【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 沖頂或蹲底，不但會(huì)造成電梯機(jī)械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。所以目前電梯的繼電器控制已經(jīng)很少使用了。 電梯變頻調(diào)速控制的特點(diǎn)MM440 是西門子公司生產(chǎn)的通用型矢量變頻器，它性能穩(wěn)定，質(zhì)量可靠，功能齊全,在電梯行業(yè)首次使用?？删幊绦蚩刂破?PLC 和 MM440 變頻器之間的通訊可有兩種方式，一種是串行通訊,采用串行通訊只需一根雙芯屏蔽電纜西門子專用，它大大減少了布線的數(shù)量，無(wú)須重新布線即可更改控制功能，可以通過(guò)串行接口設(shè)置和修改變頻器的參數(shù)，還可以連續(xù)對(duì)變頻器的特性進(jìn)行監(jiān)視和控制另一種是并行通訊。另外變頻器上還安裝了編碼器模板這使得這種通用型 MM440 可以接成閉環(huán)速度反饋控制方式與無(wú)傳感器矢量控制 SLVC 和變壓/變頻 V/F 相比這種控制方式具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）零速時(shí)仍然具有額定轉(zhuǎn)矩的負(fù)載能力（2）速度控制的精度（3）速度控制和轉(zhuǎn)矩控制的動(dòng)態(tài)性能得到改善通過(guò)我的試驗(yàn)，這種變頻器完全可以用到電梯控制系統(tǒng)中且運(yùn)行良好，而且它還有一個(gè)其它變頻器所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)，就是進(jìn)行電機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)時(shí)，電機(jī)的軸不轉(zhuǎn)動(dòng)這樣曳引機(jī)可在帶負(fù)載的情況下，也能進(jìn)行自學(xué)習(xí)，而不必像其它變頻器那樣，必須把轎廂吊起，使曳引機(jī)脫離負(fù)載后才能自學(xué)習(xí)，這樣給電梯的安裝改造帶來(lái)很大方便。中間直流環(huán)節(jié)由于逆變器的負(fù)載為異步電動(dòng)機(jī)，屬于感性負(fù)載。無(wú)論電動(dòng) 機(jī)處廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文－ 5 －于電動(dòng)狀態(tài)或是發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，其功率因數(shù)總不會(huì)為 1。因此，在中間直流環(huán)節(jié)和電動(dòng)機(jī)之間總會(huì)有無(wú)功功率的交換。這種無(wú)功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能組件(電容器或電抗器)來(lái)緩沖，所以又稱中間直流環(huán)節(jié)為中間直流儲(chǔ)能環(huán)節(jié) [10]?？刂齐娐房刂齐娐烦Ｓ蛇\(yùn)算電路、檢測(cè)電路、控制信號(hào)的輸入、輸出電路和驅(qū)動(dòng)電路等構(gòu)成。其主要任務(wù)是完成對(duì)逆變器的開關(guān)控制、對(duì)整流器的電壓控制以及完成各種保護(hù)功能等?？刂品椒梢圆捎媚M控制或數(shù)字控制。高性能的變頻器目前己經(jīng)采用微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行全數(shù)字控制，盡可能簡(jiǎn)化硬件電路，主要依靠軟件來(lái)完成各種功能。由于軟件的靈活性，數(shù)字控制方式?？梢酝瓿赡M控制方式難以完成的控制 [11]。 PLC 簡(jiǎn)介及其特點(diǎn) PLC 簡(jiǎn)介PLC 即可編程控制器（Programmable logic Controller，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在 1987 年國(guó)際電工委員會(huì)（International Electrical Committee）頒布的 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì) PLC 做了如下定義：PLC 英文全稱 Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是：一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破魇且晕⑻幚砥鳛榛A(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制。并且它具有體積小、功能強(qiáng)、靈活通用與維修方便等優(yōu)點(diǎn)。特別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力，受到用戶的歡迎。所以在冶金、交通、電力、機(jī)械和化工等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，是現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱之一 [5]。 PLC 特點(diǎn)，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。，功能完善，適用性強(qiáng)PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái) PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、CNC 等各種工業(yè)控制中。