基于PLC的交流貨梯控制畢業(yè)論文

1、. . . . 摘 要本設(shè)計(jì)采用 PLC 可編程控制器作為貨梯的核心控制器，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器接觸控制邏輯電路，充分利用 PLC 在控制方面的卓越性能和變頻器原理，用交流變頻變壓拖動(dòng)技術(shù)，從而使電梯運(yùn)行平穩(wěn)舒適，利用變頻器作為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使得系統(tǒng)的啟動(dòng)電流大大減小，避免了對(duì)居民用電和電網(wǎng)的沖擊。本設(shè)計(jì)首先從電梯的起源與發(fā)展說(shuō)起，然后簡(jiǎn)單介紹了貨梯的特點(diǎn)與技術(shù)現(xiàn)狀，重點(diǎn)容包括電梯的拖動(dòng)和控制技術(shù)，貨梯控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)（梯形圖程序設(shè)計(jì)），等組成部分。關(guān)鍵詞：PLC；貨梯控制；梯形圖；變頻器 20 / 23ABSTRACTThis design uses PLC programmable co

2、ntroller as the core of the freight elevate or controller, relay contacts instead of the traditional control logic circuit, and make full use of PLC in control and the excellent performance inverter principle, variable frequency AC drive technology, thereby Elevator to the smooth operation of comfor

3、t, as the use of inverter motor drive mechanism, making the start-up current system greatly reduced, the residents avoid the impact of electricity and power networks. This design first mentions from elevator's origin and the development, then introduced the freight elevator characteristic and th

4、e technical aspect simply, key content including elevator's dragging and control technology, freight elevator control system's software and hardware design (trapezoidal chart programming), and so on constituents.Keywords: PLC;Freight Elevator Controlling;Program of Ladder Diagram;Frequency T

5、ransformer 目 錄1 緒論11.1 電梯的起源與發(fā)展11.2 載貨電梯的特點(diǎn)與技術(shù)現(xiàn)狀12 電梯的拖動(dòng)與控制技術(shù)22.1 電梯的主要組成22.2 電梯的主要拖動(dòng)技術(shù)22.3 電梯的主要控制技術(shù)22.3.1 PLC控制技術(shù)22.3.2 交流變頻變壓控制技術(shù)33 貨梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)43.1 貨梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想43.2 工作原理63.3 控制對(duì)象63.4 貨梯的控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)73.4.1 PLC的選擇73.4.2 變頻器的選擇83.4.3 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)94 貨梯控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)104.1 貨梯運(yùn)行時(shí)控制的主要指標(biāo)104.2 PLC 輸入輸出信號(hào)與地址編號(hào)104.3

6、貨梯轎廂、外控制按鈕的動(dòng)作要求124.4 梯形圖程序設(shè)計(jì)12結(jié)論18參考文獻(xiàn)19辭201 緒論1.1 電梯的起源與發(fā)展隨著社會(huì)的發(fā)展，建筑物規(guī)模越來(lái)越大，樓層越來(lái)越多。所以，對(duì)電梯的調(diào)速精度、調(diào)速圍等靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性提出了更高的要求。盡管交流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)便宜，但在調(diào)速性能方面卻難以滿足更高的要求。而對(duì)直流電動(dòng)機(jī)來(lái)講，由于后來(lái)采用了發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)，能較好地滿足電梯調(diào)速的更高要求。因此，在 20 世紀(jì)前半葉，電梯的電力拖動(dòng)，尤其是高層建筑物中的電梯速度的調(diào)節(jié)，幾乎都是采用直流調(diào)速系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。從1900 年美國(guó)奧梯斯電梯公司制造出世界上第一臺(tái)自動(dòng)扶梯開(kāi)始，電梯的控制技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的

