基于PLC及變頻器在電梯控制中的應(yīng)用

1、惠州學(xué)院HUIZHOU UNIVERSITY畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計）中文題目： 基于PLC及變頻器在電梯控制中的應(yīng)用 英文題目： PLC and inverter-based control of the elevator 姓 名 學(xué) 號 專業(yè)班級 指導(dǎo)教師 提交日期 教務(wù)處制完美版本請找QQ 摘 要 電梯走進人類生活已經(jīng)有158年的歷史，在現(xiàn)代社會中，它已經(jīng)成為高層建筑不可缺少的垂直交通運輸工具。隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，科技的不斷進步，人們對電梯的要求也越來越高，電梯控制技術(shù)也得到了很快的發(fā)展，其拖動技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了變壓變頻調(diào)速，其邏輯控制也由PLC控制代替原來的繼電器控制。本文在研究電梯基本結(jié)

2、構(gòu)的基礎(chǔ)上，闡述了電梯的拖動原理和控制原理，采用了PLC和變頻器實現(xiàn)對電梯的常規(guī)控制，通過合理的選擇和設(shè)計，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，大大提高了電梯的控制水平，使電梯達到了較為理想的控制和運行效果。同時，利用旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖信號構(gòu)成位置反饋，實現(xiàn)電梯的精確位移控制。最后，通過PLC程序設(shè)計實現(xiàn)電梯的變頻調(diào)速、樓層計數(shù)、開門等控制，使電梯運行更加可靠、舒適、安全、經(jīng)濟。關(guān)鍵詞：電梯 PLC 變頻器 變頻調(diào)速 旋轉(zhuǎn)編碼器AbstractThe elevator step in humans life has been 158 yea

3、rs of history, in the modern society, its a necessary vehicle for high-buildings perpendicular transportation. With the development of economy and the improvement of technology, the requirement of elevator is more and more paid attention to, so the elevator gets quickly development, its technology h

4、as developed to drag the PSA Frequency Control, the logic control Also by the PLC to replace the original relay control.The article was based on the fundamental structure of elevator, clarifying the elevators drive and control principle, it adapts PLC and inverter, achieving the normal control of el

5、evator by reasonable choice and design,use of Yaskawa VS-616G5-speed converter can be prepared for the lift of the characteristics of the improved comfort, to provide Technical support. Greatly improving the control of the elevator, so that the lift reached a better control and operation results. At

6、 the same time, using a rotary encoder pulse a position feedback, and lift the precise control of displacement. Finally, PLC program designed to achieve through Frequency Control of elevator, the floor count,to open the door of control and so on, so the elevator is more reliable, comfortable, safe,

7、affordable.Keywords: Elevator PLC Inverter Frequency Control Encoders目 錄第1章 電梯概述11.1 電梯的組成和基本結(jié)構(gòu)11.2 電梯的主要參數(shù)41.3 電梯的性能指標41.4 電梯的種類5第2章 PLC及變頻器82.1 PLC的相關(guān)介紹82.1.1 PLC簡述82.1.2 PLC的功能和應(yīng)用92.1.3 PLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較92.1.4 課題研究對PLC的選擇102.2 變頻器的相關(guān)介紹102.2.1 變頻器的定義102.2.2 通用變頻器概況102.2.3 課題研究對變頻器的選擇112.2.4 安川VS-616

8、G5變頻器簡介11第3章 硬件設(shè)計143.1 電梯系統(tǒng)及主電路圖143.2 電梯的主電路圖153.3 PLC控制系統(tǒng)I/O分配163.3.1 輸入模塊選擇163.3.2 輸出模塊選擇173.4 PLC外部接線圖193.5 變頻器參數(shù)設(shè)置及計算203.5.1 VS-616G5 變頻器主要參數(shù)設(shè)置203.5.2 控制電路端子的功能說明213.5.3 VS-616G5變頻器多級調(diào)速的PLC控制223.5.4 變頻器容量及制動電阻參數(shù)的計算23第4章 軟件設(shè)計244.1 程序設(shè)計思路244.2 系統(tǒng)梯形圖254.2.1 開門254.2.2 關(guān)門254.2.3 層樓信號產(chǎn)生與消除254.2.4 內(nèi)選信號

9、登記與消除274.2.5 外呼信號登記與消除284.2.6 定向294.2.7 起動加速和穩(wěn)定運行294.2.8 停層信號294.2.9 制動過程294.3 程序語句表324.4 程序仿真36總結(jié)38致謝39參考文獻40第1章 電梯概述1.1 電梯的組成和基本結(jié)構(gòu)電梯是機電一體化產(chǎn)品。其機械部分好比是人的軀體，電氣部分相當于人的神經(jīng)，控制部分相當于人的大腦。各部分通過控制部分調(diào)度，密切協(xié)同，使電梯可靠運行。盡管電梯的品種繁多，但目前使用的電梯絕大多數(shù)為電力拖動、鋼絲繩拽引式結(jié)構(gòu)，其機械部分由拽引系統(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

