强，使用方便。(3) 功能强，适应面广(4) 编程简单，容易掌握(5) 减少了控制系统的设计及施工的工作量(6) 体积小

23、、重量轻、功耗低、维护方便1.3 变频器及其特点1.3.1 关于变频器变频器的英文译名是VFD（Variable-frequency Drive），它是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源的频率和幅度的方式来控制交流电动机的电力传动元件。变频器利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。变频器在中、韩等亚洲地区受日本厂商影响而曾被称作VVVF（Variable Voltage Variable Frequency Inverter）。变频器的主电路可分为两类：电压型

24、和电流型。电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。变频器集成了高压大功率晶体管技术和电子控制技术，得到了广泛应用。变频器的作用是改变交流电机供电的频率和幅值，从而改变其运动磁场的周期，达到平滑控制电动机转速的目的。变频器的出现，使复杂的调速控制简单化，用变频器和交流鼠笼式感应电动机组合替代了大部分原先只能用直流电机完成的工作，并且缩小了设备体积，降低了维修率，使传动技术发展到新阶段。变频器可以优化电机运行，所以也能够起到增效节能的作用。1.3.2 变频调速控制电梯的特点随着电力电子技术、微电子技术和计算机控

25、制技术的飞速发展，交流变频调速技术的发展也十分迅速。电动机交流变频技术是当今节电，改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种手段。变频调速以其优异的调速性能和起制动平稳性能、高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式3。（1）变频调速电梯使用的是异步电动机，比同容量的直流电动机具有体积小、占空间小、结构简单、维护方便、可靠性高、价格低等优点。（2）变频调速电源使用了先进的SPWM技术SVPWM技术，明显改善了电梯运行质量和性能;调速范围宽、控制精度高，动态性能好，舒适、安静、快捷，已逐渐取代直流电机调速。（3）变频调速电梯使用

26、先进的SPWM和SVPWM技术，明显改善了电动机供电电源的质量，减少谐波，提高了效率和功率因数，节能明显。31.4 本课题主要研究内容本课题所研究的主要内容是利用可编程序控制器和变频器控制电梯运行的系统。首先对电梯系统及PLC和变频器做一些基本的介绍，然后阐述电梯控制系统的分类及特点，电梯的控制系统分为信号控制和调速两部分。在确定了系统的总体结构之后，用PLC控制电梯运行的逻辑信号，用变频器控制调节电梯的运行速度，选择出PLC和变频器的型号。然后是系统硬件开发，完成了变频器的参数设置及PLC的I/O接口的分配，以及旋转编码器与PLC的连接。在分析了电梯系统的软件设计方法基础上，设计出软件流程图

27、，编写出控制程序梯形图。第二章 电梯控制系统的设计方案2.1 电梯的介绍2.1.1电梯的种类乘客电梯：为运送乘客设计的电梯，要求有完善的安全设施以及一定的轿内装饰。载货电梯：主要为运送货物而设计，通常有人伴随的电梯。医用电梯：为运送病床、担架、医用车设计的电梯，轿厢长而窄。杂物电梯：供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件等设计的电梯。观光电梯：轿厢壁透明，供乘客观光用的电梯。车辆电梯：用作装运车辆的电梯。船舶电梯：船舶上使用的电梯。建筑施工电梯：建筑施工与维修用的电梯。其它类型的电梯，除上述常用电梯外，还有些特殊用途的电梯，如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯、消防员用电梯等。2.1.2 电

28、梯的主要参数及性能指标2.1.2.1 主要参数：（1）额定载重量（kg）：制造和设计规定的电梯载重量。（2）轿厢尺寸（mm）：宽深高。（3）轿厢形式：有单或双面开门及其它特殊要求等，以及对轿顶、轿底、轿壁的处理，颜色的选择，对电风扇、电话的要求等。（4）轿门形式：有栅栏门、封闭式中分门、封闭式双拆门、封闭式双拆中分门等。（5）开门宽度（mm）：轿厢门和厅门完全开启的净宽度。（6）开门方向：人在厅外面对厅门，门向左方向的为左开门，门向右方向开启的为右开门，两扇门分别向左右两边开启者为中开门。（7）曳引方式：常用的有半绕1：1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度。半绕2：1吊索法，轿厢的运行速

