基于PLC的五層電梯設計

1、要做5t燕工業(yè)號ft畢業(yè)設計報告紙基于PLC的五層電梯設計安徽室僦工業(yè)考氨畢業(yè)設計（論文）專業(yè)自動化班級學生姓名學號課題基于PLC的五層電梯設計指導教師2011年6月1日畢業(yè)設計報告要假金靛工業(yè)修就紙基于PLC的五層電梯控制系統(tǒng)的設計指導老師：孫虹摘要隨著現代經濟和城市生活的發(fā)展，電梯成為人們日常生活必不可少的代步工具，電梯性能的好壞對人們生活的影響越來越顯著。傳統(tǒng)繼電器電梯控。為了保證電梯運行高效節(jié)能又安全可靠，必須改進電梯控制方式。根據順序邏輯控制的需要發(fā)展起來的可編程控制器(PLC),它是專門為工業(yè)環(huán)境應用而設計的數字運算操作的電子裝置。PLC處理速度快，可靠性高，能夠保證電梯正常、安全

2、、可靠地運行。同時，由于電機交流變頻調速技術的發(fā)展，電梯的拖動方式由直流調速逐漸過渡到了變頻調速，不僅能滿足乘客的舒適感和保證平穩(wěn)的精度，還可以降低能耗，節(jié)約能源，減小運行費用。本文將基于PLC的變頻調速方法應用到電梯系統(tǒng)中，并對此方法進行研究。首先，分別闡述了電梯繼電器控制和PLC控制的特點，突出講述繼電器電梯控制系統(tǒng)暴露的缺點以及PLC電梯控制系統(tǒng)所具有的優(yōu)點，并對電梯的變頻調速控制進行了介紹。其次，在閱讀了大量國內外相關文件資料的基礎上，對電梯技術和電梯設備的發(fā)展進行了綜述。然后，介紹了變頻器類型以及參數設計的相關知識；同時介紹了PLC選型原則以及PLC控制系統(tǒng)的設計思路;在此基礎上，根

3、據電梯系統(tǒng)自身的工作狀態(tài)要求，進行電梯系統(tǒng)的PLC軟件開發(fā)，通過軟件開發(fā)的特點，結合PLC自身的控制規(guī)律，設計出可實現一定功能的PLC電梯控制系統(tǒng)。關鍵詞：電梯、可編程控制器、變頻調速、旋轉編碼器安金越工業(yè)卷就紙AbstractAlongwiththedevelopmentofmoderneconomyandcitylife,theelevatorhasbecomeanessentialwalkingtoolforpeopleindailylife,andtheperformanceofelevatorsobviouslyinfluencespeople'slives.Thetradi

4、tionalelevatorsystembasedonrelaylargelydecreasesthereliabilityandsecuritysincethemechanicalandelectromagneticinertiaofrelayisbigInordertoensuretheefficiencyandreliablesecurities,thecontrolmethodofelevatormustbechanged.Theprogrammablelogiccontrol(PLC),whatdevelopsbasedonsequencelogicalcontrol,isdigit

5、aloperationelectronicdevicespecializedintheindustrialapplicationenvironment.PLCpossessesfastprocessspeedandhighreliability.Therefore,PLCcanbeabletoensuretheelevatorrunnormally,securelyandreliably.ThedrivemethodofelevatorshasreplacedtheDCvelocitymodulationwithfrequencycontrolduetothedevelopmentofACfr

6、equencycontrolofmotors.Thefrequencycontrolnotonlysatisfiesthecomfortsenseofpassengersandensuresthestableprecision,butalsodecreasesthelossofpower,savesresourcesandreducesexpenses.ThefrequencycontrolmethodbasedonPLCisappliedtotheelevatorsystemandfurtherresearched.Firstly,theessayrespectivelypresentsth

7、echaracteristicsoftheelevatorsystembasedonrelaycontrolandPLCcontrol,speciallyformulatesthedefectsexposedfromrelaycontrolsystemandtheadvantagesofPLCcontrolsystem,introducethefrequencycontrolofelevators.Secondly,baseonreadingmanydomesticandinternationalrelativeliteratures.Thedevelopmentofelevatortechn

8、iquesandelevatordevicesisoverviewed.Andthen,therelativeknowledgeoffrequency-converterisintroduced;theprincipleofPLCmodelelectionanddesignschemeofPLCcontrolsystemareintroducedaswell.Onthebasisofthese,thePLCsoftwareofelevatorsystemisdevelopedaccordingtotheworkingstatesdemandsoftheelevator.Anelevatorsy

9、stembasedonPLCcontrolisdesignedthroughcombiningthecharacteristicsofsoftwaredevelopmentandtherulesofPLCcontrol.Keywords：Elevator,ProgrammableLogicControl(PLC),FrequencyConversion&VelocityAdjustment,RevolvingEncoder畢業(yè)設計報告446666678888891011111112121314151717171717171818181921222225313233安做金越工業(yè)號就紙目錄

