多層電梯的plc控制系統(tǒng)設計設計3876860

1、平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）說明書畢 業(yè) 設 計（論文）（說 明 書）多層電梯的plc控制系統(tǒng)設計題 目： xxxxxx姓 名： xxxxxx平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院 2013年5月20日摘要隨著社會的發(fā)展和科技的進步，人們的生活生產也發(fā)生了日新月異的變化，電梯已經(jīng)成為了各大城市不可取少的工具。尤其是在物質和精神需求不斷增長的今天，電梯已經(jīng)不僅僅是一種代步工具，在許多大型城市，它已經(jīng)衍生出了各種各樣的產品。而現(xiàn)代電梯所包含的科技和技術亦是前所未有的，計算機、自動控制和電力電子等新興技術在電梯的制造中都有所體現(xiàn)?，F(xiàn)如今比較常見的電梯大多由plc代替原來的繼電器進行邏輯控制，在調速方面也大

2、多使用快捷穩(wěn)定的變頻器進行控制。本次設計根據(jù)當今世界科技的發(fā)展趨勢，將可編程序控制器（plc）和變頻器進行結合，通過合理的設計完成對電梯系統(tǒng)的控制，在可靠性，靈活性以及安全保護方面都有所提高。并且將乘坐時的舒適感也考慮到了設計當中，使得電梯達到了比較理想的水平。本設計所制造的電梯具有廳內外召喚、選層、樓層顯示和警鈴提醒等功能。本設計分析介紹了電梯的基本結構，闡述了電梯的工作原理，并且對plc程序的分析和設計進行了重點編寫。整體大致分為硬件設計和軟件設計兩部分，并在論文的最后對電梯的發(fā)展進行了總結和展望。關鍵詞：電梯，plc，變頻器調速，梯形圖ii平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）說明書ab

3、stractwith the social development and technological advances, peoples live and production have taken place changes with each passing day, the elevator has become important tool for cities. especially in the growing material and spiritual needs of today, the elevator has not only a tool of transport

4、in many large cities, it has been derived varieties of products. the modern elevator technology and techniques is also unprecedented, computer, automatic control and power electronics and other emerging technology in the manufacture of the elevator are reflected. now most of the elevator replace the

5、 relay by the plc logic control, the governor also mostly used to control fast and stable drive. this design based on technological trends in todays world, the programmable logic controller (plc) and frequency control drive the integration of the design is completed through the rational control of t

6、he elevator system, in reliability, flexibility, and security aspects of the increased. and when the ride comfort is also taken into the design, making the elevator reached the ideal level. the design of the elevator produced by the office of internal and external calls with the election floor, floo

7、r displays and alarms to remind the other functions. the design describes the basic structure of the elevator and the elevator works, and the plc program for the analysis and design of the focus of the preparation. whole is broadly divided into hardware and software design in two parts, and in the e

8、nd of the paper summarizes the elevator development and prospects.key words:elevator,plc,frequency control,lad目錄第一章 緒論1.1 設計背景當今社會，日新月異，高層建筑已經(jīng)成為一個城市發(fā)展所必不可少的建筑，與之相伴隨的電梯也在生產和生活中有了廣泛的應用。我們所定義的電梯，就是一種以電動機為動力的垂直升降機，裝有箱狀吊艙，用于多層建筑乘人或載運貨物。也有臺階式，踏步板裝在履帶上連續(xù)運行，俗稱自動電梯。 還有服務于規(guī)定樓層的固定式升降設備。它具有一個轎廂，運行在至少兩列垂直的或傾斜角小于

9、15度的剛性導軌之間。轎廂尺寸與結構形式要便于乘客出入或裝卸貨物。目前，電梯的控制方式大致分為兩種：一是采用微機作為信號控制單元，二是采用可編程控制器（plc）進行集選控制。兩種方法各有優(yōu)點。本次設計采用plc對轎廂式電梯進行控制，這也是現(xiàn)在國內大多數(shù)電梯生產廠家所采用的電梯控制系統(tǒng)。1.1.1 發(fā)展現(xiàn)狀升降工具在人類的歷史上已經(jīng)存在并應用了幾千年，但驅動力一般是人力或畜力，直到1889年，升降機開始采用電力驅動，才真正出現(xiàn)了電梯。電梯在驅動控制技術方面的發(fā)展經(jīng)歷了直流電機驅動控制，交流單速電機驅動控制，交流雙速電機驅動控制，直流有無齒輪、無齒輪調速驅動控制，交流調壓調速驅動控制，交流變壓變頻

10、調速驅動控制，交流永磁同步電機變頻調速驅動控制等階段。19世紀末,采用沃德-倫納德系統(tǒng)驅動控制的直流電梯出現(xiàn)，使電梯的運行性能明顯改善。20世紀初，開始出現(xiàn)交流感應電動機驅動的電梯，后來槽輪式（即曳引式）驅動的電梯代替了鼓輪卷筒式驅動的電梯，為長行程和具有高度安全性的現(xiàn)代電梯奠定了基礎。20世紀上半葉，直流調速系統(tǒng)在中、高速電梯中占有較大比例。1967年，晶閘管用于電梯驅動，交流調壓調速驅動控制的電梯出現(xiàn)。1983年，變壓變頻控制的電梯出現(xiàn)，由于其良好的調速性能、舒適感和節(jié)能等特點迅速成為電梯的主流產品。1996年，交流永磁同步無齒輪曳引機驅動的無機房電梯出現(xiàn)，電梯技術又一次革新。由于曳引機和

