高層電梯控制系統(tǒng)設計

1、高層電梯控制系統(tǒng)設計摘要.AbstractII第1章緒論11.1課題背景 11.2設計的目的和意義 11.3電梯的組成 21.4設計內(nèi)容 31.5電梯的功能要求 3第2章系統(tǒng)設計方案4.2.1方案分析 42.2系統(tǒng)方案的確定 6第3章系統(tǒng)硬件設計 8.3.1 PLC 選型 83.1.1 PLC的主要功能及應用 83.1.2可編程控制器機型的選擇 83.2變頻器選擇 103.2.1 VS-616G5型變頻器簡介 113.2.2 VS-616G5變頻器的參數(shù) 113.2.3 616G5型變頻器的標準規(guī)格 113.2.4變頻器容量計算 133.3電梯運行主電路 143.4轎廂門開關電路 錯誤！未定義

2、書簽。3.5顯示電路 143.5.1樓層顯示電路 143.5.2運行方向指示燈 163.5.3轎內(nèi)指令記憶燈及廳外召喚記憶燈 163.6 I/O 點分配 163.7 PLC硬件I /O接線圖 18第4章軟件設計194.1 軟件設計流程 194.2開關門控制 204.2.1開門控制 204.2.2關門控制 214.3樓層顯示控制 224.4運行反向控制 234.5呼叫指令登記控制 234.6電梯的停止控制 264.7 超重報警控制 264.8電梯運行控制 27第5章系統(tǒng)調(diào)試仿真295.1 GX-Developer 軟件簡介 295.2 程序運行調(diào)試 29結(jié)論32.參考文獻.3.3.附錄A電路原理

3、圖 35附錄B程序清單36高層電梯控制系統(tǒng)設計摘要隨著現(xiàn)代城市的發(fā)展，高層建筑日益增多，電梯成為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚拇焦ぞ?。為了提高電梯控制系統(tǒng)的可靠性和設備的工作效率，本文設計了一套基于PLC變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以日本三菱公司生產(chǎn)的FX2N-80MR型PLC為主控器，以VS-616G5變頻器為調(diào)速裝置，實現(xiàn)電梯滿足平穩(wěn)、精確運行的要求。該電梯具有PLC 輸入輸出模塊、變頻調(diào)速模塊、樓層顯示模塊、轎廂門開關模塊和電梯上下運行模塊， 軟件部分采用三菱PLC配套軟件GX-Developer編寫梯形圖。調(diào)試結(jié)果表明，該電梯控 制系統(tǒng)能滿足呼梯、轎廂門開關、上下可逆運行的要求。關鍵詞：電梯

4、控制；FX2N-80MR PLC梯形圖；VS-616G變頻器2AbstractWith the developme nt of moder n cities, in creas ing high-rise build in gs, elevators become an everyday esse ntial means of tran sport. In order to improve the efficie ncy of the elevator con trol system reliability and equipme nt, the paper desig ned based o

5、n PLC Freque ncy Control elevator control system. The system produced by Mitsubishi FX2N-80MR-type PLC-based controller to VS-616G5 inverter to control devices, to achieve a smooth elevator meet, requires accurate operati on. The elevator has a PLC in put and output modules, inv erter modules, floor

6、 display module, car doors and elevators running up and down the switching module module, part of Mitsubishi PLC software supporting software GX-Developer write ladder.Debugging results show that the elevator control system to meet the call, the car door switch, the requirements to run up and down r

7、eversible.Keywords: Elevator Ctrol; FX2N-80MR PLC;Ladder Diagram; VS-616G5 Variable-frequency Drive高層電梯控制系統(tǒng)設計第1章緒論隨著社會的不斷發(fā)展，樓房越來越高，而電梯成為了高層樓房的必要設備。經(jīng)過人 類一個多世紀的不懈努力，電梯已經(jīng)從手柄開關操縱電梯，按鈕控制電梯發(fā)展到了現(xiàn)在 的群控電梯，為高層運輸做出了巨大的貢獻。1.1課題背景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

8、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，自己設計和制造微機控制裝置成本較高；而PLC可靠性高，程序設計方便靈活、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)1。電梯是將機械原理應用、電氣技術、微處理器技術、系統(tǒng)工程學、人體工程學及空 氣動力學等多學科和技術集于一體的機電設備， 它是建筑物中的永久性垂直交通工具 。 為滿足和提高人們的生活質(zhì)量，電梯的智能化、自動化技術迅速發(fā)展。特別是隨著計算 機網(wǎng)絡技術、微電子和電力電子

