六層電梯升降變頻控制系統(tǒng)-課程設計

1引言隨著現(xiàn)代城市地發(fā)展，高層建筑日益增多，電梯成為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚卮焦ぞ唠娞菪阅艿睾脡膶θ藗兩畹赜绊懺絹碓斤@著，因此必須努力提高電梯系統(tǒng)地性能，保證電梯地運行既高效節(jié)能又安全可靠.我國電梯控制系統(tǒng)主要有三種方式：繼電器控制系統(tǒng)、微機控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng).其中PLC控制系統(tǒng)以其顯著地優(yōu)點成為電梯控制系統(tǒng)地主流PLC控制系統(tǒng)主要有雙速電梯系統(tǒng)和變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，后者通過改變電機供電地電壓和頻率，平滑調(diào)節(jié)電梯速度，可以獲得更好地乘坐舒適感，它平層精度高，并具有顯著地節(jié)能效果，保障了電梯地可靠性，成功地解決了電梯運行地舒適感問題過去，對中、低速電梯主要采用拖動系統(tǒng)來構(gòu)成其曳引系統(tǒng)，應用變極方式實現(xiàn)電機地調(diào)速.因為這種系統(tǒng)只能實現(xiàn)有級調(diào)速，無法對電機地轉(zhuǎn)速和加、減速進行準確地控制，所以此方式地舒適感和平層精度都較差.后來又采用交流調(diào)壓調(diào)速控制地電梯，進行速度閉環(huán)控制，其舒適感和平層精度都有較大提高，但它卻很難實現(xiàn)精確控制，并且能耗大，輸人功率因數(shù)也低，影響了系統(tǒng)地整體性能.對于高速電梯，過去主要采用晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)，存在維護難等問題，并且調(diào)速系統(tǒng)地功率因數(shù)也不高.與前述方式相比較，變頻調(diào)速則是各種調(diào)速方法中效率、性能均較好地一種.本設計內(nèi)容針對低層樓房客梯控制系統(tǒng)進行認真分析，討論了電梯控制系統(tǒng)設計地有關(guān)問題.根據(jù)當前電梯地發(fā)展趨勢，注重反映新地PWM技術(shù)，利用先進地變頻調(diào)速技術(shù)和強大地PLC功能實現(xiàn)了對電梯變頻調(diào)速地控制，通過合理地設備選型、硬件電路連接和整體軟件設計，完成電梯地各個功能，保證電梯地安全運行及應急狀況處理2概述電梯地概述電梯地概念電梯是服務于規(guī)定樓層，運行在至少兩列垂直地或傾斜角小于15°地剛性導軌之間地固定式升降設備.廣義地電梯概念包括載人（貨）電梯、自動扶梯、自動人行道等，是指動力驅(qū)動，利用沿剛性導軌運行地箱體或者沿固定線路運動地梯級（踏步），進行升降或者平行運送人或者貨物地機電設備.狹義地電梯是指服務于規(guī)定樓層、有轎廂地垂直升降設備，不包括自動扶梯、自動人行道.自動扶梯（Escalator）是帶有循環(huán)運行梯級，用于向上或向下傾斜輸送乘客地固定電力驅(qū)動設備.自動人行道（Passengerconveyor）是帶有循環(huán)運行式走道，用于水平或微傾斜地輸送乘客地固定電力驅(qū)動設備.電梯地分類按用途分類：乘客電梯、載貨電梯、病床電梯、雜物電梯、服務電梯、住宅電梯、特種電梯.按驅(qū)動方式類：交流電梯，直流電梯、液壓電梯、齒輪齒條電梯、直線電機驅(qū)動地電梯按速度分類：低速電梯（速度不大于1.75m/s）中速電梯（速度大于1.75m/s小于或等于2.5m/s）高速電梯（速度大于2.5m/s小于或等于6m/s）超高速電梯（速度大于6m/s）按有無減速器分類：有減速器地電梯：常用于梯速為2.0m/s以下地電梯無減速器地電梯：常用于梯速為2.0m/s以上地電梯按有無司機分類：有司機電梯、無司機電梯、有/無司機電梯.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、并聯(lián)控制電梯、群控電梯、微機控制電梯.電梯地工作原理一部電梯主要由轎廂、配重、曳引機、控制柜/箱、導軌等主要部件組成.電梯在做垂直運行地過程中，有起點站也有終點站.對于三層以上建筑物內(nèi)地電梯，起點站和終點站之間還設有停靠站.起點站設在一樓，終點站設在最高樓.各站地廳外設有召喚箱，箱上設置有供乘用人員召喚電梯用地召喚按鈕.一般電梯在起點站和終點站上各設置一個按鈕，中間層站地召喚箱上各設置兩個按鈕.而電梯地轎廂內(nèi)都設置有（雜物電梯除外）操縱箱，操縱箱上設置有手柄開關(guān)或與層站對應地按鈕，供司機或乘用人員控制電梯上下運行.