1、天津大学 2013 届高职专科毕业设计（论文）1天津大学毕业设计（论文）说明书论文题目: 基于 PLC 的电梯控制系统研究与设计 _学 院： 电气与自动化工程学院_专 业： 电气自动化技术_年 级： 2010 级_姓 名： 李 洋_指导教师： 高 宇_完成时间： 2013 年 6 月 10 日_天津大学 2013 届高职专科毕业设计（论文）2毕业设计（论文）任务书题目：基于 PLC 的电梯控制系统研究与设计学生姓名 李 洋_学院名称 电气与自动化工程学院专 业 电气自动化技术_学 号 4010203014_指导教师 高 宇_天津大学 2013 届高职专科毕业设计（论文）3一、原始依据本次设计采
2、用 PLC 的编程语言梯形语言，梯形语言是在可编程 控制器中的应用最广的语言，因为它在继电器的基础上加进了许多功能、使用灵活的指令，使逻辑关系清晰直观，编程容易，可读性强，所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，它是专为在恶劣工作环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制，定时、计数和算术等操作的指令，并采用数字式、模拟式的输入和输出，控制各种的机械或生产过程。二、参考文献1.军主编.建筑电器控制技术M.北京:机械工业出版社.1999 2.周洪等编著.智能建筑控制系统概论M.北京:中国电力出版社.20013.陈志
3、新等主编.电气与 PLC 控制技术M.北京:中国林业出版社.2002 4.常斗南 李全力主编.可编程控制器原理及其应用M.北京:电子工业出版社.19975.常小玲主编.电梯控制系统与可编程控制器M. 北京:机械工业出版社.1998 6.刘载文主编.电梯控制技术M. 北京:电子工业出版社,19967.黄净主编.电气控制与可编程序控制器. 北京：机械工业出版社.20098.李增国主编.电子技术. 北京：北京航空航天大学出版社.20099.杨荣昌主编. 电工基础. 北京：中国农业出版社.200410.俞果亮主编. PLC 原理与应用. 清华大学出版社.200611.张凤珊主编. 电器控制及可编程控制
4、器.北京：中国轻工业出版社.200112.王兆义主编. 可编程控制器使用技术. 北京：机械工业出版社，200413.陈在平主编. 可编程序控制器技术与应用系统设计. 北京：机械工业出版社，200314.王红主编. 可编程控制器使用教程北京：电子工业出版社，2003 15.宋德玉主编. 可编程序控制器原理及应用系统设计技术.北京：冶金工业出版社，2001天津大学 2013 届高职专科毕业设计（论文）13、研究内容和要求本文首先是要介绍电梯的发展历史，工作原理，分类等问题。让我们对电梯有一个宏观的认识。其次是对可编程控制器相关知识了解。比如可编程控制器的定义，基本结构以及特点都作出详细的叙述。再次
5、就是涉及到了电梯的具体内容。首先是对硬件设备中主要原件进行学习。其中包括拽引电机，变频器，传感器和PLC的选择等问题。还有就是由于条件限制我们不能用真实的电梯对设计作出演示，而只能借助于实验室的一些模拟设备来说明我们是设计思想。因此我们还要对相关的变化作出详细的说明。然后是介绍自己软件设计思想并加以说明。最后是要对电梯的发展做出自己的展望。指导教师（签字） 年 月 日审题小组组长（签字） 年 月 日天津大学 2013 届高职专科毕业设计（论文）1摘 要当今时代随着高层建筑的日益增多和建筑设计的档次的提高，使得人们对电梯的要求也越来越高。目前已不仅限于要求电梯搭乘快速、舒适，制造坚固，装潢考究，
6、人们对电梯的安全可靠性及多功能性正提出越来越高的要求，为此电梯正朝着控制智能化的方向发展。而电梯的核心是电梯控制器,电梯控制器的实现也有多中方式,诸如 PLC,单片机,等等.在以前的电梯控制器设计中,大部分都是采用 PLC 来实现,但是 PLC是基于外围的硬件实现电梯的控制,这样的设计很难实现电梯的智能化,要实现电梯的智能化,就得选用其他的设计方法完成对电梯控制器的设计,而采用硬件描述语言来完成电梯控制器的设计,就能很容易的实现电梯的智能。关键字：电梯控制 变频调速 PLC 设计天津大学 2013 届高职专科毕业设计（论文）1AbstractIn the modern more and mor
