基于PLC和变频器的电梯系统控制设计定稿

1、山东省“金蓝领”（维修电工高级技师）论文题 目 基于PLC与变频器的电梯控制系统设计 姓 名 秦可松 指导教师 张 峻 山 （教授） 二O一五年十月十六日 摘要 随着经济的发展，现代城市中的高层建筑日益增多，电梯成为人们日常生活必不可少的代步工具。而电梯性能的好坏，除了电机等硬件以外，电梯控制系统是其核心因素。PLC（Programmable logic controller）因其简单易用、可靠性高、维修养护方便和抗干扰能力强等优点，在电梯控制领域应用极为广泛。本文以三菱FX2N系列PLC为例，以五层电梯为设计对象，分别从电梯控制系统的构成及工作原理，系统PLC配置方案，P

2、LC软件设计，PLC软件的调试仿真和电梯硬件选取等方面，详细的阐述了PLC在电梯控制系统中的应用，形成了以PLC为控制系统的完整的电梯模型，使电梯在更精确、更可靠、更快速的控制平台上运行。关键词：电梯控制，PLC，模型电梯目 录第1章绪论11.1引言1 1.2课题的研究背景及意义.1第2章 可编程器简介22.1可编程控制器的产生32.2 PLC的发展42.3 PLC的基本结构42.4 PLC的基本工作原理62.5 PLC的特点72.6 PLC的主要应用8第3章 电梯的组成和工作原理103.1 电梯的定义和简介10 3.2 电梯的分类11 3.3 电梯的组成113.4轿厢模块16 3.5 电梯的

3、工作原理21 3.6电梯的主要参数及性能指标21第4章 PLC控制电梯模型系统设计234.1 电梯PLC控制方案和要求234.2 PLC控制系统的设计与分析24第5章 电梯PLC的调试与安装315.1 硬件安装31 5.2 软件调试31终结32致谢33参考文献34第1章 引言1.1引言可编程控制器（PLC）是以微处理器为核心，将自动控制技术、计算机技术和通信技术融为一体而发展起来的崭新的工业自动控制装置。PLC以基本代替传统的继电器控制而广泛应用于工业控制的各个领域，它已跃居工业自动化三大支柱的首位。PLC控制系统的硬件是由微处理器（CPU）、存储器（ROM和RAM）、输入/输出（I/O）单元

4、、电源单元及外围设备等组成硬件结构如图1-1所示。系统的规模可根据实际应用的需要而定，可大可小。1.2课题的研究背景及意义 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，对电梯的可靠性、舒适感和美学等方面的要求也有了更高要求。 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， 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

5、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。第2章 可编程器简介2.1可编程控制器的产生可编程控制器是二十世纪七十年代发展起来的控制设备，是集微处理器、储存器、输入

6、/输出接口与中断于一体的器件，已经被广泛应用于机械制造、冶金、化工、能源、交通等各个行业。计算机在操作系统、应用软件、通行能力上的飞速发展，大大加强了可编程控制器通信能力，丰富了可编程控制器编程软件和编程技巧，增强了PLC过程控制能力。因此，无论是单机还是多机控制、是流水线控制还是过程控制，都可以采用可编程控制器，推广和普及可编程控制器的使用技术，对提高我国工业自动化生产及生产效率都有十分重要的意义。可编程控制器(Programmable Controller)也可称逻辑控制器(Programmable Logic Controller),是一微处理器为核心的工业自动控制通用装置，是计算机家族

7、的一名成员，简称PC。为了与个人电脑（也简称PC）相混淆通常将可编程控制器称为PLC。可编程控制器的产生和继电器接触器控制系统有很大的关系。继电器接触器控制已经有伤百年的历史，它是一种弱电信号控制强电信号的电磁开关，具有结构简单、电路直观、价格低廉、容易操作、易于维修的有优点。对于工作模式固定、要求比较简单的场合非常使用，至今仍有广泛的用途。但是当工作模式改变时，就必须改变系统的硬件接线，控制柜中的物件以及接线都要作相应的变动，改造工期长、费用高，用户宁愿扔掉旧控制柜，另做一个新控制柜使用，阻碍了产品更新换代。我国在八十年代初才开始使用PLC，目前从国外应进的PLC使用较为普遍的由日本OMRO

