【正文】 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 電梯控制系統(tǒng)功能及速度曲線畢業(yè)論文目 錄第1章 緒 論 1第2章 方案論證 2 基本方案概述 2. 電梯變頻調(diào)速控制的特點 3. PLC控制電梯的特點 3 變頻器的選擇 4 安川VS616G5型變頻器特點 4 安川VS616G5型變頻器配置 5 可編程控制器（PLC）選擇 5第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 7 概述 7 電梯PLC控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) 7 電梯信號控制系統(tǒng)組成 7 電梯控制系統(tǒng)原理框圖 8 電梯控制系統(tǒng)功能及速度曲線 9 電梯控制系統(tǒng)功能 9 電梯速度給定曲線 9 PLC輸入輸出信號及系統(tǒng)選型 10 PLC輸入輸出信號 10 PLC系統(tǒng)選型 12 控制系統(tǒng)I/O地址分配 13 PLC及擴展模塊外部接線設(shè)計 14 PLC主機外部接線設(shè)計 14 擴展模塊外部接線設(shè)計 16 17第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 18 程序中使用的通用繼電器及功能 18 計數(shù)脈沖的確定 19 基于高速計數(shù)器的相關(guān)設(shè)計 19 高速計數(shù)器初始化 19 轎廂所處樓層位置的確定 22 門廳及轎廂處樓層顯示 23 減速信號的確定 23 開關(guān)門控制 26 開門控制 26 關(guān)門控制 28 內(nèi)呼外喚及定向信號的獲取 29 內(nèi)指令信號處理 29 外召喚信號處理 29 內(nèi)呼外喚及定向信號獲取梯形圖 29 選層定向及反向截梯 32 呼梯鈴控制與故障報警 35第5章 結(jié) 論 37參考文獻(xiàn) 38致 謝 40附 錄Ⅰ 41附 錄Ⅱ 46II第1章 緒 論自1889年美國奧梯斯升降機公司推出世界第一部以電動機為動力的升降機以來，電梯在驅(qū)動方式上經(jīng)歷了卷筒式驅(qū)動、牽引式驅(qū)動等歷程，逐漸形成了直流電機拖動和交流電機拖動兩種不同的拖動方式。如今電梯已成為人們進(jìn)出高層建筑不可或缺的代步工具；而且作為載人工具，人們在運行的平滑性、高速性、準(zhǔn)確性、高效性等一系列靜、動態(tài)性能方面對它提出了更高的要求。由于早期的電梯繼電器控制方式存在故障率較高、可靠性差、接線復(fù)雜、一旦接收完成不易更改等缺點，所以需要開發(fā)一種安全、高效的控制方式。可編程控制器（PLC）既保留了繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、控制精度高、可靠性好、控制程序可隨工藝改變、易于與計算機接口、維修方便等諸多高品質(zhì)性能。因此，PLC在電梯控制領(lǐng)域得到了廣泛而深入的應(yīng)用。可編程序控制器(PLC)最早是根據(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)計的一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)。PLC作為新一代工業(yè)控制器，以其高可靠性和技術(shù)先進(jìn)性，在電梯控制中得到廣泛應(yīng)用，從而使電梯控制由傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展成為計算機控制的一個重要方向，成為當(dāng)今電梯控制和技術(shù)改造的熱點之一。通過PLC控制電梯，大大提高了電梯控制的自動化程度，給人們的生活帶來便利。鑒于其種種優(yōu)點，目前電梯的繼電器控制方式已逐漸被PLC控制所代替。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。因此，PLC控制技術(shù)加變頻調(diào)速技術(shù)己成為現(xiàn)代電梯行業(yè)的一個熱點。本設(shè)計就是選用PLC控制技術(shù)加變頻調(diào)速技術(shù)實現(xiàn)電梯的全集選控制的。第2章 方案論證 基本方案概述電氣控制系統(tǒng)決定著電梯的性能，自動化程度和運行可靠性。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)引進(jìn)工作的進(jìn)一步開展，電氣控制系統(tǒng)發(fā)展換代迅速。在國產(chǎn)電梯中，在拖動方面，除速度V≤，對于速度V≥，均已采用交流調(diào)壓調(diào)速和交流變頻調(diào)速拖動系統(tǒng)。在中間邏輯控制方面，已淘汰繼電器控制，采用PLC和微機控制。新電氣控制系統(tǒng)和拖動系統(tǒng)的出現(xiàn)，不但改善了電梯的性能，而且提高了電梯的運行可靠性，使我國電梯工業(yè)提高到一個新的水平，基本實現(xiàn)乘用安全、可靠、舒適的愿望。