plc控制變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試

1、四層電梯的 PLC控制摘要在現(xiàn)代社會和經(jīng)濟活動中，計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和電力電子技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，電梯已經(jīng)成為城市物質(zhì)文明的一種標志。特別是在高層建筑中，電梯是不可缺少的垂直運輸設(shè)備。隨著高層建筑飛速發(fā)展的今天，電梯行業(yè)也隨之進入了新的發(fā)展時期,電梯控制技術(shù)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，其許多功能是傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)的。本設(shè)計針對我國電梯業(yè)的現(xiàn)狀，將可編程序控制器(PLC)應(yīng)用于四層電梯進行邏輯控制，通過合理的選擇和設(shè)計，不但提高了電梯可靠性、可維護性以及靈活性，同時延長了使用壽命，縮短了電梯的開發(fā)周期，并提高了電梯的控制水平，改善了電

2、梯運行的舒適感，使電梯達到了較為理想的控制效果。本文所設(shè)計的電梯與傳統(tǒng)的電梯相比，在運行上具有良好的舒適感，在生活中可以節(jié)約電能，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，達到了理想的目的。該電梯控制系統(tǒng)具有指層、廳召喚、選層選向、手動和自動等功能，具有集選控制的特點。在介紹電梯基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，深入分析了電梯的工作原理，闡述了 PLC的優(yōu)點及特點，重點分析了電梯的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，研究并提出了基于 PLC電梯控制系統(tǒng)設(shè)計的實現(xiàn)方案，最后對本論文的研究內(nèi)容進行了總結(jié)與展望。關(guān)鍵詞電梯變頻器 PLC控制變頻調(diào)速Four-storey Elevator PLC ControlAbstractI n t h

3、emo de r n s o ci alan dec o no mi cac t i v i t i es ,c ompu t ert e c h nol og y ,au t o ma t i c c o nt r o lt ec hn ol o gy a ndpo we rel e c t r on i ct e c h nol og y h as b ee n rap i d d e v el o pme nt ,t he e l ev at orh as b ec omea s y mbo loft h e ma t er i alc i v i l i z a t ionc i t

4、y.Esp ec i al l y i n t hehi gh - r i s ebui l di ng ,t heelev at or i si ndi s p ens ab l ev er t i c alt r an spo r t at i on e qu i pment.Wi t ht h er ap i d d ev e l o pment o fhi gh - r i s e b u i l d i n gs t od ay , e l ev at or i nd us t r y a l s o h as e n t er ed ane w p er i od o fd e v

5、 el opmen t ,e l ev a t o rc o nt r o l tec h no l og y h as b eende v e l op ed t o t he F M s pee d r eg ul at or ,t he log i c c o nt r olb y t h e P LCt o r epl ac e t he o r i gi n alr e l a yc on t r ol ,man yo f i t sf un c t i on st r ad i t i on alr e l a yc on t r o ls y st e m ca n n ot b

6、 ea ch i e v ed.The d esi gn f ort h eChine seel ev at ori n dus t r ys i t ua t i on,pr og r amma bl el og i cc ont r o l l er (PLC )i s a ppl i e d t o t h e f o ur l ay erel ev at o r log i c c on t r o l ,th r ou gh t h e r a t i on alc ho i c e a n d d es i gn,no t o nl y impr ov e t h e e l ev

7、 at or ' s r el i abi l i t y, mai nt ai n ab i l i t y a ndf l ex i bi l it y ,b ut a l s op r olon gst hes e r v i c el i f e ,s hor t en s t hede v e l op me ntpe r i odoft h eel ev a t o r ,an di mpr o vet heel ev at o rc o nt r oll e v el , i mp r ov e t he o p er a t i on o f t he e l e va

8、 t o r c o mf or t , s ot h at t h e l i f t t o r e ac h a m o r e s at i s f act or y c on t r ol e f f ec t. T he de s i gn o f t h e e l ev at o r w i t h t he t r ad i t i o nal e l e v at or , o n t he r un wi t h g oo d c o mf or t , a nd a c hi ev ed g oo d e c ono mi c a n d s o c i al bene

9、 f i t s ,t o a c h i e ve t h e d e si r ed p u r p os e.T he e l e v a t or c o nt r o l s y s t em w i t ht h atl a y e r ,c a l l ed t h eo f f i c e,l a ye rs el ec t i o n,manuala ndau t o mat i c func t i on s , a s et o f fe at ur e s to c on t r olt h e e l e c t i on.Af t er t he i nt r od