10、1緒論L3課題的來源1.4課題的主要研究內容2電梯設備與電梯發(fā)展動態(tài)2.1電梯的出現2.2電梯設備簡介2. 2.1電梯的分類3. 2.2電梯的安全保護裝置2. 3電梯的發(fā)展概況3調速變頻器類型選擇及其設計參數.3.1變頻能的分類及選擇3.1.1變頻器的分類.3. 1.2變頻器的類型選擇3. 1.3變頻器的規(guī)格選擇3. 2通用變頻器值介及選擇.3.3變頻器制動電阻參數的介紹.選擇及其控制系統(tǒng)的便漸發(fā).4.1電力調速系統(tǒng)的應用與發(fā)展42電機調速系統(tǒng)的設計43井道信號系統(tǒng)的設計44電梯控制系統(tǒng)的設計45可編程控制器(PLC)的選型.4.6設計思路4.7I/O點數的分配及硬件電路5程序設計5.1電梯的

11、自檢狀態(tài)5.2電梯的正常工作狀態(tài)5.3系統(tǒng)的軟件開發(fā)過程5.3.1開關門環(huán)節(jié)5.3.2停層信號的登記與消除環(huán)節(jié)5.3.3外呼信號的登記與消除環(huán)節(jié)5.3.4電梯的定向環(huán)節(jié).5.3.5電梯的上升與下降5.4程序框圖設計5.5典型梯形圖程序的分析.6.1GXDesigner2觸屏軟件介紹及工程創(chuàng)建6.2電梯觸屏軟件的仿真致謝主要參考文獻.附錄A:電梯梯形.圖施淳二二二二二二二二二二40要m工業(yè)號加畢業(yè)設計報告紙1緒論從19世紀50年代美國人0TIS發(fā)明出真正意義上的電梯以來，電梯控制技術就越來越顯示出其重要性。隨著我國經濟的高速發(fā)展，高層建筑日益增多,電梯成為人們日常生活必不可少的代步工具。而電梯作

12、為現代高層建筑的垂直交通工具，電梯性能的好壞對人們生活的影響越來越顯著，因此必須努力提高電梯系統(tǒng)的性能，保證電梯的運行高效節(jié)能又安全可靠。傳統(tǒng)的電梯曳引電動機采用接觸器來實現電動機工作狀態(tài)的改變，雙速異步電動機在定子回路中串電抗與電阻來實現電動機的調速，這滿足不了乘客的舒適感；另外，傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)由繼電器控制邏輯組成，存在著電氣元件多、功能弱、電氣故障頻繁，可靠性差和工作壽命短等缺陷?？删幊炭刂破鳎≒LC:ProgrammableLogicController）是根據順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的,是專門為工業(yè)環(huán)境應用而設計的數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

13、式已逐漸被PLC控制代替。同時，由于電機交流變頻調速技術的發(fā)展，電梯的拖動方式已由原來直流調速逐漸過渡到了交流變頻調速，不僅能滿足乘客的舒適感和保證平層的精度，還可以降低能耗，節(jié)約能源，減小運行費用。因此，PLC控制技術加變頻調速已成為現代電梯行列的一個熱點。1.1電梯控制系統(tǒng)的發(fā)展及特點交流電梯與交流電機的發(fā)展緊密相連，至今已有三十多年的發(fā)展歷史，經歷了由簡單到復雜、由低級到高級的發(fā)展歷程，大致可以劃分為三個階段:第一個階段是70年代，其主要標志是交流雙速電梯，它采用改變牽引級對數來實現調速。電機通常采用兩種或兩種以上不同級對數的繞組制成，其中極數少的繞組稱為高速繞組，用于電梯的起動及穩(wěn)速運

14、行，極數多的繞組稱為低速繞組，用于電梯的制動及維修。這種電梯結構簡單、價格低廉、使用和維護都很方便，但調速不夠平滑、舒適感較差。第二個階段是80年代盛行的交流調壓調速電梯，其性能優(yōu)越于交流雙速電梯。調壓調速的方法是通過改變三相異步電機定子端的供電電壓實現電機的調速，其制動多采用能耗制動。第三個階段是90年代，變壓變頻調速電梯（VWF電梯）開始占據了世界電梯的市場。VWF電梯通過調節(jié)電機定子繞組供電電壓的幅值和頻率來實現轉速的調節(jié)。電梯傳動系統(tǒng)中，由于大量采用微機控制技術和脈寬調制技術（PWM技術），其運行效率得到了大幅度的提高，電梯的體積大為縮小。現代交流調速技術向電梯控制領域的滲透，使得交流

15、調速電梯的調速性能幾乎完全可以和直流電梯相媲美。由于變壓變頻調速（VWF）的良好特點，目前新制造的電梯都實現了調壓調頻調速控制。VWF電梯以其獨特的先進技術和性能，實現了節(jié)能、快速、舒適、平層準確、低噪音、安全等目標。由于其優(yōu)越的調速性能、顯著的節(jié)能效果，在很多應用場合已取代交流調壓調速電梯而成為現在電梯市場的主流。目前，VWF電梯已經遍布世界各國，如日本的三菱公司、東芝公司、日立公司、美國的奧的斯公司等大的電梯制造廠家在WVF電梯的研制和進一步開發(fā)等方面，都取得了驕人的成就。在我國，電梯工業(yè)起步較晚，改革開放以來，也取得了一定的進步，如上海三菱、天津奧的斯、中國迅達、蘇州迅達、廣州電梯工業(yè)公

