1、湖南工業職業技術學院畢業設計論文指導老師學號114肖國業37 2011湖南工業職業技術學院畢業設計論文前言-3 -第一章緒論-4 -1.1 電梯的概述-4 -1.1.1 電梯的發展史 -4 -1.1.2 電梯的運行工作情況 -4 -1.1.3 電梯控制系統的組成 -5 -1.2 電梯繼電器控制的特點及存在的問題 -6 -1.2.1 電梯繼電器控制的特點 -6 -1.2.2 電梯繼電器控制存在的問題 -6 -1.3 PLC及其電梯 PLC控制的特點 -6 -1.3.1 PLC 的特點-6 -1.3.2 PLC在電梯控制中的特點 -7 -1.4 課題的提出-7 -1.5 課題的主要討論內容 -8

2、-1.6 電梯的功能要求 -8 -第二章 三菱FX2N可編程控制器介紹 -9 -2.1 可編程控制器的基礎認識 -9 -2.2 可編程控制器的工作方式 -11 -2.3 可編程控制器的編程語言 -12 -2.4 可編程控制器與繼電器在電梯控制中的應用比較 -12 -第三章PLC控制系統與變頻器 -13 -3.1 PLC控制系統設計 -13 -3.2 變頻器的分類 -14 -3.3 變頻器的選擇-14 -3.3.1 選擇變頻器的規格及滿足條件 -14 -3.3.2 VS-616G5 變頻器-15 -3.3.3 VS-616G5變頻器多級調速的 PLC控制 183.4 變頻調速方案193.5 變頻

3、器容量及制動電阻參數的計算 19第四章硬件設計204.1 變頻電梯電力傳動系統 204.2 電梯的主電路 224.3 機型選擇及I/O分配234.3.1 輸入模塊234.3.2 輸出模塊254.4 電梯外部接線圖 27第五章軟件設計285.1 開門環節設計 305.2 關門環節設計315.3 層樓信號產生與消除環節設計 315.4 停層信號登記與消除環節設計 325.5 外呼信號登記與消除環節設計 325.6 定向環節設計 325.7 起動加速和穩定運行環節設計 335.8 停層信號設計335.9制動過程環節設計 33第六章總結34致謝35參考文獻 36附錄：電梯外部接線圖38刖百近期我國的經

4、濟發展越來越快，人民的生活水平迅速提高，住房工作條件越 來越好。電梯作為建筑內重要的垂直交通工具，與我們的生活有著越來越緊密的 關系。傳統的電梯采用接觸器來實現電動機狀態的改變，此外控制系統由繼電器 接觸器控制邏輯組成，因此存在元件多、功能弱、故障頻繁、可靠性差及工作壽 命短等諸多缺點。為了提高電梯系統的性能，保證其運行的可靠安全，電梯控制 系統越來越多的采用PLC控制。PLC控制較繼電器控制有著許多的優點，同時，鑒 于電機交流變頻調速技術的發展，電梯的拖動方式已漸漸過渡到了交流變頻調速， 滿足乘客的舒適感，保證平穩的精度，降低能耗，節省運行開支，節約能源。本次設計的研究題目是“基于 PLC的

5、六層電梯控制系統”，主要是利用PLCS 其軟件來實現電梯信號的控制，其控制系統的核心為PLG課題開發的主要任務和 內容是：（1）電梯運行指定位置后具有手動或自動開/關門的功能。（2）利用指示 燈顯示電梯轎廂外的呼喚信號、電梯轎廂內的指令信號和電梯的到達信號。（3）能自動判斷電梯的運行方向，并發出響應的指示信號。（4）電梯的上行下行有一臺交流雙速電機牽引。電機正傳，電梯上升；電梯反轉，電梯下降。（5）電梯轎廂門由另一臺小功率電機驅動。電機正傳，轎廂門打開；電機反轉，轎廂門關閉。（6）每一層樓設有呼叫按鈕；轎廂內設有開關轎廂門按鈕；轎廂內的層面指令按 （7）電梯啟動、運行、到站實現速度的調節。（8

6、）行車時，廳門和轎廂都不能開 門。開門之后不能行車，有門連鎖保護。平層時可自動開門、手動開門，夾人時 自動開門。達到的要求是：通過深入的研究和編程實踐，全面認真的完成上述內 容。本次課題的核心問題有兩個：一是運行效率和安全性的要求；二是利用PLC實現電梯信號的控制。對于第一個的問題，我采用的是三菱公司的FX2N®可編程控制器。第二個問題，根據這次設計所需要達到的要求以及PLC順序執行程序的特點來編寫PLC程序。第一章緒論1.1電梯的概述1.1.1電梯的發展史據有關資料表明，早在公元前2600年，埃及人在建造金字塔時就使用了最原 始的升降系統。1203年，在法國海岸邊的一個修道院里安裝