8、N公司C系列、三菱公司F系列、灭国GE公司GE系列和德国西门子公司S系列等。2.2 PLC的发展虽然PLC问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模，超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，PLC也迅速发展。早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这是的PLC多少由电继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等。 这样，使PLC的功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。再硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量快、远程I/O模块、各种特殊功

9、能模块。并扩大了存储器的容量，是各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC的应用范围得以扩大。2.3 PLC的基本结构PLC实质是一种专用于工业控制计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，中央处理单元(CPU)，如下图2-1所示。2-1 PLC硬件结构2.3.1 中央处理单元(CPU)CPU是PLC的核心部件，由运算器和控制器组成。主要用于：接收并存储从编程器输入的用户程序；检查编程过程是否出错；进行系统诊断；解释并执行用户程序；完成通信及外设的某些功能。2.3.2 存储器存放系统软件存储器称为系统程序存储器。存放应用软件存储器称为用户程序存储器。1、PLC常用存储器类型

10、（1）RAM （Random Assess Memory） 这是一种读/写存储器(随机存储器)，其存取速度最快，由锂电池支持。（2）EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory）这是一种可擦除只读存储器。断电情况下，存储器内所有内容保持不变。紫外线连续照射下可擦除存储器内容)。（3）EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)这是一种电可擦除只读存储器。使用编程器就能很容易对其所存储内容进行修改。2、PLC存储空间分配各种PLCCPU最大寻址空间各不相同，PLC工作原理，其存储空间

11、一般包括以下三个区域：（1）系统程序存储区（2）系统RAM存储区（包括I/O映象区和系统软设备等）（3）用户程序存储区系统程序存储区：系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统系统程序。包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断子程序等。由制造厂商将其固化EPROM中，用户不能直接存取。它和硬件一起决定了该PLC性能。系统RAM存储区：系统RAM存储区包括I/O映象区以及各类软设备，如：逻辑线圈；数据寄存器；计时器；计数器；变址寄存器；累加器等存储器。 用户程序存储区：主要用来存放用户的应用程序。所谓用户程序时指使用户根据工程现场的的产生过程和工艺要求编写的控制程序。次程序由使

12、用者通过编程器输入到PLC机的RAM存贮器中，以便于用户随时修改。也可将用户程序存放在EEPROM中。2.3.3 I/O模块I/O接口是PLC 与外界连接的接口。输入接口用来接收和采集输入信号，输出接口用来连接被控对象中各种执行元件，如接触器、电磁阀、指示灯、调节阀（模拟量）、调速装置（模拟量）等。2.3.4 扩展模块当一个PLC中心单元的I/O点数不够用时，就要对系统进行扩展，扩展接口就是用于连接中心基本单元与扩展单元的。模块随着可编程控制器在工业控制中的广泛应用和发展，使可编程控制器的功能更加强大和完善。只能I/O接口模块种类很多，例如高速计数模块、PLCA控制模块、数字位基于P

13、LC的变频恒压供水系统的设计置译码模块、阀门控制模块、智能存贮弄快以及智能I/O模块等。2.3.5 编程器编程器是PLC最重要的外围设备，是PLC不可缺少的部分。编程器的作用是输入和编辑用户程序、调试程序和监控程序的执行过程。2.4 PLC的基本工作原理由于PLC以微处理器为核心PLC则是采用循环扫描的工作方式。对每个程序，CPU从第一条指令开始执行，按指令步序号做周期性的程序循环扫描，如果无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至遇到结束符号后返回第一条指令，如此周而复始不断循环，每一个循环称为一个扫描周期。PLC的工作过程就是PLC的扫描循环工作过程，一个循环扫描周期主要可分

14、为3个阶段，输入刷新阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。如图2-3所示PLC的扫描工作过程。图2-3 PLC的扫描工作过程2.5 PLC的特点 PLC有许多优点，其可概括为以下五点： 1、 可靠性高，抗干扰能力强 可靠性高是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。2、硬件配套齐全，功能完善，适用性强    PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，并且已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能

