畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)基于plc的電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(專(zhuān)業(yè)版)

　　

【正文】 系統(tǒng)采用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)轎廂位置，只要電梯一運(yùn)行，計(jì)算器就可以精確地確定走過(guò)的距離，到達(dá)與減速點(diǎn)相應(yīng)的預(yù)制數(shù)時(shí)即可發(fā)出減速命令。 ②單轎廂全集選：登記 所有廳門(mén)和轎廂召喚；上行時(shí)順應(yīng)答轎廂和廳門(mén)上召喚，直至最高層自動(dòng)反向應(yīng)答下行召喚和轎廂召喚。自動(dòng)關(guān)門(mén)待客。 FX2N系統(tǒng) PLC 具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)： 1） FX2N配置靈活，除主機(jī)單元外，還可擴(kuò)展 I/O 模塊， A/D 模塊， D/A 模塊和其它特殊功能模塊。 可編程序控制器（ PLC）的選擇 電梯 PLC 控制系統(tǒng)不再使用繼電器控制系統(tǒng)中模擬轎廂運(yùn)動(dòng)的機(jī)械選層器。 ≈ 又所以： P==。抑制直流電壓升高。 5% 轉(zhuǎn)矩響應(yīng) 20Hz(無(wú) PG)以上 150Hz(帶 PG)以上 頻率控制范圍 ~400Hz 頻率精度 (溫度變動(dòng) ) 數(shù)字式指令 177。無(wú)須配專(zhuān)用電機(jī)，可自學(xué)習(xí) 所配電機(jī)的各個(gè)參數(shù)，精確控制任何品牌的電機(jī)。 陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 —— 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 19 通用變頻器概況 上個(gè)世紀(jì) 80 年代初，通用變頻實(shí)現(xiàn)了商品 化。根據(jù)具體工程的情況，可以有以下幾種不同的變頻器規(guī)格選擇方式： （ 1）按照標(biāo)稱(chēng)功率選擇：一般作初步投資估算依據(jù)。 隨著新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的發(fā)展，電梯的機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化、體積小型化、材料輕型化、工藝先進(jìn)化、外觀漂亮化。它適用于裝置在兩層以上的建筑內(nèi)，是輸送人員或貨物的垂直提升設(shè)備的交通工具。 電梯的安全保護(hù)裝置 （ 1）電磁制動(dòng)器：裝于曳引機(jī)軸上，一般采用直流電磁制動(dòng)器，啟動(dòng)時(shí)通電松閘，停層后斷電制動(dòng)。電梯的運(yùn)行速度越快，頂層高度一般越高。為了確保電梯正常運(yùn)行、安全使用，必須要了解電梯、熟悉電梯、管理電梯、維護(hù)好電梯。針對(duì)老式電梯采用的繼電器邏輯控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作壽命短等缺陷，提出采用功能強(qiáng)、故障率低、可靠性高的可編程控制器（ PLC）來(lái)控制電梯。 電梯變頻調(diào)速控制的特點(diǎn) 隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)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。 （ 2）編程方便 PLC 有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可供使用。編程簡(jiǎn)單、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。因此， PLC 控制技術(shù)加變頻調(diào)速已成為現(xiàn)代電梯行列的一個(gè)熱點(diǎn)。s fort criterion,guarantee steady precision,but also reduce the energy consumption,cut the operating , the PLC control technology and the frequency inverter has been being the focus. In this paper,using PLC to control to the elevator signaling system,a plete elevator control software has been developed,raised the elevator’s control level, improved the elevator travel fort,which resulted in an ideal control system has merits of advancing,reliable, elevator control system has functions of driver operation and automatic operation(manual and automatic),and has another functions of position indication、calling landing、 selector、 director and collective selective control. 陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 —— 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 Keyword： elevator, doublespeed asynchronous motor, programmable logic control，frequency inverter， collective selective control 基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 序 言 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。