基于PLC和變頻器控制的電梯設(shè)計畢業(yè)論文

1、畢業(yè)論文基于plc和變頻器控制的電梯設(shè)計論文作者: 指導(dǎo)教師: 專 業(yè): 系（院）: 答辯日期，孟祥冬張武坤機電一體化機電工程系年 月 曰于plc和變頻器控制的電梯設(shè)計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。在現(xiàn)代社會， 電梯己像汽車、輪船一樣,成為人類不可缺少的交通運輸工具。它有多種控制方 式，如繼電器控制，plc控制等。plc控制電梯有如下的特點：可靠性高，plc 的平均無故障時間（mtbf） 般可達(dá)35萬小時。而且能在工業(yè)環(huán)境下可靠地 工作；編程簡單，plc最常用的編程語言是梯形閣語言。這種編程語言形象直 觀，容易掌握，當(dāng)工作流程需要改變時，可以現(xiàn)場改變程序，使用方便、

2、靈活； 體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝、維修方便。本文介紹了一種控制的vvvf的電梯控制 系統(tǒng)，通過與其它電梯控制系統(tǒng)比較，得出了其控制的優(yōu)越性，并對其進行了 較詳細(xì)的軟硬件設(shè)計，對于軟硬件設(shè)計采用了模塊化設(shè)計的思想，并說明了控 制方式的可行性。關(guān)鍵詞：可編程控制器；電梯；電梯控制；變頻器；梯形圖目錄摘 要iii第1章緒論1_1.1電梯技術(shù)概況11.1.1電梯技術(shù)前景展望11. 1. 2電梯的種類及組成21.2電梯的主要參數(shù)41.3電梯的保護裝置7第2章plc控制系統(tǒng)與變頻器82. 1 plc控制系統(tǒng)設(shè)計82.2變頻器的分類92.3變頻器的選擇92.3.1選擇變頻器的規(guī)格以及滿足條件102.3.2 v

3、s-616g5 變頻器102.3.3 vs-616g5變頻器多級調(diào)速的plc控制142. 4變頻調(diào)速方案162.5變頻器容量及制動電阻參數(shù)的計算17第3章硬件設(shè)計183. 1變頻電梯電力傳動系統(tǒng)183. 2電梯的主電路203.3機型選擇及i/o分配213. 3.1輸入的模塊選擇213.3.2輸出的模塊選擇213.4電梯外部接線圖24第4章軟件設(shè)計254.1開門環(huán)節(jié)梯形圖264. 2關(guān)門環(huán)節(jié)梯形圖274.3層樓信號產(chǎn)生與消除環(huán)節(jié)梯形圖284.4停層信號登記與消除環(huán)節(jié)梯形圖294.5外呼信號登記與消除環(huán)節(jié)梯形圖294.6定向環(huán)節(jié)梯形圖314.7起動加速和穩(wěn)定運行環(huán)節(jié)梯形圖334. 8停層信號梯形圖

4、334. 9制動過程環(huán)節(jié)梯形圖35第5章故障報警及消防運行365.1電梯的報警的原因及處理方法365. 1. 1曳引電動機繞阻碰殼接地短路365. 1.2曳引電動機拍軸375.2電梯的消防運行3738參考文獻(xiàn)39致i射40第1章緒論1- 1電梯技術(shù)概況隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經(jīng)濟和生活中 有著廣泛的應(yīng)用。電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具己與人們的円常生 活密不可分。實際上電梯是根據(jù)外部呼叫信號以及自身控制規(guī)律等運行的，而 呼叫是隨機的，電梯實際上是一個人機交互式的控制系統(tǒng)，單純用順序控制或 邏輯控制是不能滿足控制要求的，因此，電梯控制系統(tǒng)采用隨機邏輯方式控制。

5、目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機作為信號控制單元，完成 電梯信號的采集、運行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運行功 能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器(plc)取代 微機實現(xiàn)信號集選控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的 區(qū)別。國內(nèi)廠家大多選擇第二種方式，其原因在于生產(chǎn)規(guī)模較小，自己設(shè)計和 制造微機控制裝置成本較高；而plc可靠性高，程序設(shè)計方便靈活，抗干擾能 力強、運行穩(wěn)定可靠等特點，所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器 來實現(xiàn)。1-1-1電梯技術(shù)前景展望縱觀我國電梯行業(yè)的發(fā)展歷程，從改革開放到今天，電梯行業(yè)在不知不覺 中走

6、過了一個從無到有，從有到多，從多到精的發(fā)展歷程。隨著住宅市場的巨 大變化，中國已經(jīng)成為全球容量最大、增長最快的電梯市場。這就必然會使電 梯技術(shù)不斷的發(fā)展更新。(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、體積小巧化、材料輕型化、工藝先進化、外觀漂亮化。同時，無機房電梯 在今后會有較大的發(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，現(xiàn)如今具有先進性能，高舒適性的vvvf電梯， 己是電梯行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)配置；然而，永磁同步無齒輪曳引機具有更節(jié)能、更清潔、 更安靜、更安全、更經(jīng)濟等特點。所以永磁同步無齒輪曳引機將逐步

