机电一体化毕业设计（论文）基于PLC的电梯控制系统设计1

1、基于plc的电梯控制系统设计摘要 电梯不仅仅是高层建筑罩的必备设施，在多层建筑里也是不可缺少的垂直运输工具。电梯的控制系统已由初期的继电控制向微机控制发展。可编程控制器由于具有可靠性高、功能强大等特点已经成为电梯微机控制系统的核心。 本文在阐述电梯的结构和可编程控制器的结构和工作原理的基础上，针对5层5站电梯，使用三菱fx2n80mr可编程控制器，设计了电梯的控制系统。包括电梯的指层控制模块、轿内指令和厅外召唤的登记与消号模块、电梯的选层和定向模块、电梯的歼关门运行模块、电梯运行控制模块等，实现了电梯的指层控制、轿内与各层厅站呼梯指令的记录、电梯运行方向和停靠的层站的控制，自动运行和自动开关门

2、等功能。 这种电梯控制系统应用于实际运行的电梯中，运行结果表明：电梯控制系统安全性和可靠性高，月常保养维护和故障检修方便，运行成本低。电梯连续运行12000次，故障率为0,平层精度小于_+5mm，平衡系数4850，起动、制动及运行平稳、舒适，安全保护和可靠性均达到gb75882003的规定，能够满足电梯的控制要求。关键词: 电梯；控制系统；可编程控制器design of elevator control system based on programmable logic controllerabstractelevator is not only the necessary facility

3、 in the high-rise buildingis also the essential vertical transport means in the multilayered constructionthe control system of elevator is developed from the initial relay control svstem to the microcomputer congol systemthe programmable logic controller has already become the core of the elevator m

4、icrocomputer control system because of its high reliability and formidable function and so on tlle characteristics this article elabomted the elevator structure，the structure and the working principle of the programmable logic controlleraim at the elevator of five floors and five stations，the writer

5、 design this elevator control system by the use of mitsubishi fx2n80mr programmable lclgic controller111e writer design the elevator control modulessuch the module of shown layerthe module of register and cancel the instructions from the cabinthe module of register and cancel the instructions from也e

6、 smfion hallthe module of choose station and direction。the module ofdoor movement，the module ofelevator operation，and so onthese modules achieve the functions：fingering out the location of the cabin，registering the instructions from the cabin and the station hallchoosing the direction and the statio

7、n of elevator follow these instructions，operating elevator and door automatically，and otherfunctions this elevator control system applies in the actual operating elevatorthe operating result indieated：its security and reliability ale high,the routine maintenance and the trouble shooting are convenie

8、nt,the elevator operating cost is lowthe elevator continuous running 12000 timesthe failure rate is 0。the even level precision is smaller than+5mm，the balancedeoefficient is 4850，the starting，the brake and the movement ale extremely steady dnd comfortable，the safekeeping of security and the reliabil

9、ity achieved gb75882003 the stipulationscan satisfy the elevator the control request key words：elevator；control system；programmable logic controller1绪论随着我国经济的发展, 城市中涌现出越来越多的高层建筑, 而与之配套的电梯已成为人们日常生活中不可缺少的工具。同时, 由于城市老龄化问题日益突出, 多层建筑同样也有使用电梯的要求。而目前, 国内中小电梯厂商大多采用继电器控制或微机控制方法实现对电梯的控制前者控制线路复杂、体积大、故障率高、维护困难后

10、者可靠性不高, 容易发生故障, 从而使电梯难以达到用户希望的安全、稳定、可靠的基本要求。自问世以来, 以其高可靠的特点在工业自动化领域获得广泛的应用。近年来, 随着超大规模集成电路技术和通信技术的进步, 的性能价格比逐年提高, 使用控制电梯, 是一种投资小、见效快、可靠性高的好方法。1.1课题研究背景和意义电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通 工具。随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。电梯是集机电一体的复杂系统，不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒适感和美

11、学等问题。而对现代电梯而言，应具有高度的安全性。事实上，在电梯上已经采用了多项安全保护措施。在设计电梯的时候，对机械零部件和电器元件都采取了很大的安全系数和保险系数1。然而只有电梯的制造，安装调试、售后服务和维修保养都达到高质量才能全面保证电梯的最终高质量。在国外，已“法规”实行电梯制造、安装和维修一体化，实行由各制造企业认可的法规认证的专业安装队伍维修单位，承担安装调试、定期维修和检查试验，从而为电梯运行的可靠性和安全性提供了保证。因此，可以说乘坐电梯更安全。美国一家保险公司对电梯的安全性做过认真地调查和科学计算，其结论是：乘电梯比走楼梯安全5倍。掘资料统计，在美国乘其他交通工具的人数每年约