15、灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC有较强的带负载能力，可直接驱动一般的电磁阀和交流接触器，可以用于各种规模的工业控制场合。  4、系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造    PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。  5、体积小，重量轻，能耗低    以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，仅相当于几个继电器的

16、大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的1/21/10。它的重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。2.6 PLC的主要应用经过20多年的工业运行，PLC迅速渗透到工业控制的各个领域，从PLC的功能来看，它的应用范围大致包括以下几个方面：（1）逻辑控制 PLC具有逻辑运算功能，可以实现各种通断控制。（2）定时控制 PLC具有定时功能。它为用户提供几十个甚至上千个计时器，其计时时间设定值既可以由用户程序设定，也可以由操作人员在工业现场通过人机对话装置实时设定，计时器的实际计时值也可以通过人机对话装置实时读出或（3）计数控制 PLC具有计数功能。它

17、为用户提供几十个甚至上千个计数器，其计数设定值的设定方式同计时器计时时间设定值一样。计数器的实际计数值也可以通过人机对话装置实时读出。（4）步进（顺序）控制 PLC具有步进（顺序）控制功能。在新一代的PLC中，还可以IEC规定的用于顺序控制的标准化语言顺序功能图（SFC）编制用户程序，PLC在实现按照事件或输入状态的顺序控制相应输出的场合更简便。（5）PID控制 PLC具有PID控制功能。PLC可以接模拟量输入和输出模拟量信号。通常采用专门的PID控制模块来实现。（6）数据处理 PLC具有数据处理能力。它能进行自述运算数据比较，数据传送，数制转换，数据显示和打印，数据通信等功能。新一代的大，中

18、型PLC还能进行函数运算，浮点运算等。（7）通信和联网 新一代的PLC都具有通信功能。它既可以对远程I/O进行控制，又能实现PLC和PLC，PLC和计算机之间的通信。因此，可以方便地构成“集中管理，分散控制”的分布式控制系统。（8）PLC还具有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，例如：定位控制模块，CRT模块等。第3章 电梯的组成和工作原理3.1 电梯的定义和组成电梯是一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15°的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构

19、形式便于乘客出入或装卸货物。习惯上不论其驱动方式如何，将电梯作为建筑物内垂直交通运输工具的总称。近几年来，随着国际社会对环保认识的关注，各大电梯公司现在在其电梯表面基本都采用了粉末涂料喷涂，这是一种新型环保无溶剂的涂料，并且各种性能皆优于油漆。下降呼叫按钮上升呼叫按钮电梯门楼层外显示模块楼层标识实训平台名称安全操作标识3.2 电梯的分类 一般根据建筑的高度、用途及客流量（或物流量）的不同，而设置不同类型的电梯。目前电梯的基本分类方法大致如下。 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。载货电梯，主要为运送货物而设计，通常有人伴随的电梯。 

20、; 医用电梯，为运送病床、担架、医用车而设计的电梯，轿厢长而窄。 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

21、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2.00m/s以上。 液压电梯，一般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。 3、按速度分类  电梯无严格的速度分类，我国习惯上按下述方法分类： 

22、  低速梯，常指低于1.00m/s速度的电梯。   中速梯，常指速度在1.002.00m/s的电梯。   高速梯，常指速度大于2.00m/s的电梯。   超高速梯，速度超过5.00m/s的电梯。4、其它分类方式 按电梯有无司机分类可分为有司机电梯和无司机电梯；按操纵控制方式分类课分为手柄开关操纵、按钮控制电梯、信号控制电梯和集选控制电梯等；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

23、词汇表示。3.3 电梯的组成3.3.1 内部结构 电梯结构包括：曳引系统、轿厢、门系统、电力拖动系统、电气控制系统、安全保护系统。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。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。电力拖动系统的功能是提供动力，实行电梯速度控制。门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口。轿厢是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的工作部分。曳引系统的主要功能是输出与传递动力，使电梯运行。电梯的结构如图3-3所示图3-3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

24、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。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。编码器 功能或工艺过程该模块由我公司自行研制开发的楼层显示模块，它由液晶显示屏、显示驱动版两大部分组成。电路图中最右端的两个端子“+24V”和“GND”分别接外置24V电源的正极和负极，左面的8个端子分别接PLC的数字量的输出点，由PLC控制楼层显示

