《電氣工程及其自動化畢業(yè)設(shè)計.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《電氣工程及其自動化畢業(yè)設(shè)計.doc（34頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、基于三菱FX2N的PLC電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)校代碼：11517 學(xué) 號：201050712240 HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目 基于FX-2N型P LC電梯控制 系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)生姓名 王麗 專業(yè)班級 電氣工程及其自動化1022班 學(xué) 號 201050712240 系 （部） 電氣信息工程系 指導(dǎo)教師(職稱) 查蔓莉 完成時間 年 月 日 29基于三菱FX2N的PLC電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 摘 要在現(xiàn)代社會和經(jīng)濟活動中，計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和電力電子技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，電梯已經(jīng)成為城市物質(zhì)文明的一種標(biāo)志。特別是在高層建筑中，電梯是不可缺少的

2、垂直運輸設(shè)備。隨著高層建筑飛速發(fā)展的今天，電梯行業(yè)也隨之進入了新的發(fā)展時期,電梯控制技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速，其邏輯控制也由PLC代替原來的繼電器控制，其許多功能是傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)的。本設(shè)計針對我國電梯業(yè)的現(xiàn)狀，將可編程序控制器(PLC)應(yīng)用于三層電梯進行邏輯控制，通過合理的選擇和設(shè)計，不但提高了電梯可靠性、可維護性以及靈活性，同時延長了使用壽命，縮短了電梯的開發(fā)周期，并提高了電梯的控制水平，改善了電梯運行的舒適感，使電梯達到了較為理想的控制效果。本文所設(shè)計的電梯與傳統(tǒng)的電梯相比，在運行上具有良好的舒適感，在生活中可以節(jié)約電能，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，達到了理想的目的。

3、該電梯控制系統(tǒng)具有指層、廳召喚、選層選向、手動和自動等功能，具有集選控制的特點。在介紹電梯基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，深入分析了電梯的工作原理，闡述了PLC的優(yōu)點及特點，重點分析了電梯的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，研究并提出了基于PLC電梯控制系統(tǒng)設(shè)計的實現(xiàn)方案，最后對本論文的研究內(nèi)容進行了總結(jié)與展望。關(guān)鍵詞：電梯；變頻器；PLC控制；變頻調(diào)速Mitsubishi FX2N PLC elevator control system designAbstractIn the modern social and economic activities, computer technology, automatic c

4、ontrol technology and power electronic technology has been rapid development, the lift has become a symbol of urban material. Especially in the high-rise building, the elevator is not a lack of vertical transportation equipment. With the rapid development of high-rise buildings of today, the lift in

5、dustry also has entered a new period of development, elevator control technology has been developed to the FM speed regulator, the logic control by the PLC to replace the original relay control, many of its functions traditional relay control system can not be achieved. The design for the status quo

6、 of Chinas elevator industry will be a programmable logic controller (PLC) used for three-storey elevator control logic, through the rational selection and design, not only to improve the reliability of the elevator, maintainability, and flexibility, while extending the of life and shorten the devel

7、opment cycle of the elevator and the elevator control to raise the level of the elevator operation to improve the comfort, so that the lift to reach a more satisfactory control effect. In this paper, the design of the elevator by the elevator when compared with the traditional, in the run with good

8、comfort, in life can save energy, and achieved good economic and social benefits to achieve the desired purpose. The elevator control system has a mean layer, the Office of calls to the layer selected, manual and automatic functions with a set of features to control the election. In introducing the

9、basic structure of the lift on the basis of the depth analysis of the working principle of the elevator, on the merits and characteristics of PLC, the focus of an analysis of the lift hardware design and software design, research and PLC based control system designed to lift the achievement of the p

10、rogram, Finally, the study of this thesis are summarized and prospects. Key words：Elevator，PLC control，VVVF，Inverter目錄摘 要IAbstractII1 緒論11.1. 課題研究的背景及意義11.1.1 課題研究的背景11.1.2 課題研究的意義32 系統(tǒng)總體概述32.1 電梯控制系統(tǒng)設(shè)計要求32.2 電梯設(shè)備42.2.1 電梯的分類42.2.2 電梯的主要組成部分52.2.3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則62.2.4電梯曳引電機及門電機電路圖72.2.5電梯的安全保護環(huán)節(jié)72.2

11、.6 運行方向燈、轎內(nèi)指令及廳外召喚信號燈102.2.7電梯開關(guān)門的設(shè)計102.3 PLC及其在電梯控制中的應(yīng)用特點132.3.1 PLC的特點132.3.2 PLC控制電梯的優(yōu)點132.4 PLC的選擇142.5 變頻調(diào)速控制電梯的特點142.6 變頻器的選擇142.6.4 變頻器的參數(shù)設(shè)置152.6.5 變頻器的控制端子163 系統(tǒng)的硬件設(shè)計173.1 I/O點數(shù)的估算與分配173.1.1 I/O端口分配173.2 PLC外部接線圖：183.3 變頻器參數(shù)的確定與設(shè)置183.3.1電梯升降的變頻器參數(shù)：183.3.2轎廂開關(guān)門的變頻器參數(shù)：194 系統(tǒng)軟件設(shè)計194.1 電梯的工作狀態(tài)19