傳統(tǒng)的電梯曳引電動(dòng)機(jī)采用接觸器來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的改變，雙速異步電動(dòng)機(jī)在定子回路中串電抗與電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速，這滿(mǎn)足不了乘客的舒適感；另外，傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)由繼電器接觸器控制邏輯組成，存在著電氣元件多、功能弱、電氣故障頻繁，可靠性差和工作壽命短等缺陷。通過(guò) PLC 程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)樓層計(jì)數(shù)、換速信號(hào)、開(kāi)門(mén)控制和平層信號(hào)的數(shù)字控制，取代井道位置檢測(cè)裝置，提高了系統(tǒng)的可靠性和平層精度。 電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題 陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 —— 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 7 （ 1）系統(tǒng)觸點(diǎn)繁多接線線路復(fù)雜，且觸點(diǎn)容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而故障率較高。 （ 4） PLC 是為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比通用計(jì)算機(jī) 更簡(jiǎn)單的編 陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 —— 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 程語(yǔ)言和 更可靠的硬件。 靈活性 PLC 的靈活性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （ 1）編程的靈活性 PLC 采用的編程語(yǔ)言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語(yǔ)句描述編程語(yǔ)言。 （ 3）變頻調(diào)速電梯使用先進(jìn)的 SPWM 和 SVPWM 技術(shù)，明顯改善了電動(dòng)機(jī)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 [4]。然后是系統(tǒng)硬件開(kāi)發(fā)，完成了變頻器的參數(shù)設(shè)置及 PLC 的選型、 I/O 點(diǎn)數(shù)分配以及旋轉(zhuǎn)編碼器與 PLC 的連接。 陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 —— 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 （ 5）開(kāi)門(mén)寬度 (mm) 轎廂門(mén)和層門(mén)完全開(kāi)啟時(shí)的凈寬度。 電梯的主要參數(shù)是電梯制造廠設(shè)計(jì)和制造電梯的依據(jù)。 （ 6）廳門(mén)開(kāi)關(guān)：每個(gè)廳門(mén)都裝有門(mén)鎖開(kāi)關(guān)。 一 個(gè)半世紀(jì)的風(fēng)風(fēng)雨雨，翻天覆地的是歷史的變遷，永恒不變的是電梯提升現(xiàn)代人生活質(zhì)量的承諾。 （ 3）安裝更方便、更快捷 。所以，籠統(tǒng)的認(rèn)為放大一級(jí)功率選擇變頻器是沒(méi)有錯(cuò)的想法，但會(huì)造成浪費(fèi)。另外，一種混合式功率集成器件，采用厚薄膜混合集成技術(shù)，把功率電橋、驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路、保護(hù)電路等封裝在一起，構(gòu)成了一種“智能電力模塊”（ Intelligent Module，IPM）這種器件屬于絕緣金屬基底結(jié)構(gòu)，所以防電磁干擾能力強(qiáng)，保護(hù)電路和檢測(cè)電路與功率開(kāi)關(guān)間的距離盡可能的小，因而保護(hù)迅速且可靠，傳感信號(hào)也十分迅速。 （ 2）有豐富的內(nèi)藏與選擇功能。 變頻器的配置及容量選擇 VS616G5 變頻器用在電梯調(diào)速系統(tǒng)中時(shí)，必須配 PG 卡及旋轉(zhuǎn)編碼器，以供電動(dòng)機(jī)測(cè)速及反饋。 變頻器結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計(jì) VS616G5 變頻器共有 9 組參數(shù)，每一組參數(shù)的設(shè)計(jì)都具有特定的含義。 513/≈ (Ω ) 其中 UO為額定情況下變頻器的直流母線電壓，取 RZ≥ 30（ Ω ）由于制動(dòng)電阻的工作不是連續(xù)長(zhǎng)期工作，因此其功率可以大大小于通電時(shí)消耗的功率。 位置檢測(cè)方法主要有如下幾種： 1）用于簧管磁感應(yīng)器或其它位置開(kāi)關(guān)。尤其是可用 PC 機(jī)對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控。 光電脈沖 拖動(dòng)控制系統(tǒng) 安全保護(hù)信號(hào) 輸入接口 PLC 輸出接口 呼梯信號(hào)指示 樓層顯示 運(yùn)行方向指示 呼梯鈴 開(kāi)關(guān)門(mén)控制 開(kāi)關(guān)門(mén)信號(hào) 門(mén)區(qū)或平層信號(hào) 運(yùn)行控制信號(hào) 內(nèi)指令信號(hào) 號(hào) 外指令信號(hào) 運(yùn)行方式選擇 安全裝置 井道裝置 轎廂操縱盤(pán) 廳外呼梯 指層器 調(diào)整器 拖動(dòng)控制 PC 主機(jī) CPU 存儲(chǔ)器 輸入接口 輸出接口 陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 —— 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 30 ⑦內(nèi)指令記憶。加速斜率是以速度給定從 0 加速到 1000 轉(zhuǎn) /分所需要的時(shí)間來(lái)定 義的。電梯在三種工作狀態(tài)之間來(lái)回切換，構(gòu)成了完整的電梯工作過(guò)程。同理，制動(dòng)曲線也可按此方法調(diào)整。 ⑩自動(dòng)返基站。