【正文】 王文江 ： PLC 控制交流變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)的研究與設(shè)計 36 參考文獻 [1] 李杰 .PLC 技術(shù)在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J].科技創(chuàng)新導報 ,2020:7678． [2] 胡兆勇 ,漢武 .基于虛擬 PLC 的四層虛擬電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 [J].裝備制造技術(shù) ,2020,10(4):8789． [3]王宇 ,任思璟 ,李忠勤 .PLC 電氣控制與組態(tài)設(shè)計 [M] .北京 :電子工業(yè)出版社 ,2020:6573． [4] 許翏 ,淑英 .電器控制與 PLC 控制技術(shù) [M].機械工業(yè)出版社 ,2020:5563． [5] 楊國生 .電梯 拽 引驅(qū)動系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景 [J].應(yīng)用技術(shù) ,2020,(7):7478． [6] 杜貴明 .龐麗芹 .電梯 拽 引驅(qū)動系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景 [J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品 ,2020,(9):17． [7] 溫文強 .永磁同步電機在電梯技術(shù)上的應(yīng)用 [J].機械與電氣 ,2020 ,(9):6970． [8] 陳路陽． 拽 引輪直徑與電梯 拽 引系統(tǒng)及驅(qū)動系統(tǒng)之間的關(guān)系 [J].產(chǎn)品與技術(shù) ,2020,(14):4651． [9] 黃凱東 .電梯 PLC 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計分析 [J].科技向?qū)?,2020,(26):257． [10]李濤 .基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) [N].儀器儀表用戶 ,2020,(37):7475． [11]彭昊華 .三層電梯 PLC 控制與組態(tài)模擬設(shè)計 [J].化工職業(yè)技術(shù)教育 ,2020,(2):5760． [12]周佩娟 .淺談 PLC 在電梯控制。 感謝 兩 年來 電氣 各位老師的孜孜教誨和母校 山東交通 學院的細心培養(yǎng)，讓我能有今天的進步，在科學道路攀登中上發(fā)現(xiàn)自己存在的價值！ 鑒于本人所學知識有限，經(jīng)驗不足，又是初次研究這種復雜的設(shè)計。通過此次設(shè)計我對自己所學基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和基本技能進行了綜合的檢驗。在此，對其他幫助我的老師表示我誠摯的謝意，對給予幫助的同學致以衷心的感謝。導師嚴謹求實的治學態(tài)度、誨人不倦的治學精神、淵博的知識使我受益匪淺。 最后，要說明的是，電梯和 PLC 都是一個非常復雜的系統(tǒng) ,由于對電梯運行理解有所不同，也會有很多種控制方法，由于水平有限，這里只是做了其中之一，肯定會有不足之處，而且 PLC 在電梯更多控制方面未能試驗。從方便來看，可以用微機智能控制，實現(xiàn)智能化。電梯作為當今高層建筑中的交通工具，為了更好地滿足用戶的要求，方便人們 .它將隨之不斷改進，使之更加舒適、安全、可靠、方便。 設(shè)計中遇到了不少困難，一個困難的解決，就是一次知識和經(jīng)驗積累的過程，讓我明白了真正設(shè)計出成果的不易，更加認識到知識的力量，讓我在以后的工作和學習過程中可以時刻提醒自己。同時，我又學到了很多新的知識，特別是電梯的基本結(jié)構(gòu)，基本，工作原理和控制系統(tǒng)。 本次畢業(yè)設(shè)計課題的內(nèi)容是 PLC 在電梯上控制系統(tǒng)設(shè)計。 第六步，根據(jù)仿真情況對程序進行相應(yīng)的修改和調(diào)試。 第四步，監(jiān)控梯形圖，運行 PLC。 山東交通學院畢業(yè)設(shè)計 （論文） 33 第二步，打開仿真軟件，選擇 CPU224 及擴展模塊 EM223。 梯形圖如圖 所示。 山東交通學院畢業(yè)設(shè)計 （論文） 31 圖 電梯開關(guān)門 梯形圖 Fig. the elevator door ladder diagram 王文江 ： PLC 控制交流變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)的研究與設(shè)計 32 電梯指層控制 電梯樓層位置由行程開關(guān)控制。此外當門關(guān)閉時，若門間來人，光電傳感器會產(chǎn)生信號，控制電梯門打開。