基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計-有文獻 有大圖 有開題報告

基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計華北科技學院畢業(yè)設(shè)計第PAGEii頁共66頁第PAGEi頁共66頁基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 摘要:本文介紹了電梯在五層建筑中的工作過程,PLC控制系統(tǒng)的硬件及軟件，著重分析了電梯的自動平層、開關(guān)門、平層、層樓顯示等梯形圖的研究。隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，電梯技術(shù)的可靠性越來越高，已經(jīng)進入了一個嶄新的時代，其應(yīng)用越來越廣。電梯作為現(xiàn)代高層建筑的垂直交通工具，與人們的生活緊密相關(guān)，隨著人們對其要求的提高，電梯得到了快速發(fā)展，其邏輯控制也由PLC代替原來的繼電器控制。電梯采用了PLC控制,用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化。另外可方便地增加或改變控制功能。將可編程序控制器(PLC)應(yīng)用于5層電梯進行邏輯控制，大大提高了電梯可靠性、可維護性以及靈活性，延長了使用壽命，同時縮短了電梯的開發(fā)周期。系統(tǒng)中PLC是系統(tǒng)的核心，電梯的各種信號送到PLC，然后又由PLC發(fā)出控制信號和指示信號給門控裝置和樓層顯示器去控制電梯的運行狀態(tài)，PLC根據(jù)輸入信號和呼叫信號對目前電梯所處的位置自動確定電梯的運行方向，到達目的層后，自動的平層、停車、開關(guān)門，在運行過程中顯示電梯的實際位置和運行方向，同時完成對呼叫信號的登記、保號、銷號等工作。本文在軟件方面主要完成了層樓顯示回路、選向回路、選層回路、指令和召喚回路的設(shè)計。采用PLC對電梯進行控制，通過合理的選擇和設(shè)計，提高了電梯的控制水平，并改善了電梯運行的舒適感，使電梯達到了較為理想的控制效果。關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速;PLC控制;梯形圖

TheelevatorcontrolsystembasedonPLCAbstract:IntroducedinthefourlayersofelevatorworkprocessandPLCcontrolhardwareandsoftwareofthesystemareanalyzed,andtheautomaticslidinglayer,elevatoropenedandclosed,floorofthestudyshowedladderdiagram.AlongwiththerapiddevelopmentofChineseeconomy,microelectronicstechnology,computertechnologyandautomaticcontroltechnologyisrapidlydeveloping,thereliabilityofthetechniqueforelevator,hasenteredanewera,themoreandmorewideapplication.Asamodernhigh-risebuildingofelevatortraffictools,verticaliscloselyrelatedtopeople'slives,withpeopletoimprovetheirrequirements,elevatorhasbeendevelopedrapidly,thelogicofPLCcontrolalsoreplaceoriginalrelaycontrol.ElevatoradoptsPLCcontrol,usesoftwaretorealizetheautomaticcontrolofelevatorrunning,reliability,improvegreatly.Controlsystemstructureissimple,externalcircuitsimplified.Anothercaneasilyaddorchangecontrolfunction.Willprogrammablelogiccontroller(PLC)isappliedto4elevatorforlogiccontrol,andgreatlyimprovetheflexibilityandreliability,maintainability,andprolongthelife,andshortenthedevelopmentcycleoftheelevator.PLCsystemisthecoreofthesystem,allkindsofelevatorsignaltoPLC,thensentbyPLCcontrolsignalandinstructionsfordoorcontrolsignaldevicesandcontrolofelevatortothefloormonitorPLCoperationstate,accordingtotheinputsignalandcallforsignal'splaceelevatorrunningdirectioncanbedetermined,theelevator,afterthearrivaloftheautomaticadjustmentlayers,parking,openandclosedintheoperationprocessoftheactualpositionanddisplayelevatorrunningdirection,andcompletetheregistrationofcallsignals,etc;XiaoHao,Inthispaper,somemajorsoftwarecompletedfloorshowcircuit,choosetoloop,selectedlayerscircuit,instructionsandsummoncircuitdesign.PLCcontrolofelevator,throughtherationalchoiceanddesign,improvetheelevatorcontrollevel,andimprovetheoperationofintimacy,theidealtocontroleffect.Keywords:FrequencyConversion;PLCcontrolladder;diagram目錄摘要: iAbstract: ii目錄 i第1章緒論…………………11.1課題背景與發(fā)展現(xiàn)狀…………….…..11.1.1課題研究背景…………………...11.1.2國內(nèi)外發(fā)展狀況………………...11.2電梯設(shè)備……………...31.2.1電梯的基本結(jié)構(gòu)………………31.2.2電梯的分類………………………51.2.3電梯控制系統(tǒng)分類……………...71.3本文的主要內(nèi)容…………………….8第2章硬件選型與電梯控制系統(tǒng)………...92.1電梯電動機的選擇…………………..92.2可編程序控制器（PLC）的選擇……………………92.3變頻器的選擇………………………142.4控制系統(tǒng)方案選擇…………………182.4.1plc控制系統(tǒng)的選擇…………..182.4.2變頻調(diào)速控制…………………20第3章硬件系統(tǒng)控制原理與分析……….223.1系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)……………………223.2系統(tǒng)的原理分析……………………233.2.1信號控制系統(tǒng)…………………233.2.2變頻調(diào)速分析…………………243.3變頻器結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)置……………253.4PLC控制系統(tǒng)設(shè)計…………………29第4章軟件系統(tǒng)設(shè)計…………………….364.1電梯的三個工作狀態(tài)………………364.2系統(tǒng)的軟件開發(fā)……………………374.2.1軟件設(shè)計要求…………………374.2.2軟件流程………………………374.3系統(tǒng)的軟件開發(fā)……………………394.3,1電梯的開關(guān)門運行回路………394.3.2系統(tǒng)軟件設(shè)計…………………404.3.3梯形圖及原理分析……………42設(shè)計總結(jié) ……………………47致謝 48參考文獻： 49附錄 50第1章緒論1.1課題背景與發(fā)展現(xiàn)狀1.1.1課題研究背景信息科學與技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，深深地改變?nèi)祟惿a(chǎn)、生活的各個方面。人類社會生產(chǎn)力的發(fā)展和人們生活質(zhì)量的提高越來越得益于科學技術(shù)的發(fā)展。自動化科學與技術(shù)涉及到信息的檢測、分析、處理、和控制等各個方面，是信息科學技術(shù)的重要組成部分。