29、度等于钢丝运行速度的一半。全绕1：1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度。（8）额定速度（m/s）：制造和设计所规定的电梯运行速度。（9）电气控制系统：包括控制方式、拖动系统的形式等。如交流电机拖动或直流电机拖动，轿内按钮控制或集选控制等。 （10）停层站数（站）：凡在建筑物内各层楼用于出入轿厢的地点均称为站。（11）提升高度（mm）：由底层端站楼面至层顶端站楼面间的垂直距离。（12）顶层高度（mm）:由顶层端站楼面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之的垂直距离。电梯的运行速度越快，顶层高度一般越高。（13）底坑深度（mm）：由层底端站楼面至井道底面之间的垂直距离。一般电梯的运行速度越快，

30、底坑越深。（14）井道深度（mm）：由井道底面至机房楼房或隔音层楼房板下最突出构件之间的垂直距离。（15）井道尺寸（mm）：宽深。2.1.2.2 性能指标（1）安全性电梯时运送乘客的，即使载货电梯通常也有人相伴随，因此对电梯的第一要求就是安全。电梯的安全与设计、制造、安装调试及检修各环节都有密切联系，任何一个环节出了问题，都可能造成不安全的隐患，以致造成事故。（2）可靠性电梯的可靠性很重要。要想提高可靠性，首先应提高构成电梯的各个零部件的可靠性，只有每个零部件都是可靠的，整个电梯才能使可靠的。（3）停站的准确性停站准确性又称平层准确度。电梯技术条件对平层准确度规定如下：表2-1 平层准确度标准

31、电梯类型额定速度（m/s）平层准确度（m/s）交流双速电梯0.25或0.5150.75或1.030交直流快速电梯1.52.015交直流高速电梯2.05电梯轿厢的平层准确度与电梯的额定速度，电梯的负载情况有密切关系。负载重，则惯性大，提速高惯性也大。因此检查平层准确度时，分别以空载，满载，上下运行，到达同一层站停测量平衡误差，取其最大值做平层站的平层准确度。（4）振动、噪声及电磁干扰现代电梯是为乘客创造舒适的生活和工作环境。因侧要求电梯运行平稳，安静，无电磁干扰。（5）舒适感和快速感电梯作为一种交通工具，对于快速性的要求是必不可少的，快速可以节省时间，这对于现代生活中的乘客是很重要的。但是加速度

32、和减速度的过大的不合理变化又会造成乘客的不适感。因此在电梯设计时就要兼顾快速性和舒适感这两个互相矛盾的因素。（6）节能现代电梯应该合理的选择拖动方式，以达到节能的目的。2.1.3 电梯的结构及组成部件电梯是机电一体化产品。分为机械部分，电气部分和控制部分。各部分通过控制部分调度，密切协同，使电梯可靠运行。尽管电梯的品种繁多，但目前使用的电梯绝大多数为电力拖动、钢丝绳拽引式结构，其机械部分由拽引系统，轿厢和门系统，平衡系统，导向系统以及机械安全保护装置组成；而电气控制部分由电力拖动系统，运行逻辑功能控制系统和电气安全保护等系统组成。（1）曳引系统电梯曳引系统的功能是输出动力和传递动力，驱动电梯运

