1、xxx 科技学院专科毕业设计（论文）题 目 PLC 与变频器在三层 电梯中的控制 学生姓名 xxxxx 专业班级 机电一体化技术 学 号 xxxxxx 所 在 系 电气工程系 指导教师 xxxxxxx 完成时间 2012 年 3 月 26 日 xx 科 技 学 院毕业设计（论文）任务书题目 PLC与变频器在三层电梯中的控制 专业 机电一体化 学号 姓名 一、主要内容收集，整理与课题有关技术与产品资料，确定系统方案，设计电路原理图，绘制电路板，编写应用程序，进行焊接调试并撰写毕业论文。二、基本要求1.检索与课题有关的资料，写出开题报告；2.确定控制对象及要求，做出整体设计方案；3.绘制完成电路原
2、理图；4.实现电梯 PLC 控制全过程；5.编写毕业设计说明书一份；6.设计说明书的撰写及图纸的绘制，要求认真工整、条理清晰、正确标准。三、主要参考资料1. 三菱 FX2N 系列 PLC 应用技术 刘建华 机械工业出版社2.变频器原理及应用 王廷才 机械工业出版社3 电子技术基础 康华光 高等教育出版社及其它相关资料完 成 期 限： 2012.4.1 指导教师签名： 评审小组负责人签名： xxx 科技学院毕业设计（论文）开题报告表课题名称 PLC 与变频器在三层电梯中的控制指导教师学生姓名 学 号 专 业 机电一体化技术一、课题来源:指导老师的论文选题二、设计目的:本设计的目的就在于用 PLC
3、 和变频器代替传统的继电器接触控制逻辑电路，充分利用 PLC 的优点和变频器变压调速系统实现对电梯控制。三、设计要求：编出可行的 PLC 控制程序以及交流变频变压调速系统从而实现对电梯的控制。四、设计思路：1.选好课题，收集相关资料，列出相应的各种方案措施，进行分析比较，给出最佳的系统设计方案。 2.设计交流变频调速电梯系统的主电路。3.设计编写出正确的 PLC 程序。 4. 设计了一套完整的电梯控制系统方案。五、任务完成的阶段内容及时间安排：第一阶段：2011 年 10 月 15 日-10 月 31 日 确定选题，阅读毕业设计任务书。第二阶段：2011 年 11 月 1 日-11 月 10
4、日 撰写开题报告，提交并经指导老师审查。第三阶段：2010 年 11 月 11 日-2010 年 12 月 30 日 进行社会调查、收集资料、撰写制作。第四阶段：2011 年 1 月 1 日-2011 年 1 月 10 日 与指导老师沟通、修改论文。第五阶段：2011 年 4 月 1 日前定稿并提交正式毕业设计成果。指导教师签名： 日期：PLC 与变频器在三层电梯中的控制IPLC 与变频器在三层电梯中的控制摘 要本文介绍了电梯控制系统的组成，阐述可编程控制器（PLC）与变频器在电梯控制中的应用，采用三菱 FX2N-68MR 系列 PLC，提出了三层电梯的 PLC 控制和变频器系统的总体设计方案
5、、设计过程、组成，列出了具体的主要硬件电路、电梯的控制梯形图及指令表，并给出了系统组成框图和程序流程图。本文在分析、处理随机信号逻辑关系的基础上，提出了 PLC 的编程方法，更详细的解释了选用的原因及方法，同时也说明了变频器的作用，设计了一套完整的电梯控制系统方案。采用本方案实现电梯控制，能过解决继电器接触器触点多，故障率高、可靠性差、安装调试周期长、维修工作量大、接线复杂等缺点。不仅使电梯的运行环保还降低了制作成本，利用网络快速、准确特点，使电梯运行更加安全、方便、舒适。关键词 电梯/PLC/变频器/梯形图PLC 与变频器在三层电梯中的控制IIPLC AND FREQUENCY CONVER
6、TER IN THREE LAYER ELEVATOR CONTROLABSTRACTThis paper introduces the composition of the elevator control system, programmable logic controller ( PLC ) and inverter in elevator control application, Mitsubishi PLC FX2N-68MR series machine programming process control, puts forward three elevator PLC co
