毕业设计（论文）-基于plc控制的交流变频调速电梯系统的设计

1课程名称基于PLC控制的交流变频调速电梯系统的设计学生姓名指导老师日期2012年2月26日2目录摘要ABSTRACT第一章绪论111电梯的概述1111电梯的发展1112电梯的发展趋势212PLC在电梯控制中的应用2121PLC的特点2122PLC控制电梯的优点213电梯继电器控制系统3131电梯继电器控制系统的优点3132电梯继电器控制系统存在的问题314电梯变频调速系统3141电梯变频调速系统的控制3142电梯变频调速控制的特点3第二章简述电梯421电梯的结构4211四大空间5212八大系统522电梯的组成5221曳引系统5222导向系统6223轿厢6224门系统6225重量平衡系统6226电气控制系统6227电力拖动系统628安全保护系统723电梯的分类7231电梯的类型7232电梯的主要参数9第三章方案的选择1131可编程序控制器（PLC）11311可编程序控制器（PLC）的基本概念11312可编程序控制器（PLC）的基本组成13313可编程序控制器（PLC）的工作原理14314可编程序控制器（PLC）的特点及应用1532可编程序控制器（PLC）的选择15321轿厢位置检测15322可编程序控制器（PLC）的选型16333变频器的选择16331变频器的分类16332通用变频器19333安川VS616G5型变频器19第四章系统设计41电梯的三个工作状态411电梯的自检状态412电梯的正常工作状态413电梯强制工作状态42元件相互间的接线图421电梯系统总体接线图43电梯中可编程序控制器（PLC）的设计431电梯中PLC输入信号的地址431电梯中PLC输出信号的地址44梯形图编写441电梯开关门梯形图442电梯到层指示443层呼叫指示灯控制444电梯启动和方向选择及变速控制结论参考文献2摘要随着我国经济的高速发展，社会环境的整体提升，电梯已成为我们生活中不可或缺的组成部分。而电梯的控制技术也已从直流电动机拖动到交流单速、交流双速电动机驱动，到交流调压调速（ACVV）控制，发展到交流调压调频技术VVVF控制，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制，其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现的。本次设计是将可编程序控制器（PLC）应用于三层电梯进行逻辑控制，使用变频器实现变频调速，通过合理的选择和设计，使电梯达到较为理想的控制效果。在PLC和变频器的类型选择时，通过性能指标等综合考虑，选用了安川VS616G5型全数字变频器和日本三菱公司生产的FX2N可编程控制器。本次所设计的电梯与传统的电梯相比，在运行上具有良好的舒适感，在生活中可以节约电能，取得了良好的经济效益和社会效益，达到了理想的目的。本设计介绍了电梯的基本结构，阐述了电梯的工作原理，并且设计了PLC程序。整体大致分为硬件设计和软件设计两部分。最后对本论文的研究内容进行了总结与展望。关键词电梯；PLC控制；变频器；变频调速IIABSTRACTWITHCHINASRAPIDECONOMICDEVELOPMENT,THESOCIALENVIRONMENTOFTHEASCENSIONOFTHEWHOLEOFOURLIVES,THEELEVATORHASBECOMEINDISPENSABLEPARTOFWHILETHEELEVATORCONTROLTECHNOLOGYHASDEVELOPEDFROMTHEDCMOTORSTOSINGLESPEEDAC,ACDOUBLESPEEDMOTORDRIVE,TOACADJUSTABLESPEEDCONTROLACVV,TOTHEDEVELOPMENTOFACVVVFTECHNOLOGYVVVFCONTROL,THELOGICCONTROLBYIIITHEPLCTOREPLACETHEORIGINALRELAYCONTROL,MANYOFITSFUNCTIONSTRADITIONALRELAYCONTROLSYSTEMCANNOTBEACHIEVEDTHISDESIGNISAPROGRAMMABLELOGICCONTROLLERPLCISAPPLIEDTOTHETHREELAYERELEVATORCONTROLLOGIC,THEUSEOFFREQUENCYCONVERTERFREQUENCYCONTROL,THROUGHTHERATIONALCHOICEANDDESIGN,SOTHATTHELIFTTOREACHAMORESATISFACTORYCONTROLEFFECTINPLCANDINVERTERTYPESELECTION,THROUGHTHEPERFORMANCEOFTHEINTEGRATEDCONSIDERATION,CHOOSE,VS616G5TYPEFULLDIGITALINVERTERANDMITSUBISHIFX2NPROGRAMMABLECONTROLLERINPRODUCTIONTHEDESIGNOFELEVATORANDELEVATORCOMPAREDTRADITIONAL,INTHERUNWITHGOODCOMFORT,INLIFECANSAVEENERGY,ANDACHIEVEDGOODECONOMICANDSOCIALBENEFITS,TOACHIEVETHEDESIREDPURPOSETHISDESIGNINTRODUCEDTHEBASICSTRUCTURE,ELABORATEDTHEWORKINGPRINCIPLEOFTHEELEVATOR,ANDTHEDESIGNOFPLCPROGRAMTHEWHOLEISBROADLYDIVIDEDINTOTHEHARDWAREDESIGNANDSOFTWAREDESIGNOFTWOPARTSFINALLY,THERESEARCHCONTENTSOFTHISPAPERARESUMMARIZEDANDPROSPECTSKEYWORDSELEVATORPLCCONTROLINVERTERVARIABLEIVFREQUENCYSPEEDREGULATION第一章绪论11电梯的概述电梯是服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的倾角小于15的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入后装载货物。它适用于装置中两层以上的建筑内，是输送人员或货物的垂直提升设备的交通工具。111电梯的发展电梯进入人们的生活已经有100多年了。早在公元前1115年至1079年之间我国劳动人民就已经开始使用“桔棒”等人力升降机。在公元前236年古希腊阿基米德设计了人力驱动的卷筒卷扬机，而作为升降设备。在1887年，美国奥的斯公司制造出世界上第一台电梯，这是一2台以直流电动机传动的电梯。它被装设在1889年纽约德玛利斯大厦。这座古老的电梯，每分钟只能走10米左右。当初设计的电梯纯粹是为了省力。在1900年，以交流电动机传动的电梯开始问世。在1902年，瑞士的迅达公司研制成功了世界上第一台按钮式自动电梯，采用全自动的控制方式，提高了电梯的输送能力和安全性。在1903年，又将卷筒式驱动方式改进为槽轮式（即曳引式）驱动。所谓卷筒式驱动，是将曳引绳缠卷在卷筒上来提升重物，而槽轮式也称为曳引式驱动，是在曳引绳一端提升重物，另一端为平衡重，依靠曳引绳和曳引轮的绳槽之间的摩擦来驱动重物作垂直运动。因此只要在曳引系统的容量和强度允许范围内，通过改进曳引绳长度就可适应不同的提升高度，而不再像卷筒式那样受卷筒长度限制。此外，当重物或平衡重碰底时，曳引绳与曳引槽会由于摩擦力减小而打滑，从而避免了像卷筒式那样，在失控时造成的曳引绳断裂等严重事故的安全。从19世纪末开始，对于调速性能要求较高的电梯，都是采用直流电机控制。直流电机控制系统具有调速范围宽、可连续平衡地调速以及控制方便、灵活、快捷、准确等优点。然而，早期的直流电机控制系统往往是直流发电机一电动机组调速系统，其体积、重量、能耗和噪声都很大。由于交流单速控制和交流双速控制电梯的结构简单、价格较低、使用维护方便，所以从电梯问世至今，交流单速控制和交流双速控制一直广泛地应用于调速性能要求不高的场合。1967年，由于电子技术及半导体器件的发展，出现了交流调压调速3ACVV控制。1976年，微处理器应用于电梯控制。在1980年，出现了将微机用于速度控制和运行管理控制的全电子化交流反馈控制的电梯，其精确的控制使电梯的舒适感和群控性能得到进一步提高。1984年，由于固态功率器件的不断发展及微机技术的应用，出现了交流变频调速VVVF电梯控制系统。VVVF电梯以其独特的先进技术和性能，实现了节能、快速、舒适、平层、准确、低噪音、安全等目标。由于其具有优越的调速性能、显著的节能效果，已取代交流调压调速电梯成为电梯控制方式的主流。在电梯控制系统方面，目前国外发达国家的电梯正在推广32位微机控制系统。并已经开始淘汰16位以下微机控制系统。利用微机对电梯的控制不仅能使系统的动态品质的提高，也将大大提高电梯运行效率。它们都采用闭环反馈单微处理机控制系统或多微处理机协调控制系统。在电梯传动系统方面，采用交流变压变频VVVF调速技术，使电梯从超低速到高速无级调速高精度运行，具有节能、对电网污染小、乘坐舒适感佳等优点。在交流电机变频调速控制系统中通常采用矢量控制技术，这种控制方式能使得电机在各种速度运行时具有良好的机械特性，特别是在低速控制性能尤为突出。在电梯反馈系统方面，采用绝对值位置编码器从电梯轿厢上反馈轿厢绝对位置信号，对曳引电机进行以距离为原则的控制，以实现直接平层技术，来达到优越的电梯运行效果。112电梯的发展趋势（1）电梯群控系统将更加智能化。智能化的电梯首先要与智能化4的大厦所有自动化信息系统联网，如与消防、保安、楼宇设备控制等系统交互联系，使电梯成为安全舒适、高效优质的服务工具。串行通讯以其布线简单，信息传输量大等优点，在电梯控制系统中的应用日益增多，由于去掉了微机接口板上大量输入和输出电路，减少了井道、机房中的布线数量，可靠性大大提高。电梯困人故障一直因扰着电梯的承包商，远程监控服务系统集通讯、故障、诊断、微处理机为一体，可以通过市话线传递电梯的运行和故障信息到远程服务中心。远程维修监控中心始终监控着他们所承包的电梯，随时可以知道电梯的运行状态和发生故障的属性，维修人员去故障梯之前就已知道该维修的项目，减少了维修服务的成本和时间，这种预保养式的售后服务方式将是电梯工业技术发展的一个重要方向。随着智能建筑的发展，电梯的智能群控系统能与大楼所有的自动化服务设备结合成整体智能系统。（2）高速、超高速电梯越来越多。曳引式超高速电梯的研究继续在采用超大容量电动机、高性能的微处理器、减振技术、新式滚轮导靴和安全钳、永磁同步电动机、轿厢气压缓解和噪声抑制系统等方面推进。