11、控制柜置于井道中，省去了獨立機房，節(jié)約了建筑成本，增加了大樓的有效面積，提高了大樓建筑美學的設計自由度。這種電梯還具有節(jié)能、無油污染、免維護和安全性高等特點。電梯在操縱控制方式方面的發(fā)展經(jīng)歷了手柄開關操縱、按鈕控制、信號控制、集選控制等過程，對于多臺電梯出現(xiàn)了并聯(lián)控制、智能群控。如今，世界各國的電梯公司還在不斷地進行電梯新品的研發(fā)、維修保養(yǎng)服務系統(tǒng)的完善，力求滿足人們的對現(xiàn)代建筑交通日益增長的需求。電梯進入中國市場已有一百多年的歷史，但真正中國自主研究電梯是在建國以后。1979年以前，建國以來30年間，全國生產安裝電梯約1萬臺。這些電梯主要是直流電梯和交流雙速電梯。中國電梯產業(yè)在引入外資后才進

12、入了真正的大發(fā)展階段，中國電梯產業(yè)在80年代以后發(fā)展史可以說就是一部外資引進的發(fā)展史，從外資進入中國電梯行業(yè)的進程來看，中外電梯合資企業(yè)大體經(jīng)歷了如下四次發(fā)展階段：中外合資中方控股、外方逐漸開始控股、基本由外方控股、全部為外方控股或獨資。所以中國的電梯在技術方面一直沒有自己的突破，所有的技術和大部分的設備都是依賴國外的大型電梯公司。 2000年5月，迅達電梯公司發(fā)布eurolift無機房電梯。它采用高強度無鋼絲繩芯的合成纖維曳引繩“schindleraramid”牽引轎廂。永磁電機無齒輪曳引機驅動。2000年，奧的斯公司發(fā)布gen2無機房電梯。它采用扁平的鋼絲繩加固膠帶牽引轎廂，鋼絲繩加固膠帶

13、（外面包裹著聚氨酯材料）柔性好。無齒輪曳引機呈細長形，體積小，很容易安裝在井道頂部側面的鋼梁上。2002年，正在建設中預計2004年竣工的臺北國際金融中心大廈將安裝日本東芝電梯公司速度為1010m/min（16.8m/s）的超高速電梯。該電梯采用超大容量電動機、高性能的微處理器、減振技術、新式滾輪導靴和安全鉗、永磁同步電動機、轎廂氣壓緩解和噪聲抑制系統(tǒng)等以實現(xiàn)在安全穩(wěn)定的前提下進行超高速運行。2008年，日立電梯在廊坊國際電梯展會上推出的“環(huán)保電梯”是真正意義上的“低碳節(jié)能”的環(huán)境友好型電梯，創(chuàng)立了低碳電梯的新標準。通過變頻空調和空氣潔凈器的應用，使轎廂空氣更流通、更清新。而能量再生技術、無段

14、速技術等節(jié)能技術的應用，使日立電梯更加節(jié)省能源，減少碳排放。2008年，科威嵌入式電梯控制器以其獨有的能用梯形圖編程、兼容三菱plc指令及編程環(huán)境、可自由組態(tài)顯示、完全嵌入式結構設計、獨特的程序加密方法，成為了關注的焦點。它獨特的嵌入式電梯控制器可以讓消費者通過梯形圖語言設置自己需要的參數(shù)。1.1.2 發(fā)展趨勢1.1.2.1 電力拖動系統(tǒng)拖動技術拖動技術從直流拖動到交流變極調速（交流雙速），到交流變壓調速、到目前應用最為廣泛的變頻變壓（vvvf）調速技術。變頻變壓調速技術發(fā)展很快，其調速性能已完全可與直流電機相媲美。除了具有良好的舒適感之外，平層準確度也大為提高，而且具有明顯的節(jié)能效果。 1.

15、1.2.2 電梯群控系統(tǒng)將更加智能化電梯智能群控系統(tǒng)將基于強大的計算機軟硬件資源，如基于專家系統(tǒng)的群控、基于模糊邏輯的群控、基于計算機圖像監(jiān)控的群控、基于神經(jīng)網(wǎng)絡控制的群控、基于遺傳基因法則的群控等。這些群控系統(tǒng)能適應電梯交通的不確定性、控制目標的多樣化、非線性表現(xiàn)等動態(tài)特性。隨著智能建筑的發(fā)展，電梯的智能群控系統(tǒng)能與大樓所有的自動化服務設備結合成整體智能系統(tǒng)。1.1.2.3 超高速電梯 曳引式超高速電梯的研究繼續(xù)在采用超大容量電動機、高性能的微處理器、減振技術、新式滾輪導靴和安全鉗、永磁同步電動機、轎廂氣壓緩解和噪聲抑制系統(tǒng)等方面推進。采用直線電機驅動的電梯也有較大研究空間。未來超高速電梯舒

16、適感會有明顯提高。1.1.2.4 藍牙技術在電梯上廣泛應用藍牙技術是一種全球開放的、短距無線通訊技術規(guī)范，它可通過短距離無線通訊，把電梯各種電子設備連接起來，無需縱橫交錯的電纜線，可實現(xiàn)無線組網(wǎng)。1.2 關于plc及plc的特點plc，即可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。是工業(yè)控制的核心部分。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(programmable logic controller,

