PLC在電梯電氣控制中的應用40頁

1、PLC在電梯電氣控制中的使用摘 要電梯是隨著高層建筑的興建而發(fā)展起來的一種垂直運輸工具。但由于電梯控制系統(tǒng)的復雜性，使繼電器接觸控制系統(tǒng)的接線復雜，可能使用成百上千的各式各樣的繼電器，由很多導線用復雜的方式連接起來，這樣如果某個繼電器損壞或者觸點接觸不良，都會影響整個系統(tǒng)的正常運行。隨著科學技術(shù)的發(fā)展和計算機技術(shù)的廣泛使用，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。鑒于PLC的種種優(yōu)點，目前，電梯的繼電器控制方式已逐漸被PLC控制代替。同時，由于電機交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動方式也有原來直流調(diào)速逐漸過渡到了交流調(diào)速。因此，PLC控制技術(shù)加變頻調(diào)速已成為現(xiàn)代

2、電梯行業(yè)的一個熱點。PLC技術(shù)的使用于電梯自動控制很好地解決了電梯控制系統(tǒng)過于復雜的問題。作為通用工業(yè)控制計算機，（PLC）采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 PLC經(jīng)過多年使用得到了不斷的發(fā)展，具有顯著的優(yōu)點。由于內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。PLC發(fā)展到今天已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。同

3、時還具有體積小，重量輕，能耗低等優(yōu)點。正因為具有以上優(yōu)點PLC技術(shù)廣泛的使用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域，本文中PLC技術(shù)實現(xiàn)四層電梯自動控制便是很好的例證。本系統(tǒng)設計就是采用三菱PLC（FX2N）作為電梯的控制裝置。關(guān)鍵字：PLC，電梯，控制目 錄1 緒論11.1電梯簡史11.2電梯的分類11. 3曳引式電梯的基本結(jié)構(gòu)22方案的選擇82.1控制方式的選擇82.2 拖動方案的選擇82.3 輸入部分說明82.4 輸出部分說明103 硬件電路設計 113.1設計框圖113.2變頻器的介紹113.3 主電路設計153.4 PLC控制電路的設計173.5參數(shù)的計算和元器件的選擇224 軟件設計264.1 電梯

4、運行流程圖264.2程序初始化及說明275程序梯形圖326致謝497參考文獻501 緒論在寸土寸金的都市中，建造高層建筑是人類向地球索取更大活動空間的重要手段，林立的高樓大廈已成為現(xiàn)代化都市的重要標志。而電梯是建筑高層建筑不可缺少的運輸工具，用于垂直運送貨物，是機械、電氣結(jié)合的機電一體化產(chǎn)品。隨著科學技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高，對電梯的安全性和自動控制水平的要求越來越高。由早期的繼電器控制開始，到當今微電子技術(shù)普及，電梯的控制方式和控制手段發(fā)生了重大的變化，而交流調(diào)速是當前電梯拖動的主要發(fā)展方向，其控制也日新月異，有微機PC控制、PLC控制和單片機控制。本設計四層樓的電梯，既考慮到其現(xiàn)代化

5、發(fā)展的趨勢，同時其安全可靠性和成本也是首要問題。采用PLC作為其控制器，通過PLC控制其外設的變頻器和旋轉(zhuǎn)編碼器來實現(xiàn)其電梯的穩(wěn)定運行和精確的位移控制，其設計簡單，安全性高。電梯作為建筑物的垂直交通工具，每天都和千百萬乘客打交道，它的性能好壞，直接影響到人們的生產(chǎn)，生活，越來越引起人們的關(guān)注。國家，地方和使用單位都制定了一系列的標準和規(guī)定，以確保電梯的使用安全和可靠。1.1電梯簡史1852年，世界上第一臺在德國柏林電梯誕生了，采用電動機拖動。以后，美國出現(xiàn)以蒸汽機為動力的客梯。美國人奧的斯研究出電梯的安全裝置，開創(chuàng)了升降機工業(yè)或者說電梯工業(yè)新紀元。1857年，世界第一臺載人電梯問世，為不斷升高

6、的高樓提供了重要的垂直運輸工具。1889年，奧的斯(OTIS)公司在紐約試制成功第一臺電力驅(qū)動蝸輪減速的電梯，這一設計思想為現(xiàn)代化的電梯奠定了基礎，它的基本結(jié)構(gòu)至今仍被廣泛使用。1.2電梯的分類電梯的定義為：用電力拖動的轎廂運行于鉛垂的或傾斜不大于15的兩列剛性導軌之間運送乘客或貨物的固定設備。習慣上不論其驅(qū)動方式如何，將電梯作為建筑物內(nèi)垂直交通運輸工具的總稱。根據(jù)建筑的高度、用途及客流量（或物流量）的不同，而設置不同類型的電梯。目前電梯的基本分類方法大致如下。1.2.1按用途分類乘客電梯,為運送乘客設計的電梯，要求有完善的安全設施以及一定的轎內(nèi)裝飾。載貨電梯,主要為運送貨物而設計,通常有人伴

7、隨的電梯。醫(yī)用電梯,為運送病床、擔架、醫(yī)用車而設計的電梯，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,建筑施工和維修用的電梯。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。1.2.2按驅(qū)動方式分類交流電梯，用交流感應電動機作為驅(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.動力的電梯。這類電梯的額定速

8、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,將導軌加工成齒條，轎廂裝上和齒條嚙合的齒輪，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。1.2.3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1.002.00

