毕业设计基于PLC的电梯控制系统设计.docx

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毕业设计基于PLC的电梯控制系统设计

摘要

本文针对PLC在六层电梯控制系统中的应用，设计了以PLC为主控制器，采用变频调速系统和集选控制方式来实现六层电梯的基本功能。

本设计采用三菱PLC—FX2N-80MR机控制，用软件来实现对电梯运行的自动控制。

电梯具有完整的开关门控制系统、内外呼梯系统、故障报警及显示、消防运行功能和安全回路系统，可靠性大大提高。

控制系统结构简单，外部线路简化，另外还可方便地改变控制功能。

提高了电梯运行的安全性，并便于检修。

与此同时，还选用了安川公司的通用变频器VS—616G5对电梯曳引主机进行变频调速。

由于这种变频器采用了先进的SPWM技术并具有自学习功能，同时通过合理的参数设置、软件设计和编程，同样可以达到专用变频器的控制效果，因此，它以优异的调速性能、起制动性能、高效率和较好的节能效果及广泛的适用范围，从而明显改善了电梯运行的质量和性能，使电梯调速范围广、控制精度高、动态性能好，舒适、安静、节能，几乎可与直流调速电梯媲美。

关键词：

PLC控制电梯变频调速安全性舒适感

ABSTRACT

ThispaperPLCinthesix-storeyelevatorcontrolsystem,theapplicationwasdesignedtoPLC-basedcontroller,Usingvariablefrequencysystemandsettheelectionmethodtoachievecontrolofasix-storeyelevator'sbasicfunctions

ThedesignoftheMitsubishiPLC-FX2N-80MRmachinecontrolsoftwaretoachievetheoperationoftheelevatorcontrol.Liftwithacompleteswitchgatecontrolsystem,andoutsidetherespiratorysystemstaircase,faultalarmand,Firesafetyandtheoperationofloopsystem.Greatlyenhancereliability,controlsystemissimple,streamlinedexternallinesand,inaddition,couldeasilychangecontrolfunctions.Improvetheoperationoftheelevatorsafety,andeaseofmaintenance.Meanwhile,thecompanychoseagenericYasukawaconverterVS-616G5toliftDraymainframeVVVF.ThisconverterusingadvancedtechnologyandSPWMself-learningfunction.throughreasonableparametersetting,softwaredesignandprogramming,wecanalsoachievethesameexclusiveinvertercontroleffect,therefore,Itexcellentspeedperformance,withbrakingperformance,highefficiencyandbetterenergy-savingeffectsandtheextensivescopeofapplication,therebysignificantlyimprovingthequalityofliftoperationsandperformance,speedliftawiderangeofhighaccuracy,gooddynamicperformance,comfort,quiet,efficient,energy-saving,andalmostcomparabletoliftDCconverter.

Keywords：

PLCcontrolVVVFElevatorSafetycomfort

第一章绪论

继电器组成的顺序控制系统是最早的一种实现电梯控制的方法。

但是，随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高，继电器控制的弱点就越来越明显。

可编程序控制器（PLC）最早是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。

鉴于其种种优点，目前，电梯的继电器控制方式己逐渐被PLC控制所代替。

同时，由于电机交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方式己由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速。

因此，PLC控制技术加变频调速技术己成为现代电梯行业的一个热点。

1.1电梯技术发展概况

随着人口的增多，现代建筑向空中发展也成为必然，日益增高的高层建筑已成为现代都市的重要标志，作为高层建筑的垂直运载工具——电梯也得到了快速发展。

（1）电梯的速度要求越来越快，高速、超高速电梯的数量愈来愈多。

（2）电梯拖动技术有了较大的发展，直流电梯由于能耗大、维修量大等缺点，逐步被交流电梯所替代。

液压电梯由于运行平稳，机房位置灵活等特点使得在低楼层场合得到愈来愈广泛的应用。

交流拖动电梯更是得到迅速的发展，已由以前的变级调速（AC-VY）发展成为调压调速（AC-VV）及调频调压调速（AC-VVVF），使得电梯的速度、加速度、加加速度控制更加符合人们的生理要求，电梯的舒适感大为改善。

（3）电梯的逻辑控制已从过去简单的继电器—接触器控制发展为可编程序控制器（（PLC）和微机控制，控制方式也从手柄控制、信号控制发展为集选控制、并联控制、群控等，电梯可靠性得到很大提高。

