毕业实践务书
课题名称 PLC控制变频电梯系统设计
外文翻译
INDUSTRIAL AND COLLABORATIVE CONTROL SYSTEMS
A COMPLEMENTARY SYMBIOSIS –
Looking at today’s control system one can find a wide variety of implementations From pure industrial to collaborative control system (CCS) tool kits to home grown systems and any variation inbetween Decisions on the type of implementation should be driven by technical arguments Reality shows that financial and sociological reasons form the complete picture Any decision has it’s advantages and it’s drawbacks Reliability good documentation and support are arguments for industrial controls Financial arguments drive decisions towards collaborative tools Keeping the hands on the source code and being able to solve problems on your own and faster than industry are the argument for home grown solutions or open source solutions The experience of many years of operations shows that which solution is the primary one does not matter there are always areas where at least part of the other implementations exist As a result heterogeneous systems have to be maintained The support for different protocols is essential This paper describes our experience with industrial control systems PLC controlled turn key systems the CCS tool kit EPICS and the operability between all of them
FUNCTIONALITY
The ever lasting question why control systems for accelerators and other highly specialized equipment are often home grown or at least developed in a collaboration but only in rare cases commercial shall not be answered here We try to summarize here basic functionalities of different controls approaches
Frontend Controller
One of the core elements of a control system is the frontend controller PLC’s can be used to implement most of the functions to control the equipment The disadvantage is the complicated access to the controls properties For instance all of the properties of a control loop like the P I and D parameter but also the alarm limits and other additional properties must be addressed individually in order to identify them in the communication protocol and last not least in the display alarm and archive programs In addition any kind of modifications of these embedded properties is difficult to track because two or more systems are involved This might be one strong argument why control loops are mainly implemented on the IOC level rather than PLC’s
IO and Control Loops
Complex control algorithms and control loops are the domain of DCS alike control systems The support for sets of predefined display and controls properties is essential If not already available (like in DCS systems) such sets of generic properties are typically specified throughout a complete control system (see namespaces)
Sequence State programs
Sequence programs can run on any processor in a control system The runtime environment depends on the relevance of the code for the control system Programs fulfilling watchdog functions have to run on the frontend processor directly Sequence programs for complicated startup and shutdown procedures could be run on a workstation as well The basic functionality of a state machine can be even implemented in IEC 61131 Code generators can produce C’ code which can be compiled for the runtime environment
Supported Hardware
The support for field buses and Ethernet based IO is a basic functionality for SCADA type systems it is commercially available from any SCADA system on the market The integration of specific hardware with specific drivers and data conversion is the hard part in a commercial environment Open API’s or scripting support sometimes help to integrate custom hardware If these tools are not provided for the control system it is difficult – if not impossible to integrate custom hardware
New industrial standards like OPC allow the communication with OPC aware devices and the communication between control systems One boundary condition for this kind of functionality is the underlying operating system In the case of OPC it is bound to DCOM which is a Microsoft standard UNIX based control systems have a hard time to get connected Only control systems supporting multiple platforms can play a major role in a heterogeneous environments
As a result the limited support for custom or specialized hardware may give reason for the development of a new control system
1Graphic
Synoptic displays are the advertising sign for any control system Commercial synoptic displays come with a rich functionality and lots of special features Starting to make use of all these features one will find out that all individual properties of the graphic objects must be specified individually Since SCADA systems must be generic they cannot foresee that an input channel does not only consist of a value but also consists of properties like display ranges and alarm values Defining all of these properties again and again can be a pretty boring job Some systems allow to generate prototypes of graphic objects These prototype or template graphics are complex and need a specialist to generate them
