毕业设计（论文）-四层楼PLC变频电梯控制.doc

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1、 毕业论文 育人为本 厚德强技 1 摘摘 要要 自从 1854 年，在美国纽约水晶宫举行的世界博览会上，发明家伊莱沙-格雷大斯- 奥的斯首次向世人展示了他的发明人类的第一部安全升降梯。从那以后升降梯就 被用到了各种场合，随着社会的发展，科学的进步，对其性能的要求也不断的提高了。 电梯从材质上由黑白到彩色；样式上有原本的直式到后来的斜式；在操纵上更上不 断更新由手柄开关操纵式，按钮控制，信号控制，集选控制，到现在的人机对话等， 多台电梯还出现了并联控制，智能联控，不同外形扇形，半菱形，圆形观光电梯改变 了老式电梯的视野局限。一个半世纪的风雨历程，翻天覆地的历史变迁，但电梯提升 人们生活质量的承诺

2、永恒不变。 在电梯带给人们方便的时候，同时也给人们带来了一些困扰，因为机器总有出现 故障的时候，给人们的生命财产带来了许多的危害。所以人们在安装电梯的时候就会 考虑其的安全使用。随着计算机技术和电力电子技术的发展，现在电梯的安全指数也 不断的提高，已经实现了智能化，可以在意外出现的时候让人们的生命财产得到安全 保障，解除了人们的后顾之忧，成为人们生活中离不开的伙伴。 随着大规模的经济建设尤其是蓬勃发展的房地产业给电梯开拓了一个广阔的市场， 2001 年我国的电梯产量达到将近 5 万台，创造了行业发展史上的一个新的高峰，被业 内人士称为“第三次浪潮” 。目前，我国经济建设中所需求的电梯，几乎可以

3、自己生产。 随着经济建设的高速发展，电梯的需求量将会越来越大，据统计，全世界平均 1000 人 有一台电梯，我国现在还没达到这个水平。由此可以看来，一个国家的经济建设速度 是跟电梯的生产数量成正比。 随着人们对其要求的提高，电梯得到了快速发展，其拖动技术已经发展到了调频 调压调速，其逻辑控制也由 PLC 代替原来的继电器控制。本文在已有的通变频器的基 础上，采用 PLC 对电梯进行控制，通过合理的选择和设计，提高了电梯的控制水平， 并改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制效果 关键词: PLC、变频调速电梯、舒适安全、变频异步电动机 毕业论文 育人为本 厚德强技 2 目目 录录 摘

4、 要 1 目 录 2 毕业设计任务 书 3 1. 引言 4 1.1 课题的目的和意 义 4 1.2 课题研究的进 展 4 2. 总体设计 5 毕业论文 育人为本 厚德强技 3 2.1 方案选 择 5 2.2 系统硬件设 计 6 2.3 PLC 控制系统设 计 16 2.4 设计思路及程序设 计 18 3性能测试与分 析 23 4结 论 24 致 谢 24 参考文 献 25 毕业论文 育人为本 厚德强技 4 毕毕 业业 设设 计计 任任 务务 书书 学院学院湖南科技经贸职业学院学生姓名学生姓名肖博强 专业专业机电一体化班级班级07 级机电 1 班学号学号200707007022 指导教师指导教师

5、陈韦明职职 称称高级工程师 课题名称课题名称四层楼 四层楼四层楼 PLCPLCPLC 变频电梯控制设计变频电梯控制设计变频电梯控制设计 一、题目的要求和数据：一、题目的要求和数据： 1. 此控制系统必须能准确、安全的控制整个电梯 2. 收集四层电梯的相关资料、信息和变频异步电动机的各个参数 3、运用所学基本理论、基本知识和基本技能，分析与解决实际问题的能力，通过设计掌握控 制 PLC 控制系统的基本设计方法和应用。 二、主要设计内容：二、主要设计内容： 1、本设计应用日本三菱公司生产的 FX 系列 PLC 来控制四层楼变频电梯，提高了电梯的控制水 平，并改善了电梯运行的舒适感，实现了人机对话。

