毕业设计-三层货梯的PLC控制和变频启动设计说明

1、三层货梯的PLC控制和变频启动设计摘要随着微机技术的应用和固态功率器件的发展和完善，电梯控制从20世纪上半叶的DC调速发展到当代的交流变频调速技术。电梯作为电梯的一种，通过引进国际标准和发达国家的先进技术，在我国不断发展和完善。关键词可编程控制器，货梯控制，梯形图，变频器，PLC通信，监控目录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181234 1.绪论3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181235 1.1 电梯的起源与发展3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181236 1.2 载货

2、电梯的特点与技术现状5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181237 1.3 本文的研究容、目的与意义5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181238 2. 电梯的拖动与控制技术6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181239 2.1 电梯的定义与种类6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181240 2.2 电梯的主要组成7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181241 2.3电梯的主要拖动技术9 HYPERLINK l _RefHeading_Toc20

3、0181242 2.4 电梯的主要控制技术10 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181243 2.5 本章小结12 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181244 3. 货梯控制系统的硬件设计12 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181245 31 可编程控制器（PLC）12 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181246 3.2 变频器20 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181247 3.3 货梯控制系统的设计思想25 HYPERLINK l _RefHe

4、ading_Toc200181248 3.4 本章小结30 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181249 4. 制系统的软件设计32 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181250 4.1 货梯运行时控制的主要指标：32 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181251 4.2 输入信号与编排32 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181252 4.3 货梯轿厢、外控制按钮的动作要求33 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181253 4.4 控制程序流程图34 H

5、YPERLINK l _RefHeading_Toc200181254 4.6货梯上行梯形图36 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181255 4.6 本章小结40 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181256 5. 货梯的通讯与监控40 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181257 5.1 货梯的通讯40 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181258 5.2 货梯的监控43 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181259 5.3 货梯监控的软件设计45 H

6、YPERLINK l _RefHeading_Toc200181260 5.4 本章小结48 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181261 结论49 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181262 参考文献50引言。1.1电梯的起源和发展电梯的起源始于公元前2600年，埃及人和埃及人在建造金字塔时使用最原始的升降系统，但这种起重机的能量全是人力。1203年，法国第二修道院安装了一台起重机。唯一不同的是，机器是用驴做动力的，载重是用缠绕在大鼓上的绳子吊起来的。这种方法一直使用到现代，直到瓦特发明了蒸汽机。大约在1800年，煤矿老板可以用起重机

7、来运输煤矿里的煤。几百年来，人们制造了各种类型的电梯，这些电梯都有一个共同的缺陷:只要升降绳突然断裂，电梯就会迅速下降到底层。1854年，奥的斯设计了一种制动器:在电梯的平台顶部安装一个卡车弹簧，在电梯井道两侧的导轨上连接一个制动杠杆。吊绳与卡车弹簧相连，因此仅举升平台的重量就足以拉开弹簧，避免与制动杆接触。如果绳子断了，卡车弹簧会减弱拉力，两端要和刹车杆啮合，这样平台就能牢牢固定住，避免进一步坠落。“安全电梯”发明成功了！首先，奥蒂斯成为了关注的焦点。第一部电梯不是奥蒂斯发明的，但他是第一部“安全”电梯的发明者。“安全”的概念不仅开创了电梯行业，也为想要建造更高建筑以增加更多可用空间的设计师

8、开辟了道路。但是，真正能称之为电梯(电能驱动的电梯)的产品，应该是在20世纪初才出现的。世界上已经出现了四代无机房电梯。第一代无机房电梯诞生于意大利。它诞生的主要原因是欧洲对古建筑的保护和与液压电梯的竞争。主要原理是电梯主机横跨井道底部放置，即只有一个轮子在井道内；第二代无机房电梯也位于井道底部，但主机全部移入井道；无机房三代电梯架空，主机放在导轨上；无机房三代到四代电梯的过渡产品，由主机放在导轨顶部。目前欧洲已经淘汰了前两代无机房电梯。淘汰的原因是安全隐患严重，所以从1997年开始，几乎没有欧洲公司使用这种无机房电梯。第三代无机房电梯是一个改变前两代无机房电梯的新产品，所以一时间备受青睐。但

9、是主发动机放在车顶的安全问题和噪音很不受欢迎，所以在欧洲一直没有开发出来。在第三代无机房电梯中，只开发了通力电梯。不过，虽然通力的产品在前两代都有技术上的突破，尤其是主机的突破，应该说为无机房技术的普遍应用提供了非常好的契机；然而，谐振共振问题没有完全解决是一个重要的技术设计缺陷。同时，这种技术限制了速度和提升高度的提高。第三代到第四代的过渡产品主要是奥的斯，奥的斯和第三代无机房电梯的另一个区别是使用的主机是轴电机。虽然轴电机可以节省顶楼空间，但由于结构不同，最终顶楼高度不可能最小。此外，轴电机的另一个缺点是不能真正节能，主机潜在使用寿命可能较短(由于直径小，需要高转速，会造成电机过热或主轴卡

10、死等问题)。由此推出的第四代无机房电梯，从根本上解决了前三代无机房电梯的缺陷。一是解决了安全隐患，二是解决了共振共振问题，三是只要主机厂家能供应电梯，提升高度和速度没有技术问题。因此，第四代机房电梯是目前世界上最先进的机房电梯。目前只有威利斯采用第四代无机房电梯，而且由于该技术只有中国才有，所以只有中国的威利斯供应商可以提供第四代无机房电梯。第四代机房电梯不仅是机房电梯技术的完美体现，最重要的是整体技术达到了国内最先进的水平。2002年3月这项技术进入中国寻找合作企业时，很多电梯公司基本都拒绝了这项电梯技术的合作。国内只有两家企业为这项最新技术提供了操作场所，半年多时间已经有三个系列，几十个型