7、了一臺以驢子為動力 的起重機，結束了用人力運送重物的歷史。1765年瓦特發明蒸汽機后，1858年美 國研制出以蒸汽為動力，通過帶傳動和蝸輪減速裝置驅動的電梯。1878年英國的阿姆斯特朗發明了水壓梯，淘汰了蒸汽梯。后又出現了液壓泵和控制閥以及直接 柱塞式和側柱塞式結構的液壓梯。這種液壓梯至今仍為人們所采用。電梯發展興盛的根本原因在于采用了電力作為動力來源。18世紀末發明了電機，隨著電機技術的發展，19世紀初開始使用交流異步單速和雙速電動機作動力 的交流電梯，尤其是交流雙速電動機的出現，改善了電梯的工作性能。在 20世紀 初，美國奧的斯電梯公司首先使用直流電動機作為動力，生產出以槽輪式驅動的 直流

8、電梯，從而為后來的高速度、高行程電梯的發展奠定了基礎。20世紀30年代, 美國奧的斯電梯公司為紐約市的102層摩天大樓制造和安裝了 74臺速度為6.0m/s 的電梯。從此電梯一直日新月異地發展著。隨著電子工業的發展， PLC和電子計 算機成功地應用到電梯的電氣控制系統中，電梯產品的質量和運行效果顯著提高。1.1.2 電梯的運行工作情況電梯主要由轎廂、配重、曳引機、控制柜/箱、導軌等主要部件組成。電梯 在運行的過程中有起點站也有終點站。起點站設在一樓，終點站設在最高樓。各 站的廳外設有召喚箱，箱上設置有供乘用人員召喚電梯用的召喚按鈕。電梯的運行工作情況和汽車有共同之處，只是電梯的自動化程度比較高

9、，一 般電梯的乘用人員只需通過操縱箱上的按鈕向電氣控制系統下達一個指令信號， 電梯就能自動關門、定向、起動、在預定的層站平層停靠開門。乘客電梯的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， 在運行方向前方的停靠站上有順向的指令信號時，電梯到站能自動平層停靠開門 接乘客。而載貨電梯的運行工作情況則類似卡車，執行任務為一次性的，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。在執行任務的過程中，從一個層站出發到另一個層 站時，若中間層站出現順向指令信號，一般都不能自動停靠，所以載貨電梯的自 動化程度比乘客電梯低。本設計主要研究單

10、臺六層電梯的 PLC控制方法，分述其電氣設計和軟件設計 過程。1.1.3 電梯控制系統的組成電梯控制系統主要由電力拖動部分和電氣控制部分組成。1）電力拖動部分電梯主拖動類型有直流電動機拖動、交流電動機拖動、直流發電機-電動機 組供電（G-MD拖動、品孫管供電（SCIR- M的直流拖動和交流雙速電動機拖動、 交流調壓調速（AVCC拖動、交流變頻調速（VVVF等。為得到較好的舒適感， 要求曳引電動機在選定的調速方式下，電動機的輸出轉矩總能達到負載轉矩的要 求。考慮到電壓的波動、導軌不夠平直造成的運動阻力增大等因素，電動機轉矩 還應有一定的裕度。2）電氣控制部分電氣控制系統由控制柜、操縱箱、層樓指示

11、、召喚箱及曳引電動機等幾十個 分散安裝在電梯井道內外和各相關電梯部件中的電器元件構成。電氣控制系統通 過電路控制電力拖動系統工作程序，完成各種電氣動作功能，保證電梯安全運行。電梯一般是由電動機來拖動的，具運行過程大多包括啟動、正（反）轉、停 止等，這整個過程是由電氣控制系統來完成。電梯電氣控制系統與電力拖動系統 比較，變化范圍比較大。電氣控制系統決定著電梯的性能、自動化程度和運行可靠性。PLC以其體積小、 功能強、故障率低、壽命長、噪聲低、維護保養簡便、修改邏輯靈活、程序容易 編制，易聯成控制網絡等諸多優點得到了廣泛的應用。1.2 電梯繼電器控制的特點及存在的問題1.2.1 電梯繼電器控制的特

12、點(1)所有控制功能及信號處理均由硬件實現，線路直觀，易于理解和掌握，適合 一般技術人員和技術工人。(2)系統的保養、維修及故障檢查無需較高的技術和特殊的工具、儀器。(3)大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價格便宜。(4)多年來我國一直生產這類電梯，技術成熟，熟悉掌握的人員較多。1.2.2 電梯繼電器控制存在的問題(1)系統觸點多，接線復雜，且觸點易燒壞磨損，造成接觸不良，故障率較高。(2)普通控制電器及硬件接線方法難以滿足較復雜的控制功能(3)電磁機構及觸點動作緩慢，機械和電磁慣性大，系統控制精度難以提高。(4)系統結構龐大，能耗高，機械動作噪音大。(5)線路復雜，易出現故障，保養維修工

