畢業(yè)設(shè)計基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計

1、摘要本文針對PLC在六層電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，設(shè)計了以PLC為主控制器，采用變頻調(diào)速系統(tǒng)和集選控制方式來實現(xiàn)六層電梯的基本功能。本設(shè)計采用三菱PLCFX2N-80MR機控制，用軟件來實現(xiàn)對電梯運行的自動控制。電梯具有完整的開關(guān)門控制系統(tǒng)、內(nèi)外呼梯系統(tǒng)、故障報警及顯示、消防運行功能和安全回路系統(tǒng)，可靠性大大提高?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化，另外還可方便地改變控制功能。提高了電梯運行的安全性，并便于檢修。與此同時，還選用了安川公司的通用變頻器VS616G5對電梯曳引主機進行變頻調(diào)速。由于這種變頻器采用了先進的SPWM技術(shù)并具有自學習功能，同時通過合理的參數(shù)設(shè)置、軟件設(shè)計和編程，同樣可以達到專用

2、變頻器的控制效果，因此，它以優(yōu)異的調(diào)速性能、起制動性能、高效率和較好的節(jié)能效果及廣泛的適用范圍，從而明顯改善了電梯運行的質(zhì)量和性能，使電梯調(diào)速范圍廣、控制精度高、動態(tài)性能好，舒適、安靜、節(jié)能，幾乎可與直流調(diào)速電梯媲美。關(guān)鍵詞： PLC控制 電梯 變頻調(diào)速 安全性 舒適感 ABSTRACTThis paper PLC in the six-storey elevator control system, the application was designed to PLC-based controller, Using variable frequency system and set the

3、election method to achieve control of a six-storey elevator's basic functionsThe design of the Mitsubishi PLC-FX2N-80MR machine control software to achieve the operation of the elevator control. Lift with a complete switch gate control system, and outside the respiratory system staircase, fault

4、alarm and, Fire safety and the operation of loop system. Greatly enhance reliability, control system is simple, streamlined external lines and, in addition, could easily change control functions. Improve the operation of the elevator safety, and ease of maintenance. Meanwhile, the company chose a ge

5、neric Yasukawa converter VS-616G5 to lift Dray mainframe VVVF. This converter using advanced technology and SPWM self-learning function. through reasonable parameter setting, software design and programming, we can also achieve the same exclusive inverter control effect, therefore, It excellent spee

6、d performance, with braking performance, high efficiency and better energy-saving effects and the extensive scope of application, thereby significantly improving the quality of lift operations and performance, speed lift a wide range of high accuracy, good dynamic performance,comfort,quiet,efficient

7、,energy-saving,and almost comparable to lift DC converter.Keywords：PLC control VVVF Elevator Safety comfort 第一章 緒論繼電器組成的順序控制系統(tǒng)是最早的一種實現(xiàn)電梯控制的方法。但是，隨著科學技術(shù)的發(fā)展和計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對電梯的安全性、可靠性的要求越來越高，繼電器控制的弱點就越來越明顯。 可編程序控制器(PLC)最早是根據(jù)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(yīng)用而設(shè)計的數(shù)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式己逐漸被PLC控制所代替。同時，由

8、于電機交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動方式己由原來直流調(diào)速逐漸過渡到了交流變頻調(diào)速。因此，PLC控制技術(shù)加變頻調(diào)速技術(shù)己成為現(xiàn)代電梯行業(yè)的一個熱點。1.1電梯技術(shù)發(fā)展概況隨著人口的增多，現(xiàn)代建筑向空中發(fā)展也成為必然，日益增高的高層建筑已成為現(xiàn)代都市的重要標志，作為高層建筑的垂直運載工具電梯也得到了快速發(fā)展。 (1)電梯的速度要求越來越快，高速、超高速電梯的數(shù)量愈來愈多。 (2)電梯拖動技術(shù)有了較大的發(fā)展，直流電梯由于能耗大、維修量大等缺點，逐步被交流電梯所替代。液壓電梯由于運行平穩(wěn)，機房位置靈活等特點使得在低樓層場合得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。交流拖動電梯更是得到迅速的發(fā)展，已由以前的變級調(diào)速(A

