大學(xué)畢設(shè)論文__基于plc的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、東北石油大學(xué)課程設(shè)計(jì)課 程_ 電氣工程課程設(shè)計(jì)_題 目 基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院 系電氣信息工程學(xué)院電氣工程系專業(yè)班級學(xué)生姓名 _學(xué)生學(xué)號 _指導(dǎo)教師 _2013 年 11 月 29 日東北石油大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程_ 電氣工程課程設(shè)計(jì)_題目_ 基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)_專業(yè)_姓名_ 學(xué)號_主要內(nèi)容：為保證電梯運(yùn)行既高效節(jié)能又安全可靠，必須改進(jìn)電梯控制方式。根據(jù)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(yīng)用而設(shè)計(jì) 的數(shù)字運(yùn)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、可靠地運(yùn)行。同時，由于電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，

2、電梯的拖動方式 己由原來直流調(diào)速逐漸過渡到變頻調(diào)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(yùn)行費(fèi)用，本文將基于PLC 的變頻調(diào)速方法應(yīng)用到電梯系統(tǒng)中。參考資料：1 葉安麗電梯技術(shù)基礎(chǔ)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.65-802 李秧耕，何喬治，何峰峰.電梯基本原理及安裝維修全書M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，20033 陳偉國.電梯的速度控制研究：碩十學(xué)位論文D.杭州:浙江工業(yè)大學(xué)，20054 李雪楓，武麗梅，李立新.電梯機(jī)械系統(tǒng)的動態(tài)特性分析M.機(jī)械工程師，2007 鐘肇新，范建東.可編程序控制器原理及應(yīng)用J.廣州:華南理工大學(xué)出版社，2002 成期限 201

3、3.11.18 至2013.11.24指導(dǎo)教師_專業(yè)負(fù)責(zé)人_2013 年 11 月 29 日電氣工程課程設(shè)計(jì)(報告)目錄1 設(shè)計(jì)要求. 12 電梯設(shè)備簡介.12.1 電梯的分類.12.2 電梯的主要參數(shù).12.3 電梯的安全保護(hù)裝置 .23 PLC 電梯系統(tǒng)的選擇及其控制系統(tǒng)的發(fā)展 .33.1 電力調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展 .33.2 電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì).33.3 異步電機(jī)的調(diào)速方法及經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較 .43.4 井道信號系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .73.5 電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).73.6 可編程控制器(PLC)的選型 .83.7 設(shè)計(jì)思路. 84 系統(tǒng)軟件開發(fā).124.1 電梯的自檢狀態(tài).124.2 電梯的正常工作

4、狀態(tài) .124.3 系統(tǒng)的軟件開發(fā)過程 .124.4 程序框圖設(shè)計(jì).13參考文獻(xiàn) .15附錄 A 電梯梯形圖控制程序.16電氣工程課程設(shè)計(jì)(報告)11 設(shè)計(jì)要求隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)和城市生活的發(fā)展，電梯成為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚拇焦ぞ?，?梯性能的好壞對人們生活的影響越來越顯著。傳統(tǒng)繼電器電梯控制系統(tǒng)，由于繼電器本 身的機(jī)械和電磁慣性大，大大降低了電梯系統(tǒng)的可靠性和安全性。為了保證電梯運(yùn)行既 高效節(jié)能又安全可靠，必須改進(jìn)電梯控制方式。根據(jù)PLC 電梯控制系統(tǒng)所具有的優(yōu)點(diǎn)，和電梯的變頻調(diào)速控制的介紹，及變頻器類型和參數(shù)設(shè)計(jì)的相關(guān)知識確定PLC 選型原則以及 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)

5、電梯系統(tǒng)自身的工作狀態(tài)要求， 進(jìn)行電梯系統(tǒng)的 PLC 軟件開發(fā)，通過軟件開發(fā)的特點(diǎn)，結(jié)合 PLC 自身的控制規(guī)律，設(shè) 計(jì)出可實(shí)現(xiàn)一定功能的 PLC 電梯控制系統(tǒng)。最后的模擬調(diào)試結(jié)果表明，基于PLC 的變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)運(yùn)行效率高，系統(tǒng)安全可靠性強(qiáng)，并且系統(tǒng)構(gòu)造簡單易于實(shí)現(xiàn)，滿足了 對電梯系統(tǒng)期望的要求。2 電梯設(shè)備簡介2.1 電梯的分類電梯的分類有各式各樣：按用途分類乘客電梯；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 1M/S 以下；高速電梯 12M/S 超高速電梯 4M/S 以上。 按驅(qū)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于 2M/