7、成為新型 曳引機的主流，由于永磁技術(shù)的先進性，將來很可能取代vvvf技術(shù)。男外，網(wǎng)絡(luò)控制和智能群控制系統(tǒng)以其控制的先進性、快速性、準(zhǔn)確性和可靠性也是電 梯發(fā)展的潮流。（3）安裝更方便、快捷。高效、安全、可重復(fù)使用的無手架安裝，將是高層電梯安裝的主要方式， 隨著技術(shù)的開發(fā)、應(yīng)用，電梯的硬件系統(tǒng)給安裝帶來了更大的方便，使電梯安 裝更快、效率更高。1-1-2電梯的種類及組成本節(jié)介紹了電梯的分類、組成，通過學(xué)習(xí)應(yīng)對電梯的定義和電梯的多種分 類方法有一定的認(rèn)識，并了解集選控制、并聯(lián)控制和群控電梯的操控方式。一、電梯分類電梯通常按用途、速度、拖動方式和控制方式等進行分類。目前電梯的基 本分類方法如下表1-

8、1所示：表1-1電梯的分類分類方式種類按用途分類乘客電梯、載貨電梯、醫(yī)用電梯、雜物電梯、觀光電梯、車輛電梯、船舶電梯、建筑施工電梯、冷庫電梯、防爆電梯、礦井電梯、電梯操縱電站電梯及消防員用電梯等按驅(qū)動方式分類交流電梯、直流電梯、液壓電梯、齒輪齒條電梯、螺桿式電梯及直線電機驅(qū)動的電梯等按電梯速度分類低速電梯（1. oom/s）、屮速屯梯（1. 002. 00m/s）、高速電梯（大于2. 00m/s）、超高速電梯（超過5. 00m/s）及特高速電梯（16. 7m/s）按有無司機分類有司機電梯、無司機電梯及有/無司機電梯等按操縱控制方式分類手柄開關(guān)操縱、按鈕控制電梯、信號控制電梯、集選控制電梯、并聯(lián)

9、控制電梯及群控電梯等按特殊用途分類冷庫電梯、防爆電梯、礦井電梯、電站電梯及消防員用電梯等現(xiàn)代物業(yè)建筑使用的電梯主要冇信號控制、集選控制、并聯(lián)控制及群控制 電梯四種操控方式，其控制特點如下所述。(1) 信號控制電梯特點除具有自動平層，&動幵門功能外，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。(2) 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電梯, 與信號控制的區(qū)別在于能實現(xiàn)無司機操縱。主要特點是:把轎廂內(nèi)選層信號和各 層外呼信號集合起來，自動決定上、下運行方向順序應(yīng)答。(3) 并聯(lián)控制電梯是把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

10、召喚按鈕，電梯本身都具有集選功能。(4) 群控電梯特點是用微機控制和統(tǒng)一調(diào)度多臺集中并列的電梯?？刂品?式冇以下兩種。控制系統(tǒng)按預(yù)先編制好的交通模式程序，集屮調(diào)度和控制梯群的運行，稱 為梯群程序控制。能實現(xiàn)自動數(shù)據(jù)的采集、交換及存儲功能，還冇進行分析、篩選及報告的 功能，稱為梯群智能控制。二、電梯的組成曳引式電梯是垂直交通運輸工具屮最普遍的一種電梯，其結(jié)構(gòu)主要由機械 部分和電氣部分組成；機械裝置部分分為：(1) 曳引系統(tǒng)作用是提供電梯運行動力的設(shè)備，把曳引機的旋轉(zhuǎn)運動，轉(zhuǎn) 換為電梯的垂直運動。(2) 轎廂在曳引鋼絲繩的牽引下沿電梯井道內(nèi)的導(dǎo)軌作快速平穩(wěn)的運行。(3) 門系統(tǒng)作用就是打開或關(guān)閉轎

11、廂與層站廳門的出入口。(4) 導(dǎo)向系統(tǒng)作用是限制轎廂和對重的活動白由度，使轎廂和對重只能沿 著導(dǎo)軌作升降運動。(5) 重量平衡系統(tǒng)由對重及重量補償裝置組成。對重將平衡轎廂自重和部 分的額定載重。重量補償裝置，是補償高層電梯屮轎廂與對重側(cè)曳引鋼絲繩長 度變化對電梯平衡設(shè)計影響的裝置。(6) 機械安全保護裝置由機械限速裝置、緩沖器和端站保護裝置組成。起 到防止電梯超速行駛、終端越位、沖頂或蹲底等保護。電氣裝罝部分分為：(1) 電力拖動系統(tǒng)由曳引電機、供電系統(tǒng)、調(diào)速裝置和速度反饋裝置構(gòu)成。 對電梯實行速度控。(2) 操作控制系統(tǒng)由操縱裝罝、平層裝罝與選層器等構(gòu)成。對電梯實施操 縱、監(jiān)控的系統(tǒng)。(3)

12、 電氣安全系統(tǒng)指在電梯控制系統(tǒng)中用于實現(xiàn)安全保護作用的電路及電 氣元件。1- 2電梯的主要參數(shù)載重量(kg),轎廂尺寸(mm),轎廂形式，轎門形式，開門寬度(mm)，開門 方向，曳引方式，額定速度(m/s)，電氣控制系統(tǒng)，停層站數(shù)(站)，提升高度(mm)， 頂層高度(mm)，(底坑深度(mm)，井道尺寸(mm)，井道高度(mm)。電梯的主要參數(shù)是設(shè)計和制造電梯的主要依據(jù)。用戶選擇電梯時，必須根 據(jù)電梯的安裝使用地點、運載對象等，正確的選擇電梯類別和有關(guān)參數(shù)和尺寸。 并根據(jù)所選擇參數(shù)和規(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。具體見表1-2。表1-2電梯參數(shù)i類電梯的參數(shù)