DCS or custom synoptic display programs can make use of the common set of properties each IO point provides This predefined naming scheme will fill in all standard property values and thus only require to enter the record – or device name into the configuration tool A clear advantage for control systems with a notion of IO objects rather than IO points
2Alarming
Alarms are good candidates to distinguish between different control system architectures Those systems which have IO object implemented also provide alarm checking on the frontend computer Those systems which only know about IO points have to add alarm checking into the IO processing While the IO object approach allows to implement alarm checking in the native programming language of the frontend system IO point oriented systems typically have to implement this functionality in their native scripting language This is typically less efficient and error prone because all properties must be individually configured This leads to a flood of properties Not only the error states for each IO point wind up to be individual IO points but also the alarm limits and the alarm severity of each limit must be defined as IO points if it is desired to be able to change their values during runtime
Besides this impact on the configuration side the processing and forwarding of alarms makes the difference between SCADA and DCS systems Since SCADA systems inherently do not know’ about alarms each alarm state must be polled either directly from the client application or in advanced cases from an event manager which will forward alarm states to the clients In any case a lot of overhead for just’ checking alarm limits DCS system again have the advantage that clients can either register themselves for alarm states und thus get the information forwarded or are configured to send alarmchanges to certain destinations spread around the control system The latter case is only possible for systems which in total are configured with all the nodes taking part in the controls network
3Trending and Archiving
Trending has become an important business in control systems architectures Trends are necessary to trace error conditions or for post mortem and performance analysis of the controlled plant Besides some custom implementations which are capable to store the data of complete control objects most of the trending tools archive scalar data Additional features like conditional trending or correlation plots make up the difference between individual implementations
4Programming Interfaces
With respect to open programming interfaces PLC’s and DCS systems have a common strategy They are running reliably because there’s no way to integrate custom code which could interfere with the internal processing As a consequence the customer has to order specials’ which are extremely expensive – or forget about it and use the system as a black box
Since SCADA systems by definition must be able to communicate with a variety of IO subsystems they already have some built in API’s which allow to integrate custom functionality
Specially collaborative systems need a certain openness to fulfill all the requirements from various development groups Programming interfaces on all levels like fontend IO frontend processing networking etc are mandatory A clear advantage for this type of system
5Redundancy
If redundancy means the seamless switch which takes over all the states and all the values of the IO and all states of all programs currently running it is a domain of only a few DCS systems Custom or CCS implementation do not provide this kind of functionality Maybe because of the immense effort and the fact that it is only required in rare cases
Besides processor redundancy redundant networks or IO subsystems are available for certain commercial DCS systems Again – a domain which is not covered by SCADA or CCS implementations
CONCLUSIONS
Depending on the size and the requirements for a controls project the combination of commercial solutions and solutions based on a collaborative approach is possible in any rate between 0 and 100 percent This applies for all levels from implementation to long term support Special requirements on safety issues or a lack of manpower might turn the scale commercial The necessity to interface special hardware special timing requirements the having the code in my hands’ argument or the initial costs for commercial solutions will turn the scale collaborative As long as collaborative approaches like EPICS stay up to date and run as stable and robust as commercial solutions both will keep their position in the controls world in a complementary symbiosis
