畢業(yè)設(shè)計（論文）六層電梯PLC程序控制系統(tǒng)（三菱西門子）

1、南 昌 工 程 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書一、畢業(yè)設(shè)計(論文)題目：六層電梯plc程序控制系統(tǒng)（三菱/西門子）二、畢業(yè)設(shè)計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計技術(shù)要求：電梯由安裝在各樓層廳門口的上升和下降呼叫按鈕進(jìn)行呼叫操縱。其操縱內(nèi)容為電梯的運行方向。電梯轎箱內(nèi)安裝有樓層內(nèi)選按鈕s1-s6.l1-l6 為樓層指示信號。sq1-sq6 為到位行程開關(guān)。要求1.電梯在具有超高限和超低限報警；2.要求具有電梯?？繕菍语@示，開關(guān)門環(huán)節(jié)，最遠(yuǎn)反向截梯環(huán)節(jié)；3.另外，電梯在緊急情況和滿載時有直駛功能，不響應(yīng)任何呼叫。三、畢業(yè)設(shè)計(論文)工作內(nèi)容及完成時間：13月21日-3月28日：查找資料、方案論證、

2、撰寫開題報告、英文資料翻譯；23月29日-4月4日：構(gòu)建六層電梯控制系統(tǒng)并進(jìn)行i/o分配。34月5日-5月16日：硬件及軟件設(shè)計；45月17日-5月30日：系統(tǒng)硬件、軟件聯(lián)機調(diào)試；55月31日-6月24日：撰寫論文、答辯四、主要參考資料1.李惠升.電梯控制技術(shù).北京.機械工業(yè)出版社2.鐘肇新，范建東可編程控制器原理及應(yīng)用廣州：華南理工大學(xué)出版社，20033.鄒金慧可編程控制器及其系統(tǒng)重慶重慶大學(xué)出版社，20024.江秀漢等可編程序控制器原理及應(yīng)用西安：西安電子科技大學(xué)出版社，20045.徐世許可編程序控制器原理應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)合肥：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2001基于plc的電梯控制系統(tǒng)摘 要隨著我國經(jīng)濟(jì)

3、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，交流變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入一個嶄新的時代，其應(yīng)用越來越廣。而電梯作為現(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，其拖動技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速，其邏輯控制也由plc代替原來的繼電器控制。本文在已有的通變頻器的基礎(chǔ)上，采用plc對電梯進(jìn)行控制，通過合理的選擇和設(shè)計，提高電梯的控制水平，并改善了電梯運行的舒適感，使電梯達(dá)到了較為理想的控制效果。 關(guān)鍵字：plc 電梯 控制系統(tǒng)abstractwith the development of the economy, microelec

4、tronic technology, computer technology and the automatic theory are developed rapidly, the ac variable frequency technology has been in a new state. its application is becoming more and more widely. but the elevator as an important traffic in skyscraper，it also has developed quickly with the improvi

5、ng requirement of the people .its dragging technology has developed from dc timing to ac variable frequency timing and its logic control- relay control also has been replaced by plc.the article is based on the now-being general frequency converter, using plc to control the elevator, the reliability

6、is improved and the feeling of comfort is better through the reasonable selection and design, so the effect of control is more idealkey word: plc control frequency conversion timing elevatorfeeling of comfort前 言4第一章.三菱fx2n 系列可編程序控制器介紹51.1 可編程控制器的基礎(chǔ)認(rèn)識51.2 可編程序控制器的工作方式61.3 plc的編程語言8第二章.電梯設(shè)備及電梯發(fā)展動態(tài)102.

7、1 電梯設(shè)備102.1.1 電梯的分類102.1.2 電梯的主要組成部分102.1.3 電梯的安全保護(hù)裝置102.2 電梯的工作原理112.3電梯的發(fā)展趨勢12第三章.電梯調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計123.1 變頻器的選型133.2 速度給定曲線分析過程14第四章.plc的設(shè)計164.1位置檢測164.2曳引機的選擇164.3輸入輸出設(shè)計174.4 程序中相關(guān)中間繼電器204.5梯形圖的設(shè)計20第五章. 結(jié)論23第六章參考文獻(xiàn)23前 言近年來我國的經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人民生活水平的迅速梯高，工作居住條件得到了巨大的改善。電梯作為建筑物內(nèi)的垂直交通運輸工具，與人們的生活息息相關(guān)。傳統(tǒng)的電梯曳引電動機采用接觸器來