7、e high-rise buildings and improve the grade of architectural design, make the elevator demands more and more is also high. Not only limited to request an elevator fast, comfortable, make strong, exquisite packaging, safety reliability and versatility of the elevator is higher and higher demands are
8、proposed, so the elevator is moving in the direction of intelligent control.And elevator is the core of elevator controller, elevator controller implementation also has many ways, such as PLC, SCM, etc. In previous elevator controller design, most of them are adopting PLC to achieve, but the PLC is
9、based on the periphery of the hardware realization of elevator control, this design is difficult to implement the intelligent of the elevator, to realize the intelligent of the elevator, and will have to choose other design method to complete the elevator controller design, and USES the hardware des
10、cription language to complete the elevator controller design, can easily realize the intelligence of the lift.Key Words:Elevator control Frequency control of motor speed Design of PLC天津大学 2013 届高职专科毕业设计（论文）2目 录 第一章 绪论 .41.1 电梯由来 .41.2 电梯设备 .41.2.1 电梯的工作原理 41.2.2 电梯的分类 5电梯的分类有各式各样: .51.3 电梯的发展动态 .5第二
11、章 PLC 的基本知识 72.1 可编程控制器的定义 .72.2 PLC 的基本结构 72.3PLC 的特点 9第三章 电梯系统的硬件研究 103.1 电梯的组成 103.2 拽引电机的选择 123.3 变频器 133.3.1 变频器的选择 .133.3.2 变频器的参数设置 .133.4PLC 的选择 .18第四章 电梯控制的 PLC 设计 194.1 控制要求 194.2 设计说明 19天津大学 2013 届高职专科毕业设计（论文）34.3 电梯操作方式 204.4I/O 分配表 .214.5 具体设计思想 214.5.1 电梯的升降问题 .214.5.2 电梯的自动定向问题 .224.5
12、.3 电梯的呼叫问题 .234.5.4 门开关问题 .234.5.5 显示问题 .244.6 程序调试 244.7 系统调试 254.7.1 调试方法 .254.7.2 调试中的问题及解决办法 .251.定向问题。 .252.请求的相应问题。 .263.外呼问题。 .26第五章 总结与展望 27附录 .28致 谢 .35天津大学 2013 届高职专科毕业设计（论文）4第一章 绪论1.1 电梯由来 1887年，美国奥梯斯公司制造出世界上第一台电梯，这是一台以直流电动机传动的电梯。它被装设在1889年纽约德玛利斯大厦。这座古老的电梯，每分钟只能走10米左右。当初设计的电梯纯粹是为了省力。1900年
13、，以交流电动机传动的电梯开始问世。1902年，瑞士的迅达公司研制成功了世界上第一台按钮式自动电梯，采用全自动的控制方式，提高了电梯的输送能力和安全性。随着超高层建筑的出现，电梯的设计、工艺不断得到提高，电梯的品种也逐渐增多。1900年，美国奥梯斯公司制成了世界上第一台电动扶梯。1950年又制成了安装在高层建筑外面的观光电梯，使乘客能在电梯运行中清楚地眺望四周的景色。随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高，继电器控制的弱点就越来越明显。可编程序控制器(PLC)是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。鉴于