9、m/s的電梯。高速梯，常指速度大于2.00m/s的電梯。超高速，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地提高。1.2.4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。1.2.5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

10、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上發(fā)展起來的全自動控制的電梯，和信號控制的主要區(qū)別在于能實現(xiàn)無司機操縱。 并聯(lián)控制電梯，23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。 1. 3曳引式電梯的基本結(jié)構(gòu)曳引式電梯是垂直交

11、通運輸工具中使用最普遍的一種電梯，現(xiàn)將其基本結(jié)構(gòu)介紹如下：1、曳引系統(tǒng)曳引系統(tǒng)由曳引機、曳引鋼絲繩、導向輪及反繩輪等組成。曳引機由電動機、聯(lián)軸器、制動器、減速箱、機座、曳引輪等組成，它是電梯的動力源。曳引鋼絲繩的兩端分別連接轎廂和對重（或者兩端固定在機房上），依靠鋼絲繩和曳引繩槽之間的摩擦力來驅(qū)動轎廂升降。導向輪的作用是分開轎廂和對重的間距，采用復繞型時還可增加曳引能力。導向輪安裝在曳引機架上或承重梁上。當鋼絲繩的繞繩比大于1時，在轎廂頂和對重架上應增設反繩輪。反繩輪的個數(shù)可以是1個、2個甚至3個，這和曳引比有關(guān)。圖 1.1 曳引系統(tǒng)1 曳引機 2 反繩輪 3 機座 4 曳引鋼絲繩 5 反繩輪

12、2、導向系統(tǒng)導向系統(tǒng)由導軌、導靴和導軌架等組成。它的作用是限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只能沿著導軌作升降運動。導軌固定在導軌架上，導軌架是承重導軌的組件，和井道壁聯(lián)接。導靴裝在轎廂和對重架上，和導軌配合，強制轎廂和對重的運動服從于導軌的直立方向。圖 1.2 導向系統(tǒng)3、門系統(tǒng)門系統(tǒng)由轎廂門、層門、開門機、聯(lián)動機構(gòu)、門鎖等組成。轎廂門設在轎廂入口，由門扇、門導軌架、門靴和門刀等組成。層門設在層站入口，由門扇、門導軌架、門靴、門鎖裝置及應急開鎖裝置組成。開門機設在轎廂上，是轎廂門和層門啟閉的動力源。圖 1.3 門系統(tǒng)4、轎廂轎廂用以運送乘客或貨物的電梯組件。它是由轎廂架和轎廂體組成。轎

13、廂架是轎廂體的承重構(gòu)架，由橫梁、立柱、底梁和斜拉桿等組成。轎廂體由轎廂底、轎廂壁、轎廂頂及照明、 通風裝置、轎廂裝飾件和轎內(nèi)操縱按鈕板等組成。轎廂體空間的大小由額定載重量或額定載客人數(shù)決定。圖 1.4 轎廂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的額定載重。重量補償裝置是補償高層電梯中轎廂和對重側(cè)曳引鋼絲繩長度變化對電梯平衡設計影響的裝置。圖 1.5 重量平衡系統(tǒng) 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，對電梯實行速度控制。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直流電機。供電系

14、統(tǒng)是為電機提供電源的裝置。速度反饋裝置是為調(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，和電機相聯(lián)。調(diào)速裝置對曳引電機實行調(diào)速控制。圖 1.6 電力拖動系統(tǒng)7、電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏、平層裝置、選層器等組成,它的作用是對電梯的運行實行操縱和控制。操縱裝置包括轎廂內(nèi)的按鈕操作箱或手柄開關(guān)箱、層站召喚按鈕、轎頂和機房中的檢修或應急操縱箱?？刂破涟惭b在機房中，由各類電氣控制元件組成，是電梯實行電氣控制的集中組件。位置顯示是指轎內(nèi)和層站的指層燈。層站上一般能顯示電梯運行方向或轎廂所在的層站。選層器能起到指示和反饋轎廂位置、決定運行方向、發(fā)出加減速信

15、號等作用。圖 1.7 電氣控制系統(tǒng)8、安全保護系統(tǒng)安全保護系統(tǒng)包括機械和電氣的各類保護系統(tǒng)，可保護電梯安全使用。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等。電氣方面的安全保護在電梯的各個運行環(huán)節(jié)都有。 圖 1.8 安全保護系統(tǒng)1 轎廂 2 緩沖器 3 安全鉗 圖 1.9 曳引式電梯的基本結(jié)構(gòu)2方案的選擇2.1控制方式的選擇電梯的運行是一個復雜的過程。為了安全、方便、舒適地運行，除了需要良好的拖動系統(tǒng)外還必須有一套完善可靠的控制系統(tǒng)。電梯的控制方式有：（1）、電磁繼電控制系統(tǒng)（2）、微機（PC）控制系統(tǒng)（3）、可編程控制器（PLC）控制系統(tǒng)

16、（4）、單片機控制系統(tǒng)等。目前電梯的控制普遍采用以下兩種方式。一種是以微機（PC）作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運行狀態(tài)和功能設定，實現(xiàn)電梯的自動高度和集選運行功能，拖動控制則由變頻器來控制的微機控制。另一種是用可編程控制器（PLC）取代微機（PC）實現(xiàn)信號的集選控制。從控制方式和性能上來說，這兩種控制方法沒有太多的區(qū)別。國內(nèi)大多的電梯廠家選用第二種控制方法，其原因在于生產(chǎn)規(guī)模小，自己設計制造微機控制裝置成本高，而PLC可靠性高，成本低廉，程序設計方便靈活、使用維護簡單、等優(yōu)點正好彌補了微機控制系統(tǒng)的不足。2.2 拖動方案的選擇方案選擇：電梯的控制包括控制系統(tǒng)和拖動系統(tǒng)。電梯的拖動系統(tǒng)