8、實現(xiàn)電動機工作狀態(tài)的改變，另外，傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)由繼電器接觸器控制邏輯組成，存在著電氣元件多、功能弱、電氣故障頻繁，可靠性差和工作壽命短等缺陷?？删幊炭刂破鳎╬lc）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，電梯的拖動方式已由原來直流調(diào)速逐漸過渡到了交流變頻調(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，減小運行費用。因此，plc 控制技術(shù)加變頻調(diào)速已成為現(xiàn)代電梯行列的一個熱點。本課題的研究題目“基于 plc的電梯

9、控制系統(tǒng)的設(shè)計”做詮釋如下 plc 控制是指電梯信號控制由 plc 及其軟件來實現(xiàn)，控制系統(tǒng)的核心為 plc。其次課題開發(fā)的主要任務(wù)和內(nèi)容是：建立“plc 控制的電梯系統(tǒng)”的總體框架；信號控制系統(tǒng)利用 plc 集中處理電梯運行方式、安全保護(hù)信號、內(nèi)指令信號、外召喚信號、井道信號、門區(qū)信號、開關(guān)門及限位信號等信號，并顯示電梯所到樓層、運行方向及呼梯應(yīng)答等，實現(xiàn)開關(guān)門控制；拖動控制系統(tǒng)中曳引機的啟動、運行、制動停止，包括正反轉(zhuǎn)信號及多種速度信號，經(jīng) plc 運算、判斷后通過電機來實現(xiàn)。達(dá)到的要求是：通過深入的理論研究和編程實踐，全面認(rèn)真的完成上述幾個內(nèi)容。第一章.三菱fx2n 系列可編程序控制器介

10、紹1.1 可編程控制器的基礎(chǔ)認(rèn)識1. 三菱fx2n plc的主要特點：1)集成型高性能。cpu、電源、輸入輸出三為一體。對6種基本單元，可以以最小8點為單元連接輸入輸出擴(kuò)展設(shè)備，最大可以擴(kuò)展輸入輸出256點。 2)高速運算 基本指令：0.08s指令 應(yīng)用指令：1.52幾百s指令 3)安全、寬裕的存儲器規(guī)格 內(nèi)置8000步ram存貯器 安裝存儲盒后，最大可以擴(kuò)展到16000步。 4)豐富的軟元件范圍 輔助繼電器：3072點，定時器：256點，計數(shù)：235點 數(shù)據(jù)寄存器；8000點 5)除了具有輸入輸出16256點的一般速途，還有模擬量控制、定位控制等特殊控制。 6)面向海外的產(chǎn)品適合各種安全規(guī)格

11、為大量實際應(yīng)用而開發(fā)的特殊功能： 開發(fā)了各個范圍的特殊功能模塊以滿足不同的需要-模擬io，高速計數(shù)器。對每一個fx2n主單元可配置總計達(dá)8個特殊功能模塊。 2. plc的性能指標(biāo)和分類1) plc的主要性能指標(biāo)l (1)輸入輸出點數(shù)（io點數(shù)）io點數(shù)是指可編程序控制器外部輸入、輸出端子數(shù)的總和。它標(biāo)志著可以接多少個開關(guān)、按鈕和可以控制多少個負(fù)載。l (2)存儲容量存儲容量是指可編程序控制器內(nèi)部用于存放用戶程序的存儲器容量，一般以步為單位，二進(jìn)制16位即一個字為一步。l (3)掃描速度一般以執(zhí)行1000步指令所需時間來衡量，單位為ms/k步，也有以執(zhí)行一步指令所需時間來計算的，單位用s/步。l