11、号。目前，许多国家的房地产开发商都采用招标项目。因为其技术是2002-2003年世界最新技术，比目前国内生产的任何电梯技术都要领先3-5年。所有载人垂直电梯均采用双向安全钳和双向限速器。这种双向安全系统是目前我国电梯标准修订中选用的安全系统标准，也是欧洲已经采用的安全标准。目前中国市场最具代表性的机房电梯有通力的第三代机房电梯、奥的斯的竖井式主机机房电梯、威利斯的第四代机房电梯。这三个品牌是国家大学-中国项目中标的主要品牌。2005年，我国电梯新标准发布，第一代和第二代无机房电梯已经不能使用，无机房电梯也在2004年得到了快速发展。预计从2005年到2008年，中国无机房电梯将成为最重要的用户

12、选择。1.2货梯的特点和技术状况货梯是主要为运送货物而设计的、有人陪伴的电梯，通常由专职司机操作。一般用于机关、商场、工矿企业、仓库等场所，货运电梯的层站多在10层以下，运行速度一般在0.63m/s以下。解放前，中国只有2000台电梯，货梯数量更少。此外，当时中国几乎没有电梯制造商。解放后，随着我国经济建设的发展，电梯企业应运而生。中国电梯企业起步于20世纪60年代，70年代初具规模。改革开放后，随着经济的快速发展，我国对货运电梯的需求急剧上升。在我国，通过引进国际电梯标准和发达国家的先进产品和技术，出现了一支以中外合资企业为主体的外向型企业队伍。例如，中国迅达、奥的斯、三菱、迅达和电梯工业有

13、限公司通过合资和补偿贸易从发达国家引进先进的管理和技术，不断改进现有的产品结构和管理体系，把企业质量和产品质量提高到一个新的水平，推出了新一代电梯产品。为我国货运电梯的快速发展奠定了坚实的基础。1.3本文的研究内容、目的和意义如今，电梯的生产和使用已经成为衡量一个国家工业现代化程度的标志之一。在一些发达的工业国家，电梯被广泛使用。世界几大著名电梯公司，如美国奥的斯公司、瑞士迅达公司、日本三菱日立公司、芬兰科恩公司等。，已占世界市场的51%。其中，奥的斯公司和三菱公司是世界上最大的电梯制造商。早期的电梯控制装置主要由继电器和接触器控制逻辑电路组成，存在功能弱、故障多、使用寿命短等缺点。目前，可编

14、程逻辑控制器(PLC)已被广泛用于控制电梯。PLC作为新一代工业控制器，以其布线简单、可靠性高、技术先进等优点，在货梯控制中得到广泛应用，使得货梯传统的继电器控制方式发展成为计算机控制的重要方向，成为当前电梯控制和技术改造的热点之一。本设计的目的是用PLC代替传统的继电器触点控制逻辑电路，充分利用PLC和交流变频变压调速系统的优势，通过串行通信和远程监控，使货梯的实际运行更加安全高效。该设计包括电梯驱动与控制技术、货梯控制系统的软硬件设计(梯形图编程)、系统通信、货梯监控等组成部分。2.电梯拖动与控制技术2.1电梯的定义和类型电梯的定义根据国家标准(GB7024.1-86电梯术语)，电梯被定义

15、为由电力驱动的固定装置，具有乘客或货物车厢，并在两侧垂直或与垂直方向倾斜不超过15度的刚性导轨之间运行，以运送乘客和/或货物。此外，国家标准GB7588-87电梯制造和安装规程对电梯的技术含义描述如下:方便乘客进出，轿厢至少部分运行在两个垂直或与垂直方向的倾角小于15度的刚性导轨之间。电梯的含义可以从上面两个条款来理解:(1)电梯是电力驱动(牵引)的。= 2 * GB2在垂直方向运行的提升装置，可用于乘客或货物。(3)车厢应方便乘客或货物。电梯的类型= 1 * GB2按运行速度分类= 1 * GB3低速电梯(1m/s及以下的电梯)。如0.25、0.5、0.75、1m/s；通常用于10层以下的建

16、筑或客货电梯或货梯)。= 2 * GB3高速电梯( 1米/秒和-2米/秒)。例如1.5m/s、1.75m/s；通常用于10层以上的建筑)。= 3 * GB3高速电梯(2-3m/s电梯。如2m/s、2.5m/s、3m/s等。通常用于16层以上的建筑)。= 4 * GB3超高速电梯(3m/s-10m/s以上电梯，通常用于超高层建筑)。= 2 * GB2按用途分类= 1 * GB3旅客升降梯= 2 * GB3公务电梯= 3 * GB3客货两用电梯病床升降机住宅电梯= 6 * GB3电梯杂物船用电梯8观光电梯车辆电梯代码= 3 * GB2是否按司机分类带司机的电梯无人驾驶电梯带/不带司机的电梯= 4

17、* GB2按控制模式分类= 1 * GB3手柄控制升降机= 2 * GB3按钮控制电梯= 3 * GB3信号控制电梯集控电梯下(或上)集控电梯平行控制电梯电梯群程控电梯电梯群智能控制电梯微电脑控制电梯= 5 * GB2通过拖动排序= 1 * GB3DC电梯交流电梯液压电梯齿轮齿条升降机螺旋升降机直线电机驱动电梯。2.2电梯的主要部件2.2.1电梯在空间的构成电梯是“机”和“电”紧密结合的复杂产品。它的基本结构包括机械部分和电气部分，但就空间而言一般分为以下几个部分。= 1 * GB2计算机房的一部分包括电源开关、曳引机、控制柜(屏)、选层器、导向轮、减速器、限位开关、抱闸装置、机座等。= 2

