plc的變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p>　　論文題目：PLC的變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計 </p><p>　　系 別：　 機電工程系 　 </p><p>　　專 業(yè)：　 電氣自動化 　 </p><p>　　班 級：　 電氣1011 　 </p>

2、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　1 引言2</b></p><p><b>　　2 電梯的概述3</b></p><p>　　2.1 電梯的基本結(jié)構(gòu)3<

3、/p><p>　　3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及基本方案的選擇5</p><p>　　3.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)5</p><p>　　3.2 設(shè)計思路6</p><p>　　3.3 PLC控制系統(tǒng)與其他控制方式的比較7</p><p>　　3.3.1 PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的比較7</p><p&

4、gt;　　3.3.2 PLC控制系統(tǒng)與計算機控制系統(tǒng)的比較8</p><p>　　3.3.3 PLC的選擇8</p><p>　　3.4 變頻器的選擇9</p><p>　　4 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計方案11</p><p>　　4.1 PLC的選型11</p><p>　　4.2 PLC電梯控制系

5、統(tǒng)設(shè)計方向11</p><p>　　4.2.1 電梯控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)組成11</p><p>　　4.2.2 電梯控制系統(tǒng)原理框圖12</p><p>　　4.2.3 電梯控制系統(tǒng)的硬件組成13</p><p>　　4.3 其他控制13</p><p>　　5 PLC電梯控制系統(tǒng)設(shè)計14<

6、/p><p>　　5.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖14</p><p>　　5.2 控制邏輯流程圖15</p><p>　　5.3 I/O點的分配16</p><p>　　5.4 硬件系統(tǒng)調(diào)試16</p><p>　　5.5 軟件設(shè)計16</p><p><b>　　結(jié)論18&l

7、t;/b></p><p><b>　　參考文獻19</b></p><p>　　PLC的變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　摘要：電梯是高層建筑不可缺少的垂直方向的交通運輸工具。隨著電梯拖動技術(shù)、控制技術(shù)的快速發(fā)展，電梯已從直流電動機拖動到交流單速電動機驅(qū)動、交流雙速電動機驅(qū)動，到交流調(diào)壓調(diào)速(ACVV，Alternating

8、Current Voltage)控制，發(fā)展到交流調(diào)壓調(diào)頻技術(shù)(VVVF，Variable Voltage Variable Frequency)控制，其邏輯控制也由PLC代替原來的繼電器控制，使得電梯運行的可靠性、安全性、舒適感、平層精度、運行速度、節(jié)能降耗、降低噪音等方面得到了極大的發(fā)展。新制造的電梯都采用了對電動機實現(xiàn)線性調(diào)速的調(diào)壓調(diào)頻(VVVF，Variable Voltage Variable Frequency)技術(shù)，由于VV

9、VF電梯采用微機控制，有完善的自檢測、自診斷、自保護功能，因而十分安全可靠。</p><p>　　在研究電梯基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，闡述了電梯的拖動原理和控制原理，研究并提出了基于可編程控制器PLC和變頻器的電梯控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方案，利用安川VS-616G5型變頻器可編制速度曲線的特點為電梯舒適度的提高，提供了技術(shù)支持。通過合理分析所得速度控制曲線既可以滿足快速性的要求又避免了重力加速度效應(yīng)，旋轉(zhuǎn)編碼器的使用，使PLC的

10、內(nèi)部的資源和功能得到了充分的利用。采用PLC對電梯信號系統(tǒng)進行控制，提高了電梯的控制水平，并改善了電梯運行的舒適感，使電梯達(dá)到了較為理想的控制效果。</p><p>　　關(guān)鍵詞: PLC控制；變頻調(diào)速；模塊化；電梯；微機控制</p><p><b>　　第1章 引言</b></p><p>　　電梯是高層賓館、商店、住宅、多層廠房和倉庫等高層

11、建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。隨著社會的發(fā)展，建筑物規(guī)模越來越大，樓層越來越多，對電梯的調(diào)速精度、調(diào)速范圍等靜態(tài)和動態(tài)特性提出了更高的要求。</p><p>　　電梯是集機電一體的復(fù)雜系統(tǒng)，不僅涉及機械傳動、電氣控制和土建等工程領(lǐng)域，還要考慮可靠性、舒適感和美學(xué)等問題。而對現(xiàn)代電梯而言，應(yīng)具有高度的安全性。事實上，在電梯上已經(jīng)采用了多項安全保護措施。</p><p>　　目前，在電梯的

12、控制方式上，主要有繼電器控制、PLC控制和微型計算機控制三種。而PLC實際上是一種專用計算機，它采用循回掃描的方式分時處理各項任務(wù)，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，即無線圈又無觸點，使用次數(shù)不受限制，屬無觸點運行，因此，它比繼電器控制有著明顯的優(yōu)越性，運行壽命更長，工作更加可靠安全，自動化水平更高。PLC控制是三種控制方式中最