9、技術的飛速發(fā)展，現(xiàn)代電梯的技術含量日益提高。在改 善電梯性能的同時，對電梯的設計、管理和維護人們提出了更高的要求。1.2設計的目的和意義隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，微電子技術、計算機技術和自動控制技術也得到了迅速 發(fā)展，電梯已成為人類現(xiàn)代生活廣泛使用的人員運輸工具。隨著人們對電梯運行安全性、高效性、舒適性等要求的提高，電梯得到了快速發(fā)展，其拖動技術已經(jīng)發(fā)展到了調(diào)頻調(diào) 壓調(diào)速，其邏輯控制也由PLC代替原來的繼電器控制?？删幊炭刂破鳎≒LC）因為穩(wěn) 定可靠、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、簡單易學、功能強大和使用方便已經(jīng)成為應用面最廣、 最廣泛的通用工業(yè)控制裝置，成為當代工業(yè)自動化的主要支柱之一。電梯控制要求介入

10、 設備使用簡便，對應于系統(tǒng)組態(tài)的編程簡單，具有人性化的人機界面，配備應用程序庫, 加快編程和調(diào)試速度。通過PLC對程序設計，提高了電梯的控制水平，并改善了電梯運 行的舒適感。因此PLC在電梯控制系統(tǒng)中的應用非常廣泛，非常有實際價值 。1.3電梯的組成（1）曳引系統(tǒng)：曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動力，使電梯運行。曳引系統(tǒng)主 要由曳引機、曳引鋼絲繩，導向輪，反繩輪組成。（2）導向系統(tǒng)：導向系統(tǒng)的主要功能是限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對 重只能沿著導軌作升降運動。導向系統(tǒng)主要由導軌，導靴和導軌架組成。（3）轎廂：轎廂是運送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作部分。轎廂由轎廂架 和轎廂體組成。

11、（4）門系統(tǒng)：門系統(tǒng)的主要功能是封住層站入口和轎廂入口。門系統(tǒng)由轎廂門，層 門，開門機，門鎖裝置組成。（5）重量平衡系統(tǒng)：系統(tǒng)的主要功能是相對平衡轎廂重量，在電梯工作中能使轎廂 與對重間的重量差保持在限額之內(nèi)，保證電梯的曳引傳動正常。系統(tǒng)主要由對重和重量 補償裝置組成。（6） 電力拖動系電力拖動系統(tǒng)的功能是提供動力，實行電梯速度控制。電力拖動 系統(tǒng)由曳引電動機，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，電動機調(diào)速裝置等組成。（7）電氣控制系統(tǒng)：電氣控制系統(tǒng)的主要功能是對電梯的運行實行操縱和控制。電氣控制系統(tǒng)主要由操縱裝置，位置顯示裝置，控制屏 （柜），平層裝置，選層器等組成。（8）安全保護系統(tǒng)：保證電梯安全使用

12、，防止一切危及人身安全的事故發(fā)生。由電 梯限速器、安全鉗、緩沖器、安全觸板、層門門鎖、電梯安全窗、電梯超載限制裝置、 限位開關裝置組成。曳引繩兩端分別連著轎廂和對重，纏繞在曳引輪和導向輪上，曳引電動機通過減速 器變速后帶動曳引輪轉(zhuǎn)動，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實現(xiàn)轎廂和對重的升 降運動，達到運輸目的。 固定在轎廂上的導靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固 定導軌往復升降運動，防止轎廂在運行中偏斜或擺動。常閉塊式制動器在電動機工作時 松閘，使電梯運轉(zhuǎn)，在失電情況下制動，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止狀態(tài)，供人員和貨物出入。轎廂是運載乘客或其他載荷的箱體部件，對重用來平衡轎廂 載

13、荷、減少電動機功率。補償裝置用來補償曳引繩運動中的張力和重量變化，使曳引電 動機負載穩(wěn)定，轎廂得以準確?？?。電氣系統(tǒng)實現(xiàn)對電梯運動的控制，同時完成選層、 平層、測速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時顯示轎廂的運動方向和所在樓層位置。安全 裝置保證電梯運行安全。1.4設計內(nèi)容電梯控制系統(tǒng)設計的主要任務是以 PLC、變頻器為基礎，結(jié)合電梯控制系統(tǒng)的內(nèi)容 和工作流程，通過硬件、軟件的設計，使電梯安全、平穩(wěn)、高效運行，基本實現(xiàn)8層電梯運作自動化。該系統(tǒng)要求在乘梯樓層電梯入口處，根據(jù)上行或下行的需要，按上 方向或下方向箭頭按鈕，只要按鈕上的燈亮，就說明呼叫已被記錄，只要等待電梯 到來即可。電梯到達開門后，先讓