18、* GB2轴的一部分包括导轨、导轨支架、配重装置、缓冲器、限速装置、补偿链、随行电缆、坑井照明等。= 3 * GB2层站部分包括层门(厅门)、呼叫装置(呼叫箱)、门锁装置、层门开启装置、层站显示装置等。= 4 * GB2汽车的一部分包括轿厢、轿厢门、安全钳装置、调平装置、安全窗、导靴、开门器、轿厢控制箱、指示灯和通讯器报警装置。2.2.2电梯功能组成= 1 * GB2牵引系统曳引系统的主要功能是输出和传递动力，使电梯运行。牵引系统主要由牵引钢丝绳、导向滑轮和反绳轮组成。= 2 * GB2制导系统导轨系统的主要作用是限制轿厢和对重的移动自由度，使轿厢和对重只能沿导轨上下移动。导向系统主要由导轨、

19、导靴和导轨架组成。= 3 * GB2汽车轿厢是运送乘客和货物的电梯部件，是电梯的工作部分。它由车架和车体组成。= 4 * GB2门系统该系统的主要功能是封闭层站入口和轿厢入口。门系统由轿厢门、层门、开门器和门锁装置组成。= 5 * GB2重量平衡系统该系统的主要功能是相对平衡轿厢重量，使轿厢与对重的重量差保持在限定范围内，保证电梯的正常牵引驱动。该系统主要由配重和重量补偿装置组成。= 6 * GB2电力驱动系统电力系统的功能是提供电力和实现电梯速度控制。电力系统由牵引电机、供电系统、速度反馈装置、电机调速装置等组成。= 7 * GB2电气控制系统电气控制系统的主要功能是操作和控制电梯。电气控制

20、系统主要由操作装置、位置显示装置、控制面板(柜)、调平装置和选层器组成。= 8 * GB2安全保护系统确保电梯的安全使用，防止一切危险和人身安全事故。它由限速器、安全钳、缓冲器和终点站保护装置组成。2.3电梯主拖动技术2.3.1单速和双速交流电机驱动技术众所周知，交流电机具有结构紧凑、维护简单的特点。单速交流电机的驱动系统是开环控制的。线路简单，价格低廉，所以在电梯中还是被广泛使用的。但其缺点是舒适性差，所以一般用在货梯上。该系统控制的电梯速度在1米/秒以下2.3.2交流电机定子调压调速拖动技术交流电机定子调压调速驱动系统在国外已广泛应用于电梯中。该系统采用可控硅闭环调速和能耗或涡流等制动方式

21、，使其控制的电梯能在中低速下很大程度上替代DC快速和交流双速电梯。其舒适性好，平层精度高，但成本比DC电梯低，结构简单，易于维护，多用于2m/s以下的电梯2 . 3 . 3 DC发电机-电动机可控硅励磁驱动技术DC电机具有调速性能好、调速范围大的特点。因此，它在电梯中使用已久，由发电机-电动机单元驱动。它控制电梯速度高达4米/秒.然而，该单位的结构很大。耗电量大，维护工作量大，成本高。所以经常用在对速度和舒适度要求较高的建筑中。2.3.4可控硅DC电源驱动技术直接供电的可控硅驱动系统在工业上已经使用了很长时间。但在电梯中使用时，需要解决舒适性问题(尤其是低速时)。这个应用应该是比较晚的，几乎是

22、和微机同时应用的。与电动发电机组形式的DC电梯相比，它有许多优点，如节省35%的机房占地面积，减轻40%的重量，节省25%至35%的能源。世界上最高速度的10m/s电梯采用该系统，其调速比为1:1200。2.3.5交流调速拖动技术80年代初，VVVF变频调速系统控制的电梯问世。当电机有VV调速装置时，称为交流调速电梯。由交流电机驱动，但能达到DC电机的水平，速度一般不高于1.75m/s，当电机有变压变频(VVVF)调速装置时，称为交流变频电梯，简称VVVF控制电梯，目前其控制速度已达6m/s。其体积小、重量轻、效率高、节能几乎囊括了以往电梯的所有优点。是目前最新的电梯曳引系统。本设计应用了这种

23、拖动技术。2.4电梯主要控制技术继电器控制技术对于用户来说，在编程时，不必考虑微处理器和存储器的复杂结构，也不必使用计算机所使用的各种语言，而是将PLC视为由许多“软继电器”组成的控制器，以设计继电器控制电路的形式为用户提供编程。这样，从功能上来说，PLC的控制部分可以看作是由许多“软继电器”组成的等效电路。必须注意，电路中的继电器不是实际的物理继电器，它实际上是存储器中一位的触发器。触发器处于“1”状态，相当于继电器被打开；在“0”状态下，相当于继电器断开。PLC为用户提供的继电器一般有:输入继电器、输出继电器、辅助继电器、特殊功能继电器、移位寄存器、定时器、计数器等。这些继电器统称为PLC