17、plc)，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術的發(fā)展，這種采用微型計算機技術的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱pc。但是為了避免與個人計算機(personal computer)的簡稱混淆，所以將可編程序控制器簡稱plc,plc自1966年美國數(shù)據(jù)設備公司（dec）研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國，日本，德國的可編程序控制器質量優(yōu)良，功能強大。1.2.1 plc的發(fā)展歷史1968年美國通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求。1969 年，美國數(shù)字設備公司研制出了第一臺可編程控制器 pdp14，在美國通用汽車公司的生產線上試用成功，首次采用程序化

18、的手段應用于電氣控制，這是第一代可編程序控制器，稱programmable，是世界上公認的第一臺plc。1969年，美國研制出世界第一臺pdp-14。1971年，日本研制出第一臺dcs-8。1973年，德國研制出第一臺plc。1974年，中國研制出第一臺plc。20世紀70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快便將其引入到可編程控制器，使plc增加了運算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。此時的plc為微機技術和繼電器常規(guī)控制概念相結合的產物。個人計算機發(fā)展起來后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為programmable logic control

19、ler（plc）。 20世紀70年代中末期，可編程控制器進入實用化發(fā)展階段，計算機技術已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設計、模擬量運算、pid功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。 20世紀80年代初，可編程控制器在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應用。世界上生產可編程控制器的國家日益增多，產量日益上升。這標志著可編程控制器已步入成熟階段。 20世紀80年代至90年代中期，是plc發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30-40%。在這時期，plc在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡能力得到大幅度提高，plc逐漸進入過程控制

20、領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的dcs系統(tǒng)。 20世紀末期，可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應于現(xiàn)代工業(yè)的需要。這個時期發(fā)展了大型機和超小型機、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產了各種人機界面單元、通信單元，使應用可編程控制器的工業(yè)控制設備的配套更加容易。1.2.2 plc的主要特點plc是綜合了繼電器接觸器控制的優(yōu)點以及計算機靈活、方便的優(yōu)點而設計制造和發(fā)展起來的，這就使plc具有許多其他控制器所無法相比的特點。(1) 可靠性高，抗干擾能力強。(2) 通用性強，使用方便。(3) 功能強，適應面廣(4) 編程簡單，容易掌握(5) 減少了控制系統(tǒng)的設計及施工的工作量(6) 體積

21、小、重量輕、功耗低、維護方便1.3 變頻器及其特點1.3.1 關于變頻器變頻器的英文譯名是vfd（variable-frequency drive），它是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源的頻率和幅度的方式來控制交流電動機的電力傳動元件。變頻器利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實現(xiàn)對交流異步電機的軟起動、變頻調速、提高運轉精度、改變功率因數(shù)、過流/過壓/過載保護等功能。變頻器在中、韓等亞洲地區(qū)受日本廠商影響而曾被稱作vvvf（variable voltage variable frequency inverter）。變頻器的主電路可分為兩類：電壓

22、型和電流型。電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容；電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。變頻器集成了高壓大功率晶體管技術和電子控制技術，得到了廣泛應用。變頻器的作用是改變交流電機供電的頻率和幅值，從而改變其運動磁場的周期，達到平滑控制電動機轉速的目的。變頻器的出現(xiàn)，使復雜的調速控制簡單化，用變頻器和交流鼠籠式感應電動機組合替代了大部分原先只能用直流電機完成的工作，并且縮小了設備體積，降低了維修率，使傳動技術發(fā)展到新階段。變頻器可以優(yōu)化電機運行，所以也能夠起到增效節(jié)能的作用。1.3.2 變頻調速控制電梯的特點隨著電力電子技術、微電子技術和計算機

23、控制技術的飛速發(fā)展，交流變頻調速技術的發(fā)展也十分迅速。電動機交流變頻技術是當今節(jié)電，改善工藝流程以提高產品質量和改善環(huán)境、推動技術進步的一種手段。變頻調速以其優(yōu)異的調速性能和起制動平穩(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許多優(yōu)點而被國內外公認為最有發(fā)展前途的調速方式3。（1）變頻調速電梯使用的是異步電動機，比同容量的直流電動機具有體積小、占空間小、結構簡單、維護方便、可靠性高、價格低等優(yōu)點。（2）變頻調速電源使用了先進的spwm技術svpwm技術，明顯改善了電梯運行質量和性能;調速范圍寬、控制精度高，動態(tài)性能好，舒適、安靜、快捷，已逐漸取代直流電機調速。（3）變頻調速電梯使

24、用先進的spwm和svpwm技術，明顯改善了電動機供電電源的質量，減少諧波，提高了效率和功率因數(shù)，節(jié)能明顯。31.4 本課題主要研究內容本課題所研究的主要內容是利用可編程序控制器和變頻器控制電梯運行的系統(tǒng)。首先對電梯系統(tǒng)及plc和變頻器做一些基本的介紹，然后闡述電梯控制系統(tǒng)的分類及特點，電梯的控制系統(tǒng)分為信號控制和調速兩部分。在確定了系統(tǒng)的總體結構之后，用plc控制電梯運行的邏輯信號，用變頻器控制調節(jié)電梯的運行速度，選擇出plc和變頻器的型號。然后是系統(tǒng)硬件開發(fā)，完成了變頻器的參數(shù)設置及plc的i/o接口的分配，以及旋轉編碼器與plc的連接。在分析了電梯系統(tǒng)的軟件設計方法基礎上，設計出軟件流程