10、輯功能控制系統(tǒng)和電氣安全保護等系統(tǒng)組成。圖1-1 電梯的組成（從占用四個空間劃分）圖1-2 電梯的基本結(jié)構(gòu) 圖1-1是典型電梯的結(jié)構(gòu)組成框圖，是根據(jù)使用中電梯所占據(jù)的四個空間，對電梯結(jié)構(gòu)作了劃分；圖1-2所示為曳引式電梯的組成和部件安裝示意圖，從兩張圖中不難看出一部完整電梯組成的大致情況。根據(jù)電梯運行過程中各組成部分所發(fā)揮的作用與實際功能，可以將電梯劃分為八個相對獨立的系統(tǒng)，表1-1列明了這八個系統(tǒng)的主要功能和組成。功 能主 要 構(gòu) 件 與 裝 置曳引系統(tǒng)輸出與傳遞動力，驅(qū)動電梯運行曳引機、曳引鋼絲繩、導(dǎo)向輪、反繩輪等導(dǎo)向系統(tǒng)限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌作上、下運動，承

11、受安全鉗工作時的制動力轎廂（對重）導(dǎo)軌、導(dǎo)靴及其導(dǎo)軌架等轎 廂用以裝運并保護乘客或貨物的組件，是電梯的工作部分轎廂架和轎廂體門 系 統(tǒng)供乘客或貨物進出轎廂時用，運行時必須關(guān)閉，保護乘客和貨物的安全轎廂門、層門、開關(guān)門系統(tǒng)及門附屬零部件重量平衡系統(tǒng)相對平衡轎廂的重量，減少驅(qū)動功率，保證曳引力的產(chǎn)生，補償電梯曳引繩和電纜長度變化轉(zhuǎn)移帶來的重量轉(zhuǎn)移對重裝置和重量補償裝置電力拖動系統(tǒng)提供動力，對電梯運行速度實行控制曳引電動機、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、電動機調(diào)速裝置等電氣控制系統(tǒng)對電梯的運行實行操縱和控制操縱箱、召喚箱、位置顯示裝置、控制柜、平層裝置、限位裝置等安全保護系統(tǒng)保證電梯安全使用，防止危及人身

12、和設(shè)備安全的事故發(fā)生機械保護系統(tǒng)：限速器、安全鉗、緩沖器、端站保護裝置等電氣保護系統(tǒng)：超速保護裝置、供電系統(tǒng)斷相錯相保護裝置、超越上下極限工作位置的保護裝置、層門鎖與轎門電氣聯(lián)鎖裝置等表1-1 電梯八個系統(tǒng)的功能及主要構(gòu)件與裝置1.2 電梯的主要參數(shù)1、額定載重量（）：電梯設(shè)計所規(guī)定的轎廂內(nèi)最大載荷。2、轎廂尺寸（）：轎廂內(nèi)部尺寸：寬深高。3、轎廂型式：單面開門、雙面開門或其他特殊要求，包括轎頂、轎底、轎壁的表面處理方式，顏色選擇，裝飾效果，是否裝設(shè)風扇、空調(diào)或電話對講裝置等。4、轎門型式：常見轎門有柵欄門、中分門、雙折中分門、旁開門及雙折旁開門等。5、開門寬度（）：轎廂門和層門完全開啟時的凈

13、寬度。6、開門方向：對于旁開門，人站在轎廂外，面對層門，門向左開啟則為左開門，反之為右開門；兩扇門由中間向左右兩側(cè)開啟者稱為中分門。7、曳引方式：即曳引繩穿繞方式，也稱為曳引比，指電梯運行時，曳引輪繩槽處的線速度與轎廂升降速度的比值。8、額定速度（m/s）：電梯設(shè)計所規(guī)定的轎廂運行速度。9、電氣控制系統(tǒng)：包括電梯所有電氣線路采取的控制方式、電力拖動系統(tǒng)采用的型式等方面。10、停層站數(shù)：凡在建筑物內(nèi)各樓層用于出入轎廂的地點稱為停層站，其數(shù)量為停層站數(shù)。11、提升高度（）：由底層端站樓面至頂層端站樓面之間的垂直距離。12、頂層高度（）：由頂層端站樓面至機房樓面或隔音層樓板下最突出構(gòu)件之間的垂直距離

