【文章內(nèi)容簡介】 來實(shí)現(xiàn)對電梯的控制。其中包括對 PLC 硬件的設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)，駐點(diǎn)路的設(shè)計(jì)，控制柜的設(shè)計(jì)，以及電梯惦記和其他設(shè)備的選擇，還有原理分析等。相信此次設(shè)計(jì)后，我對電梯的實(shí)際運(yùn)行能有初步的了解。 為使 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范，工作可靠，功能齊全，應(yīng)遵循一定的設(shè)計(jì)步驟。 本次設(shè)計(jì)的步驟為： （ 1） 功能總體分析設(shè)計(jì)，確定系統(tǒng)硬件配置 （ 2） 主電路設(shè)計(jì) 14 （ 3） PLC 選型設(shè)計(jì) （ 4） PLC 硬件設(shè)計(jì) （ 5） PLC 梯形圖設(shè)計(jì) （ 6） 變頻器設(shè)計(jì) （ 7） 顯示電路的設(shè)計(jì) （ 8） 保護(hù)裝置設(shè)計(jì) （ 9） 現(xiàn)場安裝、調(diào)試、確定參數(shù)、完善程序 （ 10） 交付運(yùn)行使用 電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖見附圖 1 15 2 .4 電梯控制系統(tǒng)組成 電梯控制系統(tǒng)可分為電力拖動(dòng)系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)兩個(gè)主要部分。電力拖動(dòng)系統(tǒng)主要包括電梯垂直方向主拖動(dòng)電路和轎箱開關(guān)電路。二者均采用易于控制的直流電動(dòng)機(jī) 作為拖動(dòng)動(dòng)力源。主拖動(dòng)電路采用 PWM 調(diào)試方式，達(dá)到了無級(jí)調(diào)速的目的。而開關(guān)門電路上電機(jī)僅需一種速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。電氣控制系統(tǒng)則由眾多呼叫按鈕、傳感器、控制用繼電器、指示燈、 LED 七段數(shù)碼管和控制部分的核心器件（ PLC）等組成。 PLC 集信號(hào)采集、信號(hào)輸出及邏輯控制于一體，與電梯電力拖動(dòng)系統(tǒng)一起實(shí)現(xiàn)了電梯控制的所有功能。 圖 21電梯控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 電梯的工作狀態(tài) 五 層電梯控制系統(tǒng)由呼叫到響應(yīng)形成一次工作循環(huán)，電梯工作過程又可細(xì)致分為自檢 、正常工作、強(qiáng)制工作等三種工作狀態(tài)。電梯在三種工作狀態(tài)之間來回切換，構(gòu)成了完整的電梯工作過程。 按鈕電路 樓層傳感器 各種按鈕及觸點(diǎn) 電梯其它輸入信號(hào) 控制變頻 調(diào)速電路 七段數(shù)碼管樓層 顯示電路 轎廂開關(guān)門 電路 拖動(dòng)電路 電機(jī) PLC 控 制 器 編碼器 16 電梯的自檢狀態(tài) 電梯 上電 后 ， PLC 中的程序已 經(jīng) 開始運(yùn)行，但因?yàn)殡娞萆形醋x入任何數(shù)據(jù)，也就無法在收到請求信號(hào)后作出響應(yīng)。為滿足處于響應(yīng)呼叫就緒狀態(tài)這一條件，必須使電梯處于平層狀態(tài) ， 且電梯門處于關(guān)閉狀態(tài)。電梯自檢過程為：為先按下啟動(dòng)按鈕，再按下恢復(fù)正常工作按鈕，然后電梯自動(dòng)向上運(yùn)行，經(jīng)過兩個(gè)平層點(diǎn)后停止。 電梯的正常工作狀態(tài) 圖 23電梯控制系統(tǒng)原理框圖 完成一個(gè)呼叫響應(yīng)的步驟如下： (1)電梯在檢測到門廳或轎箱的呼叫信號(hào)后將此樓層信號(hào)與轎箱所在樓層信號(hào)比較，通過選向模塊進(jìn)行運(yùn)行選向。 (2)電梯通過拖動(dòng)調(diào)速模塊驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)拖動(dòng)轎箱運(yùn)動(dòng)。