16、司等五家電梯生產廠家，其產品都有一定的市場份額和技術含量。但遺憾的是，這些公司多為合資公司，電梯控制關鍵部分的變頻器、控制器等重要組成部分很大程度依靠進口，其核心技術牢牢控制在國外大公司手中。1. 2了解可編程控制器（PLC）及其在電梯控制中的應用2. 2.1PLC的特點PLC是一種用于工業(yè)自動化控制的專用計算機，實質上屬于計算機控制方式。PLC與普通微機一樣。以通用或專用CPU作為字處理器，實現字運算和數據存儲，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。（一）可靠性PLC不需要大量的活動元件和接線電子元件，它的

17、接線大大減少，系統(tǒng)的維修簡單，維修時間短。PLC采用了一系列可靠性設計的方法進行設計，例如，冗余設計，斷電保護，故障診斷和信息保護及恢復等，提高了MTTR,使可靠性提高。（3）PLC有較高的易操作性，它具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點，一般不易發(fā)生操作的錯誤。（4）PLC是為工業(yè)生產過程控制而專門設計的控制裝置，它具有比通用計算機更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了精簡化的編程語言，編程錯誤率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設計的硬件使可靠性大大提高。在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件；采用先進的工藝制造流水線制造；對干擾的屏蔽、隔離和濾波等；對電源

18、的斷電保護；對存儲器內容的保護等。PLC的軟件方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如，采用軟件濾波等；軟件自診斷；簡化編程語言等。（二）易操作性操作方便PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數PLC采用編程器進行輸入和更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對大中型的PLC,編程器采用了CRT屏幕顯示，因此，程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據所需要的地址編號或接點號進行搜索或順序尋找，然后進行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT上顯示。編程方便PLC有多種程序設計語言可供使用。對電氣技術人員來說，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。采用布爾助記符編

19、程語言，十分有助于編程人員的編程。維修方便PLC具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求減低。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快的找到故障的部位，方便維(三)靈活性PLC的靈活性表現在以下幾個方面:編程的靈活性。PLC采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言。編程方法的多樣性使編程方便、應用面拓展。擴展的靈活性。PLC的擴展靈活性是它的一個重要特點。它可根據應用的規(guī)模不同，即可進行容量的擴展、功能的擴展、應用和控制范圍的擴展。操作的靈活性。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得十分容易。1.2.2PLC控制電梯的優(yōu)點在電梯控制中采用了PLC,用

20、軟件實現對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。條需要大部分繼電器，控制系統(tǒng)結構簡單，外部線路簡化。(3)PLC可實現各種復雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。PLC可進行故障自動檢測報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修。用于群控調配和管理，并提高電梯運行效率。(6)更改控制方案時不需改動硬件接線。2.2. 3電梯變頻調速控制的特點隨著電力電子技術、微電子技術和計算機控制技術的飛速發(fā)展，交流變頻調速技術的發(fā)展也十分迅速。電動機交流變頻技術是當今節(jié)電，改善工藝流程以提高產品質量和改善環(huán)境、推動技術進步的一種手段。變頻調速以其優(yōu)異的調速性能和起制動平穩(wěn)性能、高效率、高功率因數和節(jié)電效果，廣泛的適

21、用范圍及其它許多優(yōu)點而被國內外公認為最有發(fā)展前途的調速方式。變頻調速電梯使用的是異步電動機，比同容量的直流電動機具有體積小、占空間小、結構簡單、維護方便、可靠性高、價格低等優(yōu)點。變頻調速電源使用了先進的SPWM技術SVPWM技術，明顯改善了電梯運行質量和性能；調速范圍寬、控制精度高，動態(tài)性能好，舒適、安靜、快捷，已逐漸取代直流電機調速。變頻調速電梯使用先進的SPWM和SVPWM技術，明顯改善了電動機供電電源的質量，減少諧波，提高了效率和功率因數，節(jié)能明顯。3要KI工業(yè)號加畢業(yè)設計報告紙1. 3課題的來源變頻器以其優(yōu)越的性能，在很多領域中得到了廣泛的應用。在電梯業(yè)也是如此，目前國內7080年代安

22、裝完成的電梯絕大部分是繼電器控制，線路復雜,節(jié)點接線多，故障率高，調速方式一般采用變極調速、調壓調速、直流調速。維修困難，屬于能耗型調速，效率低，發(fā)熱量大，調速性能指標較差，嚴重地影響電梯運行質量。應對這些電梯進行更新和改造。近年來，采用功能強、故障率低、可靠性高的可編程控制器（PLC）來控制電梯，取得了良好效果。利用PLC和變頻器對舊電梯進行改造，不但可以增加電梯的舒適感、安全性、可靠性,還可以降低能耗，節(jié)約能源，減少運行費用。L4課題的主要研究內容課題所研究的內容主要是用可編程控制器（PLC）和變頻器改造在用電梯自動控制系統(tǒng)。調速系統(tǒng)采用交流變頻調速，在各種負載下都有良好的調速性能和準確的

23、停車性能，滿足乘客的舒適感和保證平層精度（即準確停車），并能節(jié)約大量電能。論文的主要內容如下:首先對電梯系統(tǒng)及可編程控制器（PLC）、變頻器作了比較全面的總結和介紹。接著闡述了電梯控制系統(tǒng)的分類及特點，電梯的控制系統(tǒng)分為調速和信號控制及顯示等部分。確定了系統(tǒng)的總體結構，由PLC來實現電梯信號控制變頻器實現變頻調速，完成了變頻器和可編程控制器（PLC）的選擇。然后是系統(tǒng)硬件開發(fā)，完成了變頻器的參數設置及PLC的選型、I/O點數分配以及旋轉編碼器與變頻器的連接。在分析了電梯系統(tǒng)的軟件設計方法基礎上，結合實際硬件電路，設計并用GXDeveloper繪制出梯形圖。#跳工業(yè)卷優(yōu)畢業(yè)設計報告紙2電梯設備與