12、4.1.2 電梯的正常工作狀態(tài)194.2 軟件設(shè)計流程圖204.3 軟件程序編程及仿真214.3.1梯形圖：214.3.1梯形圖仿真：24結(jié) 束 語27致 謝281 緒論1.1. 課題研究的背景及意義1.1.1 課題研究的背景在現(xiàn)代社會和經(jīng)濟活動中，電梯已是城市物質(zhì)文明的一種標(biāo)志。在高層建筑中，電梯是不可缺少的垂直運輸設(shè)備。每幢大型高樓都可以說是一座垂直的城市。電梯不僅是代步的工具，也是人類物質(zhì)文明的標(biāo)志。電梯問世不過100多年，但發(fā)展神速。作為升降設(shè)備，據(jù)說它起源于公元前236年古希臘阿基米德設(shè)計的一種人力驅(qū)動的卷筒卷揚機。事實上，早在公元前1115年至1079年之間我國勞動人民就已經(jīng)開始使

13、用“桔棒”、“轆護”等人力升降機。18世紀(jì)末瓦特發(fā)明了蒸汽機后，人們嘗試用蒸汽機來驅(qū)動。1852年，美國人伊萊沙格雷夫斯奧的斯（Elisha Gravies Otis）發(fā)明了世界上第一部以蒸汽機為動力、配有安全裝置的載人升降機。這是世界上第一臺具有安全裝置的電梯，在電梯歷史上具有劃時代的意義。1889年，奧的斯公司推出了第一臺電力驅(qū)動齒輪直接傳動電梯。1903年，奧的斯公司設(shè)計出了槽輪式驅(qū)動電梯。槽輪式驅(qū)動也稱為曳引式驅(qū)動，是在曳引繩的一端提升重物，另一端為平衡重，依靠曳引繩與開有繩槽的曳引輪之間的磨擦來驅(qū)動重物作垂直運動。其設(shè)計思想為長行程并具有高度安全性的現(xiàn)代電梯奠定了基礎(chǔ)。電梯曳引傳動控

14、制技術(shù)也經(jīng)歷了由簡單到復(fù)雜的發(fā)展階段。從19世紀(jì)末電梯問世開始，對于調(diào)速性能要求較高的電梯，都是采用直流電機控制。直流電機控制系統(tǒng)具有調(diào)速范圍寬、可連續(xù)平衡地調(diào)速以及控制方便、靈活、快捷、準(zhǔn)確等優(yōu)點。然而，早期的直流電機控制系統(tǒng)往往是直流發(fā)電機一電動機組調(diào)速系統(tǒng)，其體積、重量、能耗和噪聲都很大。由于交流單速控制和交流雙速控制電梯的結(jié)構(gòu)簡單、價格較低、使用維護方便，所以從電梯問世至今，交流單速控制和交流雙速控制一直廣泛地應(yīng)用于調(diào)速性能要求不高的場合。交流雙速電梯是靠改變定子繞組接線以變換電動機極對數(shù)P的方法進行調(diào)速。變極調(diào)速轉(zhuǎn)速是成倍地變化，因此調(diào)速的平滑性差，但它在每個轉(zhuǎn)速等級運轉(zhuǎn)時，都具有較

15、硬的機械特性，穩(wěn)定性好，但乘坐舒適感差，普遍應(yīng)用于貨梯。 1967年，由于電子技術(shù)及半導(dǎo)體器件的發(fā)展，出現(xiàn)了交流調(diào)壓調(diào)速(ACVV)控制。交流調(diào)壓調(diào)速是通過控制電動機定子繞組電壓來改變轉(zhuǎn)差率s的方法實現(xiàn)調(diào)速。交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)采用調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)晶閘管交流調(diào)壓電路中晶閘管的觸發(fā)脈沖相位，即調(diào)節(jié)電動機的端電壓，達到改變轉(zhuǎn)速的目的。交流調(diào)壓調(diào)速控制電梯在起動、穩(wěn)速及制動的全過程中實現(xiàn)了閉環(huán)控制，將速度給定曲線以模擬量或數(shù)字量的形式送入電梯傳動系統(tǒng)，在反饋控制的作用下，使電機轉(zhuǎn)速跟蹤給曲線變化。其制動減速可采用能耗制動、反接制動等方式，乘坐舒適感、平層精度均優(yōu)于變極調(diào)速雙速電梯，其缺點是電動機轉(zhuǎn)子的發(fā)熱較大

16、、能量消耗較大。1976年，微處理器應(yīng)用于電梯控制。在1980年，出現(xiàn)了將微機用于速度控制和運行管理控制的全電子化交流反饋控制的電梯，其精確的控制使電梯的舒適感和群控性能得到進一步提高。應(yīng)用微機取代繼電器控制邏輯實現(xiàn)閉環(huán)控制，進一步提高電梯的性能和可靠性，并減少現(xiàn)場調(diào)試要求，是電梯控制技術(shù)的方向。1984年，由于固態(tài)功率器件的不斷發(fā)展及微機技術(shù)的應(yīng)用，出現(xiàn)了交流變頻調(diào)速(VVVF)電梯控制系統(tǒng)。交流變頻調(diào)速是通過調(diào)節(jié)電機定子繞組供電電壓的幅值及頻率來調(diào)速的。它通過電壓、電流和速度的信號反饋，由計算機對交流電動機進行精確調(diào)節(jié)控制，使電梯運行效率大大提高，運行性能更加完善。VVVF電梯以其獨特的先