14、。13、底坑深度（）：由底層端站樓面至井道底面之間的垂直距離14、井道高度（）：由井道底面至機房樓板或隔音層樓板下最突出構(gòu)件之間的垂直距離。15、井道尺寸（）：井道的寬深。1.3 電梯的性能指標（1）安全性電梯時運送乘客的，即使載貨電梯通常也有人相伴隨，因此對電梯的第一要求就是安全。電梯的安全與設(shè)計、制造、安裝調(diào)試及檢修各環(huán)節(jié)都有密切聯(lián)系，任何一個環(huán)節(jié)出了問題，都可能造成不安全的隱患，以致造成事故。（2）可靠性電梯的可靠性很重要，如果一部電梯工作起來經(jīng)常出故障，就會影響人們正常的生產(chǎn)與生活，給人們造成很大的不便，不可靠也是事故的隱患，常常是不安全的起因。要想提高可靠性，首先應(yīng)提高構(gòu)成電梯的各個

15、零部件的可靠性，只有每個零部件都是可靠的，整個電梯才能使可靠的。（3）停站的準確性停站準確性又稱平層準確度，平層精度。電梯轎廂的平層準確度與電梯的額定速度，電梯的負載情況有密切關(guān)系。負載重，則慣性大，提速高慣性也大。因此檢查平層準確度時，分別以空載，滿載，上下運行，到達同一層站停測量平衡誤差，取其最大值做平層站的平層準確度。（4）振動、噪聲及電磁干擾現(xiàn)代電梯是為乘客創(chuàng)造舒適的生活和工作環(huán)境。因側(cè)要求電梯運行平穩(wěn)，安靜，無電磁干擾。（5）舒適感和快速感電梯作為一種交通工具，對于快速性的要求是必不可少的，快速可以節(jié)省時間，這對于快節(jié)奏的現(xiàn)代生活中的乘客是很重要的。但是加速度和減速度的過分增大的不合

16、理變化又會造成乘客的不適感。因此在電梯設(shè)計時就要兼顧快速性和舒適感這兩個互相矛盾的因素。（6）節(jié)能現(xiàn)代電梯應(yīng)該合理的選擇拖動方式，以達到節(jié)能的目的。1.4 電梯的種類1、根據(jù)電梯用途分類（1）乘客電梯 passenger lift 為運送乘客而設(shè)計的電梯，代號TK。（2）載貨電梯 goods lift；freight lift 主要為運送貨物而設(shè)計的電梯，通常有人伴隨，代號TH。（3）客貨電梯 passenger-goods lift以運送乘客為主，但也可運送貨物的電梯，代號TL。（4）病床電梯、醫(yī)用電梯 bed lift為運送病床（包括病人）及醫(yī)療設(shè)備而設(shè)計的電梯，代號TB。（5）住宅電梯

17、residential lift供住宅樓使用的電梯，代號TZ。（6）雜物電梯 dumbwaiter lift；service lift只能運送圖書、文件、食品等少量貨物，不允許人員進入的電梯，代號TW。（7）船用電梯 lift on ships船舶上使用的電梯，代號TC。（8）觀光電梯 panoramic lift；observation lift 井道和轎廂壁至少有同一側(cè)透明，乘客可觀看轎廂外景物的電梯，代號TG。（9）汽車電梯 motor vehicle lift；automobile life用作運送車輛而設(shè)計的電梯，代號TQ。（10）其他電梯 用作專門用途的電梯，如冷庫電梯、防爆電梯、

18、礦井電梯、建筑工地電梯等。2、根據(jù)電梯運行速度分類（1）低速梯：轎廂額定速度小于等于1m/s的電梯，通常用于10層以下的建筑物，多為客貨兩用梯或貨梯。（2）中速（快速）梯：轎廂額定速度大于1m/s且小于2m/s的電梯，通常用于10層以上的建筑物內(nèi)。（3）高速梯：轎廂額定速度自2m/s起且小于3m/s的電梯，通常用于16層以上的建筑物內(nèi)。（4）超高速梯：轎廂額定速度大于等于3m/s的電梯，通常用于超高層建筑物內(nèi)。3、 按有無電梯機房分類（1）有機房電梯根據(jù)機房的位置與型式可分為以下幾種： 機房位于井道上部并按照標準要求建造的電梯； 機房位于井道上部，機房面積等于井道面積、凈高度不大于2300的小

19、機房電梯； 機房位于井道下部的電梯。（2）無機房電梯根據(jù)曳引機安裝位置分為以下幾種： 曳引機安裝在上端站轎廂導(dǎo)軌上的電梯； 曳引機安裝在上端站對重導(dǎo)軌上的電梯； 曳引機安裝在上端站樓頂板下方承重梁上的電梯； 曳引機安裝在井道底坑內(nèi)的電梯。4、按曳引機結(jié)構(gòu)型式分類（1）有齒輪曳引機電梯：曳引電動機輸出的動力通過齒輪減速箱傳遞給曳引輪，繼而驅(qū)動轎廂，采用此類曳引機方式的稱為有齒輪曳引電梯。（2）無齒輪曳引機電梯：曳引電動機輸出動力直接驅(qū)動曳引輪，繼而驅(qū)動轎廂，采用此類曳引機方式的稱為無齒輪曳引電梯。第2章 PLC及變頻器2.1 PLC的相關(guān)介紹2.1.1 PLC簡述可編程邏輯控制器（PLC），是一