13、、尺寸主要用途非住宅電梯(辦公室、寫字樓等)額定載重量/kg630800100012501600可乘人數(shù)/人810131621寬度a/mm1100135016001950轎廂深度b/mm14001750高度/mm2200 (2300)2300轎和層門寬度e/mm8001100深度f/mm2000(2100)2100形式中分門井道寬度c/mm1800190024002600深度d/mm210023002600v=0.63m/s1600i4uuv=l. 00m/低坑深度sp/mmv=l. 60m/1600sv二2. 50m/2200sv=0.63m/s380042004400v=l. 00m/頂層

14、高度sq/mmv=l. 60m/40042004400sv二2. 50m/500052005400s續(xù)表1-2電梯參數(shù)i類電梯的參數(shù)、尺寸機房v=0. 63m/s面積s/m215202225寬度r/mm25003200深度t/mm370049005500高度h/mm220024002800v-l. 00m/s面積s/m215202225寬度r/mm25003200深度t/mm370049005500高度h/mm220024002800v=l. 60m/s面積s/m215202225寬度r/mm25003700深度t/mm370049005500高度h/mm220024002800v=2. 50

15、m/s面積s/m218202225寬度r/mm28003200深度t/mm49005500高度h/mm28001- 3電梯的保護裝置(1) 電磁制動器：裝于曳引機柱上，一般采用直流電磁制動器，啟動時通 電松閘，停層時斷電制動。(2) 強迫減速開關(guān)：分別裝于井道的頂部和底部，當(dāng)轎廂駛過端站還未減 速時，轎廂上撞塊就啟動此開關(guān)，通過電氣傳動裝置，使電動機強迫減速。(3) 限位開關(guān)：當(dāng)電梯轎廂開到頂或底，就會碰到此開關(guān)不能繼續(xù)向前運 行，只能反方向運行。(4) 行程極限保護開關(guān)：當(dāng)限位開關(guān)不起作用時，轎廂經(jīng)過端站時，此開 關(guān)動作。(5) 急停按鈕：裝于轎廂司機控制操縱盤上，當(dāng)發(fā)生異常情況時按此按鈕

16、切斷電源，電磁制動器制動，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)閉時電梯才動作， 在運行中如廳門開關(guān)斷開，電梯立即停車。(7) 關(guān)門安全開關(guān)：常見的是裝在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。(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) 其他開關(guān)：安全窗開關(guān)、鋼帶輪的斷帶開關(guān)等。(10) 報警和救援裝罝：電梯發(fā)生人員被困在轎廂內(nèi)時，通過報警或通信裝 罝應(yīng)能將情況及時通知管理人員并通過救援裝罝將人員安全救出轎廂。第2章plg控制系統(tǒng)與變頻器2- 1 plc控制系統(tǒng)設(shè)計一、pl

17、c控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則如下：(1) 選用的plc必須滿足被控對象的控制要求。(2) 在滿足控制要求的前提下，保證plc控制系統(tǒng)安全、可靠。(3) plc控制系統(tǒng)盡可能簡單。(4) 具有高的性價比。二、plc控制系統(tǒng)設(shè)計步驟閣2-1是plc控制系統(tǒng)設(shè)計步驟的流程閣。詳細(xì)步驟如下：(1) 了解和分析被控對象的控制要求，確定輸入、輸出設(shè)備的類型和數(shù)量。(2) 根據(jù)輸入、輸出設(shè)備的類型和數(shù)量，確定plc的i/o點數(shù)，并選擇相 應(yīng)點數(shù)的plc機型。(3) 合理分配i/o點數(shù)，繪制plc控制系統(tǒng)輸入、輸出端子接線圖。(4) 根據(jù)控制要求繪制工作循環(huán)圖或狀態(tài)流程圖。(5) 根據(jù)工作循環(huán)閣或狀態(tài)流程閣編寫梯

18、形閣、指令語句、匯編語言或計 算機高級語言等形式的用戶程序。(6) 用編程器將用戶程序輸入到plc內(nèi)部存儲器中，進行程序調(diào)試。(7) 程序調(diào)試。先進行模擬調(diào)試，再進行現(xiàn)場聯(lián)機調(diào)試；先進行局部、分 段調(diào)試，再進行整體、系統(tǒng)調(diào)試。(8) 調(diào)試過程結(jié)束，整理技術(shù)資料，投入使用。三、采用plc控制系統(tǒng)控制具有的優(yōu)點為：在電梯控制系統(tǒng)中采用plc, 用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，提高了可靠性。去掉了選層器及大部分繼 電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部接線簡化。plc可以實現(xiàn)復(fù)雜的系統(tǒng)控制，方 便的增加或改變控制功能。plc可進行故障的自檢和報警顯示，提高了系統(tǒng)的 安全性。并便于檢修。用于群控調(diào)配和管理，提高

19、了電梯的運行效率。改變控 制方案時不需要改動硬件接線。圖2-1 plc控制系統(tǒng)設(shè)計步驟流程2- 2變頻器的分類變頻器的種類有很多，根據(jù)不同的分類方法將變頻器分為：按交換環(huán)節(jié)方法分：交-直-交變頻器；交-交變頻器。按主電路工作方式分：電壓型變頻器；電流型變頻器。按電壓的調(diào)制方式分：pam變頻器；pwm變頻器。按工作原理分：v/f控制變頻器；轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器；矢量控制變頻器; 直接轉(zhuǎn)矩控制變頻器。按用途分：通用變頻器；高性能變頻器；具有電源再生功能的變頻器；風(fēng) 機、水泵用變頻器；其他專業(yè)變頻器。2- 3變頻器的選擇變頻器是變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心設(shè)備，它的質(zhì)量對系統(tǒng)的可靠性有很大的影響，選擇品牌時，質(zhì)