6、S。按控制方式分類層間控制；簡易集選控制；集選控制有無司機(jī)控制。2.2 電梯的主要參數(shù)載重量(KG)制造和設(shè)計(jì)規(guī)定，電梯的額定載重量。轎廂尺寸(MM)寬*深*高。轎廂形式有單或雙面開門及其他特殊要求等，以及對轎頂、轎底、轎壁的處理， 顏色的選擇，對電話的要求等等。轎門形式有柵欄門、封閉式中分門、封閉式雙折門、封閉式雙折中分門等。開門寬度(MM)轎廂門和層門完全開啟時的凈寬度。開門方向人在轎外面對轎廂門向左方向開啟的為左開門，門向右方向開啟的為右開門，兩扇門分別向左右兩邊開啟者為中開門，也稱中分門。曳引方式常用的有半繞 1: 1 吊索法，轎廂的運(yùn)行速度等于鋼絲繩的運(yùn)行速度。半繞 2：1吊索法，轎

7、廂的運(yùn)行速度等于鋼絲繩運(yùn)行速度的一半。全繞1:1 吊索法，轎廂的運(yùn)行速度等于鋼絲繩的運(yùn)行速度。電氣工程課程設(shè)計(jì)(報告)2額定速度(M/S)制造和設(shè)計(jì)所規(guī)定的電梯運(yùn)行速度。電氣控制系統(tǒng)包括控制方式、拖動系統(tǒng)的形式等。如交流電機(jī)拖動或直流電機(jī)拖 動，轎內(nèi)按鈕控制或集選控制等。停層站數(shù)(站)凡在建筑物內(nèi)各樓層用于出入轎廂的地點(diǎn)均稱為站。(11)提升高度(MM)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(MM)由底層端站樓面至機(jī)房樓板或隔音層樓板下最突出構(gòu)件之間的垂 直的距離。電梯的運(yùn)行速度越快，頂層高度一般越高。(13)底坑深度(MM)由底層端站樓面至井道底面之間的垂直距離。電梯的

8、運(yùn)行速度越 快，底坑一般越深。)井道高度(MM)由井道底面至機(jī)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(MM)寬*深。電梯的主要參數(shù)是電梯制造廠設(shè)計(jì)和制造電梯的依據(jù)。用 戶選用電梯時，必須根據(jù)電梯的安裝使用地點(diǎn)、載運(yùn)對象等，按標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，正確選擇 電梯的類別和有關(guān)參數(shù)與尺寸，并根據(jù)這些參數(shù)與規(guī)格尺寸，設(shè)計(jì)和建造安裝電梯的建 筑物，否則會影響電梯的使用效果。(16)電器設(shè)備及控制裝置：有曳引機(jī)，選層器傳動及控制柜、轎廂操縱盤、呼梯按鈕 和廳外指示器組成。(17)其它裝置：對重裝置、補(bǔ)償裝置等。2.3 電梯的安全保護(hù)裝置電磁制動器：裝于曳引機(jī)軸上，一般采用直流電磁制動器，啟

9、動時通電松閘，停 層后斷電制動。強(qiáng)迫減速開關(guān)：起分別裝于井道的頂部和底部，當(dāng)轎廂駛過端站換速未減速時，轎廂上撞塊就觸動此開關(guān)，通過電器傳動控制裝置，使電動機(jī)強(qiáng)迫減速。限位開關(guān)： 當(dāng)轎廂經(jīng)過端站平層位置后仍未停車， 此限位開關(guān)立即動作， 切斷電 源并制動，強(qiáng)迫停車。行程極限保護(hù)開關(guān)：當(dāng)限位開關(guān)不起作用，轎廂經(jīng)過端站時，此開關(guān)動作。急停按鈕：裝于轎廂司機(jī)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(guān)：每個廳門都裝有門鎖開關(guān)。僅當(dāng)廳門關(guān)上才允許電梯啟動；在運(yùn)行中如出現(xiàn)廳門開關(guān)斷開，電梯立即停車關(guān)門安全開關(guān)： 常見的是裝于轎廂門邊的安全觸板， 在關(guān)門過程中如安全觸

10、板碰 到乘客時，發(fā)出信號，門電機(jī)停止關(guān)門，反向開門，延時重新開門，此外還有紅外線開 關(guān)等。超載開關(guān)：當(dāng)超載時轎底下降開關(guān)動作，電梯不能關(guān)門和運(yùn)行。電氣工程課程設(shè)計(jì)（報告）3其它的開關(guān)：安全窗開關(guān)，鋼帶輪的斷帶開關(guān)等。3 PLC 的選擇及其控制系統(tǒng)的硬件開發(fā)3.1 電力調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展隨著時代的進(jìn)步和科技的發(fā)展，拖動控制的電力調(diào)速系統(tǒng)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、 交通運(yùn)輸、 國防軍事設(shè)施以及日常生活中越來越得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)轉(zhuǎn)速是否變化，可以將各 類生產(chǎn)機(jī)械分為恒速拖動與變速拖動機(jī)械兩大類， 而在現(xiàn)代的各行各業(yè)中， 絕大多數(shù)的 機(jī)械都有著調(diào)速的要求，使得對變速拖動系統(tǒng)的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。長期以來