14、其种种优点，目前，电梯的继电器控制方式已逐渐被PLC控制代替。同时，由于电机交流变频调速技术的发展电梯的拖动方式已由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速。因此，PLC控制技术加变频调速已成为现代电梯行业的一个热点。1.2 电梯设备1.2.1 电梯的工作原理曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中偏斜或摆动。常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止
15、升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。轿厢是运载乘客或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。补偿装置用来补偿曳引绳运动中的张力和重量变化，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。安全装置保证电梯运行安全。天津大学 2013 届高职专科毕业设计（论文）51.2.2 电梯的分类电梯的分类有各式各样:按用途分类有客梯、货梯、医用梯等。按速度 低速电梯 1 m/s以下中速电梯 1 -2m/s，高速电梯 2m/s以上，超高速电梯 4m/s以上。按驱动电源
16、分类 交流电梯 速度一般小于 2m/s，直流电梯 速度一般大于 2m/s。按控制方式分类 有/无司机控制、群控、有层间控制、简易集选控制、集选控制等。1.3 电梯的发展动态随着现代建筑的发展，日益增高的高层建筑已成为现代都市的重要标志，作为高层建筑的垂直运载工具电梯得到了快速发展。电梯技术发展概况(1)电梯的速度要求越来越快，高速、超高速电梯的数量愈来愈多。(2)电梯的拖动技术有了较大的发展，直流电梯由于能耗大、维修量大等缺点。逐步被交流电梯所替代，液压电梯由于运行平稳，机房位置灵活等特点，使得在低楼层场合得到愈来愈广泛的应用。交流拖动电梯更是得到迅速的发展，己由以前的变级调速(AC-VP)发
17、展成为调压调速(AC-VV)及调频调压调速(AC-VVV F)，使得电梯的速度、加速度、加加速度控制更加符合人们的生理要求，电梯的舒适感大为改善。(3)电梯的逻辑控制己从过去简单的继电器接触器控制发展为可编程序控制(PLC)和微机控制，控制方式也从手柄控制、信号控制发展为集选控制、并联控制、群控等，电梯可靠性得到很大提高。(4)电梯的管理功能不断加强，电梯广泛采用微机控制技术，不断满足用户的使用功能要求。如紧急停车操作、消防员专用、防捣乱系统等。(5)智能群控管理得到广泛应用。(6)机械传动方面，由于国际上机械加工水平的不断提高，使斜齿传动和行星齿轮传动在电梯上的应用日益广泛，已使电梯的传动形
18、式多样化。电梯发展展望(1)结构不断紧凑化，体积不断轻型化、小巧化随着新技术、新结构、新材料、新工艺的发展，电梯的机械系统结构简单化、体积小型化、材料轻型化、工艺先进化、外观漂亮化。同时，无机房电梯在新世纪将会有较大速度发展。(2)技术含量更高，性能更好电梯行业技术发展非常迅速，几年前推出的具有先进性能、高舒适性的VV VF电梯，如今已成为电梯行业的标准配置，因为永磁同步无齿轮曳引机具有更节能、更洁挣、更安全、更安静、更经济的特点，所以永磁同步曳引机逐步成天津大学 2013 届高职专科毕业设计（论文）6为新型曳引机的主流:由于永磁技术的先进性，将来很有可能取代VVVF技术。另外，网络控制和智能
19、群控系统.以其控制的先进性、快速性、准确性和可靠性亦是电梯的发展潮流。(3)安装更方便、更快捷高效、安全、可重复使用的无脚手架安装，将是高层电梯安装的主要方式;随着新技术的开发、应用，电梯的硬件系统给安装带来更大的方便，使电梯安装更快、效率更高。此外，电梯的双向安全装置、无底坑、无线控制、绿色环保安全、环保、节能、舒适，也将是未来电梯的重要发展方向。天津大学 2013 届高职专科毕业设计（论文）7第二章 PLC 的基本知识2.1 可编程控制器的定义可编程控制器简称PLC（英文全称：Programmable Controller）。1987年国际电工委员会（International Elect