20、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。其特點有：（1）可靠性 PLC不需要大量的活動部件和電子元器件，它的接線也大大減少。與此同時，系統(tǒng)的維修簡單、維修時間縮短，因此可靠性得到提高； PLC采用了一系列可靠性設(shè)計的方法進行設(shè)計，例如，冗余設(shè)計、掉電保護、故障診斷和信息保護及恢復(fù)等，使可靠性得到提高； PLC有較強的易操作性，它具有編程簡單、操作方便、維修容易等特點，因?qū)Σ僮骱途S修人員的技能要求降低，容易學(xué)習(xí)和掌握，

21、不容易發(fā)生操作的失誤，可靠性高； PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設(shè)計的控制裝置，它具有比通用計算機控制系統(tǒng)更簡單的編程語言和更可靠的硬件； 在PLC的硬件設(shè)計方面，采用了一系列提高可靠性的措施； 在PLC的軟件設(shè)計方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。（2）易操作性 操作方便對PLC的操作包括程序輸人的操作和程序更改的操作； 編程方便PLC有多種程序設(shè)計語言可供使用； 維修方便，PLC所具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求降低了。（3）靈活性 編程的靈活性； 擴展的靈活性； 操作的靈活性。（4）機電一體 專門為工業(yè)過程控制而設(shè)計的控制設(shè)備，體積大大減小，功能不斷完善，抗干擾性能增強、

22、機械與電氣部件被有機地結(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。2.1.2 PLC的功能和應(yīng)用（1） 開關(guān)邏輯和順序控制是PLC應(yīng)用最廣泛、最基本的場合；（2） 制造工業(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；（3） 定時控制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；（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(shù)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；（5） 信號連鎖系統(tǒng)信號連鎖是安全生產(chǎn)所需的。在信號連鎖系

23、統(tǒng)中，采用高可靠性的PLC是安全生產(chǎn)的要求；（6） 通信把PLC作為下位機，與上位機或同級的可編程序控制器進行通信，成數(shù)據(jù)的處理和信息的交換，實現(xiàn)對整個生產(chǎn)過程的信息控制和管理，因此PLC是實現(xiàn)工廠自動化的理想工業(yè)控制器。2.1.3 PLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較1、PLC與繼電器控制系統(tǒng)比較（1）繼電接觸控制全部用硬器件、硬觸點和“硬”線連接，為全硬件控制。PLC內(nèi)部大部分采用“軟”電器、“軟”接點和“軟”線連接，為軟件控制；（2）繼電接觸控制系統(tǒng)體積大。PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，體積?。唬?）繼電接觸控制全為機械式觸點，動作慢。PLC內(nèi)部全為“軟接點”，動作快；（4）繼電接觸控制功能改變，須

24、拆線、接線乃至更換元器件，比較麻煩。PLC控制功能改變，一般僅需修改程序即可，極其方便；（5）PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計、施工與調(diào)試比繼電接觸控制系統(tǒng)周期短；（6）PLC控制的自檢和監(jiān)控功能比繼電接觸控制的強；（7）PLC的應(yīng)用范圍比繼電接觸控制的要廣泛；（8）PLC可靠性比繼電接觸控制的高。2、PLC與微型計算機的比較（1）PLC輸出輸入口較多，中大型PLC輸出輸入口更多，便于多路多點控制；（2）PLC編程簡便，因為PLC是采用易于用戶理解、接收和使用的梯形圖編程語言，指令較少。而計算機使用匯編語言或其他高級語言編程，比PLC編程復(fù)雜；（3）PLC可靠性高，因為PLC是為工作環(huán)境條件比較惡劣的工業(yè)

25、控制設(shè)計的；（4）PLC技術(shù)較容易掌握，使用維護方便，對使用者的技術(shù)水平要求比使用計算機時低；（5）PLC采用掃描方式工作，加之其他原因，PLC輸入輸出響應(yīng)比計算機慢；（6）PLC體積較小，調(diào)試周期短。2.1.4 課題研究對PLC的選擇電梯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。根據(jù)電梯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，本設(shè)計選擇了三菱公司生產(chǎn)的FX2N系統(tǒng)PLC。FX2N系統(tǒng)PLC具有以

26、下幾方面的優(yōu)點： FX2N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。 FX2N指令功能豐富，有各種指令107條，且指令執(zhí)行速度快。 FX2N 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。 FX2N 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。2.2 變頻器的相關(guān)介紹2.2.1 變頻器的定義變