17、進技術(shù)和性能，實現(xiàn)了節(jié)能、快速、舒適、平層、準(zhǔn)確、低噪音、安全等目標(biāo)。由于其具有優(yōu)越的調(diào)速性能、顯著的節(jié)能效果，已取代交流調(diào)壓調(diào)速電梯成為電梯控制方式的主流。在電梯控制系統(tǒng)方面，目前國外發(fā)達國家的電梯正在推廣32位微機控制系統(tǒng)。并已經(jīng)開始淘汰16位以下微機控制系統(tǒng)。利用微機對電梯的控制不僅能使系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)的提高，也將大大提高電梯運行效率。它們都采用閉環(huán)反饋單微處理機控制系統(tǒng)或多微處理機協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。在電梯傳動系統(tǒng)方面，采用交流變壓變頻(VVVF)調(diào)速技術(shù)，使電梯從超低速到高速無級調(diào)速高精度運行，具有節(jié)能、對電網(wǎng)污染小、乘坐舒適感佳等優(yōu)點。在交流電機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)中通常采用矢量控制技術(shù)，這種

18、控制方式能使得電機在各種速度運行時具有良好的機械特性，特別是在低速控制性能尤為突出。在電梯反饋系統(tǒng)方面，采用絕對值位置編碼器從電梯轎廂上反饋轎廂絕對位置信號，對曳引電機進行以距離為原則的控制，以實現(xiàn)直接平層技術(shù)，來達到優(yōu)越的電梯運行效果。1.1.2 課題研究的意義目前電梯的控制方式主要有繼電氣控制系統(tǒng)、微機控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)。由繼電器組成的順序控制系統(tǒng)是最早的一種實現(xiàn)電梯控制的方法。隨著人們對電梯的安全性、可靠性的要求越來越來高，繼電器控制的弱點就越來越明顯，繼電氣控制系統(tǒng)具有故障率高、可靠性差、接線復(fù)雜、通用性差等特點；微機控制具有控制系統(tǒng)體積減小、節(jié)能可靠等特點，但其抗干擾能力弱；可

19、編程控制器具有控制靈活，抗干擾能力強、運行穩(wěn)定、實現(xiàn)多種運行狀態(tài)故障顯示等特點。因此，可編程控制器控制得到廣泛，采用PLC組成的控制系統(tǒng)可使電梯運行更加安全、方便、舒適，尤其在層數(shù)和控制功能較少的場合，采用PLC控制較為有利。2 系統(tǒng)總體概述2.1 電梯控制系統(tǒng)設(shè)計要求電梯PLC的控制系統(tǒng)和其他類型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號控制系統(tǒng)和拖動控制系統(tǒng)兩部分組成。圖2.1為電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖，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、指示器、門機、調(diào)速裝置與拖動系統(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，由PL

20、C作出正確的控制決策，向拖動和門機系統(tǒng)發(fā)出控制信號，完成電梯門的開關(guān)動作。 圖2.1 電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖 (1) 電梯控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能1)每一樓層均設(shè)有呼叫按鈕SB及位置開關(guān)SQ；2)當(dāng)電梯停于某層時，若有一高層呼叫，則電梯上升至呼叫層停止；3)當(dāng)電梯停于某層時，若有一低層呼叫，則電梯下降至呼叫層停止；4)響應(yīng)呼叫信號后，呼叫指示燈亮，直至電梯到達該層時熄滅；5)當(dāng)有多個呼叫信號，能自動根據(jù)呼叫樓層?？浚?jīng)過延時后，繼續(xù)上升或下降運行，直到所有的信號響應(yīng)完畢；6)電梯運行途中，任何反方向呼叫無效，且呼叫指示燈不亮；7)轎廂位置用7段數(shù)碼管顯示，上行、下行用上、下箭頭指示。2.2

21、電梯設(shè)備 2.2.1 電梯的分類電梯的分類有各式各樣：(1) 按用途分類有客梯、貨梯、醫(yī)用梯、觀光電梯等。(2) 按速度分類 低速電梯 1m/s以下 中速電梯 12m/s 高速電梯 2m/s以上 超高速電梯 4m/s以上(3) 按驅(qū)動電源分類 交流電梯 速度一般小于2m/s 直流電梯 速度一般大于2m/s(4) 按控制方式分類 有層間控制，簡易集選控制，集選控制，有/無司機控制，群控等。2.2.2 電梯的主要組成部分(1) 電梯轎廂轎廂是運送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作部分。轎廂由轎廂架和轎廂體組成。(2) 曳引機曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動力，使電梯運行。曳引系統(tǒng)主要由曳引機、曳引

22、鋼絲繩，導(dǎo)向輪，反繩輪組成。(3) 電梯井道及導(dǎo)軌電梯井道是用以供電梯轎廂運行的通道。電梯導(dǎo)軌就是在轎廂和墻壁之間的軌道，上面有輪子在滑動，表面很光滑，用矯廂導(dǎo)軌支架來支撐。它可以用來防止轎相晃動。貨梯和客梯上都裝有。(4) 導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向系統(tǒng)的主要功能是限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌作升降運動。導(dǎo)向系統(tǒng)主要由導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。(5) 門系統(tǒng)門系統(tǒng)的主要功能是封住層站入口和轎廂入口。門系統(tǒng)由轎廂門，層門，開門機，門鎖裝置組成。(6) 重量平衡系統(tǒng)平衡系統(tǒng)的主要功能是相對平衡轎廂重量，在電梯工作中能使轎廂與對重間的重量差保持在限額之內(nèi)，保證電梯的曳引傳動正常。系統(tǒng)主要由

