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1、.(本科)毕业设计升降机控制系统的设计学 院： 专 业： 学 生 姓 名： 班 级： 学号 指导教师姓名： 职称 最终评定成绩: 日 期： .摘 要本设计采用了变频器来控制电动机的正反转，分析其特点，实现电梯的平稳运行，营造一个舒适的环境；用编码器来反馈电梯的运行速度，使硬件系统和软件系统同步运行；采用了三菱公司的FX2N-64MR-001型PLC，利用其编程指令来实现系统的控制；采用了上下限行程开关等电气保护电路，机内还设有报警系统。20世纪70年代，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速精度和范围、快的动态响应以及
2、在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，并且它的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，深受工业行业的青睐。关键词：电梯，变频器，编码器目 录第1章 电梯原理及总体方案31.1 电梯工作原理.3. 1.2 总体方案的选择5第2章 控制程序设计 132.1 程序梯形图.13结论 22附录123.第1章 电梯工作原理及总体方案的选择1.1 电梯工作原理111 工作过程概述 此电梯为四层垂直电梯，无工作时，电梯处于静止状态，电路断开。当电梯电源接通，基站钥匙开关接通时。电梯开
3、始工作，当无人呼梯时电梯停在一楼，此时电机停止，当有人呼梯时，电梯根据呼梯位置运行到相应楼层。在开始运行时，速度从0Hz到50Hz开始起动，起动时间在3S左右，然后维持50Hz的速度一直运行，当在到达相应要求停止的楼层以下1.6米处时，开始减速。从50Hz到6Hz的减速过程在3S之内完成，当达到6Hz速度时电梯停止减速，并以此速度爬行。当平层信号到来后，PLC撤消爬行信号，同时发出停梯信号，此时电动机从6Hz减速到0Hz，电梯停梯，同时通过PLC抱闸及自动开门；人进入电梯后，可手动关门，并选择要到达的楼层。也可在5秒内自动关门，关门后，电梯以前面说法运行。当电梯在一定时间内无人呼梯时，将会回到
4、一层。在其中，如果出现故障时，电梯会发出报警，如超载，欠压等故障。在运行过程中出现故障，安全措施将会自动启动，锁住电梯。112 电梯变频器调速系统的构成PLC：负载处理各种的逻辑关系，从而向变频器发出停止信号，同时变频器也将本身的工作状态信号送给PLC，形成双向联络关系。变频器：完成调速功能旋转编码器、PG卡：完成速度检测及反馈113 工作原理（如图2.1）图2.1 电梯工作原理图114 正常运行状态的调速原理 电梯一次完整的运行过程，就是曳行电动机从起动、匀速运行到减速停车的过程。（1） 起动：（正常运行的起动） 当电源接通，有呼梯信号产后，正转（或反转）及高速信号有效时，电动机开始从0Hz
5、到50Hz开始起动，起动时间在3s左右。起动时间可通过参数设置：令C1-01=3S（2） 运行 快车运行的速度对应的频率为50Hz，在起动运行3秒后即达到这个速度，只要换速信号没有到来，就一直维持50Hz的速度运行。快车运行速度可通过参数设置：令D1-02=50Hz（3） 爬行 当换速信号到来后，PLC撤消高速信号，同时输出爬行信号，爬行的输出频率为6Hz，爬行过程分为两段： 当换速信号到来，从50Hz到6Hz的减速过程，减速过程的时间在3s之内完成。减速时间可在运得前设置：令C1-02=3s 以6Hz速度的爬行过程,当减速到6Hz的速度后，电梯就以此速度爬行，只要平层信号没到来，就一直维持6
6、Hz的速度爬行。爬行速度可在运行前设置（4） 停车 当平层信号到来时，PLC撤掉正转（可反转）信号爬行信号，此时电动机从6HZ减速到0HZ。在正常情况下，在整个的起动，运行及减速爬行段内，变频器的零速输出点及异常输出点一直是闭合点，减至0HZ后，零速输出点断开，通过PLC抢闸及自动开关，BB基极封锁。（5） 慢车慢车用于电梯调试及检测过程。当工作方式开关打到检修档，同PLC发出慢车信号，电梯以10HZ慢车速度运行。慢车速度可在变频器上设置：令D1-09=10Hz。 电动机制动控制的处理a. 当起动信号从PLC输出给变频器时，变频器开始运行，控制端子9-10信号端立即输出信号给PLC，但PLC要
7、在9-10信号有效0.8s左右后再松开制动闸。而在减速平层后，要在速度完全为零时即9-10信号无效后，再把制动器闸互夹紧。b. BB基极封锁应和制动信号同时从PLC输出，即电梯停在某一层时，一直处在BB封锁状态，以防误动作。12 总体方案的选择121 拖动方案选择 电梯的拖动系统经历了从简单到复杂的过程。目前用于电梯的拖动系统主要有：单、双速交流电动机拖动系统；交流电动机定子调压、调速拖动系统；直流发电机电动机、晶闸管励磁拖动系统；晶闸管直接供电动系统；VVVF变频变压调速拖动系统。直流发电机电动机、晶闸管励磁拖动系统具有调速性能好，调速范围大的特点，因此，很早就应用于电梯的拖动系统，它控制的