27、頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護等等。2.2.2 通用變頻器概況（1）容量不斷擴大 80年代初采用的BJT的PWM變頻器實現(xiàn)了通用化。到了90年代初，BJT通用變頻器的容量達到了600KVA，400KVA以下的已經(jīng)系列化。前幾年主開關(guān)器件開始采用IGBT，僅

28、三、四年的時一間，IGBT變頻器的單機容量已達1800KVA，隨著IGBT容量的擴大，通用變頻器的容量也將隨之擴大。（2）結(jié)構(gòu)的小型化 變頻器主電路中功率電路的模塊化，控制電路采用大規(guī)模集成電路和全數(shù)字控制技術(shù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計上采用“平面安裝技術(shù)”等一系列措施，促進了變頻電源裝置的小型化。（3）多功能和智能化電力電子器件和控制技術(shù)的不斷進步，使變頻器向多功能化和高性能化方向發(fā)展。特別是微機的應(yīng)用，為變頻器多功能化和高性能化提供了可靠的保證。（4）應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大 通用變頻器經(jīng)歷了模擬控制、數(shù)字控制、數(shù)?；旌峡刂疲钡饺珨?shù)字控制的演變，逐步地實現(xiàn)了多功能化和高性能化，進而使之對各類生產(chǎn)機械、各類生產(chǎn)工

29、藝的適應(yīng)性不斷增強。2.2.3 課題研究對變頻器的選擇目前，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。本設(shè)計方案沒有采用專用變頻器，而是選用了安川VS-616G5型全數(shù)字變頻器，它具有磁通矢量控制、轉(zhuǎn)差補償、負載轉(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，特別適合電梯類負載頻繁變化地場合。2.2.4 安川VS-616G5變頻器簡介1、VS-616G5變頻器的主要性能（1）磁通矢量控制使任何

30、類型的負載都可在低速下平穩(wěn)啟動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，當增加PG控制時，可以實現(xiàn)零速高轉(zhuǎn)矩控制。（2）可靠的力矩控制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。（3）寬調(diào)速范圍的精確控制VS-616G5即使在負載變動條件下，也具有全速范圍高精度運行的特點。（4）優(yōu)秀的伺服響應(yīng)帶PG反饋時，需要選

31、用PG速度控制卡。2、VS-616G5變頻器的特點（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??；（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、VS-616G5變頻器的標準規(guī)格電壓200V400V容量范圍1.2 10KVA1.4 460KVA電源電壓頻率200V： 三相 200/208/220V 400V： 三相 380/400/415/440/460V電壓允許變動+10% 15%頻率允許變動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）

32、 v/f控制帶傳感器 v/f控制（用參數(shù)切換）控 制 特 性啟動轉(zhuǎn)矩150%/1 HZ(無PG) 150%/0 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(yīng)5HZ(無PG) 30HZ(帶PG)轉(zhuǎn)矩極限有轉(zhuǎn)矩精度5%轉(zhuǎn)矩響應(yīng)20HZ(無PG)以上 150HZ(帶PG)以上頻率控制范圍0.1 400HZ頻率精度（溫度變動）數(shù)字式指令0.01%（-10 +40C）模擬指令0.1%（25C 10C）頻率設(shè)定分辨率（運算分辨率）數(shù)字式指令0.01HZ/100HZ模擬式指令0.03HZ/160HZ輸出頻率分辨率0.

33、01HZ過載量額定輸出電流的150%/min控 制 特 性頻率設(shè)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%抑制高次諧 波 電源直流電抗器200V 24KVA 400V 26KVA一下可選擇12相整流不能變動主要控制功能瞬停再啟動，下降控制，轉(zhuǎn)矩控制，零點伺服控制等操作設(shè)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塊）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，輸入缺相表2-1 VS-616G5變頻器的標準規(guī)格參數(shù)功用A組確定控制模式B組選擇運動功能C組確定加減時間及轉(zhuǎn)矩補償時間D組選擇頻

34、率E組確定運行壓頻曲線F組保護設(shè)置H組確定偏壓標準表2-2 變頻器參數(shù)第3章 硬件設(shè)計3.1 電梯系統(tǒng)及主電路圖 電梯的硬件系統(tǒng)由操縱盤、門廳信號、PLC、變頻器、調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如3-1所示，圖中變頻器只完成調(diào)速功能，而邏輯控制部分由PLC完成。PLC負責處理各種信號的邏輯關(guān)系，從而向變頻器發(fā)出起停信號，同時變頻器也將自身的工作狀態(tài)返回PLC形成雙向聯(lián)絡(luò)關(guān)系。系統(tǒng)還配置了與電動機同軸連接旋轉(zhuǎn)編碼器及PG卡，完成速度檢測及反饋，形成速度閉環(huán)和位置閉環(huán)。此系統(tǒng)還必須配置制動電阻，當電梯減速運行時，電動機處于再生發(fā)電狀態(tài)，向變頻器回饋電能，抑制直流電壓升高。轎廂操縱廳門信號PLC變頻器 P