7、發(fā)展。直到 1967 年,固體晶閘管第一次用于電梯拖動(dòng)系統(tǒng)。而到了1977 年，日本三菱電機(jī)株式會(huì)社已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了 10m/s 的超高速電梯。進(jìn)入 80 年代，由于固體功率器件的不斷發(fā)展和完善以與微機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，出現(xiàn)了交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。1993 年日本生產(chǎn)的 12.5m/s 世界上最高速的交流變頻調(diào)速電梯已投入運(yùn)行。當(dāng)前，在電梯電力拖動(dòng)方面，除了大容量電梯還采用直流拖動(dòng)系統(tǒng)以外，用交流變頻調(diào)速方式取代直流調(diào)速方式，已成為高速電梯的主流1。1.2 載貨電梯的特點(diǎn)與技術(shù)現(xiàn)狀載貨電梯是主要為運(yùn)送貨物而設(shè)計(jì)的并有人伴隨的電梯，通常有專(zhuān)職司機(jī)操作。一般用在事業(yè)單位、商場(chǎng)、工礦企業(yè)、倉(cāng)庫(kù)等場(chǎng)所，貨梯的樓層停

8、站大多數(shù)在 10 層以下，運(yùn)行速度一般在 0.63m/s 以下。改革開(kāi)放后，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)載貨電梯的需求量急劇上升。在我國(guó)通過(guò)引進(jìn)國(guó)際電梯標(biāo)準(zhǔn)以與發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)產(chǎn)品和技術(shù)，產(chǎn)生了一支以中外合資企業(yè)為主體的外向型企業(yè)隊(duì)伍。如中國(guó)迅達(dá)公司、奧梯斯公司、三菱公司、迅達(dá)公司和電梯工業(yè)公司等企業(yè)，就是通過(guò)合資和補(bǔ)償貿(mào)易方式，引進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)管理和技術(shù)，不斷改善現(xiàn)有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和管理體制，使企業(yè)素質(zhì)和產(chǎn)品質(zhì)量都提高到了一個(gè)新水平，推出一代電梯新產(chǎn)品。為我國(guó)載貨電梯的快速發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2 電梯的拖動(dòng)與控制技術(shù)2.1 電梯的主要組成電梯是機(jī)電一體的大型復(fù)雜產(chǎn)品，為了研究的方便，必須首先對(duì)電梯的

9、總體結(jié)構(gòu)有概括認(rèn)識(shí)。電梯在空間上的組成：一部電梯總體的組成有（1）機(jī)房；（2）井道；（3）轎廂；（4）層站四個(gè)部分，也可看成一部電梯占有了四大空間。電梯在功能上的組成：(1) 導(dǎo)向系統(tǒng)； (2) 曳引系統(tǒng)； (3) 轎廂； (4) 門(mén)系統(tǒng)； (5) 重力平衡系統(tǒng)；（6）電器控制系統(tǒng)。2.2 電梯的主要拖動(dòng)技術(shù)電梯的拖動(dòng)控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的過(guò)程，到目前為止應(yīng)用于電梯的拖動(dòng)技術(shù)主要有以下幾個(gè)方面。（1）單、雙速交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)技術(shù)；（2）交流電動(dòng)機(jī)定子調(diào)壓調(diào)速拖動(dòng)技術(shù)；（3）直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)可控硅勵(lì)磁拖動(dòng)技術(shù)；（4）可控硅直接供電拖動(dòng)技術(shù)；（5）交流調(diào)速拖動(dòng)技術(shù)。80 年代初，VVVF 變頻

10、變壓系統(tǒng)控制的電梯問(wèn)世。當(dāng)電動(dòng)機(jī)具有調(diào)壓（variable voltage 縮寫(xiě)為 VV）調(diào)速裝置時(shí)稱(chēng)為交流調(diào)速電梯，它采用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，卻可以達(dá)到直流電動(dòng)機(jī)的水平，其速度一般不高于1.75m/s。當(dāng)電動(dòng)機(jī)具有調(diào)壓調(diào)頻（variable voltage variable frequency，縮寫(xiě)為 VVVF）調(diào)速裝置時(shí)稱(chēng)為交流調(diào)頻調(diào)壓電梯，簡(jiǎn)稱(chēng) VVVF 控制電梯，目前控制速度已達(dá) 6m/s。它的體積小、重量輕、效率高、節(jié)省能源等幾乎包括了以往電梯的所有優(yōu)點(diǎn)。是目前最新的電梯拖動(dòng)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)應(yīng)用的就是這種拖動(dòng)技術(shù)2。2.3 電梯的主要控制技術(shù)2.3.1 PLC控制技術(shù)對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，在編制程序