13、作量大，費用高；且檢查故障困難，費 時費工。電梯一旦發生沖頂或蹲底，不但會造成電梯機械部件損壞，還可能 出現人身事故。1.3 PLC 及其電梯PLC控制的特點1.3.1 PLC的特點PLC實質上屬于計算機控制方式，與普通微機一樣。以通用或專用 CPU作為 字處理器，實現字運算和數據存儲，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：對可維修的產品，可靠性包括產品的有效性和可維修性。(1) PLC無需大量的活動元件和接線電子元件(2) PLC采用了一系列可靠性設計的方法進行設計(3) PLC有較高的易操作

14、性，編程簡單，操作方便，維修容易(4) PLC是為工業生產過程控制而專門設計的控制裝置，具有比通用計算機更 簡單的編程語言和更可靠的硬件，采用精簡化的編程語言(5)在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。(6)在PLC的軟件方面，也采取了一系列提高系統可靠性的措施。2、易操作性：PLC的易操作性表現在下列幾個方面：(1)操作方便(2)編程方便(3)維修方便3、靈活性：PLC的靈活性表現在以下幾個方面：(1)編程的靈活性。(2)擴展的靈活性。(3)操作的靈活性。1.3.2 PLC在電梯控制中的特點(1)采用PLC控制電梯，用軟件實現對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。(2)去掉了選層

15、器及大部分繼電器，控制系統結構簡單，外部線路簡化。(3) PLC可實現各種復雜的控制系統，方便地增加或改變控制功能。(4) PLC可進行故障自動檢測報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修。(5)用于群控調配和管理，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。止匕外，PLC控制系統由于運行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強，設計和 調試周期短等優點，倍受人們重視，已成為目前在電梯控制系統中使用最多的控 制方式。1.4 課題的提出以前的電梯控制都采用的是繼電器控制，線路復雜，故障率高，系統龐大， 能耗較高，噪聲大，嚴重影響電梯運行的質量。而且對于電梯的更新需要大量的 資金，對于單一的單

16、位來說還是比較困難的。所以只能對電梯的控制方式加以改 進。近年來，采用功能強、故障率低、可靠性高的可編程控制器(PLQ來控制電梯，取得了良好效果。利用 PLC和變頻器對舊電梯進行改造，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，節約能源，減少運行費用。1.5 課題的主要討論內容這次課題所討論的內容主要是利用 PLC編程來控制電梯的運行。由于老式的 電梯大部分控制可靠性欠佳，用戶希望對電梯進行改進以節約資金。因此找出一 種合適的改進方法，提高電梯運行的可靠性和安全性，具有十分重要的意義。針對老式電梯采用繼電器控制時所出現的功能弱、故障多、可靠性差及使用 壽命短等缺點，采用具有功能

17、強、故障少、可靠性高及使用壽命長等優點的PLC進行控制。論文的主要內容如下：首先對電梯做一個大體的介紹，了解電梯的發展歷史、工作情況及控制系統 組成；接著闡述PLC的特點，并將其與繼電器進行比較；然后全面介紹可編程控 制器FX2N在了解了這些之后選擇交流雙速電機進行調速，畫出主電路圖；利用 PLC編程實現電梯信號控制；對于硬件的開發，對 PLC進行選型，完成I/O接口的 分配和連接，畫出軟件流程圖和梯形圖；最后進行調試以達到預期的效果。1.6 電梯的功能要求1）電梯運行指定位置后具有手動或自動開/關門的功能。2）利用指示燈顯示電梯轎廂外的呼喚信號、電梯轎廂內的指令信號和電梯 的到達信號。3）能

18、自動判斷電梯的運行方向，并發出響應的指示信號。4）電梯的上行下行有一臺交流雙速電機牽引。電機正傳，電梯上升；電梯 反轉，電梯下降。5）電梯轎廂門由另一臺小功率電機驅動。電機正傳，轎廂門打開；電機反 轉，轎廂門關閉。6）每一層樓設有呼叫按鈕；轎廂內設有開關轎廂門按鈕；轎廂內的層面指 令按7）電梯啟動、運行、到站實現速度的調節。8）行車時，廳門和轎廂都不能開門。開門之后不能行車，有門連鎖保護。 平層時可自動開門、手動開門，火人時自動開門。-17 -第二章三菱FX2N可編程控制器介紹1.1 可編程控制器的基礎認識2. 三菱FX2N的PLC主要特點：1）集成型高性能。CPU電源、輸入輸出三為一體。2）