24、的元件。其中输入输出继电器与外部用户的输入输出设备连接，其他继电器与外部用户设备无连接，统称为部分继电器。继电器由两个主要部分组成，一个是(电磁)线圈，另一个是(常开和常闭)触点。一旦继电器线圈通过触点A通电，电流就会流过线圈(称为通电)，使电磁铁吸住衔铁。通过机械作用，衔铁断开常闭触点(称为跳合)，然后闭合常开触点(称为咬入)。反之，当继电器线圈断电，电源不再向线圈供电时(称为失电)，衔铁被释放，回到原来的位置(称为复位)，常开触点也断开复位(称为释放)，紧接着常闭触点也复位闭合(称为释放)。2.4.2交流变频调压控制技术PWM控制技术是通用变频器中广泛使用的电压和频率控制方法。它能有效抑制

25、输出电压的谐波，具有良好的动态响应。它在频率控制、效率等方面具有显著的优势。(1)1)PWM控制的原理是PWM脉宽调制的缩写，即脉宽调制。PWM控制是通过开关半导体开关器件将DC电压变为电压脉冲序列，通过控制电压脉冲宽度或周期来达到改变电压的目的，或者通过控制电压脉冲宽度和脉冲序列周期来达到变压变频的目的。在变频调速的应用中，后者主要是变频。PWM波形的形成方法有很多种，其中最基本的方法是三角调制波和控制波的比较。控制系统通过比较电路将调制后的三角波与各相的控制波进行比较，转换成逻辑电平，通过驱动电路交替导通和关断功率器件，使变频器输出各相的电压波形。为了使逆变器的输出电压波形趋于正弦波，往往

26、采用SPWM(正弦脉宽调制)控制方式。(2)SPWM控制通常逆变器的开关模式信号是由三相对称正弦波参考信号(控制波)和一个普通的三角波载频信号(调制波)比较产生的。在控制中，有两种情况:单极控制和双极控制。所谓单极性控制是指在输出的半个周期内，同相的两个导电臂中只有一个重复导通和关断，而另一个总是关断。所谓双极控制，就是输出半周同相的两个导电臂是互补的，交替导通和关断，具体工作状态类似于单极控制。2.5本章概述本章首先说明电梯的定义、类型和组成，从而了解电梯的电动步骤。本章主要介绍电梯的曳引和控制技术。本文主要采用了速度控制和拖动技术。电梯控制技术包括继电器控制技术和交流变频技术。技术。在继电

27、器控制技术中，PLC的控制部分被视为由许多电器组成的等效电路。交流变频调压控制技术主要介绍PWM技术，即脉宽调制和s PWM控制。后者有两种情况:单极和双极。变频调速电梯采用异步电机，电源采用先进的SPWM技术和SVPWM技术，明显提高了电梯的运行质量和性能。3.货梯控制系统的硬件设计。3.1可编程控制器(PLC)3.1.1可编程控制器(PLC)的开发可编程控制器的发展与计算机技术、半导体集成技术、控制技术、数字技术和通信网络技术等高新技术的发展密切相关。这些高新技术的发展促进了可编程控制器的发展，而可编程控制器的发展又对这些高新技术提出了更高更新的要求，促进了它们的发展。1968年，为了淘汰

28、复杂昂贵的继电器控制系统，通用汽车公司的液压部门制定了第一台可编程控制器的招标指标。这种设计规范需要固态系统和计算机技术，要求能够在工业环境中生存，以及易于编程和重复使用。该控制系统将大大减少机器的停机时间，并为未来提供可扩展性。DEC公司中标。这个系统是1969年开发的。它是第一个可编程控制器，型号PDP-14，它的应用是成功的。后来美国的MODICON公司也推出了同名的084控制器。1971年日本推出DSC-80控制器，1973年西欧国家各种可编程控制器研制成功。这些早期的控制器满足了最初的要求，并为新控制技术的发展打开了大门。从控制功能的角度来看，可编程控制器的发展大致经历了四个阶段:=

29、 1 * GB2初级阶段:从第一台PLC到20世纪70年代中期。因为第一代PLC是代替继电器的，主要功能是逻辑运算，定时，计数。CPU由中小型数字集成电路组成。主要产品有:MODICON公司的084、AB公司的PDQ-IL、DEC公司的PDP-14、日立公司的SCY-022等。第一阶段采用梯形图语言作为编程方式，虽然枯燥，但形成了工厂的编程标准。= 2 * GB2扩张阶段:从20世纪70年代中期到70年代末在这个阶段，PLC产品的控制功能得到了极大的扩展。扩展功能包括数据传输、数据比较计算、模拟计算等功能。现阶段的产品有MODICON的184，284，384，西门子的SIMATICS3系列，富

30、士电机公司的SC系列。= 3 * GB2传播阶段:20世纪70年代末至80年代中期。在这一阶段，产品都与计算机通信的发展有关，形成了分布式通信网络。但是因为每个厂商都是独立的，通信系统也有自己的规则。短时间内，PLC从汽车行业迅速扩展到其他行业，并作为继电器的替代品进入食品、饮料、金属加工、制造、造纸等多个行业。其次，产品功能也有了很大的发展。同时，可靠性进一步提高。现阶段的产品有西门子的SIMATICS6系列，古尔德的M84，884，富士电机的MICRO，TI的TI530。= 4 * GB2开放阶段:从80年代中期开始。由于国际标准化组织提出了开放系统互连的参考模型OSI，PLC在开放功能上