11、，直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)一直在調(diào)速領(lǐng)域占主導(dǎo)地位，這主要是因?yàn)橹绷麟妱?機(jī)調(diào)速方便。而且在磁場一定的條件下，它的轉(zhuǎn)速和電樞電壓成正比，使其轉(zhuǎn)動矩容易 控制。因此直流電動機(jī)調(diào)速比較容易得到良好的動態(tài)特性， 但是直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、 制造費(fèi)時、價格昂貴、可靠性差、運(yùn)行出現(xiàn)火花等缺點(diǎn)使得直流電動機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn) 代化生產(chǎn)向高速、大容量發(fā)展的要求。交流電動機(jī)特別是鼠籠型異步電動機(jī)，由于它結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價格低廉，而 且堅(jiān)固耐用，運(yùn)行可靠，維護(hù)量少，可用于惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了極 其廣泛的應(yīng)用。但由于交流電動機(jī)平滑調(diào)速比較困難，在早期采用的主要是繞線式異步 電動機(jī)轉(zhuǎn)子外串電阻和鼠籠型異步電

12、動機(jī)變極調(diào)速。在 30 年代提出了串級調(diào)速的方法，但是帶來調(diào)速系統(tǒng)復(fù)雜，不容易控制的矛盾。直到本世紀(jì)50 年代中期，晶閘管研制成功，開創(chuàng)了電力電子技術(shù)發(fā)展的新時代， 使交流電機(jī)調(diào)速技術(shù)得以應(yīng)用。在印年代初期, 幾位著名的專家提出了實(shí)用和高效的靜止變壓變頻器。雖然交流電動機(jī)有許多優(yōu)點(diǎn)，但 由于變頻器的成本高，以及需要比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，在與直流傳動的競爭中受到了阻 礙，在 70 年代中期，在全世界范圍內(nèi)出現(xiàn)能源危機(jī)，節(jié)約能源的問題世界矚目。作為 節(jié)約能源的一個重要手段，電機(jī)的調(diào)速問題得到了重視，許多過去一般不調(diào)速的裝置也 采用了調(diào)速，由此對交流電動機(jī)調(diào)速技術(shù)的發(fā)展起了很大的推動作用。由此可見，研

13、究 電力傳動系統(tǒng)，特別是交流調(diào)速的問題有著重要的意義。3.2 電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(zhǔn)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，乘客會感覺很不電氣工程課程設(shè)計(jì)(報告)4舒服，為了滿足舒適感提高運(yùn)輸效率及正確平層要求，電梯的速度給定曲線是一個關(guān)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(shè)計(jì)成由兩段拋物線 (S 曲 線)及一段直線構(gòu)成，而這一曲線形狀的構(gòu)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

14、定從 0 加速到 1000 轉(zhuǎn)/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(zhuǎn)/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(shí)現(xiàn)，本設(shè)計(jì)采用的 616G5 變頻器 就具有S 曲線加速時間設(shè)定功能， 故將加速時間和 S 曲線加速時間配合調(diào)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(diào)整。理想的電梯速度給定曲線如圖 3-1 所示。圖中 A 為加速

15、度，V 為速度，0-T1 和 T2-T3 時間內(nèi)為拋物線速度曲線，T1-T2 時間 內(nèi)為直線速度曲線；T3-T4 時間內(nèi)為穩(wěn)速運(yùn)行階段；T4-T 時間內(nèi)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。3.3 異步電機(jī)的調(diào)速方法及經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速表達(dá)式為：n=no(1-s) =60fo/p(1-s)式中：，e 同步轉(zhuǎn)速;fo電源頻率；P電動機(jī)的磁極對數(shù)；S 異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率(4-1)圖 3-1 速度運(yùn)行曲線電氣工程課程設(shè)計(jì)（報告）5從式（4-1）可以看出，要調(diào)節(jié)異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以從改變下列三個參數(shù)入手： 改變異步電動機(jī)定子繞組的磁極數(shù)-即變極調(diào)速；改變異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差