加上 PLC 通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文－ 6 －展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC 用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。，重量輕，能耗低以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。I/O 總點(diǎn)數(shù) PLC 的輸入和輸出量有開關(guān)量和模擬量?jī)煞N。對(duì)于開關(guān)量 I/O，其 I/O 總數(shù)用最大I/O 點(diǎn)數(shù)表示；對(duì)于模擬量 I/O，其中 I/O 總數(shù)用最大 I/O 通道路數(shù)表示 [6]。 PLC 控制電梯的邏輯關(guān)系電梯控制系統(tǒng)由 PLC、變頻器和旋轉(zhuǎn)編碼器組成。可編程控制器(PLC)處理各種信號(hào)的邏輯關(guān)系，進(jìn)而向變頻器發(fā)出起、停等信號(hào)，與此同時(shí)變頻器將工作狀態(tài)信號(hào)送給 PLC，從而形成雙向聯(lián)絡(luò)關(guān)系,它是整個(gè)系統(tǒng)的核心。變頻器實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速。為滿足要求，變頻器要通過(guò)與電動(dòng)機(jī)連接的旋轉(zhuǎn)編碼器和 PG 卡，完成速度檢測(cè)以及反饋，進(jìn)而形成閉環(huán)系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)編碼器與電動(dòng)機(jī)連接，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行測(cè)速 [7]。電梯控制邏輯關(guān)系如下：（1）行車方向由內(nèi)選信號(hào)決定，順向優(yōu)先執(zhí)行；（2）行車途中如遇呼梯信號(hào)時(shí)，順向截車，反向不截車；（3）內(nèi)選信號(hào)、呼梯信號(hào)具有記憶功能，執(zhí)行后解除；（4）內(nèi)選信號(hào)、呼梯信號(hào)、行車方向、行車樓層位置均由信號(hào)燈指示；（5）停層時(shí)可延時(shí)自動(dòng)開門、手動(dòng)開門、(關(guān)門過(guò)程中)本層順向呼梯開門；（6）有內(nèi)選信號(hào)時(shí)延時(shí)自動(dòng)關(guān)門，關(guān)門后延時(shí)自動(dòng)行車；（7）無(wú)內(nèi)選時(shí)延時(shí) 5s 自動(dòng)關(guān)門，但不能自動(dòng)行車；（8）行車時(shí)不能手動(dòng)開門或本層呼梯開門，開門不能行車。編程器是專用的，因此不同型號(hào)的 PLC 都有自己專用的編程器。由于 PLC 正常工作時(shí)，不一定需要編程器。所以，同型號(hào)的 PLC 可以只配一個(gè)編程器 [8]。廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文－ 7 － PLC 控制電梯的優(yōu)點(diǎn)隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，樓房越來(lái)越高，而電梯成為了高層樓房的必須設(shè)備。電梯從手柄開關(guān)操縱電梯、按鈕控制電梯發(fā)展到了現(xiàn)在的群控電梯，為高層運(yùn)輸做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。PLC 在電梯控制上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在它的邏輯開關(guān)控制功能。由于 PLC 具有邏輯運(yùn)算，計(jì)數(shù)和定時(shí)以及數(shù)據(jù)輸入輸出的功能。在電梯控制過(guò)程中，各種邏輯開關(guān)控制與PLC 很好的結(jié)合，很好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)電梯的控制。本文主要討論研究利用西門子公司可編程控制器對(duì)四層電梯的控制，形成電梯控制系統(tǒng)。電梯的電氣系統(tǒng)由拖動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成。傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)采用的繼電器邏輯控制由于觸點(diǎn)多、故障率高、可靠性差、體積大等缺點(diǎn)，正逐漸被淘汰。目前電梯設(shè)計(jì)使用可編程控制器(PLC)，要求功能變化靈活，編程簡(jiǎn)單，故障少，噪音低。維修保養(yǎng)方便，節(jié)能省工，抗干擾能力強(qiáng)，控制箱占地面積少。當(dāng)乘員進(jìn)入電梯，按下樓層按鈕，電梯門自動(dòng)關(guān)閉后．控制系統(tǒng)進(jìn)行下列運(yùn)作：根據(jù)轎廂所處位置及乘員所處層數(shù)．判定轎廂運(yùn)行方向，保證轎廂平層時(shí)減速。將轎廂停在選定的樓層上；同時(shí)，根據(jù)樓層的呼叫，順路停車，自動(dòng)開關(guān)門。另外在轎廂內(nèi)外均要有信號(hào)燈顯示電梯運(yùn)行方向及樓層數(shù)。某些控制系統(tǒng)需要多臺(tái) PLC 連接起來(lái)使用或者由一臺(tái)計(jì)算機(jī)與多臺(tái) PLC 組成集選控制系統(tǒng)和總線控制系統(tǒng) [9]。3 PLC 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)由轎箱內(nèi)指令電路、主拖動(dòng)電機(jī)電路、門廳呼叫電路、開門電路、按鈕記憶燈電路、檔層顯示電路、樓層檢測(cè)與平層檢測(cè)傳感器及 PLC 電路等組成 [12]。