基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

皖西學(xué)院

課程設(shè)計(jì)報(bào)告書

系別：專業(yè)：學(xué)生姓名：課程設(shè)計(jì)題目：起迄日期:程設(shè)計(jì)地點(diǎn):指導(dǎo)教師:

機(jī)電學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化趙坤坤

學(xué)號(hào)：2023011146

基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2023年6月22日~2023年6月29日

機(jī)電樓吳學(xué)娟

下達(dá)任務(wù)書日期:2023年6月22日

目錄

第一章緒論31.1電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及存在問(wèn)題31.1.1電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)31.1.2電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題41.2PLC及其在電梯控制中的應(yīng)用特點(diǎn)41.2.1PLC的特點(diǎn)41.2.2PLC控制電梯的優(yōu)點(diǎn)61.3電梯變頻調(diào)速控制的特點(diǎn)61.4課題的來(lái)源71.5課題的主要研究?jī)?nèi)容7

其次章變頻器選擇及其參數(shù)設(shè)計(jì)82.1變頻器的分類82.2變頻器的選擇92.2.1選擇變頻器品牌型號(hào)92.2.2選擇變頻器規(guī)格92.2.3選擇的變頻器應(yīng)滿足的條件92.3通用變頻器102.3.1通用變頻器概況102.3.2VS—616G5型通用變頻器112.4變頻器結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計(jì)142.4.1參數(shù)設(shè)計(jì)142.4.2變頻器自學(xué)習(xí)功能的應(yīng)用方法162.4.3變頻器容量計(jì)算162.4.4變頻器制動(dòng)電阻參數(shù)的計(jì)算16

第三章PLC的選擇及其硬件開發(fā)173.1可編程序控制器（PLC）的選擇183.1.1轎廂位置檢測(cè)183.1.2可編程控制器（PLC）的選型193.2PLC控制系統(tǒng)硬件開發(fā)193.2.1設(shè)計(jì)思想203.2.2I/O點(diǎn)數(shù)的分派及機(jī)型的選擇23

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第四章系統(tǒng)軟件開發(fā)254.1電梯的三個(gè)工作狀態(tài)254.1.1電梯的自檢狀態(tài)254.1.2電梯的正常工作狀態(tài)264.1.3電梯強(qiáng)制工作狀態(tài)264.2系統(tǒng)的軟件開發(fā)方法確定264.2.1軟件設(shè)計(jì)特點(diǎn)264.2.2軟件流程274.2.3模塊化編程284.3系統(tǒng)的軟件開發(fā)294.3.1電梯的開關(guān)門運(yùn)行回路294.3.2電梯的內(nèi)指令外召喚信號(hào)的登記消除及顯示回路314.3.3電梯的選層定向及反向截梯回路324.3.4利用旋轉(zhuǎn)編碼器獲取樓層信息354.3.5層樓位置指示364.3.6呼梯鈴控制與故障報(bào)警374.3.7電梯的消防運(yùn)行回路38

第五章電梯模擬調(diào)試及安裝395.1電梯模擬調(diào)試395.2電梯安裝調(diào)試39

總結(jié)41

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故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等，提高了MTTR，使可靠性提高。

（3）PLC有較高的易操作性，它具有編程簡(jiǎn)單，操作便利，維修簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，一般

不易發(fā)生操作的錯(cuò)誤。

（4）PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制而專門設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比通用計(jì)算機(jī)更簡(jiǎn)

單的編程語(yǔ)言和更可靠的硬件。采用了精簡(jiǎn)化的編程語(yǔ)言，編程錯(cuò)誤率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計(jì)的硬件使可靠性大大提高。

（5）在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元

件；采用先進(jìn)的工藝制造流水線制造；對(duì)干擾的屏蔽、隔離和濾波等；對(duì)電源的斷電保護(hù)；對(duì)存儲(chǔ)器內(nèi)容的保護(hù)等。

（6）PLC的軟件方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如，采用軟件濾

波等；軟件自診斷；簡(jiǎn)化編程語(yǔ)言等。2、易操作性

PLC的易操作性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）操作便利

PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數(shù)PLC采用編程器進(jìn)行輸入和更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對(duì)大中型的PLC，編程器采用了CRT屏幕顯示，因此，程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需要的地址編號(hào)或接點(diǎn)號(hào)進(jìn)行探尋或順序?qū)ひ?，然后進(jìn)行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT上顯示。（2）編程便利