采用直线电机驱动的电梯也有较大研究空间。未来超高速电梯舒适感会有明显提高。（3）蓝牙技术在电梯上广泛应用蓝牙技术是一种全球开放的、短距无线通讯技术规范，它可通过短距离无线通讯，把电梯各种电子设备连接起来，无需纵横交错的电缆线，可实现无线组网。（4）绿色电梯与节能电梯将普及。要求电梯节能、减少油污染、5电磁兼容性强、噪声低、长寿命、采用绿色装潢材料、与建筑物协调等。甚至有人设想在大楼顶部的机房利用太阳能作为电梯补充能源。现如今随着一些高端科技的普及，应用到电梯行业的技术越来越多。12PLC在电梯控制中的应用121PLC的特点PLC即可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点L可靠性对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。APLC不需要大量的活动元件和接线电子元件，它的接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短。BPLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，冗余设计，断电保护，故障诊断和信息保护及恢复等，提高了TBF，降低了TTR，使可靠性提高。CPLC有较高的易操作性，它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不易发生操作的错误。DPLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机控制更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言，编程出错6率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。E在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件采用先进的工艺制造流水线制造对干扰的屏蔽、隔离和滤波等对电源的断电保护对存储器内容的保护等。FPLC的软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。例如，采用软件滤波软件自诊断简化编程语言等。2易操作性，PLC的易操作性表现在下列几个方面A操作方便对PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作。大多数PLC采用编程器进行输入和更改的操作。编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型的PLC，编程器采用了CRT屏幕显示，因此，程序的输入直接可以显示。更改程序的操作也可直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT上显示。B编程方便PLC有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说，由于梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。采用布尔助记符编程语言时，十分有助于编程人员的编程。C维修方便PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快的找到故障的部位，以便维修。3灵活性，PLC的灵活性表现在以下几个方面A编程的灵活性。PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。编程方法的多样性使编程方便、应用面拓展。B扩展的灵活性。PLC的扩展灵活性是它的一个重要特点。7它可根据应用的规模不同，即可进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。C操作的灵活性。操作十分灵活方便，监视和控制变得十分容易。122PLC控制电梯的优点1在电梯控制中采用了PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。2去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。3PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。4PLC可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。5用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。6更改控制方案时不需改动硬件接线。13电梯继电器控制系统131电梯继电器控制系统的优点1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，适合于一般技术人员和技术工人所掌握。2系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。3大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格较便宜。