14、轎廂內(nèi)人員走出電梯，然后呼梯者再進入電梯轎 廂。進入轎廂后，根據(jù)需要到達的樓層，按下轎廂內(nèi)操縱盤上相應的數(shù)字按鈕。同 樣，只要該按鈕燈亮，則說明選層已被記錄；此時不用進行其他任何操作，只要等 電梯到達目的層?？考纯?。電梯行駛到目的層后會自動開門，此時按順序走出電梯 即結(jié)束了一個乘梯過程。電梯的功能要求：（1 ）電梯運行到指定位置后應具有手動或自動開 /關門的功能。（2）利用指示燈顯示電梯轎廂外的呼喚信號、電梯轎廂內(nèi)的指令信號和電梯的到達信號。（3）能自動判斷電梯的運行方向，并發(fā)出響應的指示信號和樓層顯示信號。（4）電梯的上行下行有一臺交流雙速電機牽引。電機正傳，電梯上升；電梯反轉(zhuǎn)，電梯下降。（

15、5）電梯轎廂門由另一臺小功率電機驅(qū)動。電機正傳，轎廂門打開；電機反轉(zhuǎn)，轎廂門關閉。（6）每一層樓設有呼叫按鈕；轎廂內(nèi)設有開關轎廂門按鈕；轎廂內(nèi)的層面指令按鈕。（7）電梯啟動、運行、到站實現(xiàn)速度的調(diào)節(jié)。（8）行車時，廳門和轎廂都不能開門。開門之后不能行車，有門連鎖保護。（9）平層時可自動開門、手動開門，夾人時自動開門。第2章系統(tǒng)設計方案電梯控制系統(tǒng)主要由邏輯和調(diào)速兩個部分組成，其中邏輯部分主要有控器來實現(xiàn)， 調(diào)速部分由變頻器來實現(xiàn)。，控制器通過編程人員寫入復雜的邏輯控制程序，來處理接 收得呼梯信號、平層信號、負載信號、檢修信號和開關門信號，然后發(fā)出各種信號來控 制電梯的正常運行。在電梯控制系統(tǒng)中

16、，由于電梯的控制屬于隨即控制，各種輸入信號 之間、輸出信號之間以及輸入信號與輸出信號之間的關聯(lián)性很強，邏輯關系處理起來非 常復雜，這就給微處理器編程帶來了很大的難度。2.1方案分析在電梯的控制系統(tǒng)中，邏輯判斷起著主要作用，其控制系統(tǒng)必須啟動各種控制信號 和執(zhí)行元件(如接觸器、繼電器、發(fā)光指示器、電動機以及電子元件、電力電子器件等) 要達到這些目的，其方案有： 方案1：繼電器控制系統(tǒng)這種控制系統(tǒng)是早期電梯多采用的一種控制方式 。其作用是：實現(xiàn)對電力拖動系統(tǒng) 的啟動、調(diào)速、反轉(zhuǎn)和制動等運行性能的控制；實現(xiàn)對拖動控制系統(tǒng)的保護，滿足生產(chǎn) 工藝的要求；實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。圖2.1基于繼電器控制的電梯控

17、制系統(tǒng)框圖在電梯的控制中，繼電器控制系統(tǒng)有以下優(yōu)點：(1) 所有控制功能及信號處理均由硬件實現(xiàn)，線路簡單，電路圖較直觀形象，易于 理解和掌握，適合于一般技術人員和技術工人掌握。（2）系統(tǒng)的保養(yǎng)、維修及故障檢查無需較高的技術和特殊的工具、儀器。（3）大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價格便宜。（4）多年來我國一直生產(chǎn)這類電梯，技術成熟，已形成系列化產(chǎn)品，技術資料圖紙 齊全，熟悉掌握的人員較多。方案2:微機控制系統(tǒng)隨著計算機技術的發(fā)展，微型計算機在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。在電梯 控制上采用微型計算機控制方式越來越受到人們的重視。微機的功能很多，在電梯的控 制上主要作用是：取代全部或部分