召喚箱上地按鈕稱外召喚按鈕，操縱箱上地按鈕稱指令按鈕.電梯地運行工作情況和汽車有共同之處，而電梯地自動化程度比較高，一般電梯地司機或乘用人員只需通過操縱箱上地按鈕向電氣控制系統(tǒng)下達一個指令信號，電梯就能自動關(guān)門、定向、起動、在預定地層站平層?？块_門.對于自動化程度高地電梯，司機或乘用人員一次還可下達一個以上地指令信號，電梯便能依次起動和?？?，依次完成全部指令任務盡管電梯和汽車在運算工作過程中有許多不同地地方，但仍有許多共同之處，其中乘客電梯地運行工作情況類似公共汽車，在起點站和終點站之間往返運行，在運行方向前方地?？空旧嫌许樝虻刂噶钚盘枙r，電梯到站能自動平層?？块_門接乘客.而載貨電梯地運行工作情況則類似卡車，執(zhí)行任務為一次性地，司機或乘用人員控制電梯上下運行時一般一次只能下達一個指令任務，當一個指令任務完成后才能再下達另一個指令任務.在執(zhí)行任務地過程中，從一個層站出發(fā)到另一個層站時，假若中間層站出現(xiàn)順向指令信號，一般都不能自動?？浚暂d貨電梯地自動化程度比乘客電梯低.本設計主要研究六層六站地電梯控制系統(tǒng)，分述其硬件設計和軟件設計過程設計程序要求完成電梯控制系統(tǒng)主要達到以下要求：（1）電動機額定功率為7.5kW地3相異步電動機：額定電壓400VAC；額定電流15.3A，額定功率7.5kW,額定轉(zhuǎn)速1455r/min；額定功率因數(shù)0.82，額定效率0.9.（2）采用兩個固定頻率，50HZ對應1m/s速度，6HZ地速度用于減速停車.（3）起動和制動斜坡積分時間設定為3秒，其中含有0.7秒地平滑積分時間.（4）變頻器采用遠方控制方式.（5）變頻器地運行狀態(tài)指示（如運行、停止、過流、低壓等）.（6）變頻器地報警處理3電梯變頻調(diào)速控制系統(tǒng)變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)運行原理電力電網(wǎng)送來地380V動力電源變?yōu)榭煽氐刂绷麟?，?jīng)變頻器轉(zhuǎn)變?yōu)榭烧{(diào)地頻率可變地變頻變壓三相正弦交流電，驅(qū)動電動機平穩(wěn)運行.若配置交流變頻曳引機效果更佳，成本亦低.當電梯檢修時，PLC向變頻器發(fā)出方向和檢修運行信號，系統(tǒng)按預先編好地速度指令使電梯轎廂作上、下慢速運行.變頻器內(nèi)部帶電流反饋和速度反饋.電梯地速度總是跟隨理想曲線地變化而變化地.變頻器變頻調(diào)速原理由電機學原理可知三相異步電動機地轉(zhuǎn)速可由下式表示：n整〃（—J式（3.1）式中：f為電機地電源頻率，p為電動機定子繞組地極對數(shù)，s為轉(zhuǎn)差率從上式3.1可看出，在極對數(shù)P和轉(zhuǎn)差率不變地情況下，轉(zhuǎn)速n與電機電源地頻率f成正比，改變電動機地頻率f就可以改變電動機地轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)電梯地零速起動.變頻器組成、工作原理及其分類①變頻器組成及工作原理變頻器通常由主電路、控制電路和保護電路組成.主電路如圖4.2所示.主電路包括整流器、逆變器和中間直流環(huán)節(jié).圖3.2變頻器主電路圖其整流電路采用地是不可控地二極管整流電路，而變頻器地輸出頻率和輸出電壓均由逆變器按PWM方式來完成.利用參考電壓波與載頻三角波互相比較來決定開關(guān)器件地導通時間，從而實現(xiàn)調(diào)壓.逆變器又稱負載變流器，最常見地結(jié)構(gòu)形式是利用6個半導體主開關(guān)器件組成地三相橋式逆變電路.有規(guī)律地控制逆變器中地主開關(guān)器件地通與斷，可以得到任意頻率地三相交流電輸出.中間直流環(huán)節(jié).由于逆變器地負載是異步電動機，屬于感性負載，故在中間直流環(huán)節(jié)和電動機之間總會有無功功率地交換.此無功功率要靠中間直流環(huán)節(jié)地儲能元件（電容或電抗）來緩沖，故又稱中間直流環(huán)節(jié)為中間直流儲能環(huán)節(jié).②變頻器地類型按電源地性質(zhì)來分：電壓型變頻器，電流型變頻器按輸出電壓調(diào)節(jié)方式分：PAM方式，PWM方式，高載波變頻率PWM方式按控制方式分：U/f控制，轉(zhuǎn)差頻率控制，矢量控制按電壓等級分：低壓變頻器，高壓大容量變頻器按用途分：通用變頻器，高性能專用變頻器，高頻變頻器，小型變頻器.變頻器機型選擇隨著變頻器性能價格比地提高，交流變頻調(diào)速己應用到許多領(lǐng)域，由于變頻調(diào)速地諸多優(yōu)點，使得交流變頻調(diào)速在電梯行業(yè)也得到廣泛應用.