7、ntrol of frequency converter and the systems overall design scheme, design process, composition, lists the specific hardware circuit, the elevator control trapezoidal chart and the instruction list, and the system composition diagram and the program flow diagram.This paper the analysis, stochastic s
8、ignal processing logic relations foundation, proposed the PLC programming method, a more detailed explanation of the reason and method, but also shows the frequency function, design of a complete set of elevator control system. The program realization of elevator control, can solve the contact point
9、 of the contactor relay- multiple, high failure rate, poor reliability, installation and commissioning of long cycle, repair workload big, complex wiring. Not only make the elevator operation and environmental protection but also reduce the production cost, make use of the network to quickly, accura
10、tely and characteristics, convenient, comfortable.KEY WORDS Elevator, PLC, Frequency Transformer, Program of Ladder DiagramPLC 与变频器在三层电梯中的控制目 录中文摘要 .I英文摘要 II引 言 1第 1 章 电梯的概述 .11.1 电梯的基本结构 .11.1.1 电梯内部部件功能简介 21.1.2 电梯的外部部件功能简介 .21.2 电梯的组成 2第 2 章 系统方案的论证 .32.1 电梯的 PLC 控制系统 32.2 变频器 .42.2.1 变频器的基本构成 .4
11、2.2.2 变频器的分类 .52.2.3 变频器的工作原理 .52.2.4 电梯变频调速控制特点 62.2.5 变频器选择 6第 3 章 系统硬件设计 .73.1 电梯工作原理 83.2 电梯控制要求 83.3 主电路设计 9PLC 与变频器在三层电梯中的控制3.4 电器元件的选择 .10第 4 章 系统软件设计 .114.1 PLC I/O 分配表及选型 124.2 PLC 外围接线 144.3 程序流程图 154.4 程序设计 164.5 系统调试与操作 .18第 5 章 电梯的日常维护及发展方向 .195.1 电梯的日常维护 .195.2 电梯的发展方向 .19结束语 21致 谢 .22
12、参考文献 .23PLC 与变频器在三层电梯中的控制1引 言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。PLC 控制系统因其功能强，结构简单，可靠性高，抗干扰能力强，维修方便等优点，已经取代继电器控制方式。同时，变频调速使用了先进的 SPWM技术，具有优异的调速性能和起制动性能、高效率和节电效果，得到广泛的应用。电梯的控制是比较复杂的，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。PLC 是专门为工业过程控制而设计的控制设备，随着 PLC 应用技术的不断发展，将使得它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠，抗干扰性能增强、机械与电气部件有机