16、率-即改變轉(zhuǎn) 差率調(diào)速；改變供電電源的頻率-即變頻調(diào)速。變極調(diào)速對于鼠籠型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的異步電動機(jī)，其轉(zhuǎn)子的極對數(shù)能自動地與定子極對數(shù)相對 應(yīng)。改變定子繞組的接法，以改變定子的極對數(shù)，使異步電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n0=6Ofi/p得到改變，達(dá)到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的目的。變極調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)：操作簡便、機(jī)械特性硬、效率高、可 獲得恒轉(zhuǎn)矩與恒功率調(diào)速。其缺點(diǎn)是：只能有極調(diào)速，而且調(diào)速等級有限，只適用于不 要求平滑調(diào)速的場合。改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速常見的利用改變轉(zhuǎn)差率進(jìn)行速度調(diào)節(jié)的方法有下列幾種：轉(zhuǎn)子電路串接電阻調(diào)速； 改變定子電壓調(diào)速；滑差電機(jī)調(diào)速；串極調(diào)速及脈沖調(diào)速等。下面依次介紹上述調(diào)速方 法的簡單原理及其優(yōu)缺點(diǎn)。1電路串接電

17、阻調(diào)速。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速方法簡單、初期投人少，一般適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。其缺點(diǎn)是當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時，轉(zhuǎn)子電路效率，隨之降低，轉(zhuǎn)子損耗增大，經(jīng)濟(jì)性變差；由于轉(zhuǎn)子電路串接電阻，使機(jī)械特性變軟，而且串接電阻的數(shù)值越大，特性就越軟，因 而在低速下穩(wěn)定性差；只能獲得有級調(diào)速，平滑性不高；調(diào)速范圍受負(fù)載轉(zhuǎn)矩的影響，當(dāng) 輕載時，調(diào)速范圍很小。2改變定子電壓調(diào)速。當(dāng)轉(zhuǎn)速低于與最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)速時，其機(jī)械特性部分對恒 轉(zhuǎn)矩負(fù)載不能穩(wěn)定運(yùn)行，因此調(diào)速范圍很小。對于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，在增加異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子 電阻的基礎(chǔ)上，改變定子電壓，可獲得較寬的調(diào)速范圍。但它的機(jī)械特性變軟，使運(yùn)行 不大穩(wěn)定。而且低壓時，過載能力低，負(fù)載波動較大時，適應(yīng)

18、性差，調(diào)速時效率低，功 率因數(shù)較轉(zhuǎn)子電路串接電阻時更低，在低速時，電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重。3滑差電機(jī)調(diào)速。其特點(diǎn)是在異步電動機(jī)的軸上裝一個電磁滑差離合器?；铍姍C(jī)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、可實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。其缺點(diǎn)是這 種調(diào)速方式在不同的勵磁電流下其機(jī)械特性很軟，并且勵磁電流越小，特性越軟。由于 磨擦與剩磁的存在，使其存在不可控區(qū)，即當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于 10%的額定轉(zhuǎn)矩時可能失控。4串極調(diào)速。繞線型轉(zhuǎn)子的異步電機(jī)與其它電機(jī)或電子設(shè)備（例如由晶閘管組成的逆變器）串級連接，以實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)。串極調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是在調(diào)速過程中其機(jī) 械特性硬度不變，穩(wěn)定性好；轉(zhuǎn)速可以調(diào)節(jié)至很低，調(diào)速范圍較寬；可實(shí)現(xiàn)自動控制無 極調(diào)

19、速;轉(zhuǎn)差功率可返回電網(wǎng)，效率較高。其缺點(diǎn)是只適用于繞線型轉(zhuǎn)子的異步電機(jī)， 在 使用上有其局限性；必須有一個與轉(zhuǎn)子電勢頻率相同的外加電勢。由于外加電勢的頻率 也得隨之變化，這在技術(shù)上是比較復(fù)雜的，設(shè)備較多，這是申極調(diào)速的一個主要缺點(diǎn)。VVVF 變壓變頻調(diào)速電氣工程課程設(shè)計(jì)（報告）6VVVF 電梯，米用交流單速電動機(jī)，通過對交流電動機(jī)調(diào)節(jié)供電電壓、供電頻率來 調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到線性化，將交流電動機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)行曲線線性段區(qū)域擴(kuò)大。由于系統(tǒng) 采用高精度電光碼盤，微機(jī)全數(shù)字化控制，使電梯平層精度達(dá)到毫米級，并且絕對保證 電動機(jī)零速下閘，舒適感非常好。交流變壓變頻調(diào)速的基本原理：要改變交流電動機(jī)轉(zhuǎn) 速，只需

