基于PLC的施工升降机控制系统毕业论文

1、题目：基于PLC的施工电梯控制系统设计摘要施工升降机是施工中不可缺少的机械设备之一。电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具，与人们的生活息息相关。随着人们对电梯运行安全性、效率性和舒适性要求的不断提高，电梯发展迅速。其拖动技术已发展到调频、调压、调速，其逻辑控制也由PLC控制，而不是原来的继电器控制。电梯采用PLC控制，通过软件实现电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。控制系统结构简单，外部电路简化，控制功能可方便地增加或改变，还可以进行故障自动检测和报警显示，提高了运行安全性，便于维护。电机交流变频调速技术是节约用电、改善工艺流程、提高产品质量、改善环境、促进技术进步的主要手段。变频器调速以其优良

2、的调速性能、启动和制动性能、高效率、高功率因数和节电效果、适用范围广等诸多优点，被国外公认为最有前途的调速方式。因此，PLC控制技术加变频器调速技术成为现代电梯行业的热点。本设计考虑到电梯在施工现场的实际运行功能，所设计的控制系统针对的是四层电梯。由变频器代替传统的继电器控制系统，实现电梯的驱动调速，PLC与调速驱动装置相结合，组成PLC综合控制系统，实现电梯的各种控制功能，提高了电梯的运行速度。电梯的运行。可靠性，降低故障率。关键词：电梯； PLC控制；变频调速；频率转换器目次 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc358800944 摘要 PAGEREF _Toc

3、358800944 h 一 HYPERLINK l _Toc358800945 摘要 PAGEREF _Toc358800945 h 二_ HYPERLINK l _Toc358800946 1绪论 PAGEREF _Toc358800946 h 1 HYPERLINK l _Toc358800947 1.1 本主题设计的背景 PAGEREF _Toc358800947 h 1 HYPERLINK l _Toc358800948 1.2 本项目设计内容 PAGEREF _Toc358800948 h 2 HYPERLINK l _Toc358800949 1.3 本项目设计的目的和意义 PAG

4、EREF _Toc358800949 h 3 HYPERLINK l _Toc358800950 2确定系统设计方案 PAGEREF _Toc358800950 h 3 HYPERLINK l _Toc358800951 2.1 电梯继电器控制系统 PAGEREF _Toc358800951 h 4 HYPERLINK l _Toc358800952 2.1.1 电梯继电器控制系统的优势 PAGEREF _Toc358800952 h 4 HYPERLINK l _Toc358800953 2.1.2 电梯继电器控制系统存在的问题 PAGEREF _Toc358800953 h 4 HYPER

5、LINK l _Toc358800954 2.2 PLC控制系统 PAGEREF _Toc358800954 h 5 HYPERLINK l _Toc358800955 2.3 变频调速电梯特点 PAGEREF _Toc358800955 h 6 HYPERLINK l _Toc358800956 2.4 系统设计的基本步骤 PAGEREF _Toc358800956 h 6 HYPERLINK l _Toc358800957 3系统硬件设计 PAGEREF _Toc358800957 h 7 HYPERLINK l _Toc358800958 3.1 PLC PAGEREF _Toc3588

6、00958 h 7的选型 HYPERLINK l _Toc358800959 3.2 PLC PAGEREF _Toc358800959 h 11的CPU选型 HYPERLINK l _Toc358800960 3.3 PLC系统配置 PAGEREF _Toc358800960 h 11 HYPERLINK l _Toc358800961 3.4 变频器选型 PAGEREF _Toc358800961 h 12 HYPERLINK l _Toc358800962 3.5 变频器调速方式的确定 PAGEREF _Toc358800962 h 17 HYPERLINK l _Toc35880096

7、3 3.6 电梯的主要组成部分 PAGEREF _Toc358800963 h 17 HYPERLINK l _Toc358800964 3.7 I/O 点的估计 PAGEREF _Toc358800964 h 19 HYPERLINK l _Toc358800965 4系统软件开发 PAGEREF _Toc358800965 h 22 HYPERLINK l _Toc358800966 4.1 电梯的三种工作状态 PAGEREF _Toc358800966 h 22 HYPERLINK l _Toc358800967 4.1.1 电梯自检状态 PAGEREF _Toc358800967 h

8、22 HYPERLINK l _Toc358800968 4.1.2 电梯正常工作状态 PAGEREF _Toc358800968 h 22 HYPERLINK l _Toc358800969 4.1.3 电梯强制工作状态 PAGEREF _Toc358800969 h 23 HYPERLINK l _Toc358800970 4.2 软件设计特点 PAGEREF _Toc358800970 h 23 HYPERLINK l _Toc358800971 4.3 系统的软件开发过程 PAGEREF _Toc358800971 h 25 HYPERLINK l _Toc358800972 5结论

9、PAGEREF _Toc358800972 h 38 HYPERLINK l _Toc358800973 至 PAGEREF _Toc358800973 h 39 HYPERLINK l _Toc358800974 参考40_ _ PAGEREF _Toc358800974 h 1 简介随着工厂自动化程度的提高，可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC）在工厂中的应用越来越广泛，几乎涉及到工厂的各个环节，包括供电、生产、物料管理、运输等。还有很多。本文的目的是通过实现一个典型的施工电梯控制系统实例来论证PLC在现代建筑中的应用。同时，这种典型应用