目前，為電梯控制而設計地專用變頻器早已問世，其功能較強，使用靈活，但其價格相對較貴.因此，本設計沒有采用專用變頻器，而是選用了通用變頻器——安川VS-616G5型全數(shù)字變頻器，通過合理地配置、設計和編程，同樣可以達到專用變頻器地控制效果.電梯地調(diào)速要求除了一般工業(yè)控制地靜態(tài)、動態(tài)性能外，它地舒適度指標往往是選擇中地一項重要內(nèi)容，此外電梯節(jié)約用電也日益受到重視.綜合考慮各種因素，本設計選用安川VS-616G5型全數(shù)字變頻器，它具有轉(zhuǎn)差補償、負載轉(zhuǎn)矩自適應等一系列先進功能，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地場合.VS616-G5型變頻器是安川電機公司面向世界推出地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)矩與較高地調(diào)速范圍.VS-616G5變頻器地標準規(guī)格：表3.1616G5型變頻器地標準規(guī)格電壓220V400V容量范圍1.2—110KVA1.4—460KVA電電壓頻率200V：三相200V/208V/220V400V：三相380V/400V/415V/440V/460V源電壓允許變動+10%-15%

頻率允許變動士5%控制特性控制方式正弦波PWM控制，V/f控制無傳感器矢量控制（無PG），帶傳感器矢量控制（帶PG）帶傳感器V/f控制（用參數(shù)切換）啟動轉(zhuǎn)矩150%/1Hz（無PG）I50%/0r/min（帶PG）速度控制范圍1:100（無PG）1:1000（帶PG）速度控制精度士0.2%（無PG）0.02%（帶PG）速度響應5Hz（無PG）30Hz（帶PG）轉(zhuǎn)矩精度士5%轉(zhuǎn)矩響應20Hz（無PG）以上150Hz（帶PG）以上頻率控制范圍0.1—4000HZ頻率精度數(shù)字式指令士0.01%（-10C—y+40C）模擬指令士0.1%（25C一士lOC）頻率設定分辨率數(shù)字式指令0.01Hz/100Hz模擬式指令0.03HzJ60Hz輸出頻率分辨率0.01HZ過載量額定輸出電流地150%1min頻率設定信號-10-10V0—10V4—20MA加減速時間0.01——6000S制動轉(zhuǎn)矩約20%抑制高次諧波直流電抗器內(nèi)帶（200V24kVA400V26kVA以下可選擇）12相整流不能變動主要控制功能再起動，下降控制，轉(zhuǎn)矩控制.零點伺服控制操作裝置16字X2線日語液晶顯示接通插件板可選擇16種（最多可裝3塊）保護功能電機保護，變頻器過載，瞬時電流、電壓下降，過電壓，電壓缺相.VS-616G5變頻器地特點如下：①包括電流矢量控制在內(nèi)地四種控制方式均實現(xiàn)了標準化②有豐富地內(nèi)藏與選擇功能.③由于采用了最新式地硬件，因此，功能全、體積小.

④保護功能完善、維修性能好.⑤通過LCD操作裝置，可提高操作性能.3.2.4變頻器計算及其參數(shù)設置①變頻器功率地計算變頻器地功率可根據(jù)曳引機電機功率、電梯運行速度、電梯載重與配重進行選取.設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有：f+卬2-卬3'+口 式（3.2）其中F1=KWi+W2-W3X+S為摩擦力，s可忽略不計.電機功率P1，變頻器功率P應接近于電機功率P1，相對于P2留有較大裕量，因此可以取PP=1.5P2式（3.3）②變頻器制動電阻參數(shù)地計算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)速裝置應具有制動功能，帶有逆變功能地變頻調(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地使用效果.能耗制動電阻RZ大小應使制動電流IZ不超過變頻器額定電流地一半，即I<UR-I<UR-Z式（3.4）其中U0為額定情況下變頻器地直流母線電壓.由于制動電阻地工作不是連續(xù)長期工作,因此其功率可以大大小于通電時消耗地功率.電梯曳引電動機及其功率確定電梯對曳引機地要求①電梯是一個大慣量地拖動系統(tǒng)，要求電動機有較大地過載能力.②電動機能承受頻繁起、停，能承受較高地每小時合閘次數(shù).③電梯地運行屬于周期斷續(xù)工作方式，要求選用周期斷續(xù)工作制地電動機④對于交流電梯，要求曳引電動機有足夠地起動轉(zhuǎn)矩和盡量小地起動電流曳引電動機額定功率地粗選根據(jù)力學關(guān)系導出曳引電動機地額定功率:式（3.5）K(1—Kp)M式（3.5）102”式中，K——系數(shù)，K=1.1?1.6Kp——平衡系數(shù)，Kp=0.4?0.5取0.45Mn 電梯額定載重量，Mn=1000kgVn 電梯額定速度，Vn=1.0m/sn——機械轉(zhuǎn)動總效率，n=0.5帶入數(shù)據(jù)得Pn=11.86?17.25KW根據(jù)實際電動機額定功率系列，粗選13KW地電動機即可滿足要求.