【正文】 我為這 幾個月來靜心學(xué)習(xí)，并取得較好成績而感到欣慰， 欣慰之余，我要感謝母校，向關(guān)心和支持我學(xué)習(xí)的所有老師和同學(xué)們表示真摯的謝意！感謝他們對我的關(guān)心和支持！ 基于 PLC的載貨電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 34 參 考 文 獻(xiàn) [1] 汪曉光，孫曉瑛，王艷丹等 .可編程控制器原理及應(yīng)用 .機械工業(yè)出版社， 2021 [2] 袁任光 .可編程序控制器 (PLC)應(yīng)用技術(shù)與實例 .華南理工大學(xué)出版社， 2021 [3] 陳家盛 .電梯結(jié)構(gòu)原理及安裝維修 .機械工業(yè)出版社， 1990 [4] 陳宇，段鑫 .可編程控制器基礎(chǔ)及編程技巧 .華南理工大學(xué)出版社， 2021 [5] 王紅王艷玲 .可編程控制器使用教程電子工業(yè)出版社， 2021 [6] 李惠升 .電梯控制技術(shù) .機械工業(yè)出版社， 2021 [7] 阮礽忠 .常用機械電氣控制手冊 .福建科學(xué)技術(shù)出版社， 2021 [8] 國家石油和化學(xué)工業(yè)局 .HG/T .國家石油和化學(xué)工業(yè)局， 2021 [9] 朱曉東曾慶山馮冬青 .虛擬電梯系統(tǒng)中的 PLC 通訊技術(shù)設(shè)計，中文核心期刊 .微機算機信息 .（測控自動化） 2021 年第 22 卷第 7 期 [10] 郭宗仁等 .可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計及通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù) .人民郵電出版社， 2021 [11] 陳在平 .可編程控制器技術(shù)與應(yīng)用 系統(tǒng)設(shè)計 .機械工業(yè)出版社， 2021 。 本 設(shè)計和三年中所有教育過我的老師也是分不開的，沒有他們的傳授的知識我也不可能完成這個課題。畢業(yè)設(shè)計可以說是三年學(xué)習(xí)的總結(jié)和體現(xiàn)，在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)和幫助下，我完成了畢業(yè)設(shè)計。 本次設(shè)計充分對我專業(yè)知識進(jìn)行考察， 如果有時間和 機會，我希望能繼續(xù)對本系統(tǒng)進(jìn)行深入研究和探索。在以后工作中遇到什么難題，也需要這么做。 貨梯隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展得到廣泛應(yīng)用，因此如何實現(xiàn)其電氣的合理優(yōu)化控制成為當(dāng)前研究的熱點問題。 充分考慮了 貨梯的通訊與監(jiān)控 ， 使用計算機與 PLC 的通訊，實現(xiàn)了用計算機對貨梯運行狀況的監(jiān)視，也實現(xiàn)了通過計算機對貨梯的間接運行控 制。貨梯控制系統(tǒng)可分為調(diào)速部分和邏輯控制部分。經(jīng)過我們一組七 人的齊心協(xié)力，合理分配時間，收集 整理設(shè)計資料，做開題報告， 方案論證 ，和指導(dǎo)老師溝通，確定設(shè)計報告的思路，書寫設(shè)計報告，請指導(dǎo)老師審閱設(shè)計報告草稿，修改定稿設(shè)計報告，終于順利完成了設(shè)計報告。指導(dǎo)老師對我們進(jìn)行了分組，每組成員分工。 而然這些與 PLC是分不開的， 可編程序控制器是新一代的控制工具，因其核心是微處理器，接口電路、電源電路等具有很強的抗干擾能力，而梯形圖的編程語言極易為工程技術(shù)人員所接受等特點，被稱為真正的工業(yè)控制計算機 。 基于 PLC的載貨電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 32 結(jié) 論 隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，貨梯作為高層建筑中垂直升降的運輸工具已和人們的日常生活密不可分，是機械電氣相結(jié)合的機電一體 化產(chǎn)品。 