18、的繼電器；取代傳統(tǒng)選層方法，結(jié)合光電編碼器實現(xiàn) 了數(shù)字選層；實現(xiàn)復雜的調(diào)配管理。 微機控制系統(tǒng)用于電梯的控制中，有許多優(yōu)點， 如下所示：（1）采用無觸點邏輯線路，以提高系統(tǒng)的可靠性，降低維修費用，提高產(chǎn)品質(zhì)量。（2）可改變控制程序，靈活性大；可適應各種不同的要求，實現(xiàn)控制自動化。（3）可實現(xiàn)故障顯示及記錄，使維修簡便，減少故障時間，提高運行效率。（4）微機控制裝置體積小，可減少控制裝置占地面積。（5）用微機實現(xiàn)群控管理，合理調(diào)配電梯運行效率，節(jié)約能源。 方案3:可編程控制器系統(tǒng)在當今時代由于工業(yè)自動化程度的不斷提高對自動化控制的要求也日趨增加，PLC則能在很大程度上很廣的范圍內(nèi)實現(xiàn)自動化控制。

19、由于PLC具有優(yōu)良的技術性能，因此它一問世就很快得到了推廣應用?，F(xiàn)在 PLC作為用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制的專用計算機， 與商家、家用的微機不同，由于控制對象的復雜性，使用環(huán)境的特殊性和工作運行的連 續(xù)性，使其在設計上有許多特點。圖22系統(tǒng)總體設計框圖2.2系統(tǒng)方案的確定方案1很多優(yōu)點，但仍存在許多問題，主要有：(1) 系統(tǒng)觸點繁多，接線復雜，且觸點容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而故障率 較咼。(2) 普通控制電器及硬件接線方法難以實現(xiàn)較復雜的控制功能，使系統(tǒng)的控制功能 不易增加，技術水平難以提高。(3) 由于采用固定接線形式，通用性和靈活性較差，不易改變。(4) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機械動作噪

20、音大。(5) 由于線路復雜，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。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，還可能出現(xiàn)人身事故，所以出于安全和可靠性考慮，舍棄此方案。方案2采用微機控制系統(tǒng)，電梯附加功能的實現(xiàn)，主要依靠軟件來實現(xiàn)，而這需要 對工作人員的專業(yè)要求很高，工作人員必須對程序的掌握很熟悉，局限性太大，因此也 不行。方案3由于pic具有優(yōu)良的技術性能，使其在電梯控制系統(tǒng)中有許多的優(yōu)點：(1) 可靠性高，抗干擾能力強；(2) 編程方法簡單、直觀；(3)

21、 體積小、耗能低、重量輕;(4) 硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強;(5) 控制程序可變，具有良好的柔性；(6) 維修工作量小、維護方便；(7) 接口模塊功能強、品種多。通過三個方案優(yōu)缺點的比較可編程電梯控制系統(tǒng)無論是從可靠、安全、經(jīng)濟的角度,還是從適應性和維護方面，都具有其他兩種方案無可比擬的優(yōu)勢。所以本設計采用基于 pic的電梯控制系統(tǒng)的設計。23第3章系統(tǒng)硬件設計電梯的電氣控制系統(tǒng)決定了性能、自動化程度和運行的可靠性。本控制系統(tǒng)采用PLC 作為主控制器，將各層門外上下召喚信號、轎廂內(nèi)選信號和其他專用信號加以綜合分析 判斷，來控制電梯的運行。電梯除了具有自動平層和自動門功能外，還具有故

22、障檢測、 轎廂命令登記、廳外召喚登記順向截停和自動換向、超重報警等功能。3.1 PLC選型3.1.1 PLC的主要功能及應用(1) 開關邏輯和順序控制這是 PLC應用最廣泛、最基本的場合。它的主要功能是完 成開關邏輯運算和進行順序邏輯控制從而可以實現(xiàn)各種簡單或十分復雜的控制要求。(2) 模擬控制在工業(yè)生產(chǎn)過程中，由許多連續(xù)變化的物理量需要進行控制，如溫度、壓力、流量、液位等，這些都屬于模擬量。為了實現(xiàn)工業(yè)領域?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。特別是在系統(tǒng)中模擬量控制點數(shù) 不多，同時混有較多的開關量時，PLC具有其他控制裝置所無法比擬的優(yōu)勢。(3) 定時控

