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1、带编码器的三层电梯1摘 要随着科学技术的不断发展，对电梯控制系统的要求也日益提高。早期以继电器或单片机作为其控制控制系统核心也难以满足人们的需求。因为采用继电器或单片机来控制存在着诸多缺点，所以 PLC 作为传统继电器的替代产品，广泛应用于工业控制的各个领域。PLC 具有可靠性高，耗电少，适应性强，运行速度快，寿命长等优点，再加上 PLC 程序的编写、使用非常方便,所以本文选用可编程控制器（PLC）作为控制系统的核心。通过对电梯的整体运行情况的特点进行分析和软硬件系统的正确合理的设计，可以实现其功能行。并可以节省资源。同时，利用变频器构成自动控制系统进行控制时，很多情况下是采用 PLC 和变频
2、器相配合使用，例如电梯的控制，在运行过程中，用变频器来达到调速的目的。即利用变频器设置频率和加减速时间参数来控制。因此变频器及 PLC 的控制功能的使用可以对电梯电机转速进行控制，此外，利用旋转编码器控制系统的定位及平层信号的确定，以期获得稳定的运行。关键词： PLC 变频器 旋转编码器带编码器的三层电梯2第一章 绪论1.1 课题的研究背景电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。电梯是集机电一体的复杂系统，不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程
3、领域，还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。而对现代电梯而言，应具有高度的安全性。事实上，在电梯上已经采用了多项安全保护措施。在设计电梯的时候，对机械零部件和电器元件都采取了很大的安全系数和保险系数。然而，只有电梯的制造，安装调试、售后服务和维修保养都达到高质量，才能全面保证电梯的最终高质量。目前，由可编程序控制器(PLC)和微机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度发展着。采用 PLC 控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运行更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完成更为复杂的控制任务，己成为电梯控制的发展方向。 1.2 论文的主要内容（1）首先对电梯系统结构组成作了比较全面的总
4、结和介绍。（2）接着阐述了电梯控制系统的工作过程，电梯的控制系统分为调速和信号控制两大部分。（3）确定了系统的总体结构，由 PLC 来实现电梯信号控制，由双速电机实现调速，完成了变频器、编码器和可编程控制器（PLC）的硬件选择。带编码器的三层电梯3（4）然后是系统软件开发，完成了 I/O 点数分配与 PLC 的连接。在分析了电梯系统的软件设计方法基础上，设计出了软件流程图，提出了模块化编程思想，最后对改造后的电梯系统进行模拟调试。带编码器的三层电梯4第二章 电梯的概述2.1 电梯的结构及组成部件电梯是机电一体化产品。其机械部分好比是人的躯体，电气部分相当于人的神经，控制部分相当于人的大脑。各部
5、分通过控制部分调度，密切协同，使电梯可靠运行。尽管电梯的品种繁多，但目前使用的电梯绝大多数为电力拖动、钢丝绳曳引式结构，其机械部分由曳引系统，轿厢和门系统，平衡系统，导向系统以及机械安全保护装置组成；而电气控制部分由电力拖动系统，运行逻辑功能控制系统和电气安全保护等系统组成。电梯的基本结构如图 2-1 所示。带编码器的三层电梯51控制柜(屏)2 一曳引机3曳引钢丝绳4限速器5限速器钢绳6限速器张紧装置7轿厢8安全钳9轿厢门安全触板10导轨11对重12厅门13缓冲器图 2-1 电梯的基本结构一、曳引系统电梯曳引系统的功能是输出动力和传递动力，驱动电梯运行。主要由曳引机，曳引钢丝绳，导向轮和反绳轮