23、對重和重量補償裝置組成。(7) 電力拖動系統(tǒng) 電力拖動系統(tǒng)的功能是提供動力，實現(xiàn)電梯速度控制。電力拖動系統(tǒng)由曳引電動機，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，電動機調(diào)速裝置等組成 (8) 電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)的主要功能是對電梯的運行實行操縱和控制。電氣控制系統(tǒng)主要由操縱裝置，位置顯示裝置，控制屏(柜)，平層裝置，選層器等組成。電梯是機、電一體化產(chǎn)品。其機械部分好比是人的軀體，電氣部分相當(dāng)于人的神經(jīng)，控制部分相當(dāng)于人的大腦。各部分通過控制部分調(diào)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(jié)構(gòu)，其機械部分由拽引系統(tǒng)，轎廂和門系統(tǒng)，平衡系統(tǒng)，導(dǎo)向系統(tǒng)以及

24、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。2.2.3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則任何一種控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則:(1) 最大限度地滿足被控對象的控制要求充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計人員在設(shè)計前就要深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場的資料，收集相關(guān)先進的國內(nèi)、國外資料。(2) 保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠保證PLC控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行

25、，是設(shè)計控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計者在系統(tǒng)設(shè)計、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如:應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運行，而在非正常情況下(如突然掉電再上電、按鈕按錯等)，也能正常工作。(3) 力求簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便一個新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護也將導(dǎo)致運行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟，而要使控制系統(tǒng)的使用和維護方便、成本低，不宜盲目追求自動化

26、和高指標(biāo)。(4) 適應(yīng)發(fā)展的需要由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高，設(shè)計時要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/0點數(shù)和內(nèi)存容量時，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進。2.2.4電梯曳引電機及門電機電路圖根據(jù)設(shè)計要求，本次設(shè)計的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖3.4所示。圖中M1，M2為曳引電機和門電機，交流接觸器KM1KM4通過控制兩臺電動機的運行來控制轎廂和廳門，從而進行對電梯的控制。FR1，F(xiàn)R2為起過載保護作用的熱繼電器，用于電梯運行過載時斷開主電路。FU1為熔斷器，起過電流保護作用。圖2.2 電梯曳引電機及門電機

27、電路圖2.2.5電梯的安全保護環(huán)節(jié)在前述中已述及，電梯運行的充分與必要條件中的第三點就是電梯的各種安全保護必須可靠有效。這是為了保證電梯最安全，最可靠的運行。我們國家近幾年來電梯的安全標(biāo)準(zhǔn)已向國際上的電梯安全標(biāo)準(zhǔn)靠近，且基本上相等效。并在1987年頒布了GB7588-87的電梯制造與安裝安全規(guī)范。這一新標(biāo)準(zhǔn)與國際上正在執(zhí)行的EN81-1(或英國的BS5655)電梯制造與安裝安全規(guī)范相等效。并于1995年進行了修訂。根據(jù)電梯安全標(biāo)準(zhǔn)的要求，不論何種電梯均要符合標(biāo)準(zhǔn)中的安全保護要求?，F(xiàn)就一般電梯常用的且必不可少的安全保護環(huán)節(jié)簡介如下。(1) 超速斷繩保護有關(guān)這部分已在前面的第一章的第二節(jié)和第五節(jié)中

28、有較詳細的敘述，因此有關(guān)這一保護的機械作用原理不再贅述，而只就電氣部分作簡要說明如下。按GB7588-95標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，當(dāng)電梯下降速度達到額定速度的115時，限速器上的第一個開關(guān)動作，使電梯自動減速；而當(dāng)達到140時，限速器上的第二個開關(guān)動作，切斷控制回路使電梯停止運行；而此同時，限速器通過機械結(jié)構(gòu)使限速器鋼絲繩卡死不動，而電梯轎廂仍在向下，這樣被卡住的限速器鋼絲繩產(chǎn)生一個向上提拉力，從而把它與之相關(guān)的轎廂安全鉗向上提起，使仍在下行的轎廂被安全鉗楔塊緊緊的卡在電梯導(dǎo)軌上，這樣使下行的電梯轎廂被掣停于某一位置而不再下降；同時把與之相對應(yīng)的安全鉗開關(guān)斷開，進一步使電氣控制電路切斷，強令電梯停止。這一

29、保護是很重要的，凡是在有可能使各類人員進入電梯轎廂內(nèi)的電梯，必須設(shè)置這一保護，是極為重要的保護環(huán)節(jié)，絕不能等閑視之，但只有在不允許，也不能進入各類人員的小型雜物電梯上才可不設(shè)置這一保護環(huán)節(jié)。(2) 層門鎖保護前面我們曾述及：電梯運行的三個充分與必要條件中之一是，電梯必須關(guān)閉好門后方可運行。因此電梯門(包括轎廂門和各層樓的所有層門)必須閉鎖；若沒有閉鎖好，是不允許電梯運行的!并且還要求不可能隨意強制撥開各個層樓的層門。所以各樓層的層門必須要有機械和電氣的聯(lián)鎖保護，即只有當(dāng)各個層門確實關(guān)閉好后，機械的鉤子鎖鎖緊后電氣觸點才能接通，這樣電梯就可安全地運行。由上述可知，層門閉鎖保護是機械和電氣不可分割