24、電梯發(fā)展動態(tài)2.1電梯的出現1854年，在紐約水晶宮舉行的世界博覽會上，美國人伊萊沙格雷夫斯奧的斯第一次向世人展示了他的發(fā)明一歷史上第一部安全升降梯。從那以后，升降梯在世界范圍內得到了廣泛應用。以奧的斯的名字而命名的電梯公司也開始了她輝煌的旅程。150年以來，她已經發(fā)展成為世界、亞洲和中國領先的電梯公司。自從我國實行改革開放政策以來，全國各地高層建筑不斷涌現，作為高樓的垂直交通工具一電梯，其需求量日益增長。各種類型、規(guī)格繁多的電梯已在高樓內投入運行。為了確保電梯正常運行、安全使用，必須要了解電梯、熟悉電梯、管理電梯、維護好電梯。2. 2電梯設備簡介3. 2.1電梯的分類電梯的分類有各式各樣:按

25、用途分類乘客電梯；載貨電梯；客貨電梯；病床電梯；雜物電梯住宅電梯；特種電梯。按速度，分類：低速電梯lm/s以下；高速電梯l-2m/s超高速電梯4m/s以上。按驅動電源分類交流電梯速度一般小于2m/s,直流電梯速度一般大2m/S.按控制方式分類層間控制；簡易、集選。3.2. 2電梯的安全保護裝置電磁制動器：裝于曳引機軸上，一般采用直流電磁制動器，啟動時通電松閘，停層后斷電制動。強迫減速開關：起分別裝于井道的頂部和底部，當轎廂駛過，未減速時,轎廂上，撞塊，就觸動此開關，通過電器傳動控制裝置，使電動機強迫減速。限位開關：當轎廂經過，端站，平層位置后仍未停車，此限位開關立即動作，切斷電源并制動，強迫停

26、車。行程極限保護開關：當限位開關不起作用，轎廂經過端站，此開關動作。急停按鈕：裝于轎廂司機操縱盤上，發(fā)生異常情況時，按此按鈕切斷電源，電磁制動器制動，電梯緊急停車。廳門開關：每個廳門都裝有門鎖開關。僅當廳門關上才允許電梯啟動;在運行中如出現廳門開關斷開，電梯立即停車。關門安全開關：常見的是裝于轎廂門邊的安全觸板，在關門過程中如安全觸板碰到乘客時，發(fā)出信號，門電機停止關門，反向開門，延時重新開門，此外還有紅外線開關等。#跳工業(yè)等優(yōu)畢業(yè)設計報告紙超載開關：當超載時，轎底下開關動作，電梯不能關門和運行。其它的開關：安全開關，鋼帶輪的斷帶開關等。2.3電梯的發(fā)展概況隨著現代建筑的發(fā)展，日益增高的高層建

27、筑已成為現代都市的重要的標志,作為高層建筑的垂直運載工具一電梯得到了快速發(fā)展o電梯是服務于三分之一樓層的固定式升降設備。它具有一個轎廂，運行在至少兩列垂直上的傾斜角小于15。的剛性導軌之間。轎廂尺寸與結構形式便于乘客出入或裝卸貨物。它適用于裝置在兩層以上的建筑內，是輸送人員或貨物的垂直提升設備的交通工具。追溯電梯這種提升設備的歷史，早在公元前我國就有利用人力作動力和簡單提升設備，直到現在我國北方部分農村仍用手搖粘轆提取井水的升降提水裝置，所以說，我國是世界上最早出現這種提升設備一一電梯雛形的國家之一。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，新技術、產品不斷用于電梯控制系統(tǒng)，如可編程控制器的應用；單片機的應用；無觸

28、點半導體邏輯控制晶閘管（俗稱可控硅）的應用；集成電路及數字控制、計算機群控制及調頻調壓技術的應用、拖動系統(tǒng)簡化、性能提高等。7畢業(yè)設計報告紙要m工業(yè)凈優(yōu)3調速變頻器類型選擇及其設計參數3.1 變頻器的分類及選擇3.1.1 變頻器的分類變頻器的種類很多，下面根據不同的分類方法對變頻器分類:變換頻率的方法分交一直一交變頻器和交一交變頻器;按主電路工作方式分電壓型變頻齡、電流型變頻器;按變頻器調壓方法的不同分PAM變頻器、PWM變頻器;按工作原理分類U/f控制變頻器、VC控制變頻器、SF控制變頻器;按照用途分類通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器;3.1.2變頻器的類型選擇變頻器是變頻調速系統(tǒng)的