13、地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。因此，它已经成为电梯运行中的关键技术。而把变频器应用到电梯中，使变频器与 PLC 相结合来共同控制电梯的运转，可以让电梯变速运行，大大提高了电梯的可靠性与实用性，可以节约能源，有很高的经济效益。第 1 章 电梯的概述一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯。进几年来，随着国际社会对环保认识的关注，各大电梯公司现在在其电梯表面基本都采用了粉末涂料喷涂，这是一种新型环保无溶剂的涂料，并且各种性能皆优于油漆。电梯进入人们的生活已经 150 年了。1.1 电梯的
14、基本结构电梯的结构包括：四大空间，八大系统。电梯的四大空间分为：机房部分，井道及地坑部分、轿厢部分、层站部分。电梯的八大系统分为：曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统、安全保护系统。PLC 与变频器在三层电梯中的控制21.1.1 电梯内部部件功能简介在电梯内部，应该有三个楼层按钮、开门和关门按钮以及楼层显示器、上升和下行显示器。当乘客进入电梯后，电梯内应该有能让乘客按下的代表其要去目的地的楼层按钮，称为内呼叫按钮。电梯停下时，应具有开门、关门的功能，即电梯门可以自动打开，经过一定的延时后，又可自动关闭。而且，在电梯内部也应有控制电梯开门、关门的按钮，使乘客
15、可以在电梯停下时随时地控制电梯的开门与关门。电梯内部还应配有指示灯，用来现实电梯现在所处的状态，即电梯是上升还是下降以及电梯处在楼层的第几层，这样可以使电梯里的乘客清楚的知道自己所处的位置，离自己要到的楼层还有多远，电梯是上升还是下降等。1.1.2 电梯的外部部件功能简介电梯的外部共分三层，每层都应该有呼叫按钮、呼叫指示灯上升和下降指示灯，以及楼层显示器。呼叫按钮是乘客用来发出呼叫的工具，呼叫指示灯在完成相应的呼叫请求之前应一直保持为亮，它和上升指示灯、下降指示灯、楼层显示器一样，都是用来显示电梯所处的状态的。三层楼电梯中，一层只有上呼叫按钮三层只有下呼叫按钮，二层都同时具有上呼叫和下呼叫按钮
16、。而上升、下降指示灯以及楼层显示器应相同。1.2 电梯的组成电梯主要有曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统等组成。1、曳引系统曳引系统的主要功能是输出与传递动力，使电梯运行。曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。2、导向系统PLC 与变频器在三层电梯中的控制3导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。导向系统主要由导轨，导靴和导轨架组成。3、轿厢轿厢是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的工作部分。轿厢由轿厢架和轿厢体组成。4、门系统门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口。门系统由轿厢门，层门，开门机
17、，门锁装置组成。5、重量平衡系统系统的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内，保证电梯的曳引传动正常。系统主要由对重和重量补偿装置组成。6、电力拖动系统电力拖动系统的功能是提供动力，实行电梯速度控制。电力拖动系统由曳引电动机，供电系统，速度反馈装置，电动机调速装置等组成。7、电气控制系统电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制。电气控制系统主要由操纵装置，位置显示装置，控制屏（柜） ，平层装置，选层器等组成。8、安全保护系统保证电梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故发生。由限速器，安全钳，缓冲器，安全触板，层门门锁，安全窗，限位开关，装置组成
18、。第 2 章 系统方案的论证2.1 电梯的 PLC 控制系统电梯作为现代智能建筑内的代步工具。越来越显示出它的重要作用，为了适应电梯的迅速发展，由 PLC 控制代替传统继电器控制已成为发展定局。PLC 是集计算机控制、自动控制技术、通信技术为一体的新型自动控制装置。它的编程软件采用易学易懂的梯形图语言，PLC 控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰PLC 与变频器在三层电梯中的控制4性强，设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视等优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多，本次设计对传统电梯控制方式加以更新，运用高性价比的现代PLC 控制方式，力求以人性化、智能化为方向，设计出一款高效、安