30、的環(huán)節(jié)。因此在電梯安裝竣工驗收時必須提供某一類型的層門閉鎖保護裝置的型式試驗報告和性能檢測報告。(3) 電梯門的安全保護環(huán)節(jié)這一保護環(huán)節(jié)主要是指在關(guān)門過程中防止夾傷乘客等人員的保護裝置。一般有：安全觸板，光電保護或電子光幕保護裝置和關(guān)門力限制保護等。這些保護裝置可任選一種或兩種以上均可。這些保護裝置是在電梯關(guān)門過程中才起作用的。當(dāng)有乘客或其他人員在電梯關(guān)門過程中碰撞(或接近)電梯門扇時使電梯門停止關(guān)閉，并立即開啟，從而使乘客不致被門扇夾痛(傷)。(4) 上、下端站的強迫減速保護為了防止電梯在兩端站的永磁感應(yīng)器或選層器觸點等失效而產(chǎn)生不了減速信號所導(dǎo)致的快速沖頂或蹲底，根據(jù)電梯安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，必須

31、在電梯井道內(nèi)的兩端設(shè)置強迫減速裝置。(5) 上、下方向限位保護及終端保護對于速度l m/s的交流雙速電梯，應(yīng)另設(shè)置終端極限開關(guān)。當(dāng)方向限位保護不起作用時，則最后通過碰鐵使極限開關(guān)動作，切斷電梯的動力電源，迫使電梯強行停止。(6) 缺相、錯相保護如當(dāng)供給電梯用電的電網(wǎng)系統(tǒng)，由于檢修人員檢修時不慎而造成三相動力線的相序與原相序有所不同時，就可使電梯原定的運行方向變更為相反的方向，這樣就會給電梯運行造成極大的危險性，帶來不堪設(shè)想的后果。因此要求在電梯控制系統(tǒng)中必須設(shè)置：缺相、錯相的保護繼電器。當(dāng)輸入交流曳引電動機(或直流電梯中的交流原動機，或主變壓器)接線端子前的任一部分(例如熱保護繼電器、接觸器的

32、主觸頭、熔斷器、總電源開關(guān)等等)發(fā)生問題而導(dǎo)致的缺相，均應(yīng)通過缺相、錯相保護繼電器的動作而切斷控制電路中的安全保護回路。(7) 電梯電氣控制系統(tǒng)中的短路保護一般的電氣設(shè)備均應(yīng)有短路保護，在電梯的電氣控制系統(tǒng)中也與其他電氣設(shè)備一樣，均用不同容量的熔斷器進行短路保護。(8) 曳引電動機(或直流電梯中的交流原動機或主變壓器)的過載保護一般最常用的過載保護是熱繼電器保護，當(dāng)電梯長期過載(即電動機中的電流大于額定電流)，熱繼電器中的雙金屬片經(jīng)過一定時間(該時間將隨電動機中電流大小而變化)后變形而斷開串接在安全保護回路中的熱繼電器觸點，從而切斷全部控制電路，強令電梯停止運行，從而保護電動機(或主變壓器)不

33、因長期過載而燒損。2.2.6 運行方向燈、轎內(nèi)指令及廳外召喚信號燈(1) 運行方向燈在電梯確定了運行方向后，其方向指，示燈即被點亮，方向指示燈一般與層樓位置指示燈放在一起，這一方向燈是表明電梯向上(或向下)運行。只有在消失運行方向后，此燈才熄滅。(2) 預(yù)報運行方向指示燈隨著電梯的無司機狀態(tài)使用狀況增多，預(yù)報電梯下一次準(zhǔn)備運行的方向燈也將得到日益推廣使用。而這種預(yù)報運行方向燈常與電梯到站鐘常用層樓指示器正面圖 一起使用。當(dāng)電梯按轎廂內(nèi)指令或樓層的召喚信號而制動減速停車前，可使預(yù)報方向燈點亮，并同時發(fā)出到站鐘聲，以告知乘客：電梯即將到達，告知下一次電梯即將運行的方向。因此電梯在某一層不準(zhǔn)備停車時

34、，該層的預(yù)報方向燈也不點亮，到站鐘也不響。只有電梯在該層準(zhǔn)備停車，發(fā)出減速信號，即將到達該層時，才會點亮該層的準(zhǔn)備下一次運行方向燈，同時發(fā)出到站鐘聲以引起乘客注意。(3) 轎內(nèi)指令記憶燈及層樓廳外召喚信號記憶燈這種信號燈通常裝于指令按鈕內(nèi)和廳外召喚按鈕內(nèi)，它們是由撳按按鈕后使繼電器吸合的該繼電器中的一對觸點接通而點亮的。當(dāng)該繼電器被消號釋放后，該記憶燈也熄滅。2.2.7電梯開關(guān)門的設(shè)計多段調(diào)速是變頻器的一種特殊的組合運行方式，其運行頻率由PU單元的參數(shù)來設(shè)置，啟動和停止由外部輸入端子來控制。其中Pr.4、Pr.5、Pr.6為三段速度設(shè)定，至于變頻器實際運行的參數(shù)設(shè)定頻率，則分別由外部控制端子R

35、H、RM、 RL的閉合來決定。如圖2-3所示：圖2-3速度對應(yīng)段子按下開門按鈕SB1，電梯轎箱門即打開，開門的速度曲線如圖所示，按下開門按鈕即起動（20Hz），2s后即加速（40Hz），6s后即減速（10Hz），10s后開始停止。關(guān)門方式同開門方式相同。如下圖：圖2-4開門速度曲線圖2-5關(guān)門速度曲線2.3 PLC及其在電梯控制中的應(yīng)用特點 2.3.1 PLC的特點 PLC控制制系統(tǒng)由于運行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強，設(shè)計和調(diào)試周期較短等優(yōu)點，倍受人們重視等優(yōu)點，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式，目前也廣泛用十傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的技術(shù)改造。 PLC是一種專門從事邏輯控制的微