圖 44 貨梯運行梯形圖 （ 4）貨梯整體運行梯形圖 鑒于一、二、三層到 層指示梯形圖相似，各層內(nèi)指令梯形圖相似，各層呼叫指示梯形圖相似，貨梯上行和下行圖相似，因此，貨梯整體運行程序圖很容易便可畫出來，見下圖所示。貨梯運行方向是由輸出繼電器 Y20和 Y21指示的，當(dāng)電梯運行方向確定后，在關(guān)門信號和門鎖信號符合要求的情況下，貨梯開始啟動運行。 43 貨梯啟動梯形圖 上行按下一層向上招喚按鈕 X17，下行繼電器 Y二、三層指示燈 Y2 Y24 開關(guān)截止，向上運行開關(guān) X4動作，電動機正轉(zhuǎn)繼電器 R4 導(dǎo)通，上行繼電器 Y2 導(dǎo)通。同時電動機反向繼電器 R5截止。手按一層上呼按鈕 X17，此時開門按 X0、一層接近開關(guān) X11截止，一層指示燈開關(guān)截止，一層上召喚燈亮。呼叫信號一直保持到貨梯到達(dá)該層，相應(yīng)的接近開關(guān)動作時才被撤消。此時開門繼電器 Y0 是無效截止。 R1 貨梯啟動運行繼電器，關(guān)門繼電器 Y1，上行繼電器 Y2 都是常閉觸點，無效截止。當(dāng)貨梯運行到位后， X0 閉和，開門繼電器 Y0 有效，貨梯門被打開。有內(nèi)選和呼梯信號時延時自動關(guān)門，關(guān)門后自動行車。 表 41 輸入 信號及地址編號 基于 PLC的載貨電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 25 表 42 輸出 信號及地址編號 貨梯轎廂內(nèi)、外控制按鈕的動作要求 當(dāng)電梯運行時，轎門隨轎廂做升降運動，當(dāng)行至某層站時，可由轎門上的門刀打開或關(guān)閉該層廳門。 (3)自動辯別貨梯運行方向，并發(fā)出響應(yīng)的指示信號。 基于 PLC的載貨電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 24 第 4章 貨梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 貨梯運行時控制的主要指標(biāo) (1)貨梯運行到位后具有手動開門關(guān)門功能。貨梯控制系統(tǒng)可分為調(diào)速部分和邏輯控制部分。本設(shè)計選用了通用變頻器，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。電梯變頻調(diào)速控制的特點 :① 電梯變頻調(diào)速使用的是異步電動機； ② 變頻調(diào)速電源使用了先進(jìn)的 SPWM 技術(shù) SVPWM 技術(shù)，明顯改善了電梯運行質(zhì)量和性能。 ② 按輸出電壓的調(diào)制方式分 ：① P AM(脈幅調(diào)制 )② P WM(脈寬調(diào)制 )。變頻器的分類： ① 按變換環(huán)節(jié)分 ：① 交 —— 交變頻器又稱為直接式變頻器 ② 交 —— 直 —— 交變頻器又稱為間接式變頻器。 (2)在 交流調(diào)速系統(tǒng)中，變頻器的作用是將頻率固定的交流電變換成 38 頻率連續(xù)可調(diào)的三相交流電?？删幊炭刂破鞒司邆淅^電器控制系統(tǒng)和微型計算機系統(tǒng)的原有功能外，還有其自己的特點。上述過程執(zhí)行完后，又重新開始，反復(fù)地執(zhí)行?？删幊炭刂破鳎?PLC）的基本結(jié)構(gòu)主要由中央處理單元 CPU、存儲器、輸 基于 PLC的載貨電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 23 入、輸出等部分組成。 PLC 是一種數(shù)字式的電子裝置。硬件為 PLC和變頻器。而 S曲線變化率的變化，也可通過改變 S 曲線起始，終了加速時間來實現(xiàn)。增大加速時間值，起動曲線變緩。其含義為加速度由 0 加速到 1000轉(zhuǎn) /秒 2所需要的時間。見下圖。人們對于速度變化的敏感度主要是加速度的變化率，舒適感就意味著要平滑的加速和減速。