10、 uc t i o n o f t he e l e v at or o n t h e b a s i s o f t heba s i c s t r uc t ur e, in - dep t h a nal y s i s o fthe w or k i n g p r i nci pl e o ft h e e l e v a t or ,o n the m er i t s a nd c har ac t e r i s t i cs o f P LC,f oc u s eson the a na l y s i s o ft h e li f t h ar dwar e d es

11、 i g n a nd s o f t wa r e d e s i g n,r e s e ar c handPLCb as e de l e v a t orc on t r o ls y s t e m de s i gns c heme,f i na l l y the res ear c h c o nt ent s o ft he thes i s a r e s u mmar i z e d a ndpr os pec t s.Ke ywo r d s : El ev at orI n v e r t e rPLCc on t r ol f r eq uen cyc o nv e

12、r s i o nv el oc i t y mo dul at i on目 錄第 1 章緒 論 .1第 1 節(jié)電 梯 的 發(fā) 展 狀 況 及 發(fā) 展 展 望1第 2節(jié)繼電器控制系統(tǒng)的特點及存在的問題2第 3節(jié)PLC及其在電梯控制中的應(yīng)用特點3第 2 章器 件 的 選 擇 及 其 硬 件 設(shè) 計62.1變 頻 器選 擇 及 其 參 數(shù) 設(shè) 計62.2PLC 控 制 系 統(tǒng) 硬 件 設(shè) 計92.3I/O點 數(shù) 的 分 配 及 機 型 的 選 擇122.4編 碼 器 與 PLC 的 連 接172.5系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 框 圖 .18第 3 章系 統(tǒng) 軟 件 設(shè) 計 .193.1電 梯 的 三 個 工

13、作 狀 態(tài)193.2系 統(tǒng) 的 軟 件 設(shè) 計 方 法 確 定203.3系 統(tǒng) 的 軟 件 設(shè) 計223.4四 層 電 梯 STL 語 句 表 .30第 4 章結(jié) 論 .34第 5 章心 得 體 會 .35參 考 文 獻37前 言電梯是隨著高層建筑的興建而發(fā)展起來的一種垂直運輸工具。多層廠房和多層倉庫需要有貨梯;高層住宅需要有住宅梯;百貨大樓和賓館需要有客梯,自動扶梯 在現(xiàn)代社會,電梯已像汽車、輪船一樣,成為人類不可缺少的交通運輸工具。當今世界,電梯的使用量已成為衡量現(xiàn)代化程度的標志之一。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

14、統(tǒng)，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足要求的，因此，電梯控制系統(tǒng)應(yīng)采用隨機邏輯控制方式控制。目前電梯的控制普遍采用兩種控制方式：一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯的信號采集、運行狀態(tài)和功能的設(shè)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，這兩種方式并沒有太大的區(qū)別。國內(nèi)廠家大多采用答二種方式，其原因在于用 PLC控制有許多優(yōu)點： 1，可靠性高，由于采取了一系類的 PLC高可靠性的措施，PLC的平均無故障時間（ MTBF）一般可達 35 萬小時。而且 PLC的環(huán)境適應(yīng)性也很強，它能在工業(yè)

15、環(huán)境下可靠地工作；2，編程簡單，PLC最常用的編程語言是梯形圖語言。這種編程語言形象直觀，容易掌握，不需要專門的計算機知識，便于廣大現(xiàn)場工程技術(shù)人員掌握。當工作流程需要改變時，可以現(xiàn)場改變程序，使用方便、靈活；3，體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝、維修方便。PLC的體積小，重量輕，便于安裝。一 般 PLC都具有自診斷、故障報警、故障種類顯示等功能?？删幊炭刂破鞑粌H充分利用微處理器的優(yōu)點來滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實時控制要求，同時也照顧到現(xiàn)場電氣維護人員的技能和習慣，擯棄了微機常用的計算機編程語言的表達方式，獨具風格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易