29、核心設備，它的質量品質對于系統(tǒng)的可靠性影響很大，選擇品牌時，質量品質，尤其是與可靠性相關的質量品質，顯然是選擇時的重要考慮方面。同時，設備的平均壽命的長短是一個重要的參數，所以根據預期使用壽命來選擇品牌，經驗和口碑仍然是主要依據。在同一品牌中選擇具體型號時，則主要依據己經確定的變頻調速方案、負載類型以及應用所需要的一些附加功能來決定。3.1.3變頻器的規(guī)格選擇變頻器產品說明書都提高標稱功率數據，但實際上限制變頻器使用功率的是定子電流參數。因此，直接按照變頻器標稱功率進行選擇，在實際中常常可能會行不通。根據具體工程的情況，可以有以下幾種不同的變頻器規(guī)格選擇方式：按照標稱功率選擇:一般作初步投資估

30、算依據；按照電動機額定電流選擇；多用于轉矩負載的新設計項目；按照電動機實際運行電流選擇：多用于改造工程，照轉矩過載能力選擇。綜上所述，根據實際工程情況，以適當的方法選擇變頻器規(guī)格很重要。選擇結果多數情況下變頻器標稱功率與電動機匹配，少數情況需要放大。所以，籠統(tǒng)的認為放大一級功率選擇變頻器是沒有錯的想法，但會造成浪費?？偟膩碚f從生產成本，來做合適的選擇。#要m工業(yè)凈加畢業(yè)設計報告紙3.2通用變頻器簡介及選擇電梯的調度要求除了一般工業(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中的一項重要內容。本設計中拖動調速系統(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

31、梯在建筑物內的耗電量占建筑物總用電量的相當比例,此，電梯節(jié)約用電日益受到重視?？紤]以上各種因素，本設計選用安川VS616G5型全數字變頻器。它具有磁通矢量控制、轉差補償、負載轉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。另外，VS一616G5變頻器的啟動、制動具有可任意調節(jié)的S曲線和零頻仍可輸出150%力矩的特點，配以高精度的旋轉編碼器，控制精度可達001002%,使得電梯運行舒適感好，平層精度高。無須配專用電機,可自學習所配電機的各個參數，精確控制任何品牌的電機。采用高性能工GBT,載波頻率20KHZ,從而使變

32、頻器輸出一個不失真的正弦流波形，使電機始終運行于靜噪音狀態(tài).VS-616G5型變頻器是安川電機公司面向世界推出的21世紀通用型變頻器。這種變頻器不僅考慮了V/f控制，而且還實現了矢量控制，通過其本身的自動調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矩與較高的調速范圍。VS-616G5變頻器的特點如下：包括電流矢量控制在內的四種控制方式均實現了標準化。有豐富的內藏與選擇功能。（3）由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。保護功能完善、維修性能好。通過LCD操作裝置，可提高操作性能。VS-616G5型變頻器的標準規(guī)格如表3-1:表3-1VS616G5型變頻器的標準規(guī)格電壓200V4

33、00V容:范圍1.2-1100KVA1.4-460KVA電源電壓頻率200V：三相200/200/208/220V400V：三相380/400/415/460V電壓允許變動+10%-15%頻率允許變動±15%控制特性控制方式正選波PWM控制：無傳感矢量控制（無PG）帶傳感矢量控制（帶PG）V/F控制帶傳V/F控制（用參數切換）啟動轉矩150%Hz（無PG）150%r/min（帶PG）速度控制范圍1:100（無PG）1:1000（帶PG）速度控制精度±0.2%（無PG）0.02%（帶PG）速度響應5Hz（無PG）30Hz（帶PG）轉矩極限有轉矩精度±5%轉矩響應20

34、Hz（無PG）以上150Hz（帶PG）以上頻率控制范圍0.1-400HZ頻率精度（溫度變化）數字式指令土0.01%（-10C+40P）模擬式指令土0.1%（25匕+109）頻率設定分辨率（運算分辨率）數字式指令0.01Hz/100Hz模擬式指令0.03Hz/60Hz輸出頻率分辨率0.01Hz過載量額定輸出電流的150%1,頻率設定信號-10V10V,010V,420MA加減速時間0.01*6000.0S制動轉矩約20%帶制動選擇150%抑制高次諧拔波電源直流電抗器內帶（200V24KVAx400V26KVA以卜可以選擇）12相整流不能變動主控制功能瞬停再啟動、下降控制、轉矩控制、零點伺服控制等

35、操作裝置16字X2線日語液晶顯示器接通插件板可選擇16種（最多可裝3塊）保護功能電機保護、變頻過載、瞬間過電流、電壓下降、過電壓、輸入缺相3. 3變頻器制動電阻參數的介紹由于電梯為位能負載，電梯運行過程中產生再生能量，所以變頻調速裝置應具有制動功能。帶有逆變功能的變頻調速裝置通過逆變器雖然能夠將再生能量回饋電網，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，能耗制動電阻尺的大小應使制動電流Iz的值不超過變頻器額定電流的一半。11要KI工業(yè)號加畢業(yè)設計報告紙4PLC的選擇及其控制系統(tǒng)的硬件開發(fā)4.1電力調速系統(tǒng)的應用與發(fā)展隨著時代的進步和科技