本設(shè)計采用全集選操作方式。 基于 PLC的載貨電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 21 ② 單轎廂全集選登記所有廳門和轎廂召喚 :上行時順應(yīng)答轎廂和廳門上召喚。 (2)電梯操作方式： ① 單轎廂下集選控制登記所有轎廂和廳門下行召喚 :轎廂上行是答應(yīng)轎廂召喚，直至最高層 。 ④ 電梯運行時只響應(yīng)順向呼梯信號，對反向呼梯信號只作記憶。 ② 電梯起動后，轎廂在一樓，若一樓有呼梯信號，則開門。平層后，貨梯進(jìn)行開，關(guān)門動作。電梯進(jìn)入短暫的爬行期時，直到平層開關(guān)起作用， PLC 收到該信號，就使輸出繼電器（ Y Y5）都斷開，送到 VVVF 變頻器中， VVVF 變頻就進(jìn)入制動狀態(tài)，直至貨梯減速到零，進(jìn)行抱閘制動，則貨梯平穩(wěn)準(zhǔn)確地?？吭谒鶎?yīng)的層站上。于是 PLC 指令繼電器（ Y YY6）發(fā)出信號給變頻變壓調(diào)速裝置（ VVVF 變頻器），電梯就按變頻器內(nèi)部調(diào)好的加速度曲線進(jìn)行起動，加速，直至運行到達(dá)穩(wěn)速階段。進(jìn)入轎廂后，按下要到達(dá)的目的樓層按鈕，即選層按鈕， PLC 按收到選層信號后進(jìn)行記錄。同時另一個觸點閉合，使變頻器的主接觸器有電，其常開主觸頭閉合，提供變頻器電源。 （ 2） 616G5 型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格 616G5 型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格如表 31 表 31 616G5 型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格 基于 PLC的載貨電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 19 貨梯控制系統(tǒng)設(shè)計思想 控制對象 （ 1） 按扭 開門按鈕 SB1 關(guān)門按鈕 SB2 層內(nèi)指令按鈕 SB3—— SB5 層召喚按鈕 SB6—— SB9 （ 2） 開關(guān) 開、關(guān)門行程開關(guān) SQ SQ2 向上、下運行轉(zhuǎn)換開關(guān) SQ SQ4 層接近開關(guān) SQ5—— SQ7層接近開關(guān) SQ8—— SQ11 （ 3） 繼電器 上、下行繼電器 KM KM4 快、加、慢速繼電器 KM5—— KM7 （ 4） 指示燈 上、下行方向燈 E E2 層指示燈 E3—— E5 層內(nèi)指令指示燈 E6—— E8 層召喚燈 E9—— E12 報警信號燈 E13 (5)門鎖輸入信號 K 控制要求 貨梯的安全運行有以下一些主要控制要求： (1)貨梯位置的確定與顯示 (2)轎廂內(nèi)的運行命令及門廳的召喚信號 (3)貨梯自動運行時的信號響應(yīng) (4)轎廂的啟動與運行 (5)轎廂的平層與停車 基于 PLC的載貨電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 20 工作原理 電機啟動、換速、電機轉(zhuǎn)向是由 PLC 根據(jù)貨梯呼梯、減速等信號做出決策發(fā)出信號給變頻器。 基于 PLC的載貨電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 18 ④ 保護(hù)功能完善、維修性能好。 ② 有豐富的內(nèi)藏與選擇功能。這種變頻器不僅考慮了 V/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?？紤]以上各種因素，本設(shè)計選用安川 VS 一 616G5 型全數(shù)字變頻器，它有磁通矢量控制、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，同時降低了電機運行損耗，特別適合電梯類負(fù)載頻繁變化的場合。