16、學、調(diào)試和查錯都很容易。用戶買到所需要的 PLC后，只需按說明書或提示，做少量的安裝接線和用戶程序的編制工作，就可以靈活而方便地將 PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實踐，而且用戶程序的編制、修改和調(diào)試都不需要具有專門的計算機編程語言知識。PLC現(xiàn)在已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，以其可靠性、邏輯功能強、體積小、可在線修改控制程序、具有遠程通信聯(lián)網(wǎng)功能、易與計算機接口、能對模擬量進行控制、具備高速記數(shù)與位控等高性能模塊等優(yōu)異性能，日益取代有大量中間繼電器、時間繼電器、記數(shù)繼電器等組成的繼電-接觸控制系統(tǒng)，在機械、化工、石油、冶金、輕工、電子、紡織、食品、交通等各行各業(yè)都得

17、到廣泛的應(yīng)用?？傊娞莸目刂剖潜容^復雜的，在計算機誕生前的幾十年里，繼電器控制系統(tǒng)為電梯控制的發(fā)展起到了巨大的作用，然而其控制性能與自身的功能已經(jīng)無法滿足電梯控制的要求和發(fā)展，與 PLC相比較，存在質(zhì)的差別?？删幊炭刂破鞯氖褂脼殡娞莸目刂铺峁┝烁鼜V闊的空間。PLC是專門為工業(yè)過程控制而設(shè)計的控制設(shè)備，使得它的體積大大減小，功能不斷完善，過程的控制更平穩(wěn)、可靠、抗干擾性能增強、機械與電氣部件被機結(jié)合在一個設(shè)備內(nèi)，把儀表、電子和計算機的功能綜合在一起。因此它已成為電梯運行中的關(guān)鍵技術(shù)。第1章緒論隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多。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

18、元，完成電梯信號的采集、運行狀態(tài)和功能的設(shè)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(shè)計和制造微機控制裝置成本較高；而 PLC可靠性高，程序設(shè)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)。電梯是將機械原理應(yīng)用、電氣技術(shù)、微處理器技術(shù)、系統(tǒng)工程學、及空氣動力學等多學科和技術(shù)集于一體的機電設(shè)備，它是建筑物中的永久性貨運交通工具。為滿足和提高人們的生活質(zhì)量，電

19、梯的智能化、自動化技術(shù)迅速發(fā)展。特別是隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微電子和電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代貨運電梯的技術(shù)含量日益提高。在改善電梯性能的同時，對電梯的設(shè)計、管理和維護人員提出了更高的要求。第 1 節(jié) 電梯的發(fā)展狀況及發(fā)展展望今年上半年全國電梯產(chǎn)量同比增長40%左右，遠超市場預期。其中，全國保障房建設(shè)成為政府采購電梯市場最有潛力的增長點。1999-2009年我國電梯產(chǎn)量年均復合增長率為23.3%，2010年我國電梯產(chǎn)量為36. 5 萬臺，同比增長38. 3%（2009年基數(shù)較低），年產(chǎn)值約為800億元。1、行業(yè)整合和淘汰，自主品牌加速崛起2012年，如果房地產(chǎn)行業(yè)繼續(xù)遭遇調(diào)控，因電梯行業(yè)目前以

20、新裝電梯為主，電梯行業(yè)嚴重依賴房地產(chǎn)業(yè),調(diào)控、原材料上漲等不利因素將導致電梯行業(yè)的整合和淘汰速度加快。一些企業(yè)會由于無法獲得新的生產(chǎn)許可證而倒閉，另一些企業(yè)會由于市場占有率太少而無法生存，一些大品牌會開始積極上市并吞并小企業(yè)。2、對節(jié)能電梯的需求日益旺盛我國政府提出的節(jié)約型社會，及市場對新一代綠色、節(jié)能電梯的需求日益旺盛，在2012年將繼續(xù)有力帶動電梯向節(jié)能環(huán)?；较虬l(fā)展。電梯耗電量巨大，是高層建筑最大能耗設(shè)備之一。節(jié)能電梯將成為行業(yè)發(fā)展方向，要求電梯節(jié)能、減少油污染、電磁兼容性強、噪聲低、長壽命、采用綠色裝潢材料、與建筑物協(xié)調(diào)等。擁有節(jié)能電梯技術(shù)的企業(yè)可在未來新概念電梯產(chǎn)業(yè)發(fā)展中占得先機。3