19、全、价廉、能个性化组合且能在商业办公楼、行政大楼、中小型宾馆和居民公寓中发挥显著作用的普及型电梯控制系统。2.2 变频器2.2.1 变频器的基本构成变频器的基本本构成主要由主电路(包括整流器、中间直流环节、逆变器)和控制电路组成。整流器电网侧的变流器是整流器，它的作用是把三相(也可以是单相)交流电整流成直流电。逆变器负载侧的变流器为逆变器。最常见的结构形式是利用六个半导体主开关器件组成三相桥式逆变电路。只要有规律地控制逆变器中主开关器件的通与断，就可以得到任意频率的三相交流电输出。中间直流环节由于逆变器的负载为异步电动机，属于感性负载。控制电路控制电路常由运算电路、检测电路、控制信号的输入、输
20、出电路和驱动电路等构成其主要任务是完成对逆变器的开关控制、对整流器的电压控制以及完成各种保护功能等。图 2-1 变频器的使用PLC 与变频器在三层电梯中的控制52.2.2 变频器的分类1.按变换的环节分类：可分为交-交变频器和交- 直-交变频器；交- 直-交变频器是目前广泛应用的变频器。2.按直流电源性质分类：电流型变频器电流型变频器特点是中间直流环节采用大电感作为储能环节，缓冲无功功率，它的特点（优点）是能扼制负载电流频繁而急剧的变化。常选用于负载电流变化较大的场合。电压型变频器电压型变频器特点是中间直流环节的储能元件采用大电容，负载的无功功率将由它来缓冲，直流电压比较平稳，直流电源内阻较小
21、，相当于电压源，故称电压型变频器，常选用于负载电压变化较大的场合。3.输出电压的调制方式分:PAM(脉幅调制):变频器输出电压的大小通过改变直流电压的大小来进行调制。在中小容量变频器中，这种方式已经很少采用。PWM(脉宽调制 ):变频器输出电压的大小通过改变输出脉冲的占空比来进行调制。目前普通应用的是占空比按正弦规律安排的正弦波脉宽调制(SPWM)方式。此外，还有按控制方式分类，按主开关元器件分类，按输入电压高低分类。2.2.3 变频器的工作原理我们知道，交流电动机的同步转速表达式位： n60 f(1s)/p (式 2-1)式中 n异步电动机的转速； f异步电动机的频率； s电动机转差率； p
22、电动机极对数。 由式(1)可知，转速 n 与频率 f 成正比，只要改变频率 f 即可改变电动机的转速，当频率 f 在 050Hz 的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通PLC 与变频器在三层电梯中的控制6过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段,图 2-1 更好的说明了变频器的频率变化：图 2-2 变频器频率曲线2.2.4 电梯变频调速控制特点目前变频调速器已全部采用了数字化技术,并且日趋小型化、高可靠性和高精度。从应用角度看，其不仅具有显著的节电性能，而且还具有如下的优良性能：(1)高速响应、低噪声、大范围、高精度平滑无级调速；(2)体积小、重
23、量轻、可挂墙安装，占地面积小；(3)保护功能完善，能自诊断显示故障所在，维护简便；（4）操作方便、简单,内设功能多，可满足不同工艺要求；（5）具有通用的外部接口端子，可同计算机、PLC 联机，便于实现自动控制；（6）软起动、软停机，具有电流限定和转差补偿控制；（7）功率因数高，节省电容补偿装置；（8）与鼠笼式；转子电动机结合，使调速系统维护更加简单经济。2.2.5 变频器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
24、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。PLC 与变频器在三层电梯中的控制7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 一 616G5 型全数字变频器，