電梯未平層或運行時，開門按鈕和關(guān)門按鈕均不起作用。以 2 層外呼下為例，當按下 2 層外呼下指示燈亮時（ ），并且外呼作得到響應(yīng)（ ），即 有信號，當電梯運行至 2 樓平層時（ ），電梯門打開 ()。 如圖 所示。如圖 所示。電梯應(yīng)具有最遠反向外梯響應(yīng)功能。 梯形圖如 圖 所示。 梯形圖如圖 所示。此系統(tǒng)王文江 ： PLC 控制交流變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)的研究與設(shè)計 26 由電梯載重控制儀控制電梯載重。梯形圖程序如圖 所示。當 PLC 重新運行時，假如電梯門未完全打開或關(guān) 閉時， 置位有信號，產(chǎn)生關(guān)門動作，直到電梯門完全關(guān)閉， 復位。平層且電梯停止運行后，按開門按鈕電梯門打開，按關(guān)門電梯門關(guān)閉。例如：電梯在一樓，而同時有二層向下外呼梯，三層向下外呼梯，四層向下外呼梯，則電梯先去四樓響應(yīng)四層向下外呼梯信號。 ④ 在電梯運行過程中，電梯上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信號均不響應(yīng)，但如果反向外呼梯 信號前方向無其它內(nèi)、外呼梯信號時，則電梯響應(yīng)該外號。 ② 當有外呼梯信號到來時，電梯響應(yīng)該呼梯信號，到達該樓層時，電梯停止運行，電梯門打開，延時 3S 后自動關(guān)門。 L1 為一層指示、 L2 為二層指示、 L3 為三層指示、 L4 為四層指示， SQ1～ SQ4 為到位行程開關(guān)[10]。 王文江 ： PLC 控制交流變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)的研究與設(shè)計 24 圖 電梯開關(guān)門流程圖 flow chart of elevator door 操作原理簡要說明 電梯由安裝在各樓層廳門口的上升和下降呼叫按鈕進行呼叫操縱，其操縱內(nèi)容為電梯運行方向。 圖 電梯響應(yīng)流程圖 Fig. flow chart of elevator response 當電梯到達系統(tǒng)控制的目標樓層時，控制系統(tǒng)發(fā)出開門信號，電梯門開，當門開到開門限位時，計時 3 秒鐘，然后關(guān)門，直到關(guān)門限位產(chǎn)生信號。例如：電梯在一樓，而同時有二層向下外呼梯，三層向下外呼梯，四層向下外呼梯，則電梯先去四樓響應(yīng)四層向下外呼梯信號 [9]。 圖 電梯上下行流程圖 Fig flow chart of the elevator down 山東交通學院畢業(yè)設(shè)計 （論文） 23 在電梯運行過程中，電梯上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信號均不響應(yīng)，但如果反向外呼梯信號前方向無其它內(nèi)、外呼梯信號時，則電梯響應(yīng)該外號。編程元件見表 所示 王文江 ： PLC 控制交流變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)的研究與設(shè)計 22 表 編程元件明細表 Tab. the programming element list PLC 編程元件明細表 輸入繼電器 I 輸出繼電器 Q 位存儲器 M 計時器 T T33（設(shè)定值 1000） T34(設(shè)定值 300) 特殊位存儲器 流程圖 電梯上下行流程圖見圖 。 根據(jù)電梯控制的要求，電梯應(yīng)具有內(nèi)呼和外呼按鈕、行程開關(guān)、開關(guān)門按鈕，以及相應(yīng)的指示燈，估算所需 I/O 口的數(shù)量，并繪制 I/O 口分配表，見表 。 輸入輸出（ I/O）點數(shù)的估算 本系統(tǒng)控制四層電梯 ,采用集選控制方式。 軟件抗干擾措施 硬件抗干擾措施的目的是盡可能地切斷干擾進入控制系統(tǒng)，但由于干擾存在的隨機性，尤其是 在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下，硬件抗干擾措施并不能將各種干擾完全拒之門外，這時，可以發(fā)揮軟件的靈活性與硬件措施相結(jié)合來提高系統(tǒng)的抗干擾能力。在含有腐蝕性氣體、濃霧或粉塵的場合，需將 PLC 封閉安裝。 PLC 使用環(huán)境溫度通常在 0℃ ～ 55℃ 范圍內(nèi)，應(yīng)避免太陽光直接照射，安裝位置應(yīng)遠離發(fā)熱量大的器件，同時應(yīng)保證有足夠大的散熱空間和通風條件。 PLC 控制系統(tǒng)的安裝和使用環(huán)境 PLC 是專為工業(yè)控制設(shè)計的，一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境使用。現(xiàn)在世界上各個 PLC生產(chǎn)廠家都研制了自己的 PLC編程支持工具軟件和監(jiān)控組態(tài)軟件。 (3)編程語言及編程支持工具軟件 PLC 有多種編程語言：梯形圖語言，助記符語言，邏輯功能圖語言，布爾代數(shù)語言和某些高級語言（ Basic， C 語言等）。因此在進行軟件設(shè)計時，實現(xiàn)和處理某種控制功能都離不開計算機，自動控制和通信技術(shù)。特別是 PLC 網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)， PLC 控制系統(tǒng)不再是一個單獨的裝置。設(shè)計必須根據(jù)硬件系統(tǒng)，接口的實際情況進行相應(yīng)的程序設(shè)計。 ② 應(yīng)用軟件與硬件緊密相關(guān)。生產(chǎn)工藝要求不同，控制的功能也就要求不同，即使是相同的生產(chǎn)過程，由于各種設(shè)備的工藝參數(shù)不一樣，控制實現(xiàn)的方式也不一樣。隨著 PLC應(yīng)用領(lǐng)域范圍的不斷擴大，應(yīng)用水平的提高， PLC 應(yīng)用軟件也大大豐富起來了。 PLC 的這種工作方式就稱之為循環(huán)掃描。 （ 1） PLC 系統(tǒng)軟件與工作過程 PLC 系統(tǒng)軟件是 PLC 工作所必須的軟件。5% 力矩響應(yīng) 20Hz(帶 PG, 40Hz) 頻率控制范圍 0. 1～ 400Hz 頻率控制精度 數(shù)字指令 :0. 01% ( 10 0C～ +40 ℃ ) 模擬指令 :% (250℃～ 177。0. 2% (帶 PG， 177。5% 400V 級 輸出特 性 最大輸出電壓 3 相 ,380/400/415/440/460V(對應(yīng)輸入電壓 ) 額定輸出頻率 最大 400Hz 額定輸入電壓和頻率 3 相 ,380/400/415/440/460V 5060Hz 電源 允許電壓波動 +10%， 15% 允許頻率波動 177。 ⑤ 通過 LCD 操作裝置，可提高操作性能。 ③ 由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。 （ 1） VS616G5 變頻器的特點如下 : 王文江 ： PLC 控制交流變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)的研究與設(shè)計 18 ① 包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實現(xiàn)了標準化。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流波形，使電機始終運行于靜噪音狀態(tài)。它具有磁通矢量控制、轉(zhuǎn)差補償、負載轉(zhuǎn)矩自適應(yīng)等一系列先進功能，可以最大限度地提高電機功率因數(shù)和電機效率，同時降低了電機運行損耗，特別適合電梯類負載頻繁變化的場合。 安川 VS616G5 型變頻器 本設(shè)計中拖動調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵在于保證電梯按理想的給定速度曲線運行，以改善電梯運行的舒適感；另外，由于電梯在建筑物內(nèi)的耗電量占建筑物總用電量的相當比例，因此，電梯節(jié)約用電日益受到重視。日益豐富的軟件功能使通用變頻器的多功能化和高性能化為用戶提供了一種可能，即可以把原有生產(chǎn)機械的工藝水平升級，達到以往無法達到的境界，使其變成一種具有高度軟件控制功能的新機種。 (3)多功能和智能化 為變頻器多功能化和高性能化提供了可靠的保證?，F(xiàn)在 IGBT 變頻器的單機容量已 1800KVA，隨著 IGBT 容量的擴大，通用變頻器的容量也將隨之擴大。在近 20 年的時間內(nèi)，經(jīng)歷了由模擬控制到全數(shù)字控制和由采用 BJT 到采用 IGBT 兩個大發(fā)展過程： (1)容量不斷擴大 80 年代初采用的 BJT 的 PWM 變頻器實現(xiàn)了通用化。這是本設(shè)計的特點之一。目前有為電梯控制而設(shè)計的專用變頻器早已問世，其功能較強，使 用靈活，但價格相對較貴。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。 為了防止或減少外部配線的干擾，交流輸入、輸出 信號與直流輸入、輸出應(yīng)分別使用各自的電纜；對于集成電路或晶體管設(shè)備的輸入、輸出信號線、必須使用屏蔽電纜，屏蔽電纜在輸入、輸出側(cè)懸空，而在控制側(cè)接地，其處理方式如圖 。這一方面可以通過選用高質(zhì)量的元器件來提高可靠性，另一方面，在對系統(tǒng)可靠性及智能化要求較高的場合，可以根據(jù)電路中電流異常的情況對輸出單元的一些重點部位進行診斷，當檢測到異常信號時，系統(tǒng)按程序自動轉(zhuǎn)入故障處理，從而提高系統(tǒng)工作的可靠性。外接繼電器、接觸器、電磁閥等執(zhí)行元件的質(zhì)量，是影響系統(tǒng)可靠性的重要因素。如晶閘管輸出只能用于交流負載，晶體管