21、、超高速電梯繼續(xù)成為研究方向多用途、全功能的塔式建筑成為潮流，超高速電梯在2012年繼續(xù)成為研究方向。曳引式超高速電梯的研究繼續(xù)在采用超大容量電動機、高性能的微處理器、減振技術(shù)、新式滾輪導靴和安全鉗、永磁同步電動機、轎廂氣壓緩解和噪聲抑制系統(tǒng)等方面推進。同時，采用直線電機驅(qū)動的電梯也有較大研究空間，超高速電梯的舒適感也會有明顯提高。針對電梯行業(yè)發(fā)展的新環(huán)境和近期出現(xiàn)的電梯安全事故，我們認為電梯行業(yè)應(yīng)在以下幾個方面做足功課：1、節(jié)能與電梯安全節(jié)能電梯技術(shù)應(yīng)與其他技術(shù)相結(jié)合。與節(jié)能相比，使用者目前更為看重的還是電梯的安全性能。傳統(tǒng)電梯安全部件正在改用雙向安全系統(tǒng)，電梯使用的安全技術(shù)也在不斷擴大。將

22、節(jié)能技術(shù)和其他安全技術(shù)相結(jié)合有利于提升產(chǎn)品品質(zhì)，更容易進入采購商的視野。2、技術(shù)創(chuàng)新電梯行業(yè)技術(shù)要求較高。今后一段時間內(nèi)電梯技術(shù)將向著環(huán)保、驅(qū)動系統(tǒng)使用永磁同步無齒曳引機、產(chǎn)業(yè)信息化網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，面對日益嚴峻的市場環(huán)境每個企業(yè)首先考慮如何生存。要生存下去就必須提高企業(yè)競爭力，在所能夠改變競爭規(guī)則的因素中，技術(shù)變化屬于最顯著的一種。如何在電梯技術(shù)方面保持領(lǐng)先地位從而保持企業(yè)的競爭優(yōu)勢，國內(nèi)電梯企業(yè)管理者必須制定一個企業(yè)電梯技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略，只有這樣，才可能在競爭中不被淘汰。3、人文關(guān)懷電梯產(chǎn)品和人們的生活息息相關(guān)，電梯行業(yè)應(yīng)以更多的人文關(guān)懷，去進行產(chǎn)品創(chuàng)新和服務(wù)提升。特別是在后續(xù)維修服務(wù)上，還有

23、很大的提升空間。第 2 節(jié)繼電器控制系統(tǒng)的特點及存在的問題2.1電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(1) 所有控制功能及信號處理均有硬件實現(xiàn)，線路直觀，易于理解和掌握，適合于一般技術(shù)人員和技術(shù)工人所掌握。(2) 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 。(3)大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價格較便宜。(4) 多年來我國一直生產(chǎn)這類電梯，技術(shù)成熟，已經(jīng)形成系列化產(chǎn)品，技術(shù)資料圖紙齊全，熟悉、掌握的人員較多。2.2電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問題(1) 系統(tǒng)觸點繁多、接線線路復雜，且觸點容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而故障率較高。(2) 普通控制電器及硬件接線方法難以實現(xiàn)較復雜的控

24、制功能，使系統(tǒng)的控制功能不易增加，技術(shù)水平難以提高。(3)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。(4)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機械動作噪音大。(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，費時費工?？傊?，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，給乘客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。所以目前電梯的繼電器控制已經(jīng)很少使用了。第 3 節(jié)PLC及其在電梯控制中的應(yīng)用特點3.1PLC的定義及特點3.1.1 定 義PLC 即 可 編 程 控 制

25、 器 （ Pr ogr ammab l e l ogi cCon t r ol l e r ， 是 指 以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在 1987年國際電工委員會（ I n t er na t i ona l El ec t r i c al Commi t t e e ） 頒 布 的 PL C 標 準 草 案 中 對PLC做了如下定義：PLC 英 文 全 稱 Pr og r amma bl e L og i c Co nt r ol l e r , 中 文 全 稱 為 可 編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其

26、內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?！癙LC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計?！?.1.2PLC的特點1. 可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴格的生產(chǎn)

27、工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。2. 配套齊全，功能完善，適用性強PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上 PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3. 易學易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形

28、圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用 PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。4. 系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。5. 體積小，重量輕，能耗低以 超 小 型 PL C 為 例 ，新 近 出 產(chǎn) 的 品 種 底 部 尺 寸 小 于 100 mm， 重 量