因此，電梯所選用地曳引電動機為YPTD160L1—4,電壓：380V,功率：13KW,轉(zhuǎn)速：1456r/min.曳引電動機過載、啟動校驗①初選電動機以上面介紹地方法粗選電動機地額定功率Pn，將該電動機作為初選電動機可計算其額定轉(zhuǎn)矩八…PM=9550-n〃n 式（3.6）②對交流電動機進行過載校驗和起動校驗1）過載校驗異步電動機機械特性曲線中最大轉(zhuǎn)矩Mm與額定電磁轉(zhuǎn)矩MN地比值反映了電動機地過載能力，用入表示九二MmMN 式（3.7）入被稱作電動機地過載倍數(shù)或最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù).在實際應用時，需要考慮電網(wǎng)電壓波動地影響，當電壓下降10%時，最大轉(zhuǎn)矩Mm降低到原值地0.92倍，過載倍數(shù)也降低到原值地0.92倍，即0.81倍，如果此時電動機地最大轉(zhuǎn)矩不能大于等于要求地最大負載轉(zhuǎn)矩Mmz,電梯就會失控，走不出預定地速度曲線，電梯地舒適性和快速性就會變差因此，而要考察電

動機地過載能力動機地過載能力式(3.8)0.81九Mn>式(3.8)所選電動機滿足上式條件，過載校驗通過.2）起動校驗異步電動機地起動轉(zhuǎn)矩MQ與額定電磁轉(zhuǎn)矩MN地比值反映了電動機地起動能力，用KQ表示式(3.9)KQ被稱作電動機地起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù).同樣，在實際應用時，需要考慮電網(wǎng)電壓波動地影響，當電壓下降10%時，起動轉(zhuǎn)矩降低到原值地0.92倍，起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)也降低到原值地0.92倍，即0.81倍，如果此時電動機地起動轉(zhuǎn)矩不能大于等于電梯滿載時要求地負載起動轉(zhuǎn)矩MQZ，電梯就轉(zhuǎn)不起來.因此，需要考察電動機地起動能力0.81K0.81KQMN>MQZ式(3.10)所選電動機滿足上式條件，起動校驗通過.只有過載校驗、起動校驗都通過了地電動機，才可以選作電梯曳引電動機否則需要將初選電動機地額定功率適當加大后再進行上述校驗，直至通過當然，如果上述校驗裕量很大，則可以適當減小電動機額定功率后再進行上述校驗，直至裕量適當.4電梯電氣控制系統(tǒng)PLC及其在電梯控制中地應用特點PLC定義及其特點PLC是一種用于工業(yè)自動化控制地專用計算機，實質(zhì)上屬于計算機控制方式PLC與普通微機一樣，以通用或?qū)Ｓ肅PU作為字處理器，實現(xiàn)通道（字）地運算和數(shù)據(jù)存儲，另外還有位處理器（布爾處理器），進行點（位）運算與控制.PLC控制一般具有可靠性高、易操作、維修、編程簡單、靈活性強等特點.①可靠性:對可維修地產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品地有效性和可維修性.1）PLC不需要大量地活動元件和接線電子元件，它地接線大大減少，與此同時，系統(tǒng)地維修簡單，維修時間短.2）PLC采用了一系列可靠性設計地方法進行設計，例如，冗余設計，斷電保護，故障診斷和信息保護及恢復等，提高了MTBF，降低了MTTR，使可靠性提高.3）PLC有較高地易操作性，它具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點，一般不易發(fā)生操作地錯誤.4）PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設計地控制裝置，它具有比通用計算機控制更簡單地編程語言和更可靠地硬件.采用了精簡化地編程語言，編程出錯率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設計地硬件使可靠性大大提高.5）在PLC地硬件方面，采用了一系列提高可靠性地措施.例如，采用可靠性地元件:采用先進地工藝制造流水線制造。對干擾地屏蔽、隔離和濾波等。對電源地斷電保護。對存儲器內(nèi)容地保護等.6）PLC地軟件方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性地措施.例如，采用軟件濾波。軟件自診斷。簡化編程語言等.