1、本 科 毕 业 设 计基于 PLC 的电梯变频调速控制系统所在学院 专业班级 电子与信息工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I摘要随着经济的飞速发展，现代化程度日益提高，电梯随高层建筑的增多而不断增加，电梯在人们日常生活中也越显重要，成为在各种建筑中重要的运输设备。传统电梯控制是由继电器、接触器构成。它不仅存在着可靠性差、成本高、故障率高等缺点，层数的增加对电梯的安装带来很多不便。所以一种新型的控制系统的设计非常必要。本文先对电梯系统及 PLC 作了具体介绍，基于传统电梯的缺点对其进行新的设计。本文设计由 PLC 来实现电梯信号控制，通过 VS-616G5 变频器对电梯完成
2、调速。构建 PLC 控制系统及信号控制系统的基本框架，来实现对电梯的控制。完成 I/O 分配点与 PLC 的连接，在分析各种电梯系统的软件设计的方案后，对比之下运用梯形图编辑相对比较简单，所以本设计采用梯形图进行设计。对软件流程进行画图，明确程序进行的步骤。最后通过合理的选择和设计对电梯的运行进行改善，使电梯到达较为理想的控制效果。关键词：电梯；可编程控制器；信号控制IIAbstractWith the rapid development of economy, modernization degree with increasing of high-rise building, the el
3、evator increased and increases unceasingly, elevator in Peoples Daily life is also more important in all kinds of buildings, become an important transportation equipment. Traditional elevator control is by relays, contactor constitutes. It not only exist poor reliability and the high cost and higher
4、 failure rate increase of shortcomings, layer number of elevators installation bring a lot of inconvenience. So a new control system with design is very necessary. This paper first on the elevator system and PLC made specific introduction, based on traditional elevator shortcomings of its new design
5、. This paper designs by PLC to realization of elevator signal control, through to the elevator 616G5 inverter VS - finish speed. Constructing PLC control system and signal control system to achieve the basic framework, elevators control. Finish the I/O distribution point and PLC connection, on the a
6、nalysis of the system software design scheme, in contrast to use ladder diagram editing is relatively simple, so this design USES the ladder diagram to carry on the design. For software process, clear procedures draw step. Finally the reasonable selection and design of the execution of the improveme
7、nt of the elevator, which makes elevator arrived at the ideal control effect. Keywords:elevator;programmable logic controller;signal controlIII目 录第 1 章 绪论 .11.1 课题的研究背景及意义 .11.2 电梯的国内外发展状况 .11.3 PLC 在电梯控制中的应用及发展前景 .21.4 课题研究的内容 .3本章小结 .3第 2 章 电梯的具体介绍 .42.1 电梯的简介及种类 .42.2 电梯的系统结构 .4本章小结 .5第 3 章 设计方案