25、圖，編寫出控制程序梯形圖。第二章 電梯控制系統(tǒng)的設計方案2.1 電梯的介紹2.1.1電梯的種類乘客電梯：為運送乘客設計的電梯，要求有完善的安全設施以及一定的轎內裝飾。載貨電梯：主要為運送貨物而設計，通常有人伴隨的電梯。醫(yī)用電梯：為運送病床、擔架、醫(yī)用車設計的電梯，轎廂長而窄。雜物電梯：供圖書館、辦公樓、飯店運送圖書、文件等設計的電梯。觀光電梯：轎廂壁透明，供乘客觀光用的電梯。車輛電梯：用作裝運車輛的電梯。船舶電梯：船舶上使用的電梯。建筑施工電梯：建筑施工與維修用的電梯。其它類型的電梯，除上述常用電梯外，還有些特殊用途的電梯，如冷庫電梯、防爆電梯、礦井電梯、電站電梯、消防員用電梯等。2.1.2

26、電梯的主要參數(shù)及性能指標2.1.2.1 主要參數(shù)：（1）額定載重量（kg）：制造和設計規(guī)定的電梯載重量。（2）轎廂尺寸（mm）：寬深高。（3）轎廂形式：有單或雙面開門及其它特殊要求等，以及對轎頂、轎底、轎壁的處理，顏色的選擇，對電風扇、電話的要求等。（4）轎門形式：有柵欄門、封閉式中分門、封閉式雙拆門、封閉式雙拆中分門等。（5）開門寬度（mm）：轎廂門和廳門完全開啟的凈寬度。（6）開門方向：人在廳外面對廳門，門向左方向的為左開門，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。（7）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的運行速度。半繞2：1吊索法，轎廂的運行

27、速度等于鋼絲運行速度的一半。全繞1：1吊索法，轎廂的運行速度等于鋼絲的運行速度。（8）額定速度（m/s）：制造和設計所規(guī)定的電梯運行速度。（9）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，轎內按鈕控制或集選控制等。 （10）停層站數(shù)（站）：凡在建筑物內各層樓用于出入轎廂的地點均稱為站。（11）提升高度（mm）：由底層端站樓面至層頂端站樓面間的垂直距離。（12）頂層高度（mm）:由頂層端站樓面至機房樓板或隔音層樓板下最突出構件之的垂直距離。電梯的運行速度越快，頂層高度一般越高。（13）底坑深度（mm）：由層底端站樓面至井道底面之間的垂直距離。一般電梯的運行速度越快

28、，底坑越深。（14）井道深度（mm）：由井道底面至機房樓房或隔音層樓房板下最突出構件之間的垂直距離。（15）井道尺寸（mm）：寬深。2.1.2.2 性能指標（1）安全性電梯時運送乘客的，即使載貨電梯通常也有人相伴隨，因此對電梯的第一要求就是安全。電梯的安全與設計、制造、安裝調試及檢修各環(huán)節(jié)都有密切聯(lián)系，任何一個環(huán)節(jié)出了問題，都可能造成不安全的隱患，以致造成事故。（2）可靠性電梯的可靠性很重要。要想提高可靠性，首先應提高構成電梯的各個零部件的可靠性，只有每個零部件都是可靠的，整個電梯才能使可靠的。（3）停站的準確性停站準確性又稱平層準確度。電梯技術條件對平層準確度規(guī)定如下：表2-1 平層準確度標

29、準電梯類型額定速度（m/s）平層準確度（m/s）交流雙速電梯0.25或0.5150.75或1.030交直流快速電梯1.52.015交直流高速電梯2.05電梯轎廂的平層準確度與電梯的額定速度，電梯的負載情況有密切關系。負載重，則慣性大，提速高慣性也大。因此檢查平層準確度時，分別以空載，滿載，上下運行，到達同一層站停測量平衡誤差，取其最大值做平層站的平層準確度。（4）振動、噪聲及電磁干擾現(xiàn)代電梯是為乘客創(chuàng)造舒適的生活和工作環(huán)境。因側要求電梯運行平穩(wěn)，安靜，無電磁干擾。（5）舒適感和快速感電梯作為一種交通工具，對于快速性的要求是必不可少的，快速可以節(jié)省時間，這對于現(xiàn)代生活中的乘客是很重要的。但是加速

30、度和減速度的過大的不合理變化又會造成乘客的不適感。因此在電梯設計時就要兼顧快速性和舒適感這兩個互相矛盾的因素。（6）節(jié)能現(xiàn)代電梯應該合理的選擇拖動方式，以達到節(jié)能的目的。2.1.3 電梯的結構及組成部件電梯是機電一體化產品。分為機械部分，電氣部分和控制部分。各部分通過控制部分調度，密切協(xié)同，使電梯可靠運行。盡管電梯的品種繁多，但目前使用的電梯絕大多數(shù)為電力拖動、鋼絲繩拽引式結構，其機械部分由拽引系統(tǒng)，轎廂和門系統(tǒng)，平衡系統(tǒng)，導向系統(tǒng)以及機械安全保護裝置組成；而電氣控制部分由電力拖動系統(tǒng)，運行邏輯功能控制系統(tǒng)和電氣安全保護等系統(tǒng)組成。（1）曳引系統(tǒng)電梯曳引系統(tǒng)的功能是輸出動力和傳遞動力，驅動電梯