17、經(jīng)歷了從簡單到復雜的過程。目前用于電梯的拖動系統(tǒng)主要有：單、雙速交流電動機拖動系統(tǒng)；交流電動機定子調(diào)壓、調(diào)速拖動系統(tǒng)；直流發(fā)電機電動機、晶閘管勵磁拖動系統(tǒng)；晶閘管直接供電動系統(tǒng)；VVVF變頻變壓調(diào)速拖動系統(tǒng)。直流發(fā)電機電動機、晶閘管勵磁拖動系統(tǒng)具有調(diào)速性能好，調(diào)速范圍大的特點，因此，很早就使用于電梯的拖動系統(tǒng)，它控制的速度可達4m/s。但是這種機組結(jié)構(gòu)體積大、耗電大、維護工作量大且造價高，常用于對速度、舒適感都要求比較高的場合。交流單、雙速交流電動機拖動系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、維護方便。線路簡單、成本較低的優(yōu)點，但舒適感較差（尤其反映在減速上）。渦流制動、能耗制動的使用使其獲得了較好的舒適感和平層精

18、度，因而得到了廣泛的使用。晶閘管直接供電動系統(tǒng)和直流發(fā)電機電動機、晶閘管勵磁拖動系統(tǒng)相比有以下優(yōu)點：機房占地節(jié)約35%、重量減輕40%、節(jié)能25%-35%、調(diào)速比可達1：1200。缺點是：速度、舒適感都要求比較差。VVVF系統(tǒng)雖然采用交流電動機驅(qū)動，卻可以達到直流電機的水平。它體積小，重量輕，效率高，節(jié)省能源，幾乎包括了以往所有拖動系統(tǒng)的優(yōu)點，已成為目前最新的電梯拖動系統(tǒng)。本設計采用VVVF變頻調(diào)速拖動系統(tǒng)，整個拖動系統(tǒng)由一臺YTD-7.5KW6/24電動機作主驅(qū)動電機，一臺0.125KW電動機作開關(guān)門驅(qū)動電機。其中主電動機雙速正轉(zhuǎn)運行，減速和加速運行，門電機正反轉(zhuǎn)運行。本設計采用PLC控制變

19、頻器調(diào)速系統(tǒng)，實現(xiàn)電流、速度、位移三閉環(huán)控制。具有一定的代表性和普遍性。2.3 輸入部分說明1、工作方式選擇：電梯的運行狀態(tài)有自動，司機，檢修三種本設計采用了的工作方式有：自動、手動和檢修三種功能選擇。自動工作方式：由PLC控制，自動檢測信號再由PLC程序做出控制。檢修工作方式：當電梯出現(xiàn)故障時，電梯可由人工控制，以慢車方式上下運行2、電梯運行中位置信號的檢測：本系統(tǒng)使用相對計數(shù)方式運行前將各信號所對應的脈沖數(shù)，分別存入相應的內(nèi)存單元，在電梯運行過程中，通過位置信號檢測，軟件實時計算各信號。作為一種載人工具，在位勢負載下，除要求安全可靠還必須運行平穩(wěn)、乘坐舒適、?？繙蚀_。采用變頻器調(diào)速雙閉環(huán)控

20、制可基本滿足要求，但和國外高性能的電梯相比還需要進一步改進。3、開/關(guān)門到位信號：和開關(guān)到位的行程開關(guān)并接，作為一個輸入點，可以用開關(guān)到位的常開觸點并聯(lián)在輸入點上來區(qū)別開/關(guān)到位信號。 4、上/下極限位置：在電梯井道的上端和下端各裝有一個極限開關(guān)，在電梯運行到極限位置的時候，電梯將停止運行5、采用基站鑰匙：在電梯的基站裝一個鑰匙開關(guān)，也就是電梯的一樓安裝鑰匙開關(guān)，通過鑰匙開關(guān)控制電梯電源，來控制其運行和停止。6、外呼：在頂層和基站各需一個外呼按鈕（頂層下呼基站上呼），其它各層既有上呼又有下呼。因此我們設計外呼設有6個輸入點。7、內(nèi)選：本設計是四層電梯，必須每層配有一個內(nèi)選按鈕。8、保護措施：其

21、中任何一個信號就發(fā)出就必須立即就近停車，切斷電源。a 、 主電路及控制電路的短路保護：在主電路和控制電路的三相電源上裝有熔斷器，以防在發(fā)生短路的時候，及時切斷電源，保護電機。b 、過載保護：在主電路上裝有繼電器。c 、開/關(guān)門的安全保護：在轎門上裝有安全觸板，當有物體觸及安全觸板時，帶動門電機運行，使轎門開門。d 、相序保護（相序調(diào)整）：采用三相保護器，保護相序以及對相序的調(diào)整。e 、超載，超速，過熱，欠壓保護措施：設超載開關(guān)，當開關(guān)被觸及，則門電機運行開門，同時接通報警裝置，電梯停止。設限速器，為光電檢測裝置，當速度過快時，限速器動作，電機停止。設熱繼電器，防止過熱。9、相序糾正：為了防止相