12、 (4)功能擴(kuò)展能力可編程序控制器除了主模塊之外，通常都可配備一些可擴(kuò)展模塊，以適應(yīng)各種特殊應(yīng)用的需要，如ad模塊、da模塊、位置控制模塊等。l (5)指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)是指一臺可編程序控制器指令的總和，它是衡量可編程序控制器功能強弱的主要指標(biāo)。2) plc的分類通常，plc產(chǎn)品可按結(jié)構(gòu)形式、控制規(guī)模等進(jìn)行分類。按結(jié)構(gòu)形式不同, 可以分為整體式和模塊式兩類。按控制規(guī)模大小、則可以分為小型、中型和大型plc三種類型。3. plc系統(tǒng)的組成plc是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動控制裝置，其硬件結(jié)構(gòu)與微型計算機控制系統(tǒng)相似。plc也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。1) plc的硬件結(jié)構(gòu)一套p

13、lc系統(tǒng)在硬件上由基本單元（包含中央處理單元、存儲器、輸入輸出接口、內(nèi)部電源）、io擴(kuò)展單元及外部設(shè)備組成。2) plc的軟件plc的軟件系統(tǒng)指plc所使用的各種程序的集合，它由系統(tǒng)程序（系統(tǒng)軟件）和用戶程序（應(yīng)用軟件）組成。系統(tǒng)程序：包括監(jiān)控程序、輸入譯碼程序及診斷程序等。用戶程序是用戶根據(jù)控制要求，用plc的編程語言（如梯形圖）編制的應(yīng)用程序。1.2 可編程序控制器的工作方式1. plc的掃描工作方式開始內(nèi)部處理通信處理run方式？輸入掃描程序執(zhí)行輸出處理ny圖1-1 plc的掃描方式可編程序控制器在進(jìn)入run狀態(tài)之后，采用循環(huán)掃描方式工作。從第一條指令開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按

14、程序存儲的地址號遞增的順序逐條執(zhí)行程序，即按順序逐條執(zhí)行程序，直到程序結(jié)束。然后再從頭開始掃描，并周而復(fù)始地重復(fù)進(jìn)行?？删幊绦蚩刂破鞴ぷ鲿r的掃描過程如圖2-1所示，包括五個階段：內(nèi)部處理、通信處理、輸入掃描、程序執(zhí)行、輸出處理。plc完成一次掃描過程所需的時間稱為掃描周期。掃描周期的長短與用戶程序的長度和掃描速度有關(guān)。2. plc的程序執(zhí)行過程plc的程序的執(zhí)行過程一般可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個主要階段，如圖1-2所示。輸入端子輸入映象寄存器輸出映像寄存器輸出鎖存器輸出端子輸入 .輸出程序執(zhí)行階段輸入采樣階段輸出刷新階段x001y001y001m1讀讀圖1-2 plc的程序執(zhí)行過程

15、3. plc的掃描周期在plc的實際工作過程中，每個掃描周期除了前面所講的輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個階段外，還要進(jìn)行自診斷、與外設(shè)（如編程器、上位計算機）通信等處理。即一個掃描周期還應(yīng)包含自診斷及與外設(shè)通信等時間。4. plc的io響應(yīng)時間plc采用集中io刷新方式，在程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，即使輸入信號發(fā)生變化，輸入映像寄存器區(qū)的內(nèi)容也不會改變，還會影響本次循環(huán)的掃描結(jié)果。輸出信號的變化滯后于輸入信號的變化，這產(chǎn)生了plc的輸入輸出響應(yīng)滯后現(xiàn)象，最大滯后時間為2-3個掃描周期。1.3 plc的編程語言plc的編程語言有梯形圖語言、助記符語言、順序功能圖語言等。其中前兩種語言用得較多

16、，順序功能圖語言也在許多場合被采用。本課題所采用的編程語言為梯形圖語言。（1）.可編程序控制器與繼電器、微機在電梯控制中的應(yīng)用比較在電梯的電氣系統(tǒng)中，邏輯判斷起著主要的作用，其控制系統(tǒng)必須起動各種控制信號和執(zhí)行元件（如接觸器、繼電器、發(fā)光指示器、電動機以及電子元件、電力電子器件等），要達(dá)到這些控制目的，其方法有：1. 繼電器接觸器控制系統(tǒng)這種控制系統(tǒng)是早期電梯多采用的一種控制系統(tǒng)。優(yōu)點：與其它控制系統(tǒng)比較，其簡單、易于理解和掌握、價格便宜。缺點：動合觸點易磨損，且電接觸不良；體積大；控制系統(tǒng)耗能大、動作噪聲大；維修保養(yǎng)工作量大、費用高。因此這種控制系統(tǒng)僅用于速度不高、性能要求也不高的電梯中。2