9、C-V Y)發(fā)展成為調(diào)壓調(diào)速(AC-V V )及調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速(AC-V V VF)，使得電梯的速度、加速度、加加速度控制更加符合人們的生理要求，電梯的舒適感大為改善。 （3）電梯的邏輯控制已從過去簡單的繼電器接觸器控制發(fā)展為可編程序控制器(PLC)和微機控制，控制方式也從手柄控制、信號控制發(fā)展為集選控制、并聯(lián)控制、群控等，電梯可靠性得到很大提高。 (4)電梯的管理功能不斷加強，電梯廣泛采用微機控制技術(shù)，不斷滿足用戶的使用功能要求。如緊急停車操作、消防員專用、防搗亂系統(tǒng)等。 (5)智能群控管理得到廣泛應(yīng)用。 (6)機械傳動方面，由于國際上機械加工水平的不斷提高，使斜齒傳動和行星齒輪傳動在電梯上的

10、應(yīng)用日益廣泛，己使電梯的傳動形式多樣化。然而隨著人們生活水平的提高以及科學技術(shù)的快速發(fā)展，人們對電梯的外觀、性能和環(huán)保等方面的要求也發(fā)生著微妙的變化，從而也影響著電梯的發(fā)展方向。1.2 電梯發(fā)展展望(1)結(jié)構(gòu)不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化隨著新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的發(fā)展，電梯的機械系統(tǒng)也逐漸趨向結(jié)構(gòu)簡單化、體積小型化、材料輕型化、工藝先進化、外觀漂亮化。同時，無機房電梯在新世紀將會有較大速度發(fā)展。(2)技術(shù)含量更高，性能更好 電梯行業(yè)技術(shù)發(fā)展非常迅速，幾年前推出的具有先進性能、高舒適性的VVVF電梯，如今己成為電梯行業(yè)的標準配置，但是永磁同步無齒輪曳引機具有更節(jié)能、更潔凈、更安全、

11、更安靜、更經(jīng)濟的特點，所以永磁同步曳引機逐步成為新型曳引機的主流;由于永磁技術(shù)的先進性，將來很有可能取代VVVF技術(shù)。另外，網(wǎng)絡(luò)控制和智能群控系統(tǒng).以其控制的先進性、快速性、準確性和可靠性亦是電梯的發(fā)展潮流。(3)安裝更方便、更快捷 高效、安全、可重復(fù)使用的無腳手架安裝，將是高層電梯安裝的主要方式;隨著新技術(shù)的開發(fā)、應(yīng)用，電梯的硬件系統(tǒng)給安裝帶來更大的方便，使電梯安裝更快、效率更高。此外，電梯的雙向安全裝置、無底坑、無線控制、綠色環(huán)保安全、環(huán)保、節(jié)能、舒適，也將是未來電梯的重要發(fā)展方向。第二章 電梯設(shè)備 2.1 電梯概念、分類及工作原理電梯概念 電梯是服務(wù)于規(guī)定樓層，運行在至少兩列垂直的或傾斜

12、角小于15°的剛性導(dǎo)軌之間的固定式升降設(shè)備。 廣義的電梯概念包括載人（貨）電梯、自動扶梯、自動人行道等，是指動力驅(qū)動，利用沿剛性導(dǎo)軌運行的箱體或者沿固定線路運動的梯級（踏步），進行升降或者平行運送人或者貨物的機電設(shè)備。狹義的電梯是指服務(wù)于規(guī)定樓層、有轎廂的垂直升降設(shè)備，不包括自動扶梯、自動人行道。自動扶梯（Escalator）是帶有循環(huán)運行梯級，用于向上或向下傾斜輸送乘客的固定電力驅(qū)動設(shè)備。自動人行道（Passenger conveyor）是帶有循環(huán)運行式走道，用于水平或微傾斜的輸送乘客的固定電力驅(qū)動設(shè)備。電梯的分類  按用途分：乘客電梯、載貨電梯、病床電梯、雜物

