畢業(yè)設(shè)計說明書基于plc的電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(留存版)

　　

【正文】 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。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(tǒng)的性能，保證電梯的運行既高效節(jié)能又安全可靠。 電梯繼電器控制系統(tǒng)故障率高，大大降低了電梯的可靠性和安全性，經(jīng)常造成停梯，給乘用人員帶來不便和驚擾。例如，采用軟件濾波等；軟件自診斷；簡化編程語言等。 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。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(jīng)濟的、實際的。奧的斯第一次向世人展示了他的發(fā)明－歷史上第一部安全升降梯。 （ 8）額定速度 (m/s) 制造和設(shè)計所規(guī)定的電梯運行速度。乘客電梯主要參數(shù)及轎廂、井道、機房的形式與尺寸符合表 。 （ 9）其它的開關(guān)：安全窗開關(guān)，鋼帶輪的斷帶開關(guān)等。 （ 3）電梯的邏輯控制已從過去簡單的繼電器 —— 接觸器控制發(fā)展為可編程序控制器（ PLC） 陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 —— 畢業(yè)設(shè)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(fā)展為集選控制、并聯(lián)控制、群控等，電梯可靠性得到很大的提高。先對變頻器進行分類，然后分別討論品牌和型號、規(guī)格。 （ 4）電梯的啟動和停車都要平穩(wěn)。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(shù)控 機床，加工中心超高速伺機的精確位置控制都已應(yīng)用通用變頻器；在其它方面，如農(nóng)用機械、食品機械、木工機械、印刷機械、各類空調(diào)、各類家用電器甚至街心公元噴水池，可以說其應(yīng)用范圍相當廣闊，并且還將繼續(xù)擴大 [9]。 15% 控 制 特 性 控 制 方 式 正弦波 PWM 控制： 178。時可認為電動機處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)編碼器根據(jù) AB 相脈沖的相序，可判斷電動機旋轉(zhuǎn)方向，并根據(jù) AB 脈沖的頻率（或周期）測得電動機的轉(zhuǎn)速。設(shè)電梯曳引機電機功率為 P1，電梯運行速度為 V，電梯自重為 W1，電梯載重為 W2，配重為 W3，重力加速度為 g，變頻器功率為 P。 本章小 結(jié) 本章對變頻器的類型進行了概述，并確定由 PLC 來實現(xiàn)電梯信號控制，完成了電梯控制系統(tǒng)中變頻器的選擇。目前， PLC 一般都有高速脈沖輸入端或?qū)Ｓ糜嫈?shù)單元，計數(shù)準確，使用方便，因而在電梯 PLC 控制系統(tǒng)中，可用編碼器測取電梯運行過程中的準確位置，編碼器可直接與 PLC 高速脈沖輸入端相連，電源也可利用 PLC 內(nèi)置 24V 直流電源，硬件連接可謂簡單方便。 設(shè)計思想 1）信號控制系統(tǒng) 電梯信號控制基本由 PLC 軟件實現(xiàn)。電梯在運行中應(yīng)能記憶層外的呼梯信號，對符合運行方向的召喚，應(yīng)能自動逐一停靠應(yīng)答。而 S 曲線變化率的變化，也可通過改變 S 曲線起始、終了加速時間來實現(xiàn)，系統(tǒng)采用的 616G5 變頻器就具有 S 曲線 陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 —— 畢業(yè)設(shè)計說明書 31 加速時間設(shè)定功能，故將加速時間和 S 曲線加速時間配合調(diào)整，即可獲得理想的起動曲線。 電梯的自檢狀態(tài) PLC 上電后， PLC 中的程序已開始運 行，但因為電梯尚未讀入任何數(shù)據(jù)，也就無法在收到請求信號后通過固化在 PLC 中的程序作出響應(yīng)。其意義為加速度由0 加速到（ 1000 轉(zhuǎn) /秒的平方）所需要的時間。當轎廂內(nèi)操縱盤上有多個選層指令時，電梯應(yīng)能按順序停靠車門，并能至調(diào)定時間，自動確定運行方向。為 調(diào)試和維護提供了極大的方便 [19]。這種方法直觀、簡單，但由于每層需使 用一個磁感應(yīng)器，當樓層較高時，會占用 PLC 太多的輸入點。 即： PZ≥ Z179。常用參數(shù)如表 所示 [13]。旋轉(zhuǎn)編碼器與電動機同軸連接，對電動機進行測速。 （ 3）由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。 （ 3）多功能和智能化 電力電子器件和控制技術(shù)的不斷進步，使變頻器向多功能化和高性能化方向發(fā)展。總的來說從生產(chǎn)成本來作合適的選擇 [8]。 高效、安全、可重復(fù)使用的無腳手架安裝，將是高層電梯安裝的主要方式，隨著技術(shù)的開發(fā)、應(yīng)用，電梯的硬件系統(tǒng)給安裝帶來更大的方便，使電梯安裝更快、效率更高。 電梯技術(shù)發(fā)展概況 （ 1）電梯的速度要求越來越快，高速、超高速電梯的數(shù)量愈來愈多。