22、序發(fā)生錯誤，我們選用一個相序繼電器，一旦發(fā)生差錯，就輸入一個信號，通過PLC程序自動調(diào)整相序。10、無信號自動停機：在沒有內(nèi)選和外呼的信號下，通過延時程序?qū)㈦娞莸墓ぷ鳡顟B(tài)由運行轉(zhuǎn)為停止狀態(tài)，當有信號的時候，電機將恢復運行。11、手動開關(guān)門：在電梯的內(nèi)部設有一個手動開、關(guān)門。本設計經(jīng)上統(tǒng)計：輸入部分共占用27個輸入點。2.4 輸出部分說明1、控制電梯：通過PLC控制變頻器來控制電梯的上行和下行。2、控制電源站：控制電梯供電主接觸器。3、報警信號輸出：故障報警：在電梯非正常運行情況下，接通報警裝置，同時斷開安全回路，使電梯停止運行。4、控制門電機控制：控制其門電梯的正反轉(zhuǎn)接觸器。 5、內(nèi)選應答：每

23、層對應一個內(nèi)選應答信號。 6、層樓指示：每層對應一個層樓信號。7、換速：即快速、慢速、穩(wěn)速、爬行等轉(zhuǎn)臺的控制。8、外部異常和異常復位：通過PLC控制變頻器的來實現(xiàn)。9、BB封鎖：當碰到外部異常信號，變頻器錯漏脈沖信號，接通報警器的同時接通BB封鎖，變頻器停止輸出。 經(jīng)統(tǒng)計輸出占18個點。3 硬件電路設計 3.1設計框圖圖 （3.1）硬件設計框圖3.2變頻器的介紹3.2.1變頻器的分類變頻器分為交-直-交變頻和交-交變頻兩種形式。交-交變頻器可將工頻交流直接變換成頻率、電壓均可控制的交流，又稱直接變頻器。而交-直-交變頻器則是先把工頻交流電通過整流器變成直流電，然后再把直流電變換成頻率、電壓均可

24、控制的交流電，稱為間接變頻器。變頻器主要由主電路（包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器）和控制電路組成：圖（3.2）所示圖（3.2）變頻器的基本組成本設計采用間接變頻器控制，按控制方式可分為U/F控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制。上述的U/F控制方式和轉(zhuǎn)差率控制方式的控制思想都建立的異步電動機的靜態(tài)數(shù)學模型上，因此，動態(tài)性能指標不高，對于動態(tài)性能比較高的可采用矢量控制變頻器。采用矢量控制的目的：主要是為了提高變頻器的動態(tài)性能。根據(jù)交流電動機的動態(tài)數(shù)學模型、利用坐標變換的手段，將交流電動機的定子電流分解成磁場分量電流和轉(zhuǎn)矩分量電流，并分別加于控制，即模仿自然解耦的直流電動機的控制方式，對電動機的磁場和轉(zhuǎn)

25、矩分別進行控制，以獲得類似于直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能。3.2.2變頻器的輸入/輸出及其引腳1主電路R， S， T 為三相交流電源輸入端，接L1，L2，L3 。 T1，T2，T3 為變頻器的三相輸出，接電機U，V，W端。2變頻器數(shù)字量輸入引腳1（FWD-CM）正轉(zhuǎn)/停止 接通：電動機正相運轉(zhuǎn)，轎箱牽引。 斷開：電動機減速停止，轎箱減速停止。引腳2（REV-CM）反轉(zhuǎn)/停止 接通：電機反向運轉(zhuǎn)，轎箱下引。 斷開：電動機減速停止，轎箱減速停止。引腳3 外部異常信號輸入。引腳4 異常復位信號輸入。引腳5（X5-CM） 快車 接通：電機高速運行，轎箱快速運行。引腳6（X6-CM） 爬行 接通：電機低速運行

26、，轎箱爬行狀態(tài)。引腳7（X7-CM） 慢車 接通：電機低速運行，轎箱慢速運行（檢修）。引腳8（X8-CM） BB封鎖信號輸入。接通：變頻器停止輸出。引腳11：18共同端。3.2.3電梯變頻器調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成： 圖（3.3）電梯變頻器調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成PLC負責處理各種邏輯關(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)信號送到PLC，形成雙向聯(lián)絡線。3.2.4工作原理：1正常運行狀態(tài)的調(diào)速過程。電梯一次完整的運行過程，就是拽引電動機從起動、勻速運行到減速停車過程起動（正常運行的起動）當正轉(zhuǎn)（或反轉(zhuǎn)）或高速信號有效時，電動機開始從0Hz到50Hz開始起動，起動時間在3s左右。起動時間可通過參

27、數(shù)設置：令C1-01=3S運行 快車運行的速度對應頻率為50Hz，只要換速信號位到來，就一直保持50Hz的速度運行，快車運行可通過參數(shù)設置：令D1-02=50Hz爬行 當換速信號到來后，PLC撤消高速信號，同時輸出爬行信號，爬行的輸出頻率為6Hz（也可以用4Hz）。爬行分為兩段：a：當換速信號到來，從50Hz到6Hz的減速過程在3s內(nèi)完成。b：以6Hz速度的爬行過程。當減速到6Hz以后，電梯爬行，只要平層信號沒有到來，就一直保持6Hz爬行。減速時間可在運行前設置，令 C1-02 = 3s爬行速度可在運行前設置，令 D1-03 = 6Hz停車當平層信號到來時，PLC 撤消正轉(zhuǎn)（或反轉(zhuǎn)）信號及爬行