31、有了很大的进步。主要表现在通信系统的开放，让各个厂商的产品可以互通，通信协议开始标准化，让用户受益。此外，PLC开始采用标准化的软件系统，增加了高级语言编程，完成了编程语言的标准化。现阶段的产品有西门子的S7系列，AB的PLC-5，SLC500，戴维森的V80，PPC11，加拿大ONLINECONTROL公司和禾控电气公司开发的OPENPLC。3.1.2可编程控制器的定义由于PLC的不断发展，很难对其进行准确的定义。20世纪70年代PLC问世后，NEMA国家电气制造商协会将PLC定义为数字电子设备。它利用可编程存储器存储指令，实现逻辑运算、顺序运算、计数和计时、算术运算等功能。，用于控制各种机

32、械或生产过程。1987年，国际电气委员会-IEC发布了PLC标准草案，其第3版对PLC的定义是:PLC是专门为工业环境中的数字操作而设计的电子设备。它采用可编程存储器设计，用于存储逻辑运算、顺序运算、定时、计数和控制系统形成一个整体并易于扩展功能的原则。3.1.3可编程控制器的基本结构PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程装置组成。= 1 * GB2CPU模块在PLC系统中，CPU模块相当于人脑，不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出。= 2 * GB2输入输出模块输入模块和输出模块简称为I/O模块。它们是系统的眼睛、耳朵、手和脚，是外部领域和CPU模块之间的桥梁。输入模块

33、用于接收和收集输入信号。数字(或开关)输入模块用于接收来自按钮、选择器开关、数字dip开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等的数字输入信号。模拟输入模块用于接收由电位计、测速发电机和各种传感器提供的连续变化的模拟电流和电压信号。数字输出模块用于控制接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示装置和报警装置等输出设备。模拟输出模块用于控制调节阀和变频器等执行机构。CPU的工作电压一般为DC5V，而PLC的输入/输出信号电压一般较高，如DC5V、AC220V。从外部引入的尖峰电压和干扰噪声可能会损坏CPU模块中的组件或影响PLC的正常运行。在I/O模块中，采用光电耦合器、小型继电器等器件隔离

34、外部输入电路和负载。I/O模块不仅传输信号，还具有电平转换和隔离功能。= 3 * GB2程序设计装置编程设备用于生成用户程序，并对其进行编辑、检查和修改。手持编程器不能直接输入和编辑梯形图，只能输入和编辑指令表程序，所以也叫指令编程器。体积小，价格便宜，一般用于小型PLC编程，或用于现场调试维护。利用编程软件，可以直接在屏幕上生成和编辑梯形图、指令表、功能框图和顺序功能图程序，并实现不同编程语言之间的转换。程序编译下载到PLC后，还可以实现远程编程和传输。您可以使用编程软件来设置PLC的各种参数。通过通讯可以显示梯形图中触点和线圈的通断状态，对于查找PLC在运行过程中各种参数的故障非常有用。=

35、 4 * GB2电源一般情况下，PLC使用220V交流电源或24V DC电源。本部的开关电源为各模块提供各种DC电源。一般小型PLC可以为输入电路和外部电子传感器(如接近开关)提供24V DC电源，驱动PLC负载的DC电源一般由用户提供。3.1.4可编程控制器(PLC)的工作原理当PLC运行时，需要执行用户程序中的许多操作。然而，CPU不能同时执行多个操作，根据分时操作的原理，它每时每刻只能执行一个操作。由于CPU的处理速度很高，所以从宏观上看，对外的结果几乎是同时的。这种分时操作过程叫做CPU扫描程序。扫描存储在簇0000的存储地址中的第一用户程序。如果没有中转或跳转，按照存储地址递增的方向

36、逐一扫描用户程序，一直执行到程序结束。每次扫描一个程序，就形成一个扫描循环。然后从头开始扫描，一遍一遍重复。顺序扫描的工作方式简单，简化了程序设计，为PLC的可靠运行提供了可靠保障。一方面，被扫描的程序执行后，结果可以立即被要扫描的指令使用；另一方面，可以利用CPU设置的定时器来监控每次扫描是否超过规定时间，从而避免因CPU故障导致程序进入无限循环的影响。= 1 * GB2PLC的基本工作如下(图3-1):= 1 * GB3输入字段信息:在系统软件的控制下，依次扫描各个输入点的状态。= 2 * GB3执行程序:依次扫描用户程序中的每条指令，根据输入状态和指令容量进行逻辑运算。= 3 * GB3

37、输出控制信号:输出状态寄存器根据逻辑运算的结果，并行向各输出点发送相应的控制信号，实现所需的逻辑控制功能。上述过程完成后，再次开始，重复执行。每次扫描所需的时间称为扫描周期。PLC的扫描周期通常是几十毫秒。图3-1 PLC基本工作流程图= 2 * GB2自诊断程序每次扫描开始时，执行自诊断程序，以诊断每个输入/输出点、内存、CPU等。诊断方法通常是测试各部分的当前状态，并与正常的标准状态进行比较。如果两者一致，说明各部分工作正常；如果没有，则认为有故障。此时，PLC立即启动关机程序，保持当前工作状态，关闭所有输出点，然后停机。诊断后，如果没有故障，PLC将继续扫描，检查是否有来自编程器的通信请

38、求。如果是，就要进行相应的处理，比如接受编程器的命令，将状态数据和错误信息发送给编程器显示等。处理完通信后，PLC继续向下扫描，输入现场信息，依次执行用户程序，输出控制信号，完成一个扫描周期。然后从自诊断开始，进行第二轮扫描。这样，PLC不断重复循环，实现对机器的连续控制，直到收到关机命令，或者因停电、故障等原因停止工作。3.1.5可编程控制器(PLC)性能指标PLC的性能通常由以下指标综合表示。不同品种规格的PLC性能指标不同，要根据具体情况具体分析。= 1 * GB2常用的编程语言有梯形图语言、助记符语言、控制系统流程图和一些高级语言。不同的PLC可能采用不同的编程语言。= 2 * GB2