36、型計算機系統(tǒng)。由于PLC具有性能穩(wěn)定、抗干擾能力強、設(shè)計配置靈活等特點。因此在工業(yè)控制方面得到了廣泛應(yīng)用。自80年代后期PLC引入我國電梯行業(yè)以來，由PLC組成的電梯控制系統(tǒng)被許多電梯制造廠家普遍采用。并形成了一系列的定型產(chǎn)品。在傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)的改造工程中，PLC系統(tǒng)一直是主流控制系統(tǒng)。電梯控制系統(tǒng)分為調(diào)速部分和邏輯控制部分。調(diào)速部分的性能對電梯運行是乘客的舒適感有著重要影響，而邏輯控制部分則是電梯安全可靠運行的關(guān)鍵。為了改善電梯的舒適感和運行的可靠性，現(xiàn)在都改為用PLC來控制電梯的運行，這樣大大提高了電梯的性能?？删幊炭刂破?Programmable Logic controller，簡稱P

37、LC)是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)與自動化技術(shù)而開發(fā)的新一代工業(yè)控制器。它具有可靠性高、適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的高溫、沖擊和振動等惡劣環(huán)境的特點，已成為解決自動控制問題的最有效工具，是當(dāng)前先進工業(yè)自動化的二大支柱之一。2.3.2 PLC控制電梯的優(yōu)點(1) 在電梯控制中采用了PLC，用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。(2) 去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化。(3) PLC可實現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。(4) PLC可進行故障自動檢測與報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修。(5) 用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運行效率。(6) 更改控制

38、方案時不需改動硬件接線。2.4 PLC的選擇 在工程應(yīng)用中可選用的PLC機型很多，比如OMRON公司的C系列、西門子等，它們功能都差不多，在工程應(yīng)用中各有千秋，至于要選擇哪種機型，就要根據(jù)自己的設(shè)計需要及應(yīng)用水平。本設(shè)計根據(jù)電梯的層數(shù)確定其I/O口數(shù)，最后選擇三菱FX2N-48MR。2.5 變頻調(diào)速控制電梯的特點隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和計算機控制技術(shù)的飛速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展也十分迅速。電動機交流變頻技術(shù)是當(dāng)今節(jié)電，改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動技術(shù)進步的一種手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)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

39、被國內(nèi)外公認為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式3。(1) 變頻調(diào)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(jié)構(gòu)簡單、維護方便、可靠性高、價格低等優(yōu)點。(2) 變頻調(diào)速電源使用了先進的SPWM技術(shù)SVPWM技術(shù)，明顯改善了電梯運行質(zhì)量和性能;調(diào)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(diào)速。(3) 變頻調(diào)速電梯使用先進的SPWM和SVPWM技術(shù)，明顯改善了電動機供電電源的質(zhì)量，減少諧波，提高了效率和功率因數(shù)，節(jié)能明顯。2.6 變頻器的選擇電梯的調(diào)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(biāo)往往是選擇中的一項重要內(nèi)容。本設(shè)計中拖動調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)

40、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(nèi)的耗電量占建筑物總用電量的相當(dāng)比例，因此，電梯節(jié)約用電日益受到重視?？紤]以上各種因素，本設(shè)計選用三菱FR-A540變頻器，三菱變頻器有FR-A500變頻器和FR-700變頻器兩大系列，這兩大系列在外觀、結(jié)構(gòu)、性能上大同小異。例如FR-A540變頻器，它包括操作面板、前蓋板和主機。變頻器中間中間有按鍵和顯示窗的部件是DU04操作面板，也叫操作單元或參數(shù)單元或PU單元；變頻器的左上角有兩個指示燈，上面是電源指示燈，下面是報警指示燈，電源進線和出線孔在變頻器的下部。而FR-A740變頻器，其結(jié)構(gòu)與FR-A540相

41、似。本設(shè)計采用三菱FR-A540變頻器。該變頻器有頻率給定功能、頻率控制功能、運行控制功能、電子過流保護、等其他功能。2.6.4 變頻器的參數(shù)設(shè)置 （1）變頻器的程序運行功能必須在Pr.79=5時才有效，且對于FR-A500系列變頻器不能配置FR-A500選件，否則無程序運行功能。程序運行時，由Pr.200Pr.231來設(shè)定程序運行參數(shù)。其中Pr.200設(shè)定程序運行時使用的時間單位，可選擇min/s和h/min中的任意一種；Pr.200用來設(shè)定開始程序運行的基準(zhǔn)時鐘，這兩個參數(shù)的設(shè)定如表1-1所示，Pr.201Pr.230為運行參數(shù)，每10個參數(shù)為一組，即Pr.201Pr.210為第一組，Pr

42、.211Pr.220為第二組，Pr.221Pr.230為第三組，每個參數(shù)必須設(shè)定旋轉(zhuǎn)方向（0表示停止，1表示正轉(zhuǎn)，2表示反轉(zhuǎn)）、運行頻率（0400,9999）、開始時間（0099:0059）。 Pr.200的設(shè)定值Pr.200的功能Pr.231的設(shè)定范圍0選擇min/s時間單位，電壓監(jiān)視最大99min59s1選擇h/min時間單位，電壓監(jiān)視最大99h59min2選擇min/s時間單位，基準(zhǔn)時間監(jiān)視最大99min59s3選擇h/min時間單位，基準(zhǔn)時間監(jiān)視最大99h59min2-6 Pr.200和Pr.231的設(shè)定 （2）Pr.76為報警代碼輸出選擇。當(dāng)報警發(fā)生時，變頻器可以借助集電極開路輸出端