4多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，己形成系列化产8品，技术资料图纸齐全，熟悉、掌握的人员较多。132电梯继电器控制系统存在的问题（1）系统触电繁多、接线线路复杂，且触电容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高。（2）电磁机构及触电动作速度较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。（3）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。（4）系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。（5）普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高。（6）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，不但会造成机械部件损坏，还可能出现人身事故。14电梯变频调速系统141电梯变频调速系统的控制变频调速是通过改变电动机电源频率实现速度调节，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。变频调速系统的控制方式包括VF、矢量控制（VC）、直接转矩控制（DTC）等。VF控制主要应用在低成本、性能要求较低的场合；而矢量控制的引入，则开始了变频调速系统在高性能场合的应用。9近年来随着半导体技术的发展及数字控制的普及，矢量控制的应用已经从高性能领域扩展至通用驱动及专用驱动的场合，乃至家用电器。交流驱动器已在工业机器人、自动化出版设备、价格工具、传输设备、电梯、压缩机、轧钢、风机泵类、电动汽车、起重设备及其它领域中得到广泛应用。随着半导体技术的飞速发展，数字信号处理器的处理能力愈加强大，处理力度不断提升，变频调速系统完全有能力处理复杂的任务，实现复杂的观测、控制算法，传动性能也因此达到前所未有的高度。142电梯变频调速系统控制的特点随着电力电子技术、微电子技术和计算机控制技术的飞速发展，交流变频调速技术的发展也十分迅速。电动机交流变频技术是当今节电，改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种手段。变频调速以其优异的调速性能和起制动平稳性能、高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。变频调速电梯的特点1变频调速电梯使用的是异步电动机，比同容量的直流电动机具有体积小、占空间小、结构简单、维护方便、可靠性高、价格低等优点。2变频调速电源使用了先进的SPWM技术SVPWM技术，明显改善了电梯运行质量和性能调速范围宽、控制精度高，动态性能好，舒适、安静、快捷，已逐渐取代直流电机调速。103变频调速电梯使用先进的SPWM和SVPWM技术，明显改善了电动机供电电源的质量，减少谐波，提高了效率和功率因数，节能明显。第二章简述电梯21电梯的结构211四大空间机房部分、井道及地坑部分、轿厢部分、层站部分。212八大系统曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统、安全保护系统。22电梯的组成现代电梯由机械系统和电气系统两部分组成。电气系统又由电力驱动系统、电气控制系统和安全保护系统三部分组成。导向系统以及机械安全保护装置等部分组成221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、导向轮组成。为了提高电梯的安全可靠性和平层精确度，在电梯的曳引机上一般装有制动器。制动器是电梯机械系统的主要安全设施之一，它能使运行中的电梯轿厢和对重在系统断电后立即抱闸，强制电梯停止，并在任何停车位置定位不动。而且，制动器直接影响着电梯的乘坐舒适感和平层精确度。曳引机，包括电动机、减速器、制动器和曳引轮在内的靠曳引绳11和曳引轮槽摩擦力驱动或停止电梯的装置。曳引机有分为有齿轮曳引机（即电动机通过减速齿轮箱驱动曳引轮的曳引机）和无齿轮曳引机（即电动机直接驱动曳引轮的曳引机）。曳引绳，连接轿厢和对重的装置，并靠与曳引轮槽的摩擦力驱动轿厢升降的专用钢绳。222导向系统导向系统由导轨、导靴和导轨架组成。在井道中确定轿厢与对重的相互位置，对它们的运动起导向作用。223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。轿厢主要由轿厢体和轿厢架构成，分客梯轿厢、货梯轿厢、病床梯轿厢和观光梯轿厢、汽车梯轿厢和杂物梯轿厢等。高级电梯的轿厢底装有机械和电气的检测装置，可以检测电梯的载荷情况。载荷情况转化为电信号送到电气控制系统，可以避免电梯在超载的情况下运行，减少事故发生。224门系统门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口，防止坠落和挤伤事故的发生。门系统由轿厢门，层门，开门机，门锁装置组成。225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。重量平衡系统主要由对重和重量补偿装置组成。