在我國經(jīng)濟建設(shè)的進程中，工業(yè)化進程是不可逾越的發(fā)展階段。在這個過程中，自動化科學與技術(shù)起著不可替代的作用。電梯是高層賓館、商店、住宅、和廠房和倉庫等高層建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。近年來，隨著建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，高層建筑和智能化建筑的不斷涌現(xiàn)，人們對電梯提出了越來越高的要求。作為一種安全、高效、迅捷的垂直運輸設(shè)備己于人們的日常生活密不可分。隨著智能控制技術(shù)的發(fā)展，電梯控制技術(shù)經(jīng)歷了從繼電器控制到PLC控制和微機控制的歷程。電梯控制已成為樓宇智能控制、工藝過程控制的典型實例。與此同時，隨著自動化技術(shù)的快速發(fā)展，也極大地促進了電梯控制技術(shù)的進步,大量先進的控制技術(shù)應(yīng)用于電梯控制系統(tǒng),。其中PLC技術(shù)由于具有可靠性高、抗干擾能力強、功能強大、可擴展性強、成本低等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用。社會對掌握PLC技術(shù)的人才需求也與日俱增，由可編程邏輯控制器和微機組成的電梯運行邏輯控制系統(tǒng)，正以很快的速度發(fā)展，采用PLC控制的電梯運行更加可靠，并具有很大的靈活性，可以完成更為復(fù)雜的任務(wù)，已成為電梯控制的發(fā)展方向。總之，可編程邏輯控制器的使用為電梯控制提供了廣闊的使用空間。PLC是專門為工業(yè)過程控制而設(shè)計的控制設(shè)備，隨著PLC應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，將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，機械與電子部件有機地結(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。因此，它已成為電梯控制的關(guān)鍵技術(shù)1.1.2國內(nèi)外發(fā)展狀況在經(jīng)濟不斷發(fā)展，科學技術(shù)日新月異的今天，樓的高度已和經(jīng)濟發(fā)展同樣的速度成長起來。電梯作為建筑物內(nèi)的主要運輸工具，像其他的交通工具一樣，已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊粋€不可缺少的組成部分。一個國家的電梯需求總量，主要受其經(jīng)濟增長速度、城市化水平、人口密度及數(shù)量、國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等綜合因素的影響。在全球經(jīng)濟持續(xù)低迷的情況下，我國國民經(jīng)濟仍然以較高的速度持續(xù)增長，城市化水平不斷提高。這從客觀上導(dǎo)致了我國電梯行業(yè)的空前繁榮景象，我國已經(jīng)成為全球最大的電梯市場。上世紀80年代以來，隨著經(jīng)濟建設(shè)的持續(xù)高速發(fā)展，我國電梯需求量越來越大。總趨勢是上升的，目自口進入了“第三次浪潮”，2004年總產(chǎn)量超過了8萬臺，而且目前還沒有減速的跡象。從1949年建國以來全國共生產(chǎn)安裝了6l萬多臺電梯。盡管如此，我國的電梯遠未達到飽和的程度。全世界平均1000人有l(wèi)臺電梯，我國如果要達到這個水準，還需要增加70萬臺。到那時候，全國在用電梯將達到130萬臺，每年僅報廢更新就需要6萬臺。到2005年，中國電梯的年產(chǎn)量達到13．5萬臺，與1980年相比，25年增長了59倍，產(chǎn)量每年平均增長17．8％。2005年安裝驗收電梯124465臺，截至05年底，我國的在用電梯總數(shù)已達651794臺。如此龐大的市場需求為我國電梯行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了廣闊的舞臺!我國電梯行業(yè)已經(jīng)具備了很強的生產(chǎn)能力。先進技術(shù)和先進管理的引進對國內(nèi)電梯企業(yè)產(chǎn)生了強大的推動作用。目前國內(nèi)市場需要的電梯產(chǎn)品，我國電梯行業(yè)幾乎全部可以生產(chǎn)，不但大量替代了進口，而且有一定的出口。國產(chǎn)電梯的技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量正在穩(wěn)步提高。自1985年我國參加了國際標準化組織ISO／TCl78以來，先后等同或等效采用了一批國際標準和先進國家的標準。標準的高起點使我國電梯行業(yè)在技術(shù)上居于有利地位。許多新技術(shù)和新產(chǎn)品，如無機房電梯、無齒輪曳引機、永磁同步拖動技術(shù)、遠程監(jiān)控技術(shù)等，國際上也是剛剛出現(xiàn)，我國就有許多企業(yè)可以生產(chǎn)了。國產(chǎn)電梯以其高質(zhì)量，低成本的優(yōu)勢贏得了越來越多的國內(nèi)外客戶，為逐步進入國際市場創(chuàng)造了有利條件。盡管國內(nèi)電梯技術(shù)正以迅猛的速度發(fā)展，但和國外先進技術(shù)水平相比，還存在一定差距。國外的電梯生產(chǎn)起步較早，技術(shù)較為成熟，相關(guān)質(zhì)量標準也較完善。我國電梯行業(yè)經(jīng)過近十多年的發(fā)展，電梯技術(shù)發(fā)展十分迅猛，相關(guān)制造、安裝及維保的標準和規(guī)定也已逐步建立。但是，我國電梯制造業(yè)缺乏獨立知識產(chǎn)權(quán)，在引進國外先進技術(shù)的同時卻忽視技術(shù)創(chuàng)新，目前整個行業(yè)基本處于模仿、跟蹤階段，市場競爭力較弱，很難從容應(yīng)對國際同行的競爭。1.2電梯設(shè)備1.2.1根據(jù)電梯工作的特點，電梯控制系統(tǒng)可分為調(diào)速部分和邏輯控制部分。調(diào)速部分的性能對電梯運行時乘客的舒適感有著重要影響，調(diào)速部分選用可以選擇高性能的變頻器，利用旋轉(zhuǎn)編碼器測量曳引機電機轉(zhuǎn)速，構(gòu)成閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)，內(nèi)環(huán)由變頻器本身構(gòu)成電流閉環(huán)。通過對變頻器參數(shù)的合理設(shè)置，對超速、缺相等進行了有效的保護。變頻器的起動、停止、電機的給定速度選擇等，由邏輯部分進行控制，具有起動、停止平穩(wěn)，低速特性好。節(jié)電效果明顯等突出優(yōu)點，并可實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速加速。度變化率dt2的有效控制，表現(xiàn)在電梯運行上為運行平穩(wěn)、舒適感好。但是變頻調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，價格比較按貴。簡單的交流調(diào)速系統(tǒng)，在速度為1.5m/s以下的中底速電梯中經(jīng)常采用交流雙速電梯。而邏輯控制部分則是電梯安全可靠運行的關(guān)鍵。邏輯控制部分選用高可靠性的PLC，利用軟件邏輯進行邏輯控制。電梯是機電一體化產(chǎn)品。目前使用的電梯絕大多數(shù)為電力拖動、鋼絲繩曳引式結(jié)構(gòu)，其機械部分由曳引系統(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)，運行邏輯功能控制系統(tǒng)和電氣安全保護等系統(tǒng)組成。電梯的基本結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。圖1-1電梯的基本結(jié)構(gòu)如圖2-1電梯的基本結(jié)構(gòu)1.控制柜(屏)2.曳引機3.曳引鋼絲繩4.限速器5.限速器鋼繩6.限速器張緊裝置7.轎廂8.安全鉗9.轎廂門安全觸板10.導(dǎo)軌11.對重12.廳門13.緩沖器電梯的基本結(jié)構(gòu)(1)曳引系統(tǒng)電梯曳系統(tǒng)的功能是輸出動力和傳遞動力，驅(qū)動電梯運行。主要由曳引機，曳引鋼絲繩，導(dǎo)向輪和反繩輪組成。曳引機為電梯的運行提供動力，由電動機，曳引輪，連軸器，減速箱，和電磁制動器組成。曳引鋼絲的兩端分別連轎廂和對重，依靠鋼絲繩和曳引輪之間的摩擦來驅(qū)動轎廂升降。導(dǎo)向輪的作用是分開轎廂和對重的間距，采用復(fù)繞型還可以增加曳引力。(2)導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。它的作用是限制轎廂和對重的活動自由度，使得轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌做升降運動。(3)門系統(tǒng)門系統(tǒng)有轎廂門，層門，開門，連動機構(gòu)等組成。轎廂門設(shè)在轎廂入口，由門扇，門導(dǎo)軌架，等組成，層門設(shè)在層站入口處。開門機設(shè)在轎廂上，是轎廂和層門的動力源。(4)轎廂轎廂是運送乘客或者貨物的電梯組件。它是有轎廂架和轎廂體組成的。