11、時(shí)，可以不考慮微處理器與存儲(chǔ)器部的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，也不必用各種計(jì)算機(jī)使用的語(yǔ)言，而是把 PLC 看成部由許多“軟繼電器”組成的控制器，以便于提供使用者按設(shè)計(jì)繼電器控制線路的形式進(jìn)行編程。這樣，從功能上來(lái)講，可以把 PLC 的控制部分看作是由許多“軟繼電器”組成的等效電路。必須注意的是電路中的繼電器并不是實(shí)際的物理繼電器，它實(shí)質(zhì)上是存儲(chǔ)器中的一位的觸發(fā)器。觸發(fā)器為“1”態(tài)，相當(dāng)于繼電器接通；為“0”態(tài)，相當(dāng)于繼電器斷開(kāi)。PLC 為用戶提供的繼電器一般是:輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、特殊功能繼電器、移位寄存器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。這些繼電器統(tǒng)稱(chēng)為 PLC 的元素。其中，輸入、輸出繼電器與外部用戶輸

12、入，輸出設(shè)備連接，而其他繼電器與外部用戶設(shè)備沒(méi)有聯(lián)系，因此統(tǒng)稱(chēng)為部繼電器3。同時(shí)PLC 控制貨梯具有很多的優(yōu)點(diǎn):(1)在電梯控制中采用了 PLC，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行的自動(dòng)控制可靠性大大提高。(2)去掉了選層器與大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部線路簡(jiǎn)化。(3)PLC 可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。(4)PLC 進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)與報(bào)警等顯示，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修。(5)用于群呼調(diào)配和管理并提高電梯運(yùn)行效率。(6)更改控制方案時(shí)不需改動(dòng)硬件接線4。2.3.2 交流變頻變壓控制技術(shù)PWM 控制技術(shù)是通用型變頻器中應(yīng)用十分廣泛的一種電壓和頻率控制方法，它可以極為有效地抑

13、制輸出電壓的諧波，而且動(dòng)態(tài)響應(yīng)較好。在頻率控制、效率等諸方面都有著十分顯著的優(yōu)點(diǎn)。(1) PWM 控制的原理PWM 是 Pulse Width Modulation 的縮寫(xiě)，即脈寬調(diào)制。PWM 控制是利用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷把直流電壓變?yōu)殡妷好}沖序列，并通過(guò)控制電壓脈沖寬度或周期以達(dá)到改變電壓的目的，或者控制電壓脈沖寬度和脈沖序列的周期以達(dá)到變壓變頻的目的。在變頻調(diào)速應(yīng)用中，則主要是后者即變壓變頻。形成 PWM 波形的方法有很多種，其中最基本的方法是利用三角形調(diào)制波和控制波的比較。 (2)SPWM 控制逆變器開(kāi)關(guān)模式信號(hào)通常情況下利用三相對(duì)稱(chēng)的正弦波參考信號(hào)（控制波）與一個(gè)共用的三角波載

14、頻信號(hào)（調(diào)制波）互相比較來(lái)生成。控制上常有單極性和雙極性兩種情況。所謂單極性控制，是指在輸出的半個(gè)周波同一相的兩個(gè)導(dǎo)電臂僅一個(gè)反復(fù)通斷而另一個(gè)始終截止。所謂雙極性控制是指在輸出的半個(gè)周波同一相的兩個(gè)導(dǎo)電臂互補(bǔ)交替通斷，具體工作情況與單極性控制類(lèi)似5。3 貨梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1 貨梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想貨梯控制系統(tǒng)可分為調(diào)速部分和邏輯控制部分。（1） 調(diào)速部分貨梯在起動(dòng)過(guò)程中，為了限制起動(dòng)電流，減少電網(wǎng)電與起動(dòng)的加速度，防止對(duì)機(jī)件的沖擊，一般在定子電路中串入電抗、電阻或電阻與電抗的組合體，進(jìn)行降壓起動(dòng)。隨著速度的提高，逐級(jí)將電阻或電抗器短接切除，使電梯逐步加速，最后進(jìn)入穩(wěn)速運(yùn)行。（2） 電氣