僅當廳門關(guān)上才允許電梯啟動 。用戶選用電梯時，必須根據(jù)電梯的安裝使用地點、載運對象等，按標準的規(guī)定，正確選擇電梯的類別和有關(guān)參數(shù)與尺寸，并根據(jù)這些參數(shù)與規(guī)格尺寸，設(shè)計和建造安裝電梯的建筑物，否 則會影響電梯的使用效果[5]。 （ 6）開門方向 人在轎外面對轎廂門向左方向開啟的為左開門，門向右方開啟的為右開 門，兩扇門分別向左右兩邊開啟者為中開門，也稱中分門。在分析了電梯系統(tǒng)的軟件設(shè)計方法基礎(chǔ)上，設(shè)計出了軟件流程圖，提出了模塊化編程思想，介紹了系統(tǒng)的軟件開發(fā)實例。 課題的來源 變頻器以其優(yōu)越的性能，在很多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。編程方法的多樣性使編程方便、應(yīng)用面拓展。采用了精簡化的編程語言，編程錯誤率大大降低，而為工 業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計的硬件使可靠性大大提高。 （ 2）普通控制電器及硬件接線方法難以實現(xiàn)較復(fù)雜的控制功能，使系統(tǒng)的控制功能不易增加，技術(shù)水平難以提高。 該系統(tǒng)具有先進、可靠、經(jīng)濟的特色。可編程控制器（ PLC）是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。s ,the traditional control system is posed of the relay、 contactor and control logic,which brings such defects as: excessive electrical parts,weak function,overfrequent electric failure,low reliability and short life programmable logic control (PLC) is designed specially for industry environment,which is being developed based on the requirement of sequential logic control. Herein,cause of its all merits,the elevator’s relay control mode has been replaced by the PLC the same time,as a result of the development of motor AC frequency inverter’s technology,the elevator’s driving mode has been replaced gradually by it from the original DC frequency control,which can not only meet the passenger39。同時，由于電機交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動方式已由原來直流調(diào)速逐漸過渡到了交流變頻調(diào)速，不僅能滿足乘客的舒適感和保證平層的精度，還可以降低能耗，節(jié)約能源，減小運行費用。 PLC 控制一般具有可靠性高、易 操作、維修。更改的信息可在液晶屏或 CRT 上顯示。 （ 6） 更改控制方案時不需改動硬件接線。因此 ，對電梯控制技術(shù)進行研究，找出一條適合國產(chǎn)老式電梯的改造之路，并進而提高國產(chǎn)電梯的技術(shù)水平和質(zhì)量，具有十分重要的意義。各種類型、規(guī)格繁多的電梯已在高樓內(nèi)投入運行。 （ 12）頂層高度 (mm) 由底層端站樓面至機房樓板或隔音層樓板 下最突出構(gòu)件之間的垂直的距離。 （ 4）其它裝置：對重裝置、補償裝置等。轎廂尺寸與結(jié)構(gòu)形式便于乘客出入或裝卸貨物。 電梯發(fā)展展望 （ 1）結(jié)構(gòu)不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化。因此，直接按照變頻器標稱功率進行選擇，在實際中常常可能會行不通。 二、為了節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本。 另外， VS616G5 變頻器的啟動、制動具有可任意調(diào)節(jié)的 S 曲線和零頻仍可輸出 150%力矩的特點，配以高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器，控制精度可達 ~%，使得電梯運行舒適感好，零速抱閘，平層精度高。 %(無 PG) %(帶 PG) 速度響應(yīng) 5Hz(無 PG) 30Hz(帶 PG) 轉(zhuǎn)矩極限 有 轉(zhuǎn)矩精度 177。這時同步轉(zhuǎn)速下降，交 直 交變頻器的直流部分電壓升高，制動電阻的作用就是 消耗回饋電能。 ）179。此外系統(tǒng)還必須配置制動電阻，當電梯減速運行時，電動機處于再生發(fā)電狀態(tài)，向變頻器回饋電能，抑制直流電壓升高。 可編程 控制器（ PLC）的選型 根據(jù)以上選擇的轎廂樓層位置檢測法，要求可編程控制器必須具有高數(shù)計數(shù)器，綜合考慮后，系統(tǒng)選擇了日本三菱公司生產(chǎn)的 FX2N系統(tǒng) PLC。 ④待客自動開門，當電梯在某層停梯待客時，按下層外召喚按鈕，應(yīng)能自動開門迎客。 ①單轎廂下集選控制：登記所有轎廂和廳門下行召喚；轎廂上行時，只答應(yīng)轎廂召喚，直至最高層；自動改變運行方向為下行，應(yīng)答廳門下行召喚。 5）減速及平層控制 電梯的工作特點是頻繁起制動，為了提高工作效率、改善舒適感，要求電梯能平滑減速至速度為零時，準確平層，即“無速停車抱閘”，不要出現(xiàn)爬行現(xiàn)象或低速抱閘，即直接停止，要做到這一點關(guān)鍵是準確發(fā)出減速信號，在接近層樓面時按距離精確的自 動矯正速度給定曲線。 不論哪種方式產(chǎn)生的減速命令，由于負載的變化、電網(wǎng)波動、鋼絲繩打滑等，都會使減速過程不符合平層技術(shù)要求，為此一般在離層樓 100~200mm 處需設(shè)置一個平層矯正器，以確保平層的長期準確性。 系統(tǒng)采用全集選操作方式。當完成全部轎廂內(nèi)指令，又無 層外呼梯信號時，電梯應(yīng)自動關(guān)門在調(diào)定時間內(nèi)自動關(guān)閉轎廂照明。 2） FX2N指令功能豐富，有各種指令 107 條，且指令執(zhí)行速度快。電梯運行過程中，轎廂所處樓層位置如何檢測， PLC 軟件如何根據(jù)給定的輸入信號及運行條件判斷或計算樓層數(shù)，是電梯正常運行的首要問題，是正確定向和選層換速的前提。 由于采用變頻 調(diào)速，效率高。 除 PG 卡和制動電阻外。 %(10℃ ~+40℃ ) 模擬式指令 177。采用高性能 IGBT，載波頻率 20KHZ，從而使變頻器輸出一個不失真的正弦流波形，使電機始終運行于靜噪音狀態(tài)。在近 20 年的時間內(nèi)經(jīng)歷了由模擬控制到全數(shù)字控制和由采用 BJT 到采用 IGBT 兩個大發(fā)展過程。 （ 2）按照電動機額定電流選擇：多用于恒轉(zhuǎn)矩負載的新設(shè)計項目。同時，無機房電梯在新世紀將會有較大 速度發(fā)展。 追溯電梯這種 提升設(shè)備的歷史，早在公元前我國就有利用人力作動力和簡單提升設(shè)備，直到現(xiàn)在我國北方部分農(nóng)村仍用手搖轱轆提取井水的升降提水裝置，所以說，我國是世界上最早出現(xiàn)這種提升設(shè)備――電梯雛形的國家之一。 （ 2）強迫減速開關(guān)：起分別裝于井道的頂部和底部，當轎廂駛過端站換速未減速時，轎廂上撞塊就觸動此開關(guān)，通過電器傳動控制裝置，使電動機強迫減速。 （ 13）底坑深度 (mm) 由底層端站樓面至井道底面 之間的垂直距離。 電梯設(shè)備 電梯的分類 電梯的分類有各式各樣： （ 1）按用途分類 乘客電梯；載貨電梯；客貨電梯；病床電梯；雜物電梯；住宅電梯；特種電梯； （ 2）按速度分類 低速電梯 1m/s 以下；高速電梯 12m/s；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 于 2m/s；直流電梯 速度一般 大于 2m/s； （ 4）按控制方式分類 層間控制；簡易集選控制；集選控制；有無司機控制；群控； 電梯的主要參數(shù) （ 1）載重量 (kg) 制造和設(shè)計規(guī)定，電梯 的額定載重量。調(diào)速系統(tǒng)采用交流變頻調(diào)速，在各種負載下都有良好的調(diào)速性能和準確的停車性能，滿足乘客的舒適感和保證平層精度（即準確停車），并能節(jié)約大量電能。電動機交流變頻技術(shù)是當今節(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。對電氣技術(shù)人員來說，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。 可靠性 對可維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。 電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點及存在問題 電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點 （ 1）所有控制功能及信號處理均由硬件實現(xiàn)，線路直觀，易于理解和掌握，適合于一般技術(shù)人員和技術(shù)工人所掌握。而電梯作為現(xiàn)代高層建筑的垂直交通工具，與人們的生活緊相關(guān)，隨著人們對其要求的提高，電梯得到了快速的發(fā)展，其拖動技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了變壓變頻調(diào)速，其邏輯控制也由 PLC 代替原來的繼電器控制。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(tǒng)的性能，保證電梯的運行既高效節(jié)能又安全可靠。并利用旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖信號構(gòu)成位置反饋，實現(xiàn)電梯的精確位移控制。 （ 4）多年 來我國一直生產(chǎn)這類電梯，技術(shù)成熟，已形成系列化產(chǎn)品，技術(shù)資料圖紙齊全，熟悉掌握的人員較多。 （ 3） PLC 有較高的易操作性，它具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點，一般不易發(fā)生操作的錯誤。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過硬件和軟件的