25、它有磁通矢量控制、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。第 3 章 系统硬件设计由于电梯的运行是根据楼层和轿厢的呼叫信号、行程信号进行控制，而楼层和轿厢的呼叫是随机的，因此，系统控制采用随机逻辑控制。即在以顺序逻辑控制实现电梯的基本控制要求的基础上，根据随机的输入信号，以及电梯的相应状态适时的控制电梯的运行。另外，轿厢的位置是由脉冲编码器的脉冲数确定，并送 PLC 的计数器来进行控制。同时，每层楼设置一个接近开关用于检测系统的楼层信号。为便于观察，对电梯的运行方向以及电梯所在的楼层进行显示，
26、采用 LED 和发光管显示，而对楼层和轿厢的呼叫信号以指示灯显示（开关上带有指示灯） 。为了提高电梯的运行效率和平层的精度，系统要求 PLC 能对轿厢的加、减速以及制动进行有效的控制。根据轿厢的实际位置以及交流调速系统的控制算法来实现。为了电梯的运行安全，系统应设置可靠的故障保护和相应的显示。在电梯运行的启动段是关系到电梯运行舒适感指标的主要环节，而舒适感又与加速度直接相关，根据控制理论，要使某个量按预定规律变化必须对其进行直接控制，对于电梯控制系统来说，要使加速度按理想曲线变化就必须采用加速度反馈，当启动上升段速度达到稳态值的 90%时，将系统由加速度控制切换到速度控制，因为在稳速段，速度为
27、恒值控制波动较小，加速度变化不大，且采用速度闭环控制可以使稳态速度保持一定的精度，为制动段的精确平层创造条件。在系统的速度上升段和稳速段虽都采用 PI 调节器控制，但两段的 PI 参数是不同的，以提高系统的动PLC 与变频器在三层电梯中的控制8态响应指标。在系统的制动段，即要对减速度进行必要的控制，以保证舒适感，又要严格地按电梯运行的速度和距离的关系来控制，以保证平层的精度。3.1 电梯工作原理 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
28、在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运动中偏斜或摆动。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 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。3.2 电梯控制要求1）电梯运行到指定位置后应具备手动或自动开、关门功能。2）电梯上行下行由一台电机
29、驱动，电机正转电梯上行，电机反转电梯下行；电梯开关门由另一台小功率电机驱动，电机正转轿厢门打开，电机反转轿厢门关闭。3）当电梯停于某层时，有一高层呼叫时，电梯上升到呼叫层停止。4）当电梯停于某层时，有一低层呼叫时，电梯下降到呼叫层停止。5）当电梯停于某层时，有多高层呼叫时，电梯先上升到较低的呼叫层，停 3秒后继上升到高的呼叫层，响应完毕后停止。6）当电梯停于某层时，有多低层呼叫时，电梯先下降到较高的呼叫层，停 3秒后继续下降到低的呼叫层，响应完毕后停止。7）当电梯处于上升或下降过程中，任何反向的呼叫均无效。PLC 与变频器在三层电梯中的控制9表 3-1 电梯的动作要求输入 输 出序号 原停层
30、呼叫层 运行方向 运行结果1 1 3 升 上升到 3 层停，这期间经过 2 层时不停2 2 3 升 上升到 3 层停3 3 3 停 呼叫无效4 1 2 升 上升到 2 层停5 2 2 停 呼叫无效6 3 2 降 下降到 2 层停7 1 1 停 呼叫无效8 2 1 降 下降到 1 层停9 3 1 降 先升到 2 层暂停，这期间经过 2 层时不停10 1 2、3 升 先升到 2 层暂停 2s 后，在升到 3 层停11 2 1、3 降 下降到 1 层停12 2 3、1 升 上升到 3 层停13 3 2、1 降 先降到 2 层暂停 2s 后，在降到 1 层停14 任意 任意 任意 各楼层间运行时间必须
31、小于 10a 否则自动停车3.3 主电路设计主电路由三相交流输入、变频驱动、曳引机和制动单元几部分组成。由于采用交-直- 交电压型变频器，在电梯位势负载作用下，制动时回馈的能量不能馈送回电网，为限制泵升电压，采用受控能耗制动方式。PLC 与变频器在三层电梯中的控制10图 3-1 电梯系统控制结构图3.4 电器元件的选择本设计采用电动机、接触器、热继电器、组合开关、位置开关等元件。电动机：是一种将电能转化成机械能，并可再使用机械能产生动能，用来驱动其他装置的电气设备。由系统的电流及电压参数，由于电动机的容量是根据所拖动的生产机械需要的功率来决定的，比机械功率大 10%即可，因此可选 Y90S-2