6、 2、用 CAD 绘图软件绘制出 PLC 控制梯形图。 3、要求 PLC 控制系统简介明了，而不影响使用性能。 三、主要参考文献资料三、主要参考文献资料： 1. 刘载文，李毫升，钟亚林编电梯控制技术北京：北京电子工业出版社。1996 2. 陈立定，吴玉香，苏开才编电气控制与可编程控制器华南理工大学出版社。200l 3. 郭宗仁，吴亦锋，郭永等.可编程序控制器及通信网络技术.北京人民邮电出版社（4）王 平崔,纳新PLC 在电梯控制中的应用.微计算机信息1999 5.郁汉琪.机床电气及可编程控制器实验、课程设计指导书，高等教育出版社，2001 6.杨长能.可编程序控制器(PC)基础及应用lull，

7、重庆:重庆大学出版社 1999 毕业论文 育人为本 厚德强技 5 指导教师（签字）：指导教师（签字）： 20092009 年年 月月 日日 系主任（签字）：系主任（签字）： 20092009 年年 月月 日日 1 1、引言、引言 1.11.1 课题的目的和意义课题的目的和意义 随着世界经济建设的飞速发展，电梯在人们生活中以占据了不可替代的地位，对 其的性能和安全舒适的要求也不断的提高。交流变频调速技术的发展使电梯又跨进了 一个新的时代，电动机交流变频调速技术是当今节电、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主要手段。变频调速以其优异的调速性能和起制动 性能、高效率、高功率因

8、数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外 公认为最有发展前途的调速方式。 变频调速电梯使用了先进的 SPWM 技术，明显改善了电梯运行质量和性能;调速范 围广、控制精度高，动态性能好，舒适、安静、快捷，几乎可与直流电机媲美。同时 明显改善了电动机供电电源的质量，减少了谐波，提高了效率和功率因数，节能显著。 1.21.2 课题研究的进展课题研究的进展 1、超高速电梯 21 世纪将会发展多用途、全功能的塔式建筑，超高速电梯继续成为 研究方向。曳引式超高速电梯的研究继续在采用超大容量电动机、高性能的微处理器、 减振技术、新式滚轮导靴和安全钳、永磁同步电动机、轿厢气压缓解和噪声抑制系统 等

9、方面推进。采用直线电机驱动的电梯也有较大研究空间。未来超高速电梯舒适感会 有明显提高。 高空城市方案，它对电梯速度等性能提出了新要求 2、电梯产业将网络化、信息化电梯控制系统将与网络技术相结合，用网络把各地的 电梯监管起来进行维保；通过电梯网站进行网上交易，包括电梯配置、招投标等，也 可以在网上申请电梯定期检验。 3、电梯智能群控系统电梯智能群控系统将基于强大的计算机软硬件资源，如基于 毕业论文 育人为本 厚德强技 6 专家系统的群控、基于模糊逻辑的群控、基于计算机图像监控的群控、基于神经网络 控制的群控、基于遗传基因法则的群控等。这些群控系统能适应电梯交通的不确定性、 控制目标的多样化、非线

10、性表现等动态特性。随着智能建筑的发展，电梯的智能群控 系统能与大楼所有的自动化服务设备结合成整体智能系统。 4、蓝牙技术在电梯上的应用蓝牙（Bluetooth）技术是一种全球开放的、短距无 线通讯技术规范，它可通过短距离无线通讯，把电梯各种电子设备连接起来，无需纵 横交错的电缆线，可实现无线组网。这种技术将减少电梯的安装周期和费用，提高电 梯的可靠性和控制精度，更好地解决电气设备的兼容性，有利于把电梯归纳到大楼管 理系统或智能化管理小区系统中。 电梯还可以在环保、安全性、运行的舒适性的发展就不详细列出。 2 2、总体设计、总体设计 2.1 方案选择 本设计通过多种方案的比较和对照，完成了电梯控