（4）电梯的管理功能不断加强，电梯广泛采用微机控制技术，不断满足用户的使用功能要求。

如紧急停车操作、消防员专用、防捣乱系统等。

（5）智能群控管理得到广泛应用。

（6）机械传动方面，由于国际上机械加工水平的不断提高，使斜齿传动和行星齿轮传动在电梯上的应用日益广泛，己使电梯的传动形式多样化。

然而随着人们生活水平的提高以及科学技术的快速发展，人们对电梯的外观、性能和环保等方面的要求也发生着微妙的变化，从而也影响着电梯的发展方向。

1.2电梯发展展望

（1）结构不断紧凑化，体积不断轻型化、小巧化

随着新技术、新结构、新材料、新工艺的发展，电梯的机械系统也逐渐趋向结构简单化、体积小型化、材料轻型化、工艺先进化、外观漂亮化。

同时，无机房电梯在新世纪将会有较大速度发展。

（2）技术含量更高，性能更好

电梯行业技术发展非常迅速，几年前推出的具有先进性能、高舒适性的VVVF电梯，如今己成为电梯行业的标准配置，但是永磁同步无齿轮曳引机具有更节能、更洁净、更安全、更安静、更经济的特点，所以永磁同步曳引机逐步成为新型曳引机的主流;由于永磁技术的先进性，将来很有可能取代VVVF技术。

另外，网络控制和智能群控系统.以其控制的先进性、快速性、准确性和可靠性亦是电梯的发展潮流。

（3）安装更方便、更快捷

高效、安全、可重复使用的无脚手架安装，将是高层电梯安装的主要方式;随着新技术的开发、应用，电梯的硬件系统给安装带来更大的方便，使电梯安装更快、效率更高。

此外，电梯的双向安全装置、无底坑、无线控制、绿色环保—安全、环保、节能、舒适，也将是未来电梯的重要发展方向。

第二章电梯设备

2.1电梯概念、分类及工作原理

2.1.1电梯概念

电梯是服务于规定楼层，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15°的刚性导轨之间的固定式升降设备。

广义的电梯概念包括载人（货）电梯、自动扶梯、自动人行道等，是指动力驱动，利用沿刚性导轨运行的箱体或者沿固定线路运动的梯级（踏步），进行升降或者平行运送人或者货物的机电设备。

狭义的电梯是指服务于规定楼层、有轿厢的垂直升降设备，不包括自动扶梯、自动人行道。

自动扶梯（Escalator）是带有循环运行梯级，用于向上或向下倾斜输送乘客的固定电力驱动设备。

自动人行道（Passenger conveyor）是带有循环运行式走道，用于水平或微倾斜的输送乘客的固定电力驱动设备。

2.1.2电梯的分类

 按用途分：

乘客电梯、载货电梯、病床电梯、杂物电梯、船用电梯、观光电梯、汽车电梯。

    按驱动方式分：

曳引式电梯、强制驱动电梯、液压式电梯。

    按速度分：

低速电梯（速度不大于1.75m/s）

中速电梯（速度大于1.75m/s小于或等于2.5m/s）

高速电梯（速度大于2.5m/s小于或等于6m/s）

超高速电梯（速度大于6m/s）

2.1.3电梯工作原理

现以乘客曳引式电梯为例介绍其的工作原理：

曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，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。

轿厢是运载乘客或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。

补偿装置用来补偿曳引绳运动中的张力和重量变化，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。

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。

2.2电梯继电器控制系统的优点及存在问题

2.2.1电梯继电器控制系统的优点

（1）所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握。

（2）系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。

（3）大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格较便宜。

（4）多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，己形成系列化产品，技术资料图纸齐全，熟悉、掌握的人员较多。

2.2.2电梯继电器控制系统存在的问题

（1）系统触点繁多、接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高。

（2）普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高。

（3）电磁机构及触点动作速度比较慢，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，能耗较高，机械动作噪音大。

（5）由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高;而且检查故障困难，费时费工。

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，经常造成停梯，给乘用人员带来不便和惊忧。

且电梯一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故。

2.3电梯PLC控制系统的优点

（1）在电梯控制中采用了PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。

（2）去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。

（3）PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能，控制程序也可随工艺改变。

（4）PLC可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。

（5）用于群控调配和管理，易于与计算机通信，提高电梯运