工业控制系统协控制系统
控制系统广泛运许领域单纯工业控制系统协控制系统（CCS）控制系统停变化断升级现趋家庭控制系统两者变种应控制系统种类取决技术求实践表明济社会素重决定优缺点工业控制求性完整文献记载技术支持济素决定趋协工具够亲接触源码更快速解决问题家庭控制系统求年操作验表明解决方法重重行
通异类系统存针协议支持关重文介绍工业控制系统PlC controlled turn key系统CCS工具间操作
功
持续断问题什控制系统加速器高度专业化设备联合协发展极少数情况通商业立场时难回答里试图总结控制方法基功
前端控制器：
控制系统核心素前端控制器PLC’s实施控制功设备缺点复杂难达控制属性例确定通信协议显示报警档方案控件属性PID参数报警限制附加属性必须解决外嵌入式属性修改难寻觅中涉两者两轨道系统力什控制回路实施IOC层面PLC’s层面
I O控制回路
复杂控制算法控制回路域名DCS控制系统样显示控件属性支持必少
频率国家计划
控制系统中频率程序运行处理器运行时环境取决相关代码控制系统程序直接履行运行前端处理器监控复杂启动关闭处理程序设立频率程序运行工作站国家机器基功IEC 61131中落实编码发电机产生C代码
硬件支持
现场总线起源I OEthernet支持SCADA系统服务基功SCADA系统市场商业运作中行配置特定驱动器数转换器集成硬件商业环境中难点开放API者脚支持时助整合户硬件果控制系统提供工具难整合客户硬件
新工业标准OPCOPC设施联系控制系统间互相联系种功基条件强调操作系统种情况OPC更趋微软DCOM标准基控制系统UNIX难互相相连支持台控制系统异构环境中发挥功
通客户者专业硬件支持限新控制系统理通发展前系统操作接口控制系统兼容程中重功呢工具通团队开发协作实现工具包变动
1图形
天气显示控制系统广告招牌商业天气显示着丰富功许特色开始特征功会发现属性图形象分指定输入通道通物业价值决定更通包括展出范围报警值决定分辨性非常乏味工作系统产生图形原型象原型图形者模板复杂需专家生产
DCS者定义天气显示程序常见I O点属性集预定义命名方案填写标准属性值需进入记录者设备名称进入配置工具
2报警系统
警报区分控制系统架构实现I O象系统前端电脑提供警报检查读懂I O点系统I O处理程中添加警报检查I O象途径前端系统土项目语言安插警报检测I O点导系统通常脚文语言中实现种功通常效率较低容易出错属性必须单独配置导致系列特性仅I O点错误状态结束I O点报警限值报警轻重应限制定义I O点果希够改变运行值
种影响SCADADCS系统间形成影响SCADA系统读懂报警系统DCS系统优势理员登记警报状态提前信息控制蔓延控制系统周围变化种情况唯系统
3趋势档
趋势已成控制系统架构中重业务趋势必踪误差条件实现数存储力储存完整控制目标部分趋势工具标量数存档附加特性条件趋者相关情节实施起影响
4编程接口
关开放编程接口PLCDCS系统相策略运行没办法整合 定制合作干涉部处理客户定制精品极昂贵
通SCADA系统必须够 种I O子系统相连已API建立I O
子系统整合 定义功
协作系统尤需定开放性实现种发展组织求级编程接口例前端I O前端处理程网络等强制性
5冗余
果冗余指理国家I O值缝道岔前正运行域少数集散系统定义者CCS实施提供种功许巨努力事实需罕见事例外处理器冗余者余网络者I O子系统定商业集散控制系统指定
结
适长远技术支持安全问题特殊需者力资源缺乏会扩商机接口专业硬件掌控手谈判者商业解决方案初始成促规模合作EPICS协作途径保持新运行商业方案样稳定强劲互补生控制世界中占席
毕业设计调研报告
编程控制器（PLC）微处理器基础综合计算机通信联网动控制技术开发新代工业控制设备PLC国发展应已 30 年历史现已广泛应国民济工业生产领域成提高传统工业装备水技术力重设备强支柱着全球体化济发展努力发展PLC国规模应形成具知识产权PLC技术应该广技术员努力方
PLC问世 20 世纪 60 年代时PLC功简单逻辑定时计数等功硬件方面PLC集成电路没投入规模工业化生产 CPU 分立元件构成存储器磁心存储器存储容量限户指令般二三十条没成型编程语言机型单没形成系列台PLC代 200~300 继电器构成控制系统体积方面现PLC相说庞然物国研制生产传感器变送器调节器实行器等基显示程状态实现调节意图终命令实行器完成工艺流程调节求
进入 21 世纪PLC保持旺盛发展势头断扩应领域户配置柔性制造系统（ FMS ）计算机集成制造系统（ CIMS ）目前PLC两方扩展：综合化控制系统已突破原PLC概念工厂生产程控制信息理系统密切结合起甚 MES ERP 系统准备技术基础种发展趋势会举步艰 ERP 系统坚实技术基础会带工业控制场变革实现真正意义电子信息化工厂二微型PLC异军突起体积手掌功覆盖单体设备整车间控制功具备联网功种微型化PLC控制系统触角延伸工厂角落着世界济体化进程加快技术发展时发达国家更加注重PLC知识产权保护国际型PLC制造商纷纷加入PLC国际标准化组织利许技术标准建立符合济利益技术保护壁垒
PLC运种工业场离开例次毕业设计运PLC变频器形成完整电梯系统现代电梯离开PLC变频器
PLC控制变频电梯系统设计
摘：电梯运行繁琐程作种生活中常交通工具性坏通拖动系统控制系统性决定达安全便捷舒适高效动化运行止需良拖动系统外套完善控制系统克服传统继电器构成系统接触点障率高性差体积巨等足PLC达电梯动控制通理分析PLC止实现开关量逻辑控制数学运算数处理运动控制模拟量PID控制通信等功完全取代继电器控制系统
篇文章介绍电梯调速通变频进行调速现运动控制领域里变频调速广泛应变频调速实现滑调速调速精度直流电动机相媲美功率晶体开发变频器造价越越低成性考虑PLC变频器控制达变频调速设计中电梯种呼梯信号时运行状态进行整体分析确定工作状态求具动定截梯反保号外呼记忆动开关门停梯消号动层检修慢速安全保护等功提升电梯安全性实性
关键词：电梯 变频器 控制系统 PLC
毕业设计说明书目录
第章 绪 11
11 电梯定义发展历程 11
12 电梯品种样性 11
13 电梯基构成 11
第二章 PLC简介系统基结构 14
21 PLC通发展 14
22 PLC基结构 14
23 PLC工作原理 15
24 PLCIO系统 16
第三章 变频电梯总体方案设计 18
31 设计指导思想步骤 18
32 PLC控制电梯系统基结构 18
33 电梯电力拖动系统方案选择 18
34 拖动部分选择 18
341 变极调速系统 18
342 交流调压调速系统 19
343 变压变频调速系统 19
35 控制部分选择 20
第四章 变频电梯硬件设计 21
41 系统总体结构 21
42 重设备设计 21
43 电路设计元件型号选择 21
431 电源容量设计 21
432 曳引电机设计 22
44 门电机设计 22
45 电源部分设计 23
46 变频器选择 25
5 变频电梯软件设计 26
51 电梯控制功 26
52 电梯功实现流程 27
53 程序设计求 27
54 PLC端口分配 28
55 PLC型号选择 28
56 控制程 29
结束语 37
毕业设计说明书总结 38
参考文献 39
附录 40
第章 绪
现社会电梯已成天工作生活中必少交通工具特城市里例典型智建筑核心实际种分布式控制系统称分布式控制分散控制系统该品种建筑物电气设备系统动控制电梯建筑物控制系统重组成部分占非常重位作现代工业控制机PLC具高度性先进技术具广泛电梯控制应述电梯传统继电器控制模式发展计算机控制方现电梯控制技术改造热点
11 电梯定义发展历程
着生产发展城市飞速崛起电梯快速进入生活生产领域生活生产带便捷电梯拥运送速度较快安全操作便捷优点
电梯技术发展程
八五二年拉动绳索电动机动车历史早电梯结构较简单没导轨没安全设备货物运送
八五三年美国奥斯设计制造种绳子断开升降台会掉安全升降机时该电梯旧属垂直输送装备没载
八五七年奥斯安全设备测试美国开发电梯成功世界第1载电梯引入纽约市客电梯1858年
九二四年电梯信号控制系统电梯驾驶员操作更加方便
九三七年电梯区分开客流量高峰期动化控制系统满足简易动化控制
九七六年电梯开始微型处理机然高功率晶体模块出现连续改进微型计算机数字调节器技术调整脉宽度调整电子换流器实现电梯电动机电压调节频率调制取线性速度调节目标
九九零年行信号传输信号传输串行传输电梯控制系统提高整系统性实现电梯群控制智远程监控提供定条件
12 电梯品种样性
电梯品种建筑需求断变化电梯制造商提供品种市场占量定伴着超高层建筑断增需高速容量较电梯相应控制系统繁琐制造技术十分困难年住宅电梯开发热潮已出现层高层住宅城市呼欲出原层住宅增加安装电梯问题成年电梯行业话题伴着农村济发展住宅中家电梯忽视潜市场电梯品种样化应该体现传统电梯改造创新例推出机房电梯电梯驱动设备排列仅节省空间独特风格产品降低制造成
13 电梯基结构
电梯机电紧密结合繁琐产物基构成包括机械部分电气部分八系统
a) 曳引系统
牵引系统组合物包括部分：曳引机牵引钢丝绳导轮反绳轮曳引机具组件：电动马达联轴器制动减速齿轮箱碱牵引绳轮牵引钢丝绳两端分连接述轿厢重钢丝绳牵引绳轮槽间摩擦轿厢升降导轮功距离轿厢重间分离倒带类型力拖动增加导轮安装牵引架承重梁
b)电力拖动系统
电驱动系统牵引电机电源系统中速度控制设备等组件实现电梯速度控制曳引电机根电梯配置交流电机者直流电机
电源系统电机供电速度反馈装置速度控制系统提供电梯运行速度信号般测速发电机者速度脉发生器电机设备相连调速设备曳引电机进行速度调节控制般电梯传动方式示意图见图11图1－1 电梯传动方式原理示意图
c)安全保护系统
电梯具足够安全性防止安全情况发生确保电梯运行程中安全性需设计电梯程种机械安全设备电气安全设备设备构成电梯安全保护系统般电梯常缺少安全保护设备包括面两方面：
1) 机械安全保护系统
①轿门安全触板设备
② 动门锁结构
③ 限速器安全钳
2) 电气安全保护系统
① 门开关保护
② 电梯终端保护
③ 超载保护
d）电控系统电气控制系统控制装置位置显示装置控制面板调装置功操作控制电梯运行操作设备钮操作箱手开关盒车机房检修紧急控制箱
控制面板装置机房中电气控制部件组成电梯电气控制集中部件
位置显示指汽车着陆中手指灯电梯汽车着陆方通常显示楼梯台
集中器指示反馈轿厢位置确定行驶方传输加速减速信号
e）部分轿车通汽车车门安全夹设备安全窗导靴开门器
轿操箱指层灯通信报警设备等构成
f)重量衡系统重量衡系统通重重量补偿设备构成重重架重块构成
g）门系统门系统轿厢门层门连杆机构门锁等组成轿厢门设置轿厢入口处门扇门轨框架门鞋门刀构成层站门位层站入口处门扇门栏架门槛门锁装置紧急解锁装置组成开门器布置汽车开关闭轿厢门层门电源
h）导系统引导系统导轨导块轨道框架构成功限制汽车传球配重轿厢重移动导轨轨道固定轨道框架承载导轨部件联接述轴述壁导块安装轿厢配重架述导轨迫轿厢重导轨直立方服配合