20、rical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。2.2 PLC 的基本结构PLC 的基本结构如图 2-1 所示。图 2-1PLC 的结构图PLC的基本结构：1、中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编
21、程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的天津大学 2013 届高职专科毕业设计（论文）8输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC 还采用双CPU 构成冗余系统，或采用三CPU 的表决式
22、系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。2、存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。PLC常用的存储器类型：（1）RAM （Random Assess Memory）这是一种读/写存储器( 随机存储器)，其存取速度最快，由锂电池支持。 （2）EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory）这是一种可擦除的只读存储器。在断电情况下，存储器内的所有内容保持不变。(在紫外线连续照射下可擦除存储器内容) 。 （3）EEPROM(Electrical Erasable Programmable Re
23、ad Only Memory)这是一种电可擦除的只读存储器。使用编程器就能很容易地对其所存储的内容进行修改。PLC存储空间的分配：虽然各种PLC 的CPU的最大寻址空间各不相同，但是根据PLC的工作原理，其存储空间一般包括以下三个区域：（1）系统程序存储区；（2）系统RAM存储区（包括I/O映象区和系统软设备等） ；（3）用户程序存储区系统程序存储区：在系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统的系统程序。包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断子程序等。由制造厂商将其固化在EPROM中，用户不能直接存取。它和硬件一起决定了该PLC 的性能。系统RAM 存储区：系统RAM 存
24、储区包括I/O映象区以及各类软设备，如：逻辑线圈；数据寄存器；计时器；计数器；变址寄存器；累加器等存储器。 （1）I/O映象区：由于PLC投入运行后，只是在输入采样阶段才依次读入各输入状态和数据，在输出刷新阶段才将输出的状态和数据送至相应的外设。因此，它需要一定数量的存储单元(RAM)以存放I/O的状态和数据，这些单元称作I/O映象区。一个开关量I/O占用存储单元中的一个位（bit） ，一个模拟量I/O 占用存储单元中的一个字（16个bit） 。因此整个I/O映象区可看作两个部分组成：开关量I/O映象区；模拟量I/O映象区。 （2）系统软设备存储区 ：除了I/O映象区区以外，系统RAM存储区还
25、包括PLC内部各类软设备（逻辑线圈、计时器、计数器、数据寄存器和累加器等）的存储区。该存储区又分为具有失电保持的存储区域和无失电保持的存储区域，前者在PLC断电时，由内部的锂电池供电，数据不会遗失；后者当PLC断电时，数据被清零。1.逻辑线圈与开关输出一样，每个逻辑线圈占用系统RAM存储区中的一个位，但不能直接驱动外设，只供用户在编程中使用，其作用类似于电器控制线路中的继电器。 另外，不同的PLC提供数量不等的特殊逻辑线圈，具有不同的功能。2.数据寄存器与模拟量I/O 一样，每个数据寄存器占用系统RAM存储区中的一个字(16 bits) 。 另外，PLC还提供数量不等的特殊数据寄存器，具有不同
26、的功能。3.计时器4.计数器天津大学 2013 届高职专科毕业设计（论文）9用户程序存储区：用户程序存储区存放用户编制的用户程序。不同类型的PLC，其存储容量各不相同。电源：PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可得电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%) 范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。2.3PLC 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
