基于PLC的电梯控制系统设计

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皖西学院

课程设计报告书

系别：专业：学生姓名：课程设计题目：起迄日期:程设计地点:指导教师:

机电学院电气工程及其自动化赵坤坤

学号：2023011146

基于PLC的电梯控制系统设计

2023年6月22日~2023年6月29日

机电楼吴学娟

下达任务书日期:2023年6月22日

目录

第一章绪论31.1电梯继电器控制系统的特点及存在问题31.1.1电梯继电器控制系统的优点31.1.2电梯继电器控制系统存在的问题41.2PLC及其在电梯控制中的应用特点41.2.1PLC的特点41.2.2PLC控制电梯的优点61.3电梯变频调速控制的特点61.4课题的来源71.5课题的主要研究内容7

其次章变频器选择及其参数设计82.1变频器的分类82.2变频器的选择92.2.1选择变频器品牌型号92.2.2选择变频器规格92.2.3选择的变频器应满足的条件92.3通用变频器102.3.1通用变频器概况102.3.2VS—616G5型通用变频器112.4变频器结构及参数设计142.4.1参数设计142.4.2变频器自学习功能的应用方法162.4.3变频器容量计算162.4.4变频器制动电阻参数的计算16

第三章PLC的选择及其硬件开发173.1可编程序控制器（PLC）的选择183.1.1轿厢位置检测183.1.2可编程控制器（PLC）的选型193.2PLC控制系统硬件开发193.2.1设计思想203.2.2I/O点数的分派及机型的选择23

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第四章系统软件开发254.1电梯的三个工作状态254.1.1电梯的自检状态254.1.2电梯的正常工作状态264.1.3电梯强制工作状态264.2系统的软件开发方法确定264.2.1软件设计特点264.2.2软件流程274.2.3模块化编程284.3系统的软件开发294.3.1电梯的开关门运行回路294.3.2电梯的内指令外召唤信号的登记消除及显示回路314.3.3电梯的选层定向及反向截梯回路324.3.4利用旋转编码器获取楼层信息354.3.5层楼位置指示364.3.6呼梯铃控制与故障报警374.3.7电梯的消防运行回路38

第五章电梯模拟调试及安装395.1电梯模拟调试395.2电梯安装调试39

总结41

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故障诊断和信息保护及恢复等，提高了MTTR，使可靠性提高。

（3）PLC有较高的易操作性，它具有编程简单，操作便利，维修简单等特点，一般

不易发生操作的错误。

（4）PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机更简

单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言，编程错误率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计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；采用先进的工艺制造流水线制造；对干扰的屏蔽、隔离和滤波等；对电源的断电保护；对存储器内容的保护等。

（6）PLC的软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。例如，采用软件滤

波等；软件自诊断；简化编程语言等。2、易操作性

PLC的易操作性表现在以下几个方面：（1）操作便利

PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作。大多数PLC采用编程器进行输入和更改的操作。编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型的PLC，编程器采用了CRT屏幕显示，因此，程序的输入直接可以显示。更改程序的操作也可直接根据所需要的地址编号或接点号进行探寻或顺序寻觅，然后进行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT上显示。（2）编程便利

PLC有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说，由于梯形图与电气原理图较为接近，简单把握和理解。采用布尔助记符编程语言，十分有助于编程人员的编程。（3）维修便利

PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求减低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快的找到故障的部位，以便维修。3、灵活性

PLC的灵活性表现在以下几个方面：（1）编程的灵活性

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PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。编程方法的多样性使编程便利、应用面拓展。（2）扩展的灵活性

PLC的扩展灵活性是它的一个重要特点。它可根据应用的规模不同，即可进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。（3）操作的灵活性

操作十分灵活便利，监视和控制变得十分简单[3]。

1.2.2PLC控制电梯的优点

（1）在电梯控制中采用了PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大

提高。

（2）去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。（3）PLC可实现各种繁杂的控制系统，便利地增加或改变控制功能。（4）PLC可进行故障自动检测报警显示，提高运行安全性，并便于检修。（5）用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。（6）更改控制方案时不需改动硬件接线。

1.3电梯变频调速控制的特点

随着电力电子技术、微电子技术和计算机控制技术的飞速发展，交流变频调速技术的发展也十分迅速。电动机交流变频技术是当今节电，改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种手段。变频调速以其优异的调速性能和起制动平稳性能、高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它大量优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。