29、 小于 1 50 g ， 功 耗 僅 數(shù) 瓦 。 由 于 體 積 小 很 容 易 裝 入 機 械 內(nèi) 部 ， 是 實 現(xiàn) 機 電一體化的理想控制設(shè)備。3.2PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。1. 開關(guān)量的邏輯控制這是 PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。2. 模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，有許多連

30、續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模 擬 量 （ Anal o g ） 和 數(shù) 字 量 （ Di gi t a l ） 之 間 的 A/ D 轉(zhuǎn) 換 及 D/ A 轉(zhuǎn) 換 。PLC廠家都生產(chǎn)配套的 A/D和 D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。3. 運動控制PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量 I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要 PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機

31、床、機器人、電梯等場合。4. 過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型 PLC都有 PID模塊，目前許多小型 PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的 PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。5. 數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代 PLC具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可

32、以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；6. 通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含 PLC間的通信及 PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各 PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的 PLC都具有通信接口，通信非常方便。3.3PLC控制電梯的邏輯關(guān)系電梯控制邏輯關(guān)系如下:1) 行車方向由內(nèi)選信號決定,順向優(yōu)先執(zhí)行;2) 行車途中如遇呼梯信號時,順向截車,反向不截車;3) 內(nèi)選信號、呼梯信號具有記憶功能,執(zhí)行后解除。4) 內(nèi)選信號、呼梯信號、行車方向、行車樓層位置均由信

33、號燈指示5) 停層時可延時自動開門、手動開門、(關(guān)門過程中)本層順向呼梯開門;6) 有內(nèi)選信號時延時自動關(guān)門,關(guān)門后延時自動行車;7) 無 內(nèi) 選 時 延 時 5s 自 動 關(guān) 門 ， 但 不 能 自 動 行 車 ;8) 行車時不能手動開門或本層呼梯開門,開門不能行車。3.4PLC控制電梯的優(yōu)點隨著社會的不斷發(fā)展，樓房越來越高,而電梯成為了高層樓房的必須設(shè)備。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。PLC在電梯控制上的應(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。在電梯控制過程中，各種邏輯開關(guān)

34、控制與PLC很好的結(jié)合，很好的實現(xiàn)了對電梯的控制。目前電梯設(shè)計使用可編程控制器(PLC)，要求功能變化靈活，編程簡單，故障少，噪音低。維修保養(yǎng)方便，節(jié)能省工，抗干擾能力強，控制箱占地面積少。當乘員進入電梯，按下樓層按鈕，電梯門自動關(guān)閉后,控制系統(tǒng)進行下列運作：根據(jù)轎廂所處位置及乘員所處層數(shù)判定轎廂運行方向，保證轎廂平層時減速。將轎廂停在選定的樓層上；同時，根據(jù)樓層的呼叫，順路停車，自動開關(guān)門。另外在轎廂內(nèi)外均要有信號燈顯示電梯運行方向及樓層數(shù)。第 4節(jié)電梯變頻調(diào)速控制的特點MM440 是西門子公司生產(chǎn)的通用型矢量變頻器，它性能穩(wěn)定，質(zhì)量可靠，功能齊全，在電梯行業(yè)首次使用?？删幊绦蚩刂破?PLC

35、 和 MM440 變頻器之間的通訊可有兩種方式，一種是串行通訊,采用串行通訊只需一根雙芯屏蔽電纜西門子專用，它大大減少了布線的數(shù)量，無須重新布線即可更改控制功能，可以通過串行接口設(shè)置和修改變頻器的參數(shù)，還可以連續(xù)對變頻器的特性進行監(jiān)視和控制另一種是并行通訊,圖中所示為端子控制端子 1_81 01617 為輸入控制端子 19_25 為輸出控制端子然后定義每個端子的功能并且通過操縱面板設(shè)定其參數(shù)如 P701=2 為上行 P702=1 為下行 P1001=48 為正常運行頻率 P1002=2 為爬行頻率等即 PLC 通過邏輯分析后發(fā)出控制信號如正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)高速中速點動爬行等信號給變頻器變頻器接受指令并且