8、.63.1 总体设计方案的确定 .63.2 设计思想 .6本章小结 .7第 4 章 硬件的选择 .84.1 PLC 的选择 .84.1.1 PLC 的定义和特点 .84.1.2 PLC 的主要功能 .84.1.3 PLC 与其他工业控制系统的比较 .94.2 变频器的选择 .104.2.1 VS-616G5 型变频器简介 .10本章小结 .11第 5 章 硬件设计 .125.1 四层电梯曳引电机及门电电机电路 .125.2 PLC 的系统硬件设计 .125.2.1 PLC 控制系统设计 .125.2.2 可编程控制器的机型选择 .135.2.3 输入/输出点分配 .145.2.4 PLC 外部
9、接线图 .145.3 变频器的参数设置 .15本章小结 .16第 6 章 软件设计 .176.1 PLC 的编程语言 .176.2 STEP7 的介绍 .176.3 系统结构框图 .186.3.1 电梯开关门流程图 .186.3.2 电梯上升下降流程图 .196.4 梯形图 .206.4.1 外召唤信号登记及消除 .20IV6.4.2 内指令信号登记及消除 .206.4.3 电梯的平层信号处理 .226.4.4 选层定向及反向截梯 .226.4.5 内指令外召唤信号的保持 .256.4.6 各楼层停车信号 .276.4.7 自动开关门 .276.5 系统仿真 .29本章小结 .30总结 .31
10、致谢 .32参考文献 .33附录-语句表 .341第 1 章 绪论1.1 课题的研究背景及意义随着社会的发展，高层建筑的增多，对电梯的需求也随之增大。高层宾馆、住宅、多层厂房都可以看到电梯的身影。电梯的用处不断增加，人们开始对电梯的要求也越来越高，在电梯的实用性基础上，人们还考虑电梯的可靠性、安全性、舒适感和美学等问题。对现代电梯而言，具备最基本的安全性是必须的。设计者在电梯上采用了多项安全保护措施，以防止意外的发生。电梯的机械零部件和电器元件必须具备很高的安全系数和保险系数。要保证电梯的安全质量，首先必须在电梯制造、安装、调试上有很高的安全保障。在国外，安装、调试、维修检查电梯的专业安装维修
11、单位，必须要得到国家承认企业，从而保证电梯运行的可靠性和安全性。目前，基本上电梯的行控制系统由 PLC 和微机组成，它的技术快速地发展，技术也逐渐成熟。可编程控制器电梯具有可靠性高、开发周期短、维护方便等优点，这种具有高灵活性的电梯能完成复杂控制，而且这种技术已成为控制技术的发展趋势。PLC 是微机与继电器控制技术相结合的产物，它是以微机控制器和顺序控制器为基础而发展的新型控制器，是一种以微处理器为核心，用作数字控制的专用计算机。它除了能满足各种工业领域的实时控制同时具备有能简单安装调试的优点，使用的并不是常用计算机的编程语言，而是一套以梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件，使用户程序的编
12、制清晰直观、方便易学，能更容易的调试和检查错误。用户只需要根据所买的 PLC 产品的说明书和提示，在程序稍微修改自己所想要到达的功能，调试成功后就能使用，完全不需要具备计算机专门的编程语言。可编程控制器在现代工业自动化控制中是重要的一种控制技术。它以其可靠性、体积小、可在线修改控制程序、逻辑功能强、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、记数继电器等传统继电器组成的接触控制系统，在各种工业领域中得到广泛的应用。可编程控制器的出现为复杂的电梯控制技术提供了更加广阔的发展空间。PLC 也成为专门的工业
13、控制设计中的控制控制设备，随着 PLC 应用技术的不断发展，使它的体积不断减小，功能不断完善，使其的控制更加平稳、可靠，抗干扰性能的不断增强，能够和各种机械、电气设备部件有机地结合在一个设备内，把各种功能综合在一起。因此，它已成为自动控制技术中的关键技术。1.2 电梯的国内外发展状况在经济发展，社会不断现代化的今天，楼层的高度不断增加，电梯在高层建筑内成为不可或缺的运输工具，像其他交通工具一样，电梯在高层建筑中成为人们的代步工具。电梯的需求量，主要由经济的发展速度、国家的产业结构、城市化的水平等综合因素所决定。全球经济情况持续低迷，但我国经济仍然高速发展，城市化的水平不断提高，客观上地促使我过