第二章 PLC简介系统基结构
1968年通汽车（GM）汽车制造公司美国提出研制生产编程控制器基理念：简单方便智低成连接台电脑直接115VAC电压通性扩展方便1969年美国数字公司研发出第台编程控制器70年代出现微机快运编程控制器现代控制器基微处理器新型工业控制装置工业控制电脑技术新产品1985年1月编程控制器IEC标准第二草案中定义PLC：编程控制器数字运算具体工业应设计电子系统编程控制器存储器通控制种类型机械生产程数字模拟输入输出编程控制器相关联设备应易控制工业系统形成整体利扩展功原理设计
世界PLC厂商AB公司GRFANUC德国德国施耐德动化总部设法国三菱商事株式会社日欧姆龙公司西门子公司R汽公司出生现PLC已短短30年发展十分迅速已成工业动化重支柱
21 PLC通发展
早期PLC通常称编程逻辑控制器时该PLC具代继电器控制设备少意思功执行该初中继完成序控制定时出现硬件准计算机形式I O接口电路改进满足工业控制现场求装置中装置利分立元件型中型集成电路存储器磁芯存储器外已采取措施提高抗干扰力软件编程继电器方式熟悉电气工程技术员控制线 梯形图早期PLC性继电器控制设备更优点容易理解易安装体积耗低障显示重复
22 PLC基结构
PLC部分构成：CPU模块输入模块输出模块编程器
图2－1
图2－1 PLC基结构
PLC实际工业控制计算机硬件结构非常类似般微机控制系统PLC五部分组成：CPU存储器I O模块编程器电源
中央处理单元（CPU）PLC控制中心接收存储户程序根PLC系统程序指定功编程类型化数检查电源存I O门狗定时器状态户程序中诊断语法错误PLC投入运行首先接收I O映象分区域中状态扫描场输入装置数存储然读出户程序存储器中户程序逐然根该命令解释命令逻辑算术运算结果发送I O映象区数寄存器户程序执行I O映象区输出寄存器中种输出状态数传输相应输出装置循环运行直停止运行
23 PLC工作原理
PLC两基运行状态运行状态停止状态运行状态PLC满足通实施反映控制求户程序控制功PLC输出时间响应述输入信号时间改变户程序仅执行次断重复直PLC停止切换停止状态
实行程序外次循环程中述PLC需完成部处理通信处理工作总五阶段图22PLC种循环工作模式称扫描工作模式通计算机实行指令速度高外部输入输入关系处理程起完成
部处理中PLC检查CPU模块硬件否正常复位监视计时器执行部工作
图22 扫描程示意图
通信服务相编程控制器微处理器智设备通信响应程序员输入命令更新关编程显示容
PLC处停止状态仅执行述操作编程控制器处运行状态三阶段操作示图23三户程序执行程中阶段示
编程控制器存储器中区域设置存储述输入信号输出信号该信号分称输入图寄存器输出图寄存器状态梯形图编程控制器编程元素相应图存储区域称分量图寄存器
输入处理阶段编程控制器读取外部输入电路（ON OFF）状态输入图寄存器图23示外部输入触点电路接通时相应输入图寄存器处1状态梯形图相应输入继电器常开触点接通时常闭触点断开外部输入触点电路断开时应输入图寄存器处0状态梯形图相应输入继电器常开触点关闭常闭触点接通程序执行阶段外部输入信号状态改变时输入图寄存器状态会改变该输入信号变化状态仅仅扫描周期输入处理阶段读取
输出处理阶段中CPU0 1输出图寄存器输出锁存器状态信号隔离输出模块放功率中继型输出模块中相应硬件继电器线圈激励常开电击闭合驱动外部负载
24 PLCIO系统
PLC硬件结构两种类型：单元类型模块类型前者安装PLC部分（包括I O系统电源）机箱模块化划分PLC硬件成模块然通户选择模块机架槽部形成PLC系统
种硬件结构必须确定相连工业现场输入输出点PLCIO映区间相应关系输入输出点明确址确定种相应关系方式称IO寻址方式
IO寻址方式三种：
固定IO寻址方式 通PLC制造厂家设计生产PLC时确定输入输出点明确固定变址通常说单元式PLC运IO寻址方式
开关设定I O寻址模式通齿条模块开关位置户设置确定
软件设置IO寻址方式 户通软件制定IO址分配表确定
图2－3 扫描程示意图
第三章 变频电梯总体方案设计
31 设计指导思想步骤
设计运编程控制器变频电梯进行控制系统必须满足开放求关闭层次感定位启动加速稳定运行减速爬行整接开门
32 PLC控制电梯系统基结构
电梯电气控制系统通控制系统拖动系统两部分构成PLC控制电梯系统基结构硬件包括PLC机膨胀机械系统门厅呼指法设备门马达速度控制装置系统拖动图31该系统基结构
图31 电梯PLC控制系统基结构
33 电梯电力拖动系统方案选择
电驱动系统电源电梯驱动器执行相应动作电梯变动包括：车升降运动轿厢门开关动作厅门
牵引马达产生轿厢运动牵引驱动系统加速减速驱动改变运动形式电源千瓦十千瓦电梯驱动
轿厢门层站门开关通门开闭马达产生动力门开机构驱动减速改变运动形式述驱动功率通常低200瓦辅助驱动电梯34 拖动部分选择
341变极调速系统
少数极绕组称快速绕组具量极绕组称缓慢曲折变极调速种极调速调速范围电机极数增加太电机外部尺寸显著升
快速绕组启动稳定速度慢速绕组制动缓慢调
342交流调压调速系统
反制动模式电梯减速时定子绕组中两相交叉改变相序定子磁场旋转方改变然转子转没改变电动机转子反磁场方操作产生制动转矩转速逐渐降低时电动机通反相序列第二象限中运行速度降零时需立切断电机电源制动器制动否电机会动反转
343变压变频调速系统
交流异步电机速度施加定子绕组交流电源频率函数均连续改变定子绕组滑改变电动机步速度电源频率然根电动机恒转矩负载电梯求必保持电机常数转矩变频调速保持磁通量恒定期间需定子绕组供电电压相应调整电机电源驱动系统应该够改变电压频率起供电动机逆变器需电压调节频率调制两功样频率转换电梯常称VVVF类型电梯
系统控制变频调速电梯交流电机驱动达直流电机水体积重量轻效率高节基包括电梯优点已成新电梯拖动系统成较高技术求高需调速范围较场合
a) 变频器分类
1) 变换环节分
交交变频器 频率固定交流电源变换成频率连续调节交流电源
优点没中间环节变换效率高连续调节频率范围窄通常额定频率12容量较低速拖动系统见图3－2
图32 交交变频器
交直交变频器 先频率固定交流电整流变成直流电然直流电逆变成频率连续调节三相交流电直流电逆变成交流电环节较容易控制频率调节范围改善变频电动机特性等方面具明显优势目前迅速普应种见图3－3
图33 交直交变频器
2)电压调制方式分
PWM脉幅调制 变频器输出电压通盖面直流电压进行调制中容量逆变器种方法存
PWM脉宽度调制逆变器输出电压通改变输出脉占空进行调制种通常现正弦脉宽调制SPWM方法中述占空布置正弦方式
3) 直流环节储方式分类
① 电流型 直流环节储元件电感线圈
② 电压型 直流环节储元件电容器
b) 变频器中常控制方式
1）V f控制
V f控制提出获理想扭矩 速度特性基础电源频率变化调节速度时间确保电机磁通量变基种控制方法 V f控制逆变器结构非常简单逆变器开环控制方法达较高控制性外低频率时必须执行转矩补偿改变低频转矩特性
2） 滑差频率控制
滑差频率控制种直接控制扭矩方法基V f控制根异步电动机实际供电速度根需转矩通调节逆变器输出频率电动机具相应输出转矩种控制方法需控制系统中安装速度传感器时需增加电流反馈控制频率电流种闭环控制模式逆变器具良稳定性快速加速减速负载变化良响应
3） 矢量控制
矢量控制通矢量坐标电路控制电机定子电流相位分控制坐标系中电机励磁电流转矩电流达目控制电机扭矩通控制量零量时间功功序时间PWM波形成实现控制目目前变频器中施加矢量控制方法包括2种基速度传感器转差频率控制矢量控制方法矢量控制方法
35 控制部分选择
电梯运行繁琐程实现安全便捷舒适高效动化运行需良拖动系统外必须套完善控制系统着科学技术种微机控制系统尤PLC控制系统发展已逐渐取代传统继电器接触器控制系统简化控制电路提高运行性动化PLC电梯控制系统中应已成社会流
电梯信号控制PLC软件实现述电梯信号控制系统图31示输入PLC控制信号：动作模式选择操作控制部呼呼出呼安全防护井道信息开关门限制信号门区流信号等输出控制信号：楼层显示Hulou选择显示方指示拖动控制信号等
信号控制系统功例呼信号登记车位置判断层选择方前拦截反拦截信号保护变速整开关闭电梯动操作程序控制实现
第四章 变频电梯硬件设计
41 系统总体结构
五层集选控制电梯控制系统原理图图41示控制系统通变频器PLC电动机输入输出四部分构成电梯阻力采三相异步电动机驱动变频器根电梯需速度曲线控制速度控制电梯运行PLC控制 PLC接收现场信号例呼位置等速度信号发送速度控制系统门机门开关闭信号板显示器呼显示信号PLC组成控制系统消接口电路产生系统结构简单性高电梯部外部呼信号间开关门关闭信号直接连接PLC开关输入端子 PLC提供24V直流电源作指示灯电源变频器PLC输出点控制达电机正极性反电路速控制等硬件电路具设计简单性高优点
PLC
电梯种输入信号
电梯种指示
变频器
曳引电机
门电机
图4－1 电梯控制原理图
图4－1 电梯控制原理图
42 重设备设计
设计中设计求通常情况选定额定负载1000公斤轿箱重2900千克底面积设计400方米设计中1 ：1吊索轮重架重量算：
PG+QKp{P（1Kp）QV}{PQ+Kp}{PG+QKp} （4－1）
式中 P重
G轿箱净重
Q额定载重量
Kp衡系数（般04505）
P2900+05*10003400Kg
43 电路设计元件型号选择
431 电源容量设计
电梯机组启动较频繁负载波动较加速减速较迅速击电流引起电压波动剧烈考虑电梯电源设备容量时直接引曳引电动机者交流电动机—发电机组功率计算通常合理电梯电源设备容量S计算电梯梯速关列验公式估算S值：
S≈0030LeVe（kVA） （42）
式中 Le—电梯额定载重量
Ve—电梯额定速度
设计电梯选交流电机拖动额定载重量1000Kg额定速度1ms通算S
S≈0030×1000×130 kVA
432 曳引电机设计
次设计中电梯曳引机交流电动机
电梯曳引机通断续工作方式工作电梯运行时受力情况较繁琐电梯曳引机般验公式计算选取功率常种公式：
（4－3）
式中 N——曳引电机功率
V——电梯额定速度
M——电梯衡系数般取0405
P——电梯机械传动总效率般取08
结合设计中参数：
类型Y2132S22三相异步电动机选择额定功率75KW额定电压380V额定频率50Hz额定电流142A额定效率87额定功率数088
44 门电机设计
电梯电动机MD直流110SZ56型直流电动机额定电压110V额定输出功率120W额定转速分钟1000转磁场电枢运行情况没关系具较启动转矩调速性
门电机调速原理样：工作原理（关门例）：门继电器KA6吸合先接通直流伺服电动机MD励磁绕组MD0然MD电枢绕组通电时电源开门继电器KA5常闭触点RGM进行电枢分流门电机MD关门方转动电梯开始关门
图4－2 门电机控制电路
图4－2 门电机控制电路
门关门宽三分二时SA2限位开关动作RGM电阻短接部分流RGM电阻电流增总电流增RD1限流电阻压降增MD转速端电压降低降低关门速度动减慢门继续关闭100~500mm距离时SA3限位开关动作短接RGM电阻部分分流增加RD1电压降更电动机MD电枢端电压更低电机转速更低关门速度更慢直轻轻稳完全关闭位止时关门限位开关动作KA6失电复位关门程结束
45 电源部分设计