13、具有可靠性、實用性和靈活性的控制方式，它更適合于用在電梯的技術(shù)改造和控制系統(tǒng)的更新?lián)Q代，是電梯控制系統(tǒng)中理想的控制新技術(shù)。</p><p>　　隨著科技的進步，電梯也更加安全、舒適。然而，人們的追求并沒有就此停止下來，仍在不斷地進行研究改進。綠色是和平，綠色是天然，綠色是和諧。電梯是載人的機電設(shè)備，要實現(xiàn)“綠色”，也就是強調(diào)電梯更舒適、更安全地為人類的生產(chǎn)和生活服務(wù)，強調(diào)電梯與環(huán)境的協(xié)調(diào)與和諧。</p>

14、;<p>　　目前意義上的“綠色”，一般是強調(diào)“天然”的一面，強調(diào)與環(huán)境的協(xié)調(diào)與和諧。電梯屬于純粹的工業(yè)產(chǎn)品，其天然性應(yīng)表現(xiàn)為對環(huán)境影響的盡可能小，與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡，以及電梯本身的人性化。這也應(yīng)是綠色電梯的發(fā)展方向。</p><p>　　對現(xiàn)代化電梯性能的衡量，主要著重于可靠性、安全性和乘坐的舒適性。此外，對經(jīng)濟性、能耗、噪聲等級等方面也有相應(yīng)要求。</p><p>　　本

15、課題設(shè)計的主要內(nèi)容是用可編程控制器和變頻器設(shè)計二十三層居民樓電梯控制系統(tǒng)。調(diào)速系統(tǒng)采用交流變頻調(diào)速，在各種負(fù)載下都有良好的調(diào)速性能和準(zhǔn)確的停車性能，滿足乘客的舒適感和保證平層精度（即準(zhǔn)確停車），并能節(jié)約大量電能。</p><p>　　第2章 電梯的概述</p><p>　　本章介紹了電梯系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及各種分類方式。電梯控制系統(tǒng)主要分為機械和電氣兩大部分，詳細(xì)介紹電梯系統(tǒng)的組成和分類，為

16、下面系統(tǒng)設(shè)計做準(zhǔn)備。</p><p>　　2.1 電梯的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　電梯是機電一體化產(chǎn)品。目前使用的電梯絕大多數(shù)為電力拖動、鋼絲繩曳引式結(jié)構(gòu)，其機械部分由曳引系統(tǒng)，轎廂和門系統(tǒng)，平衡系統(tǒng)，導(dǎo)向系統(tǒng)以及機械安全保護裝置組成；而電氣控制部分由電力拖動系統(tǒng)，運行邏輯功能控制系統(tǒng)和電氣安全保護等系統(tǒng)組成。電梯的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。</p><p>　　1

17、. 控制柜(屏) </p><p><b>　　2. 曳引機 </b></p><p>　　3. 曳引鋼絲繩 </p><p><b>　　4. 限速器 </b></p><p>　　5. 限速器鋼繩 </p><p>　　6. 限速器張緊裝置 <

18、;/p><p><b>　　7. 轎廂 </b></p><p><b>　　8. 安全鉗</b></p><p>　　9. 轎廂門安全觸板</p><p><b>　　10. 導(dǎo)軌 </b></p><p><b>　　11. 對重 &

19、lt;/b></p><p><b>　　12. 廳門 </b></p><p><b>　　13. 緩沖器圖</b></p><p>　　圖1 電梯的基本結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　(1)曳引系統(tǒng)</b></p><p>　　電梯曳系統(tǒng)

20、的功能是輸出動力和傳遞動力，驅(qū)動電梯運行。主要由曳引機，曳引鋼絲繩，導(dǎo)向輪和反繩輪組成。曳引機為電梯的運行提供動力，由電動機，曳引輪，連軸器，減速箱，和電磁制動器組成。曳引鋼絲的兩端分別連轎廂和對重，依靠鋼絲繩和曳引輪之間的摩擦來驅(qū)動轎廂升降。導(dǎo)向輪的作用是分開轎廂和對重的間距，采用復(fù)繞型還可以增加曳引力。</p><p><b>　　(2)導(dǎo)向系統(tǒng)</b></p><p

21、>　　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重的活動自由度，使得轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌做升降運動。</p><p><b>　　(3)門系統(tǒng)</b></p><p>　　門系統(tǒng)有轎廂門，層門，開門，連動機構(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。開門機設(shè)在轎廂上，是轎廂和層門動力源。</p>&l