36、的發(fā)展，拖動控制的電力調速系統(tǒng)在工農業(yè)生產、交通運輸、國防軍事設施以及日常生活中越來越得到了廣泛的應用。根據轉速是否變化，可以將各類生產機械分為恒速拖動與變速拖動機械兩大類，而在現代的各行各業(yè)中，絕大多數的機械都有著調速的要求，使得對變速拖動系統(tǒng)的研究具有重要的現實意義。長期以來，直流電機調速系統(tǒng)一直在調速領域占主導地位，這主要是因為直流電動機調速方便。而且在磁場一定的條件下，它的轉速和電樞電壓成正比,使其轉動矩容易控制。因此直流電動機調速比較容易得到良好的動態(tài)特性，但是直流電動機的結構復雜、制造費時、價格昂貴、可靠性差、運行出現火花等缺點使得直流電動機遠遠不能適應現代化生產向高速、大容量發(fā)展

37、的要求。4. 2電機調速系統(tǒng)的設計在電梯拖動控制系統(tǒng)中速度曲線圖形直接影響著電梯的舒適感和平層準確度。如果電梯在啟動加速和減速制動時，速度曲線圖性的加、減交界處不圓滑,乘客會感覺很不舒服，為了滿足舒適感提高運輸效率及正確平層要求，電梯的速度給定曲線是一個關鍵環(huán)節(jié)。人們對于速度變化的敏感度主要是加速度的變化率，舒適感就意味著要平滑的加速和減速。為了獲得良好的舒適感，將電梯的起制動速度曲線設計成由兩段拋物線（S曲線）及一段直線構成，而這一曲線形狀的構成及改變，則是由加速度斜率及S曲線變化率決定的。加速斜率是以速度給定從0加速到1000轉/分所需要的時間來定義的。其意義為加速度由0加速到1000轉/

38、秒2所需要的時間。因此通過改變起動加速時間可獲得不同的起動曲線斜率。增大加速時間值起動曲線變緩，反之，起動曲線變急。同理，增加S曲線變化率起動曲線彎曲部分變緩，反之，起動曲線彎曲部分變急。而s曲線變化率的變化，也可通過改變s曲線起始、終了加速時間來實現，本設計采用的616G5變頻器就具有S曲線加速時間設定功能，故將加速時間和S曲線加速時間配合調整，即可獲得理想的起動曲線。同理，制動曲線也可按此方法調整。理想的電梯速度給定曲線如圖4-1所示。A-.1沽要m工業(yè)號加畢業(yè)設計報告紙13中a為加速度，v為速度，O-tl和t2-t3時間內為拋物線速度曲線，tl-t2時間內為直線速度曲線;t3-t4時間內

39、為穩(wěn)速運行階段；t4-T時間內為減速制動階段。減速制動階段速度曲線與加速起動階段相對稱。4 .3井道信號系統(tǒng)的設計電梯位置的確定與顯示轎廂中的乘客以及門廳中等待乘坐電梯的人都需要知道電梯的當前位置，電梯確定是否能夠應答新的召喚指令以及什么時候減速平層制動這都需要知道電梯的當前的準確位置。一般的電梯系統(tǒng)都的位置信號都是靠，設置在井道中的位置開關來實現的，如我們上邊說到的感應器，就是比較可靠，性能比較好的一種。在井道中對應每一樓層的適當位置都安裝一個：感應器，在轎廂運行過程中到當固定在轎廂頂上插入某樓層的干簧感應器時，該干簧管的常閉觸點接通，表示電梯已經到達該樓層，并置位相應的狀態(tài)繼電器，直到隔磁

40、板插入另外一個樓層的干簧感應器。轎廂的平層與停車轎廂運行后需要確定在那一層站停車，平層即是指停車時轎廂的底與門廳地面應相平齊，一般都有平層誤差規(guī)定，如平層是兩平面相差不能超過5mm，平層停車需要在轎廂底與停車樓層相平之前，就開始，先是減速，然后才開始制動，減小沖擊，提高平層的準確性以及乘客的舒適感。本系統(tǒng)的平層信號是由平層感應器發(fā)出的。上平層感應器和下平層感應器都裝在電梯轎廂的頂上，隔磁板安裝在井道壁上。在上行的過程中，上平層感應器，發(fā)出減速信號，電梯開始減速，直到下平層感應器插入隔磁板的時候，說明電梯已經準確平層，發(fā)出停車信號，電動機停轉，抱閘抱死，并發(fā)出開門信號。在電梯下行的過程中井道信號

41、的獲得過程與此正好相反。5 .4電梯控制系統(tǒng)的設計本控制系統(tǒng)是采用VS-616G5型變頻器和三菱FX2N-64MR-001組成的變頻調速電梯控制系統(tǒng),電氣控制硬件框圖如圖4-3,它由曳引電機、門電機、變頻器、可編程控制器PLC及其他電氣元件構成。電梯的調速部分選用高性能的矢量控制變頻器,利用光電編碼器測量曳引電機的轉速,構成閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)。電的邏輯部分由PLC來實現,PLC接受來自現場的呼叫、轉速、樓層、位置等信號。發(fā)給調速系統(tǒng)的速度信號、門機的開關門信號、樓層顯示及呼叫顯示信號。系統(tǒng)控制原理圖如圖4-2所示:圖4-2控制系4. 5可編程控制器(PLC)的選型根據以上選擇的轎廂樓層位置檢測法