平層信號(hào)安全保護(hù)系統(tǒng)拖動(dòng)系統(tǒng)門鎖保護(hù)減速點(diǎn)信號(hào)定向、選層 樓層信號(hào) 樓層信號(hào)取得轎內(nèi)指令廳外召喚樓層指示平層 減速啟動(dòng)廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文－ 8 －圖（1）電梯控制系統(tǒng)原理框圖 四層電梯曳引電機(jī)及門電機(jī)電路圖曳引電動(dòng)機(jī)具有提升機(jī)構(gòu)，由電磁制動(dòng)器（也稱電磁抱閘） 、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、減速器及曳引輪組成 [13]。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖（2）所示。圖中M1，M2 為曳引電機(jī)和門電機(jī)，交流接觸器 KM1~KM4 通過(guò)控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行來(lái)控制轎廂和廳門，從而進(jìn)行對(duì)電梯的控制。FR1，F(xiàn)R2 為起過(guò)載保護(hù)作用的熱繼電器，用于電梯運(yùn)行過(guò)載時(shí)斷開主電路。FU1 為熔斷器，起過(guò)電流保護(hù)作用。圖（2） PLC 外部接線圖S7—200 型機(jī)專用于開關(guān)控制，其體積小，安裝起來(lái)節(jié)省空間，功能強(qiáng)。它不僅具有邏輯控制功能，而且還增加了數(shù)據(jù)運(yùn)算、傳送與處理功能，成為具備計(jì)算機(jī)功能的一種通用工業(yè)控制裝置。性價(jià)比高（S7—200 型機(jī)采用的是箱體結(jié)構(gòu)） ，其價(jià)格便宜，可靠性高，易于擴(kuò)展（該機(jī)型的任一種 CPU 箱和任一種擴(kuò)展箱均可配置在一起） 。因此，用戶可根據(jù)所需的 I/O 點(diǎn)數(shù)進(jìn)行選件配置，使用靈活、方便 [14]。本設(shè)計(jì)的 PLC 外部接線圖如圖（3） 的傳感器電源 24V(DC)可以輸出600mA 電流，通過(guò)核算在本設(shè)計(jì)中 PLC 容量完全滿足要求，CPU226 的輸出繼電器觸點(diǎn)容量為 2A，電壓范圍為 5~30V（DC）或 5~250V（AC） 、EM223 數(shù)字量混合模塊，4 輸入廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文－ 9 －/4 輸出，額定值 24V DC，4mA，(通常) 24V DC，4mA，(通常)。廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文－ 10 －圖（3）plc 外部接線圖 I/0 點(diǎn)數(shù)的分配及機(jī)型的選擇 I/O 點(diǎn)數(shù)的估算采用 PLC 構(gòu)成四層簡(jiǎn)易電梯電氣控制系統(tǒng)。電梯的上、下行由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)為電梯上升，反轉(zhuǎn)為下降。一層有上升呼叫按鈕 K1 和指示燈 H1，二層有上升呼叫按鈕 K2 和指示燈 H2 以及下降呼叫按鈕 K4 和指示燈 H4，三層有上升呼叫按鈕K3 和指示燈 H3 以及下降呼叫按鈕 K5 和指示燈 H5，四層有下降呼叫按鈕 K6 和指示燈H6,每層各有一個(gè)層顯燈 HQ1 至 HQ3。一至四層有到位行程開關(guān) SQ1～SQ4。電梯內(nèi)有一至四層呼叫按鈕 K10～K7 和指示燈 H14～H11；電梯開門和關(guān)門按鈕 SB5 和 SB6，電梯開門和關(guān)門分別通過(guò)電磁鐵 KM3 和 KM4 控制，開門到位由行程開關(guān) ST1 檢測(cè)，關(guān)門到位由行程開關(guān) ST2 檢測(cè)。轎廂上行和下行由接觸器 KM1 和 KM2 控制，并有上行記憶和下行記憶兩路指示燈 HM1 和 HM2，上行到位由行程開關(guān) SD1 檢測(cè)，下行到位由行程開關(guān)SD2 檢測(cè)。綜上所述，輸入點(diǎn)共有 20 個(gè)，輸出點(diǎn)共有 20 個(gè)。 輸入/輸出的分配PLC 控制器選用西門子 S7—200，CPU 選擇 226，擴(kuò)展模塊選擇 EM223 數(shù)字量混合模塊，4 輸入/4 輸出。表 332I/0 口分配表：1 層外呼上行 平層信號(hào) SQ1 2 層外呼上行 平層信號(hào) SQ2 3 層外呼上行 平層信號(hào) SQ3 2 層外呼下行 平層信號(hào) SQ4 3 層外呼下行 樓道控制4 層外呼下行 內(nèi)呼一層 開門按鈕 內(nèi)呼二層 關(guān)門按鈕 內(nèi)呼三層 開門到位 電梯內(nèi)控制內(nèi)呼四層 關(guān)門到位 呼梯指示（1 上） 呼梯指示（2 下） 呼梯指示（2 上） 呼梯指示（3 下） 呼梯指示（3 上） 呼梯指示（4 下） 樓道輸出廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文－ 11 －1 層按鈕指示 上行指示 2 層按鈕指示 下行指示 3 層按鈕指示 梯內(nèi)輸出 4 層按鈕指示 電梯正向運(yùn)行 開門控制 控制 電梯反向運(yùn)行 關(guān)門控制 電梯停在 1 層 電梯到達(dá) 1 層 電梯停在 2 層 電梯到達(dá) 2 層 電梯停在 3 層 電梯到達(dá) 3 層 電梯停在 4 層 電梯到達(dá) 4 層 電梯從 1 層上行 電梯從 4 層下行 電梯從 2 層上行 電梯從 3 層下行 電梯從 3 層上行 電梯從 2 層下行 上行信號(hào) 下行信號(hào)