高层电梯控制系统设计

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1、高层电梯控制系统设计目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1课题背景11.2 设计的目的和意义11.3 电梯的组成21.4 设计内容31.5 电梯的功能要求3第2章 系统设计方案52.1方案分析52.2 系统方案的确定7第3章 系统硬件设计93.1 选型93.1.1 PLC的主要功能及应用93.1.2可编程控制器机型的选择93.2 变频器选择113.2.1 VS-616G5型变频器简介123.2.2 VS-616G5变频器的参数123.2.3 616G5型变频器的标准规格123.2.4 变频器容量计算143.3 电梯运行主电路153.4轿厢门开关电路153.5 显示电路163.5

2、.1楼层显示电路163.5.2 运行方向指示灯173.5.3轿内指令记忆灯及厅外召唤记忆灯173.6 I/O点分配183.7 硬件/接线图19第4章 软件设计214.1 软件设计流程214.2开关门控制224.2.1开门控制224.2.2关门控制234.3楼层显示控制244.4 运行反向控制254.5 呼叫指令登记控制254.6电梯的停止控制284.7 超重报警控制284.8 电梯运行控制29第5章 系统调试仿真315.1 GX-Developer软件简介315.2 程序运行调试31结 论34参考文献35附录A 电路原理图37附录B 程序清单38摘 要随着现代城市的发展，高层建筑日益增多，电梯

3、成为人们日常生活必不可少的代步工具。为了提高电梯控制系统的可靠性和设备的工作效率，本文设计了一套基于PLC变频调速电梯控制系统。该系统以日本三菱公司生产的FX2N-80MR型PLC为主控器，以VS-616G5变频器为调速装置，实现电梯满足平稳、精确运行的要求。该电梯具有PLC输入输出模块、变频调速模块、楼层显示模块、轿厢门开关模块和电梯上下运行模块，软件部分采用三菱PLC配套软件GX-Developer编写梯形图。调试结果表明，该电梯控制系统能满足呼梯、轿厢门开关、上下可逆运行的要求。关键词：电梯控制；FX2N-80MR PLC；梯形图；VS-616G5变频器 2Abstract With t

4、he development of modern cities, increasing high-rise buildings, elevators become an everyday essential means of transport. In order to improve the efficiency of the elevator control system reliability and equipment, the paper designed based on PLC Frequency Control elevator control system. The syst

5、em produced by Mitsubishi FX2N-80MR-type PLC-based controller to VS-616G5 inverter to control devices, to achieve a smooth elevator meet, requires accurate operation. The elevator has a PLC input and output modules, inverter modules, floor display module, car doors and elevators running up and down

6、the switching module module, part of Mitsubishi PLC software supporting software GX-Developer write ladder.Debugging results show that the elevator control system to meet the call, the car door switch, the requirements to run up and down reversible.Keywords: Elevator Ctrol; FX2N-80MR PLC;Ladder Diag

7、ram; VS-616G5 Variable-frequency Drive2第1章 绪论随着社会的不断发展，楼房越来越高，而电梯成为了高层楼房的必要设备。经过人类一个多世纪的不懈努力，电梯已经从手柄开关操纵电梯，按钮控制电梯发展到了现在的群控电梯，为高层运输做出了巨大的贡献。1.1课题背景目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择第二种方式

8、，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；而PLC可靠性高，程序设计方便灵活、抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点，所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现1。 电梯是将机械原理应用、电气技术、微处理器技术、系统工程学、人体工程学及空气动力学等多学科和技术集于一体的机电设备，它是建筑物中的永久性垂直交通工具4。为满足和提高人们的生活质量，电梯的智能化、自动化技术迅速发展。特别是随着计算机网络技术、微电子和电力电子技术的飞速发展，现代电梯的技术含量日益提高。在改善电梯性能的同时，对电梯的设计、管理和维护人们提出了更高的要求。1.2 设计的目的和意义 随着我国经济的高速发展

9、，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，电梯已成为人类现代生活广泛使用的人员运输工具。随着人们对电梯运行安全性、高效性、舒适性等要求的提高，电梯得到了快速发展，其拖动技术已经发展到了调频调压调速，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制4。可编程控制器（PLC）因为稳定可靠、结构简单、成本低廉、简单易学、功能强大和使用方便已经成为应用面最广、最广泛的通用工业控制装置，成为当代工业自动化的主要支柱之一。电梯控制要求介入设备使用简便，对应于系统组态的编程简单，具有人性化的人机界面，配备应用程序库，加快编程和调试速度。通过PLC对程序设计，提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适