33、行。主要由曳引机，曳引钢丝绳，导向轮和反绳轮组成。曳引机为电梯的运行提供动力，由电动机，拽引轮，连轴器，减速箱，和电磁制动器组成。曳引钢丝的两端分别连轿厢和对重，依靠钢丝绳和曳引轮之间的摩擦来驱动轿厢升降。导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距，采用复绕型还可以增加曳引力。（2）导向系统导向系统由导轨，导靴和导轨架组成。它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使得轿厢和对重只能沿着导轨做升降运动。（3）门系统门系统有轿厢门，层门，开门，连动机构等组成。轿厢门设在轿厢入口，由门扇，门导轨架，等组成，层门设在层站入口处。开门机设在轿厢上，是轿厢和层门的动力源。（4）轿厢轿厢是运送乘客或者货物的电梯组件。

34、它是有轿厢架和轿厢体组成的。轿厢架是轿厢体的承重机构，由横梁，立柱，底梁，和斜拉杆等组成。轿厢体由厢底，轿厢壁，轿厢顶以及照明通风装置，轿厢装饰件和轿厢内操纵按钮板等组成。轿厢体空间的大小由额定载重量和额定客人数决定（5）重量平衡系统重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成。对重由对重架和对重块组成。对重将平衡轿厢自重和部分额定载重。重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧拽引钢丝绳长度变化对电梯的平衡设计影响的装置。（6）电力拖动系统电力拖动系统由曳引电机，供电系统，速度反馈装置，调速装置等组成，它的作用是对电梯进行速度控制。曳引电机是电梯的动力源，根据电梯配置可采用交流电机或者直流电机。供电系

35、统是为电机提供电源的装置。速度反馈系统是为调速系统提供电梯运行速度信号。一般采用测速发电机或速度脉冲发生器与电机相连。调速装置对曳引电机进行速度控制。（7）电气控制系统电梯的电气控制系统由控制装置，操纵装置，平层装置，和位置显示装置等部分组成。其中控制装置根据电梯的运行逻辑功能要求，控制电梯的运行，设置在机房中的控制柜上。操纵装置是由轿厢内的按钮箱和厅门的召唤箱按钮来操纵电梯的运行的。平层装置是发出平层控制信号，使电梯轿厢准确平层的控制装置。所谓平层，是指轿厢在接近某一楼层的停靠站时，欲使轿厢地坎与厅门地坎达到同一平面的操作。位置显示装置是用来显示电梯所在楼层位置的轿内和厅门的指示灯，厅门指示

36、灯用箭头指示电梯运行方向。 （8）安全保护系统安全保护系统包括机械的和电气的各种保护系统，可保护电梯安全的使用。机械方面的有：限速器和安全钳起超速保护作用，缓冲器起冲顶和撞底保护作用，还有切断总电源的极限保护装置。电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节中都有体现。6第三章 电梯的结构和功能电梯PLC的控制系统主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。主要硬件包括PLC主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置与主拖动系统等。系统控制核心为PLC主机、操纵盘、呼梯盘、井道及安全保护信号通过PLC输入接口送入PLC，存储在存储器及召唤指示灯等发出显示信号，向拖动和门机控

37、制系统发出控制信号。3.1 电梯系统的功能和基本结构（1）行车方向由内选信号决定,顺向优先执行。 （2）行车途中如遇呼梯信号时,顺向截车,反向不截车。（3）内选信号、呼梯信号具有记忆功能,执行后解除。 （4）内选信号、呼梯信号、行车方向、行车楼层位置均由信号灯指示。（5）停层时可延时自动开门、手动开门、(关门过程中)本层顺向呼梯开门。 （6）有内选信号时延时自动关门,关门后延时自动行车。 （7）无内选时延时5s自动关门，但不能自动行车。 （8）行车时不能手动开门或本层呼梯开门,开门不能行车。（9）电梯系统发生故障时，停止运行，并且警铃发出警报。轿厢操纵盘厅外呼梯 指层器安全装置输入 PLC 输