10、只需稍作改动即可扩展到其他控制系统。采用可编程控制器实现电梯控制，对于提高电梯运行稳定性、降低电梯控制系统成本、缩短电梯系统开发周期具有现实意义。通过本课题的研究，可以在一定程度上推动电梯即电梯相关行业的发展，扩大PLC在自动化行业的应用领域，具有一定的经济和理论意义。1.1项目设计背景1968年，为适应市场需求，适应汽车生产技术不断更新换代的需要，美国最大的汽车制造商通用汽车公司将汽车的生产方式从大批量、少品种改为小批量、多品种。品种。因此，要解决因汽车不断改装而导致汽车装配线上各种继电器的控制电路重新设计的问题，必须寻求比继电器更可靠、响应更快、功能更强大的通用工业控制器。于是可编程控制器

11、应运而生。 1969年，美国数字设备公司研制出世界上第一台可编程控制器。此后，PLC一直活跃在控制领域。而且它的影响越来越大，应用越来越广泛 1 。1970年代后期，随着微电子技术和计算机的飞速发展，可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC）从开关量的逻辑控制扩展到数字控制和生产过程控制领域，真正成为一种电子计算机。工业控制设备，所以称为可编程控制器（programmable controller 简称PC）。但是，由于PC容易与个人计算机（可编程计算机）混淆，人们仍然习惯于使用PLC作为可编程控制器的简称。1985年，国际电工委员会（IEC）对

12、PLC的定义如下：可编程控制器是一种执行数字操作的电子系统，是专为工业环境应用而设计的工业控制器。存储器用于存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟输入输出控制各类机械的生产过程。PLC是从继电器逻辑控制系统发展而来的，因此在数学处理和顺序控制方面具有一定的优势。继电器在控制系统中主要起两个作用：1）逻辑运算； 2）弱电流控制强电流。 PLC是一种集自动控制技术、计算机技术和通讯技术于一体的新型工业控制设备。已跃居工业自动化三大支柱（PLC、ROBOT、CAD/CAM）之首。它是在集成电路和计算机技术的基础上发展起来的一种新型工业控制设备。具有：1）可靠性

13、高，抗干扰能力强； 2）设计安装方便，维护工作量少； 3）功能强大，通用性好； 4）开发周期短，成功率高； 5）体积小重量轻、功耗低等特点。具有功能强大、可靠性高、配置灵活、使用方便、体积小、重量轻等优点。已广泛应用于自动化控制的各个领域，成为实现工业生产自动化的支柱产品。与继电器-接触器系统相比，系统更可靠；占空比继电器-接触器控制系统小；价格可与继电器-接触器控制系统相媲美；易于在现场更改程序；易于使用、维护和维修；可直接推动电磁阀、接触器及等效执行器；可以向中央执行机构致数据；可以直接将数据传输到中央数据处理系统2 。因此，电梯PLC控制系统的设计可以促进电梯行业的发展，扩大PLC在自动

14、控制领域的应用，具有一定的经济和理论研究价值。1.2 本项目设计内容施工升降机是施工中不可缺少的机械设备之一。我国建筑业的蓬勃发展对施工升降机的性能提出了更高的要求6 ，各种新型施工升降机的开发成为当前工程机械行业的热点之一。本课题分别对施工升降机的总体方案、选型、结构、驱动装置和安全装置进行了设计研究，包括：1）电梯类型的选择。综合电梯的种类及其特点和要求，本课题主要研究四层电梯的上下控制、开关门的控制、外召的控制。2）硬件系统的设计。本项目设计的电梯要求运行速度快，精度高。电梯各层检测系统均选用检测精度高、寿命长、稳定性好，广泛应用于工业自动化控制的接近传感器。使用传感器的开关。量信号输入

15、PLC，实现PLC对电梯的控制。由于本课题的具体要求，在硬件系统的设计过程中主要考虑电梯的经济性、实用性和稳定性的需求。3）电梯控制系统软件设计。在本设计中，选择了最常用的 PLC 编程语言梯形图。梯形图的编程可以直观、清晰地设计机械手控制的要求。1.3 本项目设计的目的和意义随着我国经济的快速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了快速发展。随着人们对电梯运行的安全性、效率和舒适性要求的提高，电梯得到了快速发展。其驱动技术已发展到调频、调压、调速，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制。PLC以其稳定可靠、结构简单、成本低廉、易学易用、功能强大、使用方便等优点成为应用最广泛、应用

16、最广泛的通用工业控制装置，成为当代工业的主要支柱之一。自动化。电梯控制需要方便的设备接入、与系统配置相对应的简单编程、人性化的人机界面和应用程序库，以加快编程和调试。通过PLC程序设计，提高了电梯的控制水平，提高了电梯运行的舒适度。因此，PLC在电梯控制系统中的应用非常广泛，具有实用价值1 。2 系统设计方案的确定升降机是一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱形吊舱，用于多层建筑中的机械设备载人或载货。随着城市的发展和高层建筑的增多，电梯的应用越来越广泛，分类也越来越多。根据电梯的用途，可分为以下几类1 ：1）乘客，为运送乘客而设计的电梯，需要完善的安全设施和一定的房间装饰。2）载货电梯，主要

17、设计用于运输货物，通常配有电梯。3）观光电梯，有透明墙壁，供乘客观光的电梯。4）车辆升降机，用作运输车辆的升降机。5）船舶升降机，船上使用的升降机。6) 建筑施工升降机、建筑施工和维修用升降机。7）其他类型的电梯，除上述常用电梯外，还有一些专用电梯，如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯、消防电梯等。本次设计的主题是施工现场的电梯控制系统设计。以四层建筑工地升降机为例，主要用于建筑施工和维修。2.1 升下降继电器控制系统电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯的安全性和可靠性。很容易造成电梯停车，会给乘客带来很多不便和干扰。如果电梯撞到顶部或底部，不仅会导致电梯机械部件损坏，甚至可能发生人

