【《基于PLC的电梯控制系统的硬件设计案例》4100字】

基于PLC的电梯控制系统的硬件设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u9512基于PLC的电梯控制系统的硬件设计案例 182101.1PLC选型 1250091.2变频器的选择 2107381.3拖曳电机电路设计 5320691.4控制电路设计 6175941.5PLC输入和输出分配 763971.6PLC输入和输出接线图 91.1PLC选型工业生产在PLC尚未创建之前主要使用中继控制系统，但伴随着工业生产规模的不断扩大，中继控制系统就逐渐没落，不在适应现代工业生产的要求。导致中继控制系统没落的原因在于它局限于一般逻辑、计数和同步等简单控制，在生产过程中一旦出错需要矫正，就需要重新设计、布线、规划、安装和开发，浪费大量人力，时间和财力资源。为了提高生产效率，美国数字设备公司通过不断的改进与革新，终于在1960年后成功的研发出了世界上的第一个真正意义上的PLC系统，并且在通用轿厢生产线上对这款PLC进行了调整和测试，结果发现这种新的设备具有许多优点：体积小、可靠性高、寿命长、能耗低、使用简单、维护方便、相应速度快、扩展性强等。在此之后，许多行业因其优良的性能对其认可，在不断的推广下PLC技术随着计算机的发展不断地更新。PLC具有强大的抗干扰能力，拥有强大的逻辑和顺序控制功能，还有高级的高速计数、PID控制等功能，这也使得PLC成为了工业环境应用的专业设计软件。PLC还有一个强大功能，就是可以实现与计算机或者触摸屏通信来实现实时监控或远程控制。到了现代工业领域，PLC的控制依旧具有强大的优势，从而得到了广泛的应用，尤其是在大型机械设备和生产线方面的控制。PLC有许多优点：（1）编程简单，PLC编程大多采用梯形语言，其编程的语言与继电器的电路有许多相似之处，能够直观的表现出电能的工作流程，易于在现场进行调试和修改。（2）可靠性良好，相比于继电器控制PLC更加可靠，在不同的温度、湿度、干扰下仍然能够正常运行。PLC的输入输出电路采用的是与内部中央处理器的所有电气相互绝缘的措施，PLC的信息传输也可以由光耦合器件或者电磁器件完成，PLC内部的中央处理器有防御电磁干扰的功能，可以使得PLC在干扰的环境下进行监控，确保报警功能正常运行，并采取适当合理的应急措施。（3）维护简单：PLC一般采用最方便的模块化或插拔的硬件结构，这些机构具有较高的灵活性和使用性，这使得控制系统硬件的布线十分的简单。伴随着时代的发展，在对设备进行升级时，人们只需要在旧的系统上加以修整，减少了更新的工作量，并对系统的升级非常有利。（4）功能齐全：PLC的输出类型可分为晶体管输出类型和继电器输出类型。主要运用于启动轴的称之为晶体管输出类型，其中包括伺服电动机和步进电动机。能增大扩展并能提高设备功率的称之为继电器输出类型，其中就包括电磁阀。（5）维护方便：PLC的硬件和软件分布结构合理，符合实用需求，因此在发生故障的时候能够方便对其进行故障的排除，使其能够迅速的恢复到正常的运行状态，便于人员维修。经过对系统控制功能发分析，系统没有使用模拟量输入输出，也没有使用高速脉冲输入等特殊输入，高速脉冲输出等特殊输出，只有23个数字量输入，22个数字量输出。所以，可以选择使用三菱FX-2N系列PLC，三菱PLC-FX2N系列是FX系列高速度、高性能及各方面性能最高的超小型程序器件。除了独立使用16~25点输入外，还可以应用于多个基本元器件之间的连接、模拟控制、定位控制等特殊用途，是一套可以满足各种需求的PLC。在此选择的FX2N-64-Mr001PLC，其内有32个端口用于数字量输入和32个端口继电器输出，可满足使用需求。