22、t;p><b>　　(4)轎廂</b></p><p>　　轎廂是運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>　　(5)重量平

23、衡系統(tǒng)</b></p><p>　　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的平衡設(shè)計影響的裝置。</p><p><b>　　(6)電力拖動系統(tǒng)</b></p><p>　　電力拖動系統(tǒng)由曳引電機，供電系統(tǒng)，速

24、度反饋裝置，調(diào)速裝置等組成，它的作用是對電梯進行速度控制。曳引電機是電梯的動力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電機或者直流電機。供電系統(tǒng)是為電機提供電源的裝置。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)生器與電機相連。調(diào)速裝置對曳引電機進行速度控制。</p><p><b>　　(7)電氣控制系統(tǒng)</b></p><p>　　電梯的電氣控制

25、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)電梯的運行邏輯功能要求，控制電梯的運行，設(shè)置在機房中的控制柜上。操縱裝置是由轎廂內(nèi)的按鈕箱和廳門的召喚箱按鈕來操縱電梯的運行的。平層裝置是發(fā)出平層控制信號，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，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，廳門指示燈還用箭頭指示電梯的運

26、行方向。</p><p><b>　　安全保護系統(tǒng)</b></p><p>　　安全保護系統(tǒng)包括機械的和電氣的各種保護系統(tǒng)，可保護電梯安全的使用。機械方面的有：限速器和安全鉗起超速保護作用，緩沖器起沖頂和撞底保護作用，還有切斷總電源的極限保護裝置。電氣方面的安全保護在電梯的各個運行環(huán)節(jié)中都有體現(xiàn)。</p><p>　　第3章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及基本方

27、案的選擇</p><p>　　本章確定了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，并針對系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，對變頻器的類型進行了述，并確定由PLC來實現(xiàn)電梯信號控制，完成了電梯控制系統(tǒng)中變頻器和可編程控制器的選擇。</p><p>　　課題開發(fā)是基于PLC的電梯變頻調(diào)速系統(tǒng)，采用變頻器和PLC組成的變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)。電梯的調(diào)速部分選用高性能的矢量控制變頻器，邏輯部分由PLC來實現(xiàn)。</p><p

28、>　　3.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) </p><p>　　系統(tǒng)采用集中控制方式，主要包括信號控制系統(tǒng)和拖動控制系統(tǒng)兩大部分。圖3-1為電梯PLC電梯控制系統(tǒng)框圖，主要硬件包括PLC主機及擴展、轎廂操縱盤、廳外呼梯盤、安全裝置、顯示裝置、調(diào)速裝置與主拖動系統(tǒng)等。控制系統(tǒng)的核心為可編程控制器(PLC)，操縱盤、呼梯盒、位置、安全保護及變頻器工作狀態(tài)等信號輸入PLC，經(jīng)PLC運算處理后由輸出接口分別向顯示電路發(fā)出呼梯

29、、定向等顯示信號，通過變頻器向主拖動電動機發(fā)出控制信號。</p><p>　　圖2 電梯控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　課題的核心問題有兩個：一是變頻器的參數(shù)設(shè)置以滿足運行效率、舒適感、平層精度和安全性的要求；二是由PLC編程實現(xiàn)電梯運行時各種信號控制。</p><p><b>　　3.2 設(shè)計思路</b></p><p&

30、gt;<b>　　(1)信號控制系統(tǒng)</b></p><p>　　電梯信號控制基本由PLC軟件實現(xiàn)。電梯信號控制系統(tǒng)如圖3-2所示，輸入到PLC的控制信號有：運行方式選擇（如自動、有/無司機、檢修、消防運行方式等）、運行控制、轎內(nèi)指令、層站召喚、安全保護信息、旋轉(zhuǎn)編碼器、光電脈沖、開關(guān)門及限位信號、門區(qū)和平層信號等。</p><p>　　圖3 電梯PLC信號控制系統(tǒng)框

31、圖</p><p>　　(2)電梯控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能</p><p>　?、傩熊嚪较蛴蓛?nèi)選信號決定，順向優(yōu)先執(zhí)行；</p><p>　　②行車途中如遇呼梯信號時，順向截車,反向不截車； </p><p>　　③內(nèi)選信號、呼梯信號具有記憶功能，執(zhí)行后解除； </p><p>　?、軆?nèi)選信號、呼梯信號、行車方向、行車樓層位

32、置均由信號燈指示；</p><p>　?、萃訒r可延時自動開門、手動開門；</p><p>　　⑥無內(nèi)選時延時5s自動關(guān)門，但不能自動行車；</p><p>　?、咝熊嚂r不能手動開門或本層呼梯開門,開門不能行車；</p><p>　?、嚅L短站減速距離分別設(shè)定。</p><p>　　3.3 PLC控制系統(tǒng)與其它控制方式