13、電梯、船用電梯、觀光電梯、汽車電梯。      按驅(qū)動方式分：曳引式電梯、強制驅(qū)動電梯、液壓式電梯。     按速度分：低速電梯（速度不大于1.75m/s）中速電梯(速度大于1.75m/s小于或等于2.5m/s)高速電梯(速度大于2.5m/s小于或等于6m/s)超高速電梯(速度大于6m/s)電梯工作原理現(xiàn)以乘客曳引式電梯為例介紹其的工作原理：曳引繩兩端分別連著轎廂和對重，纏繞在曳引輪和導(dǎo)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

14、的。固定在轎廂上的導(dǎo)靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導(dǎo)軌往復(fù)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，轎廂得以準確停靠。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。2.2電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點及存在問題電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點

15、（1）所有控制功能及信號處理均由硬件實現(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，己形成系列化產(chǎn)品，技術(shù)資料圖紙齊全，熟悉、掌握的人員較多。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(fù)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(fù)雜的控制功能，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

16、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(fù)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。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憂。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。 2.3 電梯PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)點 （1）在電梯控制中采用了PLC，用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。 （2）去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化。 （3）PLC可實現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能，控制程序

17、也可隨工藝改變。 （4） PLC可進行故障自動檢測與報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修。 （5）用于群控調(diào)配和管理，易于與計算機通信，提高電梯運行效率。（6）更改控制方案時不需改動硬件接線第三章 可編程序控制器（PLC） 可編程控制器，英文稱Programmable Controller，簡稱PC。但是由于PC容易和個人計算機（Personal Computer）混淆，故人們?nèi)粤晳T的用PLC作為可編程控制器的縮寫。它是一個以微處理器為核心的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計，它采用可編程序的存儲器，用以在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時/計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，并通

18、過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。3.1 PLC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(zhì)上屬于計算機控制方式。PLC與普通微機一樣，以通用或?qū)Ｓ肅PU作為字處理器，實現(xiàn)通道(字)的運算和數(shù)據(jù)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、靈活性強的特點。 (1)可靠性:對可維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。 A. PLC不需要大量的活動元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時，系統(tǒng)的維修簡單，維修時間短。 B. 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

19、設(shè)計，斷電保護，故障診斷和信息保護及恢復(fù)等，提高了MTBF，降低了MTTR，使可靠性提高。 C. 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。 D. 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，編程出錯率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計的硬件使可靠性大大提高。 E. 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;對電源的斷電保護;對存儲器內(nèi)容的保護等。 F. PLC的軟件方面，也采

20、取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如，采用軟件濾波;軟件自診斷;簡化編程語言等。 （2）易操作性，PLC的易操作性表現(xiàn)在下列幾個方面: A 操作方便。對PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數(shù)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(jù)所需要的地址編號或接點號進行搜索或順序?qū)ふ遥缓筮M行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT上顯示。 B 編程方便。PLC有多種程序設(shè)計語言可供使用。對電氣技術(shù)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

21、程語言時，十分有助于編程人員的編程。 C 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降低。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，以便維修。 (3)靈活性，PLC的靈活性表現(xiàn)在以下幾個方面: A .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(yīng)用面拓展。 B. 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(jù)應(yīng)用的規(guī)模不同，即可進行容量的擴展、功能的擴展、應(yīng)用和控制范圍的擴展。 C. 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。3.2 PLC系

22、統(tǒng)組成及各部分的功能 PLC由中央處理單元（CPU），存儲器，輸入單元，輸出單元，電源五部分組成。除此而外，還有編程器，打印機，計算機等外圍設(shè)備。其結(jié)構(gòu)框圖如下：編程器電源中央處理單元（CPU）輸出單元，電路輸入單元用戶程序存儲器系統(tǒng)程序存儲器 圖31 PLC系統(tǒng)組成框圖（1）中央處理單元中央處理單元（CPU）是PLC的控制中樞，核心部件，其性能決定了PLC的性能。它是由控制器，運算器和寄存器組成，這些電路都集中在一塊芯片上，通過地址總線，數(shù)據(jù)總線，控制總線，與存儲器的輸入，輸出接口電路相連。作 用：處理和運行用戶程序，進行邏輯和數(shù)學運算，控制整個系統(tǒng)，使之協(xié)調(diào)的工作。（2）存儲器存儲器是具有