42、，綜合考慮后，系統(tǒng)選擇了三菱公司的FX2N-64MR-001系列PLC。三菱FX2N-64MR系列PLC具有以下幾方面的優(yōu)點：FX2N-64MR系列PLC配置靈活，除主機單元外，還可擴展1/0模塊，A/D模塊,D/A模塊和其它特殊功能模塊；指令功能豐富，有多種指令，且指令執(zhí)行速度快;可用內部輔助繼電器M,定時器T,計數器C等功能和數量滿足了系統(tǒng)控制要求的需要，尤其是高速計數器能接受脈沖編碼器脈沖；編程可用編程，編程方便。編程語言可用梯形圖或指令表。畢業(yè)設計報告紙要m工業(yè)凈加4. 6設計思路一臺電機控制上升和下降，各層設上/下呼叫開關（最頂層與起始層只設一只）。電梯到位后，具有手動或自動開門關門

43、功能。電梯內設有方向指示燈及電梯當前層號指示燈及層樓指令鍵，及照明。待客自動開門，當電梯停梯待客時，按下層外召喚按鈕，應能自動開門。自動關門待客。當完成全部轎廂內指令，又無外呼叫信號，電梯應自動關鍵客按迎門在調定時間內自動關閉轎廂照明。自動關門與提早關門，在一般情況下，電梯停站應能自動關門;在延時時間內，若按下關門按鈕，門將不經延時提前實現關門動作。按鈕開門。在開關過程中或門關閉后，電梯啟動前，按下操縱盤上開關按鈕，門將打開。內指令記憶。當轎廂內操縱盤上，有多個層指令，電梯應能按順序停靠車門，并能至調定時間，自動確定運行方向。自動定向，當轎廂內操縱盤，與電梯位置具有不同方向時，電梯應能按先入為

44、主的原則，自動確定運行方向。呼叫記憶與順向截停。電梯在運行中應能一記憶層外的呼叫信號，對符合運行方向的召喚，應能自動逐一?？繎稹?7要m工業(yè)號加4.7I/O點數的分配及硬件電路圖PLC的I/O分配如下表所示;輸入輸入五層下召喚按鈕X0四層轎內指令按鈕X16四層下召喚按鈕XI三層轎內指令按鈕X17三層下召喚按鈕X2二層轎內指令按鈕X20二層下召喚按鈕X3一層轎內指令按鈕X21上平層感應器X4四層上召喚按鈕X22下平層感應器X5三層上召喚按鈕X23門區(qū)感應器X6二層上召喚按鈕X24門連鎖回路X7一層上召喚按鈕X25五層樓層感應器X10下強迫換速開關X26四層樓層感應器XII上強迫換速開關X27三

45、層樓層感應器X12開門按鈕X30二層樓層感應器X13關門按鈕X31一層樓層感應器X14關門保護傳感器X32五層轎內指令按鈕X15輸出輸出五層位置顯示器Y0四層下召喚指示燈Y13四層位置顯示器Y1五層下召喚指示燈Y14三層位置顯示器Y2自動開門輸出信號Y15二層位置顯示器Y3按鈕關門輸出信號Y16一層位置顯示器Y4上行信號Y17一層上召喚指示燈Y5下行信號Y20二層上召喚指示燈Y6快速信號Y21三層上召喚指示燈Y7慢速信號Y22四層上召喚指示燈Y10中速信號Y23二層下召喚指示燈Y11三層下召喚指示燈Y12要m工業(yè)凈加PLC的硬件接線如下圖1所示:L1L2L3、變頻器VS-616G5上行快速中速

46、五層位置顯水器四層位顯示器三層位置顯示器二層位置顯示器一層位置顯示器近匚口哼H曰小川二層上召喚指示燈三層上召喚指示燈四層上召喚指示燈二層下召喚指示燈三層卜召喚指示燈四層卜召喚指示燈8-五層下召喚指示燈-O-開門輸出繼電器O-O門輸出繼電器24VV流電源70123fo12222YVIVIVXVIVI1234567)YYYYYYY1O11YY2341±IXIXYYY561±IXYYLCPFX2N64MR4.3硬件接線0123456XXXXXXX012371AIXIXIXXXXXX45670121111222XXXXXXX-I(12faX2X3X3X3C0M71五層下召喚四層下召

47、喚三層下召喚二層下召喚上平層感應卜平層感應-門區(qū)感應門連鎖回路五層感應器四層感應器-三層感應器-二層感應器4：-一層感應器-y五層轎內四層轎內三層轎內二層轎內一層轎內四層上召喚三層上召喚二層上召喚一層上召喚一下強迫換速上強迫換速開門按鈕一關門按鈕關門保護要m工業(yè)號加畢業(yè)設計報告紙5程序設計5.1電梯的自檢狀態(tài)在電梯控制中，有大量的邏輯信號需要處理，這部分工作是由PLC來完成的，系統(tǒng)軟件根據運行要求及保護要求由PLC來實現邏輯控制。PLC上電后，PLC中的程序己開始運行，但因為電梯尚未讀入任何數據，也就無法在收到請求信號后通過固化在PLC中的程序做出響應。為滿足處于響應呼叫就緒狀態(tài)這一條件，必須

