畢業(yè)設計說明書 題 目： 基于PIC的控制系統設計高層電梯 學 生 姓 名： 學 號： 0704105213 指 導 教 師： 俞 學 蘭 專 業(yè) 年 級：機械設計制造及其自動化（機械電子工程方向） 2007 所在學院和系： 機械工程學院 完 成 日 期： 2011年6月7日 答 辯 日 期： 2011年6月15日 基于PIC的控制系統設計高層電梯摘 要隨著現代城市的發(fā)展，高層建筑日益增多，電梯成為人們日常生活必不可少的代步工具。電梯性能的好壞對人們生活的影響越來越顯著，因此必須努力提高電梯系統的性能，保證電梯的運行既高效節(jié)能又安全可靠。傳統的電梯控制系統采用的是繼電器邏輯控制電路，這種控制易出故障，維護不便，運行壽命短，占地空間大，正逐步被淘汰。為了提高自動控制系統的可靠性和設備的工作效率，設計了一套以PLC為核心控制器的電梯自動控制系統，用來取代以往的較復雜的繼電器接觸器控制。系統的核心部分（控制部分）使用了日本三菱公司生產的FX2N-80型PLC，因為在核心控制部分采用的是軟件程序控制，從而在保證電梯正常運行這個要求的情況下，大大的提高了電梯故障檢查與維修的方便性和容易性，同時還克服了手動操作所帶來的一些人為干擾因素，取得了良好的預期效果。關鍵字：PLC，電梯控制，梯形圖Based on PLC control system design-high-level elevatorAbstractWith the development of modern cities, an increasing number of high-rise building, elevator become an indispensable means of transport of daily life. The quality of the lift performance of the impact on peoples lives becoming more and more obvious, it must strive to improve the performance of elevator systems, and ensure the operation of the lift is safe, reliable and energy efficient. The traditional elevator control system uses logic of the relay to control circuit, this kind of controls easily to be crash, maintains inconveniently, the movement life is short, and that occupying a large area of space, it being eliminated gradually. For raising the credibility of the automatic control system and the work efficiency of the equipments, design a set of take PLC as the core controller of the elevator auto control system, using to replace former more complicated of after electric appliances-the contact machine control. The core part(control part) of the system used a Japanese Mitsubishi company to produce of the FX2N - 80 type PLC is the software procedure control in the core because of what to control the part adoption, thus Be promising the elevator circulates normally under the circumstance ofwith this request, raised elevator to break down check and the convenience and easy for maintain consumedly, still overcame to move an operation some artificial interference factors bring in the meantime, obtain the good results.Keywords：PLC, elevator controlling system design, ladder diagra目 錄1 緒論11.1設計的研究背景及意義11.2 電梯的國內外發(fā)展狀況11.3 常用的控制系統及特點2 1.3.1 繼電器控制系統2 1.3.2 微機控制系統3 1.3.3 可編程控制器系統31.4 PLC在電梯控制中的應用以及發(fā)展前景31.5控制要求分析51.6設計的研究內容52 控制對象介紹6 2.1 電梯簡介6 2.2 電梯的主要性能指標6 2.3 設計思想73 硬件設計93.1 變頻器選擇9 3.1.1 VS-61665型變頻器簡介9 