23、制PLC具有很強的定時、計數(shù)功能，它可以為用戶提供數(shù)十甚至上百個 定時與計數(shù)器。其定時時間間隔可以由用戶加以設定。對于計數(shù)器，如果需要對頻率較 高的信號進行計數(shù)，可以選擇高速計數(shù)器。(4) 數(shù)據(jù)處理新型PLC都具有數(shù)據(jù)處理的能力，它不僅能進行算術運算，數(shù)據(jù)傳送， 而且還能進行數(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還可以進行浮點 運算、函數(shù)運算。3.1.2可編程控制器機型的選擇為了完成設定的控制任務，主要根據(jù)電梯控制方式與輸入/輸出點數(shù)和占用內(nèi)存的多少來確定PLC的機型。所需輸入/輸出點數(shù)與內(nèi)存容量估算如下：1. 輸入/輸出點的估算輸入點有：門廳按鈕14個，轎廂內(nèi)按鈕10個，樓層感

24、應傳感器8個，轎廂門限開關2個，檢修開關1個，過載測量傳感器1個，障礙檢測光電傳感器1個共37個。輸出點有：轎廂內(nèi)指示燈9個，門廳召喚按鈕指示等10個，樓層顯示用譯碼器連接 七段碼顯示器引腳4個，開關門電動機驅(qū)動線圈2個，變頻器控制引腳2個，電梯上下 行指示燈2個,總共35個。2. 內(nèi)存容量的估算用戶控制程序所需內(nèi)存容量與內(nèi)存利用率、輸入/輸出點數(shù)、用戶的程序編寫水平等因素有關。因此，在用戶程序編寫前只能根據(jù)輸入 /輸出點數(shù)、控制系統(tǒng) 的復雜程度進行估算。本系統(tǒng)有開關量總點數(shù)有72個，模擬量數(shù)為0個。利用估算PLC 內(nèi)存總?cè)萘康挠嬎愎剑核杩們?nèi)存字數(shù)=開關量總點數(shù)X (10-15)+模擬量總

25、點數(shù)X(150-250)再按30% 左右預留余量。估算本系統(tǒng)需要約 2K字節(jié)的內(nèi)存容量。3. 可編程控制器機型的選擇FX2, FX1, FX2C系列是三菱公司推出的高性能小型可編程控制器，F(xiàn)XOS,FXON,FX2N是微型可編程控制器。它們都體積都比較小，但功能強大，內(nèi)置高速記數(shù)器，外觀， 高度，深度都差不多但性能價格有很大的差別 。如表3.1所示。表 3.1 FXOS, FXON. FX2N 性能比較型號I/O數(shù)用戶程序步數(shù)功能指令通信功能基本指令執(zhí)行時間模擬量模塊FX0S10 30800 步 EEPROM50無1.6 3.6 微秒無FX0N241282k 步 EEPROM55較強1.6 3

26、.6 微秒有FX2N162568k 步 EEPROM298強0.08微秒有FXOS的功能簡單，價格便宜，可以用與小型開關量的控制系統(tǒng)，F(xiàn)XOF可用于控制要求較高的中小型控制系統(tǒng)，F(xiàn)X2N的功能最強，可用與控制要求很高的控制系統(tǒng)。根據(jù)輸 入/輸出點數(shù)與內(nèi)存容量的要求，再留出一定的1/0節(jié)點與內(nèi)存空間以供擴展時使用，以及指令的執(zhí)行速度，因此選用三菱公司的 FX2N系列的FX2N80M。它的輸入繼電器48 個，輸出繼電器48個，程序容量為8K字節(jié)，完全滿足要求。也給以后功能擴展留了足 夠的空間。FX2N80MRI腳如圖3.1所示。三菱FX2N80MR PLC的主要特點：(1) 集成型高性能。CPU電

27、源、輸入輸出三為一體。 對6 種基本單元，可以以最小8點為單元連接輸入輸出擴展設備，最大可以擴展輸入輸出256點。(2) 高速運算基本指令：0.08卩s/指令應用指令：1.52幾百卩s/指令(3) 安全、寬裕的存儲器規(guī)格大可以擴展內(nèi)置8000步RAM存貯器 安裝存儲盒后到16000步。(4) 豐富的軟元件范圍輔助繼電器：3072點，定時器：256點，計數(shù)：235點 數(shù)據(jù)寄存器；8000點(5) 除了具有輸入輸出16256點的一般速途，還有模擬 量控制、定位控制等特殊控制。3.2變頻器選擇圖3.1 FX2N80MR引腳圖vd d x0 00x0 01x0 02x0 03x0 04x0 05x0