33、的比較</p><p>　　3.3.1 PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的比較</p><p>　　繼電器組成的順序控制系統(tǒng)是最早的一種實現(xiàn)電梯控制的方法。但是，進入九十年代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對電梯的安全性、可靠性的要求越來越高，繼電氣控制的弱點就越來越明顯。</p><p>　　可編程控制器（PLC）最早是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展

34、起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點，目前，電梯的繼電器控制方式已逐漸被PLC控制所代替。同時，由于機電交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動方式已由原來直流調(diào)速逐漸過渡到了交流變頻調(diào)速。因此，PLC控制技術(shù)加變頻調(diào)速技術(shù)已成為現(xiàn)代電梯行業(yè)的一個熱點。</p><p>　　電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點：所有控制功能及信號處理均由硬件實現(xiàn)，線路直觀，易于理解和掌握，適合于一般技術(shù)人員和

35、技術(shù)工人所掌握；系統(tǒng)的保養(yǎng)、維修及故障檢查無需較高的技術(shù)和特殊的工具、儀器；大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價格較便宜；多年來我國一直生產(chǎn)這類電梯、技術(shù)成熟，已形成系列化產(chǎn)品，技術(shù)資料圖紙齊全，熟悉，掌握的人較多。</p><p>　　但是，電梯繼電器控制系統(tǒng)存在很多的問題：系統(tǒng)觸點繁多、接線線路復(fù)雜、且觸點容易燒壞磨損，成接觸不良，因而故障率較高；普通控制電器及硬件接線方法難以實現(xiàn)較復(fù)雜的控制功能，使系統(tǒng)

36、的控制功能不易增加，技術(shù)水平難以提高；電磁機構(gòu)及觸點動作速度比較慢，機械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度難以提高；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機械動作噪音大；由于線路復(fù)雜，易出現(xiàn)故障，因而保養(yǎng)維修工作量大，費用高，而且檢查故障困難，費時費工。</p><p>　　電梯繼電器控制系統(tǒng)故障率高，大大降低了電梯的可靠性和安全性，經(jīng)常造成停梯，給乘用人員帶來不便和驚擾，且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會造成電梯機械部件損壞，還可能出

37、現(xiàn)人身事故。</p><p>　　PLC是一種用于工業(yè)自動化控制的專用計算機，實質(zhì)上屬于計算機控制方式。PLC與普通微機一樣，以通過或?qū)Ｓ肞LC作為字處理器，實現(xiàn)通道（字）的運算和數(shù)據(jù)存儲，另外還有位處理器（布爾處理器），進行點（位）運算與控制，PLC控制一般具有可靠性高，易操作、維修、編程簡單、靈活性強等特點。</p><p>　　PLC控制電梯的優(yōu)點：（1）在電梯控制中采用了PLC、用

38、軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。（2）去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化。（3）PLC可實現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。（4）PLC可進行故障自動檢測與報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修。（5）用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運行效率。（6）更改控制方案時不需要改動硬件接線。</p><p>　　3.3.2 PLC控制系統(tǒng)與計算機控制系統(tǒng)的比較</p

39、><p>　　計算機控制系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域中，其主機一般采用能夠在惡劣工業(yè)環(huán)境下可靠運行的工控機。工控機有通用微機應(yīng)用發(fā)展而來，在硬件結(jié)構(gòu)方面總線標(biāo)準(zhǔn)化程度高，品種兼容性強，軟件資源豐富，能提供實時操作系統(tǒng)的支持，故對要求快速，實時性強，模型復(fù)雜的工業(yè)對象的控制占有優(yōu)勢，但是，它的使用和維護要求工作人員應(yīng)具有一定的專業(yè)知識，技術(shù)水平較高，且工控機在整機水平上尚不能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境。可編程控制器對此進行了改進，變通用

40、為專用，有利于降低成本，縮小體積，提高可靠性等特性，更適應(yīng)過程控制的要求。</p><p>　　3.3.3 PLC的選擇</p><p>　　電梯PLC控制系統(tǒng)不再使用繼電器控制系統(tǒng)中模擬轎廂運動的機械選層器。電梯運行過程中，轎廂所處樓層位置如何檢測，PLC軟件如何根據(jù)給定的輸入信號及運行條件判斷或計算樓層數(shù)，是電梯正常運行的首要問題，是正確定向和選層換速的前提。</p>

41、<p><b>　　(1)轎廂位置檢測</b></p><p>　　轎廂位置檢測裝置俗稱選層器，它檢測電梯轎廂運行狀態(tài)，所處位置，及時向控制系統(tǒng)發(fā)出所需要的信號。其主要功能是：根據(jù)登記的內(nèi)選與外呼信號和轎廂的位置關(guān)系，確定運行方向；當(dāng)電梯將要到達(dá)所需停站的樓層時，給曳引電動機減速信號，使其換速；當(dāng)平層停車后，發(fā)出信號以消去已應(yīng)答的選層、呼梯信號，并指示轎廂當(dāng)前位置，選層器種類較多，