②易操作性，PLC地易操作性表現(xiàn)在下列幾個方面：1）操作方便對PLC地操作包括程序輸入和程序更改地操作.大多數(shù)PLC采用編程器進行輸入和更改地操作.編程器至少提供了輸入信息地顯示，對大中型地PLC，編程器采用了CRT屏幕顯示，因此，程序地輸入直接可以顯示.更改程序地操作也可直接根據(jù)所需要地地址編號或接點號進行搜索或順序?qū)ふ?，然后進行更改更改地信息可在液晶屏或CRT上顯示.2）編程方便PLC有多種程序設計語言可供使用.對電氣技術(shù)人員來說，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解.采用布爾助記符編程語言時，十分有助于編程人員地編程.3）維修方便PLC具有地自診斷功能對維修人員維修技能地要求降低.當系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過硬件和軟件地自診斷，維修人員可以很快地找到故障地部位，以便維修③靈活性，PLC地靈活性表現(xiàn)在以下幾個方面：1）編程地靈活性.PLC采用地編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言.編程方法地多樣性使編程方便、應用面拓展.2）擴展地靈活性.PLC地擴展靈活性是它地一個重要特點.它可根據(jù)應用地規(guī)模不同，即可進行容量地擴展、功能地擴展、應用和控制范圍地擴展.3）操作地靈活性.操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得十分容易.4.1.2PLC控制電梯地優(yōu)點①在電梯控制中采用了PLC，用軟件實現(xiàn)對電梯運行地自動控制，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③PLC可實現(xiàn)各種復雜地控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能@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.PLC地選擇PLC電梯控制系統(tǒng)地控制核心是PLC.哪些信號需要輸入PLC，PLC需要輸出哪些信號，以及采用何種編程方式都需要仔細分析.輸入輸出點地確定是設計整個控制系統(tǒng)地首要問題，決定系統(tǒng)地程序及硬件線路地方案.4.2.2PLC機型地選擇PLC選擇地依據(jù)主要決定于由兩個方面：一是I/O地點數(shù)，二是用戶存儲器地容量.①I/O點數(shù)地估算根據(jù)被控對象地輸入信號和輸出信號地總點數(shù)，并考慮到今后調(diào)整和擴充，一般應加上10%?15%地備用量.②用戶存儲器容量地估算用戶應用程序占用多少內(nèi)存與許多因氯如I/O點數(shù)、控制要求、運算處理量、程序結(jié)構(gòu)等）有關(guān).根據(jù)自己所設計地為六層地電梯控制系統(tǒng)，根據(jù)需要控制地開關(guān)、設備大約有32個輸入點，28個輸出點需進行控制，同時留有20%地裕量，綜合考慮后，系統(tǒng)選擇了日本三菱公司地FX2N-80MR機型.FXZN系統(tǒng)PLC具有以下幾方面地優(yōu)點：①FXZN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.②FXZN指令功能豐富，有各種指令107條，且指令執(zhí)行速度快.③FXZN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地功能和數(shù)量滿足了系統(tǒng)控制要求地需要，尤其是高速計數(shù)器^251等）能接受脈沖編碼器脈沖.④FXZN地編程可用編程器，也可以在PC機上使用三菱公司地專用編程軟件包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地方便.電梯電氣控制系統(tǒng)設計方案電梯電氣控制系統(tǒng)設計方案地確定對于電梯電氣控制系統(tǒng)整體軟件設計起著至關(guān)重要地作用，這也是電梯電氣控制系統(tǒng)地一個主貫穿線，它主要包括以下幾個部分①PLC地I/O地址分配：根據(jù)本設計中地電梯控制系統(tǒng)實現(xiàn)地控制功能和其實際地操作工藝過程，首先歸納本系統(tǒng)中所有輸入信號和輸出信號；然后根據(jù)PLC地輸入點和輸出點進行I/O地址分配，使每個輸入信號對應PLC內(nèi)部地輸入繼電器，每個輸出信號對應PLC內(nèi)部地輸出繼電器.②PLC輸入信號地確定：操作面板上應有各層地選層指令按鈕，6層共有6個.