36、按照預先設(shè)定好的曲線拖動轎廂正常運行另外變頻器還發(fā)出信息如零速變頻器是否故障抱閘等信號給 PLC 使其參加 PLC 的邏輯運算以保證電梯的安全運行。另外變頻器上還安裝了編碼器模板這使得這種通用型 MM440 可以接成閉環(huán)速度反饋控制方式與無傳感器矢量控制 SLVC 和變壓/變頻 V/F 相比這種控制方式具有以下優(yōu)點：1零速時仍然具有額定轉(zhuǎn)矩的負載能力2速度控制的精度3速度控制和轉(zhuǎn)矩控制的動態(tài)性能得到改善通過我們的現(xiàn)場試驗這種變頻器完全可以用到電梯控制系統(tǒng)中且運行良好而且它還有一個其它變頻器所沒有的優(yōu)點就是進行電機參數(shù)自學習時電機的軸不轉(zhuǎn)動這樣曳引機可在帶負載的情況下也能進行自學習而不必像其它變

37、頻器那樣必須把轎廂吊起使曳引機脫離負載后才能自學習這樣給電梯的安裝改造帶來很大方便。第 2 章器件的選擇及其硬件設(shè)計2.1變頻器選擇及其參數(shù)設(shè)計2.1.1變頻器1. 定 義變頻器是利用電力半導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，能實現(xiàn)對交流異步電機的軟起動、變頻調(diào)速、提高運轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過流/過壓/過載保護等功能。2 變頻器常用功能參數(shù)因各類型變頻器功能有差異，而相同功能參數(shù)的名稱也不一致，為敘述方便，本文以普傳變頻器基本參數(shù)名稱為例。由于基本參數(shù)是各類型變頻器幾乎都有的，完全可以做到觸類旁通。（1）加減速時間加速時間就是輸出頻率從 0上升到最大頻率所需時間，減速時

38、間是指從最大頻率下降到 0 所需時間。通常用頻率設(shè)定信號上升、下降來確定加減速時間。在電動機加速時須限制頻率設(shè)定的上升率以防止過電流，減速時則限制下降率以防止過電壓。加速時間設(shè)定要求是將加速電流限制在變頻器過電流容量以下，不使過流失速而引起變頻器跳閘；減速時間設(shè)定要點是防止直流濾波電路電壓過高，不使再生過壓失速而使變頻器跳閘。加減速時間可根據(jù)負載計算出來，但在調(diào)試中常采取按負載和經(jīng)驗先設(shè)定較長加減速時間，通過啟、停電動機觀察有無過電流、過電壓報警；然后將加減速設(shè)定時間逐漸縮短，以運轉(zhuǎn)中不發(fā)生報警為原則，重復操作幾次，便可確定出最佳加減速時間。（2）轉(zhuǎn)矩提升轉(zhuǎn)矩提升又叫轉(zhuǎn)矩補償，是為了補償因電動

39、機定子繞組電阻所引起的 低 速 時 轉(zhuǎn) 矩 降 低 ， 而 把 低 頻 率 范 圍 f / v 增 大 的 方 法 。 設(shè) 定 為 自 動 時 ，可使加速時的電壓自動提升以補償起動轉(zhuǎn)矩，使電動機加速順利進行。如采用手動補償時，根據(jù)負載特性，尤其是負載的起動特性，通過試驗可選出較佳曲線。對于變轉(zhuǎn)矩負載，如選擇不當會出現(xiàn)低速時的輸出電壓過高，而浪費電能的現(xiàn)象，甚至還會出現(xiàn)電動機帶負載起動時電流大，而轉(zhuǎn)速上不去的現(xiàn)象。（3）電子熱過載保護本功能為保護電動機過熱而設(shè)置，它是變頻器內(nèi) CPU 根據(jù)運轉(zhuǎn)電流值和頻率計算出電動機的溫升，從而進行過熱保護。本功能只適用于“一拖一”場合，而在“一拖多”時，則應(yīng)在

40、各臺電動機上加裝熱繼電器 。電子熱保護設(shè)定值（%）=電動機額定電流(A)/變頻器額定輸出電流（ A） ×100%。（4）頻率限制頻率限制即設(shè)置變頻器輸出頻率的上、下限幅值，是為了防止誤操作或外接頻率設(shè)定信號源出故障，而引起輸出頻率的過高或過低而導致設(shè)備損壞的一種保護功能。在應(yīng)用中按實際情況設(shè)定即可。此功能還可作限速使用，如有的皮帶輸送機，由于輸送物料不太多，為減少機械和皮帶的磨損，可采用變頻器驅(qū)動，并將變頻器上限頻率設(shè)定為某一頻率值，這樣就可使皮帶輸送機運行在一個固定、較低的工作速度上。2. 1. 1 變頻器結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計1. 變頻器結(jié)構(gòu)主要由主電路(包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器