PLC有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可供使用。對(duì)電氣技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，簡(jiǎn)單把握和理解。采用布爾助記符編程語(yǔ)言，十分有助于編程人員的編程。（3）維修便利

PLC具有的自診斷功能對(duì)維修人員維修技能的要求減低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快的找到故障的部位，以便維修。3、靈活性

PLC的靈活性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）編程的靈活性

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PLC采用的編程語(yǔ)言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語(yǔ)句描述編程語(yǔ)言。編程方法的多樣性使編程便利、應(yīng)用面拓展。（2）擴(kuò)展的靈活性

PLC的擴(kuò)展靈活性是它的一個(gè)重要特點(diǎn)。它可根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不同，即可進(jìn)行容量的擴(kuò)展、功能的擴(kuò)展、應(yīng)用和控制范圍的擴(kuò)展。（3）操作的靈活性

操作十分靈活便利，監(jiān)視和控制變得十分簡(jiǎn)單[3]。

1.2.2PLC控制電梯的優(yōu)點(diǎn)

（1）在電梯控制中采用了PLC，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行的自動(dòng)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(jiǎn)單，外部線路簡(jiǎn)化。（3）PLC可實(shí)現(xiàn)各種繁雜的控制系統(tǒng)，便利地增加或改變控制功能。（4）PLC可進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警顯示，提高運(yùn)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(yùn)行效率。（6）更改控制方案時(shí)不需改動(dòng)硬件接線。

1.3電梯變頻調(diào)速控制的特點(diǎn)

隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)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(dòng)機(jī)交流變頻技術(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(dòng)技術(shù)進(jìn)步的一種手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速性能和起制動(dòng)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它大量?jī)?yōu)點(diǎn)而被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。

（1）變頻調(diào)速電梯使用的是異步電動(dòng)機(jī)，比同容量的直流電動(dòng)機(jī)具有體積小、

占空間小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)便利、可靠性高、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。

（2）變頻調(diào)速電源使用了先進(jìn)的SPWM技術(shù)SVPWM技術(shù)，明顯改善了電梯運(yùn)行質(zhì)

量和性能；調(diào)速范圍寬、控制精度高，動(dòng)態(tài)性能好，舒適、恬靜、快捷，

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已逐漸取代直流電機(jī)調(diào)速。

（3）變頻調(diào)速電梯使用先進(jìn)的SPWM和SVPWM技術(shù)，明顯改善了電動(dòng)機(jī)供電電源

的質(zhì)量，減少諧波，提高了效率和功率因數(shù)，節(jié)能明顯[4]。

1.4課題的來(lái)源

變頻器以其優(yōu)越的性能，在好多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在電梯業(yè)也是如此，目前國(guó)內(nèi)70～80年代安裝完成的電梯絕大部分是繼電器控制，線路繁雜，節(jié)點(diǎn)接線多，故障率高，調(diào)速方式一般采用變極調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速、直流調(diào)速。維修困難，屬于能耗型調(diào)速，效率低，發(fā)熱量大，調(diào)速性能指標(biāo)較差，嚴(yán)重地影響電梯運(yùn)行質(zhì)量。應(yīng)對(duì)這些電梯進(jìn)行更新和改造。但是更新需要大量資金，對(duì)使用單位來(lái)說(shuō)有一定困難，所以對(duì)電梯進(jìn)行局部改造是經(jīng)濟(jì)的、實(shí)際的。近年來(lái)，采用功能強(qiáng)、故障率低、可靠性高的可編程控制器（PLC）來(lái)控制電梯，取得了良好效果。利用PLC和變頻器對(duì)舊電梯進(jìn)行改造，不但可以增加電梯的舒適感、安全性、可靠性，還可以降低能耗，儉約能源，減少運(yùn)行費(fèi)用。

