畢業設計說明書基于plc的電梯控制系統的設計(完整版)

　　

【正文】 % 抑制高次諧波電源 直流電 抗器 內帶 (200V 24KVA、 400V 26KVA 以下可選擇 ) 12相整流 不能變動 主要控制功能 瞬停再起動、下降控制、轉矩控制、零點伺 服控制等 操作控制 16字179。 15% 控 制 特 性 控 制 方 式 正弦波 PWM 控制： 178。 VS616G5 型變頻器是安川電機公司面向世界推出的 21 世紀通用型變頻器。如搬運機械，從反抗性負載的搬運車輛、帶式運輸機到位能負載的起重機、提升機、立體倉庫、立體停車廠等都已采用了通用變頻器；金屬加工機械，從各類切削機床直到高速磨床乃至數控 機床，加工中心超高速伺機的精確位置控制都已應用通用變頻器；在其它方面，如農用機械、食品機械、木工機械、印刷機械、各類空調、各類家用電器甚至街心公元噴水池，可以說其應用范圍相當廣闊，并且還將繼續擴大 [9]。 （ 1）容量不斷擴大 80 年代初采用的 BJT 的 PWM 變頻器實現了通用化。 （ 4）電梯的啟動和停車都要平穩。 （ 3）按照電動機實際運行電流選擇：多用于改造工程。先對變頻器進行分類，然后分別討論品牌和型號、規格。 （ 2）技術含量更高，性能更好。 （ 3）電梯的邏輯控制已從過去簡單的繼電器 —— 接觸器控制發展為可編程序控制器（ PLC） 陽泉職業技術學院 —— 畢業設計說明書 16 和微機控制，控制方式也從手柄控制、信號控制發展為集選控制、并聯控制、群控等，電梯可靠性得到很大的提高。 隨著電子工業的發展，新技術、產品不斷用于電梯控制系統，如可編程控制器的應用；單片機的應用；無觸點半導體邏輯控制晶閘管（俗稱可控硅）的應用；集成電路及數字控制、計算機群控制及調頻調壓技術的應用、拖動系統簡化、性能提高等。 （ 9）其它的開關：安全窗開關，鋼帶輪的斷帶開關等。 （ 3）限位開關：當轎廂經過端 站平層位置后仍未停車，此限位開關立即動作，切斷電源并制動，強迫停車。乘客電梯主要參數及轎廂、井道、機房的形式與尺寸符合表 。電梯的運行 速度越快，底坑一般越深。 （ 8）額定速度 (m/s) 制造和設計所規定的電梯運行速度。 （ 2）轎廂尺寸 (mm) 寬 *深 *高。奧的斯第一次向世人展示了他的發明－歷史上第一部安全升降梯。 論文的主要內容如下： 首先對電梯系統及可編程控制器（ PLC）、變頻器作了比較全面的總結和介紹。但是更新需要大量資金，對使用單位來說有一定困難，所以對電梯進行局部改造是經濟的、實際的。變頻調速以其優異的調速性能和起制動平穩性能、高效率、高功率因數和節電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優點而被國內外公認為最有發展前途的調速方式。 PLC 控制電梯的優點 （ 1） 在電梯控制中采用了 PLC，用軟件實現對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。采用布爾助記符編程語言，十分有助于編程人員的編程。例如，采用軟件濾波等；軟件自診斷；簡化編程語言等。 （ 1） PLC 不需要大量的活動元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時，系統的維修簡單，維修時間短。 電梯繼電器控制系統故障率高，大大降低了電梯的可靠性和安全性，經常造成停梯，給乘用人員帶來不便和驚擾。 （ 2）系統的保養、維修及故障檢查無需較高的技術和特殊的工具、儀器。電梯性能的好壞對人們生活的影響越來越顯著，因此必須努力提高電梯系統的性能，保證電梯的運行既高效節能又安全可靠。 本文在采用 PLC 和變頻器實現電梯常規控制的基礎上，通過對變頻器和 PLC 芯片的合理選擇和設計，利用安川 VS－ 616G5 型變頻器可編制速度曲線的特點為 電梯舒適度的提高，提供了技術支持。 采用 PLC 對電梯信號系統進行控制，開發出了完整的電梯控制軟件，提高了電梯的控制水平，并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。 I 陽泉職業技術學院 —— 畢業設計說明書 2 基于 PLC 的電梯控制系統的設計 摘 要 :隨著現代城市的發展，高層建筑日益增多，電梯成為人們日常生活必不可少的代步工具。