三菱plc-FX2N-128MR-001带64点输入/64点继电器输出的基本单元FX2N-80MR-001带40点输入/40点继电器输出的基本单元z带32点输入/32点继电器输出的基本单元FX2N-48MR-001带24点输入/24点继电器输出的基本单元除了独立使用16-25点输入外，它还可以应用于多个基本组件之间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足各种需求的PLC。特点：系统配置固定灵活;-简单的编程;提供多种自由选择，大范围放心高性能;高速计算;用于各种特殊用途;简单的外部机器通信;常见的外部设备。1.2变频器的选择变频器自60年代问世以来，发展日趋迅猛。随着各厂商对其的需求量的增加也促使变频器向着行业专机的方向发展。此设计中使用的变频器型号为VS616G5。这是由安川公司生产制造的一种变频器，

变频器VS616G5不仅可以进行V/f控制，而且可以进行矢量控制使电机达到理想输出，通过其自动调节功能和无转速传感器电流矢量控制，实现了较高的起动转矩和较大的转速调节范围，其特点如下:(1)包括电流矢量控制在内的四种控制方法已经标准化；(2)具有丰富的保存和筛选功能；(3)采用最新的工艺，使功能完整、体积小；(4)保护功能完善，维护性能良好；(5)LCD操作装置可提高操作性能。VS-616G5具有平稳运行和精确控制的优点，VS-616G5可以直接控制交流感应电动机的电流，它可以适应任何应用场合，能够在1%额定转速下实现平稳启动，并且能够及其精准的运行。它的自动调整功能能够使世界上生产的电动机达到最高性能的控制。VS-616G5之所以能有这么强大的控制能力的根本在于它将四种控制方法融为一体，其中就包括磁通矢量和传统的V/f控制。VS-616G5在多台电机的驱动及精密机械的加持下，能够提供极佳的驱动，这也使得它成为了改善品质和提高生产销量的理想位置。VS-616G5具有可靠的力矩控制力，它是通过精确的力矩限制功能来控制力矩的。这使得在发生故障时，它也能确保无冲击的安全运行。VS-616G5能够与环境相协调，它是交互式的数字操作器。它的编程和操作均是通过16字符的LCD显示操作器进行，同时还具有参数选择功能，可以特定的显示频率、电流、直流电压、力矩参数和功率等。它对环境的污染影响较小，能够将有害的输出波形畸变到最小，它的18.5kw容量的变频器中直流电抗器是其标准件，能够加大的缩小电流波形的畸变。VS-616G5采用了安川公司独有的异步高载波技术进行正旋波PWM控制，能够将电磁噪音降到极低的水平。VS-616G5能够兼容于各种各样的系统。安川公司提供的各种组件使系统设计变得更简单，这些组件包括：输入\输出任选件、监测任选件等。VS-616G5拥有巨大的软件库，可以使应用设计更有灵活性。表1显示了VS-616G5的参数及其相应功能变频器参数VS-616G5的调整应集中在以下几个方面:(1)变频器自带转速环，转速环是电力拖曳系统中的闭环转速控制内环，是转速控制的重要环节，转速环的比例系数应调小；冲击积分时间常数应调大。(2)为了提高运行效率，应选择50Hz作为快车频率，使与外部电源相同的频率最为有效；滚动频率应尽可能低。(3)变频器的频率设置成0Hz，快速停机制动功能可能会影响舒适度。(4)变频器的其他参数没有具体要求，可以根据实际情况输入。变频器具体设置参数看下表2所示。