目前電梯的控制普遍采用兩種方式：一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程序控制器（PLC）取代微機實現(xiàn)信號集選控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的區(qū)別。國內(nèi)廠家大多選擇第二種方式，其原因在于生產(chǎn)規(guī)模較小，自己設(shè)計和制造微機控制裝置成本較高。雖然在智能控制方面微機控制系統(tǒng)有較強大的功能，但其存在抗干擾性差，系統(tǒng)設(shè)計較復(fù)雜，一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)等缺陷。而PLC控制系統(tǒng)由于運行可靠，使用維修方便，抗干擾性強等優(yōu)點，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。本設(shè)計便是選用第二種方式實現(xiàn)電梯控制的。最終完成了電梯控制系統(tǒng)中變頻器和可編程序控制器的選擇。電梯控制系統(tǒng)主要由電力拖動部分和電氣控制部分兩部分組成。電力拖動部分（即主電路）由三相交流輸入、變頻驅(qū)動、曳引機和制動單元幾部分組成。通過合理設(shè)計完成電梯的拖動任務(wù)。電氣控制部分又稱為控制電路，它是電梯控制系統(tǒng)的核心。本設(shè)計中由PLC作控制器，完成電梯的邏輯控制。用PLC控制變頻器調(diào)速，PLC根據(jù)輸入的轎內(nèi)指令、響應(yīng)信號、現(xiàn)行位置及其他相關(guān)信號，經(jīng)運算后向變頻器送去上行、下行、換速、平層等控制信號。最終實現(xiàn)電梯的信號全集選控制。. 電梯變頻調(diào)速控制的特點隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和自動控制技術(shù)的高速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)也有了十分迅速的發(fā)展。其已成為當(dāng)今節(jié)電, 改善工藝流程以及提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。變頻調(diào)速憑借著優(yōu)異的調(diào)速性能和起制動平穩(wěn)性能、高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果、廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)勢，而被國內(nèi)外公認(rèn)為是最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。近年來，電梯調(diào)速系統(tǒng)很多采用變頻調(diào)速控制。主要原因在于變頻器不但可以提供良好的調(diào)速性能，并能節(jié)約大量電能。電梯屬位能負(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，要求電動機在四象限內(nèi)運行。更重要的是要滿足乘客的舒適感和保證平層精度(即準(zhǔn)確停車)。這些要求是變頻器在電梯中應(yīng)用的特殊之處。變頻調(diào)速電梯的特點如下:（1）變頻調(diào)速電梯使用的是交流電動機，與同容量的直流電動機相比具有體積小、占空間小、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、可靠性高、價格低等優(yōu)點。（2）變頻調(diào)速電源采用先進(jìn)的SPWM技術(shù)和SVPWM 技術(shù)，使電梯運行質(zhì)量和性能有了明顯的改善；由于變頻調(diào)速為無極調(diào)速，調(diào)速范圍寬，因此電梯乘坐的舒適感也有了大大提高。（3）變頻調(diào)速電梯控制精度高，且具有良好的動態(tài)響應(yīng)、動態(tài)品質(zhì)和抗負(fù)荷干擾能力，已逐漸取代直流電機調(diào)速。（4）變頻調(diào)速電梯使用先進(jìn)的SPWM和SVPWM技術(shù)，明顯改善了電動機供電電源的質(zhì)量，減少了諧波，提高了效率和功率因數(shù)，節(jié)能明顯。. PLC控制電梯的特點PLC是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計。實質(zhì)上屬于計算機控制方式。PLC與普通微機一樣，以通用或?qū)Ｓ肅PU作為微處理器，實現(xiàn)通道的運算和數(shù)據(jù)存儲，另外還有位處理器(布爾處理器)，進(jìn)行點(位)運算與控制。它采用了可編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種機械的生產(chǎn)過程。PLC具有抗干擾能力強，可靠性高；控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強；編程方便易于使用；功能完善；設(shè)計、施工、調(diào)試周期短；體積小，維護(hù)操作方便等特點。其在電梯控制中更具有如下特點：（1）采用PLC控制電梯，用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，使系統(tǒng)的可靠性大大提高。