（1）变频调速电梯使用的是异步电动机，比同容量的直流电动机具有体积小、

占空间小、结构简单、维护便利、可靠性高、价格低等优点。

（2）变频调速电源使用了先进的SPWM技术SVPWM技术，明显改善了电梯运行质

量和性能；调速范围宽、控制精度高，动态性能好，舒适、恬静、快捷，

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已逐渐取代直流电机调速。

（3）变频调速电梯使用先进的SPWM和SVPWM技术，明显改善了电动机供电电源

的质量，减少谐波，提高了效率和功率因数，节能明显[4]。

1.4课题的来源

变频器以其优越的性能，在好多领域中得到了广泛的应用。在电梯业也是如此，目前国内70～80年代安装完成的电梯绝大部分是继电器控制，线路繁杂，节点接线多，故障率高，调速方式一般采用变极调速、调压调速、直流调速。维修困难，属于能耗型调速，效率低，发热量大，调速性能指标较差，严重地影响电梯运行质量。应对这些电梯进行更新和改造。但是更新需要大量资金，对使用单位来说有一定困难，所以对电梯进行局部改造是经济的、实际的。近年来，采用功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器（PLC）来控制电梯，取得了良好效果。利用PLC和变频器对旧电梯进行改造，不但可以增加电梯的舒适感、安全性、可靠性，还可以降低能耗，俭约能源，减少运行费用。

1.5课题的主要研究内容

课题所研究的内容主要是用可编程控制器（PLC）和变频器改造在用电梯自动控制系统。由于大部分老式电梯的电控系统可靠性欠佳，用户寻求对电梯的电控系统进行改造，以俭约资金。因此，对电梯控制技术进行研究，找出一条适合国产老式电梯的改造之路，并进而提高国产电梯的技术水平和质量，具有十分重要的意义。针对老式电梯采用的继电器规律控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作寿命短等缺陷，提出采用功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器（PLC）来控制电梯。调速系统采用交流变频调速，在各种负载下都有良好的调速性能和确凿的停车性能，满足乘客的舒适感和保证平层精度（即确凿停车），并能俭约大量电能。

论文的主要内容如下：

首先对电梯系统及可编程控制器（PLC）、变频器作了比较全面的总结和介绍。接着阐述了电梯控制系统的分类及特点，电梯的控制系统分为调速和信号控制两大部

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分。确定了系统的总体结构，由PLC来实现电梯信号控制，变频器实现变频调速，完成了变频器和可编程控制器（PLC）的选择。然后是系统硬件开发，完成了变频器的参数设置及PLC的选型、I/O点数分派以及旋转编码器与PLC的连接。在分析了电梯系统的软件设计方法基础上，设计出了软件流程图，提出了模块化编程思想，介绍了系统的软件开发实例。最终对改造后的电梯系统进行模拟调试。

其次章变频器选择及其参数设计

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的选择。

2.1变频器的分类

变频器的种类好多，下面根据不同的分类方法对变频器分类：（1）按变换频率的方法分交—直—交变频器

交—交变频器

（2）按主电路工作方式分电压型变频器

电流型变频器

（3）按变频器调压方法的不同分PAM变频器

PWM变频器

（4）按工作原理分类U/f控制变频器

VC控制变频器SF控制变频器

（5）依照用途分类通用变频器

高性能专用变频器高频变频器

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2.2变频器的选择

确定变频器的品牌和型号，以及确定变频器的规格，就完成了变频器的选择。先对变频器进行分类，然后分别探讨品牌和型号、规格。

2.2.1选择变频器品牌型号

变频器是变频调速系统的核心设备，它的质量品质对于系统的可靠性影响很大，选择品牌时，质量品质，特别是与可靠性相关的质量品质，显然是选择时的重要考虑方面。同时，设备的平均寿命的长短是一个重要的参数，所以根据预期使用寿命来选择品牌，经验和口碑依旧是主要依据。在同一品牌中选择具体型号时，则主要依据已经确定的变频调速方案、负载类型以及应用所需要的一些附加功能来决定。

[7]

2.2.2选择变频器规格

变频器产品说明书都提高标称功率数据，但实际上限制变频器使用功率的是定子电流参数。因此，直接依照变频器标称功率进行选择，在实际中往往可能会行不通。根据具体工程的状况，可以有以下几种不同的变频器规格选择方式：（1）依照标称功率选择：一般作初步投资估算依据。

（2）依照电动机额定电流选择：多用于恒转矩负载的新设计项目。（3）依照电动机实际运行电流选择：多用于改造工程。（4）依照转矩过载能力选择：

综上所述，根据实际工