38、出接口 接口 拖动控制井道装置 图3-1 PLC控制系统基本结构图当电梯正常工作时，可以由轿厢操纵盘和厅外呼梯对PLC发出指令，PLC经过分析指令进行逻辑判断，确定运行方向，开关门和停机，并且控制指层器和拖动系统做出相应动作。安全装置可以确保轿厢正常运行和乘客、货物的安全。井道装置是轿厢运行所连接的外部机械装置。73.2 变频器的选择随着变频器性能价格比的提高，交流变频调速己应用到许多领域，由于变频调速的诸多优点，使得交流变频调速在电梯行业也得到广泛应用。目前有为电梯控制而设计的专用变频器早已问世，其功能较强，使用灵活，但价格相对较贵。因此，本设计没有采用专用变频器，而是选用了通用变频器通过合

39、理的配置、设计和编程，同样可以达到专用变频器的控制效果。这是本设计的特点之一。目前，市场流行的通用变频器的种类繁多，而电梯行业中使用的变频器的品牌也不少，其控制系统的结构也不尽相同，但其总的控制思想却是大同小异。3.2.1 通用变频器上个世纪80年代初，通用变频器实现了商品化。在近20年的时间内，经历了由模拟控制到全数字控制和由采用BJT到采用IGBT两个大发展过程：(1)容量不断扩大80年代初采用的BJT的PWM变频器实现了通用化。到了90年代初，BJT通用变频器的容量达到了600KVA, 400KVA以下的已经系列化。现在IGBT变频器的单机容量已1800KVA，随着IGBT容量的扩大，通

40、用变频器的容量也将随之扩大。(2)结构的小型化变频器主电路中功率电路的模块化，控制电路采用大规模集成电路和全数字控制技术，结构设计上采用平面安装技术等一系列措施，促进了变频电源装置的小型化的发展。(3)多功能和智能化电力电子器件和控制技术的不断进步，使变频器向多功能化和高性能化方向发展。特别是微机的应用，为变频器多功能化和高性能化提供了可靠的保证。人们总结了交流调速电气传动控制的大量实践经验，并不断融入软件功能。日益丰富的软件功能使通用变频器的多功能化和高性能化为用户提供了一种可能，即可以把原有生产机械的工艺水平升级，达到以往无法达到的境界，使其变成一种具有高度软件控制功能的新机种。(4)应用

41、领域不断扩大通用变频器经历了模拟控制、数字控制、数模混合控制，直到全数字控制的演变，逐步地实现了多功能化和高性能化，进而使之对各类生产机械、各类生产工艺的适应性不断增强。3.2.2 安川VS-616G5型变频器电梯的调度要求除了一般工业控制的静态、动态性能外，他的舒适度指标往往是选择中的一项重要内容。本设计中拖动调速系统的关键在于保证电梯按理想的给定速度曲线运行，以改善电梯运行的舒适感；另外，由于电梯在建筑物内的耗电量占建筑物总用电量的相当比例，因此，电梯节约用电日益受到重视。本次毕业设计采用安川VS-616G5型全数字变频器。它具有磁通矢量控制、转差补偿、负载转矩自适应等一系列先进功能，可以

42、最大限度地提高电机功率因数和电机效率，同时降低了电机运行损耗，特别适合电梯类负载频繁变化的场合。而且，VS-616G5变频器的启动、制动具有可任意调节的S曲线和零频仍可输出150%力矩的特点，配以高精度的旋转编码器，控制精度可达0. 010. 02%，使得电梯运行舒适感好，零速抱闸，平层精度高。无须配专用电机，可自学习所配电机的各个参数，精确控制任何品牌的电机。采用高性能IGBT，载波频率20KHZ，从而使变频器输出一个不失真的正弦流波形，使电机始终运行于静噪音状态。VS-616G5型变频器是安川电机公司面向世界推出的通用型变频器。这种变频器不仅考虑了V/f控制，而且还实现了矢量控制，通过其本