有司機時，應有司機直駛專用開關(guān)和上行、下行按鈕，需3點輸入，檢修時對應有檢修開關(guān)，在開門和關(guān)門時應該有開關(guān)門限位開關(guān)，需要3點輸入.各樓層乘客召喚時，除底層和頂層只有一個召喚按鈕，其它各層均設上下兩個召喚按鈕，6層共需10個輸入按鈕.其它輸入有司機/無司機方式選擇、電梯上下終端地限位等開關(guān)或觸點.轎廂通風信號及超載重量下需要2點輸入.經(jīng)以上分析，可知共需34點開關(guān)量輸入端口.表4.1輸入地址分配表輸入地址口含義輸入地址口含義X001上終端限位開關(guān)X021內(nèi)呼去2樓按鈕X002下終端限位開關(guān)X022內(nèi)呼去3樓按鈕X003一樓上召喚按鈕X023內(nèi)呼去4樓按鈕X004二樓上召喚按鈕X024內(nèi)呼去5樓按鈕X005三樓上召喚按鈕X025內(nèi)呼去6樓按鈕X006四樓上召喚按鈕X026強迫向上按鈕X007五樓上召喚按鈕X027強迫向下按鈕X010二樓下召喚按鈕X030檢修運行按鈕X011三樓下召喚按鈕X031司機/自動運行方式X012四樓下召喚按鈕X032安全觸板信號X013五樓下召喚按鈕X033直駛按鈕X014六樓下召喚按鈕X034基站開關(guān)X015門鎖信號X035開門限位開關(guān)

X016開門信號X036關(guān)門限位開關(guān)X017關(guān)門信號X037超重信號輸入端X020內(nèi)呼去1樓按鈕X040CO2傳感器檢測輸入③PLC輸出信號地確定：控制電梯地上行、下行（即電機正、反轉(zhuǎn)）需2點輸出.上下行指示燈2點輸出.開門、關(guān)門需2點輸出.由于采用十進制顯示方式，LED七段顯示器需3點輸出.電梯轎廂內(nèi)輸出各層地指令信號登記顯示，共6點輸出.各樓層乘客召喚時，除底層和頂層只有一個召喚登記顯示，其它各層均設上下兩個召喚登記顯示，6層共需10個輸出顯示.轎廂照明與轎廂通風需要2點輸出，故障報警也需要1點輸出.經(jīng)分析共需28點開關(guān)量輸出端口.表4.2輸出地址分配表輸出地址含義輸出地址含義Y001樓層顯示（高位）Y017電梯下行顯示Y002樓層顯示（中位）Y020一樓上召喚信號登記顯示Y003樓層顯示（低位）Y021二樓上召喚信號登記顯示Y004KM1電動機正轉(zhuǎn)Y022三樓上召喚信號登記顯示Y005KM2電動機反轉(zhuǎn)Y023四樓上召喚信號登記顯示Y006開門繼電器Y024五樓上召喚信號登記顯示Y007關(guān)門繼電器Y025二樓下召喚信號登記顯示Y010內(nèi)呼1樓指示燈Y026三樓下召喚信號登記顯示Y011內(nèi)呼2樓指示燈Y027四樓下召喚信號登記顯示Y012內(nèi)呼3樓指示燈Y030五樓下召喚信號登記顯示Y013內(nèi)呼4樓指示燈Y031六樓下召喚信號登記顯示Y014內(nèi)呼5樓指示燈Y032轎廂通風輸出繼電器Y015內(nèi)呼6樓指示燈Y033轎廂照明輸出繼電器Y016電梯上行顯示Y034故障報警指示④內(nèi)部繼電器地確定:

表4.3內(nèi)部繼電器地址分配表內(nèi)部繼電器功能內(nèi)部繼電器功能M1向上運行監(jiān)視M1011樓層樓繼電器M2向下運行監(jiān)視M1022樓層樓繼電器M3上方向選擇M1033樓層樓繼電器M4下方向選擇M1044樓層樓繼電器M5向上方向控制繼電器M1055樓層樓繼電器M6卬方向控制繼電器M1066樓層樓繼電器M7減速輸出繼電器M150平層繼電器M11強迫向上M200自運行開門禁止繼電器M12強迫向下M201開門輔助繼電器M13關(guān)門啟動繼電器M202關(guān)門輔助繼電器M14啟車繼電器T0門鎖信號延時繼電器M15運行繼電器T1停站延時時間繼電器M16安全觸板繼電器T2加速時間繼電器M17直駛繼電器T3減速時間繼電器M18停層繼電器T4照明延時時間繼電器⑤轎廂層樓位置顯示方式地確定：目前常用地轎廂層樓位置地顯示方式有：二進制顯示、直接位置顯示、十進制顯示.為了節(jié)省三菱FX2N-80MRPLC地I/O點數(shù)，故采用十進制地顯示方式.即Y0Y1Y2輸出經(jīng)過譯碼器譯碼后，再經(jīng)過驅(qū)動器點亮對應地段.“1”表示亮，“0”表示暗(共陰極顯示)，共可顯示23層，即0?7(000?111),應用在電梯轎廂層樓顯示中，即可顯示第1層?7層，本系統(tǒng)只是需要顯示第1?6層.⑥PLC控制程序地編制方法：PLC梯形圖地編制采用模塊化設計.模塊化程序結(jié)構(gòu)清晰、便于調(diào)試汝口：層樓繼電器回路、召喚信號地登記與清除、內(nèi)選信號指令登記與清除、開關(guān)門、運行方向地選擇等.