基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計

1、東北石油大學(xué) 課程設(shè)計 課程電氣工程課程設(shè)計 題目基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計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)計任務(wù)書 課程電氣工程課程設(shè)計 題目基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 專業(yè)姓名學(xué)號 主要內(nèi)容：為保證電梯運行既高效節(jié)能又安全可靠，必須改進電梯控制方式。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 的數(shù)字運算操作的電子裝置。PLC處理速度快，可靠性高，能夠保證電梯正常、 安全、可靠地運行。同時，由于電機交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動方式己 由原來直流調(diào)速逐漸過渡

2、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，減小運行費用，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:機械工業(yè)出版社，2007. 65-80 2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:機械工 業(yè)出 版社，2003 3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)， 2005 4李雪楓，武麗梅，李立新電梯機械系統(tǒng)的動態(tài)特性分析M機械工程師, 2007 ：5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 2013. 11. 18 至 2013.

3、 11.24 指導(dǎo)教師 專業(yè)負責(zé)人 2013年11月29日 電氣工程課程設(shè)計（報告） 目錄 1設(shè)計要求1 2電梯設(shè)備簡介 1 2. 1電梯的分類1 2. 2電梯的主要參數(shù) 1 2. 3電梯的安全保護裝置 2 3 PLC電梯系統(tǒng)的選擇及其控制系統(tǒng)的發(fā)展3 3.1電力調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展 3 3. 2電機調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 3 3. 3異步電機的調(diào)速方法及經(jīng)濟技術(shù)比較4 3. 4井道信號系統(tǒng)的設(shè)計7 3. 5電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計 7 3. 6可編程控制器（PLC）的選型8 3. 7設(shè)計思路8 4系統(tǒng)軟件開發(fā) 12 4. 1電梯的自檢狀態(tài) 12 4. 2電梯的正常工作狀態(tài) 12 4. 3系統(tǒng)的軟件開發(fā)過程

4、 12 4. 4程序框圖設(shè)計 13 參考文獻15 附錄A電梯梯形圖控制程序 16 電氣工程課程設(shè)計（報告） 1設(shè)計要求 隨著現(xiàn)代經(jīng)濟和城市生活的發(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。為了保證電梯運行既 高效節(jié)能又安全可靠，必須改進電梯控制方式。根據(jù)PLC電梯控制系統(tǒng)所具有的優(yōu) 點，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)計思路。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)電梯系統(tǒng)自身的工作狀態(tài)要 求，進行電梯系統(tǒng)的

5、PLC軟件開發(fā)，通過軟件開發(fā)的特點，結(jié)合PLC自身的控制規(guī) 律，設(shè)計出可實現(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)運行效率高，系統(tǒng)安全可靠性強，并且系統(tǒng)構(gòu)造簡單易于實 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2M/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/SO 按控制方式分類層間控制；簡易集選控制；集選控制有無司機控制。

6、 2. 2電梯的主要參數(shù) 載重量（KG）制造和設(shè)計規(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，轎廂的運行速度等于鋼絲繩的運行速度。 半繞2： 1吊索法，轎廂的運行速度等于鋼絲繩運行速度的一半。全繞1：

7、 1吊索法， 電氣工程課程設(shè)計（報告） 轎廂的運行速度等于鋼絲繩的運行速度。 額定速度（M/S）制造和設(shè)計所規(guī)定的電梯運行速度。 電氣控制系統(tǒng)包括控制方式、拖動系統(tǒng)的形式等。如交流電機拖動或直流電機拖 動，轎內(nèi)按鈕控制或集選控制等。 （10）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。 （頂層高度（MM）由底層端站樓面至機房樓板或隔音層樓板下最突出構(gòu)件之間的垂 直的距離。電梯的運行速度越快，頂層高度一般越高。 （底坑深度（MM）由底層端站樓面至井道底面之間的垂直距離。電梯的運行速度越 快，底坑一般越深。 （井

8、道高度（MM）由井道底面至機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、載運對象等，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，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。 （其它裝置：對重裝置、補償裝置等。 2. 3電梯的安全保護裝置 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

9、。 強迫減速開關(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，使電動機強迫減速。 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，強迫停車。 行程極限保護開關(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)門過程中如安全觸板碰 電氣工程課程設(shè)計（

10、報告） 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。 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。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 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)機械分為恒速拖動與變速拖動機械兩大類，而在現(xiàn)代的各行各業(yè)中，絕大多 數(shù)的機械都有著調(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)實意義。 長期以來，直流電機調(diào)速系統(tǒng)一

