基于PLC的变频调速电梯控制系统设计2012电气自动化.doc

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目录

摘要 I

Abstract II

第1章绪论 1

1.1课题的研究背景 1

1.2电梯的国内外发展状况 2

1.3PLC在电梯控制中的应用以及发展前景 3

1.4研究主要内容 4

第2章电梯的概述 6

2.1电梯的基本结构 6

2.2电梯的种类 8

第3章系统结构及基本方案的选择 10

3.1系统的总体结构 10

3.2设计思路 11

3.3PLC控制系统与其他控制方式的比较 12

3.3.1PLC控制系统与继电器控制系统的比较 12

3.3.2PLC控制系统与计算机控制系统的比较 12

3.3.3PLC的选择 13

3.4变频器的选择 14

第4章硬件设计及参数计算 17

4.1PLC硬件设计 17

4.1.1可编程控制器机型的选择 17

4.1.2输入输出点分配 17

4.2变频器参数设置及计算 18

4.2.1变频器参数设置 18

4.2.2变频器自学习功能的应用方法 20

4.2.3变频器容量计算及制动电阻参数的计算 20

第5章软件设计 22

5.1FX2N系列的基本逻辑指令 22

5.2系统流程图 24

5.3梯形图 25

5.3.1利用旋转编码器获取楼层信息模块 25

5.3.2层楼位置显示模块 27

5.3.3指令信号的登记与消除 28

5.3.4开关门控制模块 29

5.3.5电梯的定向与选层换速模块 31

5.3.6电梯的消防运行模块 32

5.3.7电梯运行控制模块 33

第6章电梯集成控制 34

6.1电梯集成控制概述 34

6.2总体方案 34

6.3系统硬件电路 35

6.3.1主电路的控制 35

6.3.2键盘及显示 36

6.3.3安全回路 36

6.3.4其他 36

6.4软件设计 37

结论 40

参考文献 41

致谢 42

外文资料翻译 43

外文资料 47

摘要

电梯是高层建筑不可缺少的垂直方向的交通运输工具。

随着电梯拖动技术、控制技术的快速发展，电梯已从直流电动机拖动到交流单速电动机驱动、交流双速电动机驱动，到交流调压调速（ACVV，AlternatingCurrentVoltage）控制，发展到交流调压调频技术（VVVF，VariableVoltageVariableFrequency）控制，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制，使得电梯运行的可靠性、安全性、舒适感、平层精度、运行速度、节能降耗、降低噪音等方面得到了极大的发展。

新制造的电梯都采用了对电动机实现线性调速的调压调频（VVVF，VariableVoltageVariableFrequency）技术，由于VVVF电梯采用微机控制，有完善的自检测、自诊断、自保护功能，因而十分安全可靠。

在研究电梯基本结构的基础上，阐述了电梯的拖动原理和控制原理，研究并提出了基于可编程控制器PLC和变频器的电梯控制系统的实现方案，利用安川VS-616G5型变频器可编制速度曲线的特点为电梯舒适度的提高，提供了技术支持。

通过合理分析所得速度控制曲线既可以满足快速性的要求又避免了重力加速度效应，旋转编码器的使用，使PLC的内部的资源和功能得到了充分的利用。

采用PLC对电梯信号系统进行控制，提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制效果。

关键词　PLC控制；变频调速；模块化；电梯；微机控制

Abstract

Theelevatorisanecessaryvehicleforhigh-building’sperpendiculartransportation．Alongwiththerapiddevelopingofdragandcontroltechnique，theelevatorhasbeendevelopedfromtheDCmotordrivetotheACsinglespeedandACdoublespeedmotordrive，tilltheACvariablevoltage（ACVV）controlandthentillthevariablevoltagevariablefrequency（VVVF）control．It’slogiccontrolalsohasbeenreplacedbyPLCfromcontrol-relay,whichleadstothegreatprogressoftheelevator’sreliability,security,comfort,floorprecision，liftingspeed，powersavingandnoisepreventing．New-madeelevatorsallhaveemployedtheVVVFsothattheyworkquitesafelyandreliably,causewhichusemicro-computercontrollingsothattherearesomemeritsfollowing：