43、身的自动调谐功能与无速度传感器电流矢量控制，很容易得到高起动转矩与较高的调速围。VS-616G5变频器的特点如下:(1)包括电流矢量控制在内的四种控制方式均实现了标准化。(2)有丰富的内藏与选择功能。(3)由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、体积小。(4)保护功能完善、维修性能好。(5)通过LCD操作装置，可提高操作性能。表3-1 VS616G5型变频器标准规格220V级输出特性最大输出电压3相,200/208/220/230V(对应于输入电压)额定输出频率最大400Hz额定输入电压和频率3 相，200/208/220V 50Hz200/208/220/230V 60Hz电源允许电压波动+1

44、0%，-15%允许频率波动5%400V级输出特性最大输出电压3相,380/400/415/440/460V(对应输入电压)额定输出频率最大400Hz额定输入电压和频率3相,380/400/415/440/460V 50-60Hz电源允许电压波动+10%，-15%允许频率波动5%控制特性控制方式正弦波PWM (V/f控制、带PG反馈V/F控制、开、闭环矢量控制4种控制方式任选性)启动力矩150%/1Hz(带PG, 150%/Ormin)速度控制范围1:100(带PG, 1:1000)速度控制精度0. 2%(带PG，0. 02%)速度响应5Hz(带PG, 30Hz)力矩限制可采用(参数设定：4级可

45、变)力矩精度5%力矩响应20Hz(带PG, 40Hz)频率控制范围0. 1400Hz频率控制精度数字指令:0. 01% ( -10 0C+40 )模拟指令:0.1% (25010 )3.3 PLC的选择3.3.1 PLC的主要功能和应用(1)开关逻辑和顺序控制这是PLC应用最广泛、最基本的场合。它的主要功能是完成开关逻辑运算和进行顺序逻辑控制，从而可以实现各种简单或十分复杂的控制要求。(2)模拟控制在工业生产过程中，由许多连续变化的物理量需要进行控制，如温度、压力、流量、液位等，这些都属于模拟量。为了实现工业领域对模拟量控制的广泛要求，目前大部分PLC产品都具备处理这类模拟量的功能。特别是在系

46、统中模拟量控制点数不多，同时混有较多的开关量时，PLC具有其他控制装置所无法比拟的优势。另外某些PLC产品还提供了典型控制策略模块，如PID模块，从而可实现对系统的PID等反馈或其他模拟量的控制运算。(3)定时控制PLC具有很强的定时、计数功能，它可以为用户提供数十甚至上百个定时与计数器。其定时时间间隔可以由用户加以设定。对于计数器，如果需要对于频率较高的信号进行计数，可以选择高速计数器。(4)数据处理新型PLC都具有数据处理的能力，它不仅能进行算术运算，数据传送，而还能进行数据比较、数据转换、数据显示打印等功能，有些PLC还可以进行浮点运算、函数运算。(5)信号连锁系统信号连锁是安全生产所需

47、的。在信号连锁系统中，采用高可靠性的PLC是安全生产的要求。对安全要求高的系统还可采用多重的检出元件和连锁系统，而对其中的逻辑运算等，可采用冗余的PLC实现。(6)通信把PLC作为下位机，与上位机或同级的可编程序控制器进行通信，完成数据的处理和信息的交换，实现对整个生产过程的信息控制和管理，因此PLC是实现工厂自动化的理想工业控制器。23.3.2 三菱FX2N系列PLC本课题选用三菱系列PLC作为控制单元。本设计一共有29个输入和29个输出。因此选用FX2N80MR型号的PLC。具体的I/O接口分配如下表所示。表3-2 输入接口X0 X1轿厢内开关门开关X40 X41X42二至四下召唤按钮X2

48、 X3开关门限位开关X50红外线传感X4 X5高速计数器输入端X51变频器运转信号X6硬件复位X52直驶开关X7轿厢门锁X53 X54上下极限开关X10X11X12X13一至四层接近开关X20X21X22X23一至四内指令按钮X24超载触点X25警铃开关X30X31X32一至三上召唤按钮表3-3 输出接口Y0Y1上下行接触器Y20Y23内指令选择指示灯Y2Y3开关门继电器Y30Y32一至三层上召唤信号指示灯Y4换速信号继电器Y40Y42二至四层下召唤信号指示灯Y5点动检修继电器Y50Y56数码管Y6平层停车继电器Y7蜂鸣器Y1013轿厢位置指令灯MM3楼层位置信号75红外线信号1013内指令登