11、直在調(diào)速領(lǐng)域占主導(dǎo)地位，這主要是因為直流電動 機調(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。因此直流電動機調(diào)速比較容易得到良好的動態(tài)特性，但是直流電動機的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、 制造費時、價格昂貴、可靠性差、運行出現(xiàn)火花等缺點使得直流電動機遠遠不能適應(yīng)現(xiàn) 代化生產(chǎn)向高速、大容量發(fā)展的要求。 交流電動機特別是鼠籠型異步電動機，由于它結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價格低廉，而 且堅固耐用，運行可靠，維護量少，可用于惡劣環(huán)境等優(yōu)點，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 電動機轉(zhuǎn)子外串電阻和鼠籠型異步電動機變極調(diào)速。在30

12、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用和高效的靜止變壓變頻器。雖然交流電動機有許多 優(yōu)點，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，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，由此對交流電動機調(diào)速技術(shù)的發(fā)展起了很大的推動作用。由此可 見，研究電力傳動系統(tǒng)，特別是交流

13、調(diào)速的問題有著重要的意義。 3. 2電機調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 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(報告) 舒服，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

14、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 定曲線如圖3-1所示。 圖3-1速度運行曲 圖中A為加速度，V為速度，0-T1和T2-T3時間內(nèi)為

15、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異步電機的調(diào)速方法及經(jīng)濟技術(shù)比較 4-1) 異步電動機轉(zhuǎn)速表達式為： n=no(l-s) =60f o/p(ls) 式中：， n。一一同步轉(zhuǎn)速；”一一電源頻率； P電動機的磁極對數(shù)； 電氣工程課程設(shè)計（報告） S異步電動機的轉(zhuǎn)差率 從式（4-1）可以看出，要調(diào)節(jié)異步電動機的轉(zhuǎn)速，可以從改變下列三個參數(shù)入 手：改變異步電動機定子繞組的磁極數(shù)一即變極調(diào)速；改變異步電動機的轉(zhuǎn)差率- -即改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速；改變供電電源的頻率一即變頻調(diào)速。

16、變極調(diào)速 對于鼠籠型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的異步電動機，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)，使異步電動機的同 步轉(zhuǎn)速得 到改變，達到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的目的。變極調(diào)速的優(yōu)點：操作簡便、機械特性硬、效率高、可 獲得恒轉(zhuǎn)矩與恒功率調(diào)速。其缺點是：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。 電路串接電阻調(diào)速。其優(yōu)點是調(diào)速方法簡單、初期投人少，一般適用于恒轉(zhuǎn)矩 負載。

17、其缺點是當(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)濟性 變差；由于轉(zhuǎn)子電路串接電阻，使機械特性變軟，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 載轉(zhuǎn)矩的影響，當(dāng)輕載時，調(diào)速范圍很小。 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，其機械特性部分對 恒轉(zhuǎn)矩負載不能穩(wěn)定運行，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。但它的機械特性變 軟，使運行不大穩(wěn)定。而且低壓時，過載能力低，負載波動較大時，適應(yīng)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

18、時，電機發(fā)熱嚴重。 滑差電機調(diào)速。其特點是在異步電動機的軸上裝一個電磁滑差離合器?；?電機的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便、可實現(xiàn)平滑調(diào)速。其缺點是這種調(diào) 速方式在不同的勵磁電流下其機械特性很軟，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)負載轉(zhuǎn)矩小于10%的額定轉(zhuǎn)矩時可能 失控。 串極調(diào)速。繞線型轉(zhuǎn)子的異步電機與其它電機或電子設(shè)備（例如由晶閘管組 成的逆變器）串級連接，以實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)。串極調(diào)速的優(yōu)點是在調(diào)速過程中其機械 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；可實現(xiàn)自動控制無 極調(diào)速；轉(zhuǎn)差功率可返回電網(wǎng)，效率較高。其缺點是只適用于繞線型轉(zhuǎn)

19、子的異步電 機，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 電氣工程課程設(shè)計(報告) 一個主要缺點。 VVVF變壓變頻調(diào)速 VVVF電梯，采用交流單速電動機，通過對交流電動機調(diào)節(jié)供電電壓、供電頻率 來調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速達到線性化，將交流電動機轉(zhuǎn)速運行曲線線性段區(qū)域擴大。由 于系統(tǒng)采用高精度電光碼盤，微機全數(shù)字化控制，使電梯平層精度達到毫米級，并 且絕對保證電動機零速下閘，舒適感非常好。交流變壓變頻調(diào)速的基本原理：要改 變交流電動機轉(zhuǎn) 速，只需改變定子頻率即可。但是，在改變轉(zhuǎn)速的同時，希望勵 磁電