对重由对重架和对重块组成，其重量和轿厢满载时的重量成一定比例，与轿厢12间的重量差具有一个恒定的最大值，又称平衡铁。重量补偿在高层电梯中，补偿轿厢与对重侧曳引绳长度变化对电梯平衡设计影响的装置。226电气控制系统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。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、钢丝绳拽引式结构，其机械部分由拽引系统，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。227电力拖动系统电力拖动系统的功能是提供动力，实现电梯速度控制。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。它的作用是对电梯进行速度控制。（1）曳引电动机电梯的动力源。根据电梯配置可用交流电动机或直流电动机。（2）供电装置为电梯的电动机提供电源的装置。（3）速度检测装置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。13（4）电动机调速装置调速装置对曳引电机进行速度控制。交流调速电动机的调速控制方式，有交流变极调速、交流变压调速和变频变压调速；直流电动机具有调速性能好和调速范围大的特点，常用发电机组构成的晶闸管励磁的发电机电动机、晶闸管直接供电的晶闸管电动机。228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。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。23电梯的分类231电梯的类型根据建筑的高度、用途及客流量（或物流量）的不同，而设置不同类型的电梯。1、按用途分类乘客电梯，为运送乘客设计的电梯，要求有完善的安全设施以及一定的轿内装饰。载货电梯，主要为运送货物而设计，通常有人伴随的电梯。医用电梯，为运送病床、担架、医用车而设计的电梯，轿厢具有14长而窄的特点。杂物电梯，供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等设计的电梯。观光电梯，轿厢壁透明，供乘客观光用的电梯。车辆电梯，用作装运车辆的电梯。船舶电梯，船舶上使用的电梯。建筑施工电梯，建筑施工与维修用的电梯。其它类型的电梯，除上述常用电梯外，还有些特殊用途的电梯，如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯、消防员用电梯等。2、按驱动方式分类交流电梯，用交流感应电动机作为驱动力的电梯。根据拖动方式又可分为交流单速、交流双速、交流调压调速、交流变压变频调速等。直流电梯，用直流电动机作为驱动力的电梯。这类电梯的额定速度一般在200M/S以上。液压电梯，利用电动泵驱动液体流动，由柱塞使轿厢升降的电梯。齿轮齿条电梯，将导轨加工成齿条，轿厢装上与齿条啮合的齿轮，电动机带动齿轮旋转使轿厢升降的电梯。螺杆式电梯，将直顶式电梯的柱塞加工成矩形螺纹，再将带有推力轴承的大螺母安装于油缸顶，然后通过电机经减速机（或皮带）带动螺母旋转，从而使螺杆顶升轿厢上升或下降的电梯。15直线电机驱动的电梯，其动力源是直线电机。电梯问世初期，曾用蒸汽机、内燃机作为动力直接驱动电梯，现已基本绝迹。3、按速度分类电梯无严格的速度分类，中国习惯上按下述方法分类。低速梯，常指低于100M/S速度的电梯。中速梯，常指速度在100200M/S的电梯。高速梯，常指速度大于200M/S的电梯。超高速梯，速度超过500M/S的电梯。随着电梯技术的不断发展，电梯速度越来越高，区别高、中、低速电梯的速度限值也在相应地提高。4、按操纵控制方式分类手柄开关操纵，电梯司机在轿厢内控制操纵盘手柄开关，实现电梯的起动、上升、下降、平层、停止的运行状态。按钮控制电梯是一种简单的自动控制电梯，具有自动平层功能，常见有轿外按钮控制、轿内按钮控制两种控制方式。信号控制电梯，这是一种自动控制程度较高的有司机电梯。除具有自动平层，自动开门功能外，尚具有轿厢命令登记，层站召唤登记，自动停层，顺向截停和自动换向等功能。集选控制电梯，是一种在信号控制基础上发展起来的全自动控制的电梯，与信号控制的主要区别在于能实现无司机操纵。并联控制电梯，23台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制，16共用层站外召唤按钮，电梯本身都具有集选功能。5、按电梯有无司机分类有司机电梯，电梯的运行方式由专职司机操纵来完成。无司机电梯，乘客进入电梯轿厢，按下操纵盘上所需要去的层楼按钮，电梯自动运行到达目的层楼，这类电梯一般具有集选功能。有/无司机电梯，这类电梯可变换控制电路，平时由乘客操纵，如遇客流量大或必要时改由司机操纵。6、其它分类方式按机房位置分类，则有机房在井道顶部的（上机房）电梯、机房在井道底部旁侧的（下机房）电梯，以及有机房在井道内部的（无机房）电梯。按轿厢尺寸分类，则经常使用“小型”、“超大型”等抽象词汇表示。此外，还有双层轿厢电梯等。7、特殊电梯斜行电梯，轿厢在倾斜的井道中沿着倾斜的导轨运行，是集观光和运输于一体的输送设备。特别是由于土地紧张而将住宅移至山区后，斜行电梯发展迅速。立体停车场用电梯，根据不同的停车场可选配不同类型的电梯。