12、为80亿人次而乘电梯的人数每年却有540亿人次之多”目前，由可编程序控制器(plc)和微机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度发展着。采用plc控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运行更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完成更为复杂的控制任务，己成为电梯控制的发展方向。可编程序控制器，是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机。可编程序控制器plc在现代工业自动化控制中是最值得重视的先进控制技术。plc现已成为现代工业控制三大支柱(plc、cadcam、robot)之一，以

13、其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能，易与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速记数与位控等高性能模块等优异性能，同益取代由大量中|日j继电器、时间继电器、记数继电器等组成的传统的继电一接触控制系统，在机械、化工、石油、冶会、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业德到广泛应用.总之，电梯的控制是比较复杂的，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空问。plc是专门为工业过程控制而设计的控制设备，随着plc应用技术的不断发展，将使得它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠，抗干扰性能增强、机械与电气部件有机地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的

14、功能综合在一起因此，它已经成为电梯运行中的关键技术。1.2国内外发展状况国内外发展状况在经济不断发展，科学技术r新月异的今天，楼的高度已和经济发展同样的速度成长起来。作为建筑的中枢神经，电梯起着不可或缺的作用，电梯作为建筑物内的主要运输工具，像其他的交通工具一样，已经成为我们r常生活的一个不可缺少的组成部分。一个国家的电梯需求总量，主要受其经济增长速度、城市化水平、人口密度及数量、国家产业结构等综合因素的影响。在全球经济持续低迷的情况下，我国国民经济仍然以较高的速度持续增长，城市化水平不断提高。这从客观上导致了我国电梯行业的空前繁荣景象，我国已经成为全球最大的电梯市场。上世纪80年代以来，随着

15、经济建设的持续高速发展，我国电梯需求量越来越大。总趋势是上升的，目自口进入了“第三次浪潮”，2004年总产量超过了8力台，而且目前还没有减速的迹象。从1949年建国以来全国共生产安装了6l万多台电梯。尽管如此，我国的电梯远未达到饱和的程度。全世界平均1000人有l台电梯，我国如果要达到这个水准，还需要增加70万台。到那时候，全国在用电梯将达到130万台，每年仅报废更新就需要6万台。到2005年，中国电梯的年产量达到135万台，与1980年相比，25年增长了59倍，产量每年平均增长178。2005年安装验收电梯124465台，截至05年底，我国的在用电梯总数已达651794台。如此庞大的市场需求

16、为我国电梯行业的发展创造了广阔的舞台!我国电梯行业已经具备了很强的生产能力。兴旺的电梯市场吸引了全世界所有的知名电梯公司，美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、同本三菱、只立、东芝、富士达等13家大型外商投资公司在国内的市场份额达到了74”先进技术和先进管理的引进对国内电梯企业产生了强大的推动作用。苏州江南、山东百斯特、浙江巨人、上海华立、昌华、东莞飞鹏、宁波宏大、苏州申龙和东南液压电梯等一批优秀的电梯品牌看清了自己的定位与出路。目前国内市场需要的电梯产品，我国电梯行业几乎全部可以生产，不但大量替代了进口，而且有一定的出口。 国产电梯的技术水平和产品质量正在稳步提高。自1985年我国参加了

17、国际标准化组织isotcl78以来，先后等同或等效采用了一批国际标准和先进国家的标准。标准的高起点使我国电梯行业在技术上居于有利地位。许多新技术和新产品，如无机房电梯、无齿轮曳引机、永磁同步拖动技术、远程监控技术等，国际上也是刚刚出现，我国就有许多企业可以生产了。国产电梯以其高质量，低成本的优势赢得了越来越多的国内外客户，为逐步进入国际市场创造了有利条件。随着科技的进步，电梯也更加安全、舒适。然而，人们的追求并没有就此停止下来，仍在不断地进行研究改进。绿色是和平，绿色是天然，绿色是和谐。电梯是载人的机电设备，要实现“绿色”，也就是强调电梯更舒适、更安全地为人类的生产和生活服务，强调电梯与环境的

18、协调与和谐。国外对绿色电梯的研究做得比较出色的可能要数peters了，他专门就绿色电梯进行研究。当然，他的研究是从电梯对环境影响的角度进行的。p不可再生资源的消耗、产生废弃物和为生产满足曳引电梯的电力而产生的二氧化碳。同时他还认为，目前电力是不可持续的并对环境有损害，作为在地球上有责任的人，我们应当减少能源消耗，寻找可持续发展的能源。1.3电梯控制设计目的意义用plc构成电梯控制器主要目的是培养学生综合应用所学课程的基础理论、基本技能和专业知识的能力，培养学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法。培养侧重从生产第一线获得生产实际知识和技能的能力。通过课程设计获得工程技术应用性