39、用户程序存储容量用户程序存储器用于存储通过编程输入的用户程序，其存储容量通常以文字计算。约定16位二进制数为一个字，每1024个字为1K个字。一般中小型PLC的存储容量都在8K以下，而大型PLC则达到了256K和2M。编程时，每条指令的存储容量A为一个字、两个字等。通常对于一般的逻辑运算指令，每条指令占用一个字，定时/计数和移位指令占用两个字，对于一般的数据运算指令，每条指令占用两个字。在某些PLC中，用户程序的存储容量是用编程步数来表示的，每条语句就是一步。= 3 * GB2I/O总点PLC有开关量和模拟量两种输入输出。对于切换I/O，I/O总数用最大I/O点数表示；对于模拟I/O，I/O的

40、总数由I/O通道的最大数量表示。= 4 * GB2扫描速度用ms/K字表示。例如，10ms/K意味着扫描一个1K字的用户程序所需的时间为l0ms。= 5 * GB2指令数和指令总数用来表示PLC的编程和控制功能。= 6 * GB2继电器的种类和分有输入继电器、输出继电器、辅助继电器(无断电记忆和有断电记忆)、定时器/计数器、移位寄存器、专用继电器等。且每个继电器点数是不同的。= 7 * GB2工作环境一般可以在以下环境条件下工作:温度0-55摄氏度，湿度小于85%(无冷凝)。= 8 * GB2一些具有特殊功能的PLC还具有一些特殊功能，如自诊断功能、通信联网功能、监控功能、特殊功能模块、远程I

41、/O能力等。= 9 * GB2除了上述基本功能指标外，对于不同的PLC，还可能列出其他指标，如输入和输出模式、一些主要硬件(如CPU和内存)的型号以适应PLC的环境性能等。3.1.6可编程控制器(PLC)的特点和应用= 1 * GB2PLC的特点为适应工业环境，与通用控制设备相比，PLC具有以下特点:= 1 * GB3可靠性高，抗干扰能力强。= 2 * GB3通用性强，控制程序可变，使用方便。PLC的各种硬件设备可以组成一个能满足各种要求的控制系统，用户不必自己设计制造硬件设备。用户硬件确定后，生产工艺改变或生产设备更新后，不需要改变PLC的硬件设备，只需改编程序满足要求即可。因此，PLC除了

42、用于单机控制外，还广泛应用于工厂自动化。= 3 * GB3功能强，适应性广。现代PLC不仅具有逻辑运算、定时、计数和顺序控制功能，还具有数字和模拟输入输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能。它不仅可以控制一台生产机器、一条生产线，还可以控制一个生产过程。= 4 * GB3编程简单，容易掌握目前大多数PLC在继电器控制的形式上仍然采用“梯形图编程模式”。它既继承了传统控制电路的清晰直观，又兼顾了工厂企业大部分电气技术人员的读图习惯和编程水平，非常容易接受和掌握。梯形图语言中编程元素的符号和表达式与继电器控制电路原理图相当接近。电气技术人员和技师通过阅读PLC的用户手册或短期培训，可

43、以很快学会使用梯形图编制控制程序。同时还提供了功能图、语句表等编程语言。PLC执行梯形图程序时，由解释器翻译成汇编语言后执行(解释器是加在PLC部门的)。与直接执行用汇编语言编写的用户程序相比，执行梯形图程序的时间稍长，但对于大多数机电控制装置来说，微不足道，完全可以满足控制要求。= 5 * GB3减少了控制系统设计和施工的工作量。由于PLC采用软件代替继电器控制系统的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，大大减少了控制柜设计、安装和接线的工作量。同时，PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，进一步减少了现场调试工作量。而且由于PLC故障率低，监控功能强，模块化，维护极其方便。= 6 * GB3

44、体积小，重量轻，功耗低，维护方便。PLC是将微电子技术应用于工业设备的产品。它结构紧凑、坚固、体积小、重量轻、功耗低。并且由于PLC抗干扰能力强，易于安装在设备部门，是实现机电一体化的理想控制设备。以三菱的F1-40M PLC为例:其外形尺寸仅为305110110mm，重量为2.3kg，功耗小于25VA；而且具有良好的抗振性和对环境温度和湿度变化的适应性。现在三菱有FX系列PLC，面积比超小型F1系列小47%，体积小36%。系统配置既固定又灵活，输入输出可达24 128点。= 2 * GB2PLC的应用领域目前，PLC在国外已广泛应用于各个行业，如钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、

45、纺织、交通、环保、文化娱乐等。用法大致可以概括如下。= 1 * GB3开关量的逻辑控制这是PLC最基本也是最广泛的应用领域。它取代了传统的继电器电路，实现了逻辑控制和顺序控制。它既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控和自动化生产线。如注塑机、印刷机、订书机、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。= 2 * GB3模拟控制在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位、速度等，都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量和数字量之间的A/D转换和D/A转换。PLC的生产厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，这样就可以用可编程控制器进行模拟控制。= 3 * GB

46、3电机控制PLC可用于控制圆周运动或直线运动。从控制机构的配置来看，早期是直接用于开关I/O模块连接位置传感器和执行器。现在，一般使用特殊的运动控制模块。例如可以驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界各大PLC厂商的产品几乎都具有运动控制功能，广泛应用于各种机器、机床、机器人、电梯等场合。= 4 * GB3过程控制过程控制是指温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。PLC作为工业控制计算机，可以编制各种控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中广泛使用的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前很多小型PLC也有这个功能模块。一般PID处理是运行一个特殊的PID子程序