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 。 目前，市場流行的通用變頻器的種類繁多，而電梯行業(yè)中使用的變頻器的品牌也不少，其控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也不盡相同，但其總的控制思想?yún)s是大同小異。目前，有為電梯控 制而設(shè)計的專用變頻器，其功能較強，使用靈活，但其價格昂貴。從應(yīng)用角度看，其不僅具有顯著的節(jié)電性能，而且還具有如下的優(yōu)良性能： （ 1） 高速響應(yīng)、低噪聲、大范圍、高精度平滑無級調(diào)速； （ 2） 體積小、重量輕、可掛墻安裝，占地面積??； （ 3） 保護(hù)功能完善，能自診斷顯示故障所在，維護(hù)簡便； （ 4） 操作方便、簡單； （ 5） 內(nèi)設(shè)功能多，可滿足不同工 藝要求； 基于 PLC的載貨電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 17 （ 6） 具有通用的外部接口端子，可同計算機、 PLC 聯(lián)機，便于實現(xiàn)自動控制； （ 7） 軟起動、軟停機，具有電流限定和轉(zhuǎn)差補償控制； （ 8） 電動機直接在線起動，起動轉(zhuǎn)矩大，起動電流小，減小對電網(wǎng)和設(shè)備的沖擊，并具有轉(zhuǎn)矩提升功能，節(jié)省軟起動裝置； （ 9） 功率因數(shù)高，節(jié)省電容補償裝置； （ 10） 與鼠籠式；轉(zhuǎn)子電動機結(jié)合，使調(diào)速系統(tǒng)維護(hù)更加簡單經(jīng)濟。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。 變頻器的工作原理 我們知道，交流電動機的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式位： n＝ 60 f(1－ s)/p (1) 式中 n——— 異步電動機的轉(zhuǎn)速； f——— 異步電動機的頻率； s——— 電動機轉(zhuǎn)差率； p——— 電動機極對數(shù)。目前普通應(yīng)用的是占空比按正弦規(guī)律安排的正弦波脈寬調(diào)制 (SPWM)方式。在中小容量變頻器中，這種方式已經(jīng)很少采用。 電壓型變頻器電壓型變頻器特點是中間直流環(huán)節(jié)的儲能元件采用大電容，負(fù)載的無功功率將由它來緩沖，直流電壓比較平穩(wěn)，直流電源內(nèi)阻較小，相當(dāng)于電壓源 。常選用于負(fù)載電流變化較大的場合。 （ 2） 按直流電源性質(zhì)分類： ① 電流源型變頻器（電流型）。由于軟件的靈活性，數(shù)字控制方式常可以完成模擬控制方式難以完成的控制?？刂品椒梢圆捎媚M控制或數(shù)字控制。所以又稱中間直流環(huán)節(jié)為中間直流儲能環(huán)節(jié)。因此，在中間直流環(huán)節(jié)和電動機之間總會有無功功率的交換。 （ 3） 中 間直流環(huán)節(jié)由于逆變器的負(fù)載為異步電動機，屬于感性負(fù)載。最常見的結(jié)構(gòu)形式是利用六個半導(dǎo)體主開關(guān)器件組成三相橋式逆變電路。 （ 1） 整流器電網(wǎng)側(cè)的變流器Ⅰ是整流器，它的作用是把三相 (也可以是單相 )交流電整流成直流電。 （ 9） 其它除以上基本功能指標(biāo)以外，對于不同的 PLC，還可能列出其它一些指標(biāo)，如輸入輸出方式、一些主要硬件 (如 CPU、存貯器 )的型號以及 PLC 的環(huán)境適應(yīng)性能等。 （ 7） 工作環(huán)境一般都能在下列環(huán)境條件下工作：溫度 055 攝氏度，濕度 小于 85%(無結(jié)露 )。 （ 6） 內(nèi)部繼電器種類和點數(shù)包括輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器 (無斷電記憶和帶斷電記憶的 )、計時器 /計數(shù)器、移位寄存器、特殊繼電器等。例如 10ms/K