10、感。因此PLC在电梯控制系统中的应用非常广泛，非常有实际价值6。1.3 电梯的组成 （1）曳引系统：曳引系统的主要功能是输出与传递动力，使电梯运行。曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。 （2）导向系统：导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。导向系统主要由导轨，导靴和导轨架组成。 （3）轿厢：轿厢是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的工作部分。轿厢由轿厢架和轿厢体组成。 （4）门系统：门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口。门系统由轿厢门，层门，开门机，门锁装置组成。 （5）重量平衡系统：系统的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作

11、中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内，保证电梯的曳引传动正常。系统主要由对重和重量补偿装置组成。 （6）电力拖动系电力拖动系统的功能是提供动力，实行电梯速度控制。 电力拖动系统由曳引电动机，供电系统，速度反馈装置，电动机调速装置等组成。 (7）电气控制系统：电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制。电气控制系统主要由操纵装置，位置显示装置，控制屏(柜)，平层装置，选层器等组成。 （8）安全保护系统：保证电梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故发生。由电梯限速器、安全钳、缓冲器、安全触板、层门门锁、电梯安全窗、电梯超载限制装置、限位开关装置组成。 曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕

12、在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。 固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中偏斜或摆动。常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。轿厢是运载乘客或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。补偿装置用来补偿曳引绳运动中的张力和重量变化，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。指示呼叫

13、系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。安全装置保证电梯运行安全。1.4 设计内容 电梯控制系统设计的主要任务是以PLC、变频器为基础，结合电梯控制系统的内容和工作流程，通过硬件、软件的设计，使电梯安全、平稳、高效运行，基本实现8层电梯运作自动化。该系统要求在乘梯楼层电梯入口处，根据上行或下行的需要，按上方向或下方向箭头按钮，只要按钮上的灯亮，就说明呼叫已被记录，只要等待电梯到来即可。电梯到达开门后，先让轿厢内人员走出电梯，然后呼梯者再进入电梯轿厢。进入轿厢后，根据需要到达的楼层，按下轿厢内操纵盘上相应的数字按钮。同样，只要该按钮灯亮，则说明选层已被记录；此时不用进行其他任何操作，只要等电梯

14、到达目的层停靠即可。电梯行驶到目的层后会自动开门，此时按顺序走出电梯即结束了一个乘梯过程。 电梯的功能要求： （1）电梯运行到指定位置后应具有手动或自动开/关门的功能。 （2）利用指示灯显示电梯轿厢外的呼唤信号、电梯轿厢内的指令信号和电梯的到达信号。 （3）能自动判断电梯的运行方向，并发出响应的指示信号和楼层显示信号。 （4）电梯的上行下行有一台交流双速电机牵引。电机正传，电梯上升；电梯反转，电梯下降。 （5）电梯轿厢门由另一台小功率电机驱动。电机正传，轿厢门打开；电机反转，轿厢门关闭。 （6）每一层楼设有呼叫按钮；轿厢内设有开关轿厢门按钮；轿厢内的层面指令按钮。 （7）电梯启动、运行、到站实

15、现速度的调节。 （8）行车时，厅门和轿厢都不能开门。开门之后不能行车，有门连锁保护。 （9）平层时可自动开门、手动开门，夹人时自动开门。第2章 系统设计方案电梯控制系统主要由逻辑和调速两个部分组成，其中逻辑部分主要有控器来实现，调速部分由变频器来实现。，控制器通过编程人员写入复杂的逻辑控制程序，来处理接收得呼梯信号、平层信号、负载信号、检修信号和开关门信号，然后发出各种信号来控制电梯的正常运行。在电梯控制系统中，由于电梯的控制属于随即控制，各种输入信号之间、输出信号之间以及输入信号与输出信号之间的关联性很强，逻辑关系处理起来非常复杂，这就给微处理器编程带来了很大的难度。2.1方案分析 在电梯的控制系统中，逻辑判断起着主要作用，其控制系统必须启动各种控制信号和执行元件（如接触器、继电器、发光指示器、电动机以及电子元件、电力电子器件等），要达到这些目的，其方案有：方案1：继电器控制系统这种控制系统是早期电梯多采用的一种控制方式1。