19、岗位工作的基本训练，树立正确的生产观点、经济观点和全局观点，实现由学生向工程技术人员的过渡。（1）使学生进一步巩固和加深对所学的基础理论、基本技能和专业知识的掌握，使之系统化、综合化。（2）培养学生独立工作、独立思考和综合运用所学知识技能，提高解决本专业范围内的一般工程技术问题的能力，从而扩大、深化所学的专业知识和技能。（3）培养学生的设计计算、工程绘图、实验研究、数据处理、查阅文献、计算机应用、文字表达等基本工作实践能力，使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路。（4）培养学生学会调查研究的方法、熟悉有关政策，提高运用国家标准、手册等工具书的能力，尤其注重培养学生独立获取新知识、新技术和新信息

20、的能力。（5）使学生初步掌握解决工程技术问题的正确指导思想、方法和手段，树立做事严谨、严肃认真、一丝不苟、实事求是、刻苦钻研、勇于探索、具有创新意识和团结协作的工作作风。（6）培养学生撰写符合规范要求的设计说明书和编写相关技术文件的能力。1.4 电电梯的分类按用途分类乘客电梯，为运送乘客设计的电梯，要求有完善的安全设施以及一定的轿内装饰。载货电梯，主要为运送货物而设计，通常有人伴随的电梯。医用电梯，为运送病床、担架、医用车而设计的电梯，轿厢具有长而窄的特点。杂物电梯，供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等设计的电梯。观光电梯，轿厢壁透明，供乘客观光用的电梯。车辆电梯，用作装运车辆的电梯。

21、船舶电梯，船舶上使用的电梯。建筑施工电梯，建筑施工与维修用的电梯。其它类型的电梯，除上述常用电梯外，还有些特殊用途的电梯，如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯、消防员用电梯等。按驱动方式分类交流电梯，用交流感应电动机作为驱动力的电梯。根据拖动方式又可分为交流单速、交流双速、交流调压调速、交流变压变频调速等。直流电梯，用直流电动机作为驱动力的电梯。这类电梯的额定速度一般在2.00m/s以上。液压电梯，一般利用电动泵驱动液体流动，由柱塞使轿厢升降的电梯。齿轮齿条电梯，将导轨加工成齿条，轿厢装上与齿条啮合的齿轮，电动机带动齿轮旋转使轿厢升降的电梯。螺杆式电梯，将直顶式电梯的柱塞加工成矩形螺纹，再

22、将带有推力轴承的大螺母安装于油缸顶，然后通过电机经减速机（或皮带）带动螺母旋转，从而使螺杆顶升轿厢上升或下降的电梯。直线电机驱动的电梯，其动力源是直线电机。电梯问世初期，曾用蒸汽机、内燃机作为动力直接驱动电梯，现已基本绝迹。按速度分类电梯无严格的速度分类，我国习惯上按下述方法分类。低速梯，常指低于1.00m/s速度的电梯。中速梯，常指速度在1.002.00m/s的电梯。高速梯，常指速度大于2.00m/s的电梯。超高速梯，速度超过5.00m/s的电梯。随着电梯技术的不断发展，电梯速度越来越高，区别高、中、低速电梯的速度限值也在相应地提高。按电梯有无司机分类有司机电梯，电梯的运行方式由专职司机操纵

23、来完成。无司机电梯，乘客进入电梯轿厢，按下操纵盘上所需要去的层楼按钮，电梯自动运行到达目的层楼，这类电梯一般具有集选功能。有/无司机电梯，这类电梯可变换控制电路，平时由乘客操纵，如遇客流量大或必要时改由司机操纵。按操纵控制方式分类手柄开关操纵，电梯司机在轿厢内控制操纵盘手柄开关，实现电梯的起动、上升、下降、平层、停止的运行状态。按钮控制电梯：是一种简单的自动控制电梯，具有自动平层功能，常见有轿外按钮控制、轿内按钮控制两种控制方式。信号控制电梯，这是一种自动控制程度较高的有司机电梯。除具有自动平层，自动开门功能外，尚具有轿厢命令登记，层站召唤登记，自动停层，顺向截停和自动换向等功能。集选控制电梯

