1、基于 PLC电梯调速控制系统的设计摘 要随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，电梯也已成为人类现代生活中广泛使用的运输工具。随着人们对电梯运行的安全性、舒适性等要求的提高，电梯得到了快速发展，其拖动技术已经发展到了调频调压调速，其逻辑控制也由 PLC 代替原来的继电器控制。可编程控制器（PLC）因为稳定可靠、结构简单、成本低廉、简单易学、功能强大和使用方便已经成为应用最广泛的通用工业控制装置，成为当代工业自动化的主要支柱之一。电梯控制要求接入设备使用简便，对应系统组态的编程简单，具有人性化的人机界面，配备应用程序库，加快编程和调试速度。通过 PLC 对程
2、序设计，提高了电梯的控制水平，并改善了电梯的电梯运行的舒适感。本文争对以上优点，对电梯运行进行了改进，使其达到了比较理想的控制效果。关键词：PLC,电梯,控制系统,CPUPLC-BASED FOUR-STORY ELEVATOR CONTROL SYSTEM DESIGNABSTRACTAs Chinas rapid economic development, micro-electronics technology, computer technology and automation technology have developed rapidly, elevators have bec
3、ome widely used in modern life, means of transport. As people of the elevator safety, comfort and other required improvements, elevators has been rapid development of its drag technology has developed to a FM voltage speed, its logic control is to replace the original relay by PLC control.Programmab
4、le Logic Controller (PLC) because of stable and reliable, simple structure, low cost, easy to learn, powerful and easy to use has become the most widely used general-purpose industrial control devices, contemporary, one of the main pillars of industrial automation. Elevator control requires access d
5、evice easy to use, the corresponding system configuration programming simple, with user-friendly man-machine interface, with the application database, to speed up programming and debugging speed. Through the PLC to the program design to improve the elevator level of control, and improved elevator el
6、evator running comfort. This contention of the above advantages, the elevator operation has been improved so that it reached a relatively satisfactory control effectKEY WORDS: plc, elevator, control system, cpu 目 录引言1一 系统控制方案的确定 21 电梯的概述22 电梯的结构及组成23 采用 PLC 控制电梯的优点54 系统设计的基本步骤55 系统控制方案6二 系统硬件设计 81 可
7、编程控制器(PLC)的简介 82 变频器的简介113 传感器的简介124 PLC 外部接线图13三 程序设计 15参考文献26致谢27引言随着现代城市的发展，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。电梯性能的好坏对人们生活的影响越来越显著，因此必须努力提高电梯系统的性能，保证电梯的运行既高效节能又安全可靠。我国电梯控制系统主要有三种方式：继电器控制系统、微机控制系统和 PLC 控制系统。其中PLC 控制系统以其显著的优点成为电梯控制系统的主流。PLC 控制系统主要有双速电梯系统和变压变频调速系统，后者通过改变电机供电的电压和频率，平滑调节电梯速度，可以获得更好的乘坐舒适感，它
8、平层精度高，并具有显著的节能效果，保障了电梯的可靠性，成功地解决了电梯运行的舒适感问题。过去，对中、低速电梯主要采用拖动系统来构成其曳引系统，应用变极方式实现电机的调速。因为这种系统只能实现有级调速，无法对电机的转速和加、减速进行准确的控制，所以此方式的舒适感和平层精度都较差。后来又采用交流调压调速控制的电梯，进行速度闭环控制，其舒适感和平层精度都有较大提高，但它却很难实现精确控制，并且能耗大，输人功率因数也低，影响了系统的整体性能。对于高速电梯，过去主要采用晶闸管直流调速系统，存在维护难等问题，并且调速系统的功率因数也不高。与前述方式相比较，变频调速则是各种调速方法中效率、性能均较好的一种。
9、本设计内容针对低层楼房客梯控制系统进行认真分析，讨论了电梯控制系统设计的有关问题。根据当前电梯的发展趋势，注重反映新的 PWM 技术，利用先进的变频调速技术和强大的 PLC 功能实现了对电梯变频调速的控制，通过合理的设备选型、硬件电路连接和整体软件设计，完成电梯的各个功能，保证电梯的安全运行及应急状况处理。1一. 系统控制方案的确定1. 电梯的概述电梯是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的机械设备。随着城市的发展，高层建筑的增多，电梯的应用也越来越广泛，分类也随之增多。如按照电梯的用途可分为以下几类：（1） 、乘客电梯，为运送乘客设计的电梯，要求有完善的安全设施