设计中部分需电源分：门电机需DC110VPLC需DC24V变频器曳引电机需AC380V
图43 电源部分
电源变压变AC24VAC110V然利三相桥式整流电路电源整流变DC24VDC110V供元件
(1) 低压断路器选择
低压断路器起隔离功逆变器修复者长段时间切断Q电源逆变器隔离开外起保护作低压断路器般含流欠压保护反相器输入短路电压低时快速保护 低压断路器具电流保护功避免必误动作取IQN等（13~14）IN选择DZ20Y100
(2) 熔断器选择
设计中门电机曳引电机需次起动熔体额定电流计算公式：
INP(15~25)INMmax+NM (44)
式中 INP――熔体额定电流
INMmax――电动机容量台电动机额定电流
NM――余台电动机额定电流
综合设计中参数
INP＝25×142＋11＝366（A）
采FU1～FU3RL663额定电流40A熔体
FU4选择 FU4选熔断器型号RC1A5熔体额定电流5A
FU5选择 FU5选熔断器型号RC1A05熔体额定电流05A
FU6选择 FU6选熔断器型号RC1A4熔体额定电流4A
（3）电容选择
电容功波中间储电容应整流桥输出电压高电容值越越更投资较高投资通常千微法数万微法低4000微法间容量越C容量设计应选容量微5000微法电容
46 变频器选择
变频器工频电源变成种频率交流电源达电机变速运行设备中控制电路完成控制电路整流电路交流电变换成直流电直流中间电路整流电路输出进行滑滤波然逆变电路直流电逆变成交流电
三菱变频器国家应较变频器优点功设置齐全编码方式简单明容易掌握设计三菱变频器系列产品中FRA540型计算电动机容量6127kW查询三菱FRA540型号规格表应选额定容量75KVA变频器相应型号FRA54075KCH
图4－4 变频器外部接线图
5 变频电梯软件设计
PLC梯形图程序设计普通计算机程序设计许点求总体求梯形图结构清楚程序简单结合计算机程序设计电气控制设计思想设计方法种包括序控制设计方法验设计方法模块设计方法验设计法特点没普遍规律含定试探性较适较简单直观梯形图设计模块化程序设计结构清楚方便系统设计调试根系统控制特性求结合实证方法模块化设计方法更合适
51 电梯控制功
a）行链路集选择具仅行链路时收集功仅厅外设置呼钮切断行链路
b）行链路集选择具收集功仅呼钮设定厅外行线路切断
c）门开时间分机键延长电梯门开时间便客进入退出利轿厢
d）满负载控制汽车达定数量厅外响应号召e)动启动加速动减速动停车层电梯进行关门控制包含超载时关门开梯功包含防止夹功
f)厅门触摸开关记忆判断功 电梯运行程中果时2庭门招呼开关相应招呼灯亮电梯先响应运行方样招呼层通远等响应运行方招呼层响应反方招呼层例：电梯运行三楼时四楼行招呼开关二楼行招呼开关二楼行楼行招呼开关电梯响应序：先四楼反运行降二楼停 （二楼行招呼灯灭）降楼楼客触摸三层停层开关电梯先二楼停（二楼行招呼灯灭）三楼停
g)障检测 障信息记录微机存中数码显示障性质障超定
数量时电梯停止运行排障清微机存记录电梯继续运行数微机控制电梯含种功
52 电梯功实现流程
电梯功实现流程图51示
开 始
等
状况
关 门
定
启 动
加 速
稳 定 运 行
楼层停层指令
楼层 显示
慢 速
制 动
消 号
层
图51 功流程图
53 程序设计求
工作中电梯种样呼梯信号时运行状态进行整体分析根省时效率高原确定工作状态必须具具体工作定截梯动达层停层消号0动报警检修慢行保护等种功
54 PLC端口分配
表51输出信号PLC址预备编号
表52输入信号PLC址预备编号
编号
名称功
编号
名称功
X00
停运
X21
楼楼层位置开关
X01
检修
X22
二楼楼层位置开关
X02
运行
X23
三楼楼层位置开关
X03
司机信号
X24
四楼层位置开关
X04
楼轿指令
X25
五楼楼层位置开关
X05
二楼轿指令
X26
层位置开关
X06
三楼轿指令
X27
司直驶信号
X07
四楼轿指令
X30
手动开门信号
X10
五楼轿指令
X31
手动关门信号
X11
楼行信号
X32
开门位信号
X12x13
二楼行信号
X33
关门位信号
X14x15
三楼行信号
X34
超载信号
X16x17
四楼行信号
X35
门安全触板开关
X20
五楼行信号
X36
门锁开关
X37
检修位置开关
PLC端口分配表51示输出信号PLC址预备编号表52示输出信号PLC址预备编号
编号
名称功
编号
名称功
Y0
反转起动
Y14
楼行指令
Y1
正转起动
Y15Y16
二楼行指令
Y2
高速信号
Y17Y20
三楼行指令
Y3
低速信号
Y21Y22
四楼行指令
Y4
停车信号
Y23
五楼行指令
Y5
开门信号
Y24
楼楼层显示
Y6
关门信号
Y25
二楼楼层显示
Y7
楼轿指令灯
Y26
三楼楼层显示
Y10
二楼轿指令灯
Y27
四楼楼层显示
Y11
三楼轿指令灯
Y30
五楼楼层显示
Y12
四楼轿指令灯
Y31
行指示灯
Y13
五楼轿指令灯
Y32
行指示灯
Y33
中速运行信号
55 PLC型号选择
系统5 层楼设计根PLC I O 节点原应该留出定I O点做扩展时系统中实际需输入点32 点输出点27点
型号
FX2N16M
FX2N32M
FX2N48M
FX2N64M
FX2N80M
FX2N128M
扩展时
输入
X0 ～X7
8点
X0～X17
16点
X0～X27
28点
X0～X37
32点
X0～X47
40点
X0～X77
64点
X0～X267
184点
输出
Y0～Y7
8点
Y0～Y17
16点
YO～Y27
28点
Y0～Y37
32点
Y0～Y47
40点
Y0～Y77
64点
Y0～Y267
184点
表53 FX2N系列编程器输入输出继电器元件号
通表5－3选PLC 型号三菱公司FX2N80MRD种机型输入点输出点40点编程指令100 条配置响应编程软件MEDOC样止通手编PLC 进行编程PC 机进行编程调试然输入PLC电梯运行程中通PLC PC 机监视显示出电梯运行状态
56 控制程
1．指令登记环节
指令登记程轿外扭动作时相应指示灯亮表示指令登记分轿指令登记轿外指令登记两种两者轿二楼指令轿外二楼行指令图52示
图52 轿指令登记梯形图
X4～X10～五楼轿指令M11～M15～五楼层信号X5接通时M3锁输出Y10接通指示灯完成指令登记电梯二楼时指令响应M12断开指令消
X12轿外二楼行信号M12二楼层信号接通程面相唯电梯时运行方行时行时M8通已闭合M19保持持续接通表示电梯轿外指令截梯图53示
图53 轿外指令登记梯形图
2．选环节
指令登记会前电梯运行方电梯位置进行方选择样二楼例说明电梯正选梯形图图54示
M2M6六楼轿指令M7M14五楼行指令X3表示司机操作M20表示轿指令优先中间继电器M18行继电器M19行继电器Y31行指示Y32行指示X21X25五层楼位置开关信号层M两开关两联起作信号
二楼轿指令M3接通通X22X23X24X25M19接通M18Y31
图54 选梯形图
二楼轿外行指令M8M20接通通图中出M3路线差X03M20X3表示司机情况轿外指令参方选择M20次换速信号M21接通时接通电梯时没固定步方步运行方通轿指令优先决定谓轿指令优先
3．换速环节
X27司机情况直驶开关信号电梯运行方轿外指令致时电梯运行应楼层楼层位置开关动作接通换速信号
X21X25楼五楼位置开关强制发出减速信号轿指令含相应楼层位置开关接通时发出减速信号图55示
然二楼指令M9例说明电梯二楼时X22闭合接通时电梯行话M18接通时通X27接通M20发出减速信号远反截梯M18M19通接通M20发出减速信号运行程中直驶开关X27开电梯发出减速信号电梯没办法层停电梯行M18通M19接通电梯层停
图55 换速梯形图
二楼指令M9例说明电梯二楼X22闭合接通时电梯行话M18接通时通X27接通M21发出减速信号远反截梯M18M19通样接通M21发出减速信号运行程中直驶开关X27开电梯发出减速信号电梯没办法层停电梯行方M18通M19接通电梯层停
4．开关门环节
图56 开关门梯形图
M23手动开门中间继电器X30手动开门信号X35门安全触板开关T0动开关门时间继电器M22停转继电器X32开门位信号X31手动关门信号M24Y5 开门信号M25Y6 关门信号X34超载信号M23通开门轿外指令接通然停车信号M22存X31X32安全开关电梯门夹住时候X32动作：开门然超载时候X34动作：关门停止电梯没办法起动见图5－6
5．起动速度切换环节
图57 起动速度切换梯形图
M32起动中间继电器保证电梯停车起动防止运行程中误动作X42门锁开关表示电梯检修时门开电梯暂时没办法起动通图中知道电梯正常运行情况电梯开门运行方情况关门定位置正常起动运行见图5－7
Y1Y0起动信号接通低速信号时接通时间继电器低速运行段时间时间继电器T2动作接通高速信号M21换速信号表示电梯快目时M29接通断开高速信号重新接通低速信号
6．层停车环节
层信号接通相说较简单层应指令存时减速信号层位置信号接通相应楼层层信号见图5－8
X26层位置信号信号通机械选层器发出机械选层器具三电磁开关电梯运行相应位置时遮磁板插入三电磁开关全动作时表示已层发出信号X26信号较精确层准确度较M11～M15～五楼层信号
图58 层停车梯形图
7．楼层显示环节
层楼层显示通楼层位置开关接通通层层楼层显示输出继电器锁
样次电梯运行相应楼层时信号接通时断开已存楼层信号样楼层显示循环进行图59示
图59 楼层显示梯形图
8．停运检修环节
X01检修开关接通中速信号通检修位置开关断开X00停运开关接通停运中间继电器M1M1断开面控制电梯检修状态应项安全保护起功情况进行说电梯层门轿门关闭状态进行检修中速运行原理正常运行时样见图5－10
图510 停运检修梯形图
电梯硬件软件部分设计致已完成硬件部分PLC变频器选型曳引电动机门电机设计软件部分电梯运行环节梯形图设计
次设计输入输出PLC址编号详见表51表52元件选择见表54附录A PLC外部接线图
表54元件选列表
元件名称
文字符号
型号
曳引电机
M
Y2132S22
门电机
MD
110SZ56
变频器
UF
FR－A540
编程控制器
PLC
FX2N80MRD
热继电器
FR
JR20163D
断路保护器
Q
DZ20J100
熔断器
FU1~FU3
RL225
熔断器
FU4
RC1A3
熔断器
FU5
RC1A05
熔断器
FU6
RC1A2
钮开关
SB
LA1911AD
继电器
JT
JT1824
接触器
KM
CJ2016
行程开关
SA
LXK2001
滑线电阻
RD1
1000Ω
指示灯
L
DC24V 5W
感应开关
SQ
LC1－5K
结束语
通毕业项目仅整合知识丰富脑时搜索材料程中学课外知识开辟视野实现PLC未发展方实践力质飞跃
毕业设计作名学生完成学业次作业学校学知识全面总结综合应走社会实际操作应铸良开端毕业设计学知识理检验总结够培养提高设计者独立分析解决问题力校期间学校交份综性作业老师角度说指导做毕业设计老师学生做次执手训练次毕业设计指导老师检验教学效果改进教学方法提高教学质量绝机会
毕业时间天天毕业设计接尾声断努力毕业设计终完成没做毕业设计前觉毕业设计年学知识概总结真面毕业设计时发现想法基错误毕业设计仅前面学知识种检验力种提高通次毕业设计明白原知识太理化面单独课题感觉茫然学东西太前老觉什东西会什东西懂点眼高手低通次毕业设计明白学长期积累程工作生活中应该断学努力提高知识综合素质