14、电梯行业快速发展，如此快的增长速度导致我国电梯市场成了最大的市场。上世纪以来，我国大力发展经济建设，这使我国电梯的需求量也始终处于上升趋势，从那时开始，我国电梯总产量到目前也没有减速。从建国开始全国共生产安装了 6l 万多台电梯。虽然如此，但2我国对电梯的需求量还是没有到达饱和程度。如果按照全世界每一千人就拥有一台电梯这个标准来计算，我国至少还需要 70 万台电梯。按这个标准持续下去的话，在未来我国再用电梯的数量将达到一个很大的数字，单单每年更新报废的数量也将到达了一个很大的数值。随着经济的快速发展，我国电梯的总数量不断的增加，如此庞大数量的需求为我国电梯行业的发展创造了广阔的舞台！在电梯行业
15、如此高速发展的情况下，我国已具备有很强的生产能力。广阔的电梯市场吸引了像芬兰通力、瑞士迅达、美国奥的斯、日本三菱、德国蒂森、日立、富士达、东芝等13 家知名公司，其在国内都具有很高的市场份额。国外的先进电梯技术和管理技术推动了国内的电梯企业快速发展。苏州江南、浙江巨人、山东百斯特、上海华立、东莞飞鹏、苏州申龙、宁波宏大和东南液压电梯等一批优秀的电梯品牌的出现也标志着中国电梯行业的发展速度。目前国内市场所用的电梯基本由我国自行生产，不断提高的技术水平和产品质量，不但满足了国内的电梯需求，而且还有一定量的出口。我国从进入电梯市场开始就采用了一批国际标准和先进国家的标准，这样的高起点不但使我国电梯行
16、业发展速度超越其他国家，而且在技术上也居于有利地位。国际上刚刚出现的许多新技术和新产品，我国许多企业也可以生产，如无机房电梯、无齿轮曳引机、永磁同步拖动技术、远程监控技术等。高质量，低成本的国产电梯赢得了许多国外客户的青睐，为国产电梯进入国际电梯市场创造了有利条件。电梯行业的不断发展，中国电梯在亚洲电梯市场占有越来越重要的位置。当今世界，电梯的生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度的标志之一。在一些发达的工业国家，电梯的使用相当普遍。目前，国外除了以交流电梯取代直流电梯以外，在低层楼房越来越多的使用液压电梯。此外，家用小型电梯将成走电梯家族中新的组成部分。1.3 PLC 在电梯控
17、制中的应用及发展前景目前，继电器控制、PLC 控制和微型计算机控制这三种控制方式是电梯的主要控制方式。PLC 实际上是一种专用计算机，它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务，而且依靠程序运行，只有保证程序的正确才能是电梯完全工作，PLC 内部的继电器都是 PLC 系统内存工作单元，所以没有线圈和触电，无触点运行使使用次数不受限制。因此，它与传统继电器相比有着显著的优越性，运行时间更长，工作更可靠安全，自动化水平更高端。PLC 控制在这三种控制方式中最具有实用性、可靠性和灵活性，它最适合运用在电梯的控制系统和技术改造上，是最为理想的电梯控制新技术。随着科技的进步，在安全的基础上电梯更加舒适、美观。
18、然而，人们对电梯的研究并没有停止，仍不断地对电梯进行改善，争取实现电梯的“绿色化” 。电梯作为载人的机电设备，实现“绿色化”其意义就是更好、更舒适、更安全的为人们服务，电梯与环境相互和谐。目前意义上的“绿色” ，强调与环境的协调与和谐。电梯是现代的工业产品，其使用必然对周围环境有影响，这就强调了电梯与环境的协调和谐，使其更加人性化，这也是绿色电梯的发展方向。智能化：我们现在所说的智能化是传统人工智无法比较的。传统的人工智能是由一种程序控制的，是周期性的系统自动控制，其实并不能算作智能。真正的智能电梯具有人性化特点，在传统的人工智能的优点上还有其无法比拟的东西，能够处理随机出现的各种问题。譬如根
19、据轿厢内的情况和各层的候梯信息，能够做出最好的运行速度和停车方式。智能化电梯能够自动检测安全性，检测到故障能够及时的发出警报，以确保能够最快的得到维修。3安全是电梯运行的关键和根本，可以说电梯的其他工作都是建立在安全的基础上展开的。电梯运行安全要求电梯在发生故障时，要使乘客能够容易的与外界沟通联系。在运行过程中能稳定平衡的运行，不会给人们产生紧张不安的情绪。与环境的协调主要表现在视觉、舒适和电磁辐射的消除上，明亮、鲜艳的色彩能给人们带来愉悦的心情，从而使乘客感觉更加舒适和安全。由于电梯的频繁制动电器导致产生电磁辐射，所以绿色电梯必须是电磁辐射干扰非常小的电梯。可靠性、安全性、舒适性成为衡量电梯