43、子將其內(nèi)容用四位數(shù)字信號輸出。當(dāng)變頻器工作在程序運行時，可以設(shè)定為輸出運行組信號。Pr.76的設(shè)定優(yōu)先于Pr.190Pr.195的設(shè)定。Pr.76的設(shè)定值SUIPFOLFU0報警代碼不輸出，由Pr.190Pr.195決定1報警代碼第3位報警代碼第2位報警代碼第1位報警代碼第0位2當(dāng)報警發(fā)生時，輸出報警代碼，當(dāng)正常運行時，輸出運行狀態(tài)信號3到時輸出第3組輸出第2組輸出第1組輸出 2-7 Pr.的設(shè)定2.6.5 變頻器的控制端子 變頻器程序運行時，除了設(shè)定上述參數(shù)外，還必須通過變頻器的外部控制端子來進行控制，變頻器程序運行時，所用到的輸入信號端子功能如下：RH用于選擇第一組程序運行參數(shù)；RM用于選

44、擇第二組程序運行參數(shù)；RL用于選擇第三組程序運行參數(shù)；STR用于復(fù)位基準(zhǔn)時鐘，即基準(zhǔn)時鐘置0；STF用于選擇程序運行開始信號。變頻器程序運行時，所用到的輸出信號端子有4個，它們只有當(dāng)Pr.76=3時才有效，其功能如下：SU為選擇的程序運行組運行完成時輸出信號；IPF為第三組運行時輸出信號；OL為第二組運行時輸出信號；FU為第一組運行時輸出信號。圖2-8為變頻器部分段子圖：信號端子名稱說明輸入信號RH第一組用于選擇第一組程序運行RM第二組用于選擇第二組程序運行RL第三組用于選擇第三組程序運行STR定時器復(fù)位信號將日期的參考時間置0STF程序運行開始信號接通則開始運行預(yù)定程序輸出信號SU時間到達信

45、號選擇的組運行完成時輸出定時器復(fù)位清零FU第一組輸出信號運行第一組的過程中輸出OL第二組輸出信號運行第二組的過程中輸出IPF第三組輸出信號運行第三組的過程中輸出2-7 輸入輸出控制端子功能圖2-8 變頻器部分外部接線3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1 I/O點數(shù)的估算與分配3.1.1 I/O端口分配該控制系統(tǒng)共有輸入信號10個，輸出信號19個，其I/O口端口分配如下所示：輸入輸出輸入設(shè)備輸入端口輸出設(shè)備 輸出端口1層呼叫按鈕SB1X01-3層呼叫指示燈Y1-Y32層上呼按鈕SB2X1上行指示Y42層下呼按鈕SB3X2下行指示Y53層呼叫按鈕SB4X3變頻器1 STF信號（上行）Y101層位置開關(guān)SQ1X

46、11變頻器1 STR信號（下行）Y112層位置開關(guān)SQ2X127段數(shù)碼管Y20-Y263層位置開關(guān)SQ3X13變頻器2 STF信號Y12關(guān)門按鈕SB5X5變頻器2 RH信號Y13熱繼電器FRX6變頻器2 RM信號Y14變頻器2 RL信號Y15變頻器2 STR信號Y16圖3-1 I/O分配3.2 PLC外部接線圖：圖3-2外部接線圖3.3 變頻器參數(shù)的確定與設(shè)置3.3.1電梯升降的變頻器參數(shù)：1） 操作模式選擇Pr.79=22） 電子過電流保護Pr.9設(shè)定電動機額定電流，通常設(shè)定在50Hz的額定電流3） 上限頻率Pr.1=50Hz4） 下限頻率Pr.2=5 Hz5） 加速時間Pr.7=2s6）

47、減速時間Pr.8=3s7） 啟動頻率Pr.13=0hz對于實際運行中的電梯，可根據(jù)實際情況調(diào)試和設(shè)定其他參數(shù)。3.3.2轎廂開關(guān)門的變頻器參數(shù)：1）PU操作模式Pr.79=12）上限頻率Pr.1=50Hz3）下限頻率Pr.2=0Hz4) 加速時間Pr.7=1s5）減速時間Pr.8=1s6）電子過電流保護Pr.9=電動機的額定電流7）組合操作模式Pr.79=3，即頻率由PU單元設(shè)定，啟動停止由外部信號控制。8）多段速度設(shè)定（1速）Pr.4=20Hz9）多段速度設(shè)定（2速）Pr.5=40Hz10）多段速度設(shè)定（3速）Pr.6=10Hz4 系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1 電梯的工作狀態(tài)4.1.2 電梯的正常工作

48、狀態(tài) 電梯完成一個呼叫響應(yīng)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(diào)速模塊驅(qū)動直流電機拖動轎廂運動。轎廂運動速度要經(jīng)過低速轉(zhuǎn)變?yōu)橹兴僭俎D(zhuǎn)變?yōu)楦咚?，并以高速運行至減速點。 (3) 當(dāng)電梯檢測到目標(biāo)層樓層檢測點產(chǎn)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(guān)門，直到碰到關(guān)門到位行程開關(guān);再經(jīng)過一定延時后關(guān)門，直到碰到關(guān)門到位行程開關(guān)。電梯控制系統(tǒng)始終實時顯示轎廂所在樓層。4.2 軟件設(shè)計流程圖4.3 軟件程序編程及仿真4.3.1梯形圖