25、板相应的显示内容。这8个端子的功能分别为：其中端子1-6当输入信号为0时不显示该端子功能，当为1时显示相应信息，其中端子7、8两个为一组合功能：00，停止显示；01，上升显示；10，下降显示；11，检修显示。其中端子1-5的楼层显示时最好不同时出现置“1”信号。端子号接PLC端子号端子功能1Q3.3一楼显示2Q3.4二楼显示3Q3.5三楼显示4Q3.6四楼显示5Q3.7五楼显示6Q4.0满员显示7Q4.1停止显示8Q4.2检修显示上升按钮下降按钮功能或工艺过程1层只有上升按钮，五层只有下降按钮，2-4层分别由上升和下降按钮。其功能是仿真真实电梯的外呼按钮，功能和真实电梯的完全相同。 电梯门：每

26、个楼层有一套电梯开关门，由不锈钢板材做成；每套开关门的开关门功能均由轿厢上的步进电机拉动钢丝绳带动开关门锁块来控制每个楼层的门的开关。技术参数采用电梯专用的外呼按钮，外径为30mm，带白色显示灯，不锈钢外形。3.3.2 驱动系统（1）升降驱动电机接线盒驱动轴功能或工艺过程电梯的升降电机安装在电梯的顶部，驱动轴连接负责电梯升降钢丝绳的卷筒，卷筒的另一端安装编码器，电梯的升降速度由变频器来控制。电机带制动功能。技术参数额定电压:3×380v;额定功率:200W；额定电机转速：1300r/min；;额定频率：50HZ；减速比：1：10；中实（有轴），带制动。（2） 编码器功能或工艺过程 编

27、码器安装在电梯顶部的钢丝绳的另一侧，负责检测电梯轿厢所在的具体位置。它带8棵电线，其中我们需要的是+24V、0V、A相和B相4棵线；+24V和0V接外部24V电源，A、B两相接PLC的I0.0和I0.1，它输出一个高速脉冲信号，A、B两相形成差分信号，PLC通过高速计数功能来读取编码器的信号。技术参数脉冲数：1024；开关点功能：ABZ三相，推挽输出，增量型；安装方式：轴径6；供电电压：DC24V；连接方式：固定电缆，八线。（3）井道中的其他机械模块功能或工艺过程除了上述几个主要模块外井道中还有轿厢运行导轨、缓冲器、平层开关、限位开关等装置。技术参数导轨：安装在井道的内部中央位置，两条平行导轨

28、，负责固定轿厢的升降运行轨迹。缓冲器：安装在井道的底部，防止轿厢下降运行出现坠落现象而碰坏。平层开关：DC24V电源，PNP型。在每个楼层的停止位置处均安装着两个平层开关，当电梯上升或下降到需要停止的楼层时当它碰的第一个平层开关时会降速，当两个平层开关都碰到时就停止。限位开关：井道中有两个限位开关分别安装在电梯上部和底部，用于控制电梯上升过位和下降过位，当电梯出现意外，信号失灵时这两个限位开关将其作用，当电梯碰到保护限位时电梯停止运行，这时只能在检修盒中将选择开关置为点动状态点动操作。3.4轿厢模块 轿厢模块是仿真真实电梯的轿厢的，它的结构虽然被缩小了，但功能却是和真实电梯一样的。轿厢模块包括

29、轿厢、自动开门机、安全光栅、平层装置、轿厢照明、排风扇、语音报站器、安全光栅、步进电机、称重装置等装置。3.4.1自动开关门机功能或工艺过程自动开关门机步进电机控制、带位置控制开关、限位保护开关；可以实现多个不同速度控制。在本实训平台中开门和关门均是快速前进，快到位时变为慢速前进。步进电机由配套的步进电机驱动器控制而驱动器的控制信号则有我公司开发的脉冲发生器控制。脉冲发生器安装在检修盒中，它的使用将在那里详细介绍。在开关门机上还安装有两个开门和关门的限位开关和两个过位保护开关。限位开关为凹型开关，过位保护开关为压簧式限位开关3.4.2语音报站器功能或工艺过程语音报站器：对电梯运行情况（上行、下