20、性能的主要标准，随着时代的发展，轿厢封闭的空间容易让人们产生心理上的压抑和恐惧，所以电梯内的空间可以装饰让人赏心悦目的图案，可以播放优美的音乐，用以减少烦躁和压抑。1.4 课题研究的内容课题研究的主要内容是用可编程控制器来对传统电梯自动控制系统的改善。由于传统老式电梯控制系统的技术不成熟，缺少可靠性、灵活性。传统电梯控制系统多数都采用继电器逻辑控制方式，存在功能弱、故障多、可靠性差、工作寿命短等缺点，所以要采用功能强、可靠性高、故障率低的可编程控制器来完成对电梯的控制。本文首先对电梯系统和可编程控制器进行详细的介绍，在于传统继电器控制方式比较之后，由于 PLC 控制方式诸多优点，本文采用 PL
21、C 来实现电梯的信号控制。通过 VS-616G5变频器对电梯完成调速。构建 PLC 控制系统及信号控制系统的基本框架，来实现对电梯的控制。完成 I/O 分配点与 PLC 的连接，在分析各种电梯系统的软件设计的方案后，对比之下用用梯形图编辑相对比较简单，所以本设计采用梯形图进行设计。对软件流程进行画图，明确程序进行的步骤。最后通过合理的选择和设计对电梯的运行进行改善，使电梯到达较为理想的控制效果。本章小结本章主要介绍了此次所研究的课题的研究背景及意义，电梯在国内外发展状况，过去到现在的主要发展过程。对 PLC 做了初步的介绍，说明其在自动化控制中的应用及其发展前景。最后对这次设计的内容做了详细的
22、介绍，介绍了设计所用的器件及设计方案。4第 2 章 电梯的具体介绍2.1 电梯的简介及种类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，服务于规定楼层的固定式升降设备。根据电梯的用途、驱动方式的不同可以做如下分类。按照用途不同可分为：乘客电梯：供乘客上下楼层的客运电梯，有保障性安全设施及轿厢内部有美观的装饰。载货电梯：用于运送货物的电梯，有较强的载重能力。医用电梯：专门用来载运病床、医用车、担架的电梯，轿厢内部具有较大的空间。观光电梯：设计有透明的轿厢壁，为游客提供观光空间。车辆电梯：用来乘载车辆的车运电梯，有很大的空间而且载重能力强。船舶电梯：船体内部用于方
23、便上下仓的电梯，空间较小。建筑施工电梯：在高层建筑维修、施工所用的电梯。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、电站电梯、消防员用电梯、矿井电梯等。按照驱动方式不同可分为：交流电梯：驱动力是交流感应电动机的电梯。交流电梯按照拖动方式的不同又可分为交流双速、交流单速、交流变压变频调速、交流调压调速等。直流电梯：驱动力是直流电动机的电梯。2.00m/s 是此类电梯的最低额定速度。液压电梯：通过液体流动推动柱塞运行来完成轿厢的升降的电梯。齿轮齿条电梯：由电动机带动导轨上的齿轮和轿厢上的齿轮旋转从而促使轿厢升降的电梯。最初出现的蒸汽机、内燃机为动力的电梯现在基本已
24、经绝迹。2.2 电梯的系统结构目前电梯的系统主要由曳引系统、导向系统、门系统、轿厢系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统和安全保护系统等组成。电梯曳引系统的功能是输出动力和传递动力，使电梯运行，其主要由曳引机、导向轮、曳引钢丝、反绳轮所组成。由电动机、曳引轮、减速箱、联轴器和电磁制动器组成的曳引机提供运行动力通过钢丝绳与曳引轮之间的摩擦驱动电梯的升降。为了分开轿厢与对重的距离就是用了导向轮，如要增加曳引力可以用复绕。导轨、导轨架、导靴组成了导向系统，它使轿厢与对重沿着所要求的导轨做升降运动。门系统主要控制的是电梯门的开关，由轿厢门、层门和连动机构等组成。轿厢是电梯的载体，它由轿厢体和轿
25、厢架组成。一般轿厢内部都有装饰和内部按钮，除了观光电梯。轿厢体的大小于载重的大小有关。重量平衡系统的对重用于平衡轿厢的自重与载重，系统的重量补偿装置通过钢丝绳来5平衡轿厢的升降。电力拖动系统主要由供电系统、速度反馈调速装置、曳引电机等组成，它主要是对电梯的运行速度的调节。供电系统为电机的运行提供电源，曳引电机分为交流电机和直流电机。速度反馈调速装置由反馈装置和调速装置组成，反馈装置通过脉冲把电梯运行速度的信号反馈给调速装置，由调速装置来调节电梯速度的快慢。电气控制系统由以下部分组成。控制柜中的控制装置用来控制电梯按照功能要求运行。控制电梯升降的电梯内外的按钮属于电梯的操作装置。为了轿厢能够准确平层所以就安装了平层装置，平层就是轿厢在快达到某一楼层时使电梯与楼层达到同一高度的操作。楼层和电梯的上下方向就由位置显示装置来显示。 安全保护系统主要作用是保障使用电梯的安全性，通过限速器防止电梯的超速，用缓冲器来缓解因惯性而对顶部和底部产生的冲击力，另外还有随时可以切断电源的保护装置，防止意外的发生，一些在电梯运行当中都起保护作用的装置。本章小结本章主要对电梯按照不同用途、不同驱动方式分类的介绍。电梯可分为乘客、货运、医用、观光、船舶、直流、交流、液压等电梯。还具体的介绍了电梯的系统构造，并逐一说明其主要组成以及在电梯系统中的作用和运行方式。