11、制系统中变频器和可编程控制 器的选择。 1、变频器的选择 随着变频器性能价格比的提高，交流变频调速已应用到许多领域，由于变频调速 的诸多优点，使得交流变频调速在电梯行业也得到广泛应用。目前，有为电梯控制而 设计的专用变频器，其功能较强，使用灵活，但其价格昂贵。因此，本设计没有采用 专用变频器，而是选用了通用变频器，通过合理的配置、设计和编程，同样可以达到 专用变频器的控制效果。 目前，市场流行的通用变频器的种类繁多，而电梯行业中使用的变频器的品牌也 不少，其控制系统的结构也不尽相同，但其总的控制思想却是大同小异。 电梯的调速要求除了一般工业控制的静态、动态性能外，他的舒适度指标往往是 选择的一

12、项重要内容。本设计中拖动调速系统的关键在于保证电梯按理想的给定速度 曲线运行，以改善电梯运行的舒适感;另外，由于电梯在建筑物内的耗电量占建筑物总 用电量的相当比例，因此，电梯节约用电日益受到重视。考虑以上各种因素，本设计 毕业论文 育人为本 厚德强技 7 选用安川 VS-61665 型全数字变频器，它具有磁通矢量控制、转差补偿、负载转矩自适 应等一系列先进功能，可以最大限度地提高电机功率因数和电机效率，同时降低了电 机运行损耗，特别适合电梯类负载频繁变化的场合。 2、可编程序控制器(PLC)的选择 根据选择的轿厢楼层位置检测方法，要求可编程控制器必须具有高数计数器。又 因为电梯是双向运行的，所

13、以 PLC 还须具有可逆计数器。综合考虑后，本设计选择了 日本三菱公司生产的 FX 系列机。FX 系列机具有体积小，功能较强，价格便宜，使用灵 活、方便等优点。本设计按四层的电梯考虑。 2.2 系统硬件设计 2.2.1 通用变频器的发展 上个世纪 80 年代初，通用变频器实现了商品化。在近 20 年的时间内经历了由模 拟控制到全数字控制和由采用 BJT 到采用 IGBT 两个大发展过程。 A、容量不断扩大 80 年代初采用的 BJT 的 PWM 变频器实现了通用化。到了 90 年代初，BJT 通用变频 器的容量达到了 b00KVA,400KVA 以下的已经系列化。前几年主开关器件开始采用 IG

14、BT，仅三、四年的时一间，IGBT 变频器的单机容量己达 1800KVA，随着 IGBT 容量的 扩大，通用变频器的容量也将随之扩大。 B、结构的小型化 变频器主电路中功率电路的模块化，控制电路采用大规模集成电路(LSI)和全数字 控制技术，结构设计上采用“平面安装技术”等一系列措施，促进了变频电源装置的 小型化。另外，一种混合式功率集成器件，采用厚薄膜混合集成技术，把功率电桥、 驱动电路、检测电路、保护电路等封装在一起，构成了一种“智能电力模块” (Intelligent Module,IPM)这种器件属于绝缘金属基底结构，所以防电磁干扰能力强， 保护电路和检测电路与功率开关间的距离尽可能的

15、小，因而保护迅速且可靠，传感信 号也十分迅速。 C、多功能和智能化 电力电子器件和控制技术的不断进步，使变频器向多功能化和高性能化方向发展。 特别是微机的应用，为变频器多功能化和高性能化提供了可靠的保证。 毕业论文 育人为本 厚德强技 8 人们总结了交流调速电气传动控制的大量实践经验，并不断融入软件功能。日益丰富 的软件功能使通用变频器的多功能化和高性能化为用户提供了一种可能，即可以把原 有生产机械的工艺水平“升级” ，达到以往无法达到的境界，使其变成一种具有高度软 件控制功能的新机种。 8 位、16 位及 32 位 CPU 奠定了通用变频器全数字控制的基础。32 位数字信号处理器 (Digi