30、行、楼层）进行语音提示，这块语音提示板由我公司自行研制开发的，安装在轿厢的顶部。语言报站用的喇叭安装在轿厢的侧面。端子号接PLC端子号端子功能1Q2.31楼到站电梯上行语音2Q2.42楼到站电梯上行语音3Q2.52楼到站电梯下行语音4Q2.63楼到站电梯上行语音5Q2.73楼到站电梯下行语音6Q3.04楼到站电梯上行语音7Q3.14楼到站电梯下行语言8Q3.25楼到站电梯下行语音电路图中最右端的两个端子“+24V”和“GND”分别接外置24V电源的正极和负极，左面的8个端子分别接PLC的数字量的输出点，由PLC控制楼层显示板相应的显示内容。这8个端子的功能分别为：当相应端子的输入信号为1时语音

31、播报板将播报相应的提示语音，所输入的信号为一个上升沿信号就可，但建议所给有效信号又一个1-2秒的延长最好。3.4.3安全光栅功能或工艺过程安全光栅安装的轿厢两个开关门的内部，实现关门时防止夹人的安全保护用的，当轿厢的开关中间有人或有物体时轿厢门会打开并不闭合。技术参数安全光栅包括一个发送器和一个接收器，分别需要24V供电，其中接收器有一个NPN型的信号输出，经过继电器转换后接入PLC的输入点。3.4.4称重传感器功能或工艺过程称重传感器安装在轿厢的上面的钢丝绳接头处，用于检测轿厢是否超重和超载，当轿厢内重物超重和超载时内呼显示板上会显示超重。它有专用的变送器，变送器安装在弱电控制板上，变送器输

32、出一个4-20mA的信号，然后输入到PLC模拟量的输入端。技术参数称重传感器：量程：30Kg；供电电压：DC12V；变送器：拉力传感器-SOKYO配套使用；输入：0-24mV；输出：4-20mA；DC24V供电；隔离。接线时需要注意的一点是拉力传感器需要的是DC12V供电，拉力变送器需要的是DC24V供电。3.4.5轿厢照明和排风扇功能或工艺过程轿厢的顶部安装照明灯，排风扇安装在轿厢的侧壁。技术参数照明灯：工作电压DC12V、嵌入式安装、插头式安装；排风扇：工作电压DC12V。3.4.6内呼模块 技术参数内呼按钮：包括1-5层的楼层按钮，还有开门、关门、报警和电话按钮；外形为直径30mm的圆形

33、，不锈钢外形；带白色指示灯；报警和电话按钮为预留按钮，这里并没有实际功能。内呼显示器：液晶显示板，可以显示16层楼层显示，还带有上升、下降和消防显示。 接线图中分两个接线排，第一个接线排是楼层显示接线端子，我们只用了用于显示1-5层的5个端子，第二个接线排上分别是：上升、下降、消防和满员显示，这里还有DC24V电源的接线端子。下表是接线端子的端子说明和与PLC的接线端子号 在上表的端子号为STOP的端子虽是停止的意思，但实际是显示的是消防。3.4.7强电控制模块功能或工艺过程 强电控制板安装在电梯的左侧面。平时可以将其立放的电梯的框架内，当使用时可以打开，上面包括总电源开关、总保险、控制变频器

34、工作的接触器、步进电机驱动器、直流24V电源、直流12V电源已经多个220V的接线端子。这块控制模块多为强电220V和380V的电路，基本和低压的DC24V电路隔离开来，安全并保证低压电路不受干扰3.4.8弱电控制模块 弱点控制模块安装在强电控制模块的下面。主要的电气元件有PLC控制单元、变频器、压力变送器、DC24V端子排、220V端子排、FB50端子排、继电器等。该控制模块是电梯的主要控制中心，也是我们实训时的主要使用工具3.5 电梯的工作原理 电梯控制系统原理图  变频调速回路 变频调速主回路由三相交流输入、变频调速驱动、曳引机和制动单元构成.三相电源 R、S、T&#