20、量品質(zhì)，是選擇時重要考慮的因素。在同一品牌中選擇時， 則依據(jù)已確定的調(diào)速方案、負(fù)載類型以及應(yīng)用時所需的附加功能來確定。2- 3-1選擇變頻器的規(guī)格以及滿足條件按照變頻器標(biāo)稱功率進行選擇，在實際中常常可能會行不通。根據(jù)具體的 工程情況，可以有以下的兒種選擇方式：（1）按照標(biāo)稱功率選擇：一般做為初步投資估算依據(jù)。（2）按照電動機額定電流選擇：多用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的新設(shè)計項目。（3）按照電動機實際運行電流選擇：多用于改造工程。（4）照轉(zhuǎn)矩過載能力選擇。且選擇的變頻器應(yīng)滿足以下條件：（1）根據(jù)被控設(shè)備的負(fù)載特性選用通用變頻器的類型。（2）所選用通用變頻器的類型與被控異步電動機的參數(shù)匹配。（3）為降低電梯成

21、本，選用通用變頻器。（4）電梯的啟動和停車都要平穩(wěn)。（5）變頻器帶有防止失速功能。（6）變頻器具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩特性。2-3-2 vs-616g5 變頻器vs-616g5變頻器屬于電壓型變頻器，包括4種控制方式：v/f控制、帶pg 反饋的v/f控制、無傳感器的磁通矢量控制和帶pg反饋的磁通矢量控制。 vs-616g5只需簡單的參數(shù)設(shè)置就可以用于廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。其主要參數(shù)設(shè)置如 表2-1所示。表2-2示岀了控制電路端子的功能說明。變頻器的輸入信號包括對運行/停止、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)、點動等運行狀態(tài)進行操 作的數(shù)字操作信號。變頻器通常利用繼電器觸點或晶體管集電極開路形式得到 這些運行信號plc的輸出端口可以和

22、變頻器的上述信號端子直接相連接，從而 實現(xiàn)plc對變頻器的控制。變頻器的監(jiān)測輸出信號分為開關(guān)量檢測信號和模擬量檢測信號兩種，用來 和其他設(shè)備配合以組成控制系統(tǒng)。模擬量檢測輸出信號既可根據(jù)需要送給電流 表或頻率表，也可以送給plc的模擬量輸入模塊。對于開關(guān)量檢測信號，由于 是通過繼電器觸點或晶體管集電極開路的形式輸出，額定值均在24v/50ma之 上，符合fx系列plc對輸入信號的要求，所以將變頻器的開關(guān)量檢測信號fx系列plc的輸入端直接相連接，從而實現(xiàn)信號的反饋控制。表2-1 vs-616g5變頻器主要參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置說明a1-014存取級別為：advanceda1h323帶rc的矢量控制b

23、i-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加速充成時的s曲線特性時間c2-030.8s減速開始時的s曲線特性時同c2-040.8s減速充成時的s曲線特性時間c5h)15速度環(huán)比例，舒適感不好時在5-40間調(diào)整c5-o21s速度飛只分，舒適感不好時在0.5-5s間調(diào)整d1-0250hz快年速度d1hd36hz爬行速度d1-0910hz慢罕速度e1-01380v輸入電壓e1-0450hz最高輸出頻率e1-05380v最大輸出電壓e2-0124. 4a電動機額定電流c按電渤機銘聛輸入）e2-o46

24、電概根數(shù)（按電動機銘牌輸入）h2-0137兜頃器輸出端子9-10為運轉(zhuǎn)中2h3-051f選d1-02不選端子16輸入l3h340失速防止無效l6-014過轉(zhuǎn)矩植出動作選擇l6-0310s過轉(zhuǎn)矩襝出時間l6h344過轉(zhuǎn)矩植出動作選擇2l6-05200過轉(zhuǎn)獫出標(biāo)推2l6-062s過轉(zhuǎn)獫出時間2l8h311制動電阻過熱l8-051輸入缺相l(xiāng)8-071輸出缺相f1-01600pg脈沖數(shù)表2-2控制電路端子的功能說明種類端子符號端子名稱功能說明數(shù)字輸入信號1正轉(zhuǎn)停止閉，正轉(zhuǎn)；開，停止多功能輸入端2反轉(zhuǎn)停止閉，反轉(zhuǎn)；幵，停止3外部故障閉，故障；開，正常4故障復(fù)位閉時復(fù)位5主速/輔助切換閉輔助頻率指令6調(diào)速

25、指令2閉多段速設(shè)定2有效7點動指令閉時點動運行8外部封鎖指令閉時變頻器停止輸出11順序公共端子數(shù)字輸出信號9運行信號運行時閉多功能輸出端1025零速信號零速值(b2-01)以下時閉26速度一致信號在設(shè)定頻率±2hz以內(nèi)閉27多功能輸出公共端18故障輸出故障時18-20之間閉合故障時19-20之間斷幵1920模擬輸出信號21頻率表輸出010v/100%頻率22公共端23電流監(jiān)視5v/變頻器額定電流2-3-3 vs-616g5變頻器多級調(diào)速的plc控制利用plc的開關(guān)量輸入輸出模塊對變頻器的多功能輸入端進行控制，實現(xiàn) 三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)、多速控制。這種控制方式滿足其工藝要求，且接線