16、tal Signal Processer-DSP)的应用将通用变频器的性能提高一大步，实现了转 矩控制，推出了“无跳闸功能” 。目前，新一代变频器开始采用新的“精简指令集计算 机”(Reduced Instruction SetComputer-RISC)，将指令执行时间缩短到纳秒级。它 是一种矢量微处理器， 其功能着重点放在常用基本指令的执行效率上，舍弃了某些运 算复杂而使用率不高的指令，省下它们所占用的硬件资源用于提高基本的运算速度， 达到了以“每秒上亿条指令”为单位来衡量运算速度的程度。有文献报道，RISC 的运 算速度可达 1000MIPS，即 10 亿次/秒，相当于巨型计算机水平。指

17、令计算时间为 ins 量级，是一般微处理器所无法比拟的。有的变频器厂家声称，以 RISC 为核心的数字控 制，可以支持无速度传感器矢量控制变频器的矢量控制算法、转速估计计算、PI D 调 节器在线实时运算。 目前出现了一类“多控制方式”通用变频器。例如本设计所采用的安川公司的 VS) 16- G5 变频器就有:(1)无 PG(速度传感器)V/f 控制;(2)有 PG V/f 控制;(3)无 PG 矢量控制: (4)有 PG 矢量控制等四种控制方式。通过控制面板，可以控制上述四种控制方式中的 一种，以满足用户的需要。 D、应用领域不断扩大 通用变频器经历了模拟控制、数字控制、数模混合控制，直到全

18、数字控制的演变， 逐步地实现了多功能化和高性能化，进而使之对各类生产机械、各类生产工艺的适应 性不断增强。最初通用变频器仅用于风机、泵类负载的节能调速和化纤工业中高速缠 绕的多机协调运行等，到目前为止，其应用领域得到了相当的扩展。如搬运机械，从 反抗性负载的搬运车辆、带式运输机到位能负载的起重机、提升机、立体仓库、立体 停车厂等都已采用了通用变频器;金属加工机械，从各类切削机床直到高速磨床乃至数 控机床、加工中心超高速伺服机的精确位置控制都已应用通用变频器;在其它方面，如 农用机械、食品机械、木工机械、印刷机械、各类空调、各类家用电器甚至街心公园 喷水池，可以说其应用范围相当广阔，并且还将继续

19、扩大。 毕业论文 育人为本 厚德强技 9 2.2.2 通用变频器的功率输出驱动技术动向 采用变频器的调速传动技术，近年来取得惊人的进步。从技术发展动向来看，大 致有如下几个方面: A, IGBT 的应用 最近几年来，工 GBT 的应用正在迅速推进。其显著的特点是:开关频率高，驱动电 路简单。用于通用变频器时，有如下明显的效果: a.由于载波效率的提高(20KHz 或更高)，负载电动机的噪声明显减少，实现了低噪声 传动。电动机的金属鸣响声因振动频率超过了人耳可感知的程度而“消失” 。 b.同样由于载波频率的提高，使电动机的电流(特别是低速时的电流)波形更加趋于 正弦波，因而减少了电动机转矩的脉动

20、和电动机的损耗。 c.由于工 GBT 为电压驱动型，因而简化了驱动回路，使整个装置更加紧凑，可靠性 提高，成木降低。 d.主开关器件如果采用工 PM，上述效果将更加明显。 B、网侧变流器的 f WM 控制的变频器 目前上市的绝大多数通用变频器，其网侧变流器采用不可控的二极管整流器。虽然 控制简单，成本较低，但也有它的缺点。比如，网侧电流波形严重畸变，影响电网的 功率因数，谐波损耗大，电动机制动时的再生能量无法回馈给电网等。现已开发出一 种新型的采用 PWM 控制方式的自换相交流器，并己经成功地用作变流器中的网侧变流 器。电器结构形式与逆变器完全相同，每个桥臂 均由一个自关断器件和一个二极管反并