42、通常分為三大類，即機械選層器、繼電器選層器和微機選層器。其中機械選層器與繼電器選層器將隨著繼電器控制電梯的逐步淘汰而淘汰。</p><p>　　位置檢測方法主要有如下幾種：</p><p>　?、儆糜诨晒艽鸥袘?yīng)器或其它位置開關(guān)。這種方法直觀、簡單，但由于每層需使用一個磁感應(yīng)器，當(dāng)樓層較高時，會占用PLC太多的輸入點。</p><p>　　②利用穩(wěn)態(tài)磁保開關(guān)。這種方法

43、需對磁保開關(guān)的不同狀態(tài)進行編碼，在各種編碼方式中適合電梯控制的只有格雷變形碼，進行運算時需采用PLC指令譯碼，比較麻煩，軟件譯碼也使程序變的龐大。</p><p>　　③利用旋轉(zhuǎn)編碼器。目前，PLC一般都有高速脈沖輸入端或?qū)Ｓ糜嫈?shù)單元，計數(shù)準(zhǔn)確，使用方便，因而在電梯PLC控制系統(tǒng)中，可用編碼器測取電梯運行過程中的準(zhǔn)確位置，編碼器可直接與PLC高速脈沖輸入端相連，電源也可利用PLC內(nèi)置24V直流電源，硬件連接可謂簡

44、單方便。</p><p>　　旋轉(zhuǎn)編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式測量裝置，通常安裝在被測軸上，隨被測軸一起轉(zhuǎn)動，用以測量轉(zhuǎn)動量(主要是轉(zhuǎn)角)，并把它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式的輸出信號。在電梯中用碼盤來檢測轎廂的運行速度及轎廂所處位置，用作速度反饋信號和位置指示信號。旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)軸直接與曳引電動機轉(zhuǎn)軸相連接，當(dāng)電動機轉(zhuǎn)動時，編碼器輸出與轉(zhuǎn)角對應(yīng)的脈沖數(shù)，通過累計脈沖數(shù)量可直接算出轎廂相應(yīng)的位置行程，進而，算出電梯運行過程中轎廂所處層

45、樓位置，確定換速點、提前開門區(qū)、平層停車點等。</p><p>　　以上分析可見，用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測轎廂位置優(yōu)于其他方法，故系統(tǒng)采用此法。</p><p>　　(2)可編程控制器(PLC)的選型</p><p>　　根據(jù)以上選擇的轎廂樓層位置檢測法，要求可編程控制器必須具有高數(shù)計數(shù)器，綜合考慮后，系統(tǒng)選擇了日本三菱公司生產(chǎn)的FX2N系統(tǒng)PLC。</p>

46、<p>　　FX2N系統(tǒng)PLC具有以下幾方面的優(yōu)點：</p><p>　?、貴X2N配置靈活，除主機單元外，還可擴展I/O模塊，A/D模塊，D/A模塊和其它特殊功能模塊。</p><p>　?、贔X2N指令功能豐富，有各種指令107條，且指令執(zhí)行速度快。</p><p>　?、跢X2N PLC可用內(nèi)部輔助繼電器M，狀態(tài)繼電器S，定時器T，寄存器D，計數(shù)器C

47、的功能和數(shù)量滿足了系統(tǒng)控制要求的需要，尤其是高速計數(shù)器(C251等)能接受脈沖編碼器脈沖。</p><p>　　④FX2N PLC的編程，可用編程器，也要以在PC機上使用三菱公司的專用編程軟件包MELSE MEDOC進行。編程語言可用梯形圖或指令表。尤其是可用PC機對系統(tǒng)實時進行監(jiān)控。為調(diào)試和維護提供了極大的方便。</p><p>　　3.4 變頻器的選擇</p><

48、p>　　隨著變頻器性能價格比的提高，交流變頻調(diào)速已應(yīng)用到許多領(lǐng)域，由于變頻調(diào)速的諸多優(yōu)點，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)計的專用變頻器，其功能較強，使用靈活，但其價格昂貴，因此可以采用通用型變頻器，通過合理設(shè)計，可使其達(dá)到專用變頻器的控制效果。為了滿足電梯控制上的要求，參數(shù)設(shè)置比專用型變頻器要復(fù)雜得多。系統(tǒng)沒有采用專用變頻器，而是選用了通用變頻器，通過合理的配置、設(shè)置和編程，同樣可以達(dá)到專用變頻器