17、. 微機控制系統(tǒng)電梯的微機控制系統(tǒng)實質(zhì)上是使控制算法不再由硬件邏輯完成，而是通過程序存貯器中的程序來完成的控制系統(tǒng)。因此對于有不同功能要求的電梯控制系統(tǒng)，只要改變程序存貯器中的程序指令即可，而無需變更或增減硬件系統(tǒng)的元件或布線。因此，十分方便于使用和管理，并提高系統(tǒng)的可靠性，減小控制系統(tǒng)體積，降低了能耗及其維修保養(yǎng)費用。雖然微機控制的電梯，與繼電器控制的電梯比較，它具有較大的優(yōu)越性。但是，對一般的電梯而言，應(yīng)用微機控制也有其局限性和不足之處。其缺點是：微型計算機是按數(shù)字運算的需要而設(shè)計的，功能比較齊全，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜；而一般的電梯控制只需要進(jìn)行簡單的邏輯運算，運算方式多為“與”、“或”、“非”幾

18、種，運算位數(shù)只需1位，即“1”與“0”。因此，使用微機就有“大材小用”之嫌。此外，微機的接口電路沒有標(biāo)準(zhǔn)件，而且一般不控制強電。但在電梯控制中，往往要求能直接控制110v或220v的用電設(shè)備，如用戶專門配備接口電路既不方便又不可靠。綜上所述，造成用微機控制的成本、運行和維修費用均較高，因此，如在一般的電梯上使用微機控制在經(jīng)濟(jì)上不合算。3. plc控制系統(tǒng)plc充分利用了微型計算機的原理和技術(shù)，保留計算機控制的優(yōu)點，而克服了它的缺點。它具有強大的生命力，各工業(yè)部門紛紛用它來改造舊有的電梯控制電路，取得了明顯的效果?？傊琾lc是采用微機技術(shù)制造的通用自動控制設(shè)備，它能控制開關(guān)量、模擬量、具有可靠

19、性高、抗干擾能力強、并具有完成邏輯判斷、定時、計數(shù)、記憶和算術(shù)、運算等功能，可以取代繼電器為主的各種控制設(shè)備。它不僅能用于控制機械設(shè)備、流水線和各種設(shè)備的運行過程，將plc用于控制電梯各種操作和處理相關(guān)信息也是可行的。第二章.電梯設(shè)備及電梯發(fā)展動態(tài)2.1 電梯設(shè)備2.1.1 電梯的分類電梯的分類有各式各樣：（1）按速度分類 低速電梯 1m/s以下 高速電梯 2-3m/s 超高速電梯 3-10m/s（2）按用途分類 乘客電梯 住宅電梯 觀光電梯 載貨電梯客貨兩用電梯 車輛電梯 其他電梯（3）按拖動方式分類 交流電梯 直流電梯 液壓電梯 齒輪齒條電梯螺桿式電梯（4）按有無司機分類 有司機電梯 無司

20、機電梯 有/無司機電梯（5）按控制方式分類 手柄操縱控制電梯 按鈕控制電梯 信號控制電梯 集選控制電梯 群控電梯（6）按曳引機結(jié)構(gòu)分類 有齒曳引機電梯 無齒曳引機電梯（7）其它分類方式按轎廂尺寸的大小分類時，經(jīng)常使用“小型”、“超大型”等詞來描述電梯。按機房位置不同可分為：機房位于井道頂部的上置式電梯；機房底部的下置式電梯。2.1.2 電梯的主要組成部分（1） 曳引部分：通常有曳引機和曳引鋼絲繩組成。電動機帶動曳引機旋轉(zhuǎn)使轎廂上下運動。（2） 轎廂和廳門：轎廂由轎架，轎底，轎壁和轎門組成；廳門一般有封閉式、中分式、雙折中分式和直分式等。（3） 電器設(shè)備及控制裝置：有曳引機，選層器傳動及控制柜、