49、记信号M76平层中间继电器2023选层信号M73M74正反转开关3033呼梯信号M71M72定上定下通道4042一至三层上召唤登记信号65变频器开关5052二至四层下召唤登记信号12自动开关门定时6263上下行顺向截梯80120.1时钟脉冲64电梯运行状态8013时钟脉冲70平层开门继电器77平层关门继电器表3-4 中间继电器第四章 电梯软件部分的设计4.1 电梯的三个工作状态电梯控制系统由呼叫到响应形成一次工作循环，电梯工作过程又细致分为自检、正常工作、强制工作等三种工作状态。电梯在三种工作状态之间来回切换，构成了完整的电梯工作过程。4.1.1 电梯的自检状态 PLC上电后，PLC中的程序己

50、开始运行，但因为电梯尚未读入任何数据，也就无法在收到请求信号后通过固化在PLC中的程序作出响应。为满足处于响应呼叫就绪状态这一条件，必须使电梯处于平层状态已知楼层且电梯门处于关闭状态。电梯自检过程的目标为:先按下启动按钮，再按下恢复正常工作按钮，电梯首先是电梯门处于关闭状态，然后电梯自动向上运行，经过两个平层点后停止。4.1.2 电梯的正常工作状态电梯完成一个呼叫响应的步骤如下:(1)电梯在检测到门厅或轿厢的呼叫信号后将此楼层信号与轿厢所在的楼层信号比较，通过选向模块进行选向。(2)电梯通过拖动调速模块驱动直流电机拖动轿厢运动。轿厢运动速度要经过低速转变为中速再转变为高速，并以高速运行至减速点

51、。(3)当电梯检测到目标层楼层检测点产生的减速点信号时，电梯进入减速状态，由中速度变为低速，并以低速运行到平层点停止。(4)平层后，经过一定延时后关门，直到碰到关门到位行程开关;再经过一定延时后关门，直到碰到关门到位行程开关。电梯控制系统始终实时显示轿厢所在楼层。84.1.3 电梯强制工作状态当电梯的初始位置需要调整或电梯需要检修时，应设置一种状态使电梯处于该状态时不响应正常的呼叫，并能移动到导轨上、下行极限点间的任意位置。控制台上消防/检修按钮按下后，使电梯立刻停止原来的运行，然后按下强迫上行或下行按钮，电梯上行或下行;一旦放开该按钮，电梯立刻停止，当处理完毕时可用恢复正常工作按钮来使电梯跳

52、出强制工作状态。114.2 控制程序流程图电梯从开始运行到停止运转是一个完整的过程，它形象地表示了电梯的控制程序是如何运作的。具体的控制程序流程图如图5.1所示。图5-1流程图第五章 程序调试与运行通过手动编程器输入PLC，在操作中主要是熟悉FX系列可编程控制的功能、指令代码。将编程器插在基本单元上，将基本单元与编程器置于编程状态，然后消除用户程序存储器，输入控制程序。正常情况下程序调试先按I/O接口图接好线，输入正常情况下的程序指令，启动运行。过程分析电梯在一、二、三、四层楼分别设置一个行程开关，在轿箱内设置四个楼层内选按钮。在行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4都断开的情况下，呼叫不起作

53、用。用指示灯来模拟电梯的运行过程从一层到二层：接通X012即接通SQ1，表示轿箱原停楼层1，按S2，即X002接通一下，表示呼叫楼层2，则Y010接通，二层内选指示灯SEL2亮，Y005接通，表示电梯上升。断开SQ1，一层指示灯L1亮，过2秒后，一层指示灯L1灭、二层指示灯L2亮。直至SQ2接通，Y010断开（二层内选指示灯SEL2灭），Y005断开（表示电梯上升停止），二层指示灯L2灭，电梯到达二层。在轿箱原停楼层为1时，按UP2，电梯运行过程同上。从一层到三层：接通X012即接通SQ1，表示轿箱原停楼层1，按S3，即X001接通一下，表示呼叫楼层3，则Y007接通，三层内选指示灯SEL3亮