20、改變定子頻率f0即可。但是，在改變轉(zhuǎn)速的同時，希望勵磁電流和功率因數(shù) 基本保持不變。磁通太弱，則沒有充分利用鐵芯，電機(jī)容許的輸出轉(zhuǎn)速下降，電機(jī)的功 率得不到充分利用而浪費(fèi)；若增大磁通，將引起磁路過分飽和而使勵磁電流增加，功率 因數(shù)降低，嚴(yán)重時會因繞組過熱而損壞電機(jī)，在交流異步電動機(jī)中：Eg= 4.44 fiNiKN神m（4 2）式中，Eg定子每相的氣隙磁通感應(yīng)電勢有效值；f1定子頻率；N1定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)；K N1基波繞組系數(shù)；m每極氣隙磁通量。對于固定電機(jī)，NIKN1為常量，因此，要想在改變f1的時候磁通m保持不變，只 需同步地改變Eg使Eg/m二常值，然而，繞組中的感應(yīng)電勢是難以直接控

21、制的，當(dāng)電勢 較高時，可以忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，此時定子相電壓UEg從而我們認(rèn)為當(dāng)U1/F1=常值時，m基本恒定，即U1和 F1成正比例函數(shù)。但是，當(dāng)頻率較低時，U1和Eg都較小，定子繞組的漏磁阻抗壓降不能忽略，此時可以簡單地把電壓U1適當(dāng)抬高，以便近似地補(bǔ)償定子壓降。在電梯的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電機(jī)的實(shí)際最大轉(zhuǎn)速為其額定轉(zhuǎn)速，因此，電梯的變頻 調(diào)速屬“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”。從上面的分析可看出，只有同時改變電源的電壓和頻率，才能滿足變頻調(diào)速的要求。 這樣的裝置統(tǒng)稱為變壓變頻裝置， 即 VVVF裝置 （VVVF是英文VARIABLE VOLTAGE VARIABLEFREQUENCY 的縮寫）。VVV

22、F 控制的電梯相對于交流雙速電梯、交流調(diào)壓調(diào)速電梯（ACVV）都有十分突出的優(yōu)點(diǎn)。下面與 ACVV 控制的電梯相比較。安全可靠。先進(jìn)的電腦控制技術(shù)，完善的 檢測、自診斷、自保護(hù)功能最大限度地考慮了電梯在任何情況下出現(xiàn)故障的可能性，設(shè) 置了各種防故障和應(yīng)急裝置。舒適感好。理想的電梯運(yùn)行速度曲線，根據(jù)人體生理適應(yīng) 能力由高性能的微電腦設(shè)計(jì)而成，采用矢量控制技術(shù)對交流電動機(jī)進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，使電 梯運(yùn)行極其平衡、舒適。最佳召喚應(yīng)答處理和分配方式，根據(jù)乘客人流情況快速反應(yīng)自 動調(diào)節(jié)，使電梯運(yùn)行迅速、合理，最大限度地縮短乘客候梯時間，使電梯運(yùn)行效率得到 充分發(fā)揮。節(jié)約電能。全電腦控制的調(diào)節(jié)調(diào)頻調(diào)速（VWF）

23、系統(tǒng)，不僅性能優(yōu)異、功能齊全、質(zhì) 量電氣工程課程設(shè)計(jì)（報告）7可靠，而且具有優(yōu)異的節(jié)能效果，與目前同規(guī)格的 ACVV 相比，節(jié)能約 40%，并可 使用戶電源容量也大量減小。節(jié)省機(jī)房空間。超小型的機(jī)房全電腦控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的機(jī)房控制系統(tǒng)相比，體積減 少 1/2以上，重量大大減輕。因此，節(jié)省機(jī)房空間，減輕機(jī)房承重，提高建筑利用率， 從而可節(jié)約建筑費(fèi)用。利用率高。全電腦控制可以方便地使兩臺、三臺、四臺以上的電梯進(jìn)行群控，合理 安排，合理分配，提高電梯的運(yùn)行效率。3.4 井道信號系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(dāng)前位置，電梯確定是否能夠應(yīng)答新的召喚指令

24、以及什么時候減速平層制動這都需要知道電梯的當(dāng)前的準(zhǔn) 確位置。一般的電梯系統(tǒng)都的位置信號都是靠設(shè)置在井道中的位置開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的，如我 們上邊說到的干簧感應(yīng)器，就是比較可靠，性能比較好的一種。在井道中對應(yīng)每一樓層 的適當(dāng)位置都安裝一個干簧感應(yīng)器， 在轎廂運(yùn)行過程中到當(dāng)固定在轎廂頂上的閣磁板插 入某樓曾的干簧感應(yīng)器時，該干簧管的常閉觸點(diǎn)接通，表示電梯已經(jīng)到達(dá)該樓層，并置 位相應(yīng)的狀態(tài)繼電器，知道隔磁板插入另外一個樓層的干簧感應(yīng)器。轎廂的平層與停車轎廂運(yùn)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(yīng)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 平層停車需過程需要