3.1.2 VS-61665變頻器的參數9 3.1.3 VS-61665型變頻器的標準規(guī)格10 3.1.4 變頻器參數設置12 3.1.5 變頻器容量計算13 3.1.6 變頻器制動電阻參數的計算133.2輸入輸出信號分析13 3.2.1 電梯輸入信號及其意義133.2.2 電梯輸出信號及其意義143.3 選型143.4 I/O點分配15 3.5 硬件/接線圖164 軟件設計18 4.1軟件設計流程18 4.2 開關門控制20 4.3樓層顯示控制21 4.4運行反向控制22 4.5呼叫指令登記控制23 4.6電梯的停止控制26 4.7超重報警控制274.8電梯運行控制27 4.8.1 樓層層內指令27 4.8.2 廳外呼叫指令295 結論31參考文獻33致謝35附錄371 緒論1 緒論1.1設計的研究背景及意義隨著科學技術日新月異地發(fā)展，人們物質文化生活水平的逐步提高，高層建筑業(yè)得以迅速發(fā)展，大批的高樓大廈拔地而起，十幾層至幾十層的賓館、飯店、辦公樓、住宅樓如雨后春筍。伴隨建筑業(yè)的發(fā)展，為建筑內提供上下交通運輸的電梯工業(yè)也在日新月異地發(fā)展著。電梯已不僅是一種生產環(huán)節(jié)中的重要設備，更是一種工作和生活中的必需設備，完全可以預想到，隨著社會的發(fā)展，電梯產品在人們物質文化生活中的地位將和汽車一樣，成為重要的垂直運輸設備之一。繼電器組成的順序控制系統是最早的一種實現電梯控制的方法。但是，進入九十年代，隨著科學技術的發(fā)展和計算機技術的廣泛應用，人們對電梯的安全性、可靠性的要求越來越高，繼電器控制的弱點就越來越明顯。可編程序控制器(PLC)最早是根據順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應用而設計的數字運算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點，目前，電梯的繼電器控制方式己逐漸被PLC控制所代替。同時，由于電機交流變頻調速技術的發(fā)展，電梯的拖動方式己由原來直流調速逐漸過渡到了交流變頻調速。因此，PLC控制技術加變頻調速技術己成為現代電梯行業(yè)的一個熱點?？傊?，電梯的控制是比較復雜的，可編程控制器的使用為電梯的控制提供了廣闊的空間。PLC是專門為工業(yè)過程控制而設計的控制設備，隨著PLC應用技術的不斷發(fā)展，將使得它的體積大大減小，功能不斷完善，過程的控制更平穩(wěn)、可靠，抗干擾性能增強、機械與電氣部件有機地結合在一個設備內，把儀表、電子和計算機的功能綜合在一起。因此，它已經成為電梯運行中的關鍵技術。1.2電梯的國內外發(fā)展狀況在經濟不斷發(fā)展，科學技術日新月異的今天，樓的高度已和經濟發(fā)展同樣的速度成長起來。作為建筑的中樞神經，電梯起著不可或缺的作用，電梯作為建筑物內的主要運輸工具，像其他的交通工具一樣，已經成為我們日常生活的一個不可缺少的組成部分。一個國家的電梯需求總量，主要受其經濟增長速度、城市化水平、人口密度及數量、國家產業(yè)結構等綜合因素的影響。在全球經濟持續(xù)低迷的情況下，我國國民經濟仍然以較高的速度持續(xù)增長，城市化水平不斷提高。上世紀80年代以來，隨著經濟建設的持續(xù)高速發(fā)展，我國電梯需求量越來越大?？傏厔菔巧仙?，目自口進入了“第三次浪潮”，2004年總產量超過了8萬臺，而且目前還沒有減速的跡象。從1949年建國以來全國共生產安裝了6l萬多臺電梯。盡管如此，我國的電梯遠未達到飽和的程度。全世界平均1000人有l(wèi)臺電梯，我國如果要達到這個水準，還需要增加70萬臺。到那時候，全國在用電梯將達到130萬臺，每年僅報廢更新就需要6萬臺。到2005年，中國電梯的年產量達到135萬臺，與1980年相比，25年增長了59倍，產量每年平均增長178。2005年安裝驗收電梯124465臺，截至05年底，我國的在用電梯總數已達651794臺。如此龐大的市場需求為我國電梯行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了廣闊的舞臺!我國電梯行業(yè)已經具備了很強的生產能力。興旺的電梯市場吸引了全世界所有的知名電梯公司，美國奧的斯、瑞士迅達、芬蘭通力、德國蒂森、同本三菱、日立、東芝、富士達等13家大型外商投資公司在國內的市場份額達到了74”。目前國內市場需要的電梯產品，我國電梯行業(yè)幾乎全部可以生產，不但大量替代了進口，而且有一定的出口。國產電梯的技術水平和產品質量正在穩(wěn)步提高。自1985年我國參加了國際標準化組織ISOTCl78以來，先后等同或等效采用了一批國際標準和先進國家的標準。標準的高起點使我國電梯行業(yè)在技術上居于有利地位。許多新技術和新產品，如無機房電梯、無齒輪曳引機、永磁同步拖動技術、遠程監(jiān)控技術等，國際上也是剛剛出現，我國就有許多企業(yè)可以生產了。國產電梯以其高質量，低成本的優(yōu)勢贏得了越來越多的國內外客戶，為逐步進入國際市場創(chuàng)造了有利條件。中國電梯在亞洲市場占有越來越重要的位置，每年銷售量己達l萬臺左右，約占亞洲市場的1/50，一些合資企業(yè)在出口創(chuàng)匯方面也做出了貢獻。當今世界，電梯的生產情況與使用數量已經成為衡量一個國家工業(yè)現代化程度的標志之一。在一些發(fā)達的工業(yè)國家，電梯的使用相當普遍。