1.5課題的主要研究?jī)?nèi)容

課題所研究的內(nèi)容主要是用可編程控制器（PLC）和變頻器改造在用電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)。由于大部分老式電梯的電控系統(tǒng)可靠性欠佳，用戶尋求對(duì)電梯的電控系統(tǒng)進(jìn)行改造，以儉約資金。因此，對(duì)電梯控制技術(shù)進(jìn)行研究，找出一條適合國(guó)產(chǎn)老式電梯的改造之路，并進(jìn)而提高國(guó)產(chǎn)電梯的技術(shù)水平和質(zhì)量，具有十分重要的意義。針對(duì)老式電梯采用的繼電器規(guī)律控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作壽命短等缺陷，提出采用功能強(qiáng)、故障率低、可靠性高的可編程控制器（PLC）來(lái)控制電梯。調(diào)速系統(tǒng)采用交流變頻調(diào)速，在各種負(fù)載下都有良好的調(diào)速性能和確鑿的停車性能，滿足乘客的舒適感和保證平層精度（即確鑿?fù)＼嚕?，并能儉約大量電能。

論文的主要內(nèi)容如下：

首先對(duì)電梯系統(tǒng)及可編程控制器（PLC）、變頻器作了比較全面的總結(jié)和介紹。接著闡述了電梯控制系統(tǒng)的分類及特點(diǎn)，電梯的控制系統(tǒng)分為調(diào)速和信號(hào)控制兩大部

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分。確定了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，由PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)電梯信號(hào)控制，變頻器實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，完成了變頻器和可編程控制器（PLC）的選擇。然后是系統(tǒng)硬件開發(fā)，完成了變頻器的參數(shù)設(shè)置及PLC的選型、I/O點(diǎn)數(shù)分派以及旋轉(zhuǎn)編碼器與PLC的連接。在分析了電梯系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方法基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出了軟件流程圖，提出了模塊化編程思想，介紹了系統(tǒng)的軟件開發(fā)實(shí)例。最終對(duì)改造后的電梯系統(tǒng)進(jìn)行模擬調(diào)試。

其次章變頻器選擇及其參數(shù)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)通過(guò)多種方案的比較和對(duì)照，完成了電梯控制系統(tǒng)中變頻器的選擇。

2.1變頻器的分類

變頻器的種類好多，下面根據(jù)不同的分類方法對(duì)變頻器分類：（1）按變換頻率的方法分交—直—交變頻器

交—交變頻器

（2）按主電路工作方式分電壓型變頻器

電流型變頻器

（3）按變頻器調(diào)壓方法的不同分PAM變頻器

PWM變頻器

（4）按工作原理分類U/f控制變頻器

VC控制變頻器SF控制變頻器

（5）依照用途分類通用變頻器

高性能專用變頻器高頻變頻器

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2.2變頻器的選擇

確定變頻器的品牌和型號(hào)，以及確定變頻器的規(guī)格，就完成了變頻器的選擇。先對(duì)變頻器進(jìn)行分類，然后分別探討品牌和型號(hào)、規(guī)格。

2.2.1選擇變頻器品牌型號(hào)

變頻器是變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心設(shè)備，它的質(zhì)量品質(zhì)對(duì)于系統(tǒng)的可靠性影響很大，選擇品牌時(shí)，質(zhì)量品質(zhì)，特別是與可靠性相關(guān)的質(zhì)量品質(zhì)，顯然是選擇時(shí)的重要考慮方面。同時(shí)，設(shè)備的平均壽命的長(zhǎng)短是一個(gè)重要的參數(shù)，所以根據(jù)預(yù)期使用壽命來(lái)選擇品牌，經(jīng)驗(yàn)和口碑依舊是主要依據(jù)。在同一品牌中選擇具體型號(hào)時(shí)，則主要依據(jù)已經(jīng)確定的變頻調(diào)速方案、負(fù)載類型以及應(yīng)用所需要的一些附加功能來(lái)決定。

[7]

2.2.2選擇變頻器規(guī)格

變頻器產(chǎn)品說(shuō)明書都提高標(biāo)稱功率數(shù)據(jù)，但實(shí)際上限制變頻器使用功率的是定子電流參數(shù)。因此，直接依照變頻器標(biāo)稱功率進(jìn)行選擇，在實(shí)際中往往可能會(huì)行不通。根據(jù)具體工程的狀況，可以有以下幾種不同的變頻器規(guī)格選擇方式：（1）依照標(biāo)稱功率選擇：一般作初步投資估算依據(jù)。

（2）依照電動(dòng)機(jī)額定電流選擇：多用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的新設(shè)計(jì)項(xiàng)目。（3）依照電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行電流選擇：多用于改造工程。（4）依照轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力選擇：

綜上所述，根據(jù)實(shí)際工