15、控制系統(tǒng)電梯的控制線路主要由以下幾個(gè)部分組成：轎指令線路，廳門(mén)招呼線路，定向選層線路，起動(dòng)運(yùn)行線路，平層線路，指層線路，開(kāi)關(guān)門(mén)控制線路，安全保護(hù)電路。這些線路的關(guān)系如下圖所示6。圖1 電梯電氣控制系統(tǒng)框圖（3） I/O 點(diǎn)數(shù)較典型的 I/O 點(diǎn)數(shù)有：轎指令按鈕：位于轎的操縱箱上，每層各有一個(gè)。門(mén)廳呼喚按鈕：位于電梯的廳門(mén)口，除頂層只有下呼和底層只有上呼外，其余每層均有上、下呼按鈕。樓層感應(yīng)器：位于井道每一層的相應(yīng)位置上，當(dāng)轎廂到達(dá)每一層的相應(yīng)位置時(shí)，樓層感應(yīng)器干簧管觸點(diǎn)因隔磁板插入而斷開(kāi)，該觸點(diǎn)信號(hào)用于選向、選層，轎指令、門(mén)廳召喚的消號(hào)和指層電路。平層感應(yīng)器：位于轎廂的頂部，用于準(zhǔn)確平層，由上

16、平層感應(yīng)器、門(mén)區(qū)感應(yīng)器和下平層感應(yīng)器組成。開(kāi)、關(guān)門(mén)： 有廳門(mén)、轎門(mén)電器觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)(用于保證貨梯廳、轎門(mén)都關(guān)好，開(kāi)關(guān)接通時(shí)電梯才能運(yùn)行)、開(kāi)、關(guān)門(mén)極限開(kāi)關(guān)、手動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)按鈕。其它還有超載、上下極限等開(kāi)關(guān)或觸點(diǎn)。（4） 貨梯各主要部分的運(yùn)行機(jī)理1) 樓層感應(yīng)樓層感應(yīng)器通過(guò)感應(yīng)器的干簧管觸點(diǎn)的接通和斷開(kāi)來(lái)感應(yīng)出樓層信號(hào)。工作原理為：當(dāng)貨梯在一層時(shí)，一層的樓層感應(yīng)繼電器使一層的指層繼電器接通并保持，貨梯到達(dá)二層時(shí)，二層的樓層感應(yīng)繼電器使二層的指層繼電器接通并保持，同時(shí)切斷一層的指層繼電器。同理，當(dāng)貨梯向下時(shí)，相應(yīng)的樓層感應(yīng)繼電器也接通指層繼電器。2) 轎指令與廳召喚在集選控制電梯中，貨梯的執(zhí)行方式是先響應(yīng)

17、向上的信號(hào)，然后再響應(yīng)向下的信號(hào)，如此反復(fù)。上行時(shí)應(yīng)保留下行的信號(hào)，下行時(shí)應(yīng)保留上行的信號(hào)。3) 貨梯的選向改變貨梯的運(yùn)行方向，實(shí)際上就是改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。通過(guò)接通上、下行接觸器來(lái)改變電梯的運(yùn)行方向。當(dāng)上、下方向均有指令時(shí)，如果貨梯已處于上行狀態(tài)，則執(zhí)行完向上指令后再執(zhí)行向下指令。4) 貨梯的換速、平層電路貨梯通常以快速起動(dòng)，而在減速時(shí)斷開(kāi)快速繞組，接入慢速繞組。當(dāng)貨梯將要到達(dá)該停的樓層時(shí)，應(yīng)發(fā)出換速信號(hào)，斷開(kāi)快速繼電器、接通慢速繼電器，然后制動(dòng)。貨梯進(jìn)入換速狀態(tài)后，便可在最近樓層平層停止。5) 貨梯的平層貨梯具有上平層感應(yīng)輸出繼電器、門(mén)區(qū)感應(yīng)輸入繼電器和下平層感應(yīng)輸入繼電器來(lái)進(jìn)行電梯的平