28、06x0 07x0 10x0 11x0 12x0 13x0 14x0 15x0 16x0 17x0 20x0 21x0 22x0 23x0 24x0 25x0 26x0 27x0 30x0 31x0 32x0 33x0 34x0 35x0 36x0 37x0 40x0 41x0 42x0 43x0 44x0 45x0 46x0 47x0 50x0 51COMy0 00y0 01y0 02y0 03y0 04y0 05y0 06y0 07 co m1y0 10y0 11y0 12y0 13y0 14y0 15y0 16y0 17 co m2y0 20y0 21y0 22y0 23y0 24y0

29、25y0 26y0 27 co m3 y0 30y0 31y0 32y0 33y0 34y0 35y0 36y0 37 co m4y0 50y0 51y0 52y0 53 co m5隨著變頻器性能價格比的提高，交流變頻調(diào)速已應用到許多領域，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)也得到廣泛應用 目前，有為電梯控制而設計的專用變頻器，其功能較強，使用靈活，但其價格昂貴。因 此，本設計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、設計和編 程，同樣可以達到專用變頻器的控制效果。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，他的舒適度指標往往是選 擇的一項重要內(nèi)容9。本設計中拖

30、動調(diào)速系統(tǒng)的關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，由于電梯在建筑物內(nèi)的耗電量占建筑物總用電 量的相當比例，因此，電梯節(jié)約用電日益受到重視?？紤]以上各種因素，本設計選用三 菱VS-616G5型全數(shù)字變頻器，它具有磁通矢量控制、轉(zhuǎn)差補償、負載轉(zhuǎn)矩自適應等一 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，特別適合電梯類負載頻繁變化的場合。321 VS-616G5型變頻器簡介VS-616G5型變頻器是三菱電機公司面向世界推出的 21世紀通用型變頻器。因而用 在電梯控制上為了滿足運行效率、舒適感、平層精度和安全性的要求，其參數(shù)設置比

31、專 用型變頻器要復雜得多。這種變頻器不僅考慮了V/f控制，而且還實現(xiàn)了矢量控制，通過其本身的自動調(diào)諧功能與無速度傳感器電流矢量控制，很容易得到高起動轉(zhuǎn)矩與較高的調(diào)速范圍。VS-616G5變頻器的特點如下：（1）.包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實現(xiàn)了標準化。（2）.有豐富的內(nèi)藏與選擇功能。（3）.由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。（4）.保護功能完善、維修性能好。（5）.通過LCD操作裝置，可提高操作性能。3.2.2 VS-616G5變頻器的參數(shù)616G5變頻器共有9組參數(shù)，每一組參數(shù)的設定都具有特定的含義。常用參數(shù)如下表3.2 變頻器參數(shù)參數(shù)功用A組確定控制模式B組選擇運動功

32、能C組確定加減時間及轉(zhuǎn)矩補償時間D組選擇頻率E組確定運行壓頻曲線F組保護設置H組確定偏壓標準3.2.3 616G5型變頻器的標準規(guī)格616G5型變頻器的標準規(guī)格如下表:表3.3 616G5型變頻器的標準規(guī)格電壓200V400V容量范圍1.2 10KVA1.4 460KVA電電壓頻率200V : 三相 200/208/200V400V : 三相380/400/315/44/460V電壓允許變動+ 10%15%源頻率允許變動-5% +5%控制方式正弦波PWM控制：無傳感器矢量控制（無 PG 帶傳感器矢量控制（帶PG V/F控制帶傳感器V/F（用參數(shù)切換）啟動轉(zhuǎn)矩150%/1HZ（無 PG）150%

33、/0r/min（帶 PG）控速度控制范圍1:100 （無 PG1:100（帶 PG）速度控制精度-0.2% 0.2% （無 PG 0.02% （帶 PG速度響應5HZ（無 PG） 30HZ（帶 PG）轉(zhuǎn)矩極限有制轉(zhuǎn)矩精度-5% +5%轉(zhuǎn)矩響應20HZ（無PG）以上150HZ（帶PG）以上頻率控制范圍0.1 400HZ頻率精度（溫度變數(shù)字式指令-0.01% 0.01%（ -10C +40C）特動）模擬指令-0.01% 0.01%（25C+ 10C）頻率設定分辨率數(shù)字式指令 0.01HZ/100HZ（運算分辨率）模擬指令0.03HZ/160HZ輸出頻率分辨率0.01HZ過載量額定輸出電流的 150