18、身事故。2.1.1 升下降继电器控制系统的优点1）所有控制功能和信号处理均由硬件实现，电路直观，易于理解和掌握，适合一般技术人员和熟练工人掌握。2）系统的维护、修理和故障检查不需要较高的技术和专用工具仪器。3）电器大多是常用的控制电器，更换方便，价格便宜。4）我国生产此类升降机多年，技术成熟，形成了系列产品，技术资料和图纸齐全，熟悉和掌握的人很多。2.1.2电梯继电器控制系统存在的问题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，经常导致电梯停机，给乘客带来不便和担心。此外，一旦升降机到达顶部或下蹲，不仅会损坏升降机的机械部件，还可能发生人身事故3 。1）系统触点多，接线复杂，触

19、点容易烧坏磨损，导致接触不良，故故障率高。2）普通控制电器和硬件接线方式难以实现更复杂的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高。3）电磁机构和触点动作速度较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。4）系统结构庞大，能耗高，机械动作噪音大。5）由于线路复杂，容易出现故障，因此维护维修工作量大，成本高；且故障排查困难，费时费力。总之，电梯继电器控制系统今天很少使用。2.2 PLC控制系统由于运行可靠性高、使用维护方便、抗干扰能力强、设计调试周期短等优点，PLC控制系统受到人们的高度重视，成为电梯控制系统中使用最多的控制方式。广泛应用于传统继电器控制系统的技术改造。PLC是专门从事

20、逻辑控制的微机系统。由于PLC具有性能稳定、抗干扰能力强、设计配置灵活等特点，因此在工业控制中得到了广泛的应用。自1980年代末PLC引入我国电梯行业以来，由PLC组成的电梯控制系统已被众多电梯生产厂家广泛采用。并形成了一系列定型产品。在传统继电器系统的改造项目中，PLC系统一直是主流的控制系统。电梯控制系统分为速度调节部分和逻辑控制部分。速度控制部分的性能对电梯运行和乘客的舒适度有重要影响，而逻辑控制部分是电梯安全可靠运行的关键。为了提高电梯的舒适性和运行可靠性，现在采用PLC控制电梯的运行，大大提高了电梯的性能。PLC是基于微处理器开发，集计算机技术和自动化技术于一体的新一代工业控制器。具

21、有可靠性高、适应工业现场高温、冲击、振动等恶劣环境的特点。它已成为解决自动控制问题最有效的工具，是当前先进工业自动化的三大支柱之一。电梯控制系统由两部分组成：速度调节部分和逻辑控制部分。速度调节部分影响电梯运行时乘客的舒适度，而逻辑控制部分则对电梯运行时的安全可靠起到关键作用。 PLC在电梯控制中的应用主要体现在其逻辑开关控制功能上。由于PLC具有逻辑运算、计数、定时、数据输入输出等功能，在电梯控制过程中，PLC可以通过各种逻辑开关很好地控制。结合起来，很好地实现了电梯的控制。优势体现在以下几个方面：1）从控制方式上看：电气控制是硬接线的。逻辑一旦确定，就很难改变逻辑或增加功能；而对于PLC软

22、接线，只需更改控制程序即可轻松更改逻辑或添加功能。2）工作方式上：电气控制并联工作，PLC串联工作，不受限制。3）从控制速度上看：电器控制速度慢，触点容易抖动；而PLC由半导体控制，速度非常快，无接触，无振动。4）定时计数：电控定时精度不高，易受环境温度变化影响，无计数功能； PLC时钟脉冲由晶振产生，精度高，时序范围广；有计数功能。5）可靠性和维护性：电气控制触点多，会造成机械磨损和电弧烧伤，以及接线多，可靠性和维护性能差； PLC无触点，寿命长，具有自诊断功能，监控程序执行情况。功能、现场调试、维护方便。2.3变频调速电梯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

23、频调速技术的发展也十分迅速。电机交流变频技术是一种节约用电、改进工艺流程、改善产品质量和环境、促进技术进步的手段。变频调速以其优良的调速性能、稳定的启动和制动性能、高效率、高功率因数和节电效果、适用范围广等诸多优点，被国外公认为最有发展前景的调速方式。 7 。1）变频调速电梯采用异步电动机，与同容量的直流电动机相比，具有体积小、占地面积小、结构简单、维修方便、可靠性高、价格低廉等优点。2）变频调速电源采用先进的SPWM技术SVPWM技术，显着提高了电梯的运行质量和性能；调速幅度大、控制精度高、动态性能好、舒适、安静、快速，已逐渐取代直流电机调速。3）变频调速电梯采用先进的SPWM和SVPWM技

24、术，显着提高电机供电质量，减少谐波，提高效率和功率因数，节能显着2.4 系统设计的基本步骤在电梯控制系统的设计过程中，主要考虑以下几点：1）深入了解和分析电梯的工艺条件和控制要求。2) 确定I/O设备。根据机械手控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯等。3）根据I/O点数选择合适的PLC类型。4）分配I/O点，分配PLC输入输出点，编制输入输出分配表或输入输出端子接线图。5）设计电梯系统的梯形图程序，根据工作要求设计出周密完整的梯形图程序，是整个电梯系统设计的核心工作。6）将程序输入PLC进