26、簡單，抗干擾能力強，使用方便，成本低，并且不存在由于噪聲和漂移帶來的 各種問題。表2-2中多功能輸入端子和多功能輸出端子的功能為出場時所設(shè)定，用戶 也可以根據(jù)需要利用變頻器的數(shù)字操作器對這些端口重新進行功能設(shè)定。用數(shù) 字操作器對參數(shù)h1-01h1-06進行設(shè)定，最多可達(dá)9段速運行，設(shè)定情況如表 23所示。表2-3多段速參數(shù)的設(shè)定端子對應(yīng)參數(shù)設(shè)定值內(nèi)容5h1-033多段速指令16111 - 044多段速指令27h1-055多段速指令38h1-066點動頻率選擇然后通過端子5、6、7、8和公共端子11之間的接通/斷開的組合，可得9 段速頻率的選擇。端子接通/斷幵的組合與被選擇頻率的對應(yīng)關(guān)系如表2-

27、4所 示。表中1表示接通，0表示斷開。其中，點動運轉(zhuǎn)是一種與所設(shè)置的加減速 時間無關(guān)的、單步的、以點動頻率運轉(zhuǎn)的驅(qū)動功能。變頻器的5、6、7端子經(jīng) 過功能設(shè)定后再通過通斷組合，可控制8檔頻率，連同端子8對應(yīng)的點東頻率, 共可實現(xiàn)9段速的控制。每檔相應(yīng)額頻率可以通過數(shù)字操作器對參數(shù)d1-01 d1-09的設(shè)置而定（范圍0400hz）。如表2-4所示。表2-4多段頻率的選擇5-11 （段速1）6-11 （段速2）7-11（段速 3）8-11 （點動頻）被選擇的頻率0000頻率指令1d1-01主速頻率數(shù)1000頻率指令2d1-02輔助頻率數(shù)0100頻率指令3d1-031100頻率指令4d1-0400

28、10頻率指令5d1-051010頻率指令6d1-060110頻率指令7d1-071110頻率指令8d1-081點動頻率d1-09圖2-2是利用fx系列plc和vs-616g5變頻器實現(xiàn)9段速的硬件接線圖。 由上述變頻器端口的重新設(shè)定和通斷可知，y6、y7、y10和y11全為off時， 電動機以頻率指令1對應(yīng)的頻率運行（d1-01設(shè)定值）；y6為on,而y7、y10和 y11全為off時，電動機以頻率指令2對應(yīng)的頻率運行（d1-02設(shè)定值）；依次 類推，可知電動機以其他頻率指令運行時y6y11的on/off情況。變頻器的數(shù) 字量檢測信號直接和plc的輸入端和連。2-4變頻調(diào)速方案一、控制要點控制

29、模式。為了保證在低速時能有足夠大的轉(zhuǎn)矩，最好采用帶轉(zhuǎn)速反饋的 矢量控制方式。起動方式。為滿足吊鉤從“床面”上升時，需要消除傳動間隙，將鋼絲繩 拉緊的要求，應(yīng)采用s型起動方式。制動方式。采用再生制動、直流制動和電磁機械制動相結(jié)合的方法。點動制動。點動制動是用來調(diào)整被吊物體空間位置的，應(yīng)能單獨控制。點 動頻率不宜過高。二、調(diào)速方案變頻器的選型?？紤]到起升機構(gòu)對運行的可靠性要求較高，應(yīng)選用其有帶 速度反饋矢量控制功能的變頻器。調(diào)速機構(gòu)。雖然變頻器調(diào)速是無級的，可以用外接電位器來進行調(diào)速，希 望調(diào)速時的基木操作方法能夠和原拖動系統(tǒng)的操作方法相同。因此，采用左、 右各若干擋轉(zhuǎn)速的控制方式。2-5變頻器容

30、量及制動電阻參數(shù)的計算變頻器的功率可根據(jù)曳d機電機功率、電梯運行速度、載重與配重進行計 算。設(shè)電梯曳引機電機功率為p1,運行速度為v,自重為m1，載重為m2,配重 為m3,重力加速度為g，變頻器功率為p,在最大載重下，電梯上升的最大曳 引功率為p2;則:p2=(m1+m2+m3)g+fxv其中f=(m1+m2+m3)g+m為摩擦力，p可忽略不計。變頻器的允許過載倍數(shù)為1.3 1. 5。變頻器功率p應(yīng)接近電機功率p1，相對于p2留有安全浴量，可取p=l. 5p2。由于電梯為位能負(fù)載，在運行過程中會產(chǎn)生能量，所以變頻調(diào)速裝罝應(yīng)具 有制動功能。根據(jù)成本和使用效果方面考慮采用能耗制動方式，但制動電阻r

31、 值的大小應(yīng)使通過制動電阻ii的值不超過變頻器額定電流i的一半，sp:i1=u/r彡i第3章硬件設(shè)計電梯的硬件系統(tǒng)由操縱盤、門廳信號、plc、變頻器、調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成，系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示。電源圖3-1醐統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中變頻器只完成調(diào)速功能，而邏輯控制部分由plc完成。plc負(fù)責(zé)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，同時變頻器也將自身的工 作狀態(tài)發(fā)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)譯碼器 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)。此系統(tǒng)還必須配置 制動電阻，當(dāng)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。3- 1變頻電