21、联组成。其特点是:直流输出电压连续可调，输 入电流(网侧电流)波形基本为正弦，功率因数可保持为 1，并且能量可以双向流通。网 侧变流器采用 PWM 控制交流器又称为“双 PWM 控制变频器” 。这种再生能量回馈式高性 能通用变频器，代表着另一个新的技术动向。它的大容量化，对于制动频繁的或可逆 运行的生产设备十分有意义。但因其价位高、投资大，所以在某种程度上限制了它的 发展速度. C、矢量控制变频器的通用化 在造纸、轧钢等应用领域，要求精度高，响应快，一般性的通用变频器已经不能胜 任，往往要采用矢量控制方案.但是矢量控制往往需要速度传感器，运算复杂、调整麻 烦，对电动机的参数依赖性较大.目前，国

22、内正在努力使矢量控制变频器实现通用化. 毕业论文 育人为本 厚德强技 10 因此，对无速度传感器的矢量控制系统的理论研究和实用化的开发代表着另一个新的 技术发展方向。 保护功能 电机保护，变频器过载，瞬间过电流，电压下降，过电压，输入缺相 电梯的调速要求除了一般工业控制的静态、动态性能外，他的舒适度指标往往是 选择中的一项重要内容。本设计中拖动调速系统的关键在于保证电梯按理想的给定速 度曲线运行，以改善电梯运行的舒适感;另外，由于电梯在建筑物内的耗电量占建筑物 总用电量的相当比例，因此，电梯节约用电日益受到重视。考虑以上各种因素，本设 计选用安川 VS-61665 型全数字变频器，它具有磁通矢

23、量控制、转差补偿、负载转矩自 适应等一系列先进功能，可以最大限度地提高电机功率因数和电机效率，同时降低了 电机运行损耗，特别适合电梯类负载频繁变化的场合。 另外，61665 变频器的起动、制动具有可任意调节的 S 曲线和零频仍可输出 150% 力矩的特点，配以高精度的旋转编码器，控制精度可达 0.01-0.02%,使得电梯运行舒适 感好，零速抱闸，平层精度高。无须配专用电机，可自学习所配电机的各个参数，精 确控制任何品牌的电机。采用高性能 IGBT，载波频率 20KHZ，从而使变频器输出一个 不失真的正弦流波形，使电机始终运行于静噪音状态。 2.2.3 VS-61665 型变频器简介 6166

24、5 型变频器的特点 VS-61665 型变频器是安川电机公司面向世界推出的 21 世纪通用型变频器。这种变 频器不仅考虑了 V/f 控制，而且还实现了矢量控制，通过其本身的自动调谐功能与无 速度传感器电流矢量控制，很容易得到高起动转矩与较高的调速范围。VS-61665 变频 器的特点如下: (1)包括电流矢量控制在内的四种控制方式均实现了标准化。 (2)有丰富的内藏与选择功能。 (3)由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、体积小。 (4)保护功能完善、维修性能好。 (5)通过 LCD 操作装置，可提高操作性能 2.2.4 变频器的选择 毕业论文 育人为本 厚德强技 11 A、变频器参数设置 1

25、、参数设置原则: (1)为减小启动冲击及增加调速的舒适感，其速度环的比例系数宜小些，而积分时 间常数宜大些; (2)为了提高运行效率，快车频率应选为工频，而爬行频率要尽可能低些，以减小 停车冲击; (3)零速一般设置为 Oft，带速抱闸将影响舒适感;(4)变频器其他常用参数可根据 电网电压和电机铭牌数据直接输入。 图一 变频器 2、变频器的参数 变频器共有 11 组参数，每一组参数的设定都具有特定的含义。 常用参数如表一 序号参数代号参数值说明 1P435高速 2P520中速 3P611低速 4P75加速时间 5P85减速时间 6P140 毕业论文 育人为本 厚德强技 12 7P792电动机控

26、式 8P80默认电动机的额定功率 9P82默认电动机的额定电流 10P83默认电动机的额定电压 11P84默认电动机的额定频率 表一 变频器的参数 3、参数设置积分时间常数宜大些: (1)为了提高运行效率，快车频率应选为工频，而爬行频率要尽可能低些，以减 小停车参数设置的原则； (2)为减小启动冲击及增加调速的舒适感，其速度环的比例系数宜小些，而冲击; (3)零速一般设置为 OHz，速抱闸功能将影响舒适感; (4)变频器其他常用参数可根据电网电压和电机铭牌数据直接输入。 4 参数设置方法 下面将 Pr.79 操作模式选择设定值由 2（外部操纵模式）变更为 1 （PU 操作模式） 的情况为例，操