轎箱運(yùn)動(dòng)速度要經(jīng)過低速轉(zhuǎn)變?yōu)橹兴僭俎D(zhuǎn)變?yōu)楦咚?，并以高速運(yùn)行至減速點(diǎn)。 (3)當(dāng)電梯檢測到目標(biāo)層樓層檢測點(diǎn)產(chǎn)生的減速點(diǎn)信號(hào)時(shí)，電梯進(jìn)入減速狀態(tài)，由中速變?yōu)榈退?，并以低速運(yùn)行至平層點(diǎn)停止。 (4)平層后，經(jīng)過一定延時(shí)后開門，直至碰到開關(guān)到位行程開關(guān)；再經(jīng)過一定延時(shí)后關(guān)門，直到碰到關(guān)門到位行程開關(guān)。電梯控 制系統(tǒng)始終實(shí)時(shí)顯示轎箱所在樓層。 平層感應(yīng)器 平層 拖動(dòng) 減速 減速點(diǎn)信號(hào) 起動(dòng) 定向平層 樓層信號(hào) 位置信號(hào) 轎內(nèi)指令、廳門召喚 指層 17 電梯強(qiáng)制工作狀態(tài) 當(dāng)電梯的初始位置需要調(diào)整或電梯需要檢修時(shí)，應(yīng)設(shè)置一種狀態(tài)使電梯處于該狀態(tài)時(shí)不響應(yīng)正常的呼叫，并能移動(dòng)到導(dǎo)軌上、下行極限點(diǎn)間的任意位置?？刂婆_(tái)上的消防 /檢修按鈕按下后，使電梯立刻停止原來的運(yùn)行，然后按下強(qiáng)迫上行（下行）按鈕，電梯上行（下行）；一旦放開該按鈕，電梯立刻停止，當(dāng)處理完畢時(shí)可用恢復(fù)正常工作按鈕來使電梯跳出強(qiáng)制工作狀態(tài)。 3 主電路的設(shè)計(jì) ．主電路設(shè)備的選擇 (1)曳引電機(jī)型號(hào)： YDDL160L6/8 ，額定功率： 11KW ，額定電壓： 380V ，額定電流：23A ，功率因數(shù)： (2)可編程控制器型號(hào)：三菱 FX2N128MR (3)變頻器型號(hào)：安川 616G5 (4)門機(jī)型號(hào)： Y100L2 ， 額定功率 ： 750W ，額定電壓： AC380V ，額定電流： 7A ，功率因數(shù)： (5) 其他：交流接觸器 1： TYC425 交流接觸器 2： TYC2129 直流繼電器： MY4NJDC24V 交流繼電器： MY2NJAC110V 熔斷器 1： BLR163/3P 熔斷器 2： BLR163/3P14 熔斷式刀開關(guān) 1： HH430/325 熔斷式刀開關(guān) 2： HH315/210 計(jì)算說明：根據(jù)電梯最大載重量 800KG 可推算出電梯所需要的功率，約 11KW。因此選 18 擇 YKKL160L6/8 型號(hào)的三相交流電機(jī)。然后根據(jù)此電機(jī)的額定電流選出接觸器，熔斷器和熱繼電器等數(shù)據(jù)，注意熔斷器額定電流約為電機(jī)電流的 — 倍。門電機(jī)根據(jù)拖動(dòng)要求選擇額定功率為 750W 的 直流電機(jī)。 變頻調(diào)速電梯 主電路 的設(shè)計(jì) 在變頻調(diào)速中，對電機(jī)的回饋能量處理基本上有兩種方法：一是在直流側(cè)設(shè)置能耗電路，當(dāng)直流側(cè)電壓上升到某一數(shù)值以上時(shí)，接通能 耗電路，將多余的能量消耗掉；另一種是在電源與直流側(cè)之間設(shè)置逆變電路，當(dāng)電機(jī)回饋能量時(shí)啟動(dòng)該逆變電路，將回饋的能量送回電網(wǎng)。兩者相比，顯然后者節(jié)能效果好，運(yùn)行效率高。 如圖所示，此為變頻調(diào)速。 A 3 4 5 B C 8 6 1整流器 2逆變器 3電流檢測 4電動(dòng)機(jī) 5拽引機(jī) 6速度檢測 7轎廂 8對重 9PWM控制電路 10主控（ PLC ） 11輔助控制 圖 31變頻調(diào)速結(jié)構(gòu)框圖 當(dāng)電機(jī)在在 電動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，電源通過整流器整流，直流側(cè)電壓為上正下負(fù)，這時(shí)控制變頻器，使之工作在逆變狀態(tài)，向電機(jī)供電。