总学会学会确觉困难较真万事开头难知道入手终做完种释重负感觉外出结：知识必须通应实现价值东西学会真正时候发现两回事认真正会时候真学会
感谢指导老师苏老师悉心指导感谢老师帮助设计程中通查阅量关资料学交流验学老师请教等方式学少知识历少艰辛收获样巨整设计中懂许东西培养独立工作力树立工作力信心相信会学工作生活非常重影响提高动手力充分体会创造程中探索艰难成功时喜悦然设计做太设计程中学东西次毕业设计收获财富终身受益
毕业设计说明书总结
编程控制器新代控制工具核心微处理器接口电路等具较强抗干扰力梯形图编程语言容易工程师技术员接受称真正工业控制计算机蓝领电脑特着微电子技术计算机技术发展述编程控制器功已远远超出更换继电器控制系统初衷宽范围应种工业控制情况例切换量控制模拟量控制 电梯控制系统采编程序控制器硬件结构简单简单方便程序提高性PLC变频调速电梯控制系统实控制系统坐电梯时提高客舒适性减少维护成电机功率消耗该系统设计方法改进旧电梯扩展满足该组控制电梯微型计算机监视具良应前景
变频器电梯传动控制电梯控制水改善电梯达更理想控制效果外变频器调速节约电变频调速已电梯电力驱动非常广阔发展前景
参考文献
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[11] 吴卫荣变频器选障干扰处理[J]工业控制计算机20064(4)1623
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附录
附录A PLC外部接线图
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课题名称 PLC控制变频电梯系统设计
外文翻译
INDUSTRIAL AND COLLABORATIVE CONTROL SYSTEMS
A COMPLEMENTARY SYMBIOSIS –
Looking at today’s control system one can find a wide variety of implementations From pure industrial to collaborative control system (CCS) tool kits to home grown systems and any variation inbetween Decisions on the type of implementation should be driven by technical arguments Reality shows that financial and sociological reasons form the complete picture Any decision has it’s advantages and it’s drawbacks Reliability good documentation and support are arguments for industrial controls Financial arguments drive decisions towards collaborative tools Keeping the hands on the source code and being able to solve problems on your own and faster than industry are the argument for home grown solutions or open source solutions The experience of many years of operations shows that which solution is the primary one does not matter there are always areas where at least part of the other implementations exist As a result heterogeneous systems have to be maintained The support for different protocols is essential This paper describes our experience with industrial control systems PLC controlled turn key systems the CCS tool kit EPICS and the operability between all of them
FUNCTIONALITY
The ever lasting question why control systems for accelerators and other highly specialized equipment are often home grown or at least developed in a collaboration but only in rare cases commercial shall not be answered here We try to summarize here basic functionalities of different controls approaches
Frontend Controller
One of the core elements of a control system is the frontend controller PLC’s can be used to implement most of the functions to control the equipment The disadvantage is the complicated access to the controls properties For instance all of the properties of a control loop like the P I and D parameter but also the alarm limits and other additional properties must be addressed individually in order to identify them in the communication protocol and last not least in the display alarm and archive programs In addition any kind of modifications of these embedded properties is difficult to track because two or more systems are involved This might be one strong argument why control loops are mainly implemented on the IOC level rather than PLC’s
IO and Control Loops
Complex control algorithms and control loops are the domain of DCS alike control systems The support for sets of predefined display and controls properties is essential If not already available (like in DCS systems) such sets of generic properties are typically specified throughout a complete control system (see namespaces)
Sequence State programs
Sequence programs can run on any processor in a control system The runtime environment depends on the relevance of the code for the control system Programs fulfilling watchdog functions have to run on the frontend processor directly Sequence programs for complicated startup and shutdown procedures could be run on a workstation as well The basic functionality of a state machine can be even implemented in IEC 61131 Code generators can produce C’ code which can be compiled for the runtime environment
Supported Hardware
The support for field buses and Ethernet based IO is a basic functionality for SCADA type systems it is commercially available from any SCADA system on the market The integration of specific hardware with specific drivers and data conversion is the hard part in a commercial environment Open API’s or scripting support sometimes help to integrate custom hardware If these tools are not provided for the control system it is difficult – if not impossible to integrate custom hardware
New industrial standards like OPC allow the communication with OPC aware devices and the communication between control systems One boundary condition for this kind of functionality is the underlying operating system In the case of OPC it is bound to DCOM which is a Microsoft standard UNIX based control systems have a hard time to get connected Only control systems supporting multiple platforms can play a major role in a heterogeneous environments