6、组成。曳引机为电梯的运行提供动力，由电动机，曳引轮，连轴器，减速箱，和电磁制动器组成。曳引钢丝的两端带编码器的三层电梯6分别连轿厢和对重，依靠钢丝绳和曳引轮之间的摩擦来驱动轿厢升降。导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距，采用复绕型还可以增加曳引力。二、导向系统导向系统由导轨，导靴和导轨架组成。它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使得轿厢和对重只能沿着导轨做升降运动。三、门系统门系统有轿厢门，层门，开门，连动机构等组成。轿厢门设在轿厢入口，由门扇，门导轨架，等组成，层门设在层站入口处。开门机设在轿厢上，是轿厢和层门的动力源。四、轿厢轿厢是运送乘客或者货物的电梯组件。它是有轿厢架和轿厢体组成的。轿
7、厢架是轿厢体的承重机构，由横梁，立柱，底梁，和斜拉杆等组成。轿厢体由厢底，轿厢壁，轿厢顶以及照明通风装置，轿厢装饰件和轿厢内操纵按钮板等组成。轿厢体空间的大小由额定载重量和额定客人数决定五、重量平衡系统重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成。对重由对重架和对重块组成。对重将平衡轿厢自重和部分额定载重。重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧曳引钢丝绳长度变化对电梯的平衡设计影响的装置。六、电力拖动系统电力拖动系统由曳引电机，供电系统，速度反馈装置，调速装置等组成，它的作用是对电梯进行速度控制。曳引电机是电梯的动力源，根据电梯配置带编码器的三层电梯7可采用交流电机或者直流电机。供电系统是为电机提供
8、电源的装置。速度反馈系统是为调速系统提供电梯运行速度信号。一般采用测速发电机或速度脉冲发生器与电机相连。调速装置对曳引电机进行速度控制。七、电气控制系统电梯的电气控制系统由控制装置，操纵装置，平层装置，和位置显示装置等部分组成。其中控制装置根据电梯的运行逻辑功能要求，控制电梯的运行，设置在机房中的控制柜上。操纵装置是由轿厢内的按钮箱和厅门的召唤箱按钮来操纵电梯的运行的。平层装置是发出平层控制信号，使电梯轿厢准确平层的控制装置。所谓平层，是指轿厢在接近某一楼层的停靠站时，欲使轿厢地坎与厅门地坎达到同一平面的操作。位置显示装置是用来显示电梯所在楼层位置的轿内和厅门的指示灯，厅门指示灯还用尖头指示电
9、梯的运行方向。 八、安全保护系统安全保护系统包括机械的和电气的各种保护系统，可保护电梯安全的使用。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装置。电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节中都有体现。 2.2 电梯的工作过程电梯完成一个呼叫响应的步调如下：（1）电梯在检测到厅外的召唤信号后将此楼层信号与轿箱所在楼层信号比较，通过选向模块进行运行选向（信号控制）。 带编码器的三层电梯8（2）电梯开始启动，通过变频器驱动电机拖动轿箱运动。轿箱运动速度由低速转变为中速再转变为高速，并以高速运行至目标层（变频调速）。 （3）当电梯检测到目标层减速点后，
10、电梯进入减速状态，由高速变为低速，并以低速运行至平层点停止。带编码器的三层电梯9第三章 总体方案设计3.1 总体方案的确定电梯控制系统主要由 PLC、变频器及旋转编码器组成。可编程控制器PLC，完成系统逻辑控制部分。PLC 负责处理各种信号的逻辑关系从而向变频器发出启停等信号，同时变频器也将工作状态信号送给 PLC，形成双向联络关系，它是系统的核心。变频器，实现电动机调速。旋转编码器和 PG 卡，实现闭环运行。为满足电梯的要求，变频器又要通过与电动机同轴连接的旋转编码器和 PG 卡，完成速度检测及反馈，形成闭环系统。旋转编码器与电动机同轴连接，对电动机进行测速。电梯控制系统结构图如图 3-1：
11、变压器主回路主电机编码器 I / O 回路安检回路控制系统控制柜平层装置箱体3 8 0 V2 2 0 V操作盒图 3-1 电梯控制系统结构图带编码器的三层电梯103.2 控制要求电梯控制系统实现的功能:(1）电梯停在一层或二层，三层呼叫时，则电梯上行至三层停止；(2）电梯停在三层或二层，一层呼叫时，则电梯下行至一层停止；(3）电梯停在一层，二层呼叫时，则电梯上行至二层停止；(4）电梯停在三层，二层呼叫时，则电梯下行至二层停止；(5）电梯停在一层，二层和三层同时呼叫时，则电梯上行至二层停止 t秒，然后继续自动上行至三层停止；(6）电梯停在三层，二层和一层同时呼叫时，则电梯下行至二层停止 t秒，然