8、速度可达4m/s。但是这种机组结构体积大、耗电大、维护工作量大且造价高，常用于对速度、舒适感都要求比较高的场合。晶闸管直接供电动系统与直流发电机电动机、晶闸管励磁拖动系统相比有以下优点：机房占地节约35%、重量减轻40%、节能25%-35%、调速比可达1：1200。缺点是：速度、舒适感都要求比较差。交流单、双速交流电动机拖动系统具有结构紧凑、维护方便。线路简单、成本较低的优点，但舒适感较差（尤其反映在减速上）。涡流制动、能耗制动的应用使其获得了较好的舒适感和平层精度，因而得到了广泛的应用。VVVF系统虽然采用交流电动机驱动，却可以达到直流电机的水平。它体积小，重量轻，效率高，节省能源，几乎包括
9、了以往所有拖动系统的优点，已成为目前最新的电梯拖动系统。本设计采用VVVF变频调速拖动系统。122控制方式的选择 电梯的运行是一个复杂的过程。为了安全、方便、舒适地运行，除了需要良好的拖动系统外还必须有一套完善可靠的控制系统。电梯的控制系统以控制形式分为集选控制和群控两种。电梯的控制方式有：电磁继电控制系统、微机（PC）控制系统、可编程控制器（PLC）控制系统、单片机控制系统等。目前电梯的控制普遍采用以下两种方式。一种是以微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能设定，实现电梯的自动高度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来控制的微机控制。另一种是用可编程控制器（PLC）取代微机（
10、PC）实现信号的集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种控制方法无太多的区别。国内大多的电梯厂家选用第二种控制方法，其原因在于生产规模小，自己设计制造微机控制装置成本高，而PLC可靠性高。程序设计方便灵活、使用维护简单、成本低廉等优点正好弥补了微机控制系统的不足。本设计采用PLC控制变频器调速系统，实现电流、速度、位移三闭环控制。具有一定的代表性和新颖性。123 工作方式选择本设计工作方式分为自动，检修两种。自动工作方式：当接通电源后，根据人员的要求，各由PLC控制，自动运行主要由PLC程序和各点信号控制。检修工作方式：当电梯出现故障时，电梯将由人工控制，以慢车方式上下运行。124电梯运行中位
11、置信号的检测 (1) 上/下极限位置:在电梯井道的上端和下端各装有一个极限开关，在电梯运行到极限位置的时候，此开关接通，电梯将停止运行。(2) 层楼和换速信号：根据外呼内选信号，将层楼位置和换速点在运行前输入变频器内部，运行时，由旋转编码器反馈到变频器PG卡，再在变频器内部计算，确定电梯位置。 (3) 开/关门到位信号：在电梯门两边装有两个限位开关，电梯门的开/关门到位信号由这两个限位开关控制，在关门信号没有到位的情况下电梯将不运行。本系统应用相对计数方式运行前将各信号所对应的脉冲数，分别存入相应的内存单元，在电梯运行过程中，通过位置信号检测，软件实时计算各信号。作为一种载人工具，在位势负载下
12、，除要求安全可靠还必须运行平稳、乘坐舒适、停靠准确。采用变频器调速双闭环控制可基本满足要求，但和国外高性能的电梯相比还需要进一步改进。本设计基于这一想法，在不增加硬件电路的基础上利用现有的旋转编码器在构成速度闭环的同时通过变频器的PG卡输出与电梯运行速度和位移成比例的脉冲数，将其引入PLC高速计数端，进行位置控制。125 操作按钮及相应的运行指示一楼控制面板设有一个呼梯按钮（向上、带指示灯）、当按钮按下时指示灯亮，若电梯未在一楼，指示灯一直亮着，呼梯信号一直保持，直到电梯在一楼平层停靠才消失。在此这前，若再次按呼梯按钮系统作无效呼梯处理。当有呼梯信号时，电梯若处于自动工作方式下，则电梯在一楼平
13、层停靠后，自动开门起先服务。二楼控制面板设有两个呼梯按钮，一个向上即呼梯的目的层位于二楼以上；一个向下即目的层为一楼。一个指示灯工作原理与一楼控制面板相同。三楼控制面板设有两个呼梯按钮，一个向上即咱梯的目的层信于三楼以上（四楼）；一个向下即三楼以下。一个指示灯工作原理与一楼控制面板相同。四楼控制面板设有一个呼梯按钮（向下、带指示灯）、当按钮按下时指示灯亮，若电梯未在四楼，指示灯一直亮着，呼梯信号一直保持，直到电梯在四楼平层停靠进行服务才消失。在此这前，若再次按呼梯按钮系统作无效呼梯处理。当有呼梯信号时，电梯若处于自动工作方式下，则电梯在四楼平层停靠后，自动开门先服务。在每一层楼的厅门上都装有四
14、个指示灯，分别代表一至四楼，当电梯到达某一层楼平层后指示灯亮，在到达下一层平层时灭。 轿厢内设置了开关门按钮，用于手动开关门。为了乘客的安全，开关门按钮只在电梯平层停靠进行服务的情况下才有效。开门按钮同时也做安全触板用。设置四个内选按钮，对应着各楼层，以便乘客选取自己目的层。当某一内选按钮被按下时，它将保持到到达目的层后才消失（带有指示灯）。设有工作方式选择开关，用以电梯的工作方式是自动、还是检修。设有两盏是电梯运行方向指示灯，用以指示电梯的运行方向。另一盏是当电梯超载和出现故障时用来的报警指示灯。在控制板上方装有四个灯，原理和厅门口的指示灯相同。126无信号自动停机 在没有内选和外呼的信号下，通过延时程序将电梯的工作状态由运行转为停止状态，当有信号的时候，电机将恢复运行。127 保护措施安全保护系统包括机械和电气的各类保护系统，可保护电梯安全使用。机械方面的有：限速器和安全钳起超速保护作用；缓冲器起冲顶和撞底保护作用；还有切断总电源的极限保护等。 1 .主电路及控