27、作方法如图二所示： 毕业论文 育人为本 厚德强技 13 图二 模式变换操作图 B、变频器容量计算 变频器的功率可根据曳引机电机功率、电梯运行速度、电梯载重与配重进行选取。 设电梯曳引机电机功率为 P1 电梯运行速度为 v，电梯自重为 w1，电梯载重为 W2 配重 为 W3 重力加速度为 g，变频器功率为 P。在最大载重下，电梯上升所需曳引功率为 P2: P2=(W1+W2-W3)g+F1v 其中 F1=K (W1+W2-W3) g+为摩擦力，可忽略不计。 电机功率 P1，变频器功率 P 应接近于电机功率 P1，相对于 P2 留有较大裕量，可取 Pl.5P2 C、变频器制动电阻参数的计算 由于电

28、梯为位能负载，电梯运行过程中产生再生能量，所以变频调速装置应具有 制动功能.带有逆变功能的变频调速装置通过逆变器虽然能够将再生能量回馈电网，但 成本太高.采用能耗制动方式通过制动单元将再生能量消耗在制动电阻上，成本较低而 且具有良好的使用效果.能耗制动电阻 R1 的大小应使制动电流 I1 的值不超过变频器额 定电流的一半，即 I1=Uo /R1I/2 其中 Uo 为额定情况下变频器的直流母线电压.由于制动电阻的工作不是连续长期工作， 因此其功率可以大大小于通电时消耗的功率. D、变频器结构及参数设置 由于采用 PLC 作为逻辑控制部件，故变频器和 PLC 通讯时采用开关量而不用模拟量。 由于

29、61665 是通用型变频器，因而用在电梯控制上为了满足运行效率、舒适感、平层 精度和安全性的要求，其参数设置比专用型变频器要复杂得多. 毕业论文 育人为本 厚德强技 14 2.2.5 轿厢楼层位置检测方法: 主要方法有如下几种: A、用干簧管磁感应器或其它位置开关:这种方法直观、简单，但由于每层需使用一个 磁感应器，当楼层较高时，会占用 PLC 太多的输入点。 B、利用稳态磁保开毕业论文关:这种方法需对磁保开关的不同状态进行编码，在各种 编码方式中适合电梯控制的只有格雷变形码，但它是无权代码，进行运算时需采用 PLC 指令译码，比较麻烦，软件译码也使程序变的庞大。 C、利用旋转编码器:目前，P

30、LC 一般都有高速脉冲输入端或专用计数单元，计数准确， 使用方便，因而在电梯 PLC 控制系统中，可用编码器测取电梯运行过程中的准确位置， 编码器可直接与 PLC 高速脉冲输入端相连，电源也可利用 PLC 内置 24V 直流电源，硬 件连接可谓简单方便。由以上分析可见，用旋转编码器检测轿厢位置优于其他方法， 故本设计采用此法。 2.2.6 PLC 及在电梯控制中的应用特点 （1） PLC 的特点 PLC 是一种用于工业自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。PLC 与普 通微机一样，以通用或专用 CPU 作为字处理器，实现通道(字)的运算和数据存储，另 外还有位处理器(布尔处理器)，

31、进行点(位)运算与控制。PLC 控制一般具有可靠性高、 易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。 图三 PLC 主机 毕业论文 育人为本 厚德强技 15 (2)可靠性:对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。 A. PLC 不需要大量的活动元件和接线电子元件，它的接线大大减少，与此同时，系统 的维修简单，维修时间短。 B. PLC 采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，冗余设计，断电保护，故障 诊断和信息保护及恢复等，提高了 MTBF，降低了 ml TR 使可靠性提高。 C. PLC 有较高的易操作性，它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不易 发生操作的错误。 D.