49、的控制效果。這是本設(shè)計的特點之一。</p><p>　　電梯的調(diào)速要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動態(tài)性能外，它的舒適度指標(biāo)往往是選擇的一項重要內(nèi)容。系統(tǒng)中拖動調(diào)速控制系統(tǒng)的關(guān)鍵在于保證電梯按理想的給定速度曲線運行，以改善電梯運行的舒適感；另外，由于電梯在建筑內(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?？紤]到以上各種因素，系統(tǒng)選用安川VS-616G5型全數(shù)字變頻器，它具有磁通矢量控制、轉(zhuǎn)差補

50、償、負(fù)載轉(zhuǎn)矩自適應(yīng)等一系列先進功能，可以最大限度地提高電機功率因數(shù)和電機效率，同時降低了電機運行損耗，特別適合電梯類負(fù)載頻繁變化地場合。</p><p>　　另外，616G5變頻器地起動、制動具有可任意調(diào)節(jié)地S曲線和零頻仍可輸出150％力矩的特點，配以高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器，控制精度可達(dá)0.01～0.02％，使得電梯運行舒適感好，零速抱閘，平層精度高。無須配專用電機，可自學(xué)習(xí)所配電機的各個參數(shù)，精確控制任何品牌的電機

51、。采用高性能IGBT，載波頻率20KHZ，從而使變頻器輸出一個不失真的正弦波波形，使電機始終運行于靜噪音狀態(tài)。</p><p>　　VS-616G5型變頻器的主要性能如下：</p><p>　　(1)磁通矢量控制使任何類型的負(fù)載都可在低速下平穩(wěn)啟動。</p><p>　　VS-616G5具有全頻域磁通電流矢量控制的特點。它是根據(jù)現(xiàn)代控制理論，采用磁通檢測和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控

52、制技術(shù)，直接控制電機的轉(zhuǎn)矩。它在低速下(1％額定轉(zhuǎn)矩)即使不采用PG反饋，也可提高啟動轉(zhuǎn)矩和無故障運行，當(dāng)增加PG控制時，可以實現(xiàn)零速高轉(zhuǎn)矩控制。</p><p>　　(2)可靠的力矩控制。</p><p>　　VS-616G5是通過精確的力矩控制功能來控制輸出力矩的。萬一發(fā)生故障時，也能確保無沖擊安全運行。VS-616G5在傳送帶和重型傳輸機械的應(yīng)用中證明了它的耐久性和完美的性能。<

53、;/p><p>　　(3)寬調(diào)速范圍的精確控制。</p><p>　　VS-616G5即使在負(fù)載變動條件下，也具有全速范圍高精度運行的特點。</p><p>　　(4)優(yōu)秀的伺服響應(yīng)。</p><p>　　帶PG反饋時，需要選用PG速度控制卡。</p><p>　　VS一616G5型變頻器的特點如下：</p>

54、<p>　　(1)包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實現(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)保護功能完善，維修性能好。</p><p>　　(5)通過LCD操作裝置，可提高操作性能。</p>

55、<p>　　第四章 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計方案</p><p>　　4.1 PLC的選型</p><p>　　根據(jù)以上選擇的轎廂樓層位置檢測方法，要求可編程控制器必須且有高數(shù)計數(shù)器。又因為電梯時雙向運行的，所以PLC還需具有可逆計數(shù)器。綜合考慮后，本設(shè)計選擇西門子公司生產(chǎn)的S7—200系列機。</p><p>　　S7—200系列機具有以下優(yōu)點：<

56、/p><p><b>　　1).體積極小</b></p><p>　　2).先進美觀的外部結(jié)構(gòu)</p><p>　　3).提供多種子系列供用戶選用</p><p>　　4).靈活多變的系統(tǒng)配置</p><p>　　5).功能強、使用方便</p><p>　　4.2 PLC電梯

57、控制系統(tǒng)設(shè)計方向</p><p>　　4.2.1 電梯控制的基本結(jié)構(gòu)組成</p><p>　　電梯PLC的控制系統(tǒng)和其他類型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號控制系統(tǒng)和拖運控制系統(tǒng)兩部分組成。圖4為電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖，主要硬件包括PLC主機及擴展、機械系統(tǒng)、轎箱操縱盤、廳外呼梯盤、指層器、門機、調(diào)速裝置與主拖動系統(tǒng)等。系統(tǒng)控制核心為PLC主機，操縱盤、呼梯盤、井道及安全信號通過PLC