23、記憶功能的半導(dǎo)體電路，由存儲體、地址譯碼電路、讀寫控制電路、數(shù)據(jù)寄存器組成。作用：存放系統(tǒng)程序，用戶程序，邏輯變量和其它一些信息。系統(tǒng)程序：控制PLC完成各種功能的程序，由PLC生產(chǎn)廠家編寫，并固化到只讀式存儲器ROM中，用戶不能訪問。用戶程序：用戶根據(jù)工程現(xiàn)場的生產(chǎn)過程和工藝要求編寫的程序。通過編程器輸入到PLC的隨機存儲器RAM中，允許修改，由用戶啟動運行。（3）輸入單元：輸入單元是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場被控設(shè)備相連的輸入接口，是現(xiàn)場信號進入PLC的橋梁。作 用：接收主令元件，檢測元件傳來的信號。輸入類型：直流輸入，交流輸入，交直流輸入。輸入接口采用光電耦合電路，目的是把PLC與現(xiàn)場電路隔離

24、，提高PLC的抗干擾能力。接口電路內(nèi)部有濾波，電平轉(zhuǎn)移，信號鎖存電路。各PLC生產(chǎn)廠家都提供了多種形式的I/O部件或模塊供用戶選用。（4）輸出單元輸出單元也是PLC與現(xiàn)場設(shè)備之間的連接部件，把輸出信號送給控制對象的輸出接口。作 用：將中央處理器送出的弱電信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的電平信號，驅(qū)動被控設(shè)備的執(zhí)行元件。輸出類型：繼電器輸出，晶體管輸出，晶閘管輸出。輸出接口電路也采用光電耦合，每一點輸出都有一個內(nèi)部電路，由指示電路，隔離電路，繼電器組成。輸出接口電路也有輸出狀態(tài)鎖存、顯示、電平轉(zhuǎn)移和輸出接線端子排，輸出部件或模塊也有多種類型供選用。（5）電源作 用：將交流電轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部所需的直流電源。類

25、 型：目前大部分PLC采用開關(guān)式穩(wěn)壓電源供電。3.3 PLC的發(fā)展趨勢 長期以來，PLC始終處于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用，但PLC技術(shù)展的最終趨勢仍然是人們所爭論的焦點之一。面對市場份額逐漸縮小所帶來的沖擊，尤其是工業(yè)PC所帶來的沖擊，大多數(shù)人認為，PLC將會繼續(xù)失去市場份額；更有甚者認為，在工業(yè)PC面前，PLC將會一步一步走向死亡；但也有一部分人相信，一些特殊工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域仍將為PLC提供一定的市場份額。面對種種預(yù)計，我認為PLC需要解決的問題依然是新技術(shù)的采用、系統(tǒng)開放性和價格。在全球工業(yè)計算機控制領(lǐng)域，開放與再開放過程控制系統(tǒng)、開放式過

26、程控制軟件、開放性數(shù)據(jù)通信協(xié)議已經(jīng)發(fā)生巨大變革，幾乎到處都有PLC，但這種趨勢也許不會繼續(xù)發(fā)展下去。隨著軟PLC(SoftPLC)控制組態(tài)軟件技術(shù)的誕生與進一步完善和發(fā)展，安裝有SoftPLC組態(tài)軟件和基于工業(yè)PC控制系統(tǒng)的市場份額正在逐步得到增長，這些事實使傳統(tǒng)PLC供應(yīng)商在思想上已經(jīng)發(fā)生了戲劇性的變化，他們必須面對現(xiàn)實，在傳統(tǒng)PLC的技術(shù)發(fā)展與提高方面作出更加開放的高姿態(tài)。對于控制軟件來講，這是PLC控制器的核心，PLC供應(yīng)商正在向工業(yè)用戶提供開放式的編程組態(tài)工具軟件，而且對于工業(yè)用戶表現(xiàn)得非常積極。此外，開放式通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也得到了突破，其結(jié)果是將PLC融入更加開放的工業(yè)控制行業(yè)。第四章