（2）去掉了選層器及大部分繼電器，使得控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化。（3）采用PLC控制電梯具有極強的靈活性，系統(tǒng)可方便地增加或改變控制功能，實現(xiàn)各種復(fù)雜的控制要求。（4）PLC可進(jìn)行故障自動檢測與報警顯示，使運行安全性得以提高，并易于檢修。（5）可用于群控調(diào)配和管理，提高了電梯的運行效率。（6）更改控制方案時系統(tǒng)硬件接線可不改動。 變頻器的選擇隨著變頻器性能價格比的提高，交流變頻調(diào)速已應(yīng)用到許多領(lǐng)域，由于變頻調(diào)速的諸多優(yōu)點，使得交流變頻調(diào)速在電梯行業(yè)也得到了廣泛應(yīng)用。1987年，上海三菱電梯有限公司首先從日本三菱引進(jìn)技術(shù)，在國內(nèi)電梯行業(yè)率先推出了全計算機控制交流變頻變壓（VVVF）調(diào)速電梯(專用變頻器控制)，在電梯行業(yè)引起轟動。十幾年來，VVVF控制技術(shù)的電梯已成為電梯行業(yè)的追求，并得到了普遍運用。目前國內(nèi)VVVF電梯拖動系統(tǒng)主要有兩種類型：專用變頻器控制和通用變頻器+PLC(可編程序控制器)控制。專用變頻器控制電梯，其功能較強，使用靈活，但其價格相對較貴。因此，本設(shè)計沒有采用專用變頻器，而是選用安川VS616G5型全數(shù)字通用變頻器，通過合理的配置、設(shè)計和編程，同樣可以達(dá)到專用變頻器的控制效果。這是本設(shè)計的特點之一。本設(shè)計選用的安川VS616G5型全數(shù)字通用變頻器，具有磁通矢量控制、轉(zhuǎn)差補償、負(fù)載轉(zhuǎn)矩自適應(yīng)等一系列先進(jìn)功能，可以最大限度地提高電機功率因數(shù)和電機效率，同時降低電機運行損耗，特別適合電梯類負(fù)載頻繁變化的場合。另外，VS616G5型變頻器的起動、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，%—%，使得電梯運行舒適感更好，零速抱閘、平層精度更高。無須配專用電機，可自學(xué)習(xí)所配電機的各個參數(shù)，精確控制任何品牌的電機。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波波形，使電機始終運行于靜噪音狀態(tài)。 安川VS616G5型變頻器特點VS616G5型變頻器是安川電機公司面向世界推出的21世紀(jì)通用型變頻器。是一種“多控制方式”的通用變頻器。具有：無PG(速度傳感器)U/f控制；有PG U/f控制；無PG矢量控制；有PG矢量控制等四種控制方式。這種變頻器不僅考慮了U/f控制，而且還實現(xiàn)了矢量控制，通過其本身的自動調(diào)諧功能與無速度傳感器電流矢量控制，很容易得到高起動轉(zhuǎn)矩與較高的調(diào)速范圍。VS616G5型變頻器的特點如下：（1）包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。（2）有豐富的內(nèi)存與選擇功能。（3）由于采用了最新式的硬件，因此功能全、體積小。（4）保護(hù)功能完善、維修性能好。（5）通過LCD操作裝置，可提高操作性能。 安川VS616G5型變頻器配置VS616G5型變頻器用在電梯調(diào)速系統(tǒng)中，必須配PG卡及旋轉(zhuǎn)編碼器，以供電動機測速及反饋。VS616G5用在電梯調(diào)速系統(tǒng)中，還必須配置制動電阻。當(dāng)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。這時，同步轉(zhuǎn)速下降，交直交變額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，抑制直流電壓升高。其基本配置如下：（1）616G5變頻器。（2）PG卡。（3）旋轉(zhuǎn)編碼器。（4）制動電阻。（5）電梯運行曲線輸入板（可選配）。 可編程控制器（PLC）選擇本設(shè)計轎廂位置檢測利用旋轉(zhuǎn)編碼器實現(xiàn)。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(zhǔn)確，使用方便，因此在電梯PLC控制系統(tǒng)中，可用編碼器測取電梯運行過程中的準(zhǔn)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，硬件連接簡單方便。用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測轎廂位置，要求可編程序控制器必須具有高數(shù)計數(shù)器。又因為電梯是雙向運行的，所以PLC還需具有可逆計數(shù)功能。綜合考慮后，本設(shè)計選擇了德國西門子（SIEMENS）公司S7系列SIMATIC S7200第二代產(chǎn)品CPU22*系列。S7200系列SIMATIC簡介德國西門子（SIEMENS）公司是歐洲最大的電氣、電子制造商，一直以品質(zhì)精良的電氣、電子產(chǎn)品聞名于世，也是國際上較早研制和生產(chǎn)PLC產(chǎn)品的主