35、160;经接线端子进入变频器为其主回路和控制回路供电，输出端为两相电接电动机的快速绕组，外接制动单元减少了制动时间，加快制动过程。旋转编码器用来检测电梯的运行速度和运行方向，变频器将实际速度与变频器内部的给定速度相比较，从而调节变频器的输出频率及电压，使电梯的实际速度跟随变频器内部的给定速度，达到调节电梯速度的目的。变频器输入信号为：上、下行方向指令，低速、高速、检修速度编码指令。3.6电梯的主要参数及性能指标 3.5.1 性能指标：（1） 安全性电梯时运送乘客的，即使载货电梯通常也有人相伴随，因此对电梯的第一要求就是安全。电梯的安全与设计、制造、安装调试及检修各环节都有密切联系，任

36、何一个环节出了问题，都可能造成不安全的隐患，以致造成事故。（2） 可靠性  电梯的可靠性很重要，如果一部电梯工作起来经常出故障，就会影响人们正常的生产与生活，给人们造成很大的不便，不可靠也是事故的隐患，常常是不安全的起因。要想提高可靠性，首先应提高构成电梯的各个零部件的可靠性，只有每个零部件都是可靠的，整个电梯才能使可靠的。（3） 停站的准确性  停站准确性又称平层准确度，平层精度。GB/T10058-1997电梯技术条件对轿厢的平层准确度规定如下：电梯类型  额定速度（m/s）  平层准确度（m/s）交流双速电梯  0.25或0.5 

37、; ±15 0.75或1.0 ±30交直流快速电梯  1.52.0  ±15交直流高速电梯  2.0  ±5电梯轿厢的平层准确度与电梯的额定速度，电梯的负载情况有密切关系。负载重，则惯性大，提速高惯性也大。因此检查平层准确度时，分别以空载，满载，上下运行，到达同一层站停测量平衡误差，取其最大值做平层站的平层准确度。（4）振动、噪声及电磁干扰  现代电梯是为乘客创造舒适的生活和工作环境。因侧要求电梯运行平稳，安静，无电磁干扰。（5） 舒适感和快速感  电梯作为一种交通工具，对于

38、快速性的要求是必不可少的，快速可以节省时间，这对于快节奏的现代生活中的乘客是很重要的。但是加速度和减速度的过分增大的不合理变化又会造成乘客的不适感。因此在电梯设计时就要兼顾快速性和舒适感这两个互相矛盾的因素。（6） 节能  现代电梯应该合理的选择拖动方式，以达到节能的目的 第四章 PLC控制电梯模型系统 4.1电梯PLC控制方案与要求一、 电梯PLC的控制方案电梯PLC控制系统的控制核心是PLC。哪些信号需要输入PLC，PLC要驱动哪些负载，以及采用何种编程方式。输入输出点的确定，是设计整个控制系统的首要问题，决定系统的程序及线路设计方案。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微

39、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。2、 电梯PLC的控制要求 安全可靠，排除故障方便，在满足使用要求前提下，线路越简单越好。噪声和振动小，选择元件要合理，电磁声不能大，安装零件的结构件要有足够刚度，且有防松措施。能适应频繁起动、停止、调整及换向的工作要求，调速性能好，工作方式易于转换。加、减速和等速要平稳，速度曲线平滑，到站前无微动。能实现自动平层，且平层必须准确。能适应在较大范围内变动地提升载荷，能重载起动。根据电梯运行的特点及以上要求，电梯

40、的运行速度应当符合图1所示曲线。平层误差应符合表1规定。4.2 PLC控制系统的设计分析本实验有32个输入信号，32个输出信号及现有设备，所以选用FX264MR的PLC，由于现有材料所以选OMRON的3G2JV变频器和两相交流电机。来完成实验。PLC控制器、变频器和电动机的接线及原理图如附图(1)所示。输入输出点分配4.2.1电梯初始化 电梯复位、装入数据、安全回路等。 4.2.2指层控制  指层控制梯形图如图3.1所示。本程序以1楼为基站，脉冲数为0。D200、D202、D204、D206、D208分别存放1/F5/F的脉冲数0、600、1200、1800、24