24、，是一种在信号控制基础上发展起来的全自动控制的电梯，与信号控制的主要区别在于能实现无司机操纵。并联控制电梯，23台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制，共用层站外召唤按钮，电梯本身都具有集选功能。群控电梯，是用微机控制和统一调度多台集中并列的电梯。群控有梯群的程序控制、梯群智能控制等形式。其它分类方式按机房位置分类，则有机房在井道顶部的（上机房）电梯、机房在井道底部旁侧的（下机房）电梯，以及有机房在井道内部的（无机房）电梯。按轿厢尺寸分类，则经常使用“小型”、“超大型”等抽象词汇表示。此外，还有双层轿厢电梯等。特殊电梯斜行电梯，轿厢在倾斜的井道中沿着倾斜的导轨运行，是集观光和运输于一体的输送设备

25、。特别是由于土地紧张而将住宅移至山区后，斜行电梯发展迅速。立体停车场用电梯，根据不同的停车场可选配不同类型的电梯。建筑施工电梯，是一种采用齿轮齿条啮合方式（包括销齿传动与链传动，或采用钢丝绳提升），使吊笼作垂直或倾斜运动的机械，用以输送人员或物料，主要应用于建筑施工与维修。它还可以作为仓库、码头、船坞、高塔、高烟囱的长期使用的垂直运输机械。电梯的安全保护装置（1）电磁制动器，装于曳引机轴上，一般采用直流电磁制动器，启动时通电松闸，停层后断电制动.（2）强迫减速开关，其分别装于井道的顶部和底部，当轿厢驶过端站换速为减速时，轿厢上的撞块就触动此开关，通过电器传动控制装置，使电动机强迫减速.（3）限

26、位开关，当轿厢经过端站平层位置后仍未停车，此限位开关立即动作，切断电源并制动，强迫停车.（4）行程极限保护开关，当限位开关不起作用，轿厢经过端站时，此开关动作.（5）急停按钮，装于轿厢司机操纵盘上，发生异常情况时，按此按钮切断电源，电磁制动器制动，电梯紧急停车.（6）厅门开关，每个厅门都装有门锁开关,仅当厅门关上才允许电梯启动，在运行过程中如出现厅门开关断开，电梯立即停车.（7）关门安全开关，常见的是装于轿厢门边的安全触板，在关门过程中如安全触板碰到乘客时，发出信号，门电机停止关门，反向开门，延时重新开门，此外还有红外线开关等.（8）超载开关，当超载时轿底下降开关动作，电梯不能关门和运行.（9

27、）其它的开关，安全窗开关，钢带轮的断带开关等.3 基本方案选择 本设计通过多种方案的比较和对照，完成了电梯控制系统中变频器和可编程控制器的选择.3.1 变频器的选择 随着变频器性能价格比的提高，交流变频调速已应用到许多领域，由于变频调速的诸多优点，使得交流变频调速在电梯行业也得到广泛应用. 目前,通用变频器经历了模拟控制、数字控制、数模混合控制,直到全数字控制的演变,逐步地实现了多功能化和高性能化,进而使之对各类生产机械、各类生产工艺的适应性不断增强,最初通用变频器仅用于风机、泵类负载的节能调速和化纤工业中高速缠绕的多机协调运行等，到目前为止,其应用领域得到了相当大的发展(如搬运机械,从反抗性

28、负载的搬运车辆、带式运输机到位能负载的起重机、提升机、立体仓库、立体停车厂等都已采用了通用变频器,金属加工机械，从各类切削机床直到高速磨床乃至数控机床、加工中心超高速伺服机的精确位置控制都已采用了通用变频器,在其它方面,如农用机械、食品机械、木工机械、印刷机械、各类空调、各类家用电器甚至街心公园喷水池,可以说其应用范围相当广阔.并且还将继续扩大. 保护功能电机保护,变频器过载,瞬间过电流,电压下降,过电压,输入缺相等，电梯的调速要求除了一般工业控制的静态、动态性能外,它的舒适度指标往往是选择中的一项重要内容.本设计中拖动调速系统的关键在于保证电梯按理想的给定速度曲线运行,以改善电梯运行的舒适感

29、,另外,由于电梯在建筑物内的耗电量占建筑物总用电量的相当比例,因此,电梯节约用电日益受到重视,考虑以上各种因素,本设计选用安川61665型全数字变频器,它具有磁通矢量控制、转差补偿、负载转矩自适应等一系列先进功能,可以最大限度地提高电机功率因数和电机效率,同时降低了电机运行损耗,特别适合电梯类负载频繁变化的场合. 另外,61665型变频器的启动、制动具有可任意调节的s曲线和零频仍可输出150%力矩的特点,配以高精度的旋转编码器,控制精度可达0.01-0.02%,使得电梯运行舒适感好,零速抱闸,平层精度高.无须配专用电机,可自学习所配电机的各个参数,精确控制任何品牌的电机.采用高性能igbt,载