18、層。如果貨梯因特殊原因，上行超越平層位置，貨梯將反向平層。6）貨梯停電的處理在實(shí)際貨梯的運(yùn)行過(guò)程中，為了防止因停電發(fā)生事故，在停電時(shí)，會(huì)馬上投入救援裝置，該救援裝置的作用是提供緊急電源，供轎廂移動(dòng)至平層，等待來(lái)電之后再回到正常狀態(tài)7。（5） 邏輯部分邏輯部分主要由 PLC 來(lái)進(jìn)行控制。 貨梯是根據(jù)外部呼叫信號(hào)，行程信號(hào)以與自身控制規(guī)律運(yùn)行的。由于呼叫是隨機(jī)的，貨梯實(shí)際上是一個(gè)人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足控制要求的，因此貨梯控制系統(tǒng)采用隨機(jī)邏輯方式控制。圖2 電梯 PLC 信號(hào)系統(tǒng)框圖3.2 工作原理電機(jī)啟動(dòng)、換速、電機(jī)轉(zhuǎn)向是由 PLC 根據(jù)貨梯呼梯、減速等信號(hào)做出決

19、策發(fā)出信號(hào)給變頻器。當(dāng)貨梯電源空氣開(kāi)關(guān)合上，貨梯進(jìn)入運(yùn)行操作狀態(tài)，給 PLC 的輸入一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)，PLC 掃描到該信號(hào)后就可以啟動(dòng)電梯。同時(shí)另一個(gè)觸點(diǎn)閉合，使變頻器的主接觸器通電，其常開(kāi)主觸頭閉合，接通變頻器電源。這時(shí)，在底端廳外按下上行召喚按鈕，貨梯門(mén)打開(kāi)，工作人員進(jìn)入轎廂，手動(dòng)關(guān)門(mén)。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(hào)后進(jìn)行記錄。例如：若選層在二樓，則2 層指令按鈕被按下，PLC 記錄好后使選層指示燈亮，貨梯門(mén)關(guān)閉后，PLC 根據(jù)轎廂與召喚信號(hào)的相對(duì)位置進(jìn)行邏輯判斷，決定上行或下行。于是 PLC 指令繼電器（Y4、Y5、Y6）發(fā)出信號(hào)給變頻變壓調(diào)速裝置（

20、VVVF 變頻器），電梯就按變頻器部設(shè)定的加速度曲線進(jìn)行起動(dòng)、加速，直至達(dá)到穩(wěn)速運(yùn)行階段。在到達(dá)目的層的減速點(diǎn)時(shí)，PLC 控制器發(fā)出切斷高速度信號(hào)，變頻器以設(shè)定的減速度將最大速度減至爬行速度。電梯進(jìn)入短暫的爬行期時(shí)，直到平層開(kāi)關(guān)起作用，PLC 收到該信號(hào)，就使輸出繼電器（Y4、Y5）都斷開(kāi)，送到 VVVF 變頻器中，VVVF 變頻就進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)，直至貨梯減速到零，進(jìn)行抱閘制動(dòng)，則貨梯平穩(wěn)準(zhǔn)確地停靠在所對(duì)應(yīng)的層站上。在貨梯的平層過(guò)程中，變頻器通過(guò)調(diào)整平層速度來(lái)調(diào)整平層精度，在貨梯到距平層位置一定時(shí)，有平層開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)低速信號(hào)， 從而達(dá)到平層的準(zhǔn)確可靠。平層后，貨梯進(jìn)行開(kāi)，關(guān)門(mén)動(dòng)作8。3.3 控制

21、對(duì)象每層摟上都有指令按扭、層指示燈、召喚按扭等。（1）按扭開(kāi)門(mén)按鈕 SB1關(guān)門(mén)按鈕 SB2層指令按鈕 SB3SB5層召喚按鈕 SB6SB9（2）開(kāi)關(guān)開(kāi)、關(guān)門(mén)行程開(kāi)關(guān) SQ1、SQ2向上、下運(yùn)行轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) SQ3、SQ4層接近開(kāi)關(guān) SQ5SQ7層接近開(kāi)關(guān) SQ8SQ11（3）繼電器上、下行繼電器 KM3、KM4快、加、慢速繼電器 KM5KM7（4）指示燈上、下行方向燈 E1、E2層指示燈 E3E5層指令指示燈 E6E8層召喚燈 E9E12報(bào)警信號(hào)燈 E13（5）門(mén)鎖輸入信號(hào) K3.4 貨梯的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)貨梯的硬件主要包括PLC和變頻器兩部分。3.4.1 PLC的選擇本設(shè)計(jì)選擇了日本松下公司生產(chǎn)的