28、信號，此時電動機從6Hz減速到0Hz。電梯運行曲線如下圖所示：圖（3.4）電梯運行曲線圖在正常情況下，在整個啟動、運行、及減速爬行段內(nèi)，變頻器的零速輸出點及異常輸出一直是閉合的，減速至0Hz后，零速輸出點斷開。注：圖中運行曲線可通過變頻器進行設置，也可以配置運行曲線輸入板，則將此板的模擬輸出量送給變頻器的頻率指令模擬量送給變頻器的頻率指令模擬量輸入端口，則整個運行速度就完全有曲線板的輸出為理想曲線自適應調(diào)速運行。2慢車慢車用于電梯調(diào)速及檢修過程。當工作方式開關(guān)打到檢修檔，則PLC發(fā)出慢車信號，電梯以10Hz慢車速度運行。慢車速度可在變頻器上設置；令D1 09 = 10 Hz 。3電動機制動控制

29、的處理1） 當啟動信號從PLC輸出給變頻器時，變頻器開始運行，控制端子9 10 信號立即輸出給PLC，但PLC 要在9 10 信號有效0.8s左右后再送開制動閘，而在減速平層后，要在速度完全為0時 及 9- 10 信號無效 后，再 把制動器閘關(guān)緊。2）BB基極封鎖應和制動信號同時從PLC輸出，及電梯停在某層時，一直處于BB封鎖狀態(tài)，以防誤動作。3.2.5 PLC輸出給變頻器的控制信號的產(chǎn)生正轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)）/停止信號的過程。正轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)）：由呼梯信號及轎廂位置信號產(chǎn)生。停：由平層信號產(chǎn)生外部異常信號的產(chǎn)生。由各種安全保護信號產(chǎn)生。異常復位由外部異常及變頻器異常消除產(chǎn)生。快車由呼梯信號，工作方式開關(guān)信號

30、產(chǎn)生。慢車由工作方式開關(guān)信號產(chǎn)生。爬行由換速信號產(chǎn)生。本設計的換速信號不是采用位置開關(guān)檢測，而是事先把換速點對應的脈沖數(shù)存入數(shù)據(jù)寄存器中，用高速計數(shù)器記數(shù)電梯運行中當前位置的脈沖數(shù)，當計數(shù)器的數(shù)值和換速點對應的脈沖數(shù)相等時，且有有效的選層信號或呼梯信號，則發(fā)出換速信號平層信號本設計中的平層信號也不是由位置開關(guān)檢測，而是事先把平層點的記數(shù)脈沖數(shù)存入數(shù)據(jù)寄存器中，用高速計數(shù)器來記數(shù)電梯運行中當前位置脈沖數(shù)，當計數(shù)器的記數(shù)值和平層點的脈沖相等時，則PLC產(chǎn)生平層信號，使電梯平層。電梯運行中位移的計算。H = SI式中 ： S：脈沖量；T：累計的脈沖數(shù)；H：電梯位移。 S = D/PD ：拽引輪直徑；

31、 P： PG 卡的分頻比；：減速器的減速比；P ：旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)對應的脈沖數(shù)。本設計中 ： = 1/32；D = 580mm； Ned =1450 r/min；P = 1024； = 1/18 則 S =（1/32）580/1024（1/18） = 1 mm/脈沖本設計中層高為4米 。則由上得：平層信號：一層平層信號： 0 脈沖 二層平層信號： 4000 脈沖 三層平層信號： 8000 脈沖 四層平層信號 ：12000 脈沖 下行換速信號點：一層換速信號 ：1600 脈沖 二層換速信號 ：5600 脈沖 三層換速信號 ：9600 脈沖 上行換速信號點：二層換速信號 ：2400 脈沖 三層換速信

32、號 ：6400 脈沖 四層換速信號 ：10400 脈沖 3.3 主電路設計主電路如圖（3.6）圖（3.6）電梯主控制圖主控制圖簡單說明： 主要包括PLC、變頻器及附屬元器件。變頻器直接控制主電機的正反轉(zhuǎn)和啟動運行的方式即高速啟動運行、勻還運行、低速運行、低速啟動運行。同時也通過PG卡對電梯（轎廂）的運行速度和位置進行監(jiān)測和控制。PLC通過向變頻器輸出各種信號對主電機進行控制。PLC還負責接受來自各種開關(guān)的狀態(tài)信號和來自系統(tǒng)的各種信號，并發(fā)出相應的信號進行控制。1）電機M1的正反轉(zhuǎn)控制著轎廂的上行和下行，其正反轉(zhuǎn)由變頻器的信號控制。當變頻器的X1-FWDCM接通時，電動機正向運轉(zhuǎn)，轎廂上行；斷開

33、時，電動機減速停止，轎廂也減速停止。當變頻器的X2-REVCM接通時，電動機反向運轉(zhuǎn)，轎廂下行，斷開時，電動機減速停止，轎廂也減速停止。當變頻器的X5CM接通時，電動機高速運行，轎廂快速運行；當變頻器的X6CM接通時，電動機低速運行，轎廂進入爬行運行狀態(tài)； 當變頻器的X7CM接通時，電動機低中速運行，轎廂進入慢車運行狀態(tài)（用于檢修）。當變頻器外部BB X8 -CM接通，變頻器停止輸出。2）電機M2的正反轉(zhuǎn)控制著轎廂門的開關(guān)，其正反轉(zhuǎn)的控制由接觸器KM2、KM3實現(xiàn)（KM2正轉(zhuǎn)、KM3反轉(zhuǎn)）。在運行中當電梯到達目的層，需進行平層停靠服務?？客戤厱r或電梯?？糠昭訒r到正在進行關(guān)門動作但電梯尚未啟動