47、。过程控制广泛应用于冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合。= 5 * GB3数据处理现代PLC具有数学运算(包括矩阵运算、函数运算和逻辑运算)、数据传输、数据转换、排序、查表、位操作等功能。，并能完成数据收集、分析和处理。这些数据可以与存储器中存储的参考值进行比较，完成一定的控制操作，也可以通过通讯功能传输到其他智能设备，或者打印成表格。数据处理一般用于大型控制系统，如无人驾驶柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品等行业的一些大型控制系统。= 6 * GB3通信和网络PLC的通信包括PLC之间的通信和PLC与其他智能设备之间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展迅速。各

48、PLC厂商都非常重视PLC的通信功能，纷纷推出自己的网络系统。新生产的PLC都有通讯接口，通讯非常方便。3.2逆变器3.2.1变频器基本组成通用变频器的基本构成主要由主电路(包括整流器、中间DC环节和逆变器)和控制电路组成。= 1 * GB2电网侧的变流器I是整流器，其作用是将三相(或单相)交流电整流成直流电。= 2 * GB2逆变器负载侧的转换器II是逆变器。最常见的结构是用六个半导体主开关器件组成三相桥式逆变电路。只要有规律地控制逆变器中主开关器件的通断，就可以获得任意频率的三相交流输出。= 3 * GB2DC环节属于感性负载，因为逆变器的负载是异步电机。无论电机处于电动状态还是发电制动状

49、态，其功率因数都不会是1。因此，在中间DC链路和电机之间总会有无功功率的交换。这种无功能量由中间DC链路中的储能元件(电容器或电抗器)缓冲。所以也叫中直。流动环节是中间DC能量储存环节。= 4 * GB2控制电路控制电路通常由运算电路、检测电路、控制信号输入输出电路、驱动电路等组成。其主要任务是完成逆变器的开关控制、整流器的电压控制以及各种保护功能等。控制方法可以采用模拟控制或数字控制。目前高性能变频器已经全部由微型计算机控制，尽可能简化硬件电路，主要依靠软件完成各种功能。由于软件的灵活性，数字控制往往可以完成模拟控制难以完成的控制。变频器的分类= 1 * GB2根据链接的变换分类:可分为交-

50、交变频器，即将工频交流电直接转换成频率和电压可调的交流电，也称直接变频器；AC-DC-AC变频器，先将工频交流电通过整流器转换成DC，再将DC转换成频率和电压可调的交流电，也叫间接变频器。是目前广泛使用的通用变频器。= 2 * GB2根据DC供电的性质:= 1 * GB3电流型变频器电流型变频器的特点是在中间DC环节用一个大电感作为储能环节来缓冲无功功率，即抑制电流的变化，使电压接近正弦波。由于DC电阻很大，所以称为电流源变频器(电流型)。电流逆变器的特点(优点)是能抑制负载电流的频繁急剧变化。它常用于负载电流变化很大的情况。= 2 * GB3电压型变频器电压型变频器的特点是中间DC环节的储能

51、元件采用大电容，负载的无功功率会被其缓冲。DC电压相对稳定，DC电源电阻小，相当于电压源。因此称为电压型变频器，常用于负载电压变化较大的场合。= 3 * GB2输出电压的调制方式分为:= 1 * GB3PAM(脉冲幅度调制):通过改变DC电压来调制变频器的输出电压。在中小容量变频器中，这种方法很少使用。= 2 * GB3PWM(脉宽调制):通过改变输出脉冲的占空比来调制逆变器的输出电压。目前，通常使用具有正弦占空比的正弦脉宽调制(SPWM)。另外按照控制方式、主开关元件、输入电压分类。3.2.3变频器的工作原理我们知道，交流电机的同步速度表达位:n = 60f(1-s)/p(1)其中n为异步电

52、机的转速；F异步电动机的频率；S电机滑差；P电机的极数。从等式(1)可以看出，速度n与频率f成正比，改变频率f可以改变电机的速度，当频率f从0到50 Hz变化时，电机调速范围很宽。变频器通过改变电机的工频来实现调速，是一种高效率、高性能的理想调速手段。3.2.4电梯变频调速的特点目前，所有的变频调速器都采用了数字技术，并且变得更小、更可靠、更精确。从应用角度来看，它不仅具有显著的节电性能，还具有以下优异性能:= 1 * GB2高速响应、低噪音、大圆周、高精度、平滑无级调速；= 2 * GB2体积小，重量轻，占地面积小，可安装在墙上；= 3 * GB2保护功能完善，故障可自诊断显示，维护简单；=

53、 4 * GB2操作方便简单；= 5 * GB2功能多样，可满足不同的工艺要求；= 6 * GB2配有通用外部接口端子，可与计算机和PLC连接，实现自动控制。= 7 * GB2软启动和软停止，带限流和滑差补偿控制；= 8 * GB2电机直接在线启动，启动转矩大，启动电流小，减少了对电网和设备的冲击，具有转矩提升功能，省去了软启动装置；= 9 * GB2高功率因数、节省电容的补偿装置；= 10 * GB2和鼠笼型；转子和电机的结合使调速系统的维护更简单、更经济。变频器的选择随着变频器性价比的提高，交流变频调速在很多领域得到了应用。交流变频调速由于其诸多优点，在电梯行业得到了广泛的应用。目前为电梯