21、轎廂操縱盤、呼梯按鈕和廳外指示器組成。（4） 其它裝置：對重裝置、補償裝置等。2.1.3 電梯的安全保護(hù)裝置（1） 電磁制動器：裝于曳引機軸上，一般采用直流電磁制動器，啟動時通電松閘，停層后斷電制動。（2） 強迫減速開關(guān)：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，使電動機強迫減速。（3） 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，強迫停車。（4） 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。（5） 急停按鈕：裝于轎廂司機操縱盤上，發(fā)生異常情況時，按此按鈕切斷電源，電磁制動器制動

22、，電梯緊急停車。（6） 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；在運行中如出現(xiàn)廳門開關(guān)斷開，電梯立即停車。（7） 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)門過程中如安全觸板碰到乘客時，發(fā)出信號，門電機停止關(guān)門，反向開門，延時重新開門，此外還有紅外線開關(guān)等。（8） 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)門和運行。（9） 其它的開關(guān)：安全窗開關(guān)，鋼帶輪的斷帶開關(guān)等。2.2 電梯的工作原理電梯的核心部分是依據(jù)電氣控制系統(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。井道指建

23、筑物中用于安裝電梯并提供電梯運行的通道，轎廂及對重都是在井道中運行的。井道在各樓層設(shè)有門廳及呼梯設(shè)備。門廳有廳門，廳門頂部裝有層樓指示燈，用于指示電梯的運行方向及電梯的所在位置。門廳里還設(shè)有呼梯盒，用于在每層站召喚電梯。呼梯盒常裝在廳門外離地面1m左右的墻壁上，基站與頂站只有一個按鈕，中間層站有上呼與下呼兩個按鈕，按鈕下帶有呼梯記憶燈?；镜暮籼莺猩线€設(shè)有鑰匙開關(guān)，供司機開關(guān)電梯。為了實現(xiàn)轎廂的正常運行及準(zhǔn)確停車，井道中往往要安裝許多定位裝置及安全設(shè)備。井道的底部和頂部還設(shè)有蹲底及沖頂設(shè)備。轎廂中設(shè)有自動門機，用來完成電梯的開門及關(guān)門任務(wù)。電梯門分廳門及轎門，當(dāng)電梯?？磕硨訒r，此層的廳門在轎門

24、的帶動下開啟及關(guān)閉。電梯的操縱箱也安裝在轎箱內(nèi)，供司機及乘客對電梯發(fā)布動作命令。上面設(shè)有與電梯的層站數(shù)相同的內(nèi)選層按鈕（帶內(nèi)選指示記憶燈），上下行啟動按鈕（帶上下行指示記憶燈），開關(guān)門按鈕，急停按鈕，風(fēng)扇、照明、層樓指示燈的控制開關(guān)，電梯運行狀態(tài)選擇鑰匙開關(guān)(選擇電梯是自動運行、司機狀態(tài)下運行，還是檢修)等。2.3電梯的發(fā)展趨勢隨著現(xiàn)代建筑的發(fā)展，日益增高的高層建筑已成為現(xiàn)代都市的重要指標(biāo)，作為高層建筑的垂直運載工具電梯，得到了快速發(fā)展。主要為以下幾方面：（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)結(jié)構(gòu)簡單化、體積小型化、材料輕型化、工

25、藝先進(jìn)化、外觀漂亮化。同時，無機房電梯在新世紀(jì)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(jìn)性能、高舒適性的vvvf電梯，如今已成為電梯行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)配置，因為永磁同步無齒輪曳引機具有更節(jié)能、更潔凈、更安全、更安靜、更經(jīng)濟(jì)的特點，所以永磁同步無齒輪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(jìn)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(jìn)性、快速性、準(zhǔn)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

26、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。第三章.電梯調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計隨著電力電子技術(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(dāng)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(jìn)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他許多優(yōu)點而被國內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。變頻調(diào)速電梯的特點：（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

27、空間小、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)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(jìn)的spwm技術(shù)，明顯改善了電梯運行質(zhì)量和性能；調(diào)速范圍廣、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） 變頻調(diào)速電梯使用先進(jìn)的spwm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。3.1 變頻器的選型隨著變頻器性能價格比的提高，交流變頻調(diào)速已應(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。本設(shè)計選用了安川電機公司面向世界推出的21 世紀(jì)通用型變頻器vs616g5 型變頻器。這種變頻器的起動、制動具有可任意調(diào)節(jié)的s曲線