19、高速運算基本指令：0.08 ps/指令應用指令：1.52幾百ps/指令3）安全、寬裕的存儲器規格內置8000步RAMfr貯器安裝存儲盒后，最大可以擴展到 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：235點數據寄存器；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）面向海外的產品適合各種安全規格3. PLC的性能指標和分類1) PLC的主要性能指標(1)輸入/輸出點數(I /O點數)I/O點數是指可編程序控制器外部輸入、輸出端子數的總和。它標志著 可以接多少個開關、按鈕和可以控制多少個負載。(2)存儲容量存儲

20、容量是指可編程序控制器內部用于存放用戶程序的存儲器容量，一 般以步為單位，二進制16位即一個字為一步。(3)掃描速度一般以執行1000步指令所需時間來衡量，單位為 ms/k步，也有以執行 一步指令所需時間來計算的，單位用ps/步。(4)功能擴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展模塊，以適 應各種特殊應用的需要，如 A/ D模塊、D/A模塊、位置控制模塊等。(5)指令系統指令系統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。2) PLC的分類PLC產品可按結構形式、控制規模等進行分類。按結構形式不同，可以分為 整體式和模塊式兩類。按控制規模大

21、小，則可分為小型、中型和大型 PLC 三種類型。4. PLC系統的組成PLC是一種以微處理器為核心的工業通用自動控制裝置，其硬件結構與微型計算機控制系統相似。PLC也是由硬件系統和軟件系統兩大部分組成的。1) PLC的硬件結構一套PLC系統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、內部電源)、I/O擴展單元及外部設備組成。2)PLC的軟件PLC的軟件系統指PLC所使用的各種程序的集合，它由系統程序(系統軟件)和用戶程序（應用軟件）組成。系統程序：包括監控程序、輸入譯碼程序及 診斷程序等。用戶程序是用戶根據控制要求，用PLC的編程語言（如梯形圖） 編制的應用程序。1 .2可

22、編程控制器的工作方式1、PLC的掃描工作方式：可編程序控制器在進入 RUN犬態之后，采用循環掃描方式工作。從第一條指 令開始，在無中斷或跳轉控制的情況下，按程序存儲的地址號遞增的順序逐條執 行程序，即按順序逐條執行程序，直到程序結束。然后再從頭開始掃描，并周而 復始地重要進行。可編程序控制器工作時的掃描過程如圖2-1所示，包括五個階段：內部處理、通信處理、輸入掃描、程序執行、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。圖2-1 PLC的掃描過程2 . PLC的程序執行過程PLC的程序的執行過程一般可分為輸入采樣、程序執行和輸出刷新三個主

23、要階 段，如圖2-2所示。輸入采樣階段程序執行階段輸出刷新階段>4 -圖2-2 PLC的程序執行過程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 行、輸出刷新三個階段外，還要進行自診斷、與外設（如編程器、上位計算機） 通信等處理。即一個掃描周期還應包含自診斷及與外設通信等時間。4 . PLC的I /O響應時間PLC采用集中I/O刷新方式，在程序執行階段和輸出刷新階段，即使輸入信 號發生變化，輸入映像寄存器區的內容也不會改變，還會影響本次循環的掃描結 果。輸出信號的變化滯后于輸入信號的變化，這產生了PLC的輸入輸出響應滯后現象，最大滯后時間為

24、2-3個掃描周期。5 .3可編程控制器的編程語言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，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。6 .4可編程控制器與繼電器在電梯控制中的應用比較在電梯的電氣系統中，邏輯判斷起著主要的作用，其控制系統必須起動各種 控制信號和執行元件（如接觸器、繼電器、發光指示器、電動機以及電子元件、 電力電子器件等），要達到這些控制目的，具方法有：1 .繼電器一接觸器控制系統這種控制系統是早期電梯多采用的一種控制系統。優點：與其它控制系統比 較，其簡單、易于理解和掌握、價格便宜。缺點：動合觸點易磨損，

25、且電接觸不 良；體積大；控制系統耗能大、動作噪聲大；維修保養工作量大、費用高。因此 這種控制系統僅用于速度不高、性能要求也不高的電梯中。2 . PLC控制系統PLC充分利用了微型計算機的原理和技術， 保留計算機控制的優點，而克服了 它的缺點。它具有強大的生命力，各工業部分紛紛用它來改造舊有的電梯控制電 路，取得了明顯的效果。總之，PLC是采用微機技術制造的通用自動控制設備，它能控制開關量、模擬 量、具有可靠性高、抗干擾能力強、并具有完成邏輯判斷、定時、計數、記憶和 算術、運算等功能，可以取代繼電器為主的各種控制設備。第三章PLC控制系統與變頻器3.1 PLC控制系統設計圖3-1是PLC控制系統