1.3常用的控制系統及特點1.3.1繼電器控制系統在工農業(yè)、交通運輸業(yè)等部門中，使用著各種各樣的生產機械，它們大都以電動機作為動力進行拖動。電動機是通過某種自動控制方式來進行控制的，最常見的是繼電器控制方式。其作用是:實現對電力拖動系統的啟動、調速、反轉和制動等運行性能的控制；實現對拖動控制系統的保護，滿足生產工藝的要求；實現生產過程自動化。在電梯的控制中，繼電器控制系統有以下優(yōu)點：（1）、所有控制功能及信號處理均由硬件實現，線路簡單，電路圖較直觀形象，易于理解和掌握，適合于一般技術人員和技術工人掌握。（2）、系統的保養(yǎng)、維修及故障檢查無需較高的技術和特殊的工具、儀器。（3）、大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價格便宜。（4）、多年來我國一直生產這類電梯，技術成熟，已形成系列化產品，技術資料圖紙齊全，熟悉掌握的人員較多。盡管繼電器控制系統有以上很多優(yōu)點，但電梯繼電器控制系統仍存在許多問題，主要有：（1）、系統觸點繁多，接線復雜，且觸點容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而故障率較高。（2）、普通控制電器及硬件接線方法難以實現較復雜的控制功能，使系統的控制功能不易增加，技術水平難以提高。（3）、由于采用固定接線形式，通用性和靈活性較差，不易改變。（4）、系統結構龐大，能耗較高，機械動作噪音大。（5）、由于線路復雜，易出現故障，因而保養(yǎng)維修工作量大，費用高，而且檢查故障困難，費時費工。電梯繼電器控制系統故障率高，大大降低了電梯的可靠性和安全性，經常造成停梯，給乘用人員帶來不便和驚擾。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會造成電梯機械部件損壞，還可能出現人身事故。1.3.2微機控制系統隨著計算機技術的發(fā)展，微型計算機在工業(yè)控制系統中得到了廣泛的應用。在電梯控制上采用微型計算機控制方式越來越受到人們的重視。微機的功能很多，在電梯的控制上主要作用是：取代全部或部分的繼電器；取代傳統選層方法，結合光電編碼器實現了數字選層；實現復雜的調配管理。微機控制系統用于電梯的控制中，有許多優(yōu)點，如下所示：（1）、采用無觸點邏輯線路，以提高系統的可靠性，降低維修費用，提高產品質量。（2）、可改變控制程序，靈活性大；可適應各種不同的要求，實現控制自動化。（3）、可實現故障顯示及記錄，使維修簡便，減少故障時間，提高運行效率。（4）、微機控制裝置體積小，可減少控制裝置占地面積。（5）、用微機實現群控管理，合理調配電梯運行效率，節(jié)約能源。采用微機控制系統，電梯附加功能的實現，主要依靠軟件來實現，這就要求工作人員對程序的掌握很熟悉，而這恰恰是我國的薄弱之處。1.3.3可編程控制器系統在當今時代由于工業(yè)自動化程度的不斷提高對自動化控制的要求也日趨增加，PLC則能在很大程度上很廣的范圍內實現自動化控制。由于PLC具有優(yōu)良的技術性能，因此它一問世就很快得到了推廣應用?，F在PLC作為用于工業(yè)生產過程控制的專用計算機，與商家、家用的微機不同，由于控制對象的復雜性，使用環(huán)境的特殊性和工作運行的連續(xù)性，使其在設計上有許多特點。（1）、可靠性高，抗干擾能力強；（2）、編程方法簡單、直觀；（3）、體積小、耗能低、重量輕；（4）、硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強；（5）、控制程序可變，具有良好的柔性；（6）、維修工作量小、維護方便；（7）、接口模塊功能強、品種多。1.4 PLC在電梯控制中的應用以及發(fā)展前景 目前，在電梯的控制方式上，主要有繼電器控制、PLC控制和微型計算機控制三種。而PLC實際上是一種專用計算機，它采用巡回掃描的方式分時處理各項任務，而且依靠程序運行，這就保證只有正確的程序才能運行，否則電梯不會工作；又由于PLC中的內部輔助繼電器及保持繼電器等實際上是PLC系統內存工作單元，即無線圈又無觸點，使用次數不受限制，屬無觸點運行，因此，它比繼電器控制有著明顯的優(yōu)越性，運行壽命更長，工作更加可靠安全，自動化水平更高。PLC控制是三種控制方式中最具有可靠性、實用性和靈活性的控制方式，它更適合于用在電梯的技術改造和控制系統的更新換代，是電梯控制系統中理想的控制新技術。隨著科技的進步，電梯也更加安全、舒適。然而，人們的追求并沒有就此停止下來，仍在不斷地進行研究改進。綠色是和平，綠色是天然，綠色是和諧。電梯是載人的機電設備，要實現“綠色”，也就是強調電梯更舒適、更安全地為人類的生產和生活服務，強調電梯與環(huán)境的協調與和諧。(1)智能化。我們這罩所說的智能化電梯是傳統的人工智能是無法勝任的。傳統的智能控制是一種技術的事先安排，說到底是一種程序控制，是一種周期性的系統自動控制，實際上還算不上智能。而真正的智能電梯應更具人性化特點，不僅具有傳統的人工智能的所有優(yōu)點，而且還有傳統的人工智能無法比擬的東西，具有動念和隨機處理各種問題的能力，諸如能根據轎廂內的情況和各層的候梯信息，自動地制定每次最優(yōu)的運動速度和停車政策；自動選擇運動方面；雙向語音交流；到達目的層的語音提示等，讓乘客有更多的主動性，使大樓交通運輸實現真正的人機對話。智能化要求電梯有自動安全檢測功能，讓電梯自己能夠檢測到電梯的故障所在，并及時報警予以排除。(2)安全。運行安全是電梯的根本和關鍵?？