35、G卡拽 引 機旋轉(zhuǎn)編碼器電源圖 3-1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3-2所示為電梯驅(qū)動機構(gòu)原理圖，動力來自電動機，一般選11KW或15KW的異步電動機。拽引機的作用有三個：一是調(diào)速，二是驅(qū)動拽引鋼絲繩，三是在電梯停止時實施制動。為了加大載重能力，鋼絲繩的一端是轎廂，另一端加裝了配重裝置，配重的重量隨電梯載重的大小而變化，計算公式如下：配重的重量=（載重量/2+轎廂自重）45% （45%為平衡系數(shù)）M3 平衡墜轎 廂拽引機圖 3-2 電梯驅(qū)動機構(gòu)原理圖這種驅(qū)動機構(gòu)可使電梯的載重能力大大提高，在電梯空載上行或空載下行時，電動機額負載最大，處在驅(qū)動狀態(tài)，這就要求電動機在四象限內(nèi)運行。為滿足乘客的舒適感和平層精

36、度，要求電動機在各種負載下都有良好的調(diào)速性能和準確停車性能。為滿足這些要求采用變頻器控制電動機是最合適的。變頻器不但可以提供良好的調(diào)速性能，并能節(jié)約大量電能，這是目前電梯大量采用變頻器控制的主要原因。下面以正弦輸入和正弦輸出電壓源變頻驅(qū)動系統(tǒng)為例并結(jié)合圖3-3說明VVVF變頻電梯電力傳動系統(tǒng)的工作原理。三相整流三相逆變MPGPWMDSP 控制回路速度指令機 箱平 衡 墜電流反饋速度反饋圖 3-3 變頻電梯電力傳動系統(tǒng)該系統(tǒng)的特點有：（1）使用交流感應(yīng)電動機結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，維護方便，適于高速運行；（2）電力傳動效率高，節(jié)約電能。電梯屬于一種位能負載，在運行時具有動能，因此在制動時，將其回饋電

37、網(wǎng)具有很大意義；（3）結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，占地面積大大減少。3.2 電梯的主電路圖 圖3-4是電梯的主電路圖，圖中M1為YTD系列電梯專用雙速籠型異步電動機；KM1、KM2為電動機正反轉(zhuǎn)接觸器，用以實現(xiàn)電梯上下行控制；KM3、KM4為電梯高低速運行接觸器，用以實現(xiàn)電梯的高速和低速運行；KM5是啟動加速接觸器；KM6、KM7、KM8為減速制動接觸器，用以調(diào)整電梯制動時的加速度；L1、L2與R1、R2為串入電動機定子電路的電抗與電阻，與KM5-KM8配合實現(xiàn)電動機的加減速控制。當KM1或KM2與KM3通電吸合時，電梯將上行或下行啟動，延時后KM5通電吸合，切除R1、L1，電梯將轉(zhuǎn)為上行或下行

38、的勻速運行；當電梯接收到停層指令后，KM3斷電釋放，KM4通電吸合，電動機轉(zhuǎn)為低速接法，串入阻抗制動，實現(xiàn)上升與下降的低速運行，且KM5-KM8依次通電吸合，用來控制制動過程的強度，提高停車制動時的舒適感；到達平層位置時，接觸器全部斷電釋放，電梯抱匣抱死，電梯停止運行。在檢修狀態(tài)時，電梯只能在低速接法下點動運行。圖片請找QQ： 圖3-4 電梯主電路圖3.3 PLC控制系統(tǒng)I/O分配3.3.1 輸入模塊選擇PLC輸入模塊的功能主要是檢測來自現(xiàn)場設(shè)備的輸入信號，并將其轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部可處理的點評信號。輸入信號及地址分配如表3-1所示。 （1）輸入信號的類型選擇常用的開關(guān)量輸入模塊按信號類型分為三種

39、：直流輸入、交流輸入和交/直流輸入。選擇時一般根據(jù)現(xiàn)場輸入信號以及周圍環(huán)境來考慮。交流輸入模塊觸電接觸可靠，適合于油污、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。直流輸入模塊的延遲時間較短，可直接接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子設(shè)備連接。 （2）輸入信號的電壓等級選擇直流中有分5V、12V、24V、60V和68V，交流又分為115V和220V兩種。對于傳輸距離比較近的，可選用低電平，如5V、12V和24V。一般24V以下屬于低電平，用于傳輸距離較近的場合，如5V模塊最遠不超過10m。 （3）輸入接線方式的選擇PLC的I/O模塊外部接線方式分為隔離式、分組式和匯點式。匯點式模塊的所用點共用一個公共端（COM）；分組式模塊是