49、：電梯各樓層單獨呼叫程序電梯各樓層同時呼叫信號電梯升降運行及轎廂位置顯示程序轎廂開關(guān)門4.3.1梯形圖仿真：單獨呼叫：假如電梯停在一樓，如下所示：如果要讓電梯上至三樓，即先按下三層呼叫按鈕，此時，三層呼叫指示燈Y3亮。即：上升指示燈Y4亮，變頻器STF有上行信號。即：當(dāng)?shù)竭_三樓時，即x13閉合時，七段數(shù)碼管顯示如下：多信號呼叫：假如電梯停在一樓，如圖所示：當(dāng)二樓上呼按鈕x1和三樓呼叫x3按鈕都閉合時，二、三層指示燈Y2、y3亮，上行指示燈Y4亮，變頻器STF有上行信號，如圖所示：當(dāng)?shù)竭_二樓時，電梯停止八秒。然后繼續(xù)上行行至三樓：電梯繼續(xù)上行行至三樓：開門按鈕x4閉合時，變頻器STF(“Y12”

50、)得電，電動機正轉(zhuǎn)起動（20Hz），2秒后加速（40Hz）6秒后減速（10Hz），10秒后開始停止。2秒后：6秒后10秒后程序結(jié)束。閉門按鈕x5閉合同開門仿真一樣。結(jié) 束 語在本設(shè)計中。利用通用變頻器和PLC實現(xiàn)了對電梯的控制，通過合理的設(shè)備選型、參數(shù)設(shè)置和軟件設(shè)計，提高了電梯運行的可靠性，改善了電梯運行的舒適感，并節(jié)約了電能。利用可編程控制器（PLC）控制技術(shù)改造舊電梯，充分利用了現(xiàn)代電力電子技術(shù)、計算機原理和檢測技術(shù)，達到了對電梯的可靠控制。通過合理的設(shè)備選型、參數(shù)設(shè)置和軟件設(shè)計，提高了電梯的運行可靠性。采用PLC改造后的電梯結(jié)構(gòu)緊湊、維修簡單、故障率低。如果PLC與交流變頻調(diào)速控制技術(shù)結(jié)

51、合將提升電梯的的效率和舒適感，有利于電梯的節(jié)能。具有一定的經(jīng)濟效益和社會效益。當(dāng)然，本次設(shè)計還存在一些不足之處， 但由于時間有限，以及實際條件的限制，自己未能做的更好，設(shè)計中有其他不足和紕漏之處，請各位老師指正。致 謝時至今日，幾個月的畢業(yè)設(shè)計終于可以畫上一個句號了，但是現(xiàn)在回想起來做畢業(yè)設(shè)計的整個過程，頗有心得，其中有苦也有甜，不過樂趣盡在其中！尤其是在查閱大量資料的同時，不僅讓我對PLC和軟件仿真有的更深一步的了解，同時也增加了自己的學(xué)習(xí)能力，為以后的工作打下了基礎(chǔ)。可以說畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己未來能力的提高進行了鋪墊。本次畢業(yè)設(shè)計是在查蔓莉老師悉心指導(dǎo)下完

52、成的。從論文的選題到論文的完成，無不傾注著查老師辛勤的汗水和心血。查老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、淵博的知識、無私的奉獻精神使我受益匪淺，從尊敬的指導(dǎo)老師身上，我不僅學(xué)到了扎實、寬廣的專業(yè)知識，也學(xué)到了做人的道理。在此我要向我的指導(dǎo)老師致以最衷心的感謝和深深的敬意!同時我在這里還要感謝在這次畢業(yè)設(shè)計中幫助過我的同學(xué)，他們也在畢業(yè)設(shè)計方面給予了我很多幫助和關(guān)心，尤其是在編寫程序、利用軟件仿真等方面。最后，向所有關(guān)心和幫助過我的老師、同學(xué)和朋友表示由衷的謝意!參考文獻1 王阿根 電氣可編程控制原理與應(yīng)用（第2版） 清華大學(xué)出版社 20102 李華 PLC在電梯設(shè)計中的重要作用 內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟3 劉載文 電

53、梯控制技術(shù) 電子工業(yè)出版社4 孟紅軍 三菱變頻調(diào)速器FR-500手冊 20045 高麗麗 PLC控制交流變頻調(diào)速系統(tǒng)在電梯中的應(yīng)用 山東科技大學(xué)出版社6 龔中華 三菱FX系列PLC應(yīng)用技術(shù) 人民郵電出版社7 曹 衛(wèi)、張 巍 PLC控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計 甘肅科技2010年1月 第26卷第1期8 孫晉、張萬眾 可編程控制器入門級應(yīng)用 中國電力出版社9 黃文宇 變頻調(diào)速器的功能和應(yīng)用 廣東建材 2001年第8期10丁紅劍 變頻器調(diào)試要點 煤礦現(xiàn)代化 2006年第2期11 孫小智 電梯控制的PLC編程技術(shù) 起重運輸機械 2010年第1期12 潘江虎 電梯呼梯控制器的設(shè)計和實現(xiàn) 畢業(yè)論文13 黃桂梅 P

54、LC電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計與試驗 制照業(yè)自動化 2007年第4期14阮友德 PLC、變頻器、觸摸屏綜合應(yīng)用實例 中國電力出版社15陳國呈、吳春華 變頻驅(qū)動技術(shù)與應(yīng)用 科學(xué)出版社 16 John.R Hackworth Frederick D.Hackworth.Jr. The programmable logic controller. First Edition.london:Prentice Hall.2003.35-5017 Lecture Notes in Electrical Engineering, 1, Volume 112, Engineering Education and Management