梢哉f，電梯的全部其他工作都是以此為中心展開的，使電梯安全運行更有保障。運行安全不僅要消除電梯啟動時較強的電磁輻射，使用安全材料和運行穩(wěn)定，而且要有一種良好的視覺效果，讓每一位乘客在寬敞、明亮轎廂內有安全、舒適的好心情。同時，電梯運行安全也要求電梯在運行中發(fā)生故障時，不但要使乘客容易與外界溝通聯系，而且電梯本身應當能自動播放讓乘客感到放松的音樂，徹底消除產生緊張不安的情緒。當小孩和老人乘坐時，電梯對他們應給予一種如同家人般的照顧，不但讓老人和孩子感到方便和舒適，而且更讓其家人感到放心。電梯運行安全還要求電梯有自動休眠功能，使電梯在保證運行效率最高的同時，使電梯能最大限度地得到休眠。(3)與環(huán)境的協調和平衡，包括以下幾個方面：視覺協調。有人曾經做過環(huán)境色彩是否對人有影響的研究。該研究發(fā)展：視覺不協調的環(huán)境色彩對人的情緒、精神影響非常大。色彩宜人，格調高雅，制作精良的電梯，乘客自然會有一種安全的感覺，有一種視覺上的舒適。用料低廉，款式陳舊，色彩沉悶，甚至破破爛爛的電梯，乘客視覺協調無從談起，乘坐電梯的第一感覺就是不安全。國內的許多電梯公司對此的重視是遠遠不夠的，甚至不少通過引進國外技術國產化的電梯也顯露出一副土生土長的容貌。消除電磁輻射。如前所述，由于電梯是大樓里頻繁起制動的大容量電器是電磁干擾的元兇，所以綠色電梯必須是一個達到自身對大樓電磁干擾最小，而又不被其他電磁干擾影響的建筑機電設備。這樣不僅可以保證乘客的身心健康，而且也可以保證大樓、大廈中的大樓的辦公自動化(0A)、樓宇自動化(BA)、通訊自動化(CA)的正常運轉。舒適感。通過采用高載頻波矢量靜音變頻器，可降低噪聲變換頻率及電壓。以CPU控制電壓及頻率的連續(xù)變換方式，按人體生理適應要求，利用計算機優(yōu)化設計而成的理想運行曲線，實現更穩(wěn)定、更舒適的運行。對現代化電梯性能的衡量，主要著重于可靠性、安全性和乘坐的舒適性。此外，對經濟性、能耗、噪聲等級和電磁干擾程度等方面也有相應要求。隨著時代的發(fā)展，對人在與外界隔離封閉的電梯轎廂內，心理上的壓抑感和恐懼感也有所考慮。因此，提倡對電梯進行豪華性裝修，比如：轎廂內用鏡面不銹鋼裝潢、在觀光電梯井道設置宇宙空間或深海景象：進而主張電梯、扶梯應與大自然相協調，在扶梯的周圍種植花草；在轎廂壁和頂棚裝飾某些圖案甚至是有變化的圖案，并且在色彩調配上要令人賞心悅目；在轎廂內播放優(yōu)美的音樂，用以減少煩躁；在轎廂內播放電視節(jié)目，乘客可收看天氣預報、新聞等。1.5電梯控制要求分析載客電梯的控制要求主要有：（1）、一臺電動機控制上升和下降；（2）、有廳外上/下呼叫按鈕；（3）、電梯到位后有手動或自動開關門功能；（4）、電梯內有樓層指令鍵；開關門按鍵；（5）、電梯內外有方向指示燈及電梯當前層號指示燈；（6）、電梯有超重鈴聲；（7）、有呼叫指令登記信號；（8）、當電梯停止工作時，電梯位于基層一樓；（9）、有檢修電路；（10）、據轎廂所處位置及目標樓層，判定轎廂運行方向，將轎廂停在選定的樓層上；（11）、根據樓層的呼叫，順路停車；電梯接收到多個信號時，采用首個信號定向，同向信號先執(zhí)行，一個方向任務全部執(zhí)行完后再換向。1.6設計的研究內容我國國產電梯多為繼電器和PLC控制方式，繼電器邏輯控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作壽命短等缺陷， PLC控制一般具有可靠性高、易操作、維修、編程簡單、靈活性強等特點。對比電梯的各種控制系統PLC更能適合當今現狀的需求，本設計基于PLC實現八層載客電梯的控制系統設計。設計的主要內容如下：首先對電梯系統及可編程控制器（PLC）作了比較全面的總結和介紹。接著闡述了電梯控制系統的分類及特點，電梯的控制系統分為調速和信號控制兩大部分。確定了系統的總體結構，由 PLC 來實現電梯信號控制，通過變頻器的選擇、PLC選型、I/O 點數分配等完成系統硬件開發(fā)；同時，在分析電梯系統的軟件設計方法基礎上，設計出了軟件流程圖，提出了模塊化編程思想，完成系統的軟件開發(fā)。5機械工程學院機械系2 控制對象介紹緒論2 控制對象介紹2.1電梯簡介一種以電動機為動力的垂直升降機，裝有箱狀吊艙，用于多層建筑乘人或載運貨物。也有臺階式，踏步板裝在履帶上連續(xù)運行，俗稱自動電梯。 習慣上不論其驅動方式如何，將電梯作為建筑物內垂直交通運輸工具的總稱。近幾年來，隨著國際社會對環(huán)保認識的關注，各大電梯公司現在在其電梯表面基本都采用了粉末涂料噴涂，這是一種新型環(huán)保無溶劑的涂料，并且各種性能皆優(yōu)于油漆。電梯是機電一體化產品，其機械部分好比是人的軀體，電氣部分相當于人的神經，控制部分相當于人的大腦。各部分通過控制部分調度，密切協同，使電梯可靠運行。盡管電梯的品種繁多，但目前使用的電梯絕大多數為電力拖動、鋼絲繩拽引式結構，其機械部分由拽引系統，轎廂和門系統，平衡系統，導向系統以及機械安全保護裝置組成；而電氣控制部分由電力拖動系統，運行邏輯功能控制系統和電氣安全保護等系統組成。本設計主要進行其控制系統設計。2.2電梯的主要性能指標（1）安全性電梯時運送乘客的，即使載貨電梯通常也有人相伴隨，因此對電梯的第一要求就是安全。電梯的安全與設計、制造、安裝調試及檢修各環(huán)節(jié)都有密切聯系，任何一個環(huán)節(jié)出了問題，都可能造成不安全的隱患，以致造成事故。