27、位处理器(布尔处理器)，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。(1)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. 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
28、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。(2)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
29、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，由天津大学 2013 届高职专科毕业设计（论文）10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，维修人员可以很快的找到故障的部位，以便维修。(3)灵活性，PLC的灵活性表现在以下几
30、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。第三章 电梯系统的硬件研究3.1 电梯的组成1.曳引部分通常由曳引机和曳引钢丝绳组成。电动机带动曳引机旋转使轿厢上下运动。2.轿厢和厅门轿厢由轿架、轿底、轿壁和轿门组成;厅门一般有封闭式、中分式、双折式、双折中分式和直分式等。3.电器设备及控制装置有曳引机，选
31、层器传动及控制柜、轿厢操纵盘、呼梯按钮和厅站指示器组成。4.其它装置对重装置、补偿装置等系统结构框图如图 3-1 所示。天津大学 2013 届高职专科毕业设计（论文）11图 3-1 电梯系统结构框图6.电梯的安全保护装置(1)电磁制动器，装于曳引机轴上，一般采用直流电磁制动器，启动时通电松闸，停层后断电制动。(2)强迫减速开关，其分别装于井道的顶部和底部，当轿厢驶过端站换速未减速时，轿厢上的撞块就触动此开关，通过电器传动控制装置，使电动机强迫减速。(3)限位开关，当轿厢经过端站平层位置后仍未停车，此限位开关立即动作，切断电源并制动，强迫停车。天津大学 2013 届高职专科毕业设计（论文）12(
32、4)行程极限保护开关，当限位开关不起作用，轿厢经过端站时，此开关动作。(5)急停按钮，装于轿厢司机操纵盘上，发生异常情况时，按此按钮切断电源，电磁制动器制动，电梯紧急停车。(6)厅门开关，每个厅门都装有门锁开关。仅当厅门关上才允许电梯启动;在运行中如出现厅门开关断开，电梯立即停车。(7)关门安全开关，常见的是装于轿厢门边的安全触板，在关门过程中如安全触板碰到乘客时，发出信号，门电机停止关门，反向开门，延时重新开门，此外还有红外线开关等。(8)超载开关，当超载时轿底下降开关动作，电梯不能关门和运行。(9)其它的开关，安全窗开关，钢带轮的断带开关等。系统结构简图如图3-2所示图 3-2 电梯系统控
33、制原理图3.2 拽引电机的选择电梯曳引机通常由电动机，制动器，减速箱及底座等组成。如果拖动装置的动力，不用中间的减速箱而直接传到曳引轮上的曳引机称为无齿轮曳引机。无齿轮曳引机的电动机电枢同制动轮和曳引轮同轴直接相连。而拖动装置的动力通过中间减速箱传到曳引轮的曳引机称为有齿轮曳引机。 1. 电梯用交流电动机 电梯用电动机的特性要求。 要具有大的起动转矩；起动电流要小；电机应有平坦的转矩特性；为了保证电梯的稳定性，在额定电压下，电动机的转差率在高速时应不大于12，在低速时应不大于20；要求噪声低，脉动转矩小。 2. 蜗轮蜗杆传动 目前速度不大于2.5米/s的有齿轮曳引机的减速箱大多采用蜗轮蜗杆，其
34、主要优点是： 传动平稳，运行噪声低 ；结构紧凑，外形尺寸小 ；传动零件少 天津大学 2013 届高职专科毕业设计（论文）13；具有较好的抗击载荷特性。由于蜗杆传动的摩擦损失功率较大，损失的功率大部分转化为热量，使油温升高。过高的油温会大大降低润滑油的粘度，使齿面之间的油膜破坏，导致工作面直接接触产生齿面胶合现象。为了避免产生润滑油过热现象，设计的蜗轮箱体应满足，从蜗轮箱散发出的热量大于或至少等于动力损耗的热量。 3. 斜齿轮传动 。在设计电梯用斜齿轮时应考虑以下几方面的因素：交应变力 ；冲击弯曲应力；点蚀与磨损 ；振动和噪音；制动器。 3.3 变频器3.3.1 变频器的选择随着变频器性能价格比
35、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