10、以及一定的室内装饰。（2） 、载货电梯，主要为运送货物而设计，通常有人伴随的电梯。（3） 、观光电梯，厢壁透明，供乘客观光用的电梯。（4） 、车辆电梯，用作装运车辆的电梯。（5） 、船舶电梯，船舶上使用的电梯。（6） 、建筑施工电梯，建筑施工与维修用的电梯。（7） 、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.电梯的结构及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部分为电力
11、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。电梯的基本结构如图 1-1 所示。2图 1-1 电梯的结构(1) 拽引系统电梯的拽引系统的功能是输出动力和传递动力，驱动电梯运行。主要由拽引机，拽引钢丝绳，导向轮和反绳轮组成。拽引机为电梯的运行提供动力，由电动机，拽引轮，连轴器，减速箱和电磁制动器组成，拽引钢丝的两端分别连轿厢和对重，依靠钢丝绳和拽引轮之间的摩擦来驱动轿厢升降。导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距，采用复绕型还可以增加拽引力。（2）导向系统 导向系统由
12、导轨，导靴和导轨架组成。它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使得轿厢和对重只能沿着导轨座升降运动。（3）门系统3门系统由轿厢门，层门，开门，联动机构等组成。轿厢门设在轿厢入口，由门扇，门导轨架等组成，层门设在层站入口处。开门机设在轿厢上，是轿厢和层门的动力源。（4）轿厢轿厢是运送乘客或者货物的电梯组件。它是有轿厢架和轿厢体组成的。轿厢架是轿厢体的承重机构，由横梁，立柱，底梁和斜杆组成。轿厢体由厢底，轿厢壁，轿厢顶以及照明通风装置，轿厢装饰件和轿厢内操纵按钮板等组成。轿厢体空间的大小由额定载重量和额定客人数决定。（5）重量平衡系统重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成。对重由对重架和对重块组成。
13、对重将平衡轿厢自重和部分额定载重。重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧拽引钢丝绳长度变化对电梯的平衡设计影响的装置。（6）电力拖动系统电力拖动系统由拽引机电机、供电系统、速度反馈装置、调速装置等组成，它的作用是对电梯进行速度控制。拽引电机是电梯的动力源，根据电梯配置采用交流电机或者直流电机。供电系统是为电机提供电源的装置。速度反馈系统是为调速系统提供电梯速度信号。一般采用测速发电机或速度脉冲发生器与电机相连。调速装置对拽引电机进行速度控制。（7）电气控制系统电梯的电气控制系统由控制装置、操纵装置、平层装置和位置显示装置等部分组成。其中控制装置是由轿箱内的按钮箱和厅门的召唤箱按钮来操纵电梯的
14、运行的。平层装置是发出平层控制信号，使电梯轿厢准确平层的控制装置。（8）安全保护系统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。4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。3.采用 PLC控制电梯的优点（1） 、控制方式上看：电器控制硬接线，逻辑一旦确定，要改变逻辑或增加功能很是困难；而 plc 软接线，只需改变控制程序就可轻易改变逻辑或增加功能。（2） 、工作方式上看：电器控制并行工作，而 plc 串行工作，不受制约。（3） 、控制速度上看：电器控制速度慢，触点易抖
15、动；而 plc 通过半导体来控制，速度很快，无触点，顾而无抖动一说。（4） 、定时、记数看：电器控制定时精度不高，容易受环境温度变化影响，且无记数功能；plc 时钟脉冲由晶振产生，精度高，定时范围宽；有记数功能。（5） 、可靠、维护看：电器控制触点多，会产生机械磨损和电弧烧伤，接线也多，可靠、维护性能差；plc 无触点，寿命长，且有自我诊断功能，对程序执行的监控功能，现场调试和维护方便。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
16、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 的输入输出点，编制出输入输出分配表或者输入输出端子的接线图。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，这是整个电梯系统设计的核心工作。6.将程序输入 PLC 进行软件测试，查找错误，使系统程序更加完善。7.电梯整体调试，在 PLC 软硬件设计和现场施工完成后，就可以进行整个系统的联机调试，调试种发现的问题要逐一排除，直至调试成功。55.系统控制方案有一四层办公楼，要求装配一个电梯。其电梯系统的控制要求
17、如下：（1）开门控制： 由于本设计不构筑电梯模型，只涉及模拟控制，故将开关门控制省略。当某一楼层的指示灯持续亮时，表示该层正在进行开门、延时、关门。为了实现电梯的安全运行，电梯的开、关门信号与故障报警信号应该是互锁的，即当故障报警信号有效时，开、关门信号都不能实现，楼层指示灯不会亮。（2）内外呼叫控制：在电梯内各层呼叫控制中，设计成当有乘客按下某层的呼叫按键时，使相应的指示灯亮，但不能立即启动电梯。其呼叫信号一直保持到电梯到达位层后且呼叫信号与电梯运行方向相同时才被撤消。（3）上下行控制：1电梯在一、二、三、四层楼分别设置一个呼叫按钮。2由于没有真实的电梯来控制，所以假设电梯在收到呼叫信号后以 5S/层的速度运动，用楼层灯的闪烁表示电梯在运动中。3上、下行指示灯不能同时亮，一、二、三、四、楼指示灯不能同时亮，在一个呼叫请求完成以前，不接收新的呼叫请求。当故障报警信号有效时，任何动作都无效，指示灯灭。4.在上下行的同时在电梯的运行中由变频器速度给定。（图 12 为电梯速度运行曲线）图 12 速度运行曲线(5)电梯控制系统的原理图6电梯控制系统的原理图如图 13 所示图1-3 电梯控制系统原理图