（2）可靠性電梯的可靠性很重要，如果一部電梯工作起來經常出故障，就會影響人們正常的生產與生活，給人們造成很大的不便，不可靠也是事故的隱患，常常是不安全的起因。要想提高可靠性，首先應提高構成電梯的各個零部件的可靠性，只有每個零部件都是可靠的，整個電梯才能使可靠的。（3）停站的準確性停站準確性又稱平層準確度，平層精度。（4）振動、噪聲及電磁干擾現代電梯是為乘客創(chuàng)造舒適的生活和工作環(huán)境。因側要求電梯運行平穩(wěn)，安靜，無電磁干擾。（5）舒適感和快速感電梯作為一種交通工具，對于快速性的要求是必不可少的，快速可以節(jié)省時間，這對于快節(jié)奏的現代生活中的乘客是很重要的。但是加速度和減速度的過分增大的不合理變化又會造成乘客的不適感。因此在電梯設計時就要兼顧快速性和舒適感這兩個互相矛盾的因素。（6）節(jié)能現代電梯應該合理的選擇拖動方式，以達到節(jié)能的目的。2.3設計思路結合PLC控制系統的設計步驟，根據電梯控制系統的性能指標要求，基于PLC的電梯控制系統設計思路如圖2-1 所示。圖2-1 設計思路其中信號控制系統如下：電梯信號控制基本由PLC軟件實現。電梯信號控制系統如圖2-2所示，輸入到PLC的控制信號有：運行方式選擇（如自動、有/無司機、檢修、消防運行方式等）、運行控制、轎內指令、層站召喚、安全保護信息、旋轉編碼器、光電脈沖、開關門及限位信號、門區(qū)和平層信號等。圖2-2 信號控制系統電梯控制系統實現的功能如下：1)行車方向由內選信號決定,順向優(yōu)先執(zhí)行; 2)行車途中如遇呼梯信號時,順向截車,反向不截車; 3)內選信號、呼梯信號具有記憶功能,執(zhí)行后解除。 4)內選信號、呼梯信號、行車方向、行車樓層位置均由信號燈指示5)停層時可延時自動開門、手動開門、(關門過程中)本層順向呼梯開門; 6)有內選信號時延時自動關門,關門后延時自動行車; 7)無內選時延時5s自動關門，但不能自動行車; 08)行車時不能手動開門或本層呼梯開門,開門不能行車。33機械工程學院機械系3 硬件設計3 硬件設計3.1變頻器選擇隨著變頻器性能價格比的提高，交流變頻調速已應用到許多領域，變頻調速的諸多優(yōu)點，使得交流變頻調速在電梯行業(yè)也得到廣泛應用。目前，有為電梯控制而設計的專用變頻器，其功能較強，使用靈活，但其價格昂貴。因此，本設計沒有采用專用變頻器，而是選用了通用變頻器，通過合理的配置、設計和編程，同樣可以達到專用變頻器的控制效果。電梯的調速要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動態(tài)性能外，他的舒適度指標往往是選擇的一項重要內容。本設計中拖動調速系統的關鍵在于保證電梯按理想的給定速度曲線運行，以改善電梯運行的舒適感;另外，由于電梯在建筑物內的耗電量占建筑物總用電量的相當比例，因此，電梯節(jié)約用電日益受到重視。考慮以上各種因素，本設計選用安川VS-61665型全數字變頻器，它具有磁通矢量控制、轉差補償、負載轉矩自適應等一系列先進功能，可以最大限度地提高電機功率因數和電機效率，同時降低了電機運行損耗，特別適合電梯類負載頻繁變化的場合。3.1.1 VS-61665型變頻器簡介VS-61665型變頻器是安川電機公司面向世界推出的21世紀通用型變頻器。因而用在電梯控制上為了滿足運行效率、舒適感、平層精度和安全性的要求，其參數設置比專用型變頻器要復雜得多。這種變頻器不僅考慮了V/f控制，而且還實現了矢量控制，通過其本身的自動調諧功能與無速度傳感器電流矢量控制，很容易得到高起動轉矩與較高的調速范圍。VS-61665變頻器的特點如下：1.包括電流矢量控制在內的四種控制方式均實現了標準化。2.有豐富的內藏與選擇功能。3.由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。4.保護功能完善、維修性能好。5.通過LCD操作裝置，可提高操作性能。3.1.2 VS-61665變頻器的參數61665變頻器共有9組參數，每一組參數的設定都具有特定的含義。常用參數如下表表3-1 變頻器參數參數功用A組確定控制模式B組選擇運動功能C組確定加減時間及轉矩補償時間D組選擇頻率E組確定運行壓頻曲線F組保護設置H組確定偏壓標準3.1.3 61665型變頻器的標準規(guī)格61665型變頻器的標準規(guī)格如下表：表3-2 61665型變頻器的標準規(guī)格電壓200V400V容量范圍1.210KVA1.4-460KVA電源電壓頻率200V： 三 相 200/208/220V 400V：三 相 380/400/415/440/460V電壓允許變動+10%15%頻率允許變動5%控制方式正弦波PWM控制：無傳感器矢量控制（無PG） 帶傳感器矢量控制（帶PG） v/f控制 帶傳感器 v/f控制（用參數切換）控 制 特 性啟動轉矩150%/1 HZ(無PG) 150%/0 r/min(帶PG)速度控制范圍1：100（無PG） 1：1000（帶PG）速度控制精度0.2%（無PG） 0.02%（帶PG）速度響應5HZ(無PG) 30HZ(帶PG)轉矩極限有轉矩精度5%轉矩響應20HZ(無PG)以上 150HZ(帶PG)以上頻率控制范圍0.1400HZ頻率精度（溫度變動）數字式指令0.01%（-10C-+40C）模擬指令0.1%（25C-10C）頻率設定分辨率（運算分辨率）數字式指令0.01HZ/100HZ模擬式指令0.03HZ/160HZ輸出頻率分辨率0.01HZ過載量額定輸出電流的150%/min頻率設定信號-10V-10V 