22、FP1系列的AFP12513B型PLC。因?yàn)樵撔蜋C(jī)具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn):FP1系列的AFP12513B的PLC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，其價(jià)格便宜，可靠性高，易于擴(kuò)展。三層貨梯有23個(gè)輸入信號(hào)，20 個(gè)輸出信號(hào)，選擇 AFP12513B（32點(diǎn)輸入，24 點(diǎn)輸出）的 PLC滿足此設(shè)計(jì)要求9。3.4.2 變頻器的選擇通用變頻器的基本構(gòu)成主要由主電路(包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器)和控制電路組成。圖 3 變頻器的使用交流變頻調(diào)速技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)（1）電梯變頻調(diào)速使用的是異步電動(dòng)機(jī)

23、，比同容量的直流電動(dòng)機(jī)具有體積小、占空間小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、可靠性高、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。（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(yùn)行質(zhì)量和性能：調(diào)速圍寬、控制精度高，動(dòng)態(tài)性能好，舒適、安靜、快捷，已逐漸取代直流電機(jī)調(diào)速。（3）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(dòng)機(jī)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10。本設(shè)計(jì)沒(méi)有采用專(zhuān)用變頻器，而是選用了安川電機(jī)公司生產(chǎn)的VS- 616G5 型變頻器通用變頻器，200V時(shí)容量圍在1.2110KVA，這種變頻器不僅考慮了 V/f 控制，而且還實(shí)現(xiàn)了矢量控制，通過(guò)其本

24、身的自動(dòng)調(diào)諧功能與無(wú)速度傳感器電流矢量控制，很容易得到高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與較高的調(diào)速圍。3.4.3 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）貨梯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能1）自動(dòng)響應(yīng)層站召喚和轎廂指令。2）貨梯起動(dòng)后，轎廂在一樓，若一樓有呼梯信號(hào)，則開(kāi)門(mén)。3）當(dāng)貨梯“懸停”時(shí)，若有呼梯信號(hào)且信號(hào)對(duì)應(yīng)的樓層高于當(dāng)前樓層時(shí)，則電梯處于上升狀態(tài)，反之則下降。4）貨梯運(yùn)行時(shí)只響應(yīng)順向呼梯信號(hào)，對(duì)反向呼梯信號(hào)只作記憶。5）貨梯在運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)具有自動(dòng)換速、指層顯示、極限位置保護(hù)等功能。（2）貨梯操作方式1）單轎廂下集選控制登記所有轎廂和廳門(mén)下行召喚：轎廂上行是答應(yīng)轎廂召喚，直至最高層；自動(dòng)改變運(yùn)行方向?yàn)橄滦校瑧?yīng)答廳門(mén)下行召喚。2）單轎

25、廂全集選登記所有廳門(mén)和轎廂召喚：上行時(shí)順應(yīng)答轎廂和廳門(mén)上召喚。直至最高層自動(dòng)反向應(yīng)答下行召喚和轎廂召喚。本設(shè)計(jì)采用全集選操作方式。（3）轎廂運(yùn)行速度曲線為了獲得良好的舒適感，將電梯的起制動(dòng)速度曲線設(shè)計(jì)成由兩段拋物線(S 曲線)與一段直線構(gòu)成，而這一曲線形狀的構(gòu)成與改變，則是由加速度斜率與 S 曲線變化率決定的11。見(jiàn)圖4。圖4速度運(yùn)行曲線（4）根據(jù)以上功能要求，貨梯變頻調(diào)速的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5圖5 貨梯變頻調(diào)速的控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖4 貨梯控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)4.1 貨梯運(yùn)行時(shí)控制的主要指標(biāo)（1）貨梯運(yùn)行到位后具有手動(dòng)開(kāi)門(mén)關(guān)門(mén)功能。（2）利用指示燈顯示廂外召喚信號(hào)，廂指令信號(hào)和貨梯到達(dá)信號(hào)。（