34、運行時有開門要求即手動開門按鈕被按下，KM2得電接通，門電機正轉(zhuǎn)，轎廂門打開；當電梯平層?？糠胀戤吋赐Ｌ莘昭訒r到或在停梯延時服務期間有關(guān)門要求即手動關(guān)門按鈕被按下且沒有開門要求手動開門按鈕沒有按下時，KM3得電接通，門電機反轉(zhuǎn)，轎廂進行關(guān)門動作。3.4 PLC控制電路的設計3.4.1PLC選型PLC的選擇要選擇其控制功能，輸入輸出的點數(shù)，輸入輸出模塊以及存儲容量等等。1、選用三菱公司的FX2N系列產(chǎn)品。三菱公司的FX2N系列是當今新，頗具特色，極有代表性具使用廣泛的超小型可編程序控制器。它有多種模塊，功能齊全，性能價格比高2、根據(jù)以上統(tǒng)計可知在本系統(tǒng)中所需的I/O 點數(shù)為51點（其中輸入占

35、27點、輸出占18點）為留有一定的裕量先用FX2N643、容量粗略估算程序所需程序步為（2718）12=540步。FX264的程序為8K步，滿足要求。4、輸出形式:FX2N系列有晶體管輸出、可控硅輸出和繼電器輸出。繼電器輸出規(guī)格如下表（3.1） 表3.1 FX2N系列繼電器輸出規(guī)格表項目繼電器輸出外部電源AC250V/DC30以下最大負載響應電阻負載2A/點感性負載80VA燈負載100WOFFON約10msONOFF約10ms本系統(tǒng)中負載為交流負載且系統(tǒng)的響應和動作的快速性不是很高，為避免高快速性帶來的不便，甚至引起誤動作，本系統(tǒng)選用繼電器輸出形式。即選用FX2N64MR。5、功能：本設計中要

36、求PLC除具有一般的開關(guān)邏輯運算和控制功能以外還應具有高數(shù)計數(shù)和算術(shù)比較運算功能。FX264MR具有上述功能。綜上所述本系統(tǒng)中PLC選用FX2N64MR。其中FX2表示系列代號64表示總的輸入輸出點數(shù)M表示基本單元 R表示繼電器輸出形式 3.4.2輸入輸出分配輸入分配輸出分配PLC地址外部設備功能說明PLC地址外部設備功能說明X0高速計算器C246輸入端Y0上行X1高速計算器C246輸入端Y1下行X2SB0轎外呼梯Y2外部異常X3SB1轎外呼梯Y3異常復位X4SB2轎外呼梯Y4快車X5SB3轎外呼梯Y5慢車X6SB4轎外呼梯Y6爬行X7SB5轎外呼梯Y7BB封鎖X10SB6轎內(nèi)選層Y10KM1

37、電源X11SB7轎內(nèi)選層Y11KM2門電機正轉(zhuǎn)X12SB8轎內(nèi)選層Y12KM3門電機反轉(zhuǎn)X13SB9轎內(nèi)選層Y13HL1上升指示X14SQ1上極限位Y14HL2下行指示X15下極限位Y20HL3層樓指示X16相序糾正輸入Y21HL4層樓指示X17錯編脈沖輸入Y22HL5層樓指示X20異常信號輸入Y23HL6層樓指示X21QS1自動Y24報警信號X22QS1手動X23QS1檢修X24SB10開門按鈕X25SQ2開/關(guān)門到位X26XB1基站鑰匙X27XB2復位開關(guān)X30SB11上行按鈕X31SB12下行按鈕X32SB13故障信號X33SB14關(guān)門按鈕3.4.3 PLC控制圖圖（3.7）PLC控制圖

38、3.4.4門電路：a，開關(guān)門和制動電路圖(3.8A)說明：ML1：自動門電動機勵磁線圈 FR：開關(guān)門分路電阻KJ：開門繼電器 GJ： 關(guān)門繼電器KK： 開門行程開關(guān) GK： 關(guān)門行程開關(guān)MR： 自動門電機串接電阻 PK： 平層開關(guān)ML2：反轉(zhuǎn)勵磁線圈 LK： 自動開關(guān)b, 安全電路和門電聯(lián)鎖電路圖（3.8B）其中，TAD為：井底急停開關(guān) ACK：安全窗開關(guān) AQK：安全鉗開關(guān) DSK：限速器斷繩開關(guān) TAG: 轎內(nèi)急停開關(guān) TAK 檢修急停開關(guān) XJ： 相序繼電器 JSK: 轎門鎖電聯(lián)開關(guān) 1TSK4TSK:14廳門電聯(lián)鎖開關(guān)圖（3.8B）安全電路和門電聯(lián)鎖電路3.4.5控制面板：一樓控制面板

39、，設有一個呼梯按鈕（向上、帶指示燈），當按鈕按下時指示燈亮，若電梯未在一樓，指示燈一直亮著，呼梯信號一直保持，直到電梯在一樓平層?？窟M行服務才消失。在此這前，若再次按呼梯按鈕系統(tǒng)作無效呼梯處理。當有呼梯信號時，電梯若處于自動工作方式下，則電梯在一樓平層?？亢?，自動開門起先服務;設有六盞指示燈，其中四盞和面板樓層相對應指示電梯所在樓層，一樓控制面板兩盞為電梯運行方向指示，指示電梯的運行方向。另設一基站鑰匙。圖（3.9） 門廳面板二樓控制面板設有兩個呼梯按鈕，一個向上即呼梯的目的層位于三、四樓；一個向下即呼梯目的層為一樓。四盞指示燈。工作原理和一樓控制面板相同。三樓控制面板設有兩個呼梯按鈕，一個向