25、行软件测试，发现错误，使系统程序更加完善。3 系统硬件设计电梯系统硬件系统的设计是本次设计的基础，包括PLC的选型、 I/O口的确定与分配、变频器的选型与参数设置。3.1 PLC的选择可用于工程应用的PLC型号有很多，如三菱的FX系列、欧姆龙的C系列、西门子等，它们的功能相似，在工程应用中各有优势。至于选择哪种机型，需要根据自己的设计需求和应用水平而定。因为根据轿厢楼层位置检测方法，要求可编程控制器必须有一个高计数计数器。而且由于电梯是双向运行的，PLC还需要有一个可逆计数器。就这款四层电梯的设计而言，以上三种机型都可以接受，但根据市场实际情况，本次设计采用西门子SIMATIC S7-300系

26、列PLC机型9 。SIMATIC S7系列PLC是西门子在S5系列PLC的基础上，于1995年陆续推出的一种性能价格比都比较高的PLC系统。其中，较小的是SIMATIC S7-200系列，最小配置8个DI/6DO，可扩展2到7个模块，最大I/O点数64DI/DO、12AI/4AO；中小型的是SIMATIC S7-300系列；有 S7-400 系列适用于中高端性能。 SIMATIC S7 系列 PLC 采用模块化、无排气扇结构、用户易于掌握的特点，使 S7 系列 PLC 成为各种中小型性能要求和大规模应用的首选8 。SIMATIC S7-300 的大量功能可以支持和协助用户进行编程、启动和维护。

27、主要功能如下：1) 高速指令处理0.1 到 0.6 的指令处理时间在中等到低性能要求的范围内开辟了全新的应用领域。2）人机界面S7-300操作系统中集成了便捷的人机界面服务，大大降低了人机对话的编程要求。3) 诊断功能CPU 的智能诊断系统持续监控系统是否正常运行，记录错误和特殊系统事件。4) 密码保护多级密码保护内容用户高度有效地保护他们的技术免受未经授权的复制和修改。5) 操作模式选择开关操作模式选择开关可以像钥匙一样拔出，拔出钥匙时不能改变操作模式。这可以防止非法删除或重写用户程序。6) 用户友好的参数分配具有标准用户界面的软件工具可为所有模块分配参数，从而节省入职和培训成本。7) 浮点

28、运算使用此功能可以有效地实现更复杂的算术运算。SIMATIC S7-300系列PLC是模块化的中小型PLC系统，可满足中等性能要求的应用，模块化、无排气扇结构、易于实现配电、易于掌握等特点使S7-300各种小型到中型的性能要求为控制任务提供方便且经济的解决方案。 SIMATIC S7-300应用领域广泛，主要包括：纺织机械、各种机床、通用机械工程应用、电气制造业及相关行业。多种性能不断提升的CPU，丰富的I/O扩展模块，功能众多，方便用户完全根据实际应用选择合适的模块。随着任务规模的扩大和变得更加复杂，PLC 可以随时通过接口模块进行扩展。 S7-300 是模块化组合结构。根据不同的应用对象，

29、可选择不同型号、不同数量的模块，这些模块可以安装在同一个机架（导轨）上，也可以安装在多个机架上。除电源模块、CPU 模块和接口模块外，一个机架上最多可安装 8 个信号模块或功能模块。CPU314/315/315-2DP最多可扩展4个机架，IM360/IM361接口模块将S7-300背板总线从一个机架连接到下一个机架，SIMATIC S7-300系列PLC为模块化结构设计，广泛的组合和扩展可能在各个单独的模块之间。其系统组成如图2.1所示。其主要部件有导轨（RACK）、电源模块（PS）、中央处理器模块（CPU）、接口模块（IM）、信号模块（SM）、功能模块（FM）等。通过MPI网络接口直接与编程

30、器PG、操作面板OP等S7PLC相连。图 3.1 S7-300 系列 PLC 系统框图S7-300系列PLC模块性能介绍1) CPU 模块S7-300有CPU312 IFM、CPU313、CPU314、CPU314 IFM、CPU315/315-2DP、CPU316-2DP、CPU318-2DP等8种不同的中央处理器可供选择。 CPU315-2DP、CPU316-2DP、CPU318-2DP均具有现场总线扩展功能。 CPU 使用梯形图 LAD、功能块 FBD 或语句列表 STL 进行编程。2) 信号模块 数字输入模块数字量输入模块将现场过程致的数字信号电平转换为S7-300部分的信号电平。数字

31、输入模块有直流输入模式和交流输入模式。对于现场输入元件，只需要开关触点。输入信号进入模块后，一般经过光电隔离和滤波，然后由CPU送入输入缓冲器进行采样。在采样过程中，信号通过背板总线进入输入图像区域。开关量输入模块SM321有四种模块可供选择，分别是直流16点输入、直流32点输入、交流16点输入、交流8点输入模块。 数字输出模块数字量输出模块SM322将S7-300部分的信号电平转换成工艺所需的外部信号电平，可直接用于驱动电磁阀、接触器、小型电机、灯具和电机启动器。晶体管输出模块只能承载直流负载，属于直流输出模块；晶闸管输出方式属于交流输出模块；继电器触点输出方式的模块属于交直流两用输出模块。

32、在响应速度方面，晶体管响应最快，继电器响应最慢；从安全隔离效果和应用灵活性的角度来看，继电器触点输出型是最好的。 模拟量输入模块SM331主要由A/D转换部分、模拟开关、补偿电路、恒流源、光电隔离部分、逻辑电路等组成。 A/D 转换部分是模块的核心。转换原理采用积分法。被测模拟量的精度是设定积分时间的正函数，即积分时间越长，测量值的精度越高。 SM331可选择2.5ms、16.7ms、20ms、100ms四种等级的积分时间，对应的位精度为8、12、14位。 模拟量输出模块模拟量输出模块SM332目前有3种规格型号，分别是4AO12位模块、2AO12位模块和4AO16位模块，分别是4通道12位模