27、PLC控制電梯硬件選擇本設(shè)計通過多種方案的比較和對照，完成了電梯控制系統(tǒng)中變頻器和可編程控制器的選擇。4.1變頻器機型選擇 隨著變頻器性能價格比的提高，交流變頻調(diào)速己應(yīng)用到許多領(lǐng)域，由于變頻調(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(yīng)用。目前，為電梯控制而設(shè)計的專用變頻器早已問世，其功能較強，使用靈活，但其價格相對較貴。因此，本設(shè)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(shè)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中的一項重要內(nèi)容，此外電梯節(jié)約用電也日益受到重視。綜合考慮各種因素，本設(shè)計選

28、用安川VS-616G5型全數(shù)字變頻器，它具有轉(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的場合。 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(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

29、完善、維修性能好。(5)通過LCD操作裝置，可提高操作性能。 表41 616G5型變頻器的標準規(guī)格電壓220V400V容量范圍1.2110KVA1.4460KVA電源電壓頻率200V： 三相 200V/208V/220V400V： 三相380V/400V/415V/440V/460V電壓允許變動+10% -15%頻率允許變動士5%控制特性控制方式 正弦波PWM控制，V/f控制無傳感器矢量控制(無PG)，帶傳感器矢量控制(帶PG)帶傳感器V/f控制(用參數(shù)切換)啟動轉(zhuǎn)矩150%/1 Hz(無PG) I50%/0 r/min(帶PG)速度控制范圍1:100(無PG) 1:1000(帶PG)速度控制

30、精度士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)矩精度士5%轉(zhuǎn)矩響應(yīng)20Hz(無PG)以上 150HZ(帶PG)以上頻率控制范圍0.14000HZ頻率精度數(shù)字式指令士0.01 %(-10Cy+40C) 模擬指令士0. 1%(25C士l OC)頻率設(shè)定分辨率數(shù)字式指令0.01 Hz/100Hz模擬式指令0.03HzJ60Hz輸出頻率分辨率0.01HZ過載量額定輸出電流的150% 1 min頻率設(shè)定信號-1010V 010V 420MA加減速時間0.016000S制動轉(zhuǎn)矩約20%抑制高次諧波電源直流電抗器內(nèi)帶(200V 24kVA 400V 2

31、6kVA以下可選擇)12相整流不能變動主要控制功能瞬停再起動，下降控制，轉(zhuǎn)矩控制.零點伺服控制等操作裝置16字X2線日語液晶顯示接通插件板可選擇16種（最多可裝3塊）保護功能電機保護，變頻器過載，瞬時電流、電壓下降，過電壓，電壓缺相。4.2變頻器參數(shù)設(shè)置及自學習功能變頻器參數(shù)設(shè)置的原則（1）為減小啟動沖擊及增加調(diào)速的舒適感，其速度環(huán)的比例系數(shù)宜小些，而積分時間常數(shù)宜大些。（2）為了提高運行效率，快車頻率應(yīng)選為工頻，而爬行頻率要盡可能低些，以減小停車沖擊。（3）零速一般設(shè)置為0Hz，迅速抱閘功能將影響舒適感。（4）變頻器其他常用參數(shù)可根據(jù)電網(wǎng)電壓和電機銘牌數(shù)據(jù)直接輸入。為了使變頻器工作在最佳狀態(tài)

32、，在完成參數(shù)設(shè)置后，需使變頻器對所驅(qū)動的電動機進行自學習，而616G5就具有曳引機參數(shù)自學習的功能，其方法是:將曳引機制動輪與電機軸脫離，使電動機處于空載狀態(tài)，然后啟動電動機，讓變頻器自動識別并存儲電動機有關(guān)參數(shù)，變頻器將根據(jù)識別到的結(jié)果調(diào)整控制算法中的有關(guān)參數(shù)。顯然，這一組自學習到的參數(shù)，是和變頻器匹配的最佳參數(shù)，使變頻器能對該電動機進行最佳控制。4.3變頻器容量計算 變頻器功率的計算 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(shè)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，配重為W3，重力加速度為g，變頻器功率為P。在最大載重下，