40、上即呼梯目的層為四樓；一個向下既呼梯目的層為一、二樓。四盞指示燈。工作原理和一樓控制面相同。四樓控制面板設有一個呼梯按鈕，向下即目的層為一樓。四盞指示燈。工作原理和一樓控制面相同。3.4.6轎廂控制面板：轎廂內(nèi)設置了開關(guān)門按鈕，用于手動開關(guān)門。為了乘客的安全，開關(guān)門按鈕只在電梯平層?？窟M行服務的情況下才有效。開門按鈕同時也做安全觸板用。設有手動上、下行控制按鈕，以供乘客使用、設置四個內(nèi)選按鈕，對應著各樓層，以便乘客選取自己目的層。當某一內(nèi)選按鈕被按下時，它將保持到到達目的層后才消失（帶有指示燈）、設有工作方式選擇開關(guān)，用以電梯的工作方式是自動、還是檢修。設有兩盞是電梯運行方向指示燈，用以指示電

41、梯的運行方向。另一盞是當電梯超載和出現(xiàn)故障時用來的報警指示燈。圖（3.10） 轎廂控制面板 3.5參數(shù)的計算和元器件的選擇3.5.1主電機的容量計算及選擇功率：P（1K）*Q*V/102* 式中：K0.5 Q1000kgV1m/s 0.75 所以P6.536kw選用YTDT225M16/24交流異步電動機,為強迫通風型鼠籠式異步電動機。具有振動小、噪聲低、運行平穩(wěn)等特點。表(3.2) YTDT225M16/24的技術(shù)參數(shù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)堵轉(zhuǎn)電流倍數(shù)高速2.24低速1.61.5額定功率：7.5KW 額定電流：23A 額定電壓：380V 滿足要求。3.5.2門電機選用YDF211額定功率PN=0.12

42、5KW 額定電流IN=0.6Ar=1300r/min 堵轉(zhuǎn)電流/額定電流=7堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩=33.5.3變頻器參數(shù)設置選用安川G7A變頻器參數(shù)說明設定值備注A1-00語種選擇0O1-03頻率指令選擇4B1-03停止方法選擇1B1-06控制端子掃描次時間選擇0B2-01零速電平0.1B3-01啟動時速度尋找選擇1C1-01加速時間11C1-02減速時間1C1-03加速時間22.0C1-04減速時間2C2-01加速開始時的S特性時間0C2-02加速完了時的S特性時間0C2-03減速開始時的S特性時間0C2-04減速完了時的S特性時間0C5-01ASR比例增益10C5-02ASR積分時間0.35

43、E1-01變頻器輸入電壓380E1-04最高輸出頻率50E1-05最大電壓380E1-06基本頻率50E1-09最小輸出頻率0E2-01電機額定電流23E2-03電機空載電流9E2-11電機功率7.5F1-03過速度發(fā)生時動作選擇0F1-04速度偏差過大檢出時動作選擇0F1-10速度偏差過大的檢出標準30F1-11速度偏差過大檢出延遲時間1.0H1-01選擇端子S3的功能24H1-02選擇端子S4的功能14H1-03選擇端子S5的功能FH1-04選擇端子S6的功能FH1-05選擇端子S7的功能FH1-06選擇端子S8的功能9H1-07選擇端子S9的功能F多功能接點輸入7H1-08選擇端子S10

44、的功能F多功能接點輸入8H1-09選擇端子S11的功能F多功能接點輸入9H1-10選擇端子S12的功能F多功能接點輸入10H2-01選擇端子M1-M2的功能37H3-01選擇頻率指令（電壓）端子A1信號電平0H3-02選擇頻率指令（電壓）端子A1輸入增益100%H3-03選擇頻率指令（電壓）端子A1信號偏置0H3-05選擇多功能模擬量輸入端子A3功能14H3-06選擇多功能模擬量輸入端子A3輸入增益100%力矩補償L5-01異常復位再啟動次數(shù)5L8-05輸入側(cè)欠相保護的動作選擇1L8-07輸出側(cè)欠相保護的選擇1有效O1-01監(jiān)視選擇5O1-02電源投入時監(jiān)視項目選擇1O1-04頻率指令的單位設

45、定0O2-02STOP鍵的功能選擇0L3-04減速中失速防止功能選擇03.5.4交流接觸器的選擇選擇原則：主觸頭額定電壓、額定電流、最大控制容量、線圈額定電壓及種類。a、主電機接觸KM1選CJ1040 主觸頭的額定電壓：380V額定電流：40A最大控制容量：20KW 線圈額定電壓及種類：AC36 sqd=230VA sxc=32VA滿足要求b、門電機接觸器KM2/KM3選用CJ105主觸頭的額定電壓：380V額定電流：5A最大控制：2.2KW 線圈額定電壓及種類：AC36 sqb=35VA sxc=6VA滿足要求3.5.5控制變壓器1、變壓器容量的計算接觸器所需容量Sj1=0.60Sxc+1.