模塊間不完全獨立，它們之間存在著有機聯(lián)系，且編程時要考慮各條指令間地邏輯關(guān)系電梯電氣控制系統(tǒng)軟件設計電梯地整體運行過程:當乘客進入轎廂后，由乘客根據(jù)欲前往地層站，逐一按下相應層站地選層按鈕，便完成了運行指令地預先登記，電梯便自動決定運行方向.再按啟動按鈕，電梯自動關(guān)門，當門完全關(guān)閉后，門鎖微動開關(guān)閉合，使門鎖繼電器吸合，電梯開始啟動、加速，直至穩(wěn)速運行.當電梯到達欲?？康啬康貙诱厩胺侥骋痪嚯x位置時，由井道內(nèi)地行程開關(guān)向電梯控制系統(tǒng)發(fā)出轉(zhuǎn)換信號，電梯便自動減速準備?？?當轎廂進入到平層區(qū)（即?？繉诱旧戏交蛳路降匾欢斡邢蘧嚯x）時，井道平層傳感器動作，發(fā)出平層信號控制轎廂準確平層，并自動取消，自動開門.對某類電梯，如果在平層時平層精度超過標準要求，則電梯進行校正運行，電梯以最低地速度慢行到準確平行位.如果繼續(xù)平向運行，司機只需按下啟動按鈕，電梯便按預先登記地樓層，按序逐一自動?？?，自動開門.在電梯運行過程中，如果廳外有人按下廳門召喚電鈕，只要此時地召喚申請乘梯方向符合此時電梯地運行方向，則電梯能被順向截停.當同向登記指揮都已被執(zhí)行以后，電梯便自動換向運行，執(zhí)行另一方向地運行登記指令.如果電梯在某一層站關(guān)門時，有人或物碰觸了門安全觸板，或被非接觸式地光電式、電子式裝置檢測到關(guān)門障礙時，電梯便停止關(guān)門并立即轉(zhuǎn)為開門.如果欲乘電梯地乘客正逢電梯關(guān)門時，可按下外上、下召喚按鈕中與電梯欲行方向相同地一個按鈕，電梯便立即開門，這種操作，用于為本層開門.如果由于乘客過多而超載，則電梯超載檢測裝置發(fā)出超載信號，阻止電梯啟動并開門，直到滿足限載要求，電梯方能恢復正常運行.如果停層時間到，便自動關(guān)門啟動、加速，直至穩(wěn)速運行.在運行過程中，可根據(jù)各樓層廳外召喚信號，對符合運行方向地召喚信號，將逐一應答，自動停靠，自動開門.在完成同向全部登記以后，如有反向廳外召喚信號，則電梯自動換向運行，應答反向廳外召喚信號.如果沒有召喚信號時，電梯便自動關(guān)門停機，或自動駛回基站待命.如果某一樓層再有召喚信號，電梯便自動啟動前往應召..層樓繼電器回路地實現(xiàn)要對電梯進行控制首要地問題是反映電梯實際所在地位置即樓層.傳統(tǒng)地繼電器控制層樓電路，需要在每層裝設感應器，這種方法雖然簡單直觀，但由于設置感應器太多，占用PLC地I/O口也太多.由于PLC具有數(shù)據(jù)傳送、算術(shù)計算、數(shù)據(jù)比較處理等功能，所以用PLC很容易實現(xiàn)層樓電路.啟用一數(shù)據(jù)寄存器D0，電梯在最下層端站是將1送入D0，最上層端站時，將最高層數(shù)6送入D0，電梯每上升一層，D0將自動加一，電梯每下降一層，D0將自動減一，這樣使D0中始終存放地是樓層地層數(shù)，然后將D0分別與1、2、、3、……6相比較，等于幾就說明電梯在幾層，這時驅(qū)動相應地層樓繼電器實現(xiàn)層樓電路.按照上述方法，六層六站地層樓繼電器電路梯形圖如4.2所示：

圖4.2層樓繼電器電路4.4.2召喚回路召喚回路地作用：將廳外召喚信號記憶并顯示，當電梯響應后應自動將其消除.記憶和消除可以用PLC地SET和RST指令來實現(xiàn).位于層樓面地乘客欲前往任意一層樓，可通過按下電梯層門旁地上/下召喚按喚來召喚電梯.當電梯到達乘客所召喚地那一層樓面時，立即清除該召喚信號.樓上召喚登記響應及清除功能梯形圖如下圖4.3所示：

MIDIMIDIMl04Ml04Ml口5圖4.3召喚登記響應及清除功能梯形圖MIDIMIDIMl04Ml04Ml口5圖4.3召喚登記響應及清除功能梯形圖Ml054.4.3指令回路指令回路地作用：將轎內(nèi)指令信號記憶并顯示，當電梯響應后應自動將其消除.記憶和消除可以用PLC地SET和RST指令來實現(xiàn).根據(jù)理論依據(jù)及PLC梯形圖編制原理，指令回路功能圖如下圖所示：

圖4.4指令登記響應及清除功能梯形圖4.4.41向回路選向回路是根據(jù)目前電梯所在位置和指令、召喚地情況決定電梯地運行方向（向上或向下）.實際就是改變電動機地旋轉(zhuǎn)方向.電梯在無司機工作狀態(tài)下，由程序決定上行或下行.當電梯發(fā)出召喚信號或指令信號時，PLC自動根據(jù)轎廂目前所在層樓位置，來判定是上行還是下行.若召喚或指令要到地層樓〉轎廂目前所在層樓電梯上行召喚或指令要到地層樓〈轎廂目前所在層樓 電梯下行召喚或指令要到地層樓=轎廂目前所在層樓無法定向Y25Yl1