58、輸入接口送入PLC，存儲在存儲器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號，向拖動和門機控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號。</p><p>　　電梯控制系統(tǒng)可分為電力拖動系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)兩個主要部分。電力拖動系統(tǒng)主要包括電梯垂直方向主動拖動電路和轎廂開關(guān)電路。二者均采用易于控制的直流電動機作為拖動動力源。主拖動電路采用PWM調(diào)試方式，達(dá)到了無級調(diào)速的目的。而開關(guān)門電路上電機僅需一種速度進行運動。電氣控制系統(tǒng)則由眾多呼叫按鈕、傳感器、控制用

59、繼電器、指示燈、LED七段數(shù)碼管和控制部分的核心器件等組成。PLC集信號采集、信號輸出及邏輯控制于一體，與電梯電力拖動系統(tǒng)一起實現(xiàn)了電梯控制的所有功能。十層電梯控制系統(tǒng)由呼叫到響應(yīng)形成一次工作循環(huán)，電梯工作過程又可細(xì)致分為自檢、正常工作、強制工作等三種工作狀態(tài)。電梯在三種工作狀態(tài)之間來回切換，構(gòu)成了完整的電梯工作過程。</p><p>　　如下圖4 電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)</p><p

60、>　　圖4 電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　4.2.2電梯控制系統(tǒng)原理框圖</p><p>　　電梯控制系統(tǒng)原理框圖如下圖所示，主要由轎廂內(nèi)指令電路、門廳呼叫電路、主拖動電機電路、開關(guān)門電路、檔層顯示電路、按鈕記憶燈電路、樓層檢測與平層檢測傳感器及PLC電路等組成的。</p><p>　　圖5 電梯控制系統(tǒng)原理框圖</p>

61、<p>　　4.2.3電梯控制系統(tǒng)的硬件組成</p><p>　　電梯控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如下圖所示。包括按鈕編碼輸入電路、樓層傳感器檢測電路、發(fā)光二極管記憶燈電路、PWM控制直流電機無線調(diào)速電路、轎廂開關(guān)電路、樓層顯示電路及一些其它輔助電路等。為建設(shè)PLC輸入輸出點數(shù)，采用編碼的方式將31個呼叫及指層按鈕編碼五位二進制碼輸入PLC。</p><p>　　圖6 電梯控制系統(tǒng)硬件結(jié)

62、構(gòu)框圖</p><p><b>　　4.3其他控制</b></p><p>　　除了PLC控制外還有其他控制，例如：</p><p><b>　　1).減速平層控制</b></p><p>　　電梯工作特點是頻繁起制動，為了提高工作效率、改善舒適感，要求電梯能平滑減速到速度為零時，準(zhǔn)確平層，不要出現(xiàn)

63、爬行現(xiàn)象或直接停止，要做到這一點關(guān)鍵是準(zhǔn)確發(fā)出減速信號在接近樓層面是按距離精確地自動矯正速度給定曲線。本設(shè)計采用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測轎廂位置，只要電梯一運行，計數(shù)器就可以精確的確定起過距離，達(dá)到與減速點相應(yīng)的預(yù)制數(shù)時即可發(fā)出減速命令。不論哪種方式產(chǎn)生減速命令，由于負(fù)載的變化、電網(wǎng)波動、鋼絲繩打滑等，都會使減速過程不符合平層技術(shù)要求，為此一般在離樓層100-200mm處需設(shè)置一個平層矯正器，以確保平層的長期準(zhǔn)確性。</p><

64、;p><b>　　2).信號控制系統(tǒng)</b></p><p>　　電梯信號控制基本由PLC軟件實現(xiàn)。電梯信號控制系統(tǒng)如下圖所示，輸入到PLC的控制信號有：運行方式選擇、運行控制、轎內(nèi)指令、層站召喚、安全保護信息、旋轉(zhuǎn)編碼器光電脈沖、開關(guān)門及限位信號、門區(qū)和平層信號等。</p><p>　　圖7 電梯信號控制系統(tǒng)</p><p><

65、b>　　3．拖動控制系統(tǒng)</b></p><p>　　電梯主要由直流和交流兩種拖動方式，PLC控制的拖動系統(tǒng)主電路及調(diào)速裝置與繼電器控制系統(tǒng)相比無需做很多改動。拖動系統(tǒng)的工作狀態(tài)及部分反饋信號可直接送入PLC，由PLC向拖動系統(tǒng)發(fā)出速度切換、起動、運行、平層等控制信號。</p><p>　　5 PLC電梯控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　5.1

66、 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　系統(tǒng)由轎廂、開關(guān)門機構(gòu)、曳引機構(gòu)、控制系統(tǒng)等組成。如圖8：</p><p><b>　　圖8 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</b></p><p><b>　　圖9控制邏輯流程圖</b></p><p><b>　　流程圖各部分說明：</b></p>