46、5Sxc(qd) =0.60X32+1.5X6=27.9VASj2=KTSxc=1.25X(32+6)=47.5VA取Sj1=Sj2=47.5VAPLC所需容量: Splc=60VA指示燈所需容量:Shl=7VA報警器所需容量:S=40VA總?cè)萘? St=40+7+60+47.5=154.5VA選用容量為200VA的控制變壓器滿足設計要求2、額定電壓的選擇初級：380V次級：6.3/36/110V綜上所述選用：BK-200 380/6.3/36/110 型變壓器3.5.6中間繼電器的選擇KA1KA7選CJX244中間繼電器，額定電流為10安，線圈電壓127V 滿足設計要求。3.5.7熔斷器的選

47、擇選擇原則:熔斷器類型、熔斷器的額定電流、熔體的額定電流1、門電機電路熔斷器FU1的選擇因為是安裝在柜內(nèi)的所以選用螺旋式的；安裝在主電路所以熔斷器額定電壓選用380V的；熔體額定電流由下面計算得出I(1.52.5)IN=(1.52.5)*0.6=0.91.5A取1A;又熔斷器的額定電流電流熔體額定電流，選用15A的。綜上所述選用：RL1-15/12、PLC熔斷器FU2的選擇因為是安裝在柜內(nèi)的所以選用螺旋式的。熔斷器的額定電壓選用220V；熔斷器熔體額定電流選用5A的；熔斷器的額定電流選用10A的，故選用RL110/53.5.8自動開關(guān)選用原則：額定電壓、額定電流、脫扣器額定電流因為主電路的UN

48、為380V所以選UN380V （三極）；又 Iop=(1.251.3)Ist.max+IM.N式中 Ist.max為最大啟動電流IM.N為所有電動機的額定電流之和故 Iop（1.251.3）*（4*23+0.6）=144.5150.3A取150A 又INIop所以IN取200A綜上所述選用DZ15203.5.9按鈕選用LA1911D額定電壓AC380 脫扣器額定電流150A3.5.10行程開關(guān)選用JLXK1311接通電流5A3.5.11鑰匙開關(guān)選用LA1822Y額定電壓AC380V額定電流5A3.5.12轉(zhuǎn)換開關(guān)選用LW1 額定電壓220V 額定電流15A最大可控容量 300VA3.5.13指

49、示燈選用AD116/10 直徑 16mm額定電壓 UN6.3V額定功率 PN=1W 燈泡型號 XZ6.3燈頭型號 E10/133.5.14報警器選用DDJ1額定電壓等級AC36V視在功率40VA音響強度90分貝 持續(xù)時間5min 4 軟件設計4.1 電梯運行流程圖圖（4.1）電梯運行流程圖4.2程序初始化及說明完成各信號點對應的脈沖數(shù)寫入數(shù)據(jù)寄存器（停電保持）。本設計中樓層的高度為4米，數(shù)據(jù)寄存分配如下表（4.1）：表（4.1）數(shù)據(jù)寄存分配表0 D2001600 D2046400 D2084000 D2015600 D2059600 D2098000 D20210400 D2061200 D2

50、032400 D2074.2.1把脈沖寫入數(shù)據(jù)寄存器通過PLC編程（CMP比較指令）來檢測電梯脈沖數(shù)，來實現(xiàn)準確停梯和換速。4.2.2呼梯當按下1M103得電自保，M103的消除用1樓的平層信號消除，同理2、2、3、3、4信號的記憶，削除，由各自的繼電器和各層的平層信號來實現(xiàn)。當乘客按下4樓內(nèi)選X13繼電器M116得電，當電梯到達四層平層信號Y23到來內(nèi)選取信號自動消除Y20、Y21、Y22得電記憶和失電消除原理一樣。4.2.3自動開關(guān)電梯當電梯處于自動工作狀態(tài)時，工作一定時間后，（時間由T2的值決定）在無服務要求的情況下自動進入休眠狀態(tài)，時間由T3的值決定。4.2.4相序糾正當相序發(fā)生變化時

51、三相異步電動機反轉(zhuǎn)，因此當相序變化時只須把原來的狀態(tài)切斷，接通和之相反的運行狀態(tài)控制接觸器。4.2.5脈沖當量的計算脈沖當量： S=D/P式中 S：脈沖當量 D：曳引輪直徑 ：PG卡分頻比：減速器的減速比 P：旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)對應的脈沖數(shù)電梯位移：HSI式中I：累計脈沖數(shù) H：位移 本系統(tǒng)中1/32 D=580mm P=1024 =1/18 代入S=D/P得S1.00mm/脈沖 4.2.6層信號當計數(shù)值和平層點的計數(shù)脈沖相等時發(fā)出平層信號。程序流程如圖（4.2.6）；圖（4.2）平層信號流程圖4.2.7換速當高速計數(shù)器C246的計數(shù)值和換速點對應的脈沖數(shù)相等時，目的層有有效的選層信號即呼梯信號，發(fā)出換速信號。當電梯正常運行時，到達目的層的換速點且目的層有有效呼梯信號則發(fā)出換速信號。電梯轉(zhuǎn)入爬行階段。爬行信號由平層信號切除。見程序清單換速信號和快速、慢速、爬行程序塊。程序流程如圖（4.3）：4.2.8樓層計數(shù)當轎廂到達各樓層計數(shù)點時，樓層數(shù)加1或減1。為防止計數(shù)脈沖高電平期間反復計數(shù)，采用樓層計數(shù)信號上沿觸發(fā)樓層計數(shù)。程序流程如下：4.2.9開/關(guān) 門當電梯平層后經(jīng)程序判斷確定需進行停梯服務時，進行停服務。在電梯停穩(wěn)后自動開門，開門一定時間后自動關(guān)門。為確保安全設置手動開門按鈕，