36、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。3.3.2 变频器的参数设置这次设计为了使电梯升降平稳让乘客感到舒适主要是对电梯的加速时间和减速时间进行设置。以下是详细介绍。变频器从一个速度过渡到另外一个速度的过程称为加减速，如果速度上升则为加速，速度下降则为减速。加减速方式主要有以下几种。（1）直线加减速。变频器的输出频
37、率按照恒定斜率递增或递减。变频器的输出频率随时间成正比地上升，大多数负载都可以选用直线加减速方式。如图3-3a。加速时间为t1、减速时间为t2。一般定义加速时间为变频器从零速加速到最大输出频率所需的时间，减速时间则相反，变频器从最大输出频率减至零频率所需的时间。必须注意的是：在有些变频器定义中，加减速时间不是以最天津大学 2013 届高职专科毕业设计（论文）14大输出频率fmax为基准，而是固定的频率（如50hz）。加减速时间的单位，可以根据不同的变频器型号选择为秒或分。一般大功率的变频器其加减速时间相对较长，加减速时间必须根据负载要求适时调整，否则容易引起加速过流和过压、减速过流和过压故障。
38、（2）s曲线加减速。变频器的输出频率按照s型曲线递增或递减。如图3-3b所示。（a）直线加减速 （b） s 型曲线加减速图 3-3 加减速方式我们将s曲线划分为3个阶段的时间，s曲线起始段时间如图3-3b中所示，这里输出频率变化的斜率从零逐渐递增;s曲线上升段时间如图3-3b中所示，这里输出频率变化的斜率恒定;s曲线结束段时间如图3-3b中所示，这里输出频率变化的斜率逐渐递减到零。将每个阶段时间按百分比分配，就可以得到一条完整的s型曲线。因此，只需要知道三个时间段中的任意两个，就可以得到完整的s曲线，因此在某些变频器只定义了起始段和上升段，而有些变频器则定义两头起始段和结束段。s曲线加减速，非
39、常适合于输送易碎物品的传送机、电梯、搬运传递负载的传送带以及其他需要平稳改变速度的场合。例如，电梯在开始起动以及转入等速运行时，从考虑乘客的舒适度出发，应减缓速度的变化，以采用s形加速方式为宜。（3）半s形加减速方式。它是s曲线加减速的衍生方式，即s曲线加减速在加速的起始段或结束段，按线性方式加速;而在结束段或起始段，按s形方式加速。因此，半s形加减速方式要么只有，要么只有，其余均为线性，如后者主要用于如风机一类具有较大惯性的二次方律负载中，由于低速时负荷较轻，故可按线性方式加速，以缩短加速过程; 高速时负荷较重，加速过程应减缓，以减小加速电流;前者主要用于惯性较大的负载。因为在本次设计中主要
40、考虑的是电梯乘客的舒适感因此采用S型曲线加减速。天津大学 2013 届高职专科毕业设计（论文）153 加减速时间的切换通过多功能输入端子的组合来实现不同加减速时间的选择（共计 4 种）。将多功能输入端子 x1、x2 定义为加减速时间端子 1、加减速时间端子 2 就能按照表 1 中的逻辑组合实现 4 种不同加减速时间的切换，如图 3-4 所示。图 3-4 加减速时间的切换4 加减速时间的衔接功能生产实践中，有时会遇到这样的情况:在拖动系统正在加速的过程中，又得到减速或停机的指令。这时，就出现了加速过程和减速过程的衔接问题。变频器对于在加速过程尚未结束的情况下，得到停机指令时减速方式的处理如图3-
41、5所示。天津大学 2013 届高职专科毕业设计（论文）16图 3-5 加减速的衔接功能切换图3-5是加、减速曲线。曲线是在运行指令时间较长情况下的形加速曲线;曲线和曲线是在加速过程尚未完成，而运行指令已经结束时的减速曲线。综上所述在本设计选用VS-61665型变频器，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。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
42、，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。VS-61665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:包括电流矢量控制在内的四种控制方式均实现了标准化。有丰富的内藏与选择功能。由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、体积