31、運行。主要由曳引機，曳引鋼絲繩，導向輪和反繩輪組成。曳引機為電梯的運行提供動力，由電動機，拽引輪，連軸器，減速箱，和電磁制動器組成。曳引鋼絲的兩端分別連轎廂和對重，依靠鋼絲繩和曳引輪之間的摩擦來驅動轎廂升降。導向輪的作用是分開轎廂和對重的間距，采用復繞型還可以增加曳引力。（2）導向系統(tǒng)導向系統(tǒng)由導軌，導靴和導軌架組成。它的作用是限制轎廂和對重的活動自由度，使得轎廂和對重只能沿著導軌做升降運動。（3）門系統(tǒng)門系統(tǒng)有轎廂門，層門，開門，連動機構等組成。轎廂門設在轎廂入口，由門扇，門導軌架，等組成，層門設在層站入口處。開門機設在轎廂上，是轎廂和層門的動力源。（4）轎廂轎廂是運送乘客或者貨物的電梯組件

32、。它是有轎廂架和轎廂體組成的。轎廂架是轎廂體的承重機構，由橫梁，立柱，底梁，和斜拉桿等組成。轎廂體由廂底，轎廂壁，轎廂頂以及照明通風裝置，轎廂裝飾件和轎廂內操縱按鈕板等組成。轎廂體空間的大小由額定載重量和額定客人數(shù)決定（5）重量平衡系統(tǒng)重量平衡系統(tǒng)由對重和重量補償裝置組成。對重由對重架和對重塊組成。對重將平衡轎廂自重和部分額定載重。重量補償裝置是補償高層電梯中轎廂與對重側拽引鋼絲繩長度變化對電梯的平衡設計影響的裝置。（6）電力拖動系統(tǒng)電力拖動系統(tǒng)由曳引電機，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，調速裝置等組成，它的作用是對電梯進行速度控制。曳引電機是電梯的動力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電機或者直流電機。供電

33、系統(tǒng)是為電機提供電源的裝置。速度反饋系統(tǒng)是為調速系統(tǒng)提供電梯運行速度信號。一般采用測速發(fā)電機或速度脈沖發(fā)生器與電機相連。調速裝置對曳引電機進行速度控制。（7）電氣控制系統(tǒng)電梯的電氣控制系統(tǒng)由控制裝置，操縱裝置，平層裝置，和位置顯示裝置等部分組成。其中控制裝置根據(jù)電梯的運行邏輯功能要求，控制電梯的運行，設置在機房中的控制柜上。操縱裝置是由轎廂內的按鈕箱和廳門的召喚箱按鈕來操縱電梯的運行的。平層裝置是發(fā)出平層控制信號，使電梯轎廂準確平層的控制裝置。所謂平層，是指轎廂在接近某一樓層的停靠站時，欲使轎廂地坎與廳門地坎達到同一平面的操作。位置顯示裝置是用來顯示電梯所在樓層位置的轎內和廳門的指示燈，廳門指

34、示燈用箭頭指示電梯運行方向。 （8）安全保護系統(tǒng)安全保護系統(tǒng)包括機械的和電氣的各種保護系統(tǒng)，可保護電梯安全的使用。機械方面的有：限速器和安全鉗起超速保護作用，緩沖器起沖頂和撞底保護作用，還有切斷總電源的極限保護裝置。電氣方面的安全保護在電梯的各個運行環(huán)節(jié)中都有體現(xiàn)。6第三章 電梯的結構和功能電梯plc的控制系統(tǒng)主要由信號控制系統(tǒng)和拖動控制系統(tǒng)兩部分組成。主要硬件包括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、調速裝置與主拖動系統(tǒng)等。系統(tǒng)控制核心為plc主機、操縱盤、呼梯盤、井道及安全保護信號通過plc輸入接口送入plc，存儲在存儲器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號，向拖動和門機

35、控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號。3.1 電梯系統(tǒng)的功能和基本結構（1）行車方向由內選信號決定,順向優(yōu)先執(zhí)行。 （2）行車途中如遇呼梯信號時,順向截車,反向不截車。（3）內選信號、呼梯信號具有記憶功能,執(zhí)行后解除。 （4）內選信號、呼梯信號、行車方向、行車樓層位置均由信號燈指示。（5）停層時可延時自動開門、手動開門、(關門過程中)本層順向呼梯開門。 （6）有內選信號時延時自動關門,關門后延時自動行車。 （7）無內選時延時5s自動關門，但不能自動行車。 （8）行車時不能手動開門或本層呼梯開門,開門不能行車。（9）電梯系統(tǒng)發(fā)生故障時，停止運行，并且警鈴發(fā)出警報。轎廂操縱盤廳外呼梯 指層器安全裝置輸入 plc

36、輸出接口 接口 拖動控制井道裝置 圖3-1 plc控制系統(tǒng)基本結構圖當電梯正常工作時，可以由轎廂操縱盤和廳外呼梯對plc發(fā)出指令，plc經(jīng)過分析指令進行邏輯判斷，確定運行方向，開關門和停機，并且控制指層器和拖動系統(tǒng)做出相應動作。安全裝置可以確保轎廂正常運行和乘客、貨物的安全。井道裝置是轎廂運行所連接的外部機械裝置。73.2 變頻器的選擇隨著變頻器性能價格比的提高，交流變頻調速己應用到許多領域，由于變頻調速的諸多優(yōu)點，使得交流變頻調速在電梯行業(yè)也得到廣泛應用。目前有為電梯控制而設計的專用變頻器早已問世，其功能較強，使用靈活，但價格相對較貴。因此，本設計沒有采用專用變頻器，而是選用了通用變頻器通過