26、設計步驟的流程圖。詳細步驟如下：(1) 了解和分析被控對象的控制要求，確定輸入、輸出設備的類型和數量。(2)根據輸入、輸出設備的類型和數量，確定 PLC的I/O點數，并選擇相應 點數的PLOW型。(3)合理分配I/O點數，繪制PLC控制系統輸入、輸出端子接線圖。(4)根據控制要求繪制工作循環圖或狀態流程圖。(5)根據工作循環圖或狀態流程圖編寫梯形圖、指令語句、匯編語言或計算 機高級語言等形式的用戶程序o(6)用編程器將用戶程序輸入到 PLC內部存儲器中，進行程序調試。(7)程序調試。先進行模擬調試，再進行現場聯機調試；先進行局部、分段 調試，再進行整體、系統調試。(8)調試過程結束，整理技術資

27、料，投入使用。圖3-1 PLC控制系統設計步驟流程3.2 變頻器的分類變頻器的種類有很多，根據不同的分類方法將變頻器分為：按交換環節方法分：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。按電壓的調制方式分：PAMK頻器;PWK頻器。按工作原理分：V/f控制變頻器；轉差頻率控制變頻器；矢量控制變頻器；直 接轉矩控制變頻器。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；風機、 水泵用變頻器；其他專業變頻器。3.3 變頻器的選擇3.3.1 選擇變頻器的規格及滿足條件按照變頻器標稱功率進行選擇，在實際中常常可能會行不通。根據具體的工程情況，可以有以下的

28、幾種選擇方式：(1)按照標稱功率選擇：一般做為初步投資估算依據。(2)按照電動機額定電流選擇：多用于恒轉矩負載的新設計項目。(3)按照電動機實際運行電流選擇：多用于改造工程。(4)照轉矩過載能力選擇。且選擇的變頻器應滿足以下條件：(1)根據被控設備的負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匹配。(3)為降低電梯成本，選用通用變頻器。(4)電梯的啟動和停車都要平穩。(5)變頻器帶有防止失速功能。(6)變頻器具有優良的轉矩特性。3.3.2 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

29、、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 只需簡單的參數設置就可以用于廣泛的應用領域。其主要參數設置如表 3-1所示。表3-1 VS-616G5變頻器主要參數設置1 畚數妣說明A1-014存取級別為；ADVANCEDA1-023帶PG的矢量控制6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曲戰捋性時間C2-02Q,婕加速完成時的S曲線特性時間C2-G30.8S橫速開始時的S曲線特性時間C2-040.ES減速完成時的S曲線特性時間C5-015速度壞比例1舒適感不好時在M0間調整C5-021S速度壞枳分，舒

30、適感不好時在0. 5-5S間調整D1-6250Hz快車08D1-G36HzD1-0910HZ慢年速度E1-0138OV輸入電壓E1-045血最高輸出頻率E1-053S0V最大輸出電壓E2<J124. 4A電或機額定電流（按電動機銘牌輸入）E2-046電極極數（技電動機銘腳輸入）H2-0137頻器輸出端子9-1。為運轉甲2H3-05IF選D1-M不選踹子16輸入L3-040失速防止無效L6-014過轉矩檢出動作選擇L6-G3IOS過轉矩檢出時間L6-044過轉矩檢出卻作選擇2L6鄧200過粉巨檢出標港216-062S過鏢目檢出時間2LS-011制慟電粗過熱LS-051輸入缺相L8-071輸

31、出獻相F1T1600PG挪抻數常州工學院畢業設計論文表3-2示出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/反轉、點動等運行狀態進行操作 的數字操作信號。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的輸出端口可以和變頻器的上述信號端子直接相連接，從而實現PLC對變頻器的控制。變頻器的監測輸出信號分為開關量檢測信號和模擬量檢測信號兩種，用來和 其他設備配合以組成控制系統。模擬量檢測輸出信號既可根據需要送給電流表或 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/5

32、0mA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量檢測信號FX系列PLC的輸入端直接相連接，從而實現信號的反饋控制。表3-2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字1正轉停止閉，正轉；開，停止多功輸入2反轉停止閉，反轉；開，停止能輸信號3外部故障閉，故障；開，正常入端4故障復位閉時復位5主速/輔助切換用輔助頻率指令6調速指令2閉多段速設定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順序公共端子數字9運行信號運行時閉多功輸出10能輸信號25零速信號零速值（b2-01）以下時閉出端26速百號在設定頻率± 2Hz以內閉27多功能輸出公共端