26、3）能自動(dòng)辯別貨梯運(yùn)行方向，并發(fā)出響應(yīng)的指示信號(hào)。4.2 PLC 輸入輸出信號(hào)與地址編號(hào)輸入輸出信號(hào)與地址編號(hào)見(jiàn)表1、表212：表1輸入信號(hào)與地址編號(hào)表2 輸出信號(hào)與地址編號(hào)4.3 貨梯轎廂、外控制按鈕的動(dòng)作要求本系統(tǒng)采用轎廂外召喚，轎廂按鈕控制方式的自動(dòng)控制形式。貨梯由安裝在轎廂的指令按鈕進(jìn)行操作，其操縱容為響應(yīng)，轎廂指令依層次指令運(yùn)行啟動(dòng)貨梯，使貨梯到達(dá)目標(biāo)層。轎廂外指令即作呼叫作用。貨梯上行和下行由變頻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。下圖為控制程序流程圖13 圖 6 控制程序流程圖4.4 梯形圖程序設(shè)計(jì)（1） 開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)梯形圖圖7 開(kāi)、關(guān)門(mén)梯形圖X0 是手動(dòng)開(kāi)門(mén)按鈕。當(dāng)貨梯運(yùn)行到位后，X0 閉和，開(kāi)門(mén)繼電器

27、 Y0有效，貨梯門(mén)被打開(kāi)。開(kāi)門(mén)到位，開(kāi)門(mén)行程開(kāi)關(guān) X2 動(dòng)作，X2 常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，開(kāi)門(mén)過(guò)程才結(jié)束。R1 貨梯啟動(dòng)運(yùn)行繼電器，關(guān)門(mén)繼電器 Y1，上行繼電器 Y2 都是常閉觸點(diǎn)，無(wú)效截止。關(guān)門(mén)過(guò)程也為手動(dòng)，當(dāng)按下關(guān)門(mén)按鈕 X1 時(shí)，關(guān)門(mén)繼電器 Y1 有效并自鎖，驅(qū)動(dòng)關(guān)門(mén)繼電器 Y1，關(guān)門(mén)行程開(kāi)關(guān) X3 動(dòng)作，X3 常開(kāi)觸點(diǎn)閉和，關(guān)閉貨梯門(mén)。此時(shí)開(kāi)門(mén)繼電器 Y0 是無(wú)效截止14。（2） 貨梯到層指示梯形圖圖8貨梯到層指示控制圖X11，X12，X13 是一，二，三層的接近開(kāi)關(guān)。貨梯到達(dá)某層，對(duì)應(yīng)的層指示燈亮。R2 和 R3 對(duì)應(yīng)于單數(shù)層和雙數(shù)層繼電器。以二層到層指示為例，見(jiàn)上圖。二層接近開(kāi)關(guān) X12

28、動(dòng)作，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，單層繼電器 R2 截止，雙層繼電器 R3 導(dǎo)通。同時(shí)，一、三層指示燈開(kāi)關(guān)截止，二層指示燈亮。（3） 層呼叫指示梯形圖當(dāng)有工作人員在轎廂外某層按下呼叫按鈕（X17，X20，X21，X22）中的任何一個(gè)，相應(yīng)的指示燈亮說(shuō)明有人呼叫。呼叫信號(hào)一直保持到貨梯到達(dá)該層，相應(yīng)的接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)才被撤消。下圖是一層向上呼叫圖。手按一層上呼按鈕 X17，此時(shí)開(kāi)門(mén)按鈕 X0、一層接近開(kāi)關(guān) X11 截止，一層指示燈開(kāi)關(guān)截止，一層上召喚燈亮。圖9 層呼叫指示梯形圖（4） 啟動(dòng)和運(yùn)行梯形圖圖10 貨梯啟動(dòng)梯形圖1）啟動(dòng) 按下一層指令按鈕 X14，上行方向燈開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，輸入門(mén)鎖輸入信號(hào) X10，關(guān)門(mén)繼電