32、梯電力傳動系統(tǒng)如圖3-2所示為電梯驅(qū)動機構(gòu)原理圖，動力來自電動機，一般選11kw或 15kw的異步電動機。曳引機的作用有三個：一是調(diào)速，二是驅(qū)動曳引鋼絲繩， 三是在電梯停車時實施制動。為了加大載重能力，鋼絲繩的一端是轎湘，另一 端加裝了配重裝置，配重的重量隨電梯載重的大小而變化。計算公式如下：配重的重量=（載重量/2+轎箱自重）x45%式中的45%是平衡系數(shù)，一般要求平衡系數(shù)在45%50%之間曳引機圖3-2電梯駝動機構(gòu)原理圖這種驅(qū)動機構(gòu)可使電梯的載重能力大為提高，在電梯空載上行或空載下行 時，電動機額負(fù)載最大，處在驅(qū)動狀態(tài)，這就要求電動機在四象限內(nèi)運行。為 滿足乘客的舒適感和平層精度，要求電動

33、機在各種負(fù)載下都有良好的調(diào)速性能 和準(zhǔn)確停車性能。為滿足這些要求采用變頻器控制電動機是最合適的。變頻器 不但可以提供良好的調(diào)速性能，并能節(jié)約大量電能，這是目前電梯大量采用變 頻器控制的主要原因。下面以目前正弦輸入和正弦輸出電壓源變頻驅(qū)動系統(tǒng)為 例并結(jié)合圖3-3說明vvvf變頻電梯電力傳動系統(tǒng)的工作原理。三淚整流三相逆變pwmdsp控制回路速度反饋速度指令圖3-3變頻電梯電力傳動系統(tǒng)該系統(tǒng)的特點有：（1）使用交流感應(yīng)電動機結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，維護方 便，適于高速運行。（2）電力傳動效率高，節(jié)約電能。電梯屬于一種位能負(fù)載，在運行時具有動能，因此在制動時，將其回饋電網(wǎng)具有很大意義。（3）結(jié)構(gòu)緊 湊，

34、體積小，重量輕，占地面積大為減少。3- 2電梯的主電路圖3-4是電梯的主電路圖。圖中ml為ytd系列電梯專用雙速籠型異步電動 機；km1、km2為電動機正反轉(zhuǎn)接觸器，用以實現(xiàn)電梯上下行控制；km3、km4 為電梯高低速運行接觸器，用以實現(xiàn)電梯的高速與低速運行；km5為啟動加速 接觸器;km6、km7、km8為減速制動接觸器，用以調(diào)整電梯制動時的加速度; ll、l2與rl、r2為串入電動機定子電路的電抗與電阻，與km5km8配合實現(xiàn) 電動機的加減速控制。當(dāng)km1或km2與km3通電吸合時，電梯將上行或下行啟 動，延時后km5通電吸合，切除rl、l1,電梯將轉(zhuǎn)為上行或下行的穩(wěn)速運行； 當(dāng)電梯解說到

35、停層指令后，km3斷電釋放，km4通電吸合，電動機轉(zhuǎn)為低速接法, 串入阻抗制動，實現(xiàn)上升與下降的低速運行，且km5km8依次通電吸合，用來 控制制動過程的強度，提高停車制動時的舒適感；至平層位置時，接觸器全部 斷電釋放，電梯抱閘抱死，電梯停止運行。在檢修狀態(tài)時，電梯只能在低速接 法下點動運行3- 3機型選擇及i/o分配由于市面上電梯型號較多，種類齊全，技術(shù)先進，所以我選擇較前沿的產(chǎn) 品。首先列出被控制對象輸入輸出的設(shè)備名稱，并根據(jù)所需要的輸入輸出點數(shù) 進行統(tǒng)計，根據(jù)統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，增加10%20%的可擴展余量后就得到了輸入輸出 點數(shù)的估計數(shù)據(jù)。3-3-1輸入的模塊選擇plc輸入模塊的功能主要是檢測

36、來自現(xiàn)場設(shè)備的輸入信號，并將其轉(zhuǎn)換成 plc內(nèi)部可處理的電平信號。輸入信號及地址分配如表3-1所示。1、輸入信號的類型選擇常用的開關(guān)量輸入模塊按信號類型分為三種：直流輸入、交流輸入和交流/ 直流輸入。選擇時一般根據(jù)現(xiàn)場輸入信號及周圍環(huán)境來考慮。交流輸入模塊觸點接觸可靠，適合于有油污、粉塵的惡劣環(huán)境下使用；直 流輸入模塊的延遲時間較短，可以直接接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子設(shè)備連接。2、輸入信號電壓等級選擇直流中有分為5v、12v、24v、60v、和68v,交流乂分為115v和220v兩種。對于傳輸距離比較近的，可以選用低電平，如5v、12v和24v。一般24v以下屬于低電平，用于傳輸距離較近的場合。

37、如5v模塊最遠(yuǎn)不超 過 10ni3、輸入接線方式的選擇。plc的i/o模塊外部接線方式分為隔離式、分組式和匯點式。匯點式模塊的所用點共用一個公共端(com)；分組式模塊是將i/o點分成 若干組，每一組共用一個公共端，各組之間是隔離的；分隔式的每一點一個公 共端，各點之間相互隔離，每一個點可使用不同的電源。隔離式每點平均價格 較高，如果信號之間不需要隔離，應(yīng)選用前兩種。3-3-2輸出的模塊選擇plc輸出模塊的功能主要是將內(nèi)部的輸出電平，在輸出前轉(zhuǎn)換可匹配外部 負(fù)載設(shè)備的控制信號。輸出信號及地址分配如表3-2所示。1、輸出方式選擇輸出模塊有三種輸出方式：繼電器輸出型、晶閘管輸出型和晶體管輸出型。晶