25、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(zhǔn)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(yīng)器發(fā)出的。如圖44所示，上平層感應(yīng)器和下平層感應(yīng)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(yīng)器首先插入隔磁板，發(fā)出減速信號，電梯開始減速，直到 下平層感應(yīng)器插入隔磁板的時候，說明電梯已經(jīng)準(zhǔn)確平層，發(fā)出停車信號，電動機(jī)停轉(zhuǎn)， 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的獲得過程與此正好相反。3.5 電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本控制系統(tǒng)是采用 VS 616G5 型變頻器和西門子 S7200 系列 PLC 組成的變頻 調(diào)速電梯控制系統(tǒng)，

26、電氣控制硬件框圖如圖 4-5,它由曳引電機(jī)、門電機(jī)、變頻器、可編 程控制器 PLC及其他電氣元件構(gòu)成。電梯的調(diào)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(jī)的轉(zhuǎn)速，構(gòu)成閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)。電路的邏輯部分由PLC 來電氣工程課程設(shè)計(jì)(報告)8實(shí)現(xiàn),PLC 接受來自現(xiàn)場的呼叫、轉(zhuǎn)速、樓層、位置等信號。發(fā)給調(diào)速系統(tǒng)的速度信號 門機(jī)的開關(guān)門信號、樓層顯示及呼叫顯示信號。系統(tǒng)控制原理圖如圖3-2 所示：圖 3-2 控制系統(tǒng)原理圖3.6 可編程控制器(PLC)的選型根據(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(jì)數(shù)器，綜 合考慮后，系統(tǒng)選擇了西門子 S7200 系列 PLC。西

27、門子 S7200 系列 PLC 具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：S7200 系列 PLC 配置靈活，除主機(jī)單元外，還可擴(kuò)展 1/0 模塊，A/D 模塊，D/A 模塊和其它特殊功能模塊。S7 200 系列 PLC 指令功能豐富，有多種指令，且指令執(zhí)行速度快。S7 200 系列 PLC 可用內(nèi)部輔助繼電器M，定時器 T,計(jì)數(shù)器 C 等功能和數(shù)量 滿足了系統(tǒng)控制要求的需要，尤其是高速計(jì)數(shù)器能接受脈沖編碼器脈沖。S7200 的編程可用編程器，編程方便。編程語言可用梯形圖或指令表。PLC 主機(jī)及擴(kuò)展、機(jī)械系統(tǒng)、轎廂操縱盤、廳外呼梯盤、指層器、門機(jī)、調(diào)速裝置 與主拖動系統(tǒng)等。系統(tǒng)控制核心為 PLC 主機(jī)、呼梯盤、井

28、道及安全保護(hù)信號通過PLC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(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號。3.7 設(shè)計(jì)思路3.7.1 電梯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能電氣工程課程設(shè)計(jì)（報告）9一臺電機(jī)控制上升和下降，各層設(shè)上/下呼叫開關(guān)（最頂層與起始層只設(shè)一只）電梯到位后，具有手動或自動開門關(guān)門功能。電梯內(nèi)設(shè)有方向指示燈及電梯當(dāng)前層號指示燈及層樓指令鍵，及照明。待客自動開門，當(dāng)電梯在某層停梯待客時，按下層外召喚按鈕，應(yīng)能自動開門。 自動關(guān)門待客。當(dāng)完成全部轎廂內(nèi)指令，又無層外呼梯信號時，電梯應(yīng)自動關(guān)鍵客按迎 門在調(diào)定時間內(nèi)自動關(guān)閉轎廂照明。自動關(guān)門與提早關(guān)門，在一般情況下，電梯停站應(yīng)能自

29、動關(guān)門；在延時時間內(nèi),若按下關(guān)門按鈕，門將不經(jīng)延時提前實(shí)現(xiàn)關(guān)門動作。按鈕開門。在開關(guān)過程中或門關(guān)閉后，電梯啟動前，按下操縱盤上開關(guān)按鈕，門 將打開。內(nèi)指令記憶。當(dāng)轎廂內(nèi)操縱盤上有多個選層指令時，電梯應(yīng)能按順序?？寇囬T， 并能至調(diào)定時間，自動確定運(yùn)行方向。自動定向，當(dāng)轎廂內(nèi)操縱盤選層指令相對與電梯位置具有不同方向時，電梯應(yīng)能 按先入為主的原則，自動確定運(yùn)行方向。自動換向，當(dāng)電梯完成全部順向指令后，應(yīng)能 自動換向，應(yīng)答相反方向的信號。呼梯記憶與順向截停。電梯在運(yùn)行中應(yīng)能一記憶層外的呼梯信號，對符合運(yùn)行方 向的召喚，應(yīng)能自動逐一停靠應(yīng)答。3.7.2 點(diǎn)數(shù)的分配及機(jī)型的選擇按照系統(tǒng)要求，PLC 的點(diǎn)數(shù)