33、電梯上升所需曳引功率為P2: P2=(1+W2-W3)g+F1V (公式4-1) 其中F1=K (W1十W2-W3) g+ s為摩擦力，s可忽略不計。 電機功率P1，變頻器功率P應(yīng)接近于電機功率P1，相對于P2留有較大裕量，因此可以取P=l.5 P2.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(yīng)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Rz大小應(yīng)使制動電流Iz不超過變頻器額定電流的一半，即 Iz<

34、;U0/Rz<=In/2 其中Uo為額定情況下變頻器的直流母線電壓.由于制動電阻的工作不是連續(xù)長期工作，因此其功率可以大大小于通電時消耗的功率.4.4PLC機型選擇FX2N系列PLC的基本構(gòu)成如下表： 表4-2 FX2N系列PLC基本單元型號輸入點點數(shù)輸出點數(shù)擴展模塊可用點數(shù)繼電器輸出晶閘管輸出晶體管輸出FX2N-16MR-001FX2N-16MSFX2N-16MT8824-32FX2N-32MR-001FX2N-32MSFX2N-32MT161624-32FX2N-48MR-001FX2N-48MSFX2N-48MT242448-64FX2N-64MR-001FX2N-64MSFX2N

35、-64MT323248-64FX2N-80MR-001FX2N-80MSFX2N-80MT404048-64FX2N-128MR-001FX2N-128MT646448-64表4-3 FX2N系列擴展單元型號輸入點點數(shù)輸出點數(shù)擴展模塊可用點數(shù)繼電器輸出晶閘管輸出晶體管輸出FX2N-32ERFX2N-32ESFX2N-32ET161624-32FX2N-48ERFX2N-48ET242448-64 本設(shè)計為六層的電梯控制系統(tǒng)，根據(jù)需要控制的開關(guān)、設(shè)備大約有27個輸入點，31個輸出點需進行控制，同時逾留20%的裕量，綜合考慮，故選擇日本三菱公司的FX2N-80MR機。 其工作/0點數(shù)可達40/40

36、個 。第五章 硬件電路設(shè)計5.1設(shè)計思想.信號控制系統(tǒng)電梯信號控制基本由PLC軟件實現(xiàn)。電梯信號控制系統(tǒng)如圖4. 2所示，輸入到PLC的控制信號有:運行方式選擇(如自動、有司機、檢修、消防運行方式等)、運行控制、轎內(nèi)指令、層站召喚、安全保護信息、開關(guān)門及限位信號和平層信號等。輸入接口輸出接口PLC運行方式選擇安全保護信號運行控制信號光電脈沖外指令信號內(nèi)指令信號拖動控制系統(tǒng)平層信號開關(guān)門信號呼梯信號指示樓層顯示運行方向指示呼梯鈴開關(guān)門控制表5-1 電梯PLC信號控制系統(tǒng)框圖.電梯控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 (1)一臺電機控制轎箱上升和下降 (2)各層設(shè)上/下呼叫開關(guān)(最頂層與起始層只設(shè)一只) (3)電梯

37、到位后具有手動或自動開門關(guān)門功能 (4)電梯內(nèi)設(shè)有層樓指令鍵，開關(guān)門按鍵 (5)電梯內(nèi)外設(shè)有方向指示燈及電梯當前層號指示燈 (6)待客自動開門，當電梯在某層停梯待客時，按下層外召喚按鈕，應(yīng)能自動開門迎客 (7)自動關(guān)門與提早關(guān)門.在一般情況下，電梯停站4-6秒應(yīng)能自動關(guān)門;在延時時間內(nèi)，若按下關(guān)門按鈕，門將不經(jīng)延時提前實現(xiàn)關(guān)門動作. (8)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。 (9)內(nèi)指令記憶。當轎廂內(nèi)操縱盤上有多個選層指令時，電梯應(yīng)能按順序自動停靠車門，并能至調(diào)定時間，自動確定運行方向。 (10)自動定向。當轎廂內(nèi)操縱盤上，選層指令相對與電梯位置具有