38、閘管輸岀模塊比較適合于開關(guān)頻率高、電感性和低功率因數(shù)的負(fù)載設(shè)備，其缺點是價格高，過載能力較差。晶體管輸出型只能用于直流負(fù)載，它和晶閘管屬于無觸點元件，可靠性高、 響應(yīng)速度快、壽命長，適用于通斷頻繁的負(fù)載， 但過載能力稍差。而繼電器輸出模塊的優(yōu)點是使用電壓范圍 寬，導(dǎo)通壓降損失少，并且價格較低，但使用壽 命不長，而且響應(yīng)速度較慢。2、輸出接線方式的選擇。與輸入接線方式的選擇和同。3、輸出電流的選擇輸出模塊同時接通電數(shù)的電流累計值必須 小于公共端所允許通過的電流值。輸出模塊的輸 出電流大小要大于負(fù)載電流的額定值。名稱符號輸入點開門按鈕sb1x003關(guān)門按鈕sb2x004門鎖開關(guān)ka1x000自動開

39、關(guān)sa1-1x001檢修開關(guān)sa1-2x002基站開關(guān)sq5x007一樓感應(yīng)器1krx021二樓感應(yīng)器2krx022三樓感應(yīng)器3krx023安全運行開關(guān)ka2run開門到位幵關(guān)sq6x010關(guān)門到位開關(guān)sq7x011上行限位開關(guān)sq17x012表3-1輸入信號及地址分配 表3-2輸出信號及地址分配k行限位開關(guān)sq18x013上平層感應(yīng)器6krx036不平層感應(yīng)器7krx037上行起動按鈕sb3x005k行起動按鈕sb4x006一樓轎內(nèi)選層鈕sb5x014二樓轎內(nèi)選層鈕sb6x015三樓轎內(nèi)選層鈕sb7x016一樓上行外呼鈕1sb1x026二樓上行外呼鈕2sb1x027二樓下行外呼鈕2sb2x0

40、30三樓下行外呼鈕3sb2x032名稱符號輸出點上行接觸器km1y000下行接觸器km2y001高速接觸器km3y002低速接觸器km4y003加速接觸器km5y004制動接觸器km6-km8y005-y007開門接觸器km9y010關(guān)門接觸器km10y011上行指示燈hl6y021下行指示燈hl7y022一層指示燈1hly014二層指示燈2hly015三層指示燈3hly016一層內(nèi)選記憶燈hl1y023二層內(nèi)選記憶燈hl2y024三層內(nèi)選記憶燈hl3y025一樓向上召喚燈hl8y030二樓向上召喚燈hl9y031二樓向下召喚燈hl10y032三樓向下召喚燈hl12y034由上面可知三層電梯有

41、25個輸入信號，22個輸出信號，考慮到留有余量, 選擇fx2n64mrd （32點輸入，32點輸出）的plc。3- 4電梯外部接線圖見表3-3表3-3電梯外部接線圖ka2runy000km1kaixoooy001km2samx001y002km3sa1-2x002y003km4sb1x003y004km5sb2x004y005km6sb3x005y006km7sb4x006y007km8sq5x007y010km9sq6x010youkm10sq7x011yoh1hlsq17x012y0152hlsq18x013xy0163hlsb5x014ziios2my0216hlsb6x015y0227

42、hlsb7x016y023hl11krx021y024hl22krx022y025hl33krx023y030hl81sb1x026y031hl92sb1x027y032hl102sb2x030y034hl123sb2x032com6krx0367krx037ncoml第4章軟件設(shè)計電梯控制程序的設(shè)計需按照4-1所示的程序流程圖來編輯圖4-1程序流程圖設(shè)計梯形圖一般要遵循以k規(guī)則：(1) t/0點和內(nèi)部各軟繼電器等的常開和常閉觸點可多次重復(fù)使用。(2) 軟繼電器的線圈不能直接與左母線相連，應(yīng)冇過渡點。(3) 軟繼電器的右端不能再有接點。(4) 在同一套梯形圖中，相同代號的線圈不能重復(fù)出現(xiàn)(se

43、t、rst除外)。(5) plc的輸入輸出點可當(dāng)軟繼電器來用。根據(jù)三層電梯控制的功能要求以及輸入/輸出點的地址分配表，來設(shè)計plc 控的梯形圖。為方便起見，把程序分成以下幾段來討論4- 1開門環(huán)節(jié)梯形圖電梯的開門存在以下兒種情況：梯形圖如圖4-2所示。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，則電梯自動開門，乘客或司機進入轎廂，選層后電梯自 動運行。2、電梯檢修時的開門。在檢修狀態(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。電梯在停層時，到平層位置，m140接通, 電梯應(yīng)開始關(guān)門。4、電梯關(guān)門過程

44、中的重新開門。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，本設(shè)計通過開門按鈕實施重新開門5、呼梯開門。電梯到達(dá)某層后，如果沒有人繼續(xù)使用電梯，電梯將?？吭谠搶?待命，若有人在該層呼梯，電梯將首先開門，以滿足用梯的要求。4- 2關(guān)門環(huán)節(jié)梯形圖電梯關(guān)門存在以下兒種情況：梯形圖如圖4-3所示。1. 電梯停用后的關(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。2. 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。3. 電梯檢修狀態(tài)時的關(guān)門。< m101