轎廂架是轎廂體的承重機構(gòu)，由橫梁，立柱，底梁，和斜拉桿等組成。轎廂體由廂底，轎廂壁，轎廂頂以及照明通風裝置，轎廂裝飾件和轎廂內(nèi)操縱按鈕板等組成。轎廂體空間的大小由額定載重量和額定客人數(shù)決定。(5)重量平衡系統(tǒng)重量平衡系統(tǒng)由對重和重量補償裝置組成。對重由對重架和對重塊組成。對重將平衡轎廂自重和部分額定載重。重量補償裝置是補償高層電梯中轎廂與對重側(cè)曳引鋼絲繩長度變化對電梯的平衡設(shè)計影響的裝置。(6)電力拖動系統(tǒng)電力拖動系統(tǒng)由曳引電機，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，調(diào)速裝置等組成，它的作用是對電梯進行速度控制。曳引電機是電梯的動力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電機或者直流電機。供電系統(tǒng)是為電機提供電源的裝置。速度反饋系統(tǒng)是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運行速度信號。一般采用測速發(fā)電機或速度脈沖發(fā)生器與電機相連。調(diào)速裝置對曳引電機進行速度控制。(7)電氣控制系統(tǒng)電梯的電氣控制系統(tǒng)由控制裝置，操縱裝置，平層裝置，和位置顯示裝置等部分組成。其中控制裝置根據(jù)電梯的運行邏輯功能要求，控制電梯的運行，設(shè)置在機房中的控制柜上。操縱裝置是由轎廂內(nèi)的按鈕箱和廳門的召喚箱按鈕來操縱電梯的運行的。平層裝置是發(fā)出平層控制信號，使電梯轎廂準確平層的控制裝置。所謂平層，是指轎廂在接近某一樓層的?？空緯r，欲使轎廂地坎與廳門地坎達到同一平面的操作。位置顯示裝置是用來顯示電梯所在樓層位置的轎內(nèi)和廳門的指示燈，廳門指示燈還用箭頭指示電梯的運行方向。(8)安全保護系統(tǒng)安全保護系統(tǒng)包括機械的和電氣的各種保護系統(tǒng)，可保護電梯安全的使用。機械方面的有：限速器和安全鉗起超速保護作用，緩沖器起沖頂和撞底保護作用，還有切斷總電源的極限保護裝置。電氣方面的安全保護在電梯的各個運行環(huán)節(jié)中都有體現(xiàn)。1.2.2電梯的分類根據(jù)建筑的高度、用途及客流量（或物流量）的不同，而設(shè)置不同類型的電梯。目前電梯的基本分類方法大致如下：(1)按用途分類乘客電梯：為運送乘客設(shè)計的電梯，要求有完善的安全設(shè)施以及一定的轎內(nèi)裝飾。載貨電梯：主要為運送貨物而設(shè)計，通常有人伴隨的電梯。醫(yī)用電梯：為運送病床、擔架、醫(yī)用車而設(shè)計的電梯，轎廂具有長而窄的特點。雜物電梯：供圖書館、辦公樓、飯店運送圖書、文件、食品等設(shè)計的電梯。觀光電梯：轎廂壁透明，供乘客觀光用的電梯。車輛電梯：用作裝運車輛的電梯。船舶電梯：船舶上使用的電梯。建筑施工電梯：建筑施工與維修用的電梯。其它類型的電梯，除上述常用電梯外，還有些特殊用途的電梯，如冷庫電梯、防爆電梯、礦井電梯、電站電梯、消防員用電梯等。(2)按驅(qū)動方式分類交流電梯：用交流感應(yīng)電動機作為驅(qū)動力的電梯。根據(jù)拖動方式又可分為交流單速、交流雙速、交流調(diào)壓調(diào)速、交流變壓變頻調(diào)速等。直流電梯：用直流電動機作為驅(qū)動力的電梯。這類電梯的額定速度一般在2.00m/s以上。液壓電梯：一般利用電動泵驅(qū)動液體流動，由柱塞使轎廂升降的電梯。齒輪齒條電梯：將導(dǎo)軌加工成齒條，轎廂裝上與齒條嚙合的齒輪，電動機帶動齒輪旋轉(zhuǎn)使轎廂升降的電梯。螺桿式電梯：將直頂式電梯的柱塞加工成矩形螺紋，再將帶有推力軸承的大螺母安裝于油缸頂，然后通過電機經(jīng)減速機（或皮帶）帶動螺母旋轉(zhuǎn)，從而使螺桿頂升轎廂上升或下降的電梯。直線電機驅(qū)動的電梯：其動力源是直線電機。電梯問世初期，曾用蒸汽機、內(nèi)燃機作為動力直接驅(qū)動電梯，現(xiàn)已基本絕跡。(3)按速度分類電梯無嚴格的速度分類，我國習慣上按下述方法分類。低速梯：常指低于1.00m/s速度的電梯。中速梯：常指速度在1.00～2.00m/s的電梯。速梯：常指速度大于2.00m/s的電梯。超高速梯：速度超過5.00m/s的電梯。隨著電梯技術(shù)的不斷發(fā)展，電梯速度越來越高，區(qū)別高、中、低速電梯的速度限值也在相應(yīng)地提高。(4)按電梯有無司機分類有司機電梯：電梯的運行方式由專職司機操縱來完成。無司機電梯：乘客進入電梯轎廂，按下操縱盤上所需要去的層樓按鈕，電梯自動運行到達目的層樓，這類電梯一般具有集選功能。有/無司機電梯：這類電梯可變換控制電路，平時由乘客操縱，如遇客流量大或必要時改由司機操縱。(5)按操縱控制方式分類手柄開關(guān)操縱：電梯司機在轎廂內(nèi)控制操縱盤手柄開關(guān)，實現(xiàn)電梯的起動、上升、下降、平層、停止的運行狀態(tài)。按鈕控制電梯：是一種簡單的自動控制電梯，具有自動平層功能，常見有轎外按鈕控制、轎內(nèi)按鈕控制兩種控制方式。信號控制電梯：這是一種自動控制程度較高的有司機電梯。除具有自動平層，自動開門功能外，尚具有轎廂命令登記，層站召喚登記，自動停層，順向截停和自動換向等功能。集選控制電梯：是一種在信號控制基礎(chǔ)上發(fā)展起來的全自動控制的電梯，與信號控制的主要區(qū)別在于能實現(xiàn)無司機操縱。并聯(lián)控制電梯：2～3臺電梯的控制線路并聯(lián)起來進行邏輯控制，共用層站外召喚按鈕，電梯本身都具有集選功能。群控電梯：是用微機控制和統(tǒng)一調(diào)度多臺集中并列的電梯。群控有梯群的程序控制、梯群智能控制等形式。(6)其它分類方式按機房位置分類，則有機房在井道頂部的（上機房）電梯、機房在井道底部旁側(cè)的（下機房）電梯，以及有機房在井道內(nèi)部的（無機房）電梯。按轎廂尺寸分類，則經(jīng)常使用“小型”、“超大型”等抽象詞匯表示。此外，還有雙層轎廂電梯等。1.2.3電梯控制系統(tǒng)分類繼電器控制系統(tǒng)：繼電器已有上百年的歷史，它是一種用弱電信號控制強電信號的電磁開關(guān)。在復(fù)雜的繼電器控制系統(tǒng)中，故障的查找和排除是非常困難的，可能會花費大量時間，嚴重地影響生產(chǎn)。如果工藝要求發(fā)生變化，控制柜內(nèi)的元件和接線需要做相應(yīng)的變動，這種改造的工期長、費用高，以至于有的用戶寧愿扔掉舊的控制柜，另外制作一臺新的控制柜?？傊^電器控制系統(tǒng)的動作緩慢，壽命短，可靠性差，體積大，耗電多，設(shè)計制造周期長，程序修改費時，不能實現(xiàn)與計算機對話，現(xiàn)在已經(jīng)被逐漸淘汰。計算機控制系統(tǒng)：小型計算機用于開關(guān)控制系統(tǒng)顯然存在著“大馬拉小車”的情況，因為小型計算機的編程復(fù)雜，要求有較高水平的編程人員和操作人員；需要配套非標準的外部接口，對環(huán)境和現(xiàn)場條件的要求過高；功能過剩，機器資源未能充分利用；且造價高昂。但微機控制多臺電梯運行是電梯控制技術(shù)的發(fā)展趨勢。PLC控制系統(tǒng)：可編程序控制器（PLC）是以計算機技術(shù)為核心的通用自動控制裝置，它的功能強，可靠性極高，編程簡單，使用方便，體積小巧，近年來在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，被譽為當代工業(yè)自動化的主要支柱之一。它不僅能實現(xiàn)對開關(guān)量的邏輯控制，還具有數(shù)學運算、數(shù)據(jù)處理、運動控制、模擬量PID控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。在發(fā)達的工業(yè)化國家，可編程序控制器已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在所有的工業(yè)部門，其應(yīng)用已擴展到樓宇自動化、家庭自動化、商業(yè)、公用事業(yè)、測試設(shè)備和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。用可編程序控制器結(jié)合變頻器控制電梯的運行，能使電梯平穩(wěn)運行并準確停靠。應(yīng)用可編程控制器(PLC)取代繼電器控制邏輯實現(xiàn)閉環(huán)控制，可進一步提高電梯的性能和可靠性，并降低現(xiàn)場調(diào)試要求，是電梯控制技術(shù)的一大進步。1.3本文的主要內(nèi)容課題設(shè)計的主要內(nèi)容是用可編程控制器和變頻器設(shè)計二十三層居民樓電梯控制系統(tǒng)。調(diào)速系統(tǒng)采用交流變頻調(diào)速，在各種負載下都有良好的調(diào)速性能和準確的停車性能，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。畢業(yè)設(shè)計說明書的主要內(nèi)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介紹。接著確定了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，由PLC來實現(xiàn)電梯信號控制，變頻器實現(xiàn)變頻調(diào)速，完成了PLC和變頻器的選擇。