32、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控制更简 单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言，编程出错率大大降低，而 为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。 E.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。 F. 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; 软件自诊断;简化编程语言等。 (3)易操作性，PLC 的易操作性表现在下列几个方面: A、操作方便对 PLC 的操作包括程序输入

33、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搜索或顺序寻找，然后进行更改。更改的信息可在 液晶屏或 CRT 上显示。 B、编程方便 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，容易掌握和理解。采用布尔助记符编程语言时，十分有助于 编程人员的编程。 C、维修方便 PLC 具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。当系统发生故 障时，通过硬件和软件的自诊断

34、，维修人员可以很快的找到故障的部位，以便维修。 (4)灵活性，PLC 的灵活性表现在以下几个方面: A.编程的灵活性。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 毕业论文 育人为本 厚德强技 16 和语句描述编程语言。编程方法的多样性使编程方便、应用面拓展。 B.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。 C.操作的灵活性。操作十分灵活方便，监视和控制变得十分容易。 PLC 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

35、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 可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。 （4） PLC 可进行故障自动检测与报警显示，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。 2.2.7 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。电动机交流变频调速技术是当今节电、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主要手段。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

36、泛的适用范围及其它许多优点 而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。 变频调速电梯的特点: (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，维护方便、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、安静、快捷，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， 减少了谐波，提高了效率和功率因数，节能明显。 2.2.8 PLC 的选型 根据以上选择的轿厢楼层位置检测

37、方法，要求可编程控制器必须具有高数计数器。 毕业论文 育人为本 厚德强技 17 又因为电梯是双向运行的，所以 PLC 还需具有可逆计数器。综合考虑后，本设计选择 了日本三菱公司生产的 FX 系列机。 FX 系列机具有以下优点: 1 体积极小 2 先进美观的外部结构 3 提供多种子系列供用户选用 4 灵活多变的系统配置 5 功能强、使用方便 . 2.3 PLC 控制系统设计 2.3.1 电梯 PLC 控制系统的基本结构图 电梯 PLC 的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号控制系统和拖动 控制系统两部分组成。图四为电梯 PLC 控制系统的基本结构图，主要硬件包括 PLC 主 机及扩展、

38、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置与主拖动 系统等。系统控制核心为 PLC 主机，操纵盘、呼梯盘、井道及安全保护信号通过 PLC 输入接口送入 PLC，存储在存储器及召唤指示灯等发出显示信号，向拖动和门机控 制系统发出控制信号。 轿厢操作盘厅外呼叫梯 安全装置 井道装置 门机控制 拖动控制 调整器 指挥层 输 入 接 口 输 出 接 口 主机 储存器 图四 电梯 PLC 控制系统的基本结构图 2.3.2 信号控制系统 毕业论文 育人为本 厚德强技 18 电梯信号控制基本由 PLC 软件实现。输入到 PLC 的控制信号有:运行方式选择(如 自动、有司机、检修、消防运行方式等

39、)、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护 信息、旋转编码器光电脉冲、开关门及限位信号、门区和平层信号等。 2.3.3 减速及平层控制 电梯的工作特点是频繁起制动，为了提高工作效率、改善舒适感，要求电梯能平 滑减速至速度为零时，准确平层，即“无速停车抱闸” ，不要出现爬行现象或低速抱闸， 即直接停止，要做到这一点关键是准确发出减速信号，在接近层楼面时按距离精确的 自动矫正速度给定曲线。本设计采用旋转编码器检测轿厢位置，只要电梯一运行，计 数器就可以精确地确定走过的距离， 达到与减速点相应的预制数时即可发出减速命令。不论哪种方式产生的减速命令，由 于负载的变化、电网波动、钢丝绳打滑等，都会使减速