41、)和控制電路組成（1）整流器最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進行再生運 轉(zhuǎn) 。（2）平波回路在整流器整流后的直流電壓中，含有電源 6倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動，采用電感和電容吸收脈動電壓（電流）。裝置容量小時，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波回路。（ 3）逆變器同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時間使 6個開關(guān)器件導通、關(guān)斷就可以得到 3相交 流 輸 出 。 以 電 壓 型 p wm 逆 變 器

42、 為 例 示 出 開 關(guān) 時 間 和 電 壓 波 形 。 控制電路是給異步電動機供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號的回路，它有頻率、電壓的“運算電路”，主電路的“電壓、電流檢測電路”，電動機的“速度檢測電路”，將運算電路的控制信號進行放大的“驅(qū)動電路”，以及逆變器和電動機的“保護電路”組成。1）運算電路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。2）電壓、電流檢測電路：與主回路電位隔離檢測電壓、電流 等 。3）驅(qū)動電路：驅(qū)動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導通、關(guān)斷。4）速度檢測電路:以裝在異步電動機軸機上的速度檢測器 (

43、 t g 、 pl g 等 ) 的 信 號 為 速 度 信 號 ， 送 入 運 算 回 路 ， 根 據(jù) 指 令 和 運 算可使電動機按指令速度運轉(zhuǎn)。5）保護電路：檢測主電路的電壓、電流等，當發(fā)生過載或過電壓等異常時，為了防止逆變器和異步電動機損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。2. 參數(shù)設(shè)計（ 1）從 V2口輸入 01A直流信號時，F(xiàn)04=1，F(xiàn)69的 001=0. 00 V（V2 輸入最小電壓），002=3. 00V（V2輸入最大電壓）。（ 2 ） 從 I 2 口 輸 入 0 1 A 直 流 信 號 時 ， F0 4= 2 ， F69 的 00 4= 0. 0 0 mA（ I 2 輸

44、入 最 小 電 流 ）、 005 =2 0. 00 mA（ I 2 輸 入 最 大 電 流 ）。（ 3）從 V2/I2 同時輸入兩路 01A直流信號時，F(xiàn)04=3，F(xiàn)69 的0 1=0. 00V（V2 輸入最小電壓）、002=3. 00V（V2 輸入最大電壓），F(xiàn)69的 0 04 =0. 00 mA（ V2 輸 入 最 小 電 流 ）、 005 =2 0. 0 0 mA（ I 2 輸 入 最 大 電 流 ）。具體連線見圖 1。（ 4 ） F09=2. 0 （ 加 速 時 間 2 s ）。（ 5 ） F10=2. 0 （ 減 速 時 間 2 s ）。（ 6）其他功能參數(shù)采用默認值?？刂齐娐泛唵危?/p>

45、目前變頻器在注塑機上的應(yīng)用不僅是一臺變頻器對一臺電動機的簡單運行方式，大型注塑機還有多泵集中控制方式，在實際使用中必須注意以下幾點：（ 1）要充分了解所選用變頻器的技術(shù)性能、使用要求、內(nèi)部功能并充分發(fā)揮其特長；（ 2）要充分了解被使用設(shè)備的工藝要求、技術(shù)性能、使用要求包括負荷等；（ 3）要充分了解被使用設(shè)備的現(xiàn)有控制電路，液壓油路、各種附件的功能以不變或最少更動原有設(shè)備的零部件為原則，如何巧妙取得控制信號，實現(xiàn)現(xiàn)有設(shè)備與變頻器的最簡單的結(jié)合是十分重要的；（ 4）變頻器有時會對注塑機的溫度控制造成諧波干擾，應(yīng)采取一定措施，如保證設(shè)備良好接地，變頻器的輸入、輸出線繞磁環(huán)并加上高頻吸收電容后再接入，