29、器 Y1 動(dòng)作。同時(shí)電動(dòng)機(jī)反向繼電器 R5 截止。貨梯開(kāi)始啟動(dòng)運(yùn)行。圖11 貨梯上行梯形圖2）上行 按下一層向上招喚按鈕 X17，下行繼電器 Y3、二、三層指示燈Y23、Y24 開(kāi)關(guān)截止，向上運(yùn)行開(kāi)關(guān) X4 動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器 R4 導(dǎo)通，上行繼電器 Y2 導(dǎo)通。下行方向燈 Y21、二、三層指示燈 Y23、Y24 截止，下行繼電器 Y3 截止，上行方向燈 Y20 亮，貨梯上行。貨梯運(yùn)行方向是由輸出繼電器 Y20 和 Y21 指示的，當(dāng)電梯運(yùn)行方向確定后，在關(guān)門(mén)信號(hào)和門(mén)鎖信號(hào)符合要求的情況下，貨梯開(kāi)始啟動(dòng)運(yùn)行。貨梯啟動(dòng)后快速運(yùn)行，2s 后加速，在接近目標(biāo)樓層時(shí)，相應(yīng)的接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作，貨梯開(kāi)始轉(zhuǎn)

30、為慢速運(yùn)行，直到貨梯到達(dá)目標(biāo)樓層時(shí)停止15。（5） 貨梯整體運(yùn)行程序圖鑒于一、二、三層到層指示梯形圖相似，各層指令梯形圖相似，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(yùn)行程序圖很容易便可畫(huà)出來(lái)，見(jiàn)下圖12。圖 12 貨梯整體運(yùn)行程序圖結(jié) 論隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可編程控制器的功能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)替代繼電器控制系統(tǒng)的初衷而廣泛應(yīng)用于開(kāi)關(guān)量控制、模擬量控制等各種工業(yè)控制場(chǎng)合。貨梯控制系統(tǒng)使用可編程控制器可使其硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷，變成簡(jiǎn)單方便，可靠性進(jìn)一步提高。畢業(yè)設(shè)計(jì)不但是對(duì)學(xué)生專(zhuān)業(yè)綜合能力的考核，而且是一次對(duì)各學(xué)科知識(shí)融會(huì)貫通能力的考察，從多方面、多角度考察學(xué)生的知識(shí)掌握程

31、度，從總體方案的策劃來(lái)檢驗(yàn)學(xué)生具體布局的思維能力。通過(guò)此次設(shè)計(jì)，我成功完成三層貨梯的 PLC 控制和變頻啟動(dòng)設(shè)計(jì)。對(duì)我而言，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅僅是一次學(xué)習(xí)、鍛煉的機(jī)會(huì)，更是一個(gè)提高自身素質(zhì)能力的質(zhì)的飛躍。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件來(lái)模擬實(shí)際的物理模型，開(kāi)發(fā)出虛擬模型系統(tǒng)。虛擬電梯系統(tǒng)就是指將計(jì)算機(jī)和 PLC 控制虛擬成一臺(tái)實(shí)際運(yùn)行的電梯。計(jì)算機(jī)通過(guò)動(dòng)畫(huà)顯示電梯的轎廂和井道并模擬電梯的運(yùn)行，同時(shí)將信號(hào)傳送到 PLC 控制器。PLC 控制器運(yùn)行電梯控制程序，通過(guò)通訊程序?qū)⒖刂平Y(jié)果傳回計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)上的虛擬電梯根據(jù)控制信號(hào)來(lái)進(jìn)行電梯的運(yùn)行和信號(hào)的指示，從而模擬電梯的運(yùn)行過(guò)程，并能模擬實(shí)際電梯的各種運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)。該虛擬電梯系統(tǒng)作為 PLC開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)虛擬對(duì)象。在 PLC 單電梯和多電梯控制中得到了很好的應(yīng)用，也為開(kāi)發(fā)電梯控制系統(tǒng)以與電梯操作人員的培訓(xùn)提供了良好的