當(dāng)電機(jī)工作在制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，控制變頻器的 IBGT 管使之工作在整流狀態(tài)，將電機(jī)的電能整流成直流，這時(shí)直流側(cè)電壓為下正上負(fù)，若將變頻器推向逆變狀態(tài)，便可將直流側(cè)能量逆變成交流電送回電源，從而實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)。1 2 11 10 9 9 7 19 在該電路中變頻器采用晶體管 PWM 控制，比可控硅整流效果更佳，可以有效的降低高次諧波污染。 對變頻調(diào)速電梯的控制包括電梯的速度控制和信號(hào)控制 速度控制部分通常以 PLC為核心，輔以檢測、保護(hù)、驅(qū)動(dòng)電路，實(shí) 現(xiàn)變頻調(diào)速的矢量控制。為了提高矢量控制的運(yùn)算速度，在高性能的變頻調(diào)速控制器中，常采用 32 位的具有高運(yùn)算能力的 CPU或雙 CPU結(jié)構(gòu)。 上圖中，將電流檢測器 3測得的電流信號(hào)、速度檢測器 6測得的轉(zhuǎn)速信號(hào)送到 PWM 控制電路 9 和輔助微機(jī) 11 中，經(jīng)輔助微機(jī)作矢量變換及控制運(yùn)算后發(fā)出對變頻器晶體管的脈寬調(diào)制（ PWM）控制信號(hào)，控制變頻器產(chǎn)生所需要的交流電壓供給拽引電機(jī) 4，拖動(dòng)轎廂按預(yù)定速度曲線運(yùn)行。 ．拖動(dòng)電機(jī)主電路的設(shè)計(jì) 如圖 1 為主電路的設(shè)計(jì) 圖 32 主回路 (1)拖動(dòng)電機(jī)的選擇：電梯的種類多種多樣，按 拖動(dòng)系統(tǒng)來分有交流單速 /交流雙速拖動(dòng)電梯、交流調(diào)壓調(diào)速電梯等等。在此次設(shè)計(jì)中，我將采用交流調(diào)壓調(diào)速電機(jī)作為曳引電機(jī)，它的優(yōu)點(diǎn)是簡單，經(jīng)濟(jì)，節(jié)能，舒適感好。 (2)拖動(dòng)電機(jī)工作原理：如圖 1，接通斷路器 MAIN，待起動(dòng)條件滿足時(shí)、 PLC 控制運(yùn)行接通接觸器 10T 接通，同時(shí)給變頻器起動(dòng)信號(hào)、方向信號(hào)和多段速信號(hào)，電動(dòng)機(jī)經(jīng)過加速過 20 程轉(zhuǎn)入固有特性運(yùn)轉(zhuǎn)。減速時(shí) PLC 控制多段速信號(hào)、方向信號(hào)和起動(dòng)信號(hào)經(jīng)過減速過程后釋運(yùn)行接觸 10T，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn) ．門電機(jī)主電路的設(shè)計(jì) 如圖 33所示為門電機(jī)主 電路的設(shè)計(jì) 21 圖 33 門機(jī)圖 門電機(jī)的選擇：只要滿足功率要求，門電機(jī)選用一般三相異步電動(dòng)機(jī)即可。如圖中所示電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)門的開關(guān)，采用星角降壓啟動(dòng)， KS為速度繼電器，用來對開關(guān)門到頭時(shí)制動(dòng)，防止轎，廳門的損壞。 (2)門電機(jī)原理分析：如圖 12，當(dāng)電梯平層時(shí)，開門觸點(diǎn) KMK 閉合，電機(jī)正轉(zhuǎn)，轎門打開；當(dāng)定時(shí)繼電器到時(shí)， KMG 閉合，電機(jī)反轉(zhuǎn)，轎門關(guān)閉；當(dāng)有人在門中間出現(xiàn)時(shí)，光感觸點(diǎn)閉合，電梯強(qiáng)迫正轉(zhuǎn)，轎門打開；當(dāng)轎門碰到開、關(guān)極限開關(guān)時(shí)， KMK 或 KMG 斷開，并反向制動(dòng)。 M3KSQ K1F R1K MGK MKFR圖2門電機(jī)主電路圖K M4K M5L1L3NL2 22 4 可編程控制器的設(shè)計(jì) PLC 的選型 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 年國際電工委員會(huì)（ International Electrical Committee）頒布的 PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對 PLC做了如下定義： “ PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?！? 