46、對注塑機的控制電源采取隔離等。除此以外還要考慮環(huán)境、操作簡便、易于維護等因素。注塑機的控制采用電腦板（單片機），其壓力設(shè)定，時序設(shè)定可按工藝條件人為給定，利用電腦板輸出電量值控制壓力比例調(diào)節(jié)閥，從而調(diào)節(jié)主油泵的壓力 大 小 。它 的 輸 出 是 個 線 性 的 mA 量 值 電 流 ，經(jīng) 電 流 轉(zhuǎn) 換 器 變 成 4 2 0 mA，直接接入到變頻器控制輸入端，從而改變變頻器的輸出頻率，即改變主油泵電動機的轉(zhuǎn)速達到調(diào)壓、節(jié)電雙重作用。該控制方案具有簡便可靠、不需更改原電路、調(diào)節(jié)方便、控制精確等特點。2.1.2變頻器調(diào)試時常見問題處理方法（ 1）外部電磁干擾的處理方法如果變頻器周圍存在干擾源，它

47、們將通過輻射或電源線侵入變頻器的內(nèi)部，引起控制回路誤動作，造成工作不正常或停機，嚴重時甚至損壞變頻器。提高變頻器自身的抗干擾能力固然重要，但由于受裝置成本限制，在外部采取噪聲抑制措施，消除干擾源顯得更合理，更必要。以下幾項措施是對噪聲干擾實行“三不”原則的具體方法：1）變頻器周圍所有繼電器、接觸器的控制線圈上須加裝防止沖擊電壓的吸收裝置，如 RC吸收器；2）盡量縮短控制回路的配線距離，并使其與主線路分離；3）指定采用屏蔽線的回路，必須按規(guī)定進行，若線路較長，應(yīng)采用合理的中繼方式；4）變頻器接地端子應(yīng)按規(guī)定設(shè)置，不能同電焊，動力接地混用；5）變頻器輸入端安裝噪聲濾波器，避免由電源進線引入干擾。以

48、上即為不輸出干擾、不傳送干擾、不接受干擾的“三不”原則。（ 2）變頻器對周邊設(shè)備的影響及故障防范變頻器的安裝使用也將對其他電氣設(shè)備產(chǎn)生影響，有時甚至導致其他電氣設(shè)備故障。因此，對這些影響因素進行分析探討，并研究應(yīng)該采取哪些措施是非常必要的。由于目前的變頻器幾乎都采用 PWM控制方式，這樣的脈沖調(diào)制方式使得變頻器運行時在電源側(cè)產(chǎn)生高次諧波電流，造成電壓波形畸變，對供電系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重影響，通常可采用以下處理措施：1）采用專用變壓器對變頻器供電，與供電系統(tǒng)隔離；2）在變頻器輸入側(cè)加裝濾波電抗器，降低高次諧波分量。對于有進相電容器的場合，高次諧波電流將使電容器發(fā)熱嚴重，為此必須在電容前串接電抗器，以減小

49、諧波分量。此外，由于變頻器的軟件開發(fā)更加完善，可以預先在變頻器的內(nèi)部設(shè)置各種故障防止措施，并使故障化解后仍能保持繼續(xù)運行，例如：1）對自由停車過程中的電機進行再起動；2）對內(nèi)部故障自動復位并保持連續(xù)運行。2.2PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計2.2.1四層電梯主電路1. 四層電梯曳引電機及門電機電路圖根據(jù)設(shè)計要求，本次設(shè)計的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖所示。圖中 M1，M2 為曳引電機和門電機，交流接觸器 KM1KM4 通過控制兩臺電動機的運行來控制轎廂和廳門，從而進行對電梯的控制。FR1，F(xiàn)R2為起過載保護作用的熱繼電器，用于電梯運行過載時斷開主電路。FU1為熔斷器，起過電流保護作用。2. PLC主回路圖（上圖）3. PLC外部接線圖本設(shè)計的 PLC外部接線圖如圖所示.CPU226CN的傳感器電源 24V(DC) 可 以 輸 出 60 0mA 電 流 ， 通 過 核 算 在 本 設(shè) 計 中 PLC 容 量 完 全 滿 足 要 求 ，CPU226CN的輸出繼電器觸點容量為 2A，電壓范圍為 530V（ DC）或 5250V（ AC）。4PLC接線圖2.3I/O點數(shù)的分配及機型的選擇2.3.1I/O 點數(shù)的估算采用 PLC構(gòu)成四層簡易電梯電氣控制系統(tǒng)。電 梯的上、下行由一臺電動機拖動，電動機正轉(zhuǎn)為電梯上升，反轉(zhuǎn)為下降。一層有上升呼叫按鈕 K1和指示燈 H