41、00（实验用实际具体而定）。C242为内部高速计数器，D250存放减速脉冲数50，M1M5为楼层继电器。当轿箱位于某一层时，应产生位于该层的楼层信号，以控制楼层显示器显示楼层处的位置，离开该层时，该信号应被新的楼层信号（上一层或下一层）取代。4.2.3开关门控制 （1）开门控制 手动开关门时，当电梯运行到位后，按下SB16，X030闭合，M50置位，Y016得电，电动机正转，开门。开门到位，开门到位行程开关SQ1动作，X032闭合，M50复位，Y016失电，开门过程结束。当在关门过程中，按下SB16，停止关门，并开门。 自动开关门时，当电梯运行到位后，电梯停止，T

42、0开始定时，延时2S后，T0触电闭合，M50置位，开门。 （2）关门控制 手动关门时，当按下SB17，X031闭合，M51置位，Y015得电，电动机反转，关门。关门到位，关门到位行程开关SQ2动作，X033闭合，M51复位，Y015失电，关门过程结束。在开门过程中，按下SB17，停止开门，并关门。 自动关门时，定时器T1控制。当电梯开门到位后，X031闭合，T1定时5S后，M51置位，关门。但在关门时，有客人经过红外线遮蔽，停止关门，遮蔽结束，继续关门。当关门过程受到压力，关门力限K4闭合，M50置位，开门。4.2.4电梯的运行控制  电梯的运行由变频器控制，一次

43、完整的运行过程，就是曳引电动机从起动、匀速运行到减速停车的过程。为使乘客拥有良好的舒适感，电梯采用S型速度曲线，转换成频率曲线如图4所示。当PLC发出正转M100置位（或反转M101置位）即M120置位，Y002导通，高速运行，变频器从0Hz到50hz开始启动，启动时间为3S，然后维持50Hz运行。当换速信号到时，PLC撤消高速信号Y002断开，同时输出爬行信号Y003导通，爬行频率为6Hz。从50Hz下降到6Hz在3S内完成。当到达6Hz速度时，就以此速度爬行。当平层信号（M301M341）到时，撤消正转（或反转）及爬行信号，变频器从6Hz减速到0。在整个运行过程中，变频器的零速输入点X00

44、1及异常输出点X003都是断开的，运行速度减为0时，；零速输入点闭合，通过PLC发出电动机抱闸和自动开门信号。当变频器出现异常时，X003导通，电梯无法运行。按下检修键SB19后，只能以检修速度运行。按下检修上行SB22时，Y002、YOO3闭合，以检修速度（10Hz）上行，松开按键，立即停止。同理，按下检修下行SB20时，Y002、Y003闭合，以检修速度(10Hz)下行，松开按键，立即停止。 由于材料限制，本实验用OMRON，3G3JV小型变频器，两相交流电动机。实际根据需要所定。变频器的参数设置为表2。n02 1控制电路的端口区控制运行n050可以反转n0950电机运

45、行的最高频率（Hz)n140电机运行的最低频率（Hz)n163斜坡上升时间（S）n173斜坡下降时间（S）n202S形加减时间为0.5Sn2250设置固有频率f=50Hz（高速运行）端口S3 n236设置固有频率f=6Hz （爬行运行）端口S4n2410设置固有频率f=10Hz （检修运行）端口S5n362反转与停止  输入端口为S2N376多段速指令1  输入端口为S3n387多段速指令2  输入端口为S4n398多段速指令3  输入端口为S5N403零速输出 ON：零速中

46、 S0：为正转与停止端口4.2.5抱闸、泊梯、超重控制  当变频器输入零速信号后，X001常开闭合，输出Y035常开闭合，抱闸闭合。电梯运行时，零速输入停止，X001断开，则Y035常开断开，轿箱运行。  消防与泊梯，按下SB14，X026导通，电梯返回基站。基站到，X015常闭断开，电梯停止。  超重时，X006常闭闭合，电梯不能启动，并鸣镝（Y034常开闭合）。图4-6 硬硬结图4-7 软软结构控制图4-8 软硬结构控制4.2.6 西门子PLC控制步进电机由以上步进电机的工作原理以及工作方式我们可以看出：控制步进电机最重要的就是要产生出符合要求的控制脉冲。西门子PLC本身带有高速脉冲计数器和高速脉冲发生器，其发出