30、波频率20khz,从而使变频器输出一个不失真的正弦波形,使电机始终运行于静噪音状态.3.1.1 vs-61665型变频器简介vs-61665型变频器是安川电机公司面向世界推出的21世纪通用型变频器,这种变频器不仅考虑了v/f控制,而且还实现了矢量控制,通过其本身的自动调谐功能与无速度传感器电流矢量控制,很容易得到高起动转矩与较高的调速范围.vs-61665型变频器的特点如下:(1)包括电流矢量控制内的四种控制方式均实现了标准化.(2)有风富的内藏与选择功能.(3)由于采用了最新式的硬件,因此功能全、体积小.(4)保护功能完善、维修性能好.(5)通过lcd操作装置,可提高操作性能.3.1.2 v

31、s-61665型变频器的标准规格 vs-61665型变频器的标准规格如表3.1电压200v400v容量范围1.2-110kva1.4-460kva电源电压频率200v:三相 220/208/220v 400v:三相 380/400/415/440/460v电压允许变动+10%-15%频率允许变动5%控制方式正弦波fwm控制: 无传感器矢量控制(无pg) 带传感器矢量控制(带pg) v/f控制 带传感器v/f控制(用参数切换)控制特性启动转矩150%/1hz(无pg) 150%/0r/min(带pg)速度控制范围1:100(无pg) 1:1000(带pg)速度控制精度0.2%(无pg) 0.02

32、%(带pg)速度响应5hz(无pg) 30hz(带pg)转矩极限有转矩精度5%转矩响应20hz(无pg)以上 150hz(带pg)以上频率控制范围0.1-400hz频率精度(温度变动)数字式指令0.01%(-10c-+40c)模拟式指令0.1%(25c-10c)频率设定分辨率(运算分辨率)数字式指令0.01hz/100hz模拟式指令0.03hzj60hz输出频率分辨率0.01hz过载量额定输出电流的150% 1min频率设定信号-10v-10v,0-10v,4-20ma加减速时间0.01-6000.0s制动转矩约20%带制动选择150%抑制高次谐波电源直流电抗器1勺带(200v 24kva 4

33、00v 26kva以下可选择)12相整流不能变动主要控制功能瞬停再启动、下降控制、转矩控制、零点伺服控制等操作装置16字x2线日语液晶显示器接通插件板可选择10种(最多可装3块)保护功能电机保护、变频器过载、瞬间过电流、电压下降、过电压、输入缺相 表3.1 变频器的标准规格 3.2 可编程序控制器(plc)的选择 电梯plc控制系统不再使用继电器控制系统中模拟轿厢运动的机械选层器,电梯运行过程中,轿厢所选楼层位置如何检测,plc软件如何根据给定输入信号及运行条件判断或计算楼层数,是正确定向和选层换速的必要前提.3.2.1可编程序控制器的工作原理可编程序控制器是从继电器控系统发展而来的，它的梯形

34、图程序与继电器系统电路图相似，梯形图中的某些编程元件也沿用了继电器这一名称，如输入、输出继电器等。这种计算机程序实现的“软继电器”，与继电器系统中的物理结构在功能上某些相似之处。可编程序控制器有两种基本的工作状态，即运行（run）状态与停止（stop）状态。在运行状态，可编程控制器通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使可编程序控制器的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是反复不断地重复执行，直至可编程序控制器停机或切换到stop工作状态。除了执行用户程序之外，在每次循环过程中，可编程序控制器还要完成，内部处理、通信处理等工作，一次循环可分为5个阶段（见

35、左上图）。可编程序控制器的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。由于计算机执行指令的速度极高，从外部输入-输出关系来看，处理过程似乎是同时完成的。在内部处理联合阶段。可编程序控制器检查cpu模块内部的硬件是否正常，将监控定时器复位，以及完成一些别的内部工作。在通信服务阶段，可编程序控制器与别的带微处理器的智能装置通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容。当可编程序控制器处于停止（stop）状态时，只执行以上的操作。可编程序控制器处于（run）状态时，还要完成另外3个阶段的操作（见右图），图中仅画出了与用户程序执行过程有关的3个阶段。 3.2.2轿厢楼层位置检测方法 主要方法有以下