從結(jié)構(gòu)上分， PLC 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式 PLC 包括 CPU 板、 I/O 23 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式 PLC 包括CPU 模塊、 I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 目 前， PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為 ： 開關(guān)量的邏輯控制 、 模擬量控制 、 運(yùn)動(dòng)控制 、 過程控制 、 數(shù)據(jù)處理 和 通信及聯(lián)網(wǎng) 。 21 世紀(jì)， PLC 會(huì)有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更 快、存儲(chǔ)容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì)隨著國際競爭的加劇而打破，會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國際市場的局面，會(huì)出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。 目前，市場上的 PLC 前 3 名三菱 ,歐姆龍 ,西門子 占了整個(gè)市場的 75%。但其中數(shù)三菱PLC 最優(yōu)： （ 1）具備目前世界上最高水準(zhǔn)的硬件性能。 （ 2）高速高精度機(jī)能對應(yīng)，尤為適合模具加工 （ 3）標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)藏對應(yīng)全世界主要通用的 12 種多國語言操作界面。 （ 4）可對應(yīng)內(nèi)含以太網(wǎng)絡(luò)和 IC 卡界面 （ 5）坐標(biāo)顯示值轉(zhuǎn)換可自由切換（程序值顯示或手動(dòng)插入量顯示切換） （ 6）標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)藏波形顯示功能，工件位置坐標(biāo)及中心點(diǎn)測量功能 （ 7）緩沖區(qū)修正機(jī)能擴(kuò)展：可對應(yīng) IC卡 /計(jì)算機(jī)鏈接 B/DNC/記憶 /MDI 等模式 （ 8） 編輯畫面中的編輯模式，可自行切換成整頁編輯或整句編輯。 （ 9）圖形顯示機(jī)能 改進(jìn)：可含有道具路徑資料，以充分顯示工件坐標(biāo)及道具補(bǔ)償?shù)膶?shí)際位置。 （ 10）簡易式對話程序軟件 [15] 所以在本次設(shè)計(jì)中，我選用三菱 PLC。 根據(jù)要求可以估計(jì) I/O 總點(diǎn)數(shù)約為 90 點(diǎn)。所以我選擇三菱 Fx2N128MR 主機(jī)。他的特 24 點(diǎn)是： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 運(yùn)算速度高： ； 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 內(nèi)置 8000步 RAM存儲(chǔ)器輔助繼電器 3072 點(diǎn)。 干簧繼電器： SIP1A12 光電繼電器： E3FDS10C4 顯示數(shù)碼管：由于其內(nèi)部計(jì)數(shù) 譯碼及 AD 轉(zhuǎn)換模 塊已經(jīng)置好，所以可直接選用 BS201A型號(hào)的 LED七段數(shù)碼管。 減速器電動(dòng)機(jī) 1 4 5 3 2轎箱內(nèi)控制屏狀態(tài)顯示繼電器 接觸器FX268MR PLC主機(jī)幾擴(kuò)展單元熔斷器組轎箱內(nèi)控制屏LED顯示電路SC08電腦主機(jī)TC P/IP電梯控制柜 圖 41電梯 PLC及硬件控制圖 可編程控制器的硬件設(shè)計(jì) 25 圖 42電梯 PLC硬件接線圖 輸入輸出點(diǎn)的估算 首先列出被控制對象輸入輸出的設(shè)備名稱，并根據(jù)