30、分配如表（3-1 ）所示：表 3-1 I/O 點(diǎn)數(shù)的分配輸入輸出開門信號I0.0正向運(yùn)行Q0.0關(guān)門信號I0.1反向運(yùn)行Q0.1開門限位信號I0.2正常運(yùn)行頻率Q0.2關(guān)門限位信號I0.3點(diǎn)動頻率Q0.3超載信號I0.4爬行頻率Q0.4檢修信號I0.5開門Q0.5變頻器故障信號I0.6關(guān)門Q0.6一層選層信號I0.7一層選層指示燈Q0.7一層選層信號I1.0二層選層指示燈Q1.0電氣工程課程設(shè)計(jì)（報告）10一層選層信號11.1三層選層指示燈Q1.1四層選層信號I1.2四層選層指示燈Q1.2一層上呼信號I1.3一層上呼信號燈Q1.3二層上呼梯信號I1.4二層上呼信號燈Q1.4三層上呼梯信號11.

31、5三層上呼信號燈Q1.5二層下呼梯信號I1.6二層下呼信號燈Q1.6三層下呼梯信號I1.7三層下呼信號燈Q1.7四層下呼梯信號I2.0四層下呼信號燈Q2.0一層上平層I2.1上行顯示Q2.1一層下平層I2.2下行顯示Q2.2二層上平層I2.3超載報警Q2.3一層下平層I2.4數(shù)碼管 A 段顯示Q2.4三層上平層I2.5數(shù)碼管 B 段顯示Q2.5三層下平層I2.6數(shù)碼管 C 段顯示Q2.6四層上平層I2.7數(shù)碼管 D 段顯示Q2.7四層下平層13.0數(shù)碼管 E 段顯示Q3.0上極限限位I3.1數(shù)碼管 F 段顯示Q3.1下極限限位I3.2數(shù)碼管 G 段顯示Q3.2根據(jù)表（4-1 ）可知，設(shè)備大約有

32、 27 個輸入點(diǎn)，27 個輸出點(diǎn)，考慮 10-15%的裕量, 故選擇西門子 S7 200 系列 CPU22及擴(kuò)展模塊 EM22（DC24V1 點(diǎn)輸入/16 點(diǎn)輸出）CPU226 為 24 點(diǎn)輸入 16 點(diǎn)輸出，外加擴(kuò)展模塊足以滿足系統(tǒng)需要。另外，CPU22 旳以提供DC5V電流為1000MAEM223莫塊耗DC5V總電流為150MA可見這種配置是可行的。 系統(tǒng)配置圖如圖 3-3 所示：電氣工程課程設(shè)計(jì)（報告）11電氣工程課程設(shè)計(jì)（報告）124 系統(tǒng)軟件開發(fā)4.1 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(jù)運(yùn)行要求及保護(hù)要求由 PLC 來實(shí)

33、現(xiàn)邏輯控制。PLC 上電后，PLC 中的程序己開始運(yùn)行，但因?yàn)殡娞萆形醋x入任何數(shù)據(jù)，也就無法 在收到請求信號后通過固化在 PLC 中的程序作出響應(yīng)。為滿足處于響應(yīng)呼叫就緒狀態(tài) 這一條件，必須使電梯處于平層狀態(tài)已知樓層且電梯門處于關(guān)閉狀態(tài)。電梯自檢過程的 目標(biāo)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(jìn)而使電梯下行直至平層是中間繼電器復(fù)位為止。4.2 電梯的正常工作狀態(tài)電梯完成一個呼叫響應(yīng)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，通過選向模塊進(jìn)行選向。電梯通過拖

34、動調(diào)速模塊驅(qū)動直流電機(jī)拖動轎廂運(yùn)動。轎廂運(yùn)動速度要經(jīng)過低速轉(zhuǎn)變?yōu)橹兴僭俎D(zhuǎn)變?yōu)楦咚伲⒁愿咚龠\(yùn)行至減速點(diǎn)。當(dāng)電梯檢測到目標(biāo)層樓層檢測點(diǎn)產(chǎn)生的減速點(diǎn)信號時，電梯進(jìn)入減速狀態(tài)，由中 速度變?yōu)榈退?，并以低速運(yùn)行到平層點(diǎn)停止。平層后，電梯開門，直到碰到開門到位行程開關(guān)；再經(jīng)過一定延時后關(guān)門，直到 碰到關(guān)門到位行程開關(guān)。電梯控制系統(tǒng)始終實(shí)時顯示轎廂所在樓層。4.3 系統(tǒng)的軟件開發(fā)過程4.3.1 開關(guān)門環(huán)節(jié)電梯的開關(guān)門存在以下幾種情況：電梯自動運(yùn)行停層時的開門。電梯在停層時，至平層位置，Q0.5 接通，電梯應(yīng)開始開門。開關(guān)門均為手動狀態(tài)，由開關(guān)門按鈕 I0.0 和 I0.1 實(shí)施開門與關(guān)門。呼梯開 門。電梯