33、18故障輸出故障時18-20之間閉合19故障時19-20之間斷開20模擬21頻率表輸出010V/100 %頻率輸出22公共端信號23電流監視5V/變頻器額定電流3.3.3 VS-616G5變頻器多級調速的PLC控制利用PLC的開關量輸入輸出模塊對變頻器的多功能輸入端進行控制，實現三相異步電動機的正反轉、多速控制。這種控制方式滿足其工藝要求，且接線簡單， 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2-3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定，用戶也可以根據需要利用變頻器的數字操作器對這些端口重新進行功能設定。用數字操 作器對參數H1-01H1-06進

34、行設定，最多可達9段速運行，設定情況如表3-3所表3-3多段速參數的設定端子對應參數設定值內容5H1-033多段速指令16H1-044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/斷開的組合與被選擇頻率的對應關系如表 2-4所示。表 中1表示接通，0表示斷開。其中，點動運轉是一種與所設置的加減速時間無關的、單步的、以點動頻率運轉的驅動功能。變頻器的5、6、7端子經過功能設定后再通過通斷組合，可控制8檔頻率，連同端子8對應的點東頻率，共可實現 9段速 的控制。每檔相應額頻率可以通過數

35、字操作器對參數D1-01D1-09的設置而定（范圍0400H0。如表3-4所示。表3-4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1000頻率指令2D1-02輔助頻率數0100頻率指令3D1-031100頻率指令4D1-040010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D1-093.4變頻調速方案一、控制要點控制模式。為了保證在低速時能有足夠大的轉矩，最好采用帶轉速反饋的矢 量控制方式。起動方式。為滿足吊鉤從“床

36、面”上升時，需要消除傳動間隙，將鋼絲繩拉 緊的要求，應采用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合的方法。點動制動。點動制動是用來調整被吊物體空間位置的，應能單獨控制。點動 頻率不宜過高。二、調速方案變頻器的選型。考慮到起升機構對運行的可靠性要求較高，應選用具有帶速 度反饋矢量控制功能的變頻器。調速機構。雖然變頻器調速是無級的，可以用外接電位器來進行調速，希望 調速時的基本操作方法能夠和原拖動系統的操作方法相同。因此，采用左、右各 若干擋轉速的控制方式。3.5變頻器容量及制動電阻參數的計算變頻器的功率可根據曳引機電機功率、電梯運行速度、載重與配重進行計算。設電梯曳引機

37、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, WJ: P2=(M1+M2+M3)G+F XV(公式 3-5-1 )其中F=(M1+M2+M3)G+為摩擦力，小可忽略不計。變頻器的允許過載倍數為 1.3 1.5。變頻器功率P應接近電機功率P1,相對于P2留有安全浴量，可取P=1.5P2。 由于電梯為位能負載，在運行過程中會產生能量，所以變頻調速裝置應具有制動功能。根據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值的大小應使通過制動電阻I1的值不超過變頻器額定電流I的一半，即：I1=U/R <

38、;I（公式 3-5-2）第四章硬件設計電梯的硬件系統由操縱盤、門廳信號、PLG變頻器、調速系統構成，系統結構圖如圖4-1所示。電源圖4-1控制系統結構圖中變頻器只完成調速功能，而邏輯控制部分由PLC完成。PLC負責處理各種 信號的邏輯關系，從而向變頻器發出起停信號，同時變頻器也將自身的工作狀態 發PLC形成雙向聯絡關系。系統還配置了與電動機同軸連接旋轉譯碼器及PG卡,完成速度檢測及反饋，形成速度閉環和位置閉環。此系統還必須配置制動電阻， 當電梯減速運行時，電動機處于再生發電狀態，向變頻器回饋電能，抑制直流電 壓升高。4.1 變頻電梯電力傳動系統如圖4-2所示為電梯驅動機構原理圖，動力來自電動機

39、，一般選11KW或15KW 的異步電動機。曳引機的作用有三個：一是調速，二是驅動曳引鋼絲純，三是在 電梯停車時實施制動。為了加大載重能力，鋼絲繩的一端是轎廂，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%（公式4-1-1 ）式中的45%!平衡系數，一般要求平衡系數在 45%-50雙問28這種驅動機構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， 電動機額負載最大，處在驅動狀態，這就要求電動機在四象限內運行。為滿足乘 客的舒適感和平層精度，要求電動機在各種負載下都有良好的調速性能和準確停 車性能。為滿足這些要求采用變