40、將I/O點分成若干組，每一組共用一個公共端，各組之間是隔離的；分隔式的每一個點對應(yīng)一個公共端，各點之間相互隔離，每一個點可使用不同的電源。隔離式每點平均價格較高，如果信號之間不需要隔離，應(yīng)選用前兩種方式接線。名稱符號輸入點名稱符號輸入點開門按鈕SB1X003上行限位開關(guān)SQ17X012關(guān)門按鈕SB2X004下行限位開關(guān)SQ18X013門鎖開關(guān)KA1X000上平層感應(yīng)器6KRX036自動開關(guān)SA1-1X001下平層感應(yīng)器7KRX037檢修開關(guān)SA1-2X002上行啟動按鈕SB3X005基站開關(guān)SQ5X007下行啟動按鈕SB4X006一樓感應(yīng)器1KRX021一樓轎內(nèi)選層鈕SB5X014二樓感應(yīng)器2

41、KRX022二樓轎內(nèi)選層鈕SB6X015三樓感應(yīng)器3KRX023三樓轎內(nèi)選信鈕SB7X016安全運行開關(guān)KA2RUN一樓上行外呼鈕1SB1X026開門到位開關(guān)SQ6X010二樓上行外呼鈕2SB1X027關(guān)門到位開關(guān)SQ7X011二樓下行外呼鈕2SB2X030三樓下行外呼鈕3SB2X032表3-1 輸入信號及地址分配3.3.2 輸出模塊選擇PLC輸出模塊的功能主要是將內(nèi)部的輸出電平，在輸出前轉(zhuǎn)換可匹配外部負載設(shè)備的控制信號。輸出信號及地址分配如表3-2所示。 （1）輸出方式選擇輸出模塊有三種輸出方式：繼電器輸出型、晶閘管輸出型和晶體管輸出型。晶閘管輸出模塊比較適合于開關(guān)頻率高、電感性和低功率因數(shù)

42、的負載設(shè)備，其缺點是價格高，過載能力較差。晶體管輸出型只能用于直流負載，它和晶閘管屬于無觸點元件，可靠性高、響應(yīng)速度快、壽命長，適用于通斷頻繁的負載，但過載能力稍差。相比之下，繼電器輸出模塊的優(yōu)點是使用電壓范圍寬，導(dǎo)通壓降損失少，并且價格較低，但使用壽命不長，而且響應(yīng)速度較慢。 （2）輸出接線方式的選擇 與輸入接線方式的選擇相同。 （3）輸出電流的選擇輸出模塊同時接通電樞的電流累計值必須小于公共端所允許通過的電流值。輸出模塊的輸出電流大小要大于負載電流的額定值。名稱符號輸出點名稱符號輸出點上行接觸器KM1Y000一層指示燈1HLY014下行接觸器KM2Y001二層指示燈2HLYO15高速接觸器

43、KM3Y002三層指示燈3HLY016低速接觸器KM4Y003一層內(nèi)選記憶燈HL1Y023加速接觸器KM5Y004二層內(nèi)選記憶燈HL2Y024制動接觸器KM6-KM8Y005-Y007三層內(nèi)選記憶燈HL3YO25開門接觸器KM9Y010一樓向上召喚燈HL8Y030關(guān)門接觸器KM10Y011二樓向上召喚燈HL9Y031上行指示燈HL6Y021二樓向下召喚燈HL10YO32下行指示燈HL7Y022三樓向下召喚燈HL12Y034表3-2 輸出信號及地址分配由上面可知三層電梯有25個輸入信號，22個輸出信號，考慮到留有余量，選擇FX2N-64MR（32點輸入，32點輸出）的PLC。3.4 PLC外部接

44、線圖圖片請找QQ：3.5 變頻器參數(shù)設(shè)置及計算3.5.1 VS-616G5 變頻器主要參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置說明A1-014存取級別為：ADVANCEDA1-023帶PG的矢量控制B1-010主速來自D1-01C1-013s加速時間為3sC1-023s減速時間為3sC2-010.8s加速開始時的s曲線特性時間C2-020.8s加速完成時的s曲線特性時間C2-030.8s減速開始時的s曲線特性時間C2-040.8s減速完成時的s曲線特性時間C5-015速度環(huán)比例，舒適感不好時在5-40間調(diào)整C5-021s速度環(huán)積分，舒適感不好時在0.5-5s間調(diào)整D1-0250HZ快車速度D1-036HZ爬行速度D1