40、过程不符合平层技术要求，为 此一般在离层楼 100-200mm 处需设置一个平层矫正器，以确保平层的长期准确性。 2.3.4I/0 点数的分配及机型的选择 本设计按七层的电梯为例，根据需要控制的开关、设备大约有 52 个输入点，34 个 输出点需进行控制，考虑 10%-150%的裕量，故选择 COUP 主机模块十 C40P 扩展单元， 其工/0 点数可达 56/44 个，I/O 分配如表二： 输出地址： 电梯上行 Y0Y2 M 正转 电梯下行 Y1Y3 M 反转 输入： 第一层限位行程开关 SQ1 X0 第二层限位行程开关 SQ2 X1 第三层限位行程开关 SQ3 X2 第四层限位行程开关 S

41、Q4 X3 第一层请求上行开关 1 X4 第二层请求上行开关 2 X5 第三层请求上行开关 3 X6 第四层请求上行开关 4 X7 毕业论文 育人为本 厚德强技 19 表二：IO 分配表 2.4 设计思路 PLC 控制程序设计 A、电梯上行 a.当电梯停于 1 楼（1F）或 2F、3F 时，4 楼呼叫，则上行到 4 楼碰到行程开关后停止。 b.电梯停于 1F 或 2F，3F 呼叫，则上行，碰到 3 楼行程开关后停止。 c.电梯停于 1F，2F 呼叫，则上行，碰到 2F 行程开关后停止。 d.电梯停于 1F，2F，3F 同时呼叫，则电梯上行到 2F 后，听 5S，继续上行到 3F 后停止。 e电

42、梯停于 1F，3F、4F 同时呼叫，电梯上行到 3 楼，停 5 秒，继续上行到 4 楼停止。 第一层请求下行开关 1 X10 第二层请求下行开关 2 X11 第三层请求下行开关 3 X12 第四层请求下行开关 4 X13 极限开关 SQ5 X14 极限开关 SQ6 X15 毕业论文 育人为本 厚德强技 20 f.电梯停于 1 楼，2 楼、4 楼同时呼叫电梯上行到 2 楼，停 5 秒，继续上行到 4 楼停止。 g.电梯停于 1 楼，2、3、4 楼同时呼叫电梯上行到 2 楼，停 5 秒，继续上行到 3 楼，停 5 秒，再继续上行到 4 楼停止。 h.电梯停于 2 楼，3、4 楼同时呼叫，电梯上行到

43、 3 楼，停 5 秒，继续上行到 4 楼停止。 B、电梯下行 a.电梯停于 4 楼或 3 楼或 2 楼，1 楼呼叫，电梯下行到 1 楼停止。 b.电梯停于 4 楼或 3 楼，2 楼呼叫，电梯下行到 2 楼停止。 c.电梯停于 4 楼，3 楼呼叫，电梯下行到 3 楼停止。 d.电梯停于 4 楼，3 楼、2 楼同时呼叫，电梯下行到 3 楼，停 5 秒，继续下行到 2 楼停 止。 f.电梯停于 4 楼，2 楼、1 楼同时呼叫，电梯下行到 2 楼，停 5 秒，继续下行到 1 楼停 止。 g.电梯停于 4 楼，3 楼、2 楼、1 楼同时呼叫，电梯下行到 3 楼，停 5 秒，继续下行到 2 楼，停 5 秒

44、，再到 1 楼停止。 C、楼层显示 图五 LED 显示管 表三 PLC 输出 D、梯形图 经过上述的对电梯系统的分析，本设计结合四层楼 PLC 控制电梯的安全舒适形性编程 了下面的 PLC 梯形图，此控制系统能准确、安全的控制整个电梯，实现了人机对话。 PLC 输出 Y6a Y7b Y10c Y11d Y15e Y12f Y13g 毕业论文 育人为本 厚德强技 21 毕业论文 育人为本 厚德强技 22 毕业论文 育人为本 厚德强技 23 毕业论文 育人为本 厚德强技 24 毕业论文 育人为本 厚德强技 25 3 3、 性能测试与分析性能测试与分析 (1)一台电机控制上升和下降 (2)各层设上/下呼叫开关(最顶层与起始层只设一只) (3)电梯到位后具有手动或自动开门关门功能 (4)电梯内设有层楼指令键，开关门按键，警铃风扇及照明按键 (5)电梯内外设有方向指示灯及电