36、几种:(1)用干簧管磁感应器或其它位置开关:这种方法直观、简单,但由于每层需使用一个磁感应器,当楼层较高时,会占用plc太多的输入点.(2)利用稳态磁保开关:这种方法需对磁保开关的不同状态进行编码,在各种编码方式中适合电梯控制的只有格雷变形码,但它是无权代码,进行运算时需采用plc指令译码,比较麻烦,软件译码也使程序变的庞大.(3)利用旋转编码器:目前,plc一般都有高速脉冲输入端或专用计数单元,计数准确,使用方便,因而在电梯plc控制系统中， 可用编码器测取电梯运行过程中的准确位置,编码器可直接与plc高速脉冲输入端相连,电源也可利用plc内置24v直流电源，硬件连接可谓简单方便.由以上分析

37、可见，用旋转编码器检测位置优于其它方法,故本设计采用此法.系统轿厢控制按钮的动作要求:本系统采用轿厢外召唤,轿厢内按钮控制方式的自动控制方式,电梯由安装在轿厢内的指令按钮进行操作,其操纵指令为响应,轿厢内指令依层次指令运行启动电梯使电梯到达目的层，轿厢外指令即作为外呼指令. 电梯上行、下行由一台电动机驱动,电动机正转,电梯上升y0;电动机反转,电梯下降y1；每层设有呼叫按钮pb1pb4,每到一层有显示ls1ls4,还有信号灯y2y5. 3.2.3 plc的选型 根据以上选择的轿厢楼层位置检测方法,要求可编程控制器必须有高数计数器,又因为电梯是双向运行的,所以plc还需具有可逆计数器.综合考虑后

38、,本设计按四层电梯考虑,选择了日本三菱公司生产的fx系列机.fx系列机具有以下优点: 1、体积极小、价格便宜. 2、先进美观的外部结构. 3、提供多种子系列供用户选用. 4、灵活多变的系统配置. 5、功能强、使用方便.根据以上选择的轿厢楼层位置检测方法: 该四层电梯设计有10个输入信号，6个输出信号，且考虑余量，选择（32点输入、32点输出）的plc，输出信号及地址编号如“电梯控制i/o分配表” .4 系统硬件设计4.1 变频器结构及参数设置由于采用plc作为逻辑控制器件,故变频器和plc通讯时采用开关量而不用模拟量. 而61665型是通用变频器,因而用在电梯控制上为了满足运行效率、舒适感、平

39、层精度和安全性的要求,其参数设置比专用型变频器要复杂得多.4.1.1 vs-61665变频器的参数 61665变频器共有9组参数,每一组参数的设定都具有特定的含义. 常用参数如表4.1 参数 功用a组确定控制模式b组选择运行功能c组确定加减速时间及转矩补偿时间d组选择频率e组确定运行压频曲线f组保护装置h组确定偏差标准表4.1 变频器参数4.1.2 参数设置积分时间常数宜大些:为了提高运行效率,快车频率应选为工频,而爬行频率要尽可能低些,以减小停车参数设置的原则:（1）为减小启动冲击及增加调速的舒适感，其速度环的比例系数宜小些；（2）零速一般设置为ohz，速抱闸功能将影响舒适感；（3）变频器其

40、它常用参数可根据电网电压和电机铭牌数据直接输入,具体的设置见表4.2.参数名称设定值说明a1-02控制方式选择2不带pg矢量控制方式b1-01频率指令选择1b1-02运行指令选择1b1-03停止方法选择0b1-04反转禁止选择0b2-01零速电平选择0.1hzb2-04停止时直流制动时间losc1-c3加速时间22.0sc1-c4减速时间22.0sc2-c1加速开始时s型曲线时间oasc2-c2加速完了时s型曲线时间oasc2-c3减速开始时s型曲线时间oasc2-c4减速完了时s型曲线时间0.6sc5-01asr比例增益15c5-02asr积分时间13sd1-d9检修速度200rpme1-0

41、1输入电压设置380ve1-04最高输出频率50hze1-05最大电压380ve1-06额定电压频率50hze1-09最低输出频率电压0e2-01电机额定电流按电机铭牌设置e2-02电机额定滑差按电机铭牌设置e2-03电机空载电流按电机铭牌设置e2-04电机极数按电机铭牌设置f1-01pg常数根据旋转编码器铭牌设置f1-02pg断线检测时的动作选择0f1-03超速时的动作选择0f1-04超度偏差过大时的动作选择0f1-05pg分频比根据电机极数选择 表4.2 安川61665变频器主要参数设置表4.1.3 变频器自学习功能的应用方法 为了使变频器工作在最佳状态,在完成参数设置后,需使变频器对所驱