然后是系統(tǒng)硬件開發(fā)，完成了變頻器參數(shù)設(shè)置及PLC的選型、I/O點數(shù)分配以及旋轉(zhuǎn)編碼器與PLC的連接。最后，設(shè)計了軟件流程圖，完成系統(tǒng)模塊化編程。第2章硬件選型與電梯控制系統(tǒng)2.1電梯電動機的選擇本設(shè)計電梯采用有齒拽引機，1：1繞法的拽引系統(tǒng)，額定梯速為1m/s,額定載重量800kg，則電動機額定功率為：根據(jù)實際電動機額定功率系列，初選11KW電動機即可滿足要求，相當于系數(shù)K取1.4，由電動機選型參數(shù)表選YPTD160M2-4.表2-1電動機選型參數(shù)表型號功率/kW電壓/V電流/A轉(zhuǎn)速/r/min頻率/Hz功率因數(shù)cos噪聲/dB（A）額定功制作YPTD106M1-4938018.51456500.8560S2/1hYPTD106M2-41138022.31456500.8660S2/1hYPTD106L1-41338025.91456500.86560S2/1h2.2可編程序控制器（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。A)轎廂位置檢測轎廂位置檢測裝置俗稱選層器，它檢測電梯轎廂運行狀態(tài)，所處位置，及時向控制系統(tǒng)發(fā)出所需要的信號。其主要功能是：根據(jù)登記的內(nèi)選與外呼信號和轎廂的位置關(guān)系，確定運行方向；當電梯將要到達所需停站的樓層時，給曳引電動機減速信號，使其換速；當平層停車后，發(fā)出信號以消去已應(yīng)答的選層、呼梯信號，并指示轎廂當前位置，選層器種類較多，通常分為三大類，即機械選層器、繼電器選層器和微機選層器。其中機械選層器與繼電器選層器將隨著繼電器控制電梯的逐步淘汰而淘汰。位置檢測方法主要有以下幾種：用于簧管磁感應(yīng)器或其他位置開關(guān)。這種方法直觀、簡單，但由于每層需要使用一個磁感應(yīng)器，當樓層較高時，會占用PLC太多的輸入點。利用穩(wěn)態(tài)磁保開關(guān)。這種方法需要對磁保開關(guān)的不同狀態(tài)進行編碼，在各種編碼方式中適合電梯控制的只有格雷變形碼，進行運算時需采用PLC指令譯碼，比較麻煩，軟件譯碼也使程序變得龐大。利用旋轉(zhuǎn)編碼器。目前，PLC一般都有高速脈沖輸入端或?qū)Ｓ糜嫈?shù)單元，計數(shù)準確，使用方便，因而在電梯PLC控制系統(tǒng)中，可用編碼器測取電梯運行過程中的準確位置，編碼器可直接與PLC高速脈沖輸入端相連，電源也可利用PLC內(nèi)置24V直流電源，硬件連接可謂簡單方便。旋轉(zhuǎn)編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式測量裝置，通常安裝在被測軸上，隨著被測軸一起轉(zhuǎn)動，用以測量轉(zhuǎn)動量（主要是轉(zhuǎn)角），并把它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字形成的輸出信號。在電梯中用碼盤來檢測轎廂的運行速度及轎廂所處位置，用作速度反饋信號和位置指示信號。旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)軸直接與曳引電動機相連接，當電動機轉(zhuǎn)動時，編碼器輸出與轉(zhuǎn)角對應(yīng)的脈沖數(shù)，通過累計脈沖數(shù)量可直接算出轎廂相應(yīng)的位置行程，進而，算出電梯運行過程中轎廂所處層樓的位置，確定換速點、提前開門區(qū)、平層停車點等。以上分析可見，用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測轎廂位置優(yōu)于其他方法，所以系統(tǒng)采用旋轉(zhuǎn)編碼器的方法。2.2.1可編程控制器（PLC）的選擇根據(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速計數(shù)器，綜合考慮后，系統(tǒng)選擇了日本三菱公司生產(chǎn)的FX2N系列PLC。FX2N系列PLC具有以下幾方面優(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模塊和其他特殊功能模塊。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的編程可用編程器，也可以在PC機上使用三菱公司的專用編程軟件包MELSEMEDOC來進行。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。2.2.2FX2N系列PLC的基本構(gòu)成FX2N系列PLC采用一體化箱體結(jié)構(gòu)，其基本單元是將CPU、存儲器、輸入輸出接口及電源燈都裝在一個模塊內(nèi)，是一個完整的控制裝置。結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧，成本低，安裝方便。FX2N系列PLC基本單元的輸入輸出比為1：1。為了實現(xiàn)輸入輸出點數(shù)的靈活配置及功能的靈活擴展，F(xiàn)X2N系列PLC還配有擴展單元、擴展模塊及特殊功能單元。擴展單元用于增加I/O點數(shù)的裝置，內(nèi)部設(shè)有電源。擴展模塊用于增加I/O點數(shù)及改變I/O比例，內(nèi)部無電源，用電由基本單元或擴展單元供給。因擴展單元機擴展模塊無CPU，必須與基本單元一起使用。特殊功能單元是一些專門用途的裝置。如模擬量I/O單元、高速計數(shù)單元、位置控制單元、通信單元等；這些單元大多數(shù)通過基本單元的擴展口連接基本單元，也可以通過編程器接口接入或通過主機上并接的適配器接入，不影響原系統(tǒng)的擴展。FX2N系列PLC可以根據(jù)需要，僅以基本單元或由多種單元組合使用。FX2N系列PLC的基本單元、擴展單元、擴展模塊、特殊功能單元的型號規(guī)格如表4.2～表4.4所示。表2.2基本單元一覽表輸入輸出總點數(shù)輸入點數(shù)輸出點數(shù)FX2N系列AC電源DC輸入型繼電器輸出三短雙向晶閘管開關(guān)元件晶體管輸出1688FX2N-16MR-001－FX2N-16MT-001321616FX2N-32MR-001FX2N-32MS-001FX2N-32MT-001482424FX2N-48MR-001FX2N-48MS-001FX2N-48MT-001643232FX2N-64MR-001FX2N-64MS-001FX2N-64MT-001804040FX2N-80MR-001FX2N-80MS-001FX2N-80MT-0011286464FX2N-128MR-001－FX2N-128MT-001輸入輸出總點數(shù)輸入點數(shù)輸出點數(shù)DC電源AC輸入型繼電器輸出晶體管輸出321616FX2N-32MR-DFX2N-32MT-D482424FX2N-48MR-DFX2N-48MT-D643232FX2N-64MR-DFX2N-64MT-D804040FX2N-80MR-DFX2N-80MT-D表2.3擴展單元一覽表輸入輸出總點數(shù)輸入點數(shù)輸出點數(shù)AC電源DC輸入繼電器輸出三端雙向晶閘管開關(guān)元件晶體管輸出321616FX2N-32ERFX2N-32ET482424FX2N-48ERFX2N-48ET表2.3擴展模塊一覽表型號輸入點數(shù)輸出點數(shù)輸入繼電器輸出晶閘管輸出晶體管輸出FX2N-16EX16FX2N-16EX-C16FX2N-16EXL-C16FX2N-16EYRFX2N-16EYS16FX2N-16EYT16FX2N-16EYT-C16表2.4特殊功能單元一覽表區(qū)分型號名稱占用點數(shù)耗電輸入輸出DC5V特殊功能板FX2N-8AV-BD8點模擬電位器功能擴展板20mAFX2N-422-BDRS422通信板60mAFX2N-485-BDRS485通信板60mAFX2N-232-BDRS232通信板20mAFX2N-CNV-BD連接特殊適配器的功能擴展板FX0N-3A2ch模擬輸入、1ch模擬輸出-8-30mAFX0N-16NTM-NET/M1N1用（絞合導(dǎo)線）8820mAFX2N-4AD4ch模擬輸入-8-30mAFX2N-4DA4ch模擬輸出-8-30mAFX2N-4AD-PT4ch溫度傳感器輸入（PT-100）-8-30mAFX2N-4AD-TC4ch溫度傳感器輸入（熱電偶）-8-30mAFX2N-1HC50kHz2相高速計算器-8-90mAFX2N-1PG100kpps脈沖輸出模塊-8-55mAFX2N-232IFRS232C通信接口-8-40mAFX-16NPM-NET/M1N1用(光纖)16880mAFX-16NTM-NET/M1N1用（絞合導(dǎo)線）16880mAFX-16NP-S3M-NET/M1N1-S3用（光纖）88880mAFX-16NT-S3M-NET/M1N1-S3用（絞合導(dǎo)線）88880mAFX-1D1F1D1F接口888130mA特殊單元FX-1GM定位脈沖輸出單元（1軸）-8-自給FX-10GM定位脈沖輸出單元（1軸）-8-自給FX-20GM定位脈沖輸出單元（2軸）-8-自給2.3變頻器的選擇2.3.1變頻器的種類很多，下面根據(jù)不同的分類方法對變頻器分類。