38、不同方向時，電梯應(yīng)能按先入為主的原則，自動確定運行方向。 (11)呼梯記憶與順向截停。電梯在運行中應(yīng)能記憶層外的呼梯信號，對符合運行方向的召喚，應(yīng)能自動逐一停靠應(yīng)答。 (12)自動換向。當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。(13)自動關(guān)門待客。當完成全部轎廂內(nèi)指令，又無層外呼梯信號時電梯應(yīng)自動關(guān)門在調(diào)定時間內(nèi)自動關(guān)閉轎廂照明。速度給定曲線 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(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)計成由兩段拋物線(S曲線)及一

39、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(xiàn)，本設(shè)計采用的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

40、定曲線如下圖所示，圖中a為加速度，v為速度。 圖5-2 速度運行曲線5.2PLC輸入輸出信號的確定 表5-1 輸入/輸出信號分配表輸入點對應(yīng)信號輸出點對應(yīng)信號X0Y0X1外呼按鈕1上Y1KM1電動機正轉(zhuǎn)X2外呼按鈕2上Y2KM2電動機反轉(zhuǎn)X3外呼按鈕2下Y3KV線圈及故障X4外呼按鈕3上Y4上行指示X5外呼按鈕3下Y5下行指示X6外呼按鈕4上Y6開門X7外呼按鈕4下Y7關(guān)門X10外呼按鈕5上Y101上外呼指示X11外呼按鈕5下Y112上外呼指示X12外呼按鈕6下Y122下外呼指示X13內(nèi)呼按鈕去1樓Y133上外呼指示X14內(nèi)呼按鈕去2樓Y143下外呼指示X15內(nèi)呼按鈕去3樓Y154上外呼指示X

41、16內(nèi)呼按鈕去4樓Y164下外呼指示X17內(nèi)呼按鈕去5樓Y175上外呼指示X20內(nèi)呼按鈕去6樓Y205下外呼指示X211樓平層信號Y216下外呼指示X222樓平層信號Y22內(nèi)呼按鈕去1樓指示X233樓平層信號Y23內(nèi)呼按鈕去2樓指示X244樓平層信號Y24內(nèi)呼按鈕去3樓指示X255樓平層信號Y25內(nèi)呼按鈕去4樓指示X266樓平層信號Y26內(nèi)呼按鈕去5樓指示X27上下限位Y27內(nèi)呼按鈕去6樓指示X30轎箱內(nèi)開門按鈕Y30LED層顯示a段X31轎箱內(nèi)關(guān)門按鈕Y31LED層顯示b段X32熱繼電器Y32LED層顯示c段X33消防鎖Y33LED層顯示d段Y34LED層顯示e段Y35LED層顯示f段Y36

42、LED層顯示g段Y37轎箱通風Y40轎箱照明5.3內(nèi)部繼電器說明 表5-2 內(nèi)部繼電器分配表M1011樓上升外呼按鈕用，用于記憶外呼按鈕呼梯信號，平層解除M111上升綜合信號M1022樓上升M112M1032樓下降M113M1043樓上升M114M1053樓下降M115M1064樓上升M116下降綜合信號M1074樓下降M117M1085樓上升M118M1095樓下降M119M1106樓下降M120M5011樓平層平層用，用于平層信號被其他平層信號解除M121上升記憶信號M5022樓平層M122下降記憶信號M5033樓平層M2271層有效開門信號M5044樓平層M2282層有效開門信號M505

43、5樓平層M2293層有效開門信號M5066樓平層M2304層有效開門信號M201內(nèi)呼去1樓用于要去的樓層，平層時解除M2315層有效開門信號M202內(nèi)呼去2樓M2326層有效開門信號M203內(nèi)呼去3樓M240已正常開關(guān)門記憶信號M204內(nèi)呼去4樓M2411層手動開門M204內(nèi)呼去5樓M2422層手動開門M206內(nèi)呼去6樓M2433層手動開門M2111樓上升開關(guān)門有效外呼M2444層手動開門M2122樓上升M2455層手動開門M2132樓下降M2466層手動開門M2143樓上升M247各層手動開門信號綜合M2153樓下降M250消防專用M2164樓上升T0開門時間M2174樓下降T1關(guān)門時間M2