28、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(dá)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(xué)習(xí)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)。vs616g5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。變頻器的調(diào)速控制如下圖所示。vs-616g5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(biāo)準(zhǔn)化。 （2）有豐富的內(nèi)藏與選擇功

29、能。（3）由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。（4）保護(hù)功能完善、維修性能好。（5）通過 lcd 操作裝置，可提高操作性能。3.2 速度給定曲線分析過程目前在電梯中所應(yīng)用的交流雙速或可控硅調(diào)壓調(diào)速控制方式里邏輯部件均由繼電器、選層器完成。傳統(tǒng)電梯控制系統(tǒng)往往忽視了舒適感要求，針對這一問題，運用vs_616g5變頻器可編寫速度曲線優(yōu)點，對現(xiàn)有電梯調(diào)速控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，既可以達(dá)到節(jié)能要求又可以最大限度滿足乘客要求。乘客對電梯需要包括生理需求和心理需求，從生理和心理上滿足乘客需設(shè)計電梯轉(zhuǎn)速基本出發(fā)點。生理需求是指乘客對其垂直平面內(nèi)運行方式提出要求。（1）現(xiàn)有速度曲線分析人們垂直平面內(nèi)乘坐電

30、梯承受加速度或減速度時，會引起體內(nèi)器官相對運動，產(chǎn)生不舒服感覺，這就是重力加速度效應(yīng)。專家經(jīng)驗，電梯加、減速度應(yīng)限制15ms2以內(nèi)，且加速度變化率應(yīng)限制20ms3以內(nèi)。速度控制曲線往往如下圖1所示，a、b、c、d處加速度變化率為正、負(fù)無窮大，其它時刻則為0。vs-616g5變頻器中有15種速度曲線可供選擇，但多數(shù)均為如圖1所示線性，少數(shù)幾種s型，能滿足客戶對電梯性能要求(加、減速時間為15s，額定轉(zhuǎn)速為1ms)，針對以上情況，這里設(shè)計了一種新型速度控制曲線。如圖3所示。圖3-1 常規(guī)速度控制曲線（2） 改進(jìn)后速度曲線確定ae、fb、cg、hd四段選用拋物線平滑地完成加速、減速，ef、gh兩段選

31、用曲線的切線來完成調(diào)速過程。由系統(tǒng)實際要求所知：電梯的額定轉(zhuǎn)速1m/s，加、減速所用時間為1.5s，人體所能承受的最大加速度為根據(jù)上述要求所用的速度曲線模型如圖4所示： 圖3-2 改進(jìn)后速度控制曲線ae：v=0.9t2 te0,0.667ef：v=12t-0.4004 t0.667，0.833fb：v=l-0.9(1.5-t)2 t0.833，1.5cg：v=1-0.9(tc-t)2 tc =1.5+t0 t1.5+ t0，2.167+t0gh：v=0.6-1.2(t-2.167t0) t2.167+ t0，2.334+ t0hd：v=0.9(t-3- t0)2 t2.334+t0,3+ t0

32、其中t0是電梯以額定轉(zhuǎn)速運行的時間。第四章.plc的設(shè)計4.1位置檢測位置檢測方法主要有如下幾種：（1）用干簧管磁感應(yīng)器或其它位置開關(guān)。這種方法直觀、簡單，但由于每層需使用一個磁感應(yīng)器，當(dāng)樓層較高時，會占用 plc 太多的輸入點。（2）利用穩(wěn)態(tài)磁保開關(guān)。這種方法需對磁保開關(guān)的不同狀態(tài)進(jìn)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(jìn)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的龐大。 由于本文是六層電梯的控制故選用感應(yīng)器檢測轎廂位置。4.2曳引機的選擇隨著plc和變壓變頻（vvvf）調(diào)速控制在電梯領(lǐng)域廣泛使用，電梯的安全性和舒適性及智能化大大提高的同時，電梯的控制更加