（1）按變換頻率的方法分類：交-直-交變頻器交-交變頻器（2）按主電路工作方式分類：電壓型變頻器電流型變頻器（3）按變頻器調(diào)壓方法的不同分類：PAM變頻器PWM變頻器（4）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（5）按照用途分類：通用變頻器高性能專用變頻器高頻變頻器2.3.2選擇VS-616G電梯的調(diào)度要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動態(tài)性能外，其舒適度指標往往是選擇中的一項重要內(nèi)容。本設(shè)計中拖動調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵在于保證電梯按照理想給定速度曲線運行，以改善電梯運行的舒適感；另外，由于電梯在建筑物內(nèi)的耗電量占建筑物總用電量的相當比例，因此電梯節(jié)約用電日益受到重視?？紤]以上各種因素，本設(shè)計選用安川VS-616G5型全數(shù)字變頻器。安川VS-616G5型變頻器具有磁通矢量控制、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的場合。另外，安川VS-616G5型變頻器的啟動、制動具有可任意調(diào)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(zhuǎn)編碼器，控制精度可達0.01～0.02%，使得電梯運行舒適感好，零速抱閘，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(shù)，精確控制任何品牌的電機。采用高性能IGBT，載波頻率20KHz，從而使變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)。安川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型變頻器的特點如下：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。有豐富的內(nèi)藏與選擇功能。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。表2.6VS-616G5型變頻器的標準規(guī)格電壓200V400V容量范圍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）V/F控制帶傳感V/F控制（用參數(shù)切換）啟動轉(zhuǎn)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(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℃～+40℃模擬式指令±0.1%（25℃～+10℃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/60Hz輸出頻率分辨率0.01Hz過載量額定輸出電流的150%IN頻率設(shè)定信號-10V～10V，0～10V，4～20MA加減速時間制動轉(zhuǎn)矩0.01～6000.0S約20%帶制動選擇150%抑制高次諧波電源直流電抗器內(nèi)帶（200V24KVA、400V26KVA以下可選擇）12相整流不能變動主要控制空能瞬停再起動、下降控制、轉(zhuǎn)矩控制、零點伺服控制等操作裝置16字×2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2.3.3VS-616GVS-616G5型通用變頻器可直接控制交流異步電動機的電流，使電動機保持較高的輸出轉(zhuǎn)矩；它適合用于各種應(yīng)用場合，可以低速下實現(xiàn)平穩(wěn)起動并且極其精確地運行，其自動調(diào)整功能可使各種電動機達到高性能的控制。VS-616G5將U/f控制、矢量控制、閉環(huán)U/f控制、閉環(huán)矢量控制四中控制方式融為一體，其中閉環(huán)矢量控制是最適合電梯控制要求的。變頻器的配置及容量選擇VS-616G5型變頻器用在電梯調(diào)速系統(tǒng)中時，必須配PG卡及旋轉(zhuǎn)編碼器，以提供電動機測速及反饋。旋轉(zhuǎn)編碼器與電動機同軸連接，對電動機進行測速。旋轉(zhuǎn)編碼器輸出A、B兩相脈沖，當A相脈沖超前B相脈沖90°時，可認為電動機處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)。當A相脈沖滯后于B相脈沖90°時可認為電動機處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)編碼器根據(jù)AB相脈沖的相序，可判斷電動機旋轉(zhuǎn)方向，并根據(jù)AB脈沖的頻率（或周期）測得電動機的轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)編碼器將此脈沖輸出給PG卡，PG卡再將此反饋信號送給VS-616G5內(nèi)部，以便進行運算調(diào)節(jié)。A、B兩相脈沖波形圖如圖2-1所示。圖2-1A、B兩相脈沖波形圖VS-616G5用在電梯調(diào)速系統(tǒng)中時，還必須配置制動電阻。當電梯減速運行時，電動機處于發(fā)電狀態(tài)，向變頻器回饋電能。這時同步轉(zhuǎn)速下降，交-直-交變頻器的直流部分電壓升高，制動電阻的作用就是消耗回饋電能。抑制直流電壓升高。除PG卡和制動電阻外，VS-616G5還需要配置600脈沖旋轉(zhuǎn)編碼器和電梯運行曲線輸入板（可選配）。其容量可選1：1配置，即電動機容量和變頻器容量相等。最好采用大一數(shù)量級選配，即11kW電動機選15kW的變頻器、15kW電動機選18kW的變頻器。2.4控制系統(tǒng)方案選擇2.4.1plc控制系統(tǒng)的選擇PLC可編程序控制器的特點：（1）編程方法簡單易學梯形圖是使用得最多的可編程序控制器的編程語言，其電路符號和表達方式與繼電器電路原理相似，梯形圖語言形象直觀，易學易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只要花幾天的時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。（2）功能強，性能價格比高一臺小型可編程序控制器內(nèi)有成百上千個內(nèi)部繼電器、幾十到幾百個定時器和計數(shù)器、幾十個特殊用途繼電器，有很強的功能，可以實現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，它具有很高的性能價格比。一臺可編程序控制器可以同時控制幾臺設(shè)備，也可以通過聯(lián)網(wǎng)通信，實現(xiàn)分散控制，集中管理。（3）硬件配套齊全，用戶使用方便，實用性強可編程序控制器產(chǎn)品已經(jīng)標準化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便的進行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。可編程序控制器的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線?？删幊绦蚩刂破饔休^強的帶負載能力，可以直接驅(qū)動一般的電磁閥和交流接觸器。硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，方便快速的適應(yīng)工藝條件的變化。（4）無觸點免配線，可靠性高，抗干擾能力強傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時間繼電器。觸點和接線一多，難免接觸不良，因此容易出現(xiàn)故障?？删幊绦蚩刂破饔密浖娲罅康闹虚g繼電器和時間繼電器，盡剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量接線，一般為繼電器控制系統(tǒng)接線的十分之一到百分之一，因觸點接觸不良造成的故障減少了很多?？删幊绦蚩刂撇扇×艘幌盗杏布蛙浖垢蓴_措施，如濾波、隔離、屏蔽、自診斷、自恢復(fù)等，使之具有很強的抗干擾能力，平均無故障時間達到數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，可編程序控制器已被廣大用戶公認為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。（5）系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少可編程序控制器用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計、安裝、接線工作量大大減少。可編程序控制器的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，設(shè)計梯形圖所花的時間比設(shè)計繼電器系統(tǒng)電路花的時間要少的多。（6）維修工作量少、維修方便可編程序控制器的故障率很低，并且有完善的自診斷和顯示功能。