建筑施工电梯，是一种采用齿轮齿条啮合方式（包括销齿传动与链传动，或采用钢丝绳提升），使吊笼作垂直或倾斜运动的机械，用以输送人员或物料，主要应用于建筑施工与维修。它还可以作为仓库、码头、船坞、高塔、高烟囱的长期使用的垂直运输机械。17232电梯的主要参数主参数指额定载荷和额定速度。额定载荷QKG是制造电梯所依据的载荷或卖方保证正常运行的载荷。额定速度VM/S是制造电梯所依据的并由卖方保证正常运动的轿厢速度。随着高层建筑的大量兴建，人们无论是上下班、逛商场、看病或访友、居家生活都要与电梯打交道。电梯的使用数量越来越大，使用频率越来越高，电梯的安全问题越发引起人们的关注。233电梯的型号我过城乡建设环境保护部（JJ451986）电梯、液压梯产品型号编制方法的规定如下第三章方案的选择31可编程序控制器（PLC）311可编程序控制器（PLC）的概念可编程逻辑控制器（PLC），一种数字运算操作的电子系统，专为18在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。312可编程序控制器（PLC）的基本组成PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。如图31所示可编程序控制器（PLC）主要由中央处理器、存储器、输入输出接口、电源及外接编程器构成。在目前较流行的模块式结构中，常在母板上按系统要求配置CPU单元（包括电源）、存储单元、IO单元等。中央处理器中央处理单元（CPU）是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、19存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。（1）系统程序存储器制造可编程序控制器产品的厂家根据CPU部件的指令系统编写的程序为系统程序，它固化在只读存储器ROM和可擦除只读存储器EEPROM中。存储在ROM和EPROM中。存储在ROM和EPROM的内容，在断电情况下保持不变。系统程序存储器存放内容包括系统工作程序（监控程序）、模块化应用功能子程序、命令解释程序、功能子程序的调用管理程序、系统诊断程序和系统参数。以上系统程序存储器中的内容20都是事先存放在ROMEPROM芯片中，开机后便可运行其中程序。另外，存放在系统程序存储器中的内容用户无法直接存取，它和硬件一起决定了该可编程序控制器的各项性能。（2）用户程序存储器使用可编程序控制器产品的用户根据机器指令编写的程序称为用户程序。一般可编程序控制器产品说明书中所列的存储器就是指用户存储器。所以不同的可编程序控制器产品，其存储容量各不相同。用户程序存储器一般采用加备用电池的读写存储器（随机存储器）RAM、EPROM和EEPROM。存放在RAM中的内容在可编程序控制器断电时会消失，所以目前一般采用锂电池在可编程序控制器断电时保存其内容，直到用户需要修改时为止。用户程序存储器内容包括用户有编程器键盘输入的程序、各种暂存数据和中间结果等。中小型可编程序控制器用户程序存储器容量一般不超过8KB，大型可编程序控制器用户程序存储器容量可高达几百千字节。输入输出接口输入输出接口起着可编程序控制器与外围设备之间信息的作用。（1）输入接口可编程序控制器通过输入接口把工业设备或生产过程的状态或信息输入主机，通过用户程序的运算和操作，将结果通过输出接21口输出给执行机构。一般情况下，现场的输入信号可以是按钮开关、行程开关、接触器的触点以及其他一些传感器输出的开关量或模拟量（要通过数模变换后才能够输入可编程序控制器内。）输入接口一般由光电耦合电路和微电脑输入接口电路组成。光电耦合输入接口电路该电路的核心是光电耦合器件，应用最多的是发光二极管和光电三极管构成的光电耦合器。采用光电耦合电路与现场输入信号连接可以有效防止现场的强电干扰进入到可编程序控制器中。由于信号依靠光耦合，在电气上完全隔离，传输后的信号不会反馈到输入端，不会产生地线干扰其他串扰。考虑到发光二极管的正向电阻较低，其输入阻抗也较低，而外界干扰信号的内阻远远大于发光二极管的正向电阻，根据分压原理可知，干扰源能够分配（馈送）给可编程序控制器输入端的干扰噪声很小。发光二极管的原理告诉我们，只有在发光二极管中通过一定量的电流时才会发光，尽管干扰能源产生较大的电压，但其内阻很大，能量并不大，只能产生很弱的电流，所以干扰信号收到抑制。微电脑输入电路微电脑输入接口电路是由专门集成电路芯片来完成的，在这个芯片上一般由输入数据寄存器、选通电路和中断请求电路构成。现场的输入信号通过光电耦合传送到输入数据寄存器，然后由总线传送给CPU。（2）输出接口可编程序控制器的输出信号是通过输出接口传送的，这些信号22控制现场的执行部件完成相应的动作。常见现场执行部件有电磁阀、接触器、继电器、信号灯、电动机等。现场输出接口电路由输出接口电路和功率驱动电路组成。输出接口电路与微电脑输入接口电路一样，输出接口电路也采用集成的输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路。在CPU的控制下，通过数据总线将要输出的信号传送到输出数据寄存器中，在功率驱动电路作用下输出。功率驱动电路可编程序控制器输出一般有三种方式可供选用，分别采用继电器方式输出、晶闸管方式输出和晶体管方式输出，目前以继电器方式输出较多。