20、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，電機容許的輸 岀轉(zhuǎn)速下降，電機的功率得不到充分利用而浪費；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，嚴重時會因繞組過熱而損壞電機，在交流異 步電動機中： Eg 1. 4 lf 1N1KX1 n () 式中， ”一一定子每相的氣隙磁通感應(yīng)電勢有效值； 定子頻率； “一一定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)； K ” 一一基波繞組系數(shù)； 每極氣隙磁通量。 對于固定電機，N-K -為常量，因此，要想在改變的時候磁通保持不變，只 需同步地改變使“ V常值，然而，繞組中的感應(yīng)電勢是難以直接控制的，當(dāng)電勢 較高時，可以忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降

21、，此時定子相電壓“從而我們認為當(dāng)- 心常值時，基本恒定，即和F成正比例函數(shù)。但是，當(dāng)頻率較低時，和“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適當(dāng)抬高，以 便近似地補償定子壓降。 在電梯的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電機的實際最大轉(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 VARIABLE FREQUENCY 的縮寫)。 VVVF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

22、優(yōu)點。下面與ACVV控制的電梯相比較。安全可靠。先進的電腦控制技術(shù)，完 善的檢測、自診斷、自保護功能最大限度地考慮了電梯在任何情況下岀現(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)計而成，采用矢量控制技術(shù)對交流電動機進 行精確調(diào)節(jié)，使電梯運行極其平衡、舒適。最佳召喚應(yīng)答處理和分配方式，根據(jù)乘 電氣工程課程設(shè)計(報告) 客人流情況快速反應(yīng)自動調(diào)節(jié)，使電梯運行迅速、合理，最大限度地縮短乘客候梯 時間，使電梯運行效率得到充分發(fā)揮。 節(jié)約電能。全電腦控制的調(diào)節(jié)調(diào)頻調(diào)速(VWF)系統(tǒng)，不僅性能優(yōu)異、功能齊 全、質(zhì)量可靠，而且具

23、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)省機房空間。超小型的機房全電腦控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的機房控制系統(tǒng)相比，體積 減少1/2以上，重量大大減輕。因此，節(jié)省機房空間，減輕機房承重，提高建筑利 用率，從而可節(jié)約建筑費用。 利用率高。全電腦控制可以方便地使兩臺、三臺、四臺以上的電梯進行群控，合 理安排，合理分配，提高電梯的運行效率。 3. 4井道信號系統(tǒng)的設(shè)計 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

24、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 的常閉觸點接通，表示電梯已經(jīng)到達該樓層，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，

25、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 本控制系統(tǒng)是采用VS 616G5型變頻器和西門子S7 200系列PLC組成的 電氣工程課程設(shè)計(報告) 變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)，電氣控制硬件框圖如圖4-5,它由曳引電機、門電

26、機、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 實現(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)計數(shù)器， 綜 合考慮后，系統(tǒng)選擇了西門子S7200系列PLCo 西門子S7-200系列PLC具有以下幾方面的優(yōu)點： (DS7-200系列P

27、LC配置靈活，除主機單元外，還可擴展1/0模塊，A/D模 塊，D/A模塊和其它特殊功能模塊。 (2) 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。 (3) S7 200系列PLC可用內(nèi)部輔助繼電器M,定時器T,計數(shù)器C等功能和 數(shù)量滿足了系統(tǒng)控制要求的需要，尤其是高速計數(shù)器能接受脈沖編碼器脈沖。 S7-200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主機及擴展、機械系統(tǒng)、轎廂操縱盤、廳外呼梯盤、指層器、門機、調(diào)速裝 置與主拖動系統(tǒng)等。系統(tǒng)控制核心為PLC主機、呼梯盤、井道及安全保護信號通過 電氣工程課程設(shè)計（報告） PLC輸入接口送入PLC,存儲在

28、存儲器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號，向拖動和門 機控制系統(tǒng)發(fā)岀控制信號。 3. 7設(shè)計思路 3. 7. 1電梯控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 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） 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)

29、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?門，并能至調(diào)定時間，自動確定運行方向。 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。電梯在運行中應(yīng)能一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。 3. 7. 2點數(shù)的分配及機型的選擇 按照系統(tǒng)要求，PLC的點數(shù)分配如表（3-1 ）所示： 表3-1 I/O點