45、-0910HZ慢車速度E1-01380V輸入電壓E1-0450HZ最高輸出頻率E1-05380V最大輸出電壓E2-0124.4A電動機額定電流（按電動機銘牌輸入）E2-046電極極數(shù)（按電動機銘牌輸入）H2-0137變頻器輸出端子9-10為運轉(zhuǎn)中2H3-051F選D1-02不選端子16輸入L3-040失速防止無效L6-014過轉(zhuǎn)矩檢出動作選擇L6-0310s過轉(zhuǎn)矩檢出時間L6-044過轉(zhuǎn)矩檢出動作選擇2L6-05200過轉(zhuǎn)矩檢出標準2L6-062s過轉(zhuǎn)矩檢出時間2L8-011制動電阻過熱L8-051輸入缺相L8-071輸出缺相F1-01600PG脈沖數(shù)表3-3 VS-616G5 變頻器主要參數(shù)

46、設(shè)置3.5.2 控制電路端子的功能說明變頻器的輸入信號包括對運行/停止、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)、點動等運行狀態(tài)進行操作的數(shù)字操作信號。變頻器通常利用繼電器觸點或晶體管集電極開路形式得到這些運行信號PLC的輸出端口可以和變頻器的上述信號端子直接相連接，從而實現(xiàn)PLC對變頻器的控制。變頻器的監(jiān)測輸出信號分為開關(guān)量檢測信號和模擬量檢測信號兩種，用來和其他設(shè)備配合以組成控制系統(tǒng)。模擬量檢測輸出信號既可根據(jù)需要送給電流表或頻率表，也可以送給PLC的模擬量輸入模塊。對于開關(guān)量檢測信號，由于是通過繼電器觸點或晶體管集電極開路的形式輸出，額定值均在24V/50mA之上，復(fù)合FX系列PLC對輸入信號的要求，所以將變頻器的開

47、關(guān)量檢測信號FX系列PLC的輸入端直接相連接，從而實現(xiàn)信號的反饋控制。種類端子符號端子名稱功能說明數(shù) 字 輸 入 信 號1正轉(zhuǎn)停止閉，正傳；開，停止多 功 能 輸 入 端2反轉(zhuǎn)停止閉，反轉(zhuǎn)；開，停止3外部故障閉，故障；開，正常4故障復(fù)位閉時復(fù)位5主速/輔助切換閉輔助頻率指令6調(diào)速指令2閉多段速設(shè)定2有效7點動指令閉時點動運行8外部封鎖指令閉時變頻器停止輸出11順序公共端子數(shù) 字 輸 出 信 號9運行信號運行時閉多 功 能 輸 出 端1025零速信號零速值（b2-01）一下時閉26速度一致信號在設(shè)定頻率2HZ以內(nèi)閉27多功能輸出公共端18故障輸出故障時18-20之間閉合故障時19-20之間斷開1

48、920模擬輸出信號21頻率表輸出0-10V/100%頻率22公共端23電流監(jiān)視5V/變頻器額定電流表3-4 控制電路端子的功能說明3.5.3 VS-616G5變頻器多級調(diào)速的PLC控制利用PLC的開關(guān)量輸入輸出模塊對變頻器的多功能輸入端進行控制，實現(xiàn)三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)、多速控制。這種控制方式滿足其工藝要求，且接線簡單，抗干擾能力強，使用方便，成本低，并且不存在由于噪聲和漂移帶來的各種問題。表3-4中多功能輸入端子和多功能輸出端子的功能為出廠時所設(shè)定，用戶也可以根據(jù)需要利用變頻器的數(shù)字操作器對這些端口重新進行功能設(shè)定。用數(shù)字操作器對參數(shù)H1-01H1-06進行設(shè)定，最多可達9段速運行，設(shè)定情

49、況如表3-5所示。端子對應(yīng)參數(shù)設(shè)定值內(nèi)容5H1-033多段速指令16H1-044多段速指令27H1-055多段速指令38H1-066點動頻率選擇表4-5 多段速參數(shù)的設(shè)定然后通過端子5、6、7、8和公共端子11之間的接通/斷開的組合，可得9段速頻率的選擇。端子接通/斷開的組合與被選擇頻率的對應(yīng)關(guān)系如表3-6所示。表中1表示接通，0表示斷開。其中點動運轉(zhuǎn)是一種與所設(shè)置的加減速時間無關(guān)的、單步的、以點動頻率運轉(zhuǎn)的驅(qū)動功能。變頻器的5、6、7端子經(jīng)過功能設(shè)定后再通過通斷組合，可控制8檔頻率，連同端子8對應(yīng)的點動頻率，共可實現(xiàn)9段速的控制。每檔相應(yīng)額頻率可以通過數(shù)字操作器對參數(shù)D1-01D1-09的設(shè)置而定（范圍0400HZ）。5-11（段速1）6-11（段速2）7-11（段速3）8-11（點動頻）被選擇的頻率0000頻率指令1D1-01主速頻率數(shù)1000頻率指令2D1-02輔助頻率數(shù)0100