33、拟量输出模块和2通道12位模块位模拟输出模块。模块，4 通道 16 位模拟量输出模块。SM332可以输出电压或电流。输出电压时，有两种方式连接负载：2线制回路和4线制回路。使用 4 线环路可以获得相对较高的输出精度。3) PS307 电源模块PS307是西门子专门为S7-300设计的24VDC电源。 PS307系列模块除了输出额定电流不同（有2A、三、5A三）外，工作原理和各种参数基本相同。10APS307可以安装在S7-300的专用导轨上，除了给S7-300 CPU供电外，还可以给I/O模块提供负载电源。4) 接口模块（IM）接口模块 (IM360/361) 用于在机架之间传递总线。 IMS

34、接口代表致，IMR接口代表接收。接口模板必须安装在特定插槽中。5) 通讯处理器模块CP340/CP341通信处理模块用于建立点对点低速连接，最大传输速率为19.2kbps。共有三种通讯接口：RS -232C、20mA（TTY）和RS-422/RS-485，有多种通讯协议可供选择。3.2 PLC的CPU选型S7-300有CPU312 IFM、CPU313、CPU314、CPU314 IFM、CPU315/315-2DP、CPU316-2DP、CPU318-2DP等8种不同的中央处理器可供选择。在本设计中，选择了CPU 312 IFM ，这是一款紧凑型 CPU，用于需要高处理速度的应用。集成数字输

35、入/输出支持直接连接过程。这适用于电梯的速度控制。3.3 PLC系统配置PLC系统配置的四个方面： 1. PS 307 5A：6ES7 307-1EA00-0AA0 负载电源 120 / 230 VAC：24 VDC / 5 A； 2、CPU 314：6ES7 314-1AE01-0AB024 KB工作内存； 0.3 毫秒/1000 条指令； MPI 连接；多排最多可配置32个模块； 3、DI16xDC24V：6ES7 321-1BH00-0AA0数字量输入模块DI16 24 V，分16组，不能与主总线的子模块配置；4. DI16/DO16x24V/0.5A：6ES7 323-1BL00-0A

36、A0 数字量 I/O 模块 DI16 24 V + 16DO 24 V / 0.5 A；系统配置图如下图 3.2 系统配置 图 1图 3.3 系统配置 图 23.4变频器的选择逆变器的种类很多，按照不同的类型可以分为：AC-AC逆变器、电压型逆变器、电流型逆变器、PAM逆变器、PWM逆变器、U/f控制逆变器、VC控制逆变器、 SF控制变频器、通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器。除了一般工业控制的静态和动态性能，电梯调度要求外，其舒适性指标往往是选型的重要内容。在本设计中，拖动调速系统的关键是保证电梯按照理想的给定速度曲线运行，从而提高电梯运行的舒适性；因此，电梯的节电问题越来越受到重视7

37、 。以上因素，本设计选用安川VS -616G5全数字逆变器。具有磁通矢量控制、转差补偿、负载转矩自适应等一系列先进功能，可最大限度提高电机功率因数和电机效率，同时降低电机运行损耗，特别适用于负载变化的电梯频繁地 。此外，VS -616G5变频器的启动和制动具有S曲线可调、零频仍可输出150%转矩的特点，配合高精度旋转编码器，控制精度可达0. 010. 02%。使电梯运行舒适，设有减速板，平层精度高。无需特殊电机，可自学习电机参数，精确控制任何品牌电机。采用高性能IGBT，载波频率为20KHZ，使逆变器输出不失真的正弦电流波形，使电机始终运行在安静的噪音状态。VS -616G5逆变器是安川电机向

38、世界推出的21世纪通用型逆变器。该变频器既考虑了V/f控制，又实现了矢量控制。通过自身的自整定功能和无速度传感器电流矢量控制，很容易获得高启动转矩和高速范围6 。VS -616G5变频器如下：1) 包括电流矢量控制在内的四种控制方式全部标准化。2）有丰富的存储和选择功能。3）由于采用最新硬件，功能齐全，体积小。VS -616G5逆变器见表3.1表 3.1 -616GVS 5 型变频器标准规格220V级输出特性最大输出电压三相，200/208/220/230V（对应输入电压）额定输出频率最大 400Hz额定输入电压频率三相，200/208/220V 50Hz200/208/220/230V 60

39、Hz电源内容电压波动+10%，-15%内容频率波动5%400V级输出特性最大输出电压三相，380/400/415/440/460V（对应输入电压）额定输出频率最大 400Hz额定输入电压频率三相，380/400/415/440/460V 50-60Hz电源内容电压波动+10%，-15%内容频率波动5%控制特征控制方式正弦波PWM（V/f控制、带PG反馈的V/F控制、开环矢量和闭环矢量控制可选）启动扭矩150%/1Hz（带PG，150%/Ormin）速度控制圈1:100（带PG，1:1000）速度控制精度0.2%（带 PG，0.02%）速度响应5Hz（带PG，30Hz）扭矩限制可以使用（参数设置