32、 节能型笼型异步电动机，它的额定功率为 1.5KW，电流约为 3.44A。接触器：是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器。在工业电气中，接触器的型号很多，电流在 5A-1000A 的不等，其用处相当广泛。根据本设计的控制参数的要求，选取 CJ20-10。热继电器：是由流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。本设计中热继电器作为连续运行电动机的过载及断相保护，可选用 JR16-20 型。PLC 与变频器在三层电梯中的控制11变频器：是一种
33、调速的电器原件，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。它控制的特点:电梯变频调速使用的是异步电动机；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；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，节能效果明显。熔断器：是根据电流超过规定值一定时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开的原理制成的一种电流保护器。由于本设计的要求加上系统的电流及电压参数，可选用熔断器为 RL6-15，使用于变频器、可编程控制器等设备中，在设备短路、过载、过流时，切断电路，起到保护作用。组合开关：在电气控制线路中，一种常作
34、为电源引入的开关，可以用它来直接启动或停止电动机或使电动机正反转。局部照明电路也常用它来控制。本设计采用HZ10-25/3 组合开关。位置开关：一种将机器信号转换为电气信号，以控制运动部件位置或行程的自动控制电器。根据电路中设计的需要采用 LX19-111 位置开关。第 4 章 系统软件设计控制系统的软件设计主要包括两个主要内容：一是下位机 PLC 控制器的电梯控制软件的设计开发；二是上位机组态王电梯的仿真运行和监控软件的设计开发。其中 PLC 程序包括信号控制部分和速度控制部分，使在电梯强制工作状态下，可以完成电梯的调试、检修及故障保护功能。程序一开始，执行初始化程序，完成 PLC 状态的初
35、始化和 IPD 运算参数设置的初始化，同时初始化标志变量。然后进入电梯信号判断和控制的主循环程序。在主循环程序中，要判断是否变频器或电机故障、是否正常运行方式，是执行单层运行还是多层运行等，根据这些判断刷新相应的输出。具体而言它要实现的控制功能有：开、关门控制；轿呼、厅呼指令信号的处理：顺向截梯的处理；换速、平层、停车：检修运行（强制工作状态） ；单层运行还是多层运行的判断和调用等。PLC 与变频器在三层电梯中的控制124.1 PLC I/O 分配表及选型表 4-1 I/O 分配表及选型输入 输出输入继电器电路元件作用 输出继电器电路元件作用X000 SB1 开门按钮 Y01 KM1 开门继电
36、器X001 SB2 关门按钮 Y02 KM2 关门继电器X002 SQ1 开门行程开关 Y03 KM3 上行继电器X003 SQ2 关门行程开关 Y04 KM4 下行继电器X004 SQ3 向上运行转换开关 Y05 KM5 快速继电器X005 SQ4 向下运行转换开关 Y06 KM6 加速X006 SL1 红外传感器（左） Y06 KM7 慢行继电器X007 SL2 红外传感器（右） Y07 HL1 上行方向灯X010 K 门锁输入信号 Y08 HL2 下行方向灯X011 SQ5 一层接近开关 Y09 HL3 一层指示灯X012 SQ6 二层接近开关 Y10 HL4 二层指示灯X013 SQ7
37、 三层接近开关 Y11 HL5 三层指示灯X014 SB3 一层箱指令按钮 Y12 HL6 一层箱指令指示灯X015 SB4 二层箱指令按钮 Y13 HL7 二层箱指令指示灯X016 SB5 三层箱指令按钮 Y14 HL8 三层箱指令指示灯X017 SB6 一楼向上呼叫按钮 Y15 HL9 一层向上呼叫灯X020 SB7 二楼向上呼叫按钮 Y16 HL10 二层向上呼叫灯X021 SB8 二楼向下呼叫按钮 Y17 HL11 二层向下呼叫灯X022 SB9 三楼向下呼叫按钮 Y18 HL12 三层向下呼叫灯X023 SQ8 一楼下接近开关X024 SQ9 二楼上接近开关X025 SQ10 三楼上