42、动的电动机进行自学习,而61665就具有曳引机参数自学习的功能,其方法是:将曳引机制动轮与电机轴脱离,使电动机处于空载状态,然后启动电动机,让变频器自动识别并存储电动机有关参数,变频器将根据识别到的结果调整控制算法中的有关参数.显然,这一组自学习到的参数,是和变频器匹配的最佳参数,使变频器能对该电动机进行最佳控制.4.1.4 变频器容量计算 变频器的功率可根据曳引机电机功率、电梯运行速度、电梯载重与配重进行选取。设电梯曳引机功率为p1,电梯运行速度为v，电梯自重为w1，电梯载重为w2，配重为w3，重力加速度为g，变频器功率为。在最大载重下，电梯上升所需曳引机功率为p2： 曳引机功率为p2： p

43、2=（w1+w2-w3）g+f1v 其中f1=k(w1+w2-w3)g+&为摩擦力，可忽略不计。 电机功率p1，变频器功率p应接近于电机功率p1，相对于p2留有较大裕量，可取p=1.5p2.4.1.5 变频器制动电阻参数的计算 由于电梯为位能负载，电梯运行过程中产生再生能量，所以变频调速装置应具有制动功能，带有逆变功能的变频调速装置通过逆变器虽然能够将再生能量回溃电网，但成本太高，采用能耗制动方式通过制动单元将再生能量消耗在制动电阻上，成本较低而且具有良好的使用效果.能耗制动电阻r1的大小应使制动电流i1的值不超过变频器额定电流的一般，即：i1=u0/r1=i/2 其中u0为额定情况下变频器的

44、直流母线电压，由于制动电阻的工作不是连续长期工作，因此其功率可以大大小于通电时消耗的功率.4.2 plc控制系统设计 电梯plc的控制系统和其它类型的电梯控制系统一样,主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成.图4.1为电梯plc控制系统的基本结构图,主要硬件包括包括plc主机及扩展、机械系统、娇厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置与主拖动系统等.系统控制核心为plc主机，操纵盘、呼梯盘、井道及安全保护信号通过plc输入接口送入plc，存储在存储器并由plc软件运算处理，然后经输出接口分别向指层器及召唤指示灯等发出显示信号，向拖动和门机控制系统发出控制信号. 图4.1电梯plc控制系

45、统的基本结构图4.2.1 设计思想 电梯信号控制基本由plc软件实现,电梯信号控制系统如图4.2所示,输入到plc的控制信号有:运行方式选择(如自动、有司机、检修、消防运行方式等) 、运行控轿内指令、层站召唤、安全保护信息、旋转编码器光电脉冲、开关门极限为信号、门区和平层信号等. 图4.2电梯plc信号控制系统框图4.2.1.1 电梯控制系统实现的功能(1)一台电机控制上升和下降(2)各层设上、下呼叫开关(最顶层与起使层只设一只)(3)电梯到位后具有手动或自动开门、关门功能.(4)电梯内设有层楼指令健,开关门按健,警铃风扇及照明按健.(5)电梯内外设有层楼指令灯及电梯当前层号指示灯.(6)待客

46、自动开门,当电梯在某层停梯待客时,按下层外召唤按钮,应能自动开门迎客.(7)自动关门与提早关门.在一般情况下,电梯停站4-6秒应能自动关门,在延时时间内,若按下关门按钮,门将不经延时提前实现关门动作.(8)按钮关门.在开关过程中或门关闭后,电梯启动前,按下操纵盘上开关按钮,门将打开.(9)内指令记忆.当轿厢操纵盘上有多个选层指令时,电梯应能按顺序自动停靠车门,并能至调定时间,自动确定运行方向.(10)自动方向.当轿厢操纵盘上,选层指令相对与电梯位置具有不同方向时,电梯应能按先入为主的原则,自动确定运行方向.(11)呼梯记忆与顺向截停.电梯在运行中应能记忆层外的呼梯信号,对符合运行方向的召唤,应

47、能自动逐一停靠应答.(12)自动换向.当电梯完成全部顺向指令后,应能自动换向,应答相反方向的信号.(13)自动关门待客.当完成全部轿厢内指令，又无层外呼梯信号时,电梯应自动在调定时间内自动关闭轿厢照明.(14)自动返基站.当电梯设有基站时,电梯在完成全部指令后,自动驶向基站,停机待客.4.2.1.2 电梯操作方式1、单轿厢下集选控制登记所有轿厢和厅门下行召唤，轿厢上行只是答应轿厢召唤,直至最高层,自动改变运行方向为下行,应答厅门下行召唤.2、单轿厢全集选登记所有厅门和轿厢召唤,上行时顺应答轿厢和厅门上召唤,直至最高层自动反向应答下行召唤和轿厢召唤. 本设计采用全集选操作方式.4.2.1.3 减