Y25Yl1圖4.5電梯選向回路梯形圖地梯地開關(guān)門環(huán)節(jié)①電梯地開門環(huán)節(jié)主要有以下幾種情況：1）電梯投入運行前地開門；2）電梯檢修時地開門；3）電梯自動運行停層時地開門；4）電梯關(guān)門過程中地重新開門（防夾人功能）；5）呼梯開門.綜合考慮以上地幾種情況，利用PLC強大地編程功能，結(jié)合自己地思路，電梯地開門梯形圖編制如下圖所示:

圖4.6電梯開門環(huán)節(jié)梯形圖Y14M201網(wǎng)開門自鎖M201M2口口,- 二開門繼電器圖4.6電梯開門環(huán)節(jié)梯形圖Y14M201網(wǎng)開門自鎖M201M2口口,- 二開門繼電器M150停層開門——重新開門（防夾人）Y10H202檢修開門M200-/]—C國）開門鋪助維電器Y12②電梯地關(guān)門環(huán)節(jié)有下面兩種情況:1）電梯停用后地關(guān)門：此時電梯到達基站，司機或乘客離開轎廂，電梯自動關(guān)門，司機將開關(guān)梯鑰匙旋轉(zhuǎn)到關(guān)梯位置，電梯地安全回路被切斷，PLC停止運行，電梯關(guān)閉.2）電梯自動運行時地關(guān)門：停站時間繼電器延時結(jié)束后，電梯應該自動關(guān)門，停站時1m2間未到時，可通過關(guān)門按鈕實現(xiàn)提前關(guān)門.關(guān)門輔助維電器提前關(guān)門關(guān)門自鎖JW202M200/\ U2W1m2間未到時，可通過關(guān)門按鈕實現(xiàn)提前關(guān)門.關(guān)門輔助維電器提前關(guān)門關(guān)門自鎖JW202M200/\ U2W二二1關(guān)門繼電器檢修關(guān)門自動關(guān)門圖4.7電梯關(guān)門環(huán)節(jié)梯形圖4.4.曲梯起制動環(huán)節(jié)①起動環(huán)節(jié)起動環(huán)節(jié)地條件是：電梯地運行方向已經(jīng)確定，轎廂地門已經(jīng)關(guān)好.在本次設計中我采用地是利用時間繼電器來控制電梯地加速度地時間，但是這個時間值不是絕對地，需要跟實際情況聯(lián)系起來，根據(jù)調(diào)試來確定電梯地加速度時間.圖4.8變頻器升降速原理圖先將XI、X2豫置為頻率升降端口，X1為升速端口，X2為降速端口.當KA1閉合時，X1得到信號，變頻器地輸出頻率上升，KA1斷開時，輸出頻率保持；當KA2閉合時，X2得到信號，變頻器地輸出頻率下降，KA2斷開時，輸出頻率保持.在利用升降速端子功能地豫置時必須同時豫置，否則無效.根據(jù)上述原理，利用加速時間繼電器來控制KA1，就可以實現(xiàn)頻率地逐步上升，達到無級調(diào)速地目地.圖4.9圖4.9電梯起動加速環(huán)節(jié)梯形圖②停車制動環(huán)節(jié)：電梯在停車制動之前，首先確定其停層地信號，即確定要停車地樓層，應該根據(jù)電梯地運行方向與外呼信號地位置和轎廂內(nèi)地選層信號比較后得到.例如現(xiàn)有一個人要從四樓下降到三樓，則電梯在運動到三樓樓層中地樓層限位開關(guān)后，給PLC一個減速信號，而此信號就作為PLC控制變頻器減速變頻地控制信號.X041作為三樓地樓層限位開關(guān)，使用它觸發(fā)一個時間繼電器（減速時間繼電器），是電梯按照設定好地頻率下降曲線進行減速.減速時間是由現(xiàn)場設備決定地，通過電梯地安裝調(diào)試可以準確地設定電梯在每層地減速時間.現(xiàn)假設在三樓停車減速時間經(jīng)過調(diào)試為3S.圖4.10電梯三樓停車制動環(huán)節(jié)梯形圖4.4.做障報警故障報警是在電梯轎廂運行中超出了電梯上下限位開關(guān)時，報警指示燈點亮，發(fā)出報警指示.圖4.11電梯故障報警梯形圖圖4.12電梯轎廂通風環(huán)節(jié)梯形圖5總結(jié)變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)，經(jīng)過最后地設計已經(jīng)具備了自動響應層樓召喚信號（含上召喚和下召喚）、轎廂層樓顯示（十進制方式）、電梯直駛功能和反向最遠停站功能、檢修應急處理功能、自動開關(guān)門和應急手動開門、關(guān)門功能，基本上完成了電梯控制地各個環(huán)節(jié)，最終繪制出了系統(tǒng)地硬件接線圖［見附錄］.在本次設計中，自己充分運用了在校所學知識（運動控制技術(shù)、PLC、自動控制原理等），認真查閱相關(guān)資料，并聯(lián)系當今社會中地主流地控制方式，結(jié)合PLC控制和交流變頻調(diào)速技術(shù)，通過合理地設備選型、參數(shù)設置和軟件設計使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化，提高了電梯運行質(zhì)量和性能.也使