45、x004x002 xm x011m100iiii_r-kt50iim101x002ii44< you圖4-3關(guān)門環(huán)節(jié)梯形圖4- 3層樓信號產(chǎn)生與消除環(huán)節(jié)梯形當(dāng)電梯位于某一層時，指層感應(yīng)器1kit3kr產(chǎn)生該樓層的信號，以控制指 層燈的狀態(tài)，離開該層時，該樓層信號應(yīng)被新的樓層信號所代替。其梯形圖如 圖4-4所示，圖中當(dāng)層的層樓輔助繼電器是用上層或下層的層樓信號關(guān)斷的。x021-1卜m110-1卜x022 -1卜m111-1卜x023-1卜m110-1卜mill-1卜m112x022-44-x021x023< m110 (mill < m112 )< y014 < y

46、015 < y016 )圖4-4層樓信號產(chǎn)生與消除環(huán)節(jié)梯形圖m20x015 um120ml 2122cml22 ）cy023cy024 jcy025圖4-5停層信號登記與消除環(huán)節(jié)梯形圖4- 4停層信號登記與消除環(huán)節(jié)梯形圖乘客或司機通過對轎廂內(nèi)操縱盤上選層按鈕的操作，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)電梯到達(dá)所選的樓層后，停層 信號即被消除，指示燈也應(yīng)熄滅。其梯形圖4-5所示，圖中各內(nèi)選層輔助繼電 器梯形圖支路中串入了層樓輔助繼電器的動斷觸點。x014m110ii_c m120 :< m121 4-5外呼信號登記與消除環(huán)節(jié)梯形圖乘客或司機在廳門外呼梯是，

47、呼梯信號應(yīng)被接收和記憶。當(dāng)電梯到達(dá)該樓 層，且定向方向與目的方向一致時，呼梯要求己滿足，呼梯信號應(yīng)被消除。故 其梯形圖如圖4-6所示。圖4-6屮，按k外呼按鈕時，相對應(yīng)的外呼輔助繼電 器接通，外呼按鈕不的時候，表示呼梯要求已被電梯接受并記憶，而該信號的 消除環(huán)節(jié)由當(dāng)層層信號的動斷觸點與都勻行方向信號的動斷并聯(lián)構(gòu)成的（m03 為上行輔助繼電器，m104為下行輔助繼電器）。這樣安排是前邊提到過的電梯 運行屮只應(yīng)同向呼梯的原則決定的。即電梯將停止，呼梯要求已滿足呼梯信號 被取消。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，若由區(qū)三樓以上的內(nèi)選層要求及外呼

48、梯要求，電 梯到達(dá)二樓時（無二樓上行要求，電梯到達(dá)二樓時）不停梯，呼梯要求沒有滿足，呼梯不能消除；待乘客進入轎廂，選層（去一樓），電梯定向下，則二樓下 呼梯信號滿足，呼梯信號被消除。m110-4m130 pm 30x027millm30hm131 jm132 )mmy030m131y032 jy033 、ml 84 i hy034圖4-6外呼信號登記與消除環(huán)節(jié)梯形圖4-6定向環(huán)節(jié)梯形圖在自動運行狀態(tài)下，電梯首先應(yīng)確定運行方向，也即定此阿向。電梯的定 向只有兩種情況，即殺過農(nóng)行和下行。電梯處于待命狀態(tài)，接受到內(nèi)選和為呼 信號時，應(yīng)將電梯所處的位罝與內(nèi)選和外呼信號進行比較，定是上行和下行。 一旦電

49、定向后，內(nèi)選和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下行氣動按鈕確定，不需 定向，故其梯形圖如圖4-7所示。途中m103及m104分別為定上行及向行輔助 繼電器，它們線圈的工作條件出頂塊由內(nèi)呼信號和電梯位罝信號著稱，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，比如當(dāng)電 梯上行且位于2層時，mill的動斷觸點斷開，1層的內(nèi)呼外呼都不再能影響上 行狀態(tài)。(ml 03ml 03-i卜m144-i i-m122m#setm143rstm143c m144c y021c ml 04setm145rstm145c m146m

50、146-ih: y022圖4-7定向環(huán)節(jié)梯形圖4-7起動加速和穩(wěn)定運行環(huán)節(jié)梯形圖其梯形圖如圖4-8所示。h144 xm x001 hiiiiit51umu則um(t51k20f誦圖4-8起動加速和穩(wěn)定運行環(huán)節(jié)梯形圖4-8停層信號梯形圖電梯在停車制動前，應(yīng)首先確定其停層信號，即確定要停靠的樓層,應(yīng)根據(jù) 電梯的運行方向與外呼信號的位置和轎內(nèi)選層信號比較后得出。其梯形圖如圖 4-9所示。圖中，各層的停車觸發(fā)信號在下行下呼，上行上呼及內(nèi)選層信號存 在吋產(chǎn)生，這些都是符合前邊所談到的停車原則的。當(dāng)存在觸發(fā)信號電梯又運 行到當(dāng)層時產(chǎn)生停車信號。停車信號m105梯形圖支路屮m103、m104動斷觸點 的作用是為了解決呼梯方向與電梯運行方向相反吋的停車問題（如二樓向下的 外呼信號，使電梯從一樓向上運行吋，m151不會觸發(fā)，至二樓位置，靠m103、 m104的動斷觸點使m1