該系統具有先進、可靠、經濟的特色。大大提高了電梯的控制水平，并改善了電梯運行的舒適感，使電梯達到了較為理想的控制和運行效果。電梯是垂直運輸工具，屬于位能負載，并且要求頻繁起停，隨著載客量多少的變化、上下行的變換，在空載上行或重載下行時，電動機的負載最小，甚至是處于發電狀態，而電梯在重載上行或空載下行時，電動機的負載最大，是處于電動狀態，這就要求電動機在四象限運行。 （ 3）大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價格便宜。且電梯一旦發生沖頂或蹲底，不但會造成電梯機械部件損壞，還可能出現人身事故 [2]。 （ 2） PLC 采用了一系列可靠性設計的方法進行設計，例如，冗余設計，斷電保護，故障診斷和信息保護及恢復等，提高了 MTTR，使可靠性提高。 易操作性 PLC 的易操作性表現在下列幾個方面： （ 1）操作方便 PLC 的操作包括程序 輸入和程序更改的操作。 （ 3）維修方便 PLC 具有的自診斷功能對維修人 員維修技能的要求減低。 （ 2） 去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統結構簡單，外部線路簡化。 （ 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、價格低等優點。近年來，采用功能強、故障率低、可靠性高的可編程控制器（ PLC）來控制電梯，取得了良好效果。接著闡述了電梯控制系統的分類及特點，電梯的控制系統分為調速和信號控制兩大部分。從那以后，升降梯在世界范圍內得到了廣泛應用。 （ 3）轎廂形式 有單或雙面開門及其他特殊要求等，以及對轎頂、轎底、轎壁的處理，顏色的選擇，對電話的要求等等。 （ 9）電氣控制系統 包括控制方式、拖動系統的形式等。 （ 14）井道高度 (mm) 由井道底面至機房樓板或隔音層樓板下最突出構件之間的垂直距離。 表 電梯參數Ⅰ類電梯的參數、尺寸 主要用途 非住宅樓電梯 (辦公室、旅館等 ) 額定載重量 /kg 630 800 1000 1250 1600 可乘人數 /人 8 10 13 16 21 轎 廂 寬度 A/mm 1100 1350 1600 1950 深度 B/mm 1400 1750 高度 /mm 2200(2300) 2300 轎和 層門 寬度 E/mm 800 1100 深度 F/mm 20xx(2100) 2100 形式 中分門 井道 寬度C/mm 中分門 1800 1900 2400 2600 旁分門 ② 深度 D/mm 2100 2300 2600 底坑深度 P/mm V=V=V=V=② 2200 頂層高度 Q/mm V=V=V=V=② 5000 5200 5400 機 房 V=/s 面積 S/m2 15 20 22 25 寬度 R/mm 2500 3200 深度 T/mm 3700 4900 5500 高度 H/mm 2200 2400 2800 V=/s 面積 S/m2 15 20 22 25 寬度 R/mm 2500 3200 深度 T/mm 3700 4900 5500 高度 H/mm 2200 2400 2800 V=/s 面積 S/m2 15 20 22 25 寬度 R/mm 2500 3200 深度 T/mm 3700 4900 5500 高度 H/mm 2200 2400 2800 V=/s 面積 S/m2 ① 18 20 22 25 寬度 R/mm ① 2800 3200 深度 T/mm ① 4900 5500 高度 H/mm ① 2800 陽泉職業技術學院 —— 畢業設計說明書 14 電梯的主要組成部分 （ 1）曳引部分：通常有曳引機和曳引鋼絲繩組成。 （ 4）行程極限保護開關：當限位開關不起作用，轎廂經過端站時，此開關動作。 陽泉職業技術學院 —— 畢業設計說明書 15 電梯的發展概況 隨著現代建筑的發展，日益增高的高層建筑已成為現代都市的重要的標志，作為高層建筑的垂直運載工具 —— 電梯得到了快速發展。 生活在繼續，科技在發展，電梯也在進步。 （ 4）電梯的管理功能不斷加強，電梯廣泛采用微機控制技術，不斷滿足擁護的使用功能要求。 