48、使電梯處于平層狀態(tài)，且梯門處于關閉狀態(tài)。電梯自檢的目標為:先按下啟動按鈕，在PLC的第一個掃描周期，檢查電梯是否平層，若電梯為平層，則保持，若電梯未平層，則通過置位使中間繼電器置1,進而使電梯下行直至平層是中間繼電器復位為止。5. 2電梯的正常工作狀態(tài)電梯完成一個呼叫響應的步驟如下：電梯在檢測到門廳或轎廂的呼叫信號后將此樓層信號與轎廂所在的樓層信號比較，進行選向。電梯通過拖動調速模塊驅動直流電機拖動轎廂運動。轎廂運動速度要經過低速轉變?yōu)橹兴僭俎D變?yōu)楦咚伲⒁愿咚龠\行至減速點。當電梯檢測到目標層樓層檢測點產生的減速點信號時，電梯進入減速狀態(tài)，由中速度變?yōu)榈退?，并以低速運行到平層點停止。平層后，電

49、梯開門，直到碰到開門到位行程開關;再經過一定延時后關門,直到碰到關門到位行程開關。電梯控制系統(tǒng)始終實時顯示轎廂所在樓層。5. 3系統(tǒng)的軟件開發(fā)過程5. 3.1開關門環(huán)節(jié)電梯的開關門存在以下幾種情況：電梯自動運行停層時的開門。電梯在停層時，至平層位置，電梯應開始開門；開關門均為手動狀態(tài)，由開關門按鈕實施開門與關門。電梯停用后的關；此時電梯到達基站，人員離開轎廂，電梯自動延遲3秒關門。5. 3.2停層信號的登記與消除環(huán)節(jié)人員通過對轎廂內操縱盤上1-5層按鈕的操作，可以選擇欲去的樓層。按鈕信號被登記后，按鈕下的指示燈亮。當電梯到達所選的樓層后，停層信號即被消除，指示燈也應熄滅。6. 3.3外呼信號的

50、登記與消除環(huán)節(jié)人員在廳門外呼叫時，信號應被接收和記憶。當電梯到達該樓層，且定向方向與目的地方向一致時（基層與頂層除外），要求已滿足，信號應被消除。按下外呼按鈕時，相對應的外呼輔助繼電器接通，外呼按鈕的指示燈亮,表示要求已被電梯接收并記憶。而該信號的消除環(huán)節(jié)是，信號的動斷觸點與運行方向信號并聯。這樣安排是前邊提到過的電梯運行中只響應原則決定的。即電梯運行方向與呼叫目的地方向一致且到達呼叫樓層時，電梯將停止，呼叫要求已滿足，呼叫信號被消除。電梯運行方向與呼叫目的地方向相反時，如電梯從一樓向上運行（上行）而呼叫要求從二樓向下，若有去三樓以上的內選；層要求及外呼叫要求，電梯到達二樓時（無二樓上行要求）

51、不停梯，要求沒有滿足，呼叫信號不能消除；若三樓以上無用梯要求，電梯將停在二樓，但呼叫信號（二下），不能立即消除，待人員進入轎廂，選定方向（去一樓）后，電梯定向下，則二層下呼叫信號己滿足，呼叫信號被消除。5. 3.4電梯的定向環(huán)節(jié)在自動運行狀態(tài)下，電梯首先應確定方向，也即定向。電梯的定向只有兩種情況，即上行和下行。電梯處于待命狀態(tài)，接收到內選和外呼信號時，應將電梯所處的位置與內選和外呼信號進行比較，確定是上行還是下行。一旦電梯定向后，內選與外呼對電梯進行順向運行的要求沒有滿足的情況下，定向信號不能消除。檢修狀態(tài)下運行方向直接由上行和下行起動按鈕確定，不需定向。梯形圖中M0.4及M0.5分別為定上

52、行及定下行中間繼電器，它們線圈的工作條件觸點塊由內外呼信號及電梯位置信號組成，前文中所說的“比較”是通過電梯位置信號對呼叫信號的“屏蔽”實現的。5. 3.5電梯的上升與下降有邏輯關系確定電梯的運動方向，再加上內呼和外呼等信號即可控制電梯的運行，電梯先從靜止加速到正常運行頻率并保持，當減速信號到來時減速至爬行頻率，一直到電梯平層停車為止。#要m工業(yè)凈加畢業(yè)設計報告紙5.4程序框圖設計|乜梯慢速運行要m工業(yè)凈優(yōu)畢業(yè)設計報告紙<Y0O4<YDO3 )圖5.1流程圖5. 5典型梯形圖程序的分析本設計詳細梯形圖程序見附錄A,下面分析一下樓層顯示的梯形圖程序:X014-jiUe由應RSY001

53、Y003II4X013Y003Y004Y002II-44-4-圖5.2樓層顯示梯形圖在上圖中，當一層樓層感應器X14感應得電后，一層位置顯示器的線圈Y4得電，Y4的常開觸點閉合，形成自鎖回路；當轎廂到達二層時，二層位置顯示器線圈Y3得電，Y3的常閉觸點斷開，于是一層位置顯示器斷電。28xuib ruuu情令按包J1MO7000I IIkKSI34X016 YO01情專校包Ml40X017 TO02二層新內 指令按鈕M2 7002J I1 k(KSTSETK5TM2M2F面對轎廂指令信號的登記梯形圖進行分析：圖5.3轎廂登記梯形圖當按下五層轎內指令按鈕時，X15得電，如果此時轎廂的位置不在五層時，就對中間繼電器M0置位，即五層轎內指令登記完成。當電梯轎廂位置處于五層位置時，Y0得電，Y0的常開觸點閉合，由梯形圖知對M