0-10V 4-20mA加減速時間0.01-6000.0s制動轉矩約20%帶制動選擇150%抑制高次諧波電源直流電抗器200V 24KVA 400V 26KVA一下可選擇12相整流不能變動主要控制功能瞬停再啟動，下降控制，轉矩控制，零點伺服控制等操作設置16自X2線日語液晶顯示器接通插件板可選擇10種（最多可裝3塊）保護功能電機保護，變頻器過載，瞬間過電流，電壓下降，過電壓，輸入缺相3.1.4 變頻器參數設置參數設置原則: (1)為減小啟動沖擊及增加調速的舒適感，其速度環(huán)的比例系數宜小些，而積分時間常數宜大些;(2)為了提高運行效率，快車頻率應選為工頻，而爬行頻率要盡可能低些，以減小停車沖擊;(3)零速一般設置為Oft，帶速抱閘將影響舒適感;(4)變頻器其他常用參數可根據電網電壓和電機銘牌數據直接輸入。表3-3 安川61665變頻器主要參數設置表參數名稱設定值說明A1-02控制方式選擇2不帶PG矢量控制方式B1-01頻率指令選擇1B1-02運行指令選擇1B1-03停止方式選擇0B1-04反轉禁止選擇0B2-01零速電平選擇0.1HZB2-04停止時直流制動時間LOSC1-03加速時間22.0SC1-04減速時間22.0SC2-01加速開始時S型曲線時間OASC2-02加速完了時S型曲線時間OASC2-03減速開始時S型曲線時間OASC2-04減速完了時S型曲線時間0.6SC5-01ASR比例增益15C5-02ASR積分時間13SD1-09檢修速度200rpmE1-01輸入電壓設置380VE1-04最高輸出頻率50HZE1-05最大電壓380E1-06額定電壓頻率50HZE1-09最低輸出頻率電壓0E2-01電機額定電流按電機銘牌設置E2-02電機額定滑差按電機銘牌設置E2-03電機空載電流按電機銘牌設置E2-04電機極數按電機銘牌設置F1-01PG常數根據旋轉編碼器銘牌設置F1-02PG斷線檢測時的動作選擇0F1-03超速時的動作選擇0F1-04超度偏差過大時的動作選擇0F1-05PG分頻比根據電機極數設置3.1.5變頻器容量計算變頻器的功率可根據曳引機電機功率、電梯運行速度、電梯載重與配重進行選取。設電梯曳引機電機功率為P1電梯運行速度為v，電梯自重為w1，電梯載重為W2，配重為W3，重力加速度為g，變頻器功率為P。在最大載重下，電梯上升所需曳引功率為P2: P2=(W1+W2-W3)g+F1v 其中F1=K (W1+W2-W3) g+為摩擦力，可忽略不計。電機功率P1，變頻器功率P應接近于電機功率P1，相對于P2留有較大裕量，可取Pl.5P2。3.1.6變頻器制動電阻參數的計算由于電梯為位能負載，電梯運行過程中產生再生能量，所以變頻調速裝置應具有制動功能。帶有逆變功能的變頻調速裝置通過逆變器雖然能夠將再生能量回饋電網，但成本太高。采用能耗制動方式通過制動單元將再生能量消耗在制動電阻上，成本較低而且具有良好的使用效果。能耗制動電阻R1的大小應使制動電流I1的值不超過變頻器額定電流的一半，即I1=Uo /R1I/2其中Uo為額定情況下變頻器的直流母線電壓。由于制動電阻的工作不是連續(xù)長期工作，因此其功率可以大大小于通電時消耗的功率。3.2輸入輸出信號分析3.2.1電梯輸入信號及其意義（1）廳外呼梯信號廳外呼梯信號有 14(2x6+1+1=14)個，分別由SB1SB14 十四個呼梯按鈕產生。按呼梯按鈕，表示電梯外乘客欲乘電梯。SB1為一層上升呼叫按鈕，SB2為二層上升呼叫按鈕，SB3為二層下降呼叫按鈕，SB4為三層上升呼叫按鈕，SB5為三層下降呼叫按鈕，以此類推，SB12為七層上升呼叫按鈕，SB13為七層下降呼叫按鈕，SB14為八層下降呼叫按鈕。注：一層只有上升呼叫按鈕，八層只有下降呼叫按鈕。（2）轎廂內樓層指令信號轎廂內樓層指令信號有8個，分別由SB15SB22三個指令按鈕產生。SB15為一樓轎廂內樓層指令按鈕，SB16為二樓轎廂內樓層指令按鈕，SB17為三樓轎廂內樓層指令按鈕。以此類推，SB22為八樓轎廂內樓層指令按鈕。按某按鈕，表示電梯內乘客欲往相應樓層 。（3）開關門信號開關門信號由開關門按鈕產生，開門按鈕為SB23，關門按鈕為SB24。（4）位置信號 位置信號由安裝于電梯停靠位置的8個行程開關SQ1SQ8產生。平時為 OFF，當電梯運行到該位置時為ON。SQ1為一層到位行程開關，SQ2為二層到位行程開關，SQ3為三層到位行程開關，以此類推，SQ8為八層到位行程開關。（5）檢修信號該信號由檢修開關SB25產生，表示電梯出現故障時，按檢修按鈕，電梯進入檢修狀態(tài)。（6）電梯載重超重檢測該信號用來檢測轎廂負荷，判斷電梯是否處于超重狀態(tài)；由電梯載重超限檢測壓力繼電器KP產生。（7）電動機過載保護熱繼電器電動機過載保護，由熱繼電器FR產生。（8）開關門到位檢測信號該信號由安裝在電梯門上的兩個行程開關SQ9和SQ10產生，平時為OFF，門位于該位置時為ON；其中SQ9為開門到位行程開關，SQ10為關門到位行程開關。（9）總停開關當電梯不需要工作或出現緊急情況時按下總停按鈕SB26可使電梯回到基層，即一樓。3.2.2 電梯輸出信號及其意義（1）電梯的上行和下行電梯的上下行由控制電梯正反轉的兩接觸器控制，KM1為電動機正轉接觸器控制電梯上行，KM2為電動機反轉接觸器，控制電梯下行。（2）指令登記信號指令登記信號有8個，分別由 HL15HL22三個指示燈組成，表示相應的指令信號已被接受（登記）。指令執(zhí)行完后，信號消失（消號）。