33、復(fù)雜。本設(shè)計采用曳引驅(qū)動，使用的是vf系列電梯曳引電動機。其特點為：（1）防護(hù)型、自冷式變頻調(diào)速三相異步電動機（2）具有低頻起重轉(zhuǎn)矩大、起重電流小的特點，適用于滿載起動。（3）兼有高效節(jié)能、調(diào)速范圍廣、運行可靠、噪聲低振動小等優(yōu)點，是目前理想的交流調(diào)速電動機，主要用作電梯及其它電動升降機的原動力。根據(jù)設(shè)計要求，本次設(shè)計的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖所示。圖中m1,m2為曳引電機和門電機，交流接觸器km1km4通過控制兩臺電動機的運行來控制轎廂和廳門，從而進(jìn)行對電梯的控制。fr1,fr2為起過載保護(hù)作用的熱繼電器，用于電梯運行過載時斷開主電路。fu1為熔斷器，起過電流保護(hù)作用。 圖4-1 主線路

34、圖4.3輸入輸出設(shè)計為了便于對電梯的工作原理及plc系統(tǒng)進(jìn)行分析，現(xiàn)列出電梯所用電器元件表。表4-1 電梯電氣元件表元件符號名稱及作用元件符號 名稱及作用km1上行接觸器1hl-5hl1-5層層樓指示燈km2下行接觸器6hl-7hl上行、下行指示燈km3高速接觸器hl81樓外呼記憶燈km4低速接觸器hl92樓上呼記憶燈km5啟動加速接觸器hl102樓下呼記憶燈km6-km8制動減速接觸器hl113樓上呼記憶燈km9開門接觸器hl123樓下呼記憶燈km10關(guān)門接觸器hl134樓上呼記憶燈sq5基站開關(guān)hl144樓下呼記憶燈sq6開門到位開關(guān)hl155樓下呼記憶燈sq7關(guān)門到位開關(guān)1kr5kr各樓

35、層感應(yīng)器sq8開門調(diào)速開關(guān)6kr上平層感應(yīng)器sq9、sq10關(guān)門調(diào)速開關(guān)7kr下平層感應(yīng)器sq11-sq161-6樓廳門鎖開關(guān)1sb14sb11-4樓上行外呼按鈕sq17上限位開關(guān)2sb25sb22-5樓下行外呼按鈕sq18下限位開關(guān)sb1開門按鈕sq19上行強迫停止開關(guān)sb2關(guān)門按鈕sq20下行強迫停止開關(guān)sb3上行啟動按鈕sq1安全窗開關(guān)sb4下行啟動按鈕sq2安全鉗開關(guān)sb5-sb101-6樓層內(nèi)選層按鈕sq3限速器開關(guān)sa1運行狀態(tài)選擇鑰匙開關(guān)sq4轎內(nèi)急停開關(guān)sa2基站開關(guān)梯鑰匙開關(guān)sq16轎門關(guān)閉到位開關(guān)sq電源開關(guān)8kr關(guān)門感應(yīng)器hl165樓上呼記憶燈hl176樓下呼記憶燈ka1

36、門鎖開關(guān)ka2安全運行按鈕sa1-1自動運行按鈕1sb11樓上呼按鈕6sb26樓下呼按鈕2sb12樓上呼按鈕2sb22樓下呼按鈕3sb13樓上呼按鈕3sb23樓下呼按鈕4sb14樓上呼按鈕4sb24樓下呼按鈕5sb15樓上呼按鈕5sb25樓下呼按鈕hl186層層樓指示燈hl196層內(nèi)選記憶燈圖4-2 i/o接線圖4.4 程序中相關(guān)中間繼電器 表4-2 程序中間繼電器元件符號名稱及作用元件符號名稱及作用m100開門輔助繼電器m1301層上行輔助繼電器m101關(guān)門輔助繼電器m1312層上行輔助繼電器m102自動運行時開門禁止m1322層下行輔助繼電器m103定上行輔助繼電器m1333層上行輔助繼電

37、器m104定下行輔助繼電器m1343層下行輔助繼電器m105停車輔助繼電器m1354層上行輔助繼電器m106制動過程輔助繼電器m1364層下行輔助繼電器m107停層輔助繼電器m1375層下行輔助繼電器m1101樓樓層信號輔助繼電器m141上平層感應(yīng)輔助繼電器m1112樓樓層信號輔助繼電器m142下平層感應(yīng)輔助繼電器m1123樓樓層信號輔助繼電器m143、m144上行輔助繼電器m1134樓樓層信號輔助繼電器m145、m146下行輔助繼電器m1145樓樓層信號輔助繼電器m1501樓停車輔助繼電器m120內(nèi)選1層輔助繼電器m1512樓停車輔助繼電器m121內(nèi)選2層輔助繼電器m1523樓停車輔助繼電器