38、接近开关PLC 与变频器在三层电梯中的控制13PLC 选择电梯的电力驱动系统对电梯的起动加速、稳速运行、制动减速起着决定性作用。驱动系统的优劣直接影响电梯的起动、制动、加减速度、平层精度、乘坐的舒适感等指标。本设计选择了日本三菱公司的 FX2N-68MR 系列机，FX 系列机具有体积小，功能较强，价格便宜，使用方便、灵活等优点。FX 系列 PLC 是由三菱公司近年来推出的高性能小型可编程控制器，以逐步替代三菱公司原 F、F1 、F2 系列 PLC 产品。其中 FX2 是 1991 年推出的产品，FX0 是在 FX2 之后推出的超小型 PLC，近几年来又连续推出了将众多功能凝聚在超小型机壳内的
39、FX0S、FX1S、FX1N、FX2N、FX2NC 等系列 PLC，它们采用整体式和模块式相结合的叠装式结构，具有较高的性能价格比，应用广泛。PLC 与变频器在三层电梯中的控制144.2 PLC 外围接线 图 4-1 PLC 外围接线图PLC 与变频器在三层电梯中的控制154.3 程序流程图图 4-2 程序流程图PLC 与变频器在三层电梯中的控制164.4 程序设计1、电梯的开、关门控制梯形图基本控制要求：电梯运行到某层呼叫或乘客需要去的某层后，电梯门打开，乘客进、出。乘客进出完毕后电梯门自动关闭。也可以手动开、关电梯门。根据要求设计出开、关门的控制梯形图。图 4-3 电梯的开、关门控制梯形图
40、程序设计说明：手动开、关门：在上图中 X000 为手动开门的按钮输入点。X001 为手动关门按钮的输入点。电梯运行到位后，按下按钮 SB1，X000 闭合，继而 Y000 闭合并自锁，电梯开门；开门到位后限制行程开关 SQ1 动作，X002 断开，继而断开 Y000，开门结束。需要手动关门时，按下关门按钮 SB2，X001 闭合，继而 Y001 闭合并自锁，电梯关门；关门到位后关门行程开关 SQ2 动作，X003 断开，继而 Y001，关门结束。自动开关门；电梯运行到位后，相应的楼道层接近开关闭合。PLC 与变频器在三层电梯中的控制17T0 开始计数，计到三秒后，T0 动作，T0 触点闭合，Y
41、000 闭合，Y000 闭合动作，打开电梯门。Y0 闭合后，T1 开始定时，五秒后，T1 触点闭合，Y001 闭合，实现自动关门。关门到位后，关门到位行程开关动作，继电器 X003 断开，Y001 失电，关门结束。自动关门时可能会夹住乘客，一般在门内的两侧设有红外检测装置。见图中的 X006 和 X007，当有人进出时，X006 和 X007 闭合，M0 闭合并自锁，时断开的关门继电器 Y001 通路并接通 T2 通路。2S 后， T2 动作，M0 失电，接通 Y001通路并实现自动关门。2、到层指示控制梯形图基本控制要求；用数字显示电梯所到的层数，要求电梯到达某层是显示出该数字。图 4-4
42、到层指示控制梯形图程序说明：在图中 X(011013)代表楼到各层的层接近开关，Y （012014）为层指示灯继电器，当电梯到达某层时。某层到某层的层接近开关闭合，相应的指示灯亮。例如：电梯到达二层时 X012 闭合，使 M3 闭合，则 Y013 闭合并自锁，二楼指PLC 与变频器在三层电梯中的控制18示灯亮，表示电梯已经到达二层。当电梯离开二层时，X012 断开，而层指示灯灭。3、层呼叫指示控制梯形图基本控制要求：层呼叫指示控制，即当乘客在轿厢外层按下呼叫按钮，相应的指示灯亮，呼叫信号一直保持到电梯到达该层且相应的接近开关动作后才被撤销；轿厢内去某层的指示控制，即当乘客需去某层时，在轿厢内按
43、下相应的按钮，该层指示灯亮，直到电梯到达该层，指示灯熄灭。图 4-5 层呼叫指示控制梯形图4.5 系统调试与操作（1）按下呼叫按钮，电梯在检测到门厅或轿厢的召唤信号后，便会上升到指定楼层。上升过程中，只执行上行信号，向下信号无效，反之亦然。PLC 与变频器在三层电梯中的控制19（2）电梯开始启动，通过变频器驱动电机拖动轿厢运动。轿厢运动速度由低速转变为中速在转变为高速，并以高速运行至目标层。（3）当电梯检测到目标层减速点后，电梯进入减速状态，由高速变为低速，并以低速运行至平层点停止。（4）平层后，经过一定延时开门，直至碰到开门到位行程开关；在经过一定 延时后关门，直到安全触板开关动作。第 5