67、;<p><b>　　1）.電梯復(fù)位</b></p><p>　　在系統(tǒng)上電以后和樓層顯示有誤的情況，都要把轎廂的位置恢復(fù)到第一層的狀態(tài)。</p><p>　　2）．用戶輸入程序段</p><p>　　用戶輸入包括門廳的按鈕和轎廂內(nèi)的按鈕，用戶輸入后，系統(tǒng)會自動選擇執(zhí)行程序。</p><p>　　3）.轎廂

68、開關(guān)門程序段：控制轎廂的開關(guān)門</p><p>　　4）.設(shè)定上行、下行指示</p><p>　　系統(tǒng)會根據(jù)外呼和內(nèi)選信號及門鎖信號綜合判斷電梯的運行方向。</p><p><b>　　5）.執(zhí)行上行程序</b></p><p>　　此段程序包括控制電梯上行，檢測是否應(yīng)該減速或者停止電梯正轉(zhuǎn)并且執(zhí)行。</p>

69、<p><b>　　6）.執(zhí)行下行程序</b></p><p>　　此段程序包括控制電梯下行，檢測是否應(yīng)該減速或者停止電梯正轉(zhuǎn)并且執(zhí)行</p><p>　　5.3 I/O點的分配</p><p>　　根據(jù)需要控制的開關(guān)、設(shè)備大約有15個輸入點，11個輸出點。</p><p>　　表1：I/O點的分配<

70、/p><p>　　5.4 硬件系統(tǒng)調(diào)試</p><p>　　在硬件調(diào)試時，我們主要調(diào)試的內(nèi)容有： 1).在接線端子上; 2).在PLC擴展單元上; 3).在電源接線上。</p><p>　　注:特別是在電源接線時，一定要注意哪些端子接24V，哪些接地。</p><p><b>　　5.5　軟件設(shè)計</b></p&

71、gt;<p>　　系統(tǒng)軟件流程框圖如圖 4 所示。系統(tǒng)采用M/ T測速方式，單片機利用脈沖來獲知電梯運行速度、運行距離等，本層傳感器的信號用于自學(xué)習(xí)校正 。</p><p>　　群控部分采用監(jiān)控專家系統(tǒng)，對4臺電梯的運行狀況不斷觀察，并與其應(yīng)當(dāng)具有的特性進行比較，若發(fā)現(xiàn)異常情況，發(fā)出報警。否則解釋當(dāng)前情況，預(yù)測未來可能發(fā)生的情況，診斷可能發(fā)生問題及其原因，不斷修正規(guī)則庫，并控制下位機按計劃執(zhí)行 。&

72、lt;/p><p>　　在軟件調(diào)試時，主要是結(jié)合硬件設(shè)備觀察程序的過程是否與我們設(shè)計的原理一致。如果出現(xiàn)不正常運行和不運行時我們得回到程序編制，依次檢查與修改。</p><p><b>　　圖10 邏輯圖</b></p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　電梯采用PLC變頻調(diào)速系統(tǒng)提

73、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。本設(shè)計是PLC和變頻器組成的電梯控制系統(tǒng)，在原有基礎(chǔ)上取消了減速隔磁板，將變頻器的分頻脈沖輸出信號反饋給PLC，在不增加硬件設(shè)備的條件下，實現(xiàn)電梯速度、位移的閉環(huán)控制，提高了系統(tǒng)的可靠性和平層精度。電梯在運行過程中，通過位置信號檢測，軟件實時處理以下信號：電梯所在樓層位置、減速點、爬行點

74、、門區(qū)信號等。因此可以省去原來每層在電梯井道中設(shè)置的減速信號的硬件檢測裝置，大大減少了信號連接線、降低了成本。</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　[1] 鄭郁正， 單片機原理及應(yīng)用 [M]， 四川大學(xué)出版社, 2003</p><p>　　[2] 孫育才，MCS-51系列單片微型計算機及其應(yīng)用 [M]，第4

75、版，東南大學(xué)出版社，2006</p><p>　　[3] 劉軍，單片機原理與接口技術(shù) [M]，華東理工大學(xué)出版社，2006</p><p>　　[4] 賴壽宏，微型計算機控制技術(shù) [M]，機械工業(yè)出版社，2009</p><p>　　[5] 李中望，一種智能火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計方案 [M]，安防科技，2008</p><p>　　[6] 王忠民

76、，基于單片機的語音數(shù)字聯(lián)網(wǎng)火災(zāi)報警器設(shè)計 [J]，現(xiàn)代電子技術(shù)，2004，27（10）</p><p>　　[7] 王慶，Protel 99 SE&DXP電路設(shè)計教程 [M]，電子工業(yè)出版社，2008</p><p>　　[8] 康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分 [M]，第4版，高等教育出版社,2006 </p><p>　　[9] 李朝青 單片機原理及接口技術(shù)