電梯行業技術發展非常迅速，幾年前推出的具有先進性能、高舒適性的 VVVF 電梯，如今已成為電梯行業的標準配置，因為永磁同步無齒輪曳引機具有更節能、更潔凈、更安全、更安靜、更經濟的特點，所以永磁同步曳引機逐步成為新型曳引機的主流；由于永磁技術的先進性，將來很有可能取代 VVVF 技術。 選擇變頻器品牌型號 變頻器是變頻調速系統的核心設備，它的質量品質對于系統的可靠性影響很大，選擇品牌時，質量品質，尤 其是與可靠性相關的質量品質，顯然是選擇時的重要考慮方面。 （ 4）按照轉矩過載能力選擇： 綜上所述，根據實際工程情況，以適當的方法選擇變頻器規格很重要。 （ 5）變頻器帶有防止失速功能。到了 90 年代初， BJT 通用變頻器的容量達到了 600KVA， 400KVA 以下的已經系列化，前幾年主開關器件開始采用 IGBT，僅三、四年的時間， IGBT 變頻器的單機容量已達 1800KVA，隨著 IGBT 容量的擴大，通用變頻器的容量也將隨之擴大。 陽泉職業技術學院 —— 畢業設計說明書 20 VS— 616G5 型通用變頻器 VS616G5 型通用變頻器 電梯的調度要求除了一般工業控制的靜態、動態性能外，他的舒適度指標往往是選擇 中的一項重要內容。這種變頻器不僅考慮了 V/f 控制，而且還實現了矢量控制，通過其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范圍 [10,11]。無傳感器矢量控制 (無 PG) 178。 2線日語液晶顯示器 接通插件板可選擇 16種 (最多可裝 3塊 ) 保護功能 電機保護、變頻過載、瞬間過電流、電壓下 降、過電壓、輸入缺相 VS— 616G5 型通用變頻器電梯調速系統 通用變頻器 VS616G5 可直接控制交流異步電動機的電流，使電動機保持較高 的輸出轉矩；它適合用于各種應用場合，可以低速下實現平穩起動并且極其精確地運行，其自動 陽泉職業技術學院 —— 畢業設計說明書 22 調整功能可使各種電動機達到高性能的控制。旋轉編碼器將此脈沖輸出給 PG 卡， PG 卡再將此反饋信號送給 616G5 內部，以便進行運算調節。其容量可選 1∶ 1 配置，即電動機容量和變頻器容量相等。在最大載重下，電梯上升所需曳 引功率為 P2： P2=[(W1+W2+W3)g+F1]*V 其中 F1=(W1+W2+W3)g+δ為摩擦力，δ可忽略不計。 變頻器制動電阻參數的計算 陽泉職業技術學院 —— 畢業設計說明書 25 由于電梯為位能負載，電梯運行過程中產生再生能量，所以變頻調速裝置應具有制動 功能。 陽泉職業技術學院 —— 畢業設計說明書 26 第四章 PLC 的選擇及其硬件開發 電梯控制系統硬件由轎廂操縱盤、廳門信號、 PLC、變頻器、調速系統構成，控制系統結構圖如圖 所示。其主要功能是：根據登記的內選與外呼信號和轎廂的位置關系，確定運行方向；當電梯將要到達所需停站的樓層時，給曳引電動機減速信號，使其換速；當平層停車后，發出信號以消去已應答的選層、呼梯信號，并指示轎廂當前位置，選層器種類較多，通常分為三大類，即機械選層器、繼電器選層器和微機選層器。 旋轉編碼器是一種 旋轉式測量裝置，通常安裝在被測軸上，隨被測軸一起轉動，用以測量轉動量（主要是轉角），并把它們轉換成數字形式的輸出信號。 4） FX2N的編程可用編程器，也可以在 PC機上使用三菱公司的專用編程軟件包 MELSE 陽泉職業技術學院 —— 畢業設計說明書 28 MEDOC 來進行。電梯信號控制系統如圖 所示，輸入到 PLC 的控制信號有：運行方式選擇（如自動、有 /無司機、檢修、消防運行方式等）、運行控制、轎內指令、層站召喚、安全保護信息、旋轉編碼器、光電脈沖、開關門及限位信號、門區和平層信號等。 ⑥按鈕開門。 ⑩自動返基站。人們對于速度變化的敏感度主要是加速度的變化率，舒適感就意味著要平滑的加速和減速。同理，制動曲線也可按此方法調整。 陽泉職業技術學院 —— 畢業設計說明書 34 第五章 系統軟件開發 在電梯控制中，有大量的邏輯信號需要處理，這部分工作是由 PLC 來完成的，系統軟件根據運行要求及保護要求由 PLC 來實現邏輯控制。電梯在三種工作狀態之間來回切換，構成了完整的電梯工作過程。 圖 速度運行曲線 在