37、合理的配置、設計和編程，同樣可以達到專用變頻器的控制效果。這是本設計的特點之一。目前，市場流行的通用變頻器的種類繁多，而電梯行業(yè)中使用的變頻器的品牌也不少，其控制系統(tǒng)的結構也不盡相同，但其總的控制思想?yún)s是大同小異。3.2.1 通用變頻器上個世紀80年代初，通用變頻器實現(xiàn)了商品化。在近20年的時間內，經(jīng)歷了由模擬控制到全數(shù)字控制和由采用bjt到采用igbt兩個大發(fā)展過程：(1)容量不斷擴大80年代初采用的bjt的pwm變頻器實現(xiàn)了通用化。到了90年代初，bjt通用變頻器的容量達到了600kva, 400kva以下的已經(jīng)系列化。現(xiàn)在igbt變頻器的單機容量已1800kva，隨著igbt容量的擴大，

38、通用變頻器的容量也將隨之擴大。(2)結構的小型化變頻器主電路中功率電路的模塊化，控制電路采用大規(guī)模集成電路和全數(shù)字控制技術，結構設計上采用平面安裝技術等一系列措施，促進了變頻電源裝置的小型化的發(fā)展。(3)多功能和智能化電力電子器件和控制技術的不斷進步，使變頻器向多功能化和高性能化方向發(fā)展。特別是微機的應用，為變頻器多功能化和高性能化提供了可靠的保證。人們總結了交流調速電氣傳動控制的大量實踐經(jīng)驗，并不斷融入軟件功能。日益豐富的軟件功能使通用變頻器的多功能化和高性能化為用戶提供了一種可能，即可以把原有生產機械的工藝水平升級，達到以往無法達到的境界，使其變成一種具有高度軟件控制功能的新機種。(4)應

39、用領域不斷擴大通用變頻器經(jīng)歷了模擬控制、數(shù)字控制、數(shù)?；旌峡刂?，直到全數(shù)字控制的演變，逐步地實現(xiàn)了多功能化和高性能化，進而使之對各類生產機械、各類生產工藝的適應性不斷增強。3.2.2 安川vs-616g5型變頻器電梯的調度要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動態(tài)性能外，他的舒適度指標往往是選擇中的一項重要內容。本設計中拖動調速系統(tǒng)的關鍵在于保證電梯按理想的給定速度曲線運行，以改善電梯運行的舒適感；另外，由于電梯在建筑物內的耗電量占建筑物總用電量的相當比例，因此，電梯節(jié)約用電日益受到重視。本次畢業(yè)設計采用安川vs-616g5型全數(shù)字變頻器。它具有磁通矢量控制、轉差補償、負載轉矩自適應等一系列先進功能，可

40、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的場合。而且，vs-616g5變頻器的啟動、制動具有可任意調節(jié)的s曲線和零頻仍可輸出150%力矩的特點，配以高精度的旋轉編碼器，控制精度可達0. 010. 02%，使得電梯運行舒適感好，零速抱閘，平層精度高。無須配專用電機，可自學習所配電機的各個參數(shù)，精確控制任何品牌的電機。采用高性能igbt，載波頻率20khz，從而使變頻器輸出一個不失真的正弦流波形，使電機始終運行于靜噪音狀態(tài)。vs-616g5型變頻器是安川電機公司面向世界推出的通用型變頻器。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

41、本身的自動調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矩與較高的調速圍。vs-616g5變頻器的特點如下:(1)包括電流矢量控制在內的四種控制方式均實現(xiàn)了標準化。(2)有豐富的內藏與選擇功能。(3)由于采用了最新式的硬件，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。表3-1 vs616g5型變頻器標準規(guī)格220v級輸出特性最大輸出電壓3相,200/208/220/230v(對應于輸入電壓)額定輸出頻率最大400hz額定輸入電壓和頻率3 相，200/208/220v 50hz200/208/220/230v 60hz電源允許電壓波動+

42、10%，-15%允許頻率波動5%400v級輸出特性最大輸出電壓3相,380/400/415/440/460v(對應輸入電壓)額定輸出頻率最大400hz額定輸入電壓和頻率3相,380/400/415/440/460v 50-60hz電源允許電壓波動+10%，-15%允許頻率波動5%控制特性控制方式正弦波pwm (v/f控制、帶pg反饋v/f控制、開、閉環(huán)矢量控制4種控制方式任選性)啟動力矩150%/1hz(帶pg, 150%/ormin)速度控制范圍1:100(帶pg, 1:1000)速度控制精度0. 2%(帶pg，0. 02%)速度響應5hz(帶pg, 30hz)力矩限制可采用(參數(shù)設定：4級

43、可變)力矩精度5%力矩響應20hz(帶pg, 40hz)頻率控制范圍0. 1400hz頻率控制精度數(shù)字指令:0. 01% ( -10 0c+40 )模擬指令:0.1% (25010 )3.3 plc的選擇3.3.1 plc的主要功能和應用(1)開關邏輯和順序控制這是plc應用最廣泛、最基本的場合。它的主要功能是完成開關邏輯運算和進行順序邏輯控制，從而可以實現(xiàn)各種簡單或十分復雜的控制要求。(2)模擬控制在工業(yè)生產過程中，由許多連續(xù)變化的物理量需要進行控制，如溫度、壓力、流量、液位等，這些都屬于模擬量。為了實現(xiàn)工業(yè)領域對模擬量控制的廣泛要求，目前大部分plc產品都具備處理這類模擬量的功能。特別是在