可編程序控制器或外部的輸入裝置和執(zhí)行機構(gòu)發(fā)生故障時，可以根據(jù)可編程序控制器上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息迅速的查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速的排除故障。（7）體積小、能耗低對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用可編程序控制器后，可以減少大量的中間繼電器和時間繼電器，而可編程序控制器的體積僅相當于幾個繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小的原來的1/2～1/10。PLC控制電梯的優(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。（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，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。2.4.2變頻調(diào)速控制隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和計算機控制技術(shù)的飛速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展也十分迅速。電動機交流變頻調(diào)速技術(shù)是當今節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動技術(shù)進步的一種主要手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速性能和起制動平穩(wěn)性能、高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點而被國內(nèi)外公認為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。變頻調(diào)速的特點：(1)能源消耗低異步電動機的速度與供電頻率有關(guān)。在啟動期間，電動機電流隨頻率和速度增加而增加，并以最小轉(zhuǎn)速運行，對每種速度都可獲得最佳效率。能節(jié)約能量達45%。因電動機產(chǎn)生的熱量相當小，故在機房內(nèi)不需要專用的通風降溫系統(tǒng)，沒有額外的能量損耗。(2)電路負載低，所需緊急供電裝置小在加速階段，所需起動電流小于2.5倍的額定電流。且起動電流峰值時間短。由于起動電流大幅度減小，故功耗和供電纜線直徑可減小很多。所需的緊急供電裝置的尺寸也比較小。(3)可靠性高，使用壽命長。具有先進的半導(dǎo)體變頻器把交流換成直流。再把直流逆變成電壓幅度和頻率可變的交流。由于元器件性能可靠性可靠，工藝先進，經(jīng)久耐用。在系統(tǒng)中由電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)不會增加電機的發(fā)熱，而且還能減小電機的應(yīng)力，使電梯運行性能非?？煽浚娱L使用壽命。(4)舒適感好在整個運行過程中。其驅(qū)動系統(tǒng)具有良好的調(diào)節(jié)性能。故乘坐電梯舒適感極好。電梯運行是跟隨最佳給定的速度曲線運行的。其特性可適應(yīng)人體感受，并保證運行噪聲小，制動平穩(wěn)(5)平層精度高采用現(xiàn)在傳感技術(shù)和數(shù)字軟件控制系統(tǒng)。在整個運行期間準確地給位置信號加上精確地按樓層距離直接?？康恼{(diào)節(jié)系統(tǒng)，在VVVF控制系統(tǒng)中其直接?？坑蒔C機，變頻器，曲線卡三個方面組成。曲線卡的輸入信號有起動信號，轉(zhuǎn)換信號。輸出信號有運行信號，總控信號，轉(zhuǎn)換應(yīng)答信號等。曲線卡在接受到起動信號時，給變頻器一條運行曲線，輸出運行信號，電梯開始運行；在受到換速信號時，給變頻器調(diào)節(jié)裝置一條減速曲線，當?shù)竭_停車位置時，曲線卡撤消運行信號，電梯即直接?？繕菍悠矫?，完成一次運行，故使電梯在每個樓層都能準確平層，便于乘客進出不會絆倒。(6)運行平穩(wěn)無噪聲在轎廂內(nèi)，機房內(nèi)及鄰近區(qū)域確保噪聲小。因為其系統(tǒng)中采用了高時鐘頻率。始終產(chǎn)生一個不失真的正弦波供電電流。電動機不會出現(xiàn)轉(zhuǎn)距脈動。因此，消除了振動和噪聲。變頻調(diào)速電梯的優(yōu)點:(1)變頻調(diào)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(jié)構(gòu)簡單，維護方便、可靠性高、價格低等優(yōu)點。(2)變頻調(diào)速電源使用了先進的SPWM技術(shù)SVPWM技術(shù)，明顯改善了電梯運行質(zhì)量和性能；調(diào)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(diào)速[3]。(3)變頻調(diào)速電梯使用先進的SPWM和SVPWM技術(shù)，明顯改善了電動機供電電源的質(zhì)量，減少了諧波，提高了效率和功率因數(shù)，節(jié)能明顯。綜上所述本文課題設(shè)計采用變頻器和PLC組成的變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)。電梯的調(diào)速部分選用高性能的矢量控制變頻器，邏輯部分由PLC來實現(xiàn)第3章硬件系統(tǒng)控制原理與分析3.1系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)采用集中控制方式，主要包括信號控制系統(tǒng)和拖動控制系統(tǒng)兩大部分。圖3-1為電梯PLC電梯控制系統(tǒng)框圖，主要硬件包括PLC主機及擴展、轎廂操縱盤、廳外呼梯盤、安全裝置、顯示裝置、調(diào)速裝置與主拖動系統(tǒng)等。控制系統(tǒng)的核心為可編程控制器(PLC)，操縱盤、呼梯盒、位置、安全保護及變頻器工作狀態(tài)等信號輸入PLC，經(jīng)PLC運算處理后由輸出接口分別向顯示電路發(fā)出呼梯、定向等顯示信號，通過變頻器向主拖動電動機發(fā)出控制信號。.PLPLC可編程控制器變頻器旋轉(zhuǎn)編碼器顯示裝置安全裝置廳外呼梯盒轎廂操縱盤拖動控制系統(tǒng)M3~~3~信息控制系統(tǒng)圖中變頻器只完成調(diào)速功能，而邏輯控制部分是由PLC完成的。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，同時變頻器也將本身的工作狀態(tài)輸送給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)。此外系統(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。從圖中可以顯示，PLC接收來自操縱盤和每層呼梯的呼叫信號、轎廂和廳門系統(tǒng)的功能信號以及井道和變頻器的狀態(tài)信號，經(jīng)程序判斷與運算實現(xiàn)電梯的集選控制。PLC在輸出顯示和監(jiān)控信號的同時，根據(jù)隨機邏輯控制的要求，向變頻器發(fā)出運行方向、啟動、加速、減速和制動停梯等信號。由變頻器根據(jù)一定的控制規(guī)律和控制算法來控制電機。3.2系統(tǒng)的原理分析3.2.1信號控制系統(tǒng)信號系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3-2所示。外部控制信號通過輸入采樣寄存在輸入映像寄存器中，根據(jù)控制程序需要讀取并在CPU中進行邏輯運算處理，再將結(jié)果存入輸出映像寄存器，每個周期進行輸出刷新，驅(qū)動外部執(zhí)行機構(gòu)。輸入/輸出接口電路通過光電隔離和濾波把PLC和外部電路隔離，因此PLC具有很強的抗干擾能力，無故障運行率可達4至5萬小時，遠遠超過繼電器控制系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)。而且控制邏輯由程序?qū)崿F(xiàn)，減少了系統(tǒng)中繼電器的使用數(shù)量，減少了控制柜的體積，增強了系統(tǒng)的靈活性、可靠性和可擴展性。輸入接口輸入接口PLC輸出接口分頻信號運行方式選擇運行控制信號樓層顯示安全保護信號開關(guān)門控制內(nèi)指令信號外指令信號呼梯信號開關(guān)信號平層信號運行方向指示拖動控制系統(tǒng)圖3-2電梯PLC信號控制系統(tǒng)框圖3.2.2變頻調(diào)速分析電梯調(diào)速除了要求一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動態(tài)性能外，舒適度是一項重要指標。本設(shè)計中拖動調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)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，由于電梯在建筑物內(nèi)的耗電量占建筑物總用電量的相當大的比例，電梯節(jié)約用電日益受到重視?？