As a result the limited support for custom or specialized hardware may give reason for the development of a new control system
1Graphic
Synoptic displays are the advertising sign for any control system Commercial synoptic displays come with a rich functionality and lots of special features Starting to make use of all these features one will find out that all individual properties of the graphic objects must be specified individually Since SCADA systems must be generic they cannot foresee that an input channel does not only consist of a value but also consists of properties like display ranges and alarm values Defining all of these properties again and again can be a pretty boring job Some systems allow to generate prototypes of graphic objects These prototype or template graphics are complex and need a specialist to generate them
DCS or custom synoptic display programs can make use of the common set of properties each IO point provides This predefined naming scheme will fill in all standard property values and thus only require to enter the record – or device name into the configuration tool A clear advantage for control systems with a notion of IO objects rather than IO points
2Alarming
Alarms are good candidates to distinguish between different control system architectures Those systems which have IO object implemented also provide alarm checking on the frontend computer Those systems which only know about IO points have to add alarm checking into the IO processing While the IO object approach allows to implement alarm checking in the native programming language of the frontend system IO point oriented systems typically have to implement this functionality in their native scripting language This is typically less efficient and error prone because all properties must be individually configured This leads to a flood of properties Not only the error states for each IO point wind up to be individual IO points but also the alarm limits and the alarm severity of each limit must be defined as IO points if it is desired to be able to change their values during runtime
Besides this impact on the configuration side the processing and forwarding of alarms makes the difference between SCADA and DCS systems Since SCADA systems inherently do not know’ about alarms each alarm state must be polled either directly from the client application or in advanced cases from an event manager which will forward alarm states to the clients In any case a lot of overhead for just’ checking alarm limits DCS system again have the advantage that clients can either register themselves for alarm states und thus get the information forwarded or are configured to send alarmchanges to certain destinations spread around the control system The latter case is only possible for systems which in total are configured with all the nodes taking part in the controls network
3Trending and Archiving
Trending has become an important business in control systems architectures Trends are necessary to trace error conditions or for post mortem and performance analysis of the controlled plant Besides some custom implementations which are capable to store the data of complete control objects most of the trending tools archive scalar data Additional features like conditional trending or correlation plots make up the difference between individual implementations
4Programming Interfaces
With respect to open programming interfaces PLC’s and DCS systems have a common strategy They are running reliably because there’s no way to integrate custom code which could interfere with the internal processing As a consequence the customer has to order specials’ which are extremely expensive – or forget about it and use the system as a black box
Since SCADA systems by definition must be able to communicate with a variety of IO subsystems they already have some built in API’s which allow to integrate custom functionality
Specially collaborative systems need a certain openness to fulfill all the requirements from various development groups Programming interfaces on all levels like fontend IO frontend processing networking etc are mandatory A clear advantage for this type of system
5Redundancy
If redundancy means the seamless switch which takes over all the states and all the values of the IO and all states of all programs currently running it is a domain of only a few DCS systems Custom or CCS implementation do not provide this kind of functionality Maybe because of the immense effort and the fact that it is only required in rare cases