40、頻器控制電動機是最合適的。變頻器不但可以提 供良好的調速性能，并能節約大量電能，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動系統為例并結合圖4-3說明VVV注頻電梯電力傳動系統的工作原理。速度反饋PWMDSP控制回路三相整流三相逆變速度指令圖4-3變頻電梯電力傳動系統該系統的特點有：（1）使用交流感應電動機結構簡單，制造容易，維護方便，適于高速運行。（2）電力傳動效率高，節約電能。電梯屬于一種位能負載，在運 行時具有動能，因此在制動時，將其回饋電網具有很大意義。（3）結構緊湊，體積小，重量輕，占地面積大為減少。4.2 電梯的主電路圖4-4是電梯的主電路

41、圖。圖中M1為YTD系列電梯專用雙速籠型異步電動機； KM1 KM如電動機正反轉接觸器，用以實現電梯上下行控制；KM3 KM的電梯高低速運行接觸器，用以實現電梯的高速與低速運行；KM效啟動加速接觸器；KM6KM7 KM8為減速制動接觸器，用以調整電梯制動時的加速度；L1、L2與R1、R2為用入電動機定子電路的電抗與電阻，與 KM5KM8合實現電動機的加減速控制。 當KM做KM2t KM31電吸合時，電梯將上行或下行啟動，延時后 KM5®電吸合， 切除R1、L1,電梯將轉為上行或下行的穩速運行；當電梯解說到停層指令后，KM3斷電釋放，KM4!電吸合，電動機轉為低速接法，用入阻抗制動，實

42、現上升與下降 的低速運行，且 KM5KM獻次通電吸合，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。在檢修狀態時，電梯只能在低速接法下點動運行。圖4-4電梯主電路圖4.3 機型選擇及I/O分配4.3.1 輸入模塊PLC輸入模塊的功能主要是檢測來自現場設備的輸入信號，并將其轉換成PLC內部可處理的電平信號。輸入信號及地址分配如表4-1所示。1、輸入信號的類型選擇常用的開關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。選擇時一般根據現場輸入信號及周圍環境來考慮。交流輸入模塊觸點接觸可靠，適合于有油污、粉塵的惡劣

43、環境下使用；直流 輸入模塊的延遲時間較短，可以直接接近開關、光電開關等電子設備連接。2、輸入信號電壓等級選擇直流中有分為5V、12V、24V、60V、和68V,交流又分為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。如5V最遠不超過10m 3、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;分組式本K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

44、源。隔離式每點平均價格較高，如果信 號之間不需要隔離，應選用前兩種。表4-1輸入信號及地址分配名稱符號輸入點開門按鈕SB1X003關門按鈕SB2X004門鎖開關KA1X000自動開關SA1-1X001檢修開關SA1-2X002基站開關SQ5X007負一樓感應器1KRX021一樓感應器2KRX022一樓感應器3KRX023三樓感應器4KRX024四樓感應器5KRX025五樓感應器6KRX026安全運行開關KA2RUN(X020)開門到位開關SQ6X010關門到位開關SQ7X011上行限位開關SQ17X012下行限位開關SQ18X013上平層感應器7KRX008卜平層感應器8KRX009上行起動按

45、鈕SB3X005下行起動按鈕SB4X006負一樓轎內選層鈕SB5X014一樓轎內選層鈕SB6X015一樓轎內選層鈕SB7X016三樓轎內選層鈕SB8X017四樓轎內選層鈕SB9X018五樓轎內選層鈕SB10X019負一樓上行外呼鈕1SB1X027一樓上行外呼鈕2SB1X028一樓下行外呼鈕2SB2X029一樓上行外呼鈕3SB1X030一樓下行外呼鈕3SB2X031三樓上行外呼鈕4SB1X032三樓下行外呼鈕4SB2X033四樓上行外呼鈕5SB1X034四樓下行外呼鈕5SB2X035五樓下行外呼鈕6SB2X0364.3.2 輸出模塊PLC輸出模塊的功能主要是將內部的輸出電平， 在輸出前轉換可匹配

46、外部負載 設備的控制信號。輸出信號及地址分配如表 4-2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。品閘管輸出模塊比較適合于開關頻率高、電感性和低功率因數的負載設備， 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載，它和晶閘管屬于無觸點元件，可靠性高、 響應速度快、壽命長，適用于通斷頻繁的負載，但過載能力稍差。而繼電器輸出模塊的優點是使用電壓范圍寬，導通壓降損失少，并且價格較 低，但使用壽命不長，而且響應速度較慢。2、輸出接線方式的選擇。與輸入接線方式的選擇相同。3、輸出電流的選擇輸出模塊同時接通電數的電流累計值必須小于公共端所允許通過的

47、電流值。 輸出模塊的輸出電流大小要大于負載電流的額定值。表4-2輸出信號及地址分配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-KM11Y005-Y010開門接觸器KM12Y011關門接觸器KM13Y012上行指示燈HL7Y019下行指示燈HL8Y020負一層指示燈1HLY013一層指示燈2HLY014二層指示燈3HLY015三層指示燈4HLY016四層指示燈5HLY017五層指示燈6HLY018負一層內選記憶燈HL1Y021一層內選記憶燈HL2Y022二層內選記憶燈HL3Y023三層內選