紤]以上各種因素，通過對各主要生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品的性能指標價格比分析，選用日本安川公司的變頻器。變頻器輸入信號為：上、下行方向指令，零速、爬行、低速、高速、檢修速度等各種速度編碼指令，復(fù)位和使能信號。輸出信號為：(1)準備就緒信號，在變頻器運轉(zhuǎn)正常時，通知控制系統(tǒng)變頻器可以正常運行；(2)運行中信號，通知PLC變頻器正在正常輸出；(3)零速信號，當電梯運行速度為零時，此信號輸出有效并通知PLC完成抱閘、停車等動作；(4)故障信號，出現(xiàn)故障時，此信號輸出有效并通知PLC作出響應(yīng)，給變頻器斷電。PLC通過向安川616G5變頻器發(fā)出電梯上/下行輸出輸出信號，從而控制曳引電動機的轉(zhuǎn)動方向，決定電梯的上/下行運動；通過向變頻器發(fā)出電梯高速運行和電梯低速運行信號，從而間接控制曳引電動機的轉(zhuǎn)動速度，決定電梯的高/低速運動。電動機通過脈沖發(fā)生器將速度信號及時反饋給安川變頻器，從而形成速度閉環(huán)控制。接線圖3-3如下。圖3-3變頻器拖動部分線路圖在PLC向變頻器發(fā)出開關(guān)量控制信號的同時，為了滿足電梯的要求，變頻器又需要通過與鼠籠式曳引電動機連接的脈沖發(fā)生器和PG卡,對電動機完成速度檢測及反饋,形成閉環(huán)系統(tǒng)。脈沖發(fā)生器輸出A、B兩相脈沖，PG卡接收到脈沖信號以后，再將此反饋給變頻器內(nèi)部,以便進行運算調(diào)節(jié)。根據(jù)A、B脈沖的相序,可判斷出電動機的轉(zhuǎn)動方向,并可以根據(jù)A、B脈沖的頻率測得電動機的轉(zhuǎn)速。由于本設(shè)計選用的是通用型變頻器，因此其參數(shù)設(shè)置和外部線路設(shè)計的復(fù)雜程度要遠遠地高于電梯專用變頻器，其設(shè)置的好壞也將直接影響到電梯運行的實際效果。3.3變頻器結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)置由于采用PLC作為邏輯控制部件，因此變頻器和PLC通訊時采用開關(guān)量而不用模擬量。由于VS-616G5是通用型變頻器，因而用在電梯控制上位了滿足運行效率、舒適感、平層精度和安全性的要求，其參數(shù)設(shè)置比專用型變頻器要發(fā)雜得多。VS-616G5型變頻器共有9組參數(shù)，每一組參數(shù)的設(shè)計都具有特定的含義。常用參數(shù)如表3-1所示。表3-1變頻器常用參數(shù)參數(shù)功用A組確定控制模式B組選擇運行功能C組確定加減速時間和轉(zhuǎn)矩補償時間D組選擇頻率E組確定運行壓頻曲線F組保護設(shè)置H組確定偏差標準3.3.1參數(shù)設(shè)計原則：減小啟動沖擊及增加調(diào)速的舒適感，其速度環(huán)比例系數(shù)宜小些，而積分時間常數(shù)宜大些；提高了運行效率，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；零速一般設(shè)計為0Hz，速抱閘功能將影響舒適感。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，具體的設(shè)置見表3-2所示。表3-2安川VS-616G5變頻器主要參數(shù)設(shè)置表參數(shù)設(shè)定值說明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D1-0910Hz慢車速度E1-01380V輸入電壓E1-0450Hz最高輸出頻率E1-05380V最大電壓輸出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D1-01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)F1-051/0編碼器方向錯時更改3.3.2為了使變頻器工作在最佳狀態(tài)，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VS-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，這一組自學習到得參數(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。3.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計算。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，電梯上升所需曳引功率為P2:P2＝[(W1＋W2＋W3)g＋F1]·V其中，F(xiàn)1＝(W1＋W2＋W3)g＋δ為摩擦力，δ可忽略不計。電機功率P1，變頻器功率P應(yīng)接近電機功率P1，相對于P2留有安全裕量，可取P＝1.5P2。k＝002，W1＝2000Kg，W2＝1000Kg，W3＝2400Kg，g＝9.8m/s，V＝1.5m/s所以：P2＝（600×9.8＋108×9.8）×1.5≈10.4kW又所以：P＝1.5P2＝15.6kW。由于采用變頻調(diào)速，效率高。依照計算結(jié)果選擇1.5倍裕量，取變頻器容量為15kW。3.3.4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R2的大小應(yīng)使制動電流IZ的值不超過變頻器額定電流的一般，即：IZ＝U0/RZ≤IN/2RZ≥2UR/IN＝2×513/35.5≈28.9(Ω)其中U0為額定情況下變頻器的直流母線電壓，取RZ≥30Ω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。即：PZ≥ΑzU2D/RZ＝0.4×5132/30≈3.5kW最后，選用的制動電阻為R＝30Ω,功率為P＝3.5kW的電阻。3.4PLC控制系統(tǒng)設(shè)計3.4.1一、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5-1所示，輸入到PLC得控制信號有：運行方式選擇（如自動、有/無司機、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、旋轉(zhuǎn)編碼器、光電脈沖、開關(guān)門及限位信號、門區(qū)和平層信號等。運行方式選擇運行方式選擇運行控制信號安全保護信號內(nèi)指令信號外指令信號光電脈沖輸入接口PLC輸出接口呼梯信號指示樓層指示運行方向指示呼梯鈴開關(guān)門控制開關(guān)門信運行方式選擇內(nèi)指令信號外指令信號光電脈沖開號門區(qū)或平層信號拖動控制系統(tǒng)圖3-4電梯PLC信號系統(tǒng)控制框圖二、電梯控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能電梯的控制系統(tǒng)實現(xiàn)如下功能：（1）一臺電機控制上升和下降，各層設(shè)上/下呼叫開關(guān)（最頂層與起始層只設(shè)一只）。（2）電梯到位后，具有手動或自動開關(guān)門功能。（3）電梯內(nèi)設(shè)有方向指示燈及電梯當前層號指示燈及層樓指令鍵，警鈴風扇及照明按鍵。（4）待客自動開門，當電梯在某曾停梯待客時，按下層外召喚按鈕，應(yīng)能自動開門迎客，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，在調(diào)定時間內(nèi)自動關(guān)閉轎廂照明。（5）自動關(guān)門與提早關(guān)門，在一般情況下，電梯停站4至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。（6）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。（7）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?？寇囬T，并能至調(diào)定時間，自動確定運行方向。（8）自動定向，當轎廂內(nèi)操縱盤選層指令相對于電梯位置具有不同方向時，電梯應(yīng)能按先入為主的原則，自動確定運行方向。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。（9）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?？繎?yīng)答。（10）自動返回基站，當電梯設(shè)有基站時，電梯在完成全部指令后，自動駛回基站，停機待客。二、電梯操作方式單臺電梯的操作方式有手柄操縱控制、按鈕控制、信號控制和集選控制等。在乘客電梯中幾乎全部采用集選控制方式。單轎廂下集選控制：登記所有轎廂和廳門下行召喚；轎廂上行時，只答應(yīng)轎廂召喚，直至最高層；自動改變運行方向為下行，應(yīng)答廳門下行召喚。單轎廂全集選：登記所有廳門和轎廂召喚；上行時順應(yīng)答轎廂和廳門上召喚，直至最高層自動反向應(yīng)答下行召喚和轎廂召喚。系統(tǒng)采用全集選操作方式。