40、：4级变量）扭矩精度5%扭矩响应20Hz（带PG，40Hz）频率控制范围0. 1400Hz频率控制精度数字指令：0.01%（-10 0C+ 40 ）模拟指令：0.1%（250 10 ）变频器参数设置由于采用PLC作为逻辑控制部分，所以变频器与PLC通讯时使用开关量代替模拟量。1) VS -616G5 变频器的参数616G5 变频器共有9组参数，每组参数的设置都有特定的含义。常用参数见表 3.2表 3.2 -616GVS 5 变频器参数范围功能A组确定控制方式B组选择运行功能C组确定加减速时间和转矩补偿时间D组选择频率E组确定工作电压频率曲线F组保护设置G组确定偏差标准2）参数设计原则： 为减少

41、启动冲击，增加调速舒适性，速度比例系数应较小，积分时间常数应较大。为提高运行效率，工频应选择快运频率，爬行频率应尽量低，以减少停车冲击。速度为零时，一般设计为0Hz，速度制动功能会影响舒适性。 其他变频器常用参数可根据电网电压和电机铭牌数据直接输入。具体设置见表3.3616G安川5变频器主要参数设置表表 3.3 安川616G5 变频器主要参数设置范围姓名设定值阐明A1-02控制方式选择2无PG矢量控制方式B1-01频率指令选择1B1-02运行命令选择1B1-03停止方法选择0B1-04反转禁止选择0B2-01零速档位选择0.1HzB2-04停机直流制动时间1.0SC1-03加速时间 22.0S

42、C1-04减速时间 22.0SC2-01加速开始时的 S 曲线时间0.6SC2-02加速结束时的 S 曲线时间0.6SC2-03减速开始时的S曲线时间0.6SC2-04减速结束时的 S 曲线时间0.6SC5-01ASR 比例增益 15C5-02ASR 积分时间 13SD1-09维护速度200转E1-01输入电压设定380E1-04最大输出频率50赫兹E1-05最大电压380E1-06额定电压频率50赫兹E1-09最小输出频率电压0VE2-01电机额定电流根据电机铭牌设置E2-02电机额定滑差根据电机铭牌设置E2-03电机空载电流根据电机铭牌设置E2-04电机极数根据电机铭牌设置F1-01PG常

43、数根据旋转编码器铭牌设置F1-02PG断线检测时的动作选择0F1-03超速时的动作选择03.5变频器调速方式的确定在施工升降机变频调速系统中，一台变频器同时驱动三台电机，因此采用开环控制。即根据需要的电机转速，适当控制工频电源的频率，频率的变化必然会引起电机磁通量的变化。为了充分利用电机的铁芯，保持磁通恒定，就必须保持电压频率比恒定。控制变频器的控制电路结构简单，成本低，多用于对精度要求不高的通用变频器。本设计采用恒定比例控制方式，即一边调整电压一边调整频率，保持u 1 /f 1 =const。当频率较高时，定子电阻的压降可以忽略不计。此时，u 1 E 1的磁通量基本不变。根据异步电动机的转矩

44、公式，在额定有功电流且m不变的情况下，电动机的转矩是不变的，所以这种恒比例控制方式属于恒转矩调速。频率较低时，定子电阻的压降不容忽视，E 1与u 1 之差较大。即使 u 1 /f 1 是恒定的，E 1 /f 1也不再近似恒定。最大转矩会随着频率f 1的减小而减小，即使不能驱动负载，启动转矩也会减小，所以恒比例控制方式只适用于调速范围不大或转矩随着速度的降低而减小。适用于电梯的调速系统。3.6电梯的主要组成部分1）电梯轿厢轿厢是运送乘客和货物的电梯总成，是电梯的工作部件。汽车由车架和车体组成。2) 曳引机牵引系统的主要功能是输出和传输动力，使电梯运行。曳引系统主要是曳引机、曳引钢丝绳、导轮、倒绳

45、轮。3) 升降轴和导轨电梯井是电梯轿厢运行的通道。电梯导轨是轿厢与墙壁之间的轨道，轮子在其上滑动，表面非常光滑，由轿厢导轨支架支撑。它可以用来防止汽车晃动。货梯和客梯均安装。4) 引导系统导轨系统的主要作用是限制轿厢和对重的运动自由度，使轿厢和对重只能沿导轨上下移动。导轨系统主要由导轨和导轨架组成。5) 门系统大厅系统的主要功能是对层站入口和轿厢入口进行密封。厅堂系统由轿门、厅门、开门器和门锁装置组成。6) 重量平衡系统平衡系统的主要作用是使轿厢的重量相对平衡，使电梯运行过程中轿厢与对重的重量差保持在限制范围内，从而保证电梯的正常牵引传递。电梯。该系统主要由配重和重量补偿装置组成。7) 电动拖

46、曳系统电动拖动系统的作用是提供动力，实现电梯速度控制。电力牵引系统由牵引电机、供电系统、速度反馈装置、电机调速装置等组成。8) 电气控制系统电气控制系统的主要功能是操作和控制电梯的运行。电气控制系统主要是控制装置、位置显示装置、控制面板、调平装置、楼层选择装置。各部分由控制部分调度，密切配合，使电梯可靠运行。导向系统由机械安全保护装置组成；电气控制部分由电气驱动系统、运行逻辑功能控制系统和电气安全保护系统组成3 。以下是电梯电气控制系统的主电路原理图。图 3.2 电梯电气控制系统主电路根据设计要求，本次设计的电梯电气控制系统主电路原理图如图3-3所示。图中M1和M2分别是牵引电机和门电机。交流