38、m122內(nèi)選3層輔助繼電器m1534樓停車輔助繼電器m123內(nèi)選4層輔助繼電器m1545樓停車輔助繼電器m124內(nèi)選5層輔助繼電器t50停層時間計時t51 啟動延時t52-t54減速延時m140平層開門m1156樓樓層信號輔助繼電器m125內(nèi)選6層輔助繼電器m1605層上行輔助繼電器m1616層下行輔助繼電器m1556樓停車輔助繼電器4.5梯形圖的設(shè)計梯形圖的設(shè)計可以分成幾個環(huán)節(jié)進(jìn)行，然后再將這些環(huán)節(jié)組合在一起形成完整的梯形圖。1. 開關(guān)門環(huán)節(jié)電梯的開關(guān)門，存在以下幾種情況：（1） 電梯投入運行前的開門。此時電梯位于基站，將開關(guān)梯鑰匙插入sa2內(nèi)旋轉(zhuǎn)至開梯位置，則電梯應(yīng)自動開門。乘客或司機進(jìn)入

39、轎廂，選層后電梯自動運行。（2） 電梯檢修時的開關(guān)門。檢修狀態(tài)下，開關(guān)門均為手動狀態(tài)，由開關(guān)門按鈕sb1、sb2實施開門與關(guān)門。（3） 電梯自動運行停層時的開門。電梯在平層時至平層位置，m140接通，電梯應(yīng)開始開門。（4） 電梯關(guān)門過程中的重新開門。在電梯關(guān)門的過程中，若有人或物夾在兩門的中間，需重新開門。目前大多數(shù)電梯采用光幕或機械安全觸板進(jìn)行檢測，自動發(fā)送重新開門信號，已達(dá)到重新開門的目的。（5） 呼梯開門。電梯到達(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娞輰⑹紫乳_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，并啟動運行，到達(dá)呼梯樓層時再開門，此時的開門按停

40、層開門處理。 （6） 電梯停后的關(guān)門。此時電梯到達(dá)基站，司機或乘客離開轎廂，電梯自動關(guān)門，司機將開、關(guān)梯鑰匙插入sa2，旋轉(zhuǎn)到關(guān)梯位置，電梯的安全回路被切斷，plc停止運行，電梯被關(guān)閉。（7） 電梯自動運行時的關(guān)門。停站時間繼電器t50延時結(jié)束時，電梯應(yīng)自動關(guān)門。停站時間未到時，可通過關(guān)門按鈕實現(xiàn)提前關(guān)門。2. 層樓信號的產(chǎn)生與清除環(huán)節(jié) 當(dāng)電梯位于某一層時，指層感應(yīng)器產(chǎn)生樓層信號，以控制指層燈的狀態(tài)，離開該層時，該樓層信號應(yīng)被新的樓層信號所取代。3停層信號的登記與消除環(huán)節(jié) 乘客或司機通過對轎廂內(nèi)操作盤上1-6層選層按鈕的操作，可以選擇欲去的樓層。選層信號被登記后，選層按鈕下的指示燈亮。當(dāng)電梯到

41、達(dá)所選的樓層后，停層信號即被消除，指示燈也應(yīng)熄滅。4外呼信號的登記與消除環(huán)節(jié) 乘客或司機在廳門外呼梯時，呼梯信號應(yīng)被接收和記憶。當(dāng)電梯到達(dá)該層，且定向方向與目的地方向一致時（基層和頂層除外），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。該信號的消除環(huán)節(jié)是由當(dāng)層信號的動斷觸點與運行方向的動斷并聯(lián)構(gòu)成的（m103為上行輔助繼電器，m104為下行輔助繼電器）。這樣可以使電梯運行方向與呼梯目的方向一致且到達(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。電梯的運行方向與呼梯目的方向相反時，如電梯從一樓向上運行，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，但呼梯信號不能立即消除，待乘客進(jìn)入轎廂選層后，電梯定向下，則二樓下呼梯信號已滿足，呼梯信號被消除。5電梯的定向