34、%/min頻率設定信號-10V 10V 0 10V 4 20mA加減速時間0.01 6000.0s制動轉(zhuǎn)矩約20%帶制動選擇150%性抑制高直流電200V 24KVA 400V 26KVA 以下可選擇次諧波電源抗器12相整流不能變動主要控制功能瞬間再啟動，下降控制，轉(zhuǎn)矩控制，零點伺服控制等操作設置16自X2線日語液晶顯示器接通插件板可選擇10種(最多可裝3種)保護功能電機保護，變頻器過載，瞬間過電流，電壓下降，過電壓，輸入缺相324變頻器容量計算變頻器的功率可根據(jù)曳引機電機功率、電梯運行速度、電梯載重與配重進行選取。 設電梯曳引機電機功率為P1電梯運行速度為v,電梯自重為w1，電梯載重為 W2

35、配重 為W3重力加速度為g，變頻器功率為P。在最大載重下，電梯上升所需曳引功率為P2：P2=(W1+W2-W3)g+F1v其中F仁K (W1+W2-W3) g+&為摩擦力，&可忽略不計。電機功率P1,變頻器功率P應接近于電機功率P1，相對于P2留有較大裕量，可取 P 1.5P2。變頻器制動電阻參數(shù)的計算由于電梯為位能負載，電梯運行過程中產(chǎn)生再生能量，所以變頻調(diào)速裝置應具有制 動功能。帶有逆變功能的變頻調(diào)速裝置通過逆變器雖然能夠?qū)⒃偕芰炕仞侂娋W(wǎng)，但成 本太高。采用能耗制動方式通過制動單元將再生能量消耗在制動電阻上，成本較低而且 具有良好的使用效果。能耗制動電阻R1的大小應使制動電流11的值不超

36、過變頻器額定 電流的一半，即I1=Uo /R1 SB 11 二SB 12 * SB 13*SB 14SB 155SB 16-SB 17SB 18 ISB 19 -SB 20SB 21SB 22SB 23SB 24K R2 八I亠,SB 25 _二一 KR9 二KR1 0 .SQ1SQ2xOOO x00 1 x002 x003x004x005x006x007x010x011x012x013x014y y y y y y y000 00 1002003004005006007co m101 001 101 201 3y y y y口 L-NH L19H L2 二HHHH LH L7 .0H Lx0

37、15x016x017x020 x02 1 x022x023x024x025x026x027x030 x03 1 x032x033x034x035x036x037x040 x04 1 x042x043x044 C OMy y y y01 401 501 601 7co m2y y y yy y y y02002 1022023024025026027co m303003 103203303403503603704004 1042043y y y y y y y y y y y yco mH L9H L1H L1H L1H L2H L2H L2H L1H L1H L1H L1HHH L2H L遠.

38、K M1-K M2A,BC.DST FST RRH心 DC2 4vFX 2N 80M圖3.6 I / O接線圖電路總原理圖見附錄A.第4章軟件設計軟件部分的設計是使用三菱公司專門為三菱 pic開發(fā)的GX-Developer （中文版）編 程軟件和組態(tài)軟件MCGS進行的程序編寫和調(diào)試工作。4.1軟件設計流程電梯在接受指令后，總是由近至遠的完成各個呼叫任務。1. 電梯上行分析（2）若呼叫層處于電梯當前運行層之上，目標運行層之下，則電梯應在完成前一指 令前先上行至該層，完成該層呼叫后再由近及遠的完成其他各個呼叫動作。（1）若呼叫層處于電梯當前運行層之下，則電梯在完成前一指令前不影響該指令， 直至電梯

39、重新處于待命狀態(tài)為止。2. 電梯下行分析（1）若呼叫層處于當前運行層之下，目標運行層之上，則電梯應在完成前一指令前 先下行至該層，完成呼叫指令后再由近至遠的完成各個呼叫動作。（2）若呼叫層處于當前運行層之上，則在完成前一指令前不影響該指令，直至電梯 重新處于待命狀態(tài)為止。程序的基本控制流程如下圖所示。圖4.1電梯運行控制流程圖4.2開關門控制421開門控制電梯停止運行后,按開門按鈕 SB23 X022接通，丫024得電，開門電磁鐵吸合直至門完全打開，完成手動開門控制；電梯停止運行時，某樓層行程開關觸點閉合，若5秒后開門按鈕仍不動作，則定時器 TO線圈得電，使丫024得電，開門電磁鐵吸合直至門完