例如，電梯在二樓，按“三”表示電梯內乘客欲往三樓，則 HL17亮表示該要求已被接受。電梯向上運行到三樓?？?，此時 HL17滅。（3）呼梯登記信號呼梯登記信號有14（6x2+1+1=14）個，分別由 HL1HL14四個指示燈組成，其意義與上述指令登記信號相類似。（4）運行方向信號運行方向信號有兩個，由兩個箭頭指示燈組成，顯示電梯運行方向。HL23表示電梯上升方向，HL24表示電梯下降方向。（5）警電鈴該信號表示電梯目前所承受的負載已超過了所規(guī)定的負載值，需減輕貨物重量后電梯才正常運行。由警鈴HA發(fā)生。（6）顯信號該信號表示電梯目前所在的樓層位置。由七段數碼顯示構成，LEDaLEDg 分別代表各段筆劃。A、B、C、D為與顯示器相接譯碼器接口。3.3 選型由以上輸出輸出子端可知：輸入信號有38個，考慮到有10%的備用點，即38(1+10%)=41.8，取整為42，因此共需42個輸入點；輸出信號有35個，考慮到有10%的備用點，即35(1+10%)=38.5，取整為39，從經濟成本綜合考慮，可選用FX2N-80MR-001型號的PLC芯片。3.4 I/O點分配由輸入輸出信號的分析及意義可得PLC輸入輸出端子分配如下表所示：表3-4 I/O點分配輸入信號輸出信號名稱代號編號名稱代號編號一層廳外上升呼梯按鈕SB1X000電動機正轉接觸器KM1Y000二層廳外上升呼梯按鈕SB2X001電動機反轉接觸器KM2Y001二層廳外下降呼梯按鈕SB3X002一層上呼指令登記HL1Y002三層廳外上升呼梯按鈕SB4X003二層上呼指令登記HL2Y003三層廳外下降呼叫按鈕SB5X004二層下呼指令登記HL3Y004四層廳外上升呼叫按鈕SB6X005三層上呼指令登記HL4Y005四層廳外下降呼叫按鈕SB7X006三層下呼指令登記HL5Y006五層廳外上升呼叫按鈕SB8X007四層上呼指令登記HL6Y007五層廳外下降呼叫按鈕SB9X008四層下呼指令登記HL7Y008六層廳外上升呼叫按鈕SB10X009五層上呼指令登記HL8Y009六層廳外下降呼叫按鈕SB11X010五層下呼指令登記HL9Y010七層廳外上升呼叫按鈕SB12X011六層上呼指令登記HL10Y011七層廳外下降呼叫按鈕SB13X012六層下呼指令登記HL11Y012八層廳外下降呼叫按鈕SB14X013七層上呼指令登記HL12Y013轎廂內一樓樓層指令按鈕SB15X014七層下呼指令登記HL13Y014轎廂內二樓樓層指令按鈕SB16X015八層下呼指令登記HL14Y015轎廂內三樓樓層指令按鈕SB17X016一樓指令登記HL15Y016轎廂內四樓樓層指令按鈕SB18X017二樓指令登記HL16Y017轎廂內五樓樓層指令按鈕SB19X018三樓指令登記HL17Y018續(xù)表3-4 I/O點分配輸入信號輸出信號名稱代號編號名稱代號編號轎廂內六樓樓層指令按鈕SB20X019四樓指令登記HL18Y019轎廂內七樓樓層指令按鈕SB21X020五樓指令登記HL19Y020轎廂內八樓樓層指令按鈕SB22X021六樓指令登記HL20Y021開門按鈕SB23X022七樓指令登記HL21Y022關門按鈕SB24X023八樓指令登記HL22Y023一層到位行程開關SQ1X024電梯開門電磁鐵YA1Y024二層到位行程開關SQ2X025電梯關門電磁鐵YA2Y025三層到位行程開關SQ3X026上行指示燈HL23Y026四層到位行程開關SQ4X027下行指示燈HL24Y027五層到位行程開關SQ5X028電梯超重報警電鈴HAY028六層到位行程開關SQ6X029STRY033七層到位行程開關SQ7X030SDY034八層到位行程開關SQ8X031檢修開關SB25X032電梯載重超重檢測KPX033電動機過載保護熱繼電器FRX034譯碼器AY029BY030開門到位行程開關SQ9X035CY031關門到位行程開關SQ10X036DY032總停開關SB26X0373.5 硬件/接線圖硬件/接線圖如下所示：圖3-1 /接線圖4 軟件設計4 軟件設計4.1 軟件設計流程 電梯在接受指令后，總是由近至遠的完成各個呼叫任務。A.電梯上行分析a.若呼叫層處于電梯當前運行層之上，目標運行層之下，則電梯應在完成前一指令前先上行至該層，完成該層呼叫后再由近及遠的完成其他各個呼叫動作。b.若呼叫層處于電梯當前運行層之下，則電梯在完成前一指令前不影響該指令，直至電梯重新處于待命狀態(tài)為止。B.電梯下行分析a.若呼叫層處于當前運行層之下，目標運行層之上，則電梯應在完成前一指令前先下行至該層，完成呼叫指令后再由近至遠的完成各個呼叫動作。b.若呼叫層處于當前運行層之上，則在完成前一指令前不影響該指令，直至電梯重新處于待命狀態(tài)為止。程序的基本控制流程如下圖所示。圖4-1 基本控制流程4.2開關門控制（1）開門控制電梯停止運行后，按開門按鈕SB23，X022接通，Y024得電，開門電磁鐵吸合直至門完全打開，完成手動開門控制；電梯停止運行時，某樓層行程開關觸點閉合，若5秒后開門按鈕仍不動作，則定時器T0線圈得電，使Y024得電，開門電磁鐵吸合直至門完全打開，完成自動開門控制；且優(yōu)先響應手動開門控制。M1為電梯運行檢測，由于M1常閉觸點的接入，開門動作必須是在電梯完全停止的狀態(tài)下進行。（2）關門控制按關門按鈕SB24，Y025得電，關門電磁鐵吸合，門完全關閉時，關門到位行程開關閉合，X036常閉觸點斷開，Y025失電，完成手動關門控制；開關門控制子程序梯形圖3-1如下所示：圖4-2 開關門控制4.3樓層顯示控制控制過程說明如下：X024、X025、X026、 X027、X028、X029 X030、X031為個樓層行程開關，M1為運行檢測，電梯運行時，M1得電。