47、接触器KM1KM4通过控制两台电机的运行来控制轿厢和厅门，从而控制电梯。 FR1和FR2为过载保护热继电器，用于在电梯过载时断开主电路。 FU1为保险丝，起过流保护作用2 。图 3-3 电梯曳引电机和门电机电路图3.7 I/O 点的估计采用PLC构成四层简易电梯电气控制系统。电梯的升降由电机驱动，电机正转电梯上升，反转电机下降。一楼有上召唤按钮K1和指示灯H1，二楼有上召唤按钮K2和指示灯H2与下召唤按钮K4和指示灯H4相匹配，三楼有上召唤按钮K3和指示灯H3为配合下呼按钮K5和指示灯H5，四楼有下呼按钮K6和指示灯H6。一楼至四楼设有到位行程开关SQ1至SQ4。电梯一到四层有呼叫按钮K10K

48、7和指示灯H10H7；电梯的开门和关门按钮SB5和SB6分别由电磁铁KM3和KM4控制。行程开关 ST2 检测。轿厢的上升和下降由接触器KM1和KM2控制，有上升记忆和下降记忆两个指示灯。综上所述，有20个输入点和16个输出点。可编程控制器S7-300的I/O点数可以达到32/32，足以满足要求。具体 I/O 分配见表 3.3 PLC I/O 分配表 3.3 PLC I/O 分配如表所示序列号姓名输入点序列号姓名输出点1一层I0.01提起记忆Q0.02二楼调平I0.12电梯下降记忆Q0.13三层I0.23电机正转Q0.24四层公寓I0.34电机反转Q0.35打电话给一楼I0.45拨打一楼说明Q

49、0.46打电话给二楼I0.56二楼求指点Q0.57打电话给三楼I0.67求三楼方向Q0.68打电话给四楼I0.78打电话给四楼Q0.79一楼外呼I1.09一楼外呼上行指示Q1.010二楼外呼I1.110第 2 层出站上行链路指示Q1.111从三楼向上呼唤I1.211三楼呼出向上方向Q1.212二楼外呼I1.3122楼呼出指示Q1.313三楼外呼I1.4133楼外呼指示Q1.4144楼外呼I1.5144楼外呼下行方向Q1.515手动开门I2.015门电机正转Q1.616手动关门I2.116门电机反转Q1.717开门限位开关I2.218关门限位开关I2.319提升极限位置I2.420提升下限位置I

50、2.5图 3-4 电梯PLC外部接线图4 系统软件开发梯形图是最常用的图形化编程语言，被誉为PLC的第一编程语言。梯形图电气控制系统的电路图非常相似，优点是直观易懂，设计人员容易掌握，特别适用于开关逻辑控制。梯形图通常被称为电路或程序，梯形图的设计称为编程。根据梯形图中各个触点的状态和逻辑关系，得到图中各个线圈对应的编程元件的状态，称为梯形图的逻辑解。梯形图中的逻辑解法是按照从左到右、从上到下的顺序进行的。解的结果可以立即被后续的逻辑解使用。逻辑求解基于输入图像寄存器中的值，而不是求解过程中瞬时外部输入触点的状态。4.1 升下降机的三种工作状态电梯控制系统形成从呼叫到响应的工作循环。电梯工作过

51、程分为自检、正常工作、强制工作三种工作状态。电梯在三种工作状态之间来回切换，构成了电梯的完整工作过程。4.1.1 升下降机自检状态PLC上电后，PLC中的程序已经开始运行，但由于电梯没有读取任何数据，在收到请求信号后无法通过固化在PLC中的程序进行响应。为了满足响应呼叫准备就绪状态的条件，电梯必须处于平层状态或已知楼层电梯门关闭状态。电梯自动检测的目标是：先按启动按钮，再按恢复正常工作按钮，电梯先是电梯门关闭，然后电梯自动向上运行，两次平层后停止点2 。4.1.2 升下降机正常工作状态电梯完成呼叫响应的步骤如下：1）电梯检测到层站或轿厢的呼梯信号后，将楼层信号与轿厢所在楼层信号进行比对，通过模

52、块选择方向。2）电梯通过拖动调速模块驱动直流电机拖动轿厢移动。小车的移动速度应由低速转为中速，再转为高速，高速运行到减速点。3）当电梯检测到目标楼层的楼层检测点产生的减速点信号时，电梯进入减速状态，从中速到低速，低速运行到平层点并停止。4）平层后，延时一定时间关门，直到碰到关门到位行程开关；然后在一定延迟后关门，直到它碰到关门到位行程开关。电梯控制系统始终实时显示轿厢楼层。4.1.3 升下降强制工作状态当需要调整电梯的初始位置或需要维修电梯时，应设置一个状态，使电梯在该状态下不响应正常召唤，可以移动到上层之间的任意位置。和导轨的下限点。按下控制台上的消防/检查按钮后，电梯将立即停止原来的运行，

53、然后按下强制上（或下）按钮。一旦电梯上升（或下降），一旦松开按钮，电梯将立即停止。使用按钮恢复正常工作，使电梯跳出强制工作状态3 。4.2 软件设计特点由于电梯的运行是根据楼层和轿厢的召唤信号和行驶信号来控制的，并且楼层和轿厢的召唤是随机的，因此系统控制采用随机逻辑控制。即在通过时序逻辑控制实现电梯基本控制要求的基础上，根据随机输入信号，及时控制电梯的运行与电梯的相应状态。此外，小车的位置由脉冲编码器的脉冲数确定，并致到PLC计数器进行控制。同时，每个楼层都装有接近开关，用于检测系统的楼层信号。该系统的软件设计具有以下特点：1）使用优先队列。根据电梯的位置和运行方向，编程中使用了四个优先级队列