48、記憶燈HL4Y024四層內選記憶燈HL5Y025五層內選記憶燈HL6Y026負一樓向上召喚燈HL9Y027一樓向上召喚燈HL10Y028一樓向卜召喚燈HL11Y029一樓向上召喚燈HL12Y030二樓向卜召喚燈HL13Y031三樓向上召喚燈HL14Y032三樓向卜召喚燈HL15Y033四樓向上召喚燈HL16Y034四樓向卜召喚燈HL17Y035五樓向卜召喚燈HL18Y036由上面可知三層電梯有37個輸入信號，37個輸出信號，考慮到留有余量，選擇FX2NH80MR-D （40點輸入，40點輸出）的PLC4.4 電梯外部接線圖見附錄湖南工業職業技術學院畢業設計論文第五章軟件設計梯控制程序的設計需按

49、照5-1所示的程序流程圖來編輯42圖5-1程序流程圖設計梯形圖一般要遵循以下規則：(1) I/O點和內部各軟繼電器等的常開和常閉觸點可多次重復使用(2)軟繼電器的線圈不能直接與左母線相連，應有過渡點。(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出現( SET RSTB外)。(5) PLC的輸入輸出點可當軟繼電器來用。5.1 開門環節設計電梯的開門存在以下幾種情況：梯形圖如圖 5-2所示。1、電梯投入運行前的開門。此時電梯位于基站，將開關梯鑰匙插入SA2內，旋轉至開梯位置，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

50、下，開關門均為手動狀態，由開關門按鈕 SB1、SB2實施開門與關門。3、電梯自動運行停層時的開門。電梯停層時，到平層位置，M140接通，電梯應開始開門。4、電梯關門過程中的重新開門。關門過程中，若有人或物夾在兩門的中間， 需重新開門，本設計通過開門按鈕實施重新開門。5、呼梯開門。電梯到達某層后，如果沒有人繼續使用電梯，電梯將停靠在該圖5-2開門環節梯形圖5.2 關門環節設計電梯關門存在以下幾種情況：梯形圖如圖 5-3所示。1 .電梯停用后的關門。此時電梯到達基站，司機或乘客離開轎廂，電梯自動 關門，司機將開關梯鑰匙插入SA2旋轉到關梯位置，電梯的安全回路被切斷，PLC 停止運行，電梯被關閉。2

51、 .電梯自動運行時關門。停站時間繼電器 T50延時結束時，電梯應自動關門。3 .電梯檢修狀態時的關門。圖5-3關門環節梯形圖5.3 層樓信號產生與消除環節設計當電梯位于某一層時，指層感應器 1KR6KRT生該樓層的信號，以控制指層 燈的狀態，離開該層時，該樓層信號應被新的樓層信號所代替。其梯形圖如圖 5-4 所示，圖中當層的層樓輔助繼電器是用上層或下層的層樓信號關斷的。圖5-4層樓信號產生與消除環節梯形圖5.4 停層信號登記與消除環節設計乘客或司機通過對轎廂內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，當電梯到達所選的樓層后，停層信 號即被消除，指示燈

52、也應熄滅。其梯形圖5-5所示，圖中各內選層輔助繼電器梯形圖支路中申入了層樓輔助繼電器的動斷觸點圖5-5停層信號登記與消除環節梯形圖5.5 外呼信號登記與消除環節設計乘客或司機在廳門外呼梯是，呼梯信號應被接收和記憶。當電梯到達該樓層， 且定向方向與目的方向一致時，呼梯要求已滿足，呼梯信號應被消除。故其梯形 圖如圖4-6所示。圖5-6中，按下外呼按鈕時，相對應的外呼輔助繼電器接通， 外呼按鈕下的時候，表示呼梯要求已被電梯接受并記憶，而該信號的消除環節由 當層層信號的動斷觸點與都勻行方向信號的動斷并聯構成的（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中只應同向

53、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，若由區三樓以上的內選層要求及外呼梯要求，電梯到達二樓時（無二樓上行 要求，電梯到達二樓時）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。圖5-6外呼信號登記與消除環節梯形圖5.6 定向環節設計在自動運行狀態下，電梯首先應確定運行方向，也即定此阿向。電梯的定向 只有兩種情況，即殺過農行和下行。電梯處于待命狀態，接受到內選和為呼信號 時，應將電梯所處的位置與內選和外呼信號進行比較，定是上行和下行。一旦電 定向后，內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5-7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呼信號和電梯位置信號著稱，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”