44、系統(tǒng)中模擬量控制點數(shù)不多，同時混有較多的開關量時，plc具有其他控制裝置所無法比擬的優(yōu)勢。另外某些plc產品還提供了典型控制策略模塊，如pid模塊，從而可實現(xiàn)對系統(tǒng)的pid等反饋或其他模擬量的控制運算。(3)定時控制plc具有很強的定時、計數(shù)功能，它可以為用戶提供數(shù)十甚至上百個定時與計數(shù)器。其定時時間間隔可以由用戶加以設定。對于計數(shù)器，如果需要對于頻率較高的信號進行計數(shù)，可以選擇高速計數(shù)器。(4)數(shù)據(jù)處理新型plc都具有數(shù)據(jù)處理的能力，它不僅能進行算術運算，數(shù)據(jù)傳送，而還能進行數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉換、數(shù)據(jù)顯示打印等功能，有些plc還可以進行浮點運算、函數(shù)運算。(5)信號連鎖系統(tǒng)信號連鎖是安全生產所

45、需的。在信號連鎖系統(tǒng)中，采用高可靠性的plc是安全生產的要求。對安全要求高的系統(tǒng)還可采用多重的檢出元件和連鎖系統(tǒng)，而對其中的邏輯運算等，可采用冗余的plc實現(xiàn)。(6)通信把plc作為下位機，與上位機或同級的可編程序控制器進行通信，完成數(shù)據(jù)的處理和信息的交換，實現(xiàn)對整個生產過程的信息控制和管理，因此plc是實現(xiàn)工廠自動化的理想工業(yè)控制器。23.3.2 三菱fx2n系列plc本課題選用三菱系列plc作為控制單元。本設計一共有29個輸入和29個輸出。因此選用fx2n80mr型號的plc。具體的i/o接口分配如下表所示。表3-2 輸入接口x0 x1轎廂內開關門開關x40 x41x42二至四下召喚按鈕x

46、2 x3開關門限位開關x50紅外線傳感x4 x5高速計數(shù)器輸入端x51變頻器運轉信號x6硬件復位x52直駛開關x7轎廂門鎖x53 x54上下極限開關x10x11x12x13一至四層接近開關x20x21x22x23一至四內指令按鈕x24超載觸點x25警鈴開關x30x31x32一至三上召喚按鈕表3-3 輸出接口y0y1上下行接觸器y20y23內指令選擇指示燈y2y3開關門繼電器y30y32一至三層上召喚信號指示燈y4換速信號繼電器y40y42二至四層下召喚信號指示燈y5點動檢修繼電器y50y56數(shù)碼管y6平層停車繼電器y7蜂鳴器y1013轎廂位置指令燈mm3樓層位置信號75紅外線信號1013內指令

47、登記信號m76平層中間繼電器2023選層信號m73m74正反轉開關3033呼梯信號m71m72定上定下通道4042一至三層上召喚登記信號65變頻器開關5052二至四層下召喚登記信號12自動開關門定時6263上下行順向截梯80120.1時鐘脈沖64電梯運行狀態(tài)8013時鐘脈沖70平層開門繼電器77平層關門繼電器表3-4 中間繼電器第四章 電梯軟件部分的設計4.1 電梯的三個工作狀態(tài)電梯控制系統(tǒng)由呼叫到響應形成一次工作循環(huán)，電梯工作過程又細致分為自檢、正常工作、強制工作等三種工作狀態(tài)。電梯在三種工作狀態(tài)之間來回切換，構成了完整的電梯工作過程。4.1.1 電梯的自檢狀態(tài) plc上電后，plc中的程序

48、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中的程序作出響應。為滿足處于響應呼叫就緒狀態(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閉狀態(tài)。電梯自檢過程的目標為:先按下啟動按鈕，再按下恢復正常工作按鈕，電梯首先是電梯門處于關閉狀態(tài)，然后電梯自動向上運行，經(jīng)過兩個平層點后停止。4.1.2 電梯的正常工作狀態(tài)電梯完成一個呼叫響應的步驟如下:(1)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。(2)電梯通過拖動調速模塊驅動直流電機拖動轎廂運動。轎廂運動速度要經(jīng)過低速轉變?yōu)橹兴僭俎D變?yōu)楦咚伲⒁愿咚龠\行至減速

49、點。(3)當電梯檢測到目標層樓層檢測點產生的減速點信號時，電梯進入減速狀態(tài)，由中速度變?yōu)榈退?，并以低速運行到平層點停止。(4)平層后，經(jīng)過一定延時后關門，直到碰到關門到位行程開關;再經(jīng)過一定延時后關門，直到碰到關門到位行程開關。電梯控制系統(tǒng)始終實時顯示轎廂所在樓層。84.1.3 電梯強制工作狀態(tài)當電梯的初始位置需要調整或電梯需要檢修時，應設置一種狀態(tài)使電梯處于該狀態(tài)時不響應正常的呼叫，并能移動到導軌上、下行極限點間的任意位置。控制臺上消防/檢修按鈕按下后，使電梯立刻停止原來的運行，然后按下強迫上行或下行按鈕，電梯上行或下行;一旦放開該按鈕，電梯立刻停止，當處理完畢時可用恢復正常工作按鈕來使電梯