40、 全打開，完成自動開門控制；且優(yōu)先響應手動開門控制。M1為電梯運行檢測，由于 M1常閉觸點的接入，開門動作必須是在電梯完全停止的狀態(tài)下進行。4.2.2關門控制按關門按鈕SB24, Y025得電，關門電磁鐵吸合，門完全關閉時，關門到位行程開 關閉合，X036常閉觸點斷開，丫025失電，完成手動關門控制；開關門控制子程序梯形圖4.2如下所示：高層電梯控制系統(tǒng)設計4.3樓層顯示控制控制過程說明如下： X024、X025 X026 X027、X028 X029 X030、X031 為個樓層行程開關，M1為運行檢測，電梯運行時，M1得電。當電梯到達一層且停止時，X024 接通，Y030和Y031得電，接

41、通七段數(shù)碼管的B和C,顯示一層，且電梯運行過程中， 由于M1常閉觸點的存在不顯示樓層。同理，當電梯到達二層且停止時，由七段數(shù)碼管顯示二層；當電梯到達八樓且停止時，由數(shù)碼管顯示八層。M1M1樓層顯示控制子程序梯形圖如下：X024(Y030)(Y031)X025H IkFX026M1T I UY031) 032)Y029)Y030)12162024X027M1T IL/FX028M1T IUX029M1T IHX030X031Y031)Y032)(Y029)Y030)Y031)Y032)M1M1(Y031)(Y032)(Y029)(Y030)2825圖4.3 樓層顯示控制高層電梯控制系統(tǒng)設計4.4

42、運行反向控制控制過程說明如下：當Y000接通時，電動機正轉(zhuǎn)接觸器接通，電梯上升運行，輔助繼電器M2線圈得電，常開觸點閉合，丫026得電，上升運行方向指示燈HL23點亮；當Y001接通時，電動機反轉(zhuǎn)接觸器接通，電梯下降運行，輔助繼電器M3線圈得電，相應的常開觸點閉合，丫027得電，下降運行方向指示燈 HL24點亮。運行方向控制子程序梯形圖如下所示：丫 00004812-IM2)丫 001M3)M2Y026)M3-丫027)圖4.4 運行反向控制4.5呼叫指令登記控制控制過程如下：按一樓上升呼叫按鈕SB1, X000接通，丫002得電并且自鎖，一樓上升呼叫指示燈 HL1點亮，直至電梯門完全打開才熄

43、滅，X022為開門到位行程開關；按二上升呼叫按鈕SB2,X001接通，丫003得電并且自鎖，二樓上升呼叫指示燈HL2 點亮，直至電梯門完全打開才熄滅；按二樓下降呼叫按鈕SB3 X002接通，丫004得電并且自鎖，二樓下降呼叫指示燈 HL3點亮，直至電梯門完全打開才熄滅；依次類推，按八樓下降呼叫按鈕 SB14, X013接通，丫015得電并且自鎖，八樓下降 呼叫指示燈HL14點亮，直至電梯門完全打開才熄滅。呼叫指令顯示控制子程序梯形圖 如下：29X000X024(Y002)Y002X035X001X025Y003(Y003)X002X02512Y004(Y004)X003X0261722Y005

44、X004Y006(Y005)X026X03544-(Y006)X005X02727(Y007)Y007X0354圖4.5呼叫指令登記控制高層電梯控制系統(tǒng)設計X027(Y008)X00632 Y0086731X007X02837Y009(Y009)X008X02842Y010(Y010)47X009X029Y011X035(Y011)X010X02952Y012(Y012)X011X03057Y013(Y013)(Y014)X012X03062 IY014X035(Y015)圖4.6呼叫指令登記控制高層電梯控制系統(tǒng)設計4.6電梯的停止控制電梯停止工作時，使其回到原位一一一樓。按下總停按鈕SB26 X037接通，M5線圈得電并且自鎖。若電梯正在向上運行，M2接通，丫000得電自鎖，上升至七樓或八樓時停止運行，此時 M2常閉觸點接通，丫001 得電自鎖，控制電梯下降運行，到一樓時停