54、，分别是上游优先级队列、上游子优先级队列、下游优先级队列和下游子优先级队列。其中，上行优先队列是电梯向上运行时，电梯位置上方楼层致的向上运行呼梯信号寄存器组成的队列，存储呼梯信号对应的楼层脉冲数。电梯运行过程中控制系统实时安排的四个优先级队列。它为实现随机逻辑控制提供了依据。2）采用先进先出队列。根据电梯运行方向，将同方向优先队列中的非零单元（有召唤时该单元为非零单元，无召唤时该单元为零）送入寄存器队列，我们使用先进先出的读出指令，将第一个单元中的数据加载到比较寄存器中。3）对于变频器的控制，PLC可以根据随机逻辑控制的要求，向变频器发出正转、反转、减速、制动信号，然后变频器按照一定的控制规律

55、和控制算法对其进行控制。 .马达。同时，当系统出现故障时，PLC向变频器致信号。以下是软件设计流程图。图 3-4软件设计流程图4.3 系统的软件开发过程电梯的外部指令，呼梯信号的登记，环路的消除。轿厢指令和外召登记的条件是按下要登记的按钮。如果此时电梯正常运行，且电梯不在登记楼层，则登记有效。取消轿厢指令登记的条件是当电梯正常运行到登记的楼层时，指令登记被取消。消除外召的条件是：当电梯正常运行到外召楼层时，电梯运行方向与外召按钮方向一致，外召消除。当安全回路继电器动作，门锁断开，指令信号未登记时，登记信号立即消除。1) 外呼信号注册和注销外召信号也需要注册才能显示本层停车信号，并具有逆向操作和

56、号码保护功能。图 4-1外呼信号登记和取消程序段2) 指令信号登记和取消命令信号的处理包括信号的注册和基础层（停车）消息的显示。信号的登记采用自锁原理。电梯无论是上还是下，当轿厢有指令运行到楼梯时，必须改变速度停止，并取消登记信号，无需反光信号。点击手机通话按钮，将显示信号注册。信号到达层后取消。系统将一楼设置为基站。如果两分钟没有操作，电梯将自动返回一楼。图 4-2命令信号注册和删除块3）电梯平层信号处理图 4- 3电梯平层信号处理程序段4) 选择电梯楼层和逆切梯电梯的方位是综合考虑电梯的运行方式、轿厢指令、外召以及电梯所在楼层的位置来确定电梯的运行方向。选择楼层是当有轿厢指令和外召信号时电

57、梯应响应的信号；当电梯即将到达有轿厢指令登记或与电梯同向的外召信号的楼层时，将发出变速信号。在有司机的正常运行状态下，电梯的运行方向由轿厢指令和电梯的位置决定；在没有司机的正常运行状态下，外召信号根据电梯的位置参与电梯的定向。无论有无司机，电梯都需要根据指令改变速度并停在平层平层，直行时只停在选定的楼层。将车停在该方向；只有在没有司机运行时，电梯才会响应反向召唤信号。当有多个反向呼梯信号时，首先响应最远的反向呼梯信号，即最远反向拦截电梯，然后以正向拦截的方式响应其他外呼信号。上车：下车：图 4-4电梯选择楼层和反向截止块5) 保持命令呼叫信号轿厢呼叫指令和外召指令保持信号，用于在需要乘坐的楼层

58、停车，自动或手动进行开门、关门操作。开门关门后，信号取消。使电梯能够继续响应其他乘车信号图 4-5命令外呼信号保持块6) 每层停车信号当电梯在运行中需要停在目标楼层时，其减速过程是根据距离原理实现的。当与目标楼层的距离为“零”时，速度正好为零，即不减速直接停止。图 4-6各楼层停车信号程序段7) 自动开门和关门开门和关门控制程序根据有/无司机控制的双开门设计。主要完成电梯手动开门、无司机时当前楼层开门、电梯运行到目的楼层时自动开门、手动关门、有司机时自动延时关门。无需司机，从基站外起步时开门关门。本层开门是指当电梯处于停车状态和非维护（有/无司机）情况下，当轿厢所在楼层有上行召唤且未设定方向时

59、，电梯将自动开门，或向下看涨但未确定向上方向。 ，该楼层电梯开门的条件也可以简化为：在停车状态下，当轿厢所在楼层有外呼时，电梯自动开门。关门条件为：在停车状态下按下关门按钮，无人时自动关门，时间到时自动关门，锁梯时钥匙开关断开。停止关门或不关门的条件：关门时，触到关门限位开关，有开门信号，开门继电器吸合，过载开关动作。如梯形图所示，电梯到达所选楼层后停止，延时2s开门，5s后自动关门。门可以立即打开和关闭。图4-7自动开门、关门程序段5 结论时光荏苒，不知不觉中，我的大学生涯即将结束，我的毕业设计也即将结束。本设计的主题是基于PLC的施工电梯控制系统。主要研究四层电梯的升降控制、开关门的控制、

60、外召的控制。电梯各层检测系统均选用检测精度高、寿命长、稳定性好、广泛应用于工业自动化控制的接近传感器，传感器的开关信号输入PLC。实现电梯的PLC控制。在设计之初，我对电梯进行了很多询问。综上所述，施工升降机是一种利用轿厢沿导轨载人、载重物的施工机械。更直接的说，所谓的升降机，就是一种简单的升降装置。只是设施有点简陋，功能少了一点。由于目前电梯应用比较广泛，而且查找资料也比较全面，所以我的项目设计主要是根据前人的电梯设计。应能满足施工升降机的需要。在选择PLC芯片时，我想选择我们学校学过的三菱系列PLC。考虑到目前的社会发展状况，我认为西门子PLC更能满足人们的需求。由于没有接触过西门子系列的