電梯信號(hào)控制系統(tǒng)如圖 所示，輸入到 PLC 的控制信號(hào)有：運(yùn)行方式選擇（如自動(dòng)、有 /無(wú)司機(jī)、檢修、消防運(yùn)行方式等）、運(yùn)行控制、轎內(nèi)指令、層站召喚、安全保護(hù)信息、旋轉(zhuǎn)編碼器、光電脈沖、開(kāi)關(guān)門(mén)及限位信號(hào)、門(mén)區(qū)和平層信號(hào)等。 旋轉(zhuǎn)編碼器是一種 旋轉(zhuǎn)式測(cè)量裝置，通常安裝在被測(cè)軸上，隨被測(cè)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，用以測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)量（主要是轉(zhuǎn)角），并把它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式的輸出信號(hào)。 陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 —— 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 26 第四章 PLC 的選擇及其硬件開(kāi)發(fā) 電梯控制系統(tǒng)硬件由轎廂操縱盤(pán)、廳門(mén)信號(hào)、 PLC、變頻器、調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。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(jì)。旋轉(zhuǎn)編碼器將此脈沖輸出給 PG 卡， PG 卡再將此反饋信號(hào)送給 616G5 內(nèi)部，以便進(jìn)行運(yùn)算調(diào)節(jié)。無(wú)傳感器矢量控制 (無(wú) PG) 178。 陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 —— 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 20 VS— 616G5 型通用變頻器 VS616G5 型通用變頻器 電梯的調(diào)度要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能外，他的舒適度指標(biāo)往往是選擇 中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。 （ 5）變頻器帶有防止失速功能。 選擇變頻器品牌型號(hào) 變頻器是變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心設(shè)備，它的質(zhì)量品質(zhì)對(duì)于系統(tǒng)的可靠性影響很大，選擇品牌時(shí)，質(zhì)量品質(zhì)，尤 其是與可靠性相關(guān)的質(zhì)量品質(zhì)，顯然是選擇時(shí)的重要考慮方面。 （ 4）電梯的管理功能不斷加強(qiáng)，電梯廣泛采用微機(jī)控制技術(shù)，不斷滿(mǎn)足擁護(hù)的使用功能要求。 陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 —— 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 15 電梯的發(fā)展概況 隨著現(xiàn)代建筑的發(fā)展，日益增高的高層建筑已成為現(xiàn)代都市的重要的標(biāo)志，作為高層建筑的垂直運(yùn)載工具 —— 電梯得到了快速發(fā)展。 表 電梯參數(shù)Ⅰ類(lèi)電梯的參數(shù)、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(shù) /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(mén) 寬度 E/mm 800 1100 深度 F/mm 20xx(2100) 2100 形式 中分門(mén) 井道 寬度C/mm 中分門(mén) 1800 1900 2400 2600 旁分門(mén) 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(jī) 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(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 —— 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 14 電梯的主要組成部分 （ 1）曳引部分：通常有曳引機(jī)和曳引鋼絲繩組成。 （ 9）電氣控制系統(tǒng) 包括控制方式、拖動(dòng)系統(tǒng)的形式等。從那以后，升降梯在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，采用功能強(qiáng)、故障率低、可靠性高的可編程控制器（ PLC）來(lái)控制電梯，取得了良好效果。 （ 2） 去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部線路簡(jiǎn)化。 易操作性 PLC 的易操作性表現(xiàn)在下列幾個(gè)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。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會(huì)造成電梯機(jī)械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故 [2]。電梯是垂直運(yùn)輸工具，屬于位能負(fù)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(shí)，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載最小，甚至是處于發(fā)電狀態(tài)，而電梯在重載上行或空載下行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載最大，是處于電動(dòng)狀態(tài)，這就要求電動(dòng)機(jī)在四象限運(yùn)行。該系統(tǒng)具有先進(jìn)、可靠、經(jīng)濟(jì)的特色。 采用 PLC 對(duì)電梯信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行控制，開(kāi)發(fā)出了完整的電