电源PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在1015）范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。313可编程序控制器（PLC）的工作原理一扫描技术当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。（一）输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次23地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。二）用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被24更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。（三）输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。314可编程序控制器（PLC）的功能及应用1开关逻辑和顺序控制这是PLC应用最广泛、最基本的场合。它的主要功能是完成开关逻辑运算和进行顺序逻辑控制，从而可以实现各种简单或十分复杂的控制要求。2模拟控制在工业生产过程中，由许多连续变化的物理量需要进行控制，如温度、压力、流量、液位等，这些都属于模拟量。为了实现工业领域对模拟量控制的广泛要求，目前大部分PLC产品都具备处理这类模拟量的功能。特别是在系统中模拟量控制点数不多，同时混有较多的开关量时，PLC具有其他控制装置所无法比拟的优势。另外某些PLC产品还提供了典型控制策略模块，如PID模块，从而可实现对系统的PID等反馈或其他模拟量的控制运算。3定时控制PLC具有很强的定时、计数功能，它可以为用户提供数十甚至上百个定时与计数器。其定时时间间隔可以由用户加以设定。对于计数器，如果需要对于频率较高的信号进行计数，可以选择高速计数器。254数据处理新型PLC都具有数据处理的能力，它不仅能进行算术运算，数据传送，而还能进行数据比较、数据转换、数据显示打印等功能，有些PLC还可以进行浮点运算、函数运算。5信号连锁系统信号连锁是安全生产所需的。在信号连锁系统中，采用高可靠性的PLC是安全生产的要求。对安全要求高的系统还可采用多重的检出元件和连锁系统，而对其中的逻辑运算等，可采用冗余的PLC实现。6通信把PLC作为下位机，与上位机或同级的可编程序控制器进行通信，完成数据的处理和信息的交换，实现对整个生产过程的信息控制和管理，因此PLC是实现工厂自动化的理想工业控制器；32可编程序控制器（PLC）的选择321轿厢位置检测轿厢位置检测装置俗称选层器，它检测电梯轿厢运行状态，所处位置，及时向控制系统发出所需要的信号。其主要功能是根据登记的内选与外呼信号和轿厢的位置关系，确定运行方向；当电梯将要到达所需停站的楼层时，给曳引电动机减速信号，使其换速，当平层停车后，发出信号以消去已应答的选层、呼梯信号，并指示轿厢当前位置，选层器种类较多，通常分为三大类，即机械选层器、继电器选层器和微机选层器。其中机械选层器与继电器选层器将随着继电器控制电梯的逐步淘汰，而淘汰位置检测方法主要有如下几种26用干簧管磁感应器或其他位置开关。这种方法直观、简单。利用稳态磁保开关，这种方法需对磁保开关的不同状态进行编码，在各种编码方式中适合电梯控制的只有格雷变形码，进行运算时需采用PLC指令译码，比较麻烦，软件译码也使程序变的庞大。利用旋转编码器。旋转编码器是一种旋转式测量装置，通常安装在被测轴上，随被测轴一起转动，用一测量转动量（主要是转角），并把它们转换成数字形式的输出信号，在电梯中用码盘来检测轿厢的运行速度及轿厢所在位置，用作速度反馈信号和位置指示信号。考虑到位置检测的准确性、简单及可靠性，本系统中采用干簧管磁感应器。322可编程序控制器（PLC）的选型近年来，可编程控制器的应用十分普遍，其品种、型号、规格、功能也多种多样。综合多种因素考虑，本设计选用日本三菱公司生产的FX2N系统PLC。三菱公司是日本生产PLC的主要厂家之一，FX2N机型是三菱公司的典型产品，按叠装式装配。FX2N系统PLC具有以下优点最大范围地包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，可以为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。根据需要，本课题选择FX2N48MR。2733变频器的选择随着变频器性能价格比的提高，交流变频调速己应用到许多领域，由于变频调速的诸多优点，使得交流变频调速在电梯行业也得到广泛应用。目前有为电梯控制而设计的专用变频器早已问世，其功能较强，使用灵活，但价格相对较贵。因此，本设计没有采用专用变频器，而是选用了通用变频器通过合理的配置、设计和编程，同样可以达到专用变频器的控制效果。这是本设计的特点之一。目前，市场流行的通用变频器的种类繁多，而电梯行业中使用的变频器的品牌也不少，其控制系统的结构也不尽相同，但其总的控制思想却是大同小异。331变频器的分类变频器的种类很多，下面根据不同的分类方法对变频器分类单元串联型变频器这是近几年才发展起来的一种电路拓扑结构，它主要由输入变压器、功率单元和控制单元三大部分组成。采用模块化设计，由于采用功率单元相互串联的办法解决了高压的难题而得名，可直接驱动交流电动机，无需输出变压器，更不需要任何形式的滤波器。