三、速度給定曲線為了滿足乘客舒適感，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，將電梯的起動制動速度曲線設(shè)計成由兩段拋物線（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定從0加速到1000轉(zhuǎn)/分所需要的時間來定義。其意義為加速度由0加速到1000轉(zhuǎn)/分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。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)，系統(tǒng)采用的VS-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3-5所示，圖中a為加速度，v為速度。圖3-5速度運行曲線在0～t3時間內(nèi)加速起動階段，其中0～t1和t2～t3時間內(nèi)位拋物線速度曲線，在t1～t2時間內(nèi)為直線速度曲線；t3～t4時間內(nèi)為穩(wěn)速運行階段；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啟動階段想對稱。四、減速及平層控制電梯的工作特點是頻繁起動制動，為了提高工作效率、改善舒適感，要求電梯能平滑減速至速度為零時，準確平層，即“無速停車抱閘”，不要出現(xiàn)爬行現(xiàn)象或低速抱閘，即直接停止，要做到這一點關(guān)鍵是準確發(fā)出減速信號，在接近層樓面時按距離精確地自動矯正速度給定曲線。系統(tǒng)采用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測轎廂位置，只要電梯一運行，計算機就可以精確地確定走過的距離，到達與減速點相應(yīng)的預(yù)置數(shù)時即可發(fā)出減速命令。不論哪種方式產(chǎn)生的減速命令，由于負載的變化、電網(wǎng)波動、鋼絲繩打滑等，都會使減速過程不符合平層技術(shù)要求，為此一般在離層樓100～200mm處需設(shè)置一個平層矯正器，以確保平層的長期準確性。3.4.2本設(shè)計按照五層電梯的標準，根據(jù)需要控制的開關(guān)、設(shè)備大約52個輸入點，34個輸出點，需進行控制，考慮10%～15%的裕量，故選擇FX2N-128MR-001，其I/O總點數(shù)為128，輸入點數(shù)為64，輸出點數(shù)為64。I/O分配如表3.3、3.4、3.5、3.6所示。表3.3輸入部分X0、X1高速計數(shù)器輸入端X20消防開關(guān)X2硬件復(fù)位X21變頻器故障信號X3開門開關(guān)X22紅外線傳感開關(guān)X4有/無司機操作方式轉(zhuǎn)換X23急停按鈕X5轎廂門鎖X24變頻器“運轉(zhuǎn)”信號X6開門限位開關(guān)X25變頻器故障信號X7關(guān)門限位開關(guān)X26、X27轎內(nèi)、轎頂檢修X10超載觸點X30～X33轎內(nèi)指令通道X11直駛開關(guān)X40～X43廳門鎖X12檢修開關(guān)X50～X531～4層上召喚按鈕X13警鈴按鈕X54、X55上/下極限開關(guān)X14關(guān)門開關(guān)X60～X632～5層下召喚按鈕X15轎內(nèi)檢修向上運行按鈕X64、X65上/下行強迫換速開關(guān)X16轎內(nèi)檢修向下運行按鈕X17底層鑰匙開關(guān)表3.4中間繼電器M0～M3樓層位置信號通道M73檢修定上向信號通道M10～M13轎內(nèi)指令登記信號通道M74檢修定下向信號通道M20～M23選層信號通道M75人員進出紅外線信號通道M30～M33呼梯信號通道M80上行前沿微分通道M40～M42上召喚信號登記通道M81下行前沿微分通道M50～M52下召喚信號登記通道M82消防上升沿微分通道M60上召喚直駛和反向信號M83消防下降沿微分通道M61下召喚直駛和反向信號M84門連鎖信號通道M62上行順向截梯M85消防員專用信號M63下行順向截梯M86消防運行繼電器M64電梯運行狀態(tài)M56無司機起動運行信號M65順向截梯M57檢修狀態(tài)信號通道M66反向截梯M70本曾開門中間信號通道M67換速信號通道M71定上向信號通道M68平層中間繼電器M72定下向信號通道M69關(guān)門信號通道M76～M78高速計數(shù)器輸出通道表3.5輸出部分Y0上行接觸器Y10～Y13電梯運行位置指示燈Y1下行接觸器Y20～Y23內(nèi)選指示燈Y2開門繼電器Y30～Y321～4層上召喚信號指示燈Y3關(guān)門繼電器Y40～Y432～5層下召喚信號指示燈Y4換速信號繼電器Y6平層停車繼電器Y5點動檢修繼電器Y7蜂鳴器表3.6其他名稱功能時間繼電器TO開門限位開關(guān)實效，定時使開門停T1定時斷開紅外線檢測回路T2自動關(guān)門定時T3關(guān)門限位實效，定時使關(guān)門停T4自動開門定時特殊功能繼電器M8000監(jiān)控PLC操作狀態(tài)M8005備用電池失效位ONM8011～M8013產(chǎn)生0.01S、0.1S、1S時鐘脈沖計算器高速計算器C2513.4.3動電機工作原理：如圖3-6中圖1，起動電機串如電抗LQ、經(jīng)一段時間后 KM1接觸器接通，電動機轉(zhuǎn)入固有特性運轉(zhuǎn)。減速時KMS斷開、KMX接通，慢速繞組串電抗LM和電阻RM運行，延時一段時間后，KM2接通，短接RM，電動機串入電抗LM運行，在延時一段時間后，KM3接通，電動機在慢速固有特性上運行，直到KMS或KMX斷開，電動機停止運轉(zhuǎn)。門電機原理分析：如圖3-6中圖2，當電梯平層時，開門觸點KMK閉合，電機正轉(zhuǎn)，轎門打開；當定時繼電器到時，KMG閉合，電機反轉(zhuǎn)，轎門關(guān)閉；當有人在門中間出現(xiàn)時，光感觸點閉合，電梯強迫正轉(zhuǎn)，轎門打開；當轎門碰到開、關(guān)極限開關(guān)時，KMK或KMG斷開，并反向制動。電梯中的曳引電動機的運行直接由變頻器控制，變頻器的輸入控制信號由PLC提供。電路中，電動機作為終端設(shè)備給電梯提供驅(qū)動能力，同時是變頻器的執(zhí)行機構(gòu);變頻器是中間設(shè)備，在電路中起上傳下達的作用，其作用是根據(jù)PLC輸出的指令要求來控制主機、門機及旋轉(zhuǎn)編碼器，然后又將執(zhí)行結(jié)果反饋給PLC;PLC既是人與電梯的接口，又是電梯控制部分的核心，其作用是接收乘客輸入的開關(guān)指令，然后將該命令傳送給變頻器;旋轉(zhuǎn)編碼器是電梯運行中的檢測機構(gòu)，其作用是檢測電梯的運動。圖3-6主電路第4章軟件系統(tǒng)設(shè)計4.1電梯的三個工作狀態(tài)電梯控制系統(tǒng)由呼叫到響應(yīng)形成一次工作循環(huán)，電梯工作過程又細致分為自檢、正常工作、強制工作等三種工作狀態(tài)。電梯在三種工作狀態(tài)之間來回切換，構(gòu)成了完整的電梯工作過程。a)電梯的自檢狀態(tài)PLC通電后，PLC中的程序已開始運行，但因為電梯尚未讀入任何數(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是：先按下啟動按鈕，再按下恢復(fù)正常工作按鈕，電梯首先是電梯門處于關(guān)閉狀態(tài)，然后電梯自動向上運行，經(jīng)過兩個平層點后停止。b)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，通過選向模塊進行選向。電梯通過拖動調(diào)速模塊驅(qū)動直流電機拖動轎廂運動。轎廂運動速度要經(jīng)過低速轉(zhuǎn)變?yōu)橹兴僭俎D(zhuǎn)變?yōu)楦咚?，并以高速運行至減速點。當電梯檢測到目標層樓層監(jiān)測點產(chǎn)生的減速點信號時，電梯進入減速狀態(tài)，由中速變?yōu)榈退?，并以低速運行到平層點停止。平層后，經(jīng)過一定延時后關(guān)門，知道碰到關(guān)門到位形成開關(guān)；再經(jīng)過一定延時后關(guān)門，直到碰到關(guān)門到位形成開關(guān)。電梯控制系統(tǒng)始終時時顯示轎廂所在樓層。c)電梯強制工作狀態(tài)當電梯的初始位置需要進行調(diào)整或電梯需要檢修時，應(yīng)設(shè)置一種狀態(tài)使電梯處于該狀態(tài)時不響應(yīng)正常的呼叫，并能移動到導(dǎo)軌上、下行極限點間的任意位置?？刂婆_上消防/檢修按鈕按下后，使電梯立刻停止原來的運行，然后按下強行上行（或下行）按鈕，電梯上行（或下行）；一旦放開該按鈕，電梯立刻停止，當處理完畢時可用恢復(fù)正常工作按鈕來使電梯跳出強制工作狀態(tài)。4.2系統(tǒng)的軟件開發(fā)4.2.1軟件設(shè)計要求（1）呼梯信號發(fā)出時，能根據(jù)呼叫層數(shù)和當前所在層站作出上、下行判斷。

（2）若有兩個呼梯信號，優(yōu)先響應(yīng)先發(fā)出的信號，到站后停留5s，再響應(yīng)后發(fā)出的呼梯信號；若有同方向的呼梯信號，則按順序執(zhí)行。

（3）在電梯運行或停層時，均可操作啟動/停機控制開關(guān)使電梯暫停運行及重新啟動。

（4）設(shè)有手動控制上、下行按鈕開頭。

（5）電梯轎廂有行程終端限位保護開頭（即上、下行