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1、高层住宅电梯控制系统研究高层住宅电梯控制系统研究作者姓名： 专业名称：电气工程及其自动化 指导老师：-I-摘要本文采用可编程控制器（PLC）控制代替传统的继电器控制，采用交流变频调速代替传统的直流调速，设计了高层电梯的控制系统。本文在分析传统电梯控制系统的基础上，对交流变频调速电梯的结构、电气控制部分进行总体设计，确定了系统的总体结构，由PLC来实现电梯信号控制，变频器实现变频调速。在变频器和PLC的类型选择时，通过性能指标等综合考虑，选用了三菱FR-E500系列变频器和日本三菱公司生产的FX2N可编程控制器。电梯系统的软件设计提出了模块化编程思想，包括：门厅召唤功能、轿厢内选层功能、顺/反向
2、截梯功能、电梯自动开关门功能、电梯手动开关门功能、消防/检修功能、楼层显示功能和电梯平滑变速功能。最后对改造后的电梯系统进行模拟调试。本文设计的电梯控制系统提高了电梯的控制水平，改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制和运行效果，并且可以节约能源，降低能耗，减小运行费用。关键词：电梯 PLC 变频调 梯形图 AbstractIn this paper the design programmable logic s seven layers of elevator control system，controller(PLC)control instead of traditional
3、relay control，using ac conversion and speed governing instead of traditional de speed control in the circuit design，and using energy feedbackThis design based on the analysis of the traditional elevator control system，of overall design ac conversion and speed governing structure，electrical control o
4、f elevator part and the overall design，considering the application in elevator energy feedbackdetermine the overallstructure of the system，the PLC to control realization of elevator inverter frequency,realizationIn the type of PLC and inverter，through comprehensive consideration performance index，ch
5、oose the type Mitsubishi FR-E500 Series converter and Mitsubishi Japan production FX2N programmable controllerThe system software design ideas，including the modular programming，vestibular function call，the enclosure，select layer fimction reverse cut ladder function，the function of automatic elevator
6、,the function of manual elevator maintenance function，and firefloor show function and elevator smooth transmission functionAfter the reconstruction of the elevator system simulation test.This paper designs the elevator control system to improve the elevator control，to improve the level of comfort，ma
7、ke the elevator to the ideal elevator control and operation effect，and Can save energy and reduce the energy consumption and reduce operation costsKeywords：Elevator, PLC, Frequency conversion, Ladder diagram 目录摘要IABSTRACTII目录III前言11 绪论21.1 高层住宅电梯的运行原理21.1.1 电梯的系统组成21.1.2 传统电梯控制系统的特点31.2 可编程控制器31.2.1
8、 PLC的工作原理41.2.2 电梯PLC控制系统的优点61.3 交流变频器71.3.1 交流变频器的结构81.3.2 交流变频器的优点92 基于PLC的高层住宅电梯总体设计102.1 电梯的组成102.2 电梯的电气系统112.3 控制系统硬件开发132.3.1 设计思想132.3.2 I/O点数分配162.4高层住宅电梯智能化控制系统183 软件开发223.1 电梯的三个工作状态223.1.1 电梯的自检状态223.1.2 电梯的正常工作状态223.1.3 电梯强制工作状态233.2 系统的软件开发方向确定233.2.1 软件开发特点233.2.2 软件流程243.2.3 模块化编程263
9、.3 系统的软件开发263.3.1 电梯的开关门运行回路263.3.2 电梯的内指令外召唤信号的登记消除283.3.3 电梯的选层定向及反向截梯回路293.3.4 呼梯铃控制与故障报警323.3.5 电梯的消防运行回路334 电梯的调试354.1 变频器的调试安装354.2 基于PLC的电梯模拟调试35总结37致谢38参考文献39前言电梯是一种大型机电产品，作为一种现代的运输工具已广泛的进驻到人们的生活中。当今世界，电梯的使用量已成为衡量现代化程度的标志之一，它必须具有高度的安全性与科学性，因此它的控制系统就受到了广泛的关注。早期的国产电梯控制系统中，电梯信号的逻辑控制一般是由继电器电路来实现
10、的。继电器控制系统故障率高，降低了电梯的运行可靠性与安全性。传统的继电器控制方式已经被计算机控制方式所代替,其控制方式有：单片机控制、单板机控制、单微机控制、多微机控制以及可编程序控制器（PLC）控制等多种方式。其中单片机控制具有成本低,通用性强等优点，但它不适于较复杂的控制算法和故障诊断等要求，微机控制的配件使系统设计和调试更加复杂，它必须具有相应的大型开发系统，这无疑会增加电梯的成本，因此对于一个小型的电梯控制系统利用PLC进行控制将是一个最佳的选择。本课题以7层为例使用日本三菱公司生产的FX2N可编程控制器和FR-E500系列变频器研究了高层住宅电梯的可编程及智能化控制。1 绪论1.1
11、高层住宅电梯的运行原理电梯的运动是通过电梯内部各构件，在通过电梯的内部控制程序，再有外部的按钮，通过认为的输入输出，实行对电梯的运动。每个乘客可以通过对电梯的外部的向上或向下的开关，并且对电梯内部的开关进行选择从而使电梯能进入你想去的预定楼层。而电梯的运行最关键的就是内部的电梯控制程序，它是决定电梯如何运行的关键。通过一个好的控制程序，不但可以延长电梯的寿命，而且也可使电梯在运行过程中更准确。1.1.1 电梯的系统组成电梯是机电合一的大型复杂产品，机械部分相当于人的躯体，电器部分相当于人的神经.机与电的高度合一，使电梯成了现代科学技术的综合产品。曳引系统：曳引系统的主要功能是输出与传递动力，使
12、电梯运行。曳引系统主要由曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。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。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。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。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。电力拖动系统：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
13、引电动机，供电系统,速度反馈装置，电动机调速装置等组成。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。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。由限速器，安全钳，缓冲器，端站保护装置组成。1.1.2 传统电梯控制系统的特点电梯控制系统的作用是对电梯运行方式进行控制，使电梯安全、精确的运转，传统的电梯控制系统是由继电器完成的，这种控制方式有以下特点：1. 大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格便宜；2. 所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于
14、一般技术人员和技术工人所掌握；3. 多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，已形成系列化产品，技术资料图纸齐全，熟悉掌握的人员较多；4. 系统触点繁多接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高；5. 电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高；6. 由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高；而且检查故障困难，费时费工。电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员带来不便和惊扰。且电梯一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故 。1.2 可编程控制器随着科技的进步传统的电梯继
15、电器控制方式已不能满足当今社会的需要，现在普遍使用PLC取代继电器来对电梯进行自动化控制。1.2.1 PLC的工作原理从广义上讲，PLC是一种特殊的工业控制计算机，只不过比一般的计算机具有更强的与工业过程相连接的接口和更直接的适用于控制要求的编程语言，所以PLC与微机控制系统十分相似。图1.1 PLC的组成结构如1.1图所示PLC的系统有以下五部分组成：（1）中央处理单元（CPU）（2）存储器（RAM、EPROM）（3）输入输出单元（I/O接口）（4）电源（开关式稳压电源）（5）编程器1. 中央处理单元CPU：CPU是PLC的核心部件。小型PLC多用8位微处理器或单片机；中型的PLC多用16位微处理器或单片机；大型的PLC多用双型位片机。CPU是PLC控制系统的运算及控制中心，它按照PLC的系统程序所赋予的功能完成如下任务：(1)控制从编程器输入的用户程序和数据的接收与存储。(2)诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误。(3)用扫描的方式接收输入设备的状态（即开关量信号）和数据（即模拟