48、速及平层控制 电梯的工作特点是频繁起制动,为了提高工作效率、改善舒适感,要求电梯能平滑减速至速度为零时,准确平层,即无速停车抱闸,不要出现爬行现象或低速抱闸,即直接停止,要做到这一点关键是准确发出减速信号,在接近层楼面时按距离精确的自动矫正速度给定曲线.本设计采用旋转编码器检测轿厢位置,只要电梯一运行,计数器就可以精确地确定走过的距离,达到与减速点相应的预制数时即可发出减速命令.不论哪种方式产生的减速命令,由于负载的变化、电网波动、钢丝绳打滑等,都会使减速过程中不符合平层技术要求,为此一般在离层楼100-200mm处需设置一个平层矫正器,以确保平层的长期准确性.4.2.2 i/o点数的分配及机

49、型的选择 本设计按四层的电梯为例,根据需要控制的开关、设备大约有10个输入点,6个输出点需进行控制,考虑10%-150%的裕量,故选择coup主机模块+c40p扩展单元,其点数可达32/32个,i/o分配如下:输入地址： 一层限位行程开关sq1x0二层限位行程开关sq2x1三层限位行程开关sq3x2四层限位行程开关sq4x3一层上升请求开关1x4 二层上升请求开关2x5 三层上升请求开关3x6 四层上升请求开关4x7 一层下降请求开关1x10 二层下降请求开关2x11 三层下降请求开关3x12 四层下降请求开关4x13 极限开关sq5x14 极限开关sq6x15输出地址:电梯上升y0y2m正转

50、电梯下降y1y3m反转4.2.3 电梯控制i/o分配表输入输出器件名称点号器件名称点号器件名称点号启动按钮x0停止按钮x10轿厢上升y0pb1x1ls1x11轿厢下降y1pb2x2ls2x12一楼信号灯l1y2pb3x3ls3x13二楼信号灯l2y3pb4x4ls4x14三楼信号灯l3y4四楼信号灯l4y54.2.4 电梯控制i/o接线图根据i/o通道分配和控制原理,可画出plc的i/o接线图().4.3 系统结构框图 系统由轿厢、开关门机构、曳引机构、控制系统等组成,如图4.5所示. 图4.5系统结构图4.4 电梯控制面板图5 系统软件设计5.1 电梯上行a.当电梯停于1楼(1f)或2f、3

51、f时,4楼呼叫,则上行到4楼碰到行程开关后停止.b.当电梯停于1f或2f,3f呼叫,则上行,碰到3楼行程开关后停止.c.当电梯停于1f,2f呼叫,则上行,碰到2f行程开关后停止.d.当电梯停于1f,2f,3f同时呼叫,则电梯上行到2f,停5s后,继续上行到3f停止.e.当电梯停于1f,3f,4f同时呼叫,则电梯上行到3f,停5s后,继续上行到4f停止.f.当电梯停于1f,2、3、4f同时呼叫电梯上行到2f,停5s后,继续上行到4f停止.g.当电梯停于1f,2f,4f同时呼叫电梯上行到2f,停5s后,继续上行到3f,又停5s后,再继续上行到4f停止.h.当电梯停于2f,3、4f同时呼叫,电梯上行

52、到3f,停5s后,继续上行到4f停止.5.2 电梯下行a.电梯停于4f或3f或2f,1f呼叫,电梯下行到1f停止.b.电梯停于4f或3f,2f呼叫,电梯下行到2f停止.c.电梯停于4f,3f呼叫,电梯下行到3f停止.d.电梯停于4f,3f、2f同时呼叫,电梯下行到3f,停5s,继续下行到2f停止.e.电梯停于4f,2f、1f同时呼叫,电梯下行到2f,停5s,继续下行到1f停止.f.电梯停于4f,3f、2f、1f同时呼叫,电梯下行到3f,停5s,继续下行到2f,停5s,再到1f停止.5.3 楼层显示 图5.1七段码显示6 梯形图 以上梯形图中:0400为停止按钮；04010404分别为四层电梯的呼叫按钮,pb1pb4同时也为此系统的启动按钮；04110414分别为各楼层的停止按钮ls1ls4；0300为电梯上升y0；o301为电梯下降y1；03110314分别为各楼层的信号灯y2y5.7 编制程序ld 0400 rst