54、控制设计的专用变频器功能强大、灵活，但价格昂贵。因此，本设计没有使用专用变频器，而是使用通用变频器。通过合理的配置、设计和编程，也可以达到专用变频器的控制效果。目前市场上流行的通用变频器种类很多，电梯行业使用的变频器品牌也很多。它们的控制系统结构也有所不同，但总体控制思路略有不同。除了一般工业控制的静态和动态性能外，电梯的舒适度指标往往是一个重要的选择。本设计中驱动速度控制系统的关键是保证电梯按照理想的给定速度曲线运行，从而提高电梯运行的舒适性；此外，由于建筑物内电梯的用电量占建筑物总用电量的比重相当大，所以电梯的节电越来越受到重视。考虑到以上因素，本设计选用安川VS-616G5全数字变频器，

55、该变频器具有磁通矢量控制、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，同时降低电机运行损耗，特别适用于电梯负载变化频繁的场合。= 1 * GB2616G5变频器的特点VS-616G5变频器是安川电机公司向世界推出的21世纪通用变频器。该变频器不仅考虑了V/f控制，还实现了矢量控制。通过自身的自整定功能和无速度传感器电流矢量控制，很容易获得高起动转矩和高调速范围。VS-616G5变频器的特点如下:= 1 * GB3包括电流矢量控制在内的四种控制模式是标准化的。= 2 * GB3它具有丰富的收藏和选择功能。= 3 * GB3由于采用了最新的硬件，所以功能齐

56、全，体积小。= 4 * GB3完善的保护功能和良好的维护性能。= 5 * GB3该LCD操作装置能够提高操作性能。= 2 * GB2616G5变频器的标准规格616G5变频器的标准规格如表3.1所示3.3货梯控制系统的设计思路3.3.1控制对象有指令按钮、楼层指示灯、呼叫按钮等。在每一层。= 1 * GB2纽扣开门按钮SB1关门按钮SB2图层指示按钮SB3SB5楼层呼叫按钮SB6SB9= 2 * GB2转换打开和关闭行程开关SQ1、SQ2上下运行转换开关SQ3和SQ4。地板接近开关SQ5SQ7地板接近开关SQ8SQ11= 3 * GB2继电器向上和向下继电器KM3、KM4快速、加速和慢速继电器

57、KM5KM7= 4 * GB2指示灯上下方向灯E1，E2图层指示器E3-E5层指令指示器E6-E8楼层呼叫灯E9E12报警信号灯E13= 5 * GB2门锁输入信号k3.3.2控制要求货运电梯的安全运行有以下主要控制要求:= 1 * GB2货梯位置的确定和显示无论是轿厢内的工作人员，还是在大厅等待货梯的人员，都需要知道货梯的位置，所以无论是轿厢还是大厅都有以楼层标注的货梯位置。但这还不够。货梯的运行需要更准确的货梯位置信号，以满足制动、停车等控制需求。通常，传统货运电梯的位置信号由安装在电梯井中的位置开关的磁传感器提供。当安装在轿厢上的隔磁板插入传感器时，传感器发出位置信号并启动楼层显示。=

58、2 * GB2电梯轿厢运行指令和大厅呼叫信号。工人可以按下轿厢控制面板上的楼层选择按钮来选择货运电梯运行的目的地楼层，这是选择信号。按下按钮后，信号应被记忆，相应的指示灯亮起。在大厅等候货梯的工作人员可以按下大厅开门和门继电器KM1和KM2的上行或下行呼叫信号，这是一个外部呼叫信号。这个信号还需要记住并点亮大堂的上行或下行指示灯，这些持有信号在满足要求时应能自动取消。= 3 * GB2自动运行中货梯的信号响应货梯自动运行时，应根据选择和呼叫信号决定运行方向和停靠站。正常情况下，货梯按照先上后下的原则安排运送货物的顺序，并规定运行方向确定后，中途不响应反向呼叫请求，直到到达该方向的最远站点才开始

59、返回。= 4 * GB2汽车的启动和运行当轿厢运行方向确定且轿厢门关闭后，开始运行。跑步的初始阶段是加速跑阶段，之后是稳定跑阶段。= 5 * GB2电梯轿厢的平层和停放汽车运行后，需要确定停在哪一层。平落地是指停车时，轿厢底部要与大堂的“地平面”齐平。一般都有具体的平飞着陆误差规定，比如两个平面之差不能超过5mm。平地板的停车过程应在车底与停车地板平齐之前开始，先减速后制动，以满足平地板的准确性和工作人员的舒适性。工作原理PLC根据货梯呼梯和减速信号决定电机的启动、变速和电机转向，并将信号发送给变频器。当货梯电源空气开关打开时，货梯进入运行状态，开关信号输入PLC，PLC扫描信号后启动电梯。同

60、时，另一个触点闭合，使变频器的主接触器通电，其常开主触点闭合，为变频器提供电源。此时按下底厅外的上行呼叫按钮，货梯门将打开，工作人员进入轿厢并手动关门。进入轿厢后，按下要到达的目的楼层的按钮，即楼层选择按钮，PLC收到楼层选择信号后会进行记录。比如楼层选择在二楼，按下二楼的指令按钮，PLC记录后楼层选择指示灯亮。货梯门关闭后，PLC会根据轿厢与呼梯信号的相对位置进行逻辑判断，决定上行或下行方向。然后PLC指令继电器(Y4，Y5，Y6)向变频变压调速装置(VVVF变频器)发出信号，电梯启动，按照变频器调整的加速曲线加速，直到运行达到稳速阶段。当到达目标楼层的减速点时，PLC控制器发出信号切断高速