43、小。保护功能完善、维修性能好。通过 LCD 操作装置，可提高操作性能。具体参数如表 3.1变频器相关参数天津大学 2013 届高职专科毕业设计（论文）17参数 名称 设定值 说明A1-02 控制方式选择 2 不带 PG 矢量控制方式B1-01 频率指令选择 1B1-02 运行指令选择 1B1-03 停止方式选择 0B1-04 反转禁止选择 0B2-01 零速电平选择 0.1HZB2-04 停止时直流制动时间 LOSC1-03 加速时间 2 2.0SC1-04 减速时间 2 2.0SC2-01 加速开始时 S 型曲线时间 OASC2-02 加速完成时 S 型曲线时间 OASC2-03 减速开始时
44、 S 型曲线时间 OASC2-04 减速完成时 S 型曲线时间 0.6SC5-01 ASR 比例增益 1 5C5-02 ASR 积分时间 1 3SD1-09 检修速度 200rpmE1-01 输入电压设置 380VE1-04 最高输出频率 50HZE1-05 最大电压 380E1-06 额定电压频率 50HZE1-09 最低输出频率电压 0E2-01 电机额定电流 按电机铭牌设置E2-02 电机额定滑差 按电机铭牌设置E2-03 电机空额电流 按电机铭牌设置E2-04 电机极数 按电机铭牌设置具体设置步骤1.输入输出控制I/OTCC4C 为四线控制I/OTCTLET I/ORRSLI2 反转控
45、制加减速控制天津大学 2013 届高职专科毕业设计（论文）18SETSDS30SETACCDE22.0 加速曲线2时间2SSETDECTA22.0 减速曲线2时间2SSETLSP0 最低频率SETHSP50 最高频率3.4PLC 的选择1.选择依据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。FX 系列PLC根据输入输出点数不同及功能又分为多个不同的系列：输入出点数在30点以內可
46、使用 FX1S系列；输入出点数在128点以內可使用FX1N系列；输入出点数在256点以內可使用 FX2N系列；出于对设计的实际考虑我们选择FX2N系列。2. FX2N 系列 PLC 的特点FX2N是FX2的持续,基本单元 (16128点) 有继电器或晶体管输出,最多可扩展到256点.內置有8K步RAM (最多可扩展到16K步 )可选用存储卡盒, 有RAM, EPROM和EEPROM，超高速的运算速度 0.08微秒. 比FX2的0.48微秒快六倍，容量极大8K步(最大16K步).比FX2大四倍.机体小型化，比FX2小50% .兼容FX2的编程设计，备有多种不同的FX2N扩展单元及特殊模块。通讯功
47、能扩展模块低成本模板化FX2N-xxxBD，更多通讯/网络功能,RS232, RS422, RS485.更便宜的配置；兼用FX0N的扩展单元及特殊模块。可增加多一个通道。如: 连接一台人机界面显示单元DU，另外一个连接编程器。或连接二台DU。丰富的软元件。有辅助继电器(M): 3072点+256点；状态继电器(S): 1000点；计数器(C): 235点；定时器 (T): 256点(積算定时器1ms 4点，10ms 6点) ；数据寄存器(D): 200点 +7800点（按需设置 ) ；变址寄存器（ V，Z)：16点 堆栈指針(P): 128点；中断指針(I): 15点 。天津大学 2013 届
48、高职专科毕业设计（论文）19第四章 电梯控制的 PLC 设计4.1 控制要求(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，及照明光电传感器。(5)电梯内外设有方向指示灯及电梯当前层号指示灯。(6)待客自动开门，当电梯在某层停梯待客时，按下层外召唤按钮，应能自动开门迎客。(7)自动关门与提早关门.在一般情况下，电梯停站 4 秒应能自动关门; 在延时时间内，若按下关门按钮，门将不经延时提前实现关门动作。(8)按钮开门。在开关过程中或门关闭后，电梯启动前，按下操纵盘上开关按
49、钮，门将打开。(9)内指令记忆。当轿厢内操纵盘上有多个选层指令时，电梯应能按顺序自动停靠车门，并能至调定时间，自动确定运行方向。(10)自动定向。当轿厢内操纵盘上，选层指令相对与电梯位置具有不同方向时，电梯应能按先入为主的原则，自动确定运行方向。(11)呼梯记忆与顺向截停。电梯在运行中应能记忆层外的呼梯信号，对符合运行方向的召唤，应能自动逐一停靠应答。(12)自动换向。当电梯完成全部顺向指令后，应能自动换向，应答相反方向的信号。(13)自动关门待客。当完成全部轿厢内指令，又无层外呼梯信号时电梯应自动关门在调定时间内自动关闭轿厢照明。4.2 设计说明由于条件限制我们不能用真实的电梯进行演示，因此只能借助于实验