整套变频器共有18个功率单元，每相由6台功率单元相串联，并组成Y形连接，直接驱动电机。每台功率单元电路、结构完全相同，可以互换，也可以互为备用。变频器的输入部分是一台移相变压器，原边Y形连接，副边采用28沿边三角形连接，共18副三相绕组，分别为每台功率单元供电。它们被平均分成、三大部分，每部分具有6副三相小绕组，之间均匀相位偏移10度。该变频器的特点如下采用多重化PWM方式控制，输出电压波形接近正弦波。整流电路的多重化，脉冲数多达36，功率因数高，输入谐波小。模块化设计，结构紧凑，维护方便，增强了产品的互换性。直接高压输出，无需输出变压器。极低的DV/DT输出，无需任何形式的滤波器。采用光纤通讯技术，提高了产品的抗干扰能力和可靠性。功率单元自动旁通电路，能够实现故障不停机功能。随着现代电力电子技术及计算机控制技术的迅速发展，促进了电气传动的技术革命。交流调速取代直流调速，计算机数字控制取代模拟控制已成为发展趋势。交流电机变频调速是当今节约电能，改善生产工艺流程，提高产品质量，以及改善运行环境的一种主要手段。变频调速以其高效率，高功率因数，以及优异的调速和启制动性能等诸多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。以前的高压变频器，由可控硅整流，可控硅逆变等器件构成，缺点很多，谐波大，对电网和电机都有影响。近年来，发展起来的一些新型器件将改变这一现状，如IGBT、IGCT、SGCT等等。由它们构成的高压变频器，性能优异，可以实现PWM逆变，甚至是PWM整流。29不仅具有谐波小，功率因数也有很大程度的提高。按变换的环节分类（1）交直交变频器，则是先把工频交流通过整流器变成直流，然后再把直流变换成频率电压可调的交流，又称间接式变频器，是目前广泛应用的通用变强（2）可分为交交变频器，即将工频交流直接变换成频率电压可调的交流，又称直接式变频器按直流电源性质分类（1）电压型变频器电压型变频器特点是中间直流环节的储能元件采用大电容，负载的无功功率将由它来缓冲，直流电压比较平稳，直流电源内阻较小，相当于电压源，故称电压型变频器，常选用于负载电压变化较大的场合。（2）电流型变频器电流型变频器特点是中间直流环节采用大电感作为储能环节，缓冲无功功率，即扼制电流的变化，使电压接近正弦波，由于该直流内阻较大，故称电流源型变频器（电流型）。电流型变频器的特点（优点）是能扼制负载电流频繁而急剧的变化。常选用于负载电流变化较大的场合。按主电路工作方法分类电压型变频器、电流型变频器按照工作原理分类30可以分为V/F控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等按照开关方式分类可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器按照用途分类可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。此外，变频器还可以按输出电压调节方式分类，按控制方式分类，按主开关元器件分类，按输入电压高低分类。按变频器调压方法、PAM变频器是一种通过改变电压源UD或电流源ID的幅值进行输出控制的。、PWM变频器方式是在变频器输出波形的一个周期产生个脉冲波个脉冲，其等值电压为正弦波，波形较平滑。按工作原理分、U/F控制变频器（VVVF控制）、SF控制变频器（转差频率控制）、VC控制变频器（VECTORYCONTROL矢量控制。按国际区域分类31、国产变频器浙江三科、欧瑞传动、森兰、英威腾、蓝海华腾、迈凯诺、伟创、美资易泰帝；、欧美变频器ABB、西门子、日本变频器富士三菱、韩国变频器、台湾变频器台达、香港变频器。按电压等级分类、高压变频器3KV、6KV、10KV、中压变频器660V、1140V、低压变频器220V、380V按电压性质分类、交流变频器ACDCAC（交直交）、ACAC（交交）、直流变频器DCAC（直交）332通用变频器上个世纪80年代初，通用变频器实现了商品化。在近20年的时间内，经历了由模拟控制到全数字控制和由采用BJT到采用IJBT两个大发展过程1容量不断扩大80年代初采用的BJT的PWM变频器实现了通用化。到了90年代初，BJT通用变频器的容量达到了600KVA,400KVA以下的已经系列化。现在IGBT变频器的单机容量已1800KVA，随着IGBT容量的扩大，通用变频器的容量也将随之扩大。2结构的小型化变频器主电路中功率电路的模块化，控制电路32采用大规模集成电路和全数字控制技术，结构设计上采用平面安装技术等一系列措施，促进了变频电源装置的小型化的发展。3多功能和智能化电力电子器件和控制技术的不断进步，使变频器向多功能化和高性能化方向发展。特别是微机的应用，为变频器多功能化和高性能化提供了可靠的保证。人们总结了交流调速电气传动控制的大量实践经验，并不断融入软件功能。日益丰富的软件功能使通用变频器的多功能化和高性能化为用户提供了一种可能，即可以把原有生产机械的工艺水平升级，达到以往无法达到的境界，使其变成一种具有高度软件控制功能的新机种。4应用领域不断扩大通用变频器经历了模拟控制、数字控制、数模混合控制，直到全数字控制的演变，逐步地实现了多功能化和高性能化，进而使之对各类生产机械、各类生产工艺的适应性不断增强。333安川VS616G5型变频器本次设计