54、，Y005接通，表示电梯上升。断开SQ1，一层指示灯L1亮，过2秒后，一层指示灯L1灭、二层指示灯L2亮；过2秒后，二层指示灯L2灭、三层指示灯L3亮。直至SQ3接通，Y007断开（三层内选指示灯SEL3灭），Y005断开（表示电梯上升停止），三层指示灯L3灭，电梯到达三层。在轿箱原停楼层为1时，按UP3，电梯运行过程同上。从一层到四层：接通X012即接通SQ1，表示轿箱原停楼层1，按S4，即X000接通一下，表示呼叫楼层4，则Y006接通，四层内选指示灯SEL4亮，Y005接通，表示电梯上升。断开SQ1，一层指示灯L1亮，过2秒后，一层指示灯L1灭、二层指示灯L2亮；过2秒后，二层指示灯L2

55、灭、三层指示灯L3亮；过2秒后，三层指示灯L3灭、四层指示灯L4亮。直至SQ4接通，Y006断开（四层内选指示灯SEL4灭），Y005断开（表示电梯上升停止），四层指示灯L4灭，电梯到达四层。在轿箱原停楼层为1时，按DN4，电梯运行过程同上。从二层到三层：接通X013即接通SQ2，表示轿箱原停楼层2，按S3，即X001接通一下，表示呼叫楼层3，则Y007接通，三层内选指示灯SEL3亮，Y005接通，表示电梯上升。断开SQ2，二层指示灯L2亮，过2秒后，二层指示灯L2灭、三层指示灯L3亮。直至SQ3接通，Y007断开（三层内选指示灯SEL3灭），Y005断开（表示电梯上升停止），三层指示灯L3灭

56、，电梯到达三层。在轿箱原停楼层为2时，按UP3，电梯运行过程同上。二层到四层：接通X013即接通SQ2，表示轿箱原停楼层2，按S4，即X000接通一下，表示呼叫楼层4，则Y006接通，四层内选指示灯SEL4亮，Y005接通，表示电梯上升。断开SQ2，二层指示灯L2亮，过2秒后，二层指示灯L2灭、三层指示灯L3亮；过2秒后，三层指示灯L3灭、四层指示灯L4亮。直至SQ4接通，Y006断开（四层内选指示灯SEL4灭），Y005断开（表示电梯上升停止），四层指示灯L4灭，电梯到达四层。在轿箱原停楼层为2时，按DN4，电梯运行过程同上。从三层到四层：接通X014即接通SQ3，表示轿箱原停楼层3，按S4

57、，即X000接通一下，表示呼叫楼层4，则Y006接通，四层内选指示灯SEL4亮，Y005接通，表示电梯上升。断开SQ3，三层指示灯L3亮，过2秒后，三层指示灯L3灭、四层指示灯L4亮。直至SQ4接通，Y006断开（四层内选指示灯SEL4灭），Y005断开（表示电梯上升停止），四层指示灯L4灭，电梯到达四层。在轿箱原停楼层为3时，按DN4，电梯运行过程同上。四层到三层：接通X015即接通SQ4，表示轿箱原停楼层4，按S3，即X001接通一下，表示呼叫楼层3，则Y007接通，三层内选指示灯SEL3亮，Y004接通，表示电梯下降。断开SQ4，四层指示灯L4亮，过2秒后，四层指示灯L4灭、三层指示灯L3亮。直至SQ3接通，Y007断开（三层内选指示灯SEL3灭），Y004断开（表示电梯下降停止），三层指示灯L3灭，电梯到达三层。在轿箱原停楼层为4时，按DN3，电梯运行