perfectself-test，self-diagnostics，self-protect．

Inthisthesisithasstudiedandproposedtheimplementationprojectofelevator’sVVVFcontrolsystembasedonPLCandtransducer．ThisthesishasbeensupportedtechnicallybythemeritofcompilingspeedcurveusingANCHUANVS-616G5．Analyzingreasonablythecurvewhichcannotonlymeetstheclaimingofrapiditybutalsoavoidstheeffectfromaccelerationofgravity．Andtheinteriorresourceandfunctioncanbefullyutilizedusingtherotaryencoder．Ithasbeendevelopedacompleteelevatorcontrolsoftwareinthisthesis,havingraisedtheelevator’scontrollinglevel,improvedthecozyfeeling，sotheeffectofcontrolcomesmoreideally．

Keywords　PLCcontrol；FrequencyConversion；Modularization；Elevator；Micro-computercontrolling

..

I

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第1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。

在国外，已“法规”实行电梯制造、安装和维修一体化，实行由各制造企业认可的、法规认证的专业安装队伍维修单位，承担安装调试、定期维修和检查试验，从而为电梯运行的可靠性和安全性提供了保证。

因此，可以说乘坐电梯更安全。

美国一家保险公司对电梯的安全性做过认真地调查和科学计算，其结论是：

乘电梯比走楼梯安全5倍。

掘资料统计，在美国乘其他交通工具的人数每年约为80亿人次，而乘电梯的人数每年却有540亿人次之多。

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。

可编程序控制器，是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机。

自1969年针对工业自动控制的特点和需要而开发的第一台PLC问世以来，迄今己30多年，它的发展虽然包含了前期控制技术的继承和演变，但又不同于顺序控制器和通用的微机控制装置。

它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电气操作维护人员的技能和习惯，摒弃了微机常用的计算机编程语言的表达方式，独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观、方便易学，调试和查错都很容易。

用户买到所需PLC后，只需按说明书或提示，做少量的安装接线和用户程序的编制工作，就可灵活而方便地将PLC应用于生产实践。

而且用户程序的编制、修改和调试不需要具有专门的计算机编程语言知识。

这样就破除了“电脑”的神秘感，推动了计算机技术的普遍应用。

可编程序控制器PLC在现代工业自动化控制中是最值得重视的先进控制技术。

PLC现已成为现代工业控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能，易与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速记数与位控等高性能模块等优异性能，同益取代由大量中间继电器、时间继电器、记数继电器等组成的传统的继电一接触控制系统，在机械、化工、石油、冶金、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业得到广泛应用。

PLC的应用深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一。

总之，电梯的控制是比较复杂的，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。

PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，随着PLC应用技术的不断发展，将使得它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠，抗干扰性能增强、机械与电气部件有机地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。

因此，它已经成为电梯运行中的关键技术。

1.2电梯的国内外发展状况

在经济不断发展，科学技术日新月异的今天，楼的高度已和经济发展同样的速度成长起来。

电梯作为建筑物内的主要运输工具已经成为我们日常生活的一个不可缺少的组成部分。

一个国家的电梯需求总量，主要受其经济增长速度、城市化水平、人口密度及数量、国家产业结构等综合因素的影响。

我国的国民经济以较高的速度持续增长，城市化水平不断提高。

这从客观上导致了我国电梯行业的空前繁荣景象，我国已经成为全球最大的电梯市场。

上世纪80年代以来，随着经济建设的持续高速发展，我国电梯需求量越来越大。

总趋势是上升的，进入了“第三次浪潮”，2004年总产量超过了8万台，而且目前还没有减速的迹象。

从1949年建国以来全国共生产安装了6l万多台电梯。

尽管如此，我国的电梯远未达到饱和的程度。

全世界平均1000人有l台电梯，我国如果要达到这个水准，还需要增加70