表2：vs-616G5变频器具体设置参数参数名称设定值说明A1-02控制方式选择2不带PG矢量控制方式B1-01频率指令选择1B1-02运行指令选择1B1-03停止方法选择0B1-04反转禁止选择0B2-01零速电平选择0.1HzB2-04停止时直流制动时间1.0SC1-03加速时间22.0SC1-04减速时间22.0SC2-01加速开始时S型曲线时间0.6SC2-02加速完了时S型曲线时间0.6SC2-03减速开始时S型曲线时间0.6SC2-04减速完了时S型曲线时间0.6SC5-01ASR比例增益5C5-02ASR积分时间3SC2-03减速开始时S型曲线时间0.6SC2-04减速完了时S型曲线时间0.6SC5-01ASR比例增益5C5-02ASR积分时间3SD1-09检修速度2000ipmEl-01输入电压设置380VEl-04最高输出频率50HzEl-05最大电压380V1.3拖曳电机电路设计主电路图如图3所示。图3：主电路图三相外部交流电源380V50Hz，通过设备的L1、L2、L3、N进行供电。L1、L2、L3和N是正极性导体。Q1是切断所有设备的电源的总断路器。FU1是起到短路过电压保护作用的总熔断器。M1是控制轿厢上下运转的拖曳电机。QF2是电梯拖曳电机主电路断路器，主要作用是以控制电动机主电路通断。VFD1是用于保证电机正常运行、缓慢启动加速、缓慢停止减速和保护电机的变频器。同时，可以通过设置变频器参数来控制运行速度。KA1是电梯起动中间继电器。PLC通过检查KA1线圈、关闭常开触点KA1、连接变频器的SD端子和STF端子来启动变频器(轿厢上行链路)。同样，KA2是电梯反向起动中间继电器，PLC通过控制KA2中间继电器线圈供电，KA2继电器常开触点闭合，变频器的SD端子和STR端子连接，变频器启动。M2是开关门轿厢主要用于驱动开门机构，它执行开门或关门。QF3是开关门电机主回路断路器，可切断和闭合电机主回路的电源。FU2是开关门电机主电路过流保护的保险丝。KM1是开门启动接触器，KM2是关门启动接触器。FR1是开关门电机的过载保护继电器，起到过载保护电机的作用，防止门电机长时间过载并烧毁门电机。1.4控制电路设计外部交流电压220V50Hz通过L1，N给控制电路供电，L1表示正极性导体。QF4是控制电路断路器，起到切断控制电路电源的作用。FU3是控制电路保险丝，起到短路过电压时对电压的保护作用。G1是24V开关电源，可将220V50Hz转换为24V直流电源，用于PLC供电和输入输出。KM1为开合接触器，KA3为开合起动中间继电器。PLC由KA3控制线圈供电，常闭触点KA3闭合，接触器KM1接通，主常闭触点KM1闭合，门电机启动，执行开门操作。同样，KM2是闭合启动接触器，KA4是闭合启动中继。PLC由KA4控制线圈供电，KA4继电器常开触点闭合，接触器KM2由KM2线圈供电，主常开触点KM2闭合，启动门电机反向运行，运行闭合操作。控制电路如图4所示。图4：控制电路图1.5PLC输入和输出分配PLC的输入和输出分配见表3，表4所示。表3：数字量输入分配表名称内部地址外部地址轿厢内呼四楼按钮X000S4轿厢内呼三楼按钮X001S3轿厢内呼二楼按钮X002S2轿厢内呼一楼按钮X003S1轿厢外四层下呼按钮X004D4轿厢外三层下呼按钮X005D3轿厢外二层下呼按钮X006D2轿厢外一层上呼按钮X007U1轿厢外二层上呼按钮X010U2轿厢外三层上呼按钮X011U3一层平层检测行程开关X012SQ1二层平层检测行程开关X013SQ2三层平层检测行程开关X014SQ3四层平层检测行程开关X015SQ4过载热继电器X016FR1手动开门按钮X020S5手动关门按钮X021S6开门限位行程开关X022SQ5关门限位行程开关X023SQ6上升极限行程开关X024SQ7下降极限行程开关X025SQ8超重检测传感器X026S7夹人检测传感器X027S8四层指示灯Y000L4三层指示灯Y001L3二层指示灯Y002L2一层指示灯Y003L1车厢下行指示灯Y004DOWN车厢上行指示灯Y005UP轿厢内选四层指示灯Y006SL4轿厢内选三层指示灯Y007SL3轿厢内选二层指示灯Y010SL2轿厢内选一层指示灯Y011SL1轿