44、185樓上升M2195樓下降M2206樓下降M221內(nèi)呼去1樓開關(guān)門有效內(nèi)呼M222內(nèi)呼去2樓M223內(nèi)呼去3樓M224內(nèi)呼去4樓M225內(nèi)呼去5樓M226內(nèi)呼去6樓5.4 硬件電路圖第六章 軟件設(shè)計PLC控制電梯程序流程圖6.1程序流程圖上電電初始化確認本層與目標層目標層為本層？電梯選向電梯啟動高速運行樓層檢測是否目標層？電梯減速平層檢測電梯制動 開門延時電梯加速關(guān)門是否停止運行停止等待YNYNYN門廳呼叫？轎箱呼叫？YNYYN圖6-1 PLC控制電梯程序流程圖6.2開關(guān)門控制開門控制（1） 本層開門 本層開門是指電梯在停車狀態(tài)和非檢修條件下，轎廂所在層樓有廳外召喚時，電梯自動開門。如假設(shè)轎

45、廂現(xiàn)停在三層，則Y001和Y002為ON，當三層廳外有上召喚信號時X004為ON（有下召喚信號時X005為ON），在沒有定下方向，且停車狀態(tài)下，Y006為ON，發(fā)出本層開門控制信號。 （2） 開門控制 正常情況下，開門的條件有以下幾種:本層開門、停車狀態(tài)按轎內(nèi)開門按鈕、正常運行換速平層停車自動開門。 關(guān)門控制 關(guān)門的條件有以下幾種：停車狀態(tài)下按關(guān)門按鈕、開門延時時間到。 停止關(guān)門或不關(guān)門的條件：關(guān)門到位、有開門信號、開門繼電器吸合。6.3 內(nèi)指令外召喚信號的登記消除及顯示內(nèi)指令信號處理 內(nèi)指令信號的處理包括信號的登記，顯示基本層(停車)消息。信號的登一記采用自鎖原理，不論電梯上行或下行，當轎廂

46、運行至有內(nèi)指令的樓層時，均要換速停車，并消除登記信號，不需反向信號。將1-6層轎內(nèi)指令按鈕信號輸入到PLC的X13X20端子，M501M506為16層樓層位置信號，M201M206為內(nèi)指令登記信號。如有人想到三層時，按下三層的內(nèi)指令按鈕，則X15為ON;若轎廂不在三層，則M503閉點為ON，所以M203為ON ,信號被登記;當轎廂到三層時M503為OFF，起消號作用。外召喚信號處理廳外召喚信號同樣需要進行登記、顯示本層停車信號，此外還具有反向運行保號功能。當M121或M122為ON時，分別進行上召喚和下召喚信號的直駛和反向運行保號，如當下行時，Y2為ON，則M122為ON;或上行時Y1為ON，M121為ON。分別記憶上升或下降信號。 截梯無論在何種運行狀態(tài)下，對內(nèi)指令，電梯均需換速平層停車，并且直駛時只停內(nèi)選層站，當外召喚方向與電梯運行方向相同時，電梯換速停車，即順向截車。當有多個反向呼梯信號時，先應(yīng)招最遠的反向呼梯信號，即最遠反向截梯，然后再以順向截梯方式應(yīng)招其他外召喚信號。故障報警 報警的條件有幾種情況：電機出現(xiàn)故障、轎箱超出上下限位。 當電機出現(xiàn)故障時，X032為ON，當上下限位開關(guān)動作時，X027為ON，兩種情況均能讓Y003發(fā)出動作，從而報警。 層樓位置顯示 PLC輸出端直接與七段數(shù)碼管連接，無需外部硬件譯碼器，由PLC軟件進行七段譯碼，直接驅(qū)動數(shù)碼管顯示