30、數(shù)的分配 輸入 輸出 開門信號 10.0 正向運行 Q0. 0 關(guān)門信號 10. 1 反向運行 Q0. 1 開門限位信號 10.2 正常運行頻率 Q0. 2 關(guān)門限位信號 10. 3 點動頻率 Q0. 3 超載信號 10.4 爬行頻率 Q0. 4 9 電氣工程課程設(shè)計（報告） 檢修信號 10. 5 開門 Q0. 5 變頻器故障信號 10.6 關(guān)門 Q0. 6 一層選層信號 10. 7 層選層指不燈 Q0. 7 二層選層信號 11. 0 一層選層指示燈 Q1.0 10 電氣工程課程設(shè)計（報告） 三層選層信號 11.1 三層選層指示燈 Q1. 1 四層選層信號 11.2 四層選層指示燈 Q1. 2

31、 一層上呼信號 11. 3 一層上呼信號燈 Q1. 3 二層上呼梯信號 11.4 二層上呼信號燈 Q1.4 三層上呼梯信號 11. 5 三層上呼信號燈 Q1. 5 二層下呼梯信號 11.6 二層下呼信號燈 Q1. 6 三層下呼梯信號 11. 7 三層下呼信號燈 Q1.7 四層下呼梯信號 12.0 四層下呼信號燈 Q2. 0 一層上平層 12. 1 上行顯示 Q2. 1 一層下平層 12.2 下行顯示 Q2. 2 二層上平層 12. 3 超載報警 Q2. 3 一層下平層 12.4 數(shù)碼管A段顯示 Q2.4 三層上平層 12. 5 數(shù)碼管B段顯示 Q2. 5 三層下平層 12.6 數(shù)碼管C段顯示

32、Q2. 6 四層上平層 12. 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 13. 1 數(shù)碼管F段顯示 Q3. 1 下極限限位 13. 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27個輸入點，27個輸岀點，考慮10-15% 的裕量，故選擇西門子S7- 200系列CPU226以及擴展模塊EM22 （3 DC24V16點 輸入/16點輸岀）CPU226為24點輸入16點輸出，外加擴展模塊足以滿足系統(tǒng) 需要。另外，CPU226可以 提供DC5V電流為1000MA, EM223模塊耗DC5V總電流 為150MA。可見這種配置是可

33、行的。系統(tǒng)配置圖如圖3-3所示： 11 電氣工程課程設(shè)計（報告） 12 電氣工程課程設(shè)計（報告） 4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)運行要求及保護要求由PLC來實現(xiàn)邏輯控制。 PLC上電后，PLC中的程序己開始運行，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中的程序作岀響應(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

34、未平層，則通過置位使中間繼電 器置L進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)楦咚伲⒁愿咚龠\行至減速點。 當(dāng)電梯檢測到目標(biāo)層樓層檢測點產(chǎn)生的減速點信號時，電梯進入減速狀態(tài)， 由中速度變?yōu)榈退伲⒁缘退龠\行到平層點停止。 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)始終實時顯示轎廂所在

35、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10.0和10. 1實施開 門與關(guān)門。呼梯開門。電梯到達某層站后，如果沒有人繼續(xù)使用電梯，電梯將 ?？吭谠搶诱敬粲腥嗽谠搶诱竞籼?，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，并起動運行，到達呼梯層時再開 門，此時的開門按停層開門處理。 電梯停用后的關(guān)門。此時電梯到達基站，人 員離開轎廂，電梯自動延遲3秒關(guān)門。電梯自動 運行時的關(guān)門。停站時間繼電 器T37

36、延時結(jié)束后，電梯自動關(guān)門。停站時間未到，可通 過關(guān)門按鈕實現(xiàn)提前關(guān) 13 電氣工程課程設(shè)計（報告） 門。 4. 3. 2電梯初始化環(huán)節(jié) 當(dāng)PLC首次運行程序時，通過SMO. 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,進而使電梯下 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

37、并記憶。而該信號的消除環(huán)節(jié)是由當(dāng)層信號的動斷觸點與 運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行中只響應(yīng)同時 呼梯的原則決定的。即電梯運行方向與呼梯目的的地方向一致且到達呼梯樓層 時，電梯將停止，呼梯要 求已滿足，呼梯信號被消除。電梯運行方向與呼梯目的 地方向相反時，如電梯從一樓向上運行（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

38、信號被消除。 4.3.4電梯的定向環(huán)節(jié) 在自動運行狀態(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)選與外呼對電梯進行順向運行的要求沒有滿足的情 況下，定向信號不能消除。檢修狀態(tài)下運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)系確定電梯的運動方向，再加上內(nèi)呼和外呼等信號即可控制電梯的運 行，電梯先從靜止加速到正常運行頻率并保持，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 14 電氣工程課程設(shè)計（報告） 結(jié)合電梯及PLC實際硬件配置，按照系統(tǒng)控制要求，設(shè)計程序框圖圖4-1所 示： 等待 上電 改變數(shù)碼管顯示 加速 高速 減速 延時 關(guān)門