35、到達(dá)某層站后，如果沒有人繼續(xù)使用電梯，電梯將?？吭谠搶诱敬?，若有人 在該層站呼梯，電梯將首先開門，以滿足用梯的要求。若其他層站有人呼梯，電梯將首 先定向，并起動運(yùn)行，到達(dá)呼梯層時再開門，此時的開門按停層開門處理。電梯停用后的關(guān)門。此時電梯到達(dá)基站，人員離開轎廂，電梯自動延遲3 秒關(guān)門。 電梯自動 運(yùn)行時的關(guān)門。停站時間繼電器 T37 延時結(jié)束后，電梯自動關(guān)門。停站時間未到，可通 過關(guān)電氣工程課程設(shè)計(jì)（報告）13門按鈕實(shí)現(xiàn)提前關(guān)門。4.3.2 電梯初始化環(huán)節(jié)當(dāng) PLC 首次運(yùn)行程序時，通過 SM0.1 控制電梯，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

36、,進(jìn)而使電梯下行直至平層是中間繼電器復(fù)位為止。4.3.3 外呼信號的登記與消除環(huán)節(jié)人員在廳門外呼梯時，呼梯信號應(yīng)被接收和記憶。當(dāng)電梯到達(dá)該樓層，且定向方向 與目的地方向一致時（基層與頂層除外），呼梯要求已滿足，呼梯信號應(yīng)被消除。按下外呼按鈕時，相對應(yīng)的外呼輔助繼電器接通，外呼鈕下的指示燈亮，表示呼梯 要求已被電梯接收并記憶。而該信號的消除環(huán)節(jié)是由當(dāng)層信號的動斷觸點(diǎn)與運(yùn)行方向信 號的動斷并聯(lián)構(gòu)成。這樣安排是前邊提到過的電梯運(yùn)行中只響應(yīng)同時呼梯的原則決定 的。即電梯運(yùn)行方向與呼梯目的的地方向一致且到達(dá)呼梯樓層時，電梯將停止，呼梯要 求已滿足，呼梯信號被消除。電梯運(yùn)行方向與呼梯目的地方向相反時，如電

37、梯從一樓向 上運(yùn)行（上行）而呼梯要求從二樓向下，若有去三樓以上的內(nèi)選層要求及外呼梯要求，電 梯到達(dá)二樓時（無二樓上行要求）不停梯，呼梯要求沒有滿足，呼梯信號不能消除；若三 樓以上無用梯要求，電梯將停在二樓，但呼梯信號（二下），不能立即消除，待人員進(jìn)入 轎廂，選層（去一樓）后，電梯定向下，則二下呼梯信號已滿足，呼梯信號被消除。4.3.4 電梯的定向環(huán)節(jié)在自動運(yùn)行狀態(tài)下，電梯首先應(yīng)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(nèi)選和外呼信號時，應(yīng)將電梯所處的位置與 內(nèi)選和外呼信號進(jìn)行比較，確定是上行還是下行。一旦電梯定向后，內(nèi)選與外呼對電梯 進(jìn)行順向運(yùn)行的要求

38、沒有滿足的情況下，定向信號不能消除。檢修狀態(tài)下運(yùn)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 分別為定上行及定下行 中間繼電器，它們線圈的工作條件觸點(diǎn)塊由內(nèi)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梯信號的“屏蔽”實(shí)現(xiàn)的。4.3.5 電梯的上升與下降有邏輯關(guān)系確定電梯的運(yùn)動方向，再加上內(nèi)呼和外呼等信號即可控制電梯的運(yùn)行， 電梯先從靜止加速到正常運(yùn)行頻率并保持，當(dāng)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。4.4 程序框圖設(shè)計(jì)電氣工程課程設(shè)計(jì)（報告）14結(jié)合電梯及 PLC 實(shí)際硬件配置，按照系統(tǒng)控制要求，設(shè)計(jì)程序框圖圖4-1 所示:電氣工程課程設(shè)計(jì)（報告）15高速等待電梯啟動Y改變數(shù)碼管顯示停止圖 4-1 程序流程框圖開門電氣工程課程設(shè)計(jì)（報告）16參考文獻(xiàn)1 葉安麗電梯技術(shù)基礎(chǔ)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.65-802 李秧耕，何喬治，何峰峰.電梯基本原理及安裝維修全書M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.40-503 陳偉國.電梯的速度控制研究：碩十學(xué)位論文D.杭州：浙江工業(yè)大學(xué)，20054 李雪楓，武麗梅，李立新.電梯機(jī)