12、后继续自动上行至一层停止(7）电梯上行途中，下降招呼无效；电梯下行途中，上行招呼无效；(8）轿厢所停位置层召唤时，电梯不响应召唤；(9）电梯楼层定位采用旋转编码器脉冲定位(脉冲为 600 脉冲/r,DC24V电源)不设磁感应位置开关；(10）具有上行、下行定向指示，上行或下行延时起动；(11）电梯到达目的层站时，先减速后平层，减速脉冲个数根据现场确定；(12）电梯具有快车速度 50HZ，爬行速度 6HZ，当平层信号到来时，电梯从 6HZ 减速到 0HZ；(13）电梯起动加速时间、减速时间由考评员定。(14）具有轿厢所停位置楼层数码管显示。带编码器的三层电梯11第四章 系统硬件设计4.1 可编程
13、控制器的选型对于 3 层电梯来讲，其输入信号有：呼叫按钮 3 个，强迫复位信号 1 个，C235 计数端口 1 个，这样，输入信号共 5 个。而要求输出的信号有：呼叫按钮指示灯 3 个，正、反转输出用 2 个，上行、下行状态指示 2 个，楼层显示采用 SEGD 七段数码管显示，占用 7 个输出，变频器低速输出 1 个，这样，输出信号共 15 个。其输入、输出信号有 20 个。根据电梯控制系统既具备精确性和高可靠性、又具有良好的动态性、环境适应好的特点，以及电梯的输入输出分配，本课题设计采用 FX2N-64MR 型的 PLC。4.2 变频器 4.2.1 变频器的选型根据电梯调速控制功能分析选用三
14、菱 FR-A540(1)容量：54KVA 额定电流：71A 适用电机：37KW 输入电压：三相,380V至 480V50Hz/60Hz 冷却方式：强制风(2)功率范围：0.4-280KW（三相 380V）采用先进磁通矢量控制方式，实现在线自动调整功能，调速比可达 1：120（0.560Hz） 。随机附带一个简易操作面板（FR-DU04） ，也可使用选件 FR-PU04。(3)御风扇和接线端子，维护方便。(4)PWM，实现更低噪音运行。(5)超低噪音运行（采用 SOFT-PWM 方式）内置 RS485 通信口，可插扩展卡符合全世界主要通信标准。操作简单，有参数拷贝功能；参数组自选功能，用户可自己
15、选择需读写的参数组。内置 PID 控制、工频切换顺序、停电减速停止控制等新功能带编码器的三层电梯124.2.2 变频器的参数设置根据电梯正反转三菱 A540 系列频器参数设置电梯上行或下行时，对应的正转或反转线圈吸合，变频器电源接通，这时设置参数 Pr.1=60HZ，Pr.2=0HZ，Pr.4=50HZ， Pr.6=45HZ，Pr.7=2S，Pr.8=1S， Pr.79=2。(1)按 PU/EXT 键，切换到 PU 模式， ， “PU”灯亮 。如果在按下 PU/EXT模式键时，变频器发出响声，并显示“Er4” ，这说明模式制定错误。将参数Pr.79 设定为 0。然后继续下面的操作。(2)按 M
16、ODE 键进行参数设定。(3)将旋钮旋转到参数 Pr.1。(4)按 SET 键读取当前值显示“120” 。(5)按“”改变设定值为“60” 。(7)按 SET 键进行设置。(8)设置完成数值会闪烁。(9)再按 2 下 SET 键显示参数 Pr.2。 (10)按 SET 键读取当前值显示“0” 。(11)按 SET 键参数设置，设置完成数值闪烁。(12)按以上方式设置其它参数。(13)按两下 MODE 键操作面板显示运行频率。如果系统在运行中改变参数，会出现 Er.2（运行中不允许改变参数），只有将系统切断，重新上电，重新设置参数才可。4.3 编码器4.3.1 编码器的选型根据电梯定位及平层信号的控制功能分析选用 OVW2-06-2MHC带编码器的三层电梯13OVW2-06-2MHC 是日本 NEMICON（内密控）编码器 OVW2 系列是一款通用型、低成本、高性能的代表作 ，其功能如下：(1)外型尺寸：383