當電梯到達一層且停止時，X024接通，Y030和Y031得電，接通七段數碼管的B和C，顯示一層，且電梯運行過程中，由于M1常閉觸點的存在不顯示樓層。同理，當電梯到達二層且停止時，由七段數碼管顯示二層；當電梯到達八樓且停止時，由數碼管顯示八層。樓層顯示控制子程序梯形圖如下：圖4-3 樓層顯示控制4.4運行反向控制控制過程說明如下：當Y000接通時，電動機正轉接觸器接通，電梯上升運行，輔助繼電器M2線圈得電，常開觸點閉合，Y026得電，上升運行方向指示燈HL23點亮；當Y001接通時，電動機反轉接觸器接通，電梯下降運行，輔助繼電器M3線圈得電，相應的常開觸點閉合，Y027得電，下降運行方向指示燈HL24點亮。運行方向控制子程序梯形圖如下所示：圖4-4 運行反向控制4.5呼叫指令登記控制控制過程如下：按一樓上升呼叫按鈕SB1，X000接通，Y002得電并且自鎖，一樓上升呼叫指示燈HL1點亮，直至電梯門完全打開才熄滅，X022為開門到位行程開關；按二上升呼叫按鈕SB2,，X001接通，Y003得電并且自鎖，二樓上升呼叫指示燈HL2點亮，直至電梯門完全打開才熄滅；按二樓下降呼叫按鈕SB3，X002接通，Y004得電并且自鎖，二樓下降呼叫指示燈HL3點亮，直至電梯門完全打開才熄滅；依次類推，按八樓下降呼叫按鈕SB14，X013接通，Y015得電并且自鎖，八樓下降呼叫指示燈HL14點亮，直至電梯門完全打開才熄滅。呼叫指令顯示控制子程序梯形圖如下： 圖4-5 呼叫指令登記控制續(xù)圖 4-5 呼叫指令登記控制續(xù)圖 4-5 呼叫指令登記控制4.6電梯的停止控制電梯停止工作時，使其回到原位 一樓按下總停按鈕SB26，X037接通，線圈得電并且自鎖。若電梯正在向上運行，M2接通，Y000得電自鎖，上升至七樓或八樓時停止運行，此時M2常閉觸點接通，Y001得電自鎖，控制電梯下降運行，到一樓時停止運行；若電梯正在往下運行中，M3接通，Y001得電且自鎖，到達一樓時停止運行。由于定時器T2的存在，各樓層間電梯運行10秒后仍在運行，則視為故障，此時會接通M5，使電梯回到一樓。當按下檢修開關SB25時，X032接通，M5得電，控制電梯回到一樓。梯形圖如下所示：圖4-6 電梯的停止控制4.7超重報警控制超重報警信號是由安裝在轎廂內的壓力傳感器產生，當電梯內的載重超過規(guī)定的值時，KP接通，X033接通，Y028得電，警鈴報警。警鈴報警子程序梯形圖如下：圖4-7 超重報警控制4.8電梯運行控制電梯的運行有樓層層內指令和廳外呼叫指令，無論是樓層指令信號還是廳外呼叫信號，都必須在電梯關門到位、非超重狀態(tài)下才有效，由輔助繼電器M4控制，控制過程分別說明如下：4.8.1樓層層內指令（1）、電梯停在一樓時，一層到位行程開關閉合，X024接通。按下二層指令按鈕，X015閉合，Y000線圈得電并且自鎖，電動機正轉接觸器接通，控制電梯上行，上升至二樓時電梯停止運行，到達了目的地；若按下三層指令按鈕，X016接通，Y000線圈得電并且自鎖，電動機正轉接觸器接通，控制電梯上行，上升至三樓時電梯停止運行，到達了目的地；若按下四層指令按鈕，X017接通，Y000線圈得電并且自鎖，電動機正轉接觸器接通，控制電梯上行，上升至四樓時電梯停止運行，到達了目的地；若按下五層指令按鈕，X018接通，Y000線圈得電并且自鎖，電動機正轉接觸器接通，控制電梯上行，上升至五樓時電梯停止運行，到達了目的地；若按下六層指令按鈕，X019接通，Y000線圈得電并且自鎖，電動機正轉接觸器接通，控制電梯上行，上升至六樓時電梯停止運行，到達了目的地；若按下七層指令按鈕，X020接通，Y000線圈得電并且自鎖，電動機正轉接觸器接通，控制電梯上行，上升至七樓時電梯停止運行，到達了目的地；若按下八層指令按鈕，X021接通，Y000線圈得電并且自鎖，電動機正轉接觸器接通，控制電梯上行，上升至八樓時電梯停止運行，到達了目的地。（2）、電梯停于二樓時，二層到位行程開關閉合，X025接通。按下三層指令按鈕，X016接通，Y000線圈得電并且自鎖，電動機正轉接觸器接通，控制電梯上行，上升至三樓時電梯停止運行，到達了目的地；若按下四層指令按鈕，X017接通，Y000線圈得電并且自鎖，電動機正轉接觸器接通，控制電梯上行，上升至四樓時電梯停止運行，到達了目的地；若按下五層指令按鈕，X018接通，Y000線圈得電并且自鎖，電動機正轉接觸器接通，控制電梯上行，上升至五樓時電梯停止運行，到達了目的地；若按下六層指令按鈕，X019接通，Y000線圈得電并且自鎖，電動機正轉接觸器接通，控制電梯上行，上升至六樓時電梯停止運行，到達了目的地；若按下七層指令按鈕，X020接通，Y000線圈得電并且自鎖，電動機正轉接觸器接通，控制電梯上行，上升至七樓時電梯停止運行，到達了目的地；若按下八層指令按鈕，X021接通，Y000線圈得電并且自鎖，電動機正轉接觸器接通，控制電梯上行，上升至八樓時電梯停止運行，到達了目的地。若按下一層指令按鈕，X014接通，Y001線圈得電并且自鎖，電動機反轉接觸器接通，控制電梯下行，下降至一樓時電梯停止運行，到達了目的地。（3）、電梯停于三樓時，三層到位行程開關閉合，X026接通，若按下四層指令按鈕，X017接通，Y000線圈得電并且自鎖，電動機正轉接觸器接通，控制電梯上行，上升至四樓時電梯停止運行，到達了目的地；若按下五層指令按鈕，X018接通，Y000線圈得電并且自鎖，電