44、章 电梯的日常维护及发展方向5.1 电梯的日常维护电梯和其它机电设备一样，如果使用得当，有专人负责管理和定期保养，出现故障能及时修理，并彻底把故障排除掉，不但能够减少停机待修时间，还能够延长电梯的使用寿命，提高使用效果，促进生产的发展。相反，如果使用不当，又无专人负责管理和维修，不但不能发挥电梯的正常使用，还会降低电梯的使用寿命，甚至出现人身和设备事故，造成严重后果。使用部门接收一部经安装调试合格的新电梯后，要做的第一件事就是指定专职或兼职的管理人员，以便电梯投入运行后，妥善处理在使用、维护保养、检查修理等方面的问题。电梯少的单位，管理人员由电梯专职维修人员兼任即可。而电梯数量多而且使频繁的单
45、位，管理人员、维护修理人员、司机等应分别由一个以上的专职人员或小组负责，最好不要兼管，特别是维护修理人员和司机必须是专职人员。5.2 电梯的发展方向环保。当今世界非常清晰地认识到生存与发展的关系：不环保就无法生存，没有生存根本谈不上发展。绿色理念在全球已经深入人心，绿色理念是电梯发展总趋势。有专家预言“ 谁最先推出绿色产品并抢占市场，谁就掌握市场竞争主动权” 。发展趋势主要有如下：不断改进产品的设计，生产环保型低能耗、低噪声、无漏油、无漏水、无电磁干扰、无井道导轨油渍污染的电梯。电梯曳引采用尼龙合成纤维曳引绳，钢皮带等无润滑油污染曳引方式。电梯装潢将采用无（少）环境污染材料。PLC 与变频器在
46、三层电梯中的控制20电梯产业将信息化、网络化。电梯控制系统如何与网络技术相结合将是未来电梯设计的主流趋势。在 21 世纪的今天如何提供用户满意产品和服务已成为关系到各企业生死存亡问题。电梯上网能够确保为客户提供更优质全程的服务。在将来各大品牌厂家为了生存和发展都会在公共网络系统中建立自己电梯网站（电梯专用平台） ，这也是一条必由之路，电梯上网主要是实现以下功能：a)用网络把所有电梯监督起来，保证电梯安全运行，确保乘客安全。b）电梯网上交易如电梯商务网站。c)利用网络快速、准确特点，降低制作成本。不管从销售到安装和售后服务许多工作都可以通过网络完成，而且费用低、快速、准确、服务质量好。蓝牙技术在
47、电梯上应用。安装过电梯的人都知道放线、对线是费时、费力、极容易错的工作。如果控制屏与召唤系统通过蓝牙技术连接起来实现无线召唤将会是电梯控制的另一场革命同时为我们带来巨大好处。a) 安装期将减少 30%以上，其直接好处是降低安装成本，客户使电梯周期费用减少和提高现金周转率。b)在电梯上使用蓝牙技术会进一步提高电梯整机可靠性降低故障率，提高控制精度从而使电梯更加舒适，平层更加准确。同时这也为将来通过网络检查电梯状态成为可能，特别是电梯事先维修可以做到更好更全面，也进一步加快企业电梯上网。c)旧梯改造更加容易，所需时间、费用将会减小。在电梯向高技术发展，我们也认识到中国人均收入低，对价格敏感，在这个
48、特殊环境下，市场迫切需要简单、可靠的普及型电梯。在将来这类电梯约占中国电梯总需求一半以上，这类电梯特征是：电梯配置满足最低使用要求，但价格低廉，故障率很低，可靠性很高，经久耐用，在其使用寿命中基本不用维修，且使用方便，这一类型电梯技术发展方向主要是：a)高新技术和新材料在制作电梯零部件的应用。如在零部件表面加高科技涂料，使其使用寿命大大延长。用价格低廉可靠性高的普及型电脑代替价高可靠性低的电梯专用电子板来控制电梯。b)制作工艺改进。零部件工艺改进使产品价格降低，同时更加耐用。生产工艺和方式改变。可使这类电梯生产方式和现代大规模汽车生产方式一样，采用流水线生产方式。而且产量很高，年产 4-5 万
49、台电梯。c)大量使用标准件。这类电梯的零部件几乎所有都是在市场上可以采购标准件。PLC 与变频器在三层电梯中的控制21结束语通过本次设计，了解了电梯的组成与其工作原理，深刻理解了 PLC 及变频器的结构、特点极其工作原理，掌握 PLC 与变频器电梯中的控制。通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把握理论应用于实际，又让我懂得了在实践中遇到问题怎样去解决。在本次设计中，我还需要运用许多以前没有学到过的知识，于是图书馆和INTERNET 成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我会认真判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是很有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到很多未知的领域，这方面的能力更会使我受益匪浅。在设计过程中，总是