50、跳出強制工作狀態(tài)。114.2 控制程序流程圖電梯從開始運行到停止運轉是一個完整的過程，它形象地表示了電梯的控制程序是如何運作的。具體的控制程序流程圖如圖5.1所示。圖5-1流程圖第五章 程序調試與運行通過手動編程器輸入plc，在操作中主要是熟悉fx系列可編程控制的功能、指令代碼。將編程器插在基本單元上，將基本單元與編程器置于編程狀態(tài)，然后消除用戶程序存儲器，輸入控制程序。正常情況下程序調試先按i/o接口圖接好線，輸入正常情況下的程序指令，啟動運行。過程分析電梯在一、二、三、四層樓分別設置一個行程開關，在轎箱內設置四個樓層內選按鈕。在行程開關sq1、sq2、sq3、sq4都斷開的情況下，呼叫不起

51、作用。用指示燈來模擬電梯的運行過程從一層到二層：接通x012即接通sq1，表示轎箱原停樓層1，按s2，即x002接通一下，表示呼叫樓層2，則y010接通，二層內選指示燈sel2亮，y005接通，表示電梯上升。斷開sq1，一層指示燈l1亮，過2秒后，一層指示燈l1滅、二層指示燈l2亮。直至sq2接通，y010斷開（二層內選指示燈sel2滅），y005斷開（表示電梯上升停止），二層指示燈l2滅，電梯到達二層。在轎箱原停樓層為1時，按up2，電梯運行過程同上。從一層到三層：接通x012即接通sq1，表示轎箱原停樓層1，按s3，即x001接通一下，表示呼叫樓層3，則y007接通，三層內選指示燈sel3

52、亮，y005接通，表示電梯上升。斷開sq1，一層指示燈l1亮，過2秒后，一層指示燈l1滅、二層指示燈l2亮；過2秒后，二層指示燈l2滅、三層指示燈l3亮。直至sq3接通，y007斷開（三層內選指示燈sel3滅），y005斷開（表示電梯上升停止），三層指示燈l3滅，電梯到達三層。在轎箱原停樓層為1時，按up3，電梯運行過程同上。從一層到四層：接通x012即接通sq1，表示轎箱原停樓層1，按s4，即x000接通一下，表示呼叫樓層4，則y006接通，四層內選指示燈sel4亮，y005接通，表示電梯上升。斷開sq1，一層指示燈l1亮，過2秒后，一層指示燈l1滅、二層指示燈l2亮；過2秒后，二層指示燈l

53、2滅、三層指示燈l3亮；過2秒后，三層指示燈l3滅、四層指示燈l4亮。直至sq4接通，y006斷開（四層內選指示燈sel4滅），y005斷開（表示電梯上升停止），四層指示燈l4滅，電梯到達四層。在轎箱原停樓層為1時，按dn4，電梯運行過程同上。從二層到三層：接通x013即接通sq2，表示轎箱原停樓層2，按s3，即x001接通一下，表示呼叫樓層3，則y007接通，三層內選指示燈sel3亮，y005接通，表示電梯上升。斷開sq2，二層指示燈l2亮，過2秒后，二層指示燈l2滅、三層指示燈l3亮。直至sq3接通，y007斷開（三層內選指示燈sel3滅），y005斷開（表示電梯上升停止），三層指示燈l3

54、滅，電梯到達三層。在轎箱原停樓層為2時，按up3，電梯運行過程同上。二層到四層：接通x013即接通sq2，表示轎箱原停樓層2，按s4，即x000接通一下，表示呼叫樓層4，則y006接通，四層內選指示燈sel4亮，y005接通，表示電梯上升。斷開sq2，二層指示燈l2亮，過2秒后，二層指示燈l2滅、三層指示燈l3亮；過2秒后，三層指示燈l3滅、四層指示燈l4亮。直至sq4接通，y006斷開（四層內選指示燈sel4滅），y005斷開（表示電梯上升停止），四層指示燈l4滅，電梯到達四層。在轎箱原停樓層為2時，按dn4，電梯運行過程同上。從三層到四層：接通x014即接通sq3，表示轎箱原停樓層3，按s

55、4，即x000接通一下，表示呼叫樓層4，則y006接通，四層內選指示燈sel4亮，y005接通，表示電梯上升。斷開sq3，三層指示燈l3亮，過2秒后，三層指示燈l3滅、四層指示燈l4亮。直至sq4接通，y006斷開（四層內選指示燈sel4滅），y005斷開（表示電梯上升停止），四層指示燈l4滅，電梯到達四層。在轎箱原停樓層為3時，按dn4，電梯運行過程同上。四層到三層：接通x015即接通sq4，表示轎箱原停樓層4，按s3，即x001接通一下，表示呼叫樓層3，則y007接通，三層內選指示燈sel3亮，y004接通，表示電梯下降。斷開sq4，四層指示燈l4亮，過2秒后，四層指示燈l4滅、三層指示燈l3亮。直至sq3接通，y007斷開（三層內選指示燈sel3滅），y004斷開（表示電梯下降停止），三層指示燈l3滅，電梯到達三層。在轎箱原停樓層為4時，按dn3，電梯運行過程同上。四層到二層：接通x015即接通sq4，表示轎箱原停樓層4，按s2，即x002接通一下，表示呼叫樓層2，則y010接通，二層內選指示燈sel2亮，y004接通，表示電梯下降。斷開sq4，四層指示燈l4亮，過2秒后，四層指示燈l4滅、三層指示燈l3亮，過2秒后，三層指示燈l3滅、二層指示燈l2亮。直至sq2接通，y010斷開（二層內選指示燈sel2滅），y0