Besides processor redundancy redundant networks or IO subsystems are available for certain commercial DCS systems Again – a domain which is not covered by SCADA or CCS implementations
CONCLUSIONS
Depending on the size and the requirements for a controls project the combination of commercial solutions and solutions based on a collaborative approach is possible in any rate between 0 and 100 percent This applies for all levels from implementation to long term support Special requirements on safety issues or a lack of manpower might turn the scale commercial The necessity to interface special hardware special timing requirements the having the code in my hands’ argument or the initial costs for commercial solutions will turn the scale collaborative As long as collaborative approaches like EPICS stay up to date and run as stable and robust as commercial solutions both will keep their position in the controls world in a complementary symbiosis
工业控制系统协控制系统
控制系统广泛运许领域单纯工业控制系统协控制系统（CCS）控制系统停变化断升级现趋家庭控制系统两者变种应控制系统种类取决技术求实践表明济社会素重决定优缺点工业控制求性完整文献记载技术支持济素决定趋协工具够亲接触源码更快速解决问题家庭控制系统求年操作验表明解决方法重重行
通异类系统存针协议支持关重文介绍工业控制系统PlC controlled turn key系统CCS工具间操作
功
持续断问题什控制系统加速器高度专业化设备联合协发展极少数情况通商业立场时难回答里试图总结控制方法基功
前端控制器：
控制系统核心素前端控制器PLC’s实施控制功设备缺点复杂难达控制属性例确定通信协议显示报警档方案控件属性PID参数报警限制附加属性必须解决外嵌入式属性修改难寻觅中涉两者两轨道系统力什控制回路实施IOC层面PLC’s层面
I O控制回路
复杂控制算法控制回路域名DCS控制系统样显示控件属性支持必少
频率国家计划
控制系统中频率程序运行处理器运行时环境取决相关代码控制系统程序直接履行运行前端处理器监控复杂启动关闭处理程序设立频率程序运行工作站国家机器基功IEC 61131中落实编码发电机产生C代码
硬件支持
现场总线起源I OEthernet支持SCADA系统服务基功SCADA系统市场商业运作中行配置特定驱动器数转换器集成硬件商业环境中难点开放API者脚支持时助整合户硬件果控制系统提供工具难整合客户硬件
新工业标准OPCOPC设施联系控制系统间互相联系种功基条件强调操作系统种情况OPC更趋微软DCOM标准基控制系统UNIX难互相相连支持台控制系统异构环境中发挥功
通客户者专业硬件支持限新控制系统理通发展前系统操作接口控制系统兼容程中重功呢工具通团队开发协作实现工具包变动
1图形
天气显示控制系统广告招牌商业天气显示着丰富功许特色开始特征功会发现属性图形象分指定输入通道通物业价值决定更通包括展出范围报警值决定分辨性非常乏味工作系统产生图形原型象原型图形者模板复杂需专家生产
DCS者定义天气显示程序常见I O点属性集预定义命名方案填写标准属性值需进入记录者设备名称进入配置工具
2报警系统
警报区分控制系统架构实现I O象系统前端电脑提供警报检查读懂I O点系统I O处理程中添加警报检查I O象途径前端系统土项目语言安插警报检测I O点导系统通常脚文语言中实现种功通常效率较低容易出错属性必须单独配置导致系列特性仅I O点错误状态结束I O点报警限值报警轻重应限制定义I O点果希够改变运行值
种影响SCADADCS系统间形成影响SCADA系统读懂报警系统DCS系统优势理员登记警报状态提前信息控制蔓延控制系统周围变化种情况唯系统
3趋势档
趋势已成控制系统架构中重业务趋势必踪误差条件实现数存储力储存完整控制目标部分趋势工具标量数存档附加特性条件趋者相关情节实施起影响
4编程接口
关开放编程接口PLCDCS系统相策略运行没办法整合 定制合作干涉部处理客户定制精品极昂贵
通SCADA系统必须够 种I O子系统相连已API建立I O
子系统整合 定义功
协作系统尤需定开放性实现种发展组织求级编程接口例前端I O前端处理程网络等强制性
5冗余
果冗余指理国家I O值缝道岔前正运行域少数集散系统定义者CCS实施提供种功许巨努力事实需罕见事例外处理器冗余者余网络者I O子系统定商业集散控制系统指定
结
适长远技术支持安全问题特殊需者力资源缺乏会扩商机接口专业硬件掌控手谈判者商业解决方案初始成促规模合作EPICS协作途径保持新运行商业方案样稳定强劲互补生控制世界中占席
毕业设计调研报告
编程控制器（PLC）微处理器基础综合计算机通信联网动控制技术开发新代工业控制设备PLC国发展应已 30 年历史现已广泛应国民济工业生产领域成提高传统工业装备水技术力重设备强支柱着全球体化济发展努力发展PLC国规模应形成具知识产权PLC技术应该广技术员努力方
PLC问世 20 世纪 60 年代时PLC功简单逻辑定时计数等功硬件方面PLC集成电路没投入规模工业化生产 CPU 分立元件构成存储器磁心存储器存储容量限户指令般二三十条没成型编程语言机型单没形成系列台PLC代 200~300 继电器构成控制系统体积方面现PLC相说庞然物国研制生产传感器变送器调节器实行器等基显示程状态实现调节意图终命令实行器完成工艺流程调节求
进入 21 世纪PLC保持旺盛发展势头断扩应领域户配置柔性制造系统（ FMS ）计算机集成制造系统（ CIMS ）目前PLC两方扩展：综合化控制系统已突破原PLC概念工厂生产程控制信息理系统密切结合起甚 MES ERP 系统准备技术基础种发展趋势会举步艰 ERP 系统坚实技术基础会带工业控制场变革实现真正意义电子信息化工厂二微型PLC异军突起体积手掌功覆盖单体设备整车间控制功具备联网功种微型化PLC控制系统触角延伸工厂角落着世界济体化进程加快技术发展时发达国家更加注重PLC知识产权保护国际型PLC制造商纷纷加入PLC国际标准化组织利许技术标准建立符合济利益技术保护壁垒
PLC运种工业场离开例次毕业设计运PLC变频器形成完整电梯系统现代电梯离开PLC变频器
PLC控制变频电梯系统设计
摘：电梯运行繁琐程作种生活中常交通工具性坏通拖动系统控制系统性决定达安全便捷舒适高效动化运行止需良拖动系统外套完善控制系统克服传统继电器构成系统接触点障率高性差体积巨等足PLC达电梯动控制通理分析PLC止实现开关量逻辑控制数学运算数处理运动控制模拟量PID控制通信等功完全取代继电器控制系统
篇文章介绍电梯调速通变频进行调速现运动控制领域里变频调速广泛应变频调速实现滑调速调速精度直流电动机相媲美功率晶体开发变频器造价越越低成性考虑PLC变频器控制达变频调速设计中电梯种呼梯信号时运行状态进行整体分析确定工作状态求具动定截梯反保号外呼记忆动开关门停梯消号动层检修慢速安全保护等功提升电梯安全性实性
关键词：电梯 变频器 控制系统 PLC
毕业设计说明书目录
第章 绪 11
11 电梯定义发展历程 11
12 电梯品种样性 11
13 电梯基构成 11
第二章 PLC简介系统基结构 14
21 PLC通发展 14
22 PLC基结构 14
23 PLC工作原理 15
24 PLCIO系统 16
第三章 变频电梯总体方案设计 18
31 设计指导思想步骤 18
32 PLC控制电梯系统基结构 18
33 电梯电力拖动系统方案选择 18
34 拖动部分选择 18
341 变极调速系统 18
342 交流调压调速系统 19
343 变压变频调速系统 19
35 控制部分选择 20
第四章 变频电梯硬件设计 21
41 系统总体结构 21
42 重设备设计 21
43 电路设计元件型号选择 21
431 电源容量设计 21
432 曳引电机设计 22
44 门电机设计 22
45 电源部分设计 23
46 变频器选择 25
5 变频电梯软件设计 26
51 电梯控制功 26
52 电梯功实现流程 27
53 程序设计求 27
54 PLC端口分配 28
55 PLC型号选择 28
56 控制程 29
结束语 37
毕业设计说明书总结 38
参考文献 39
附录 40
第章 绪
现社会电梯已成天工作生活中必少交通工具特城市里例典型智建筑核心实际种分布式控制系统称分布式控制分散控制系统该品种建筑物电气设备系统动控制电梯建筑物控制系统重组成部分占非常重位作现代工业控制机PLC具高度性先进技术具广泛电梯控制应述电梯传统继电器控制模式发展计算机控制方现电梯控制技术改造热点
11 电梯定义发展历程
着生产发展城市飞速崛起电梯快速进入生活生产领域生活生产带便捷电梯拥运送速度较快安全操作便捷优点
电梯技术发展程
八五二年拉动绳索电动机动车历史早电梯结构较简单没导轨没安全设备货物运送
八五三年美国奥斯设计制造种绳子断开升降台会掉安全升降机时该电梯旧属垂直输送装备没载
八五七年奥斯安全设备测试美国开发电梯成功世界第1载电梯引入纽约市客电梯1858年
九二四年电梯信号控制系统电梯驾驶员操作更加方便
九三七年电梯区分开客流量高峰期动化控制系统满足简易动化控制
九七六年电梯开始微型处理机然高功率晶体模块出现连续改进微型计算机数字调节器技术调整脉宽度调整电子换流器实现电梯电动机电压调节频率调制取线性速度调节目标
九九零年行信号传输信号传输串行传输电梯控制系统提高整系统性实现电梯群控制智远程监控提供定条件
12 电梯品种样性
电梯品种建筑需求断变化电梯制造商提供品种市场占量定伴着超高层建筑断增需高速容量较电梯相应控制系统繁琐制造技术十分困难年住宅电梯开发热潮已出现层高层住宅城市呼欲出原层住宅增加安装电梯问题成年电梯行业话题伴着农村济发展住宅中家电梯忽视潜市场电梯品种样化应该体现传统电梯改造创新例推出机房电梯电梯驱动设备排列仅节省空间独特风格产品降低制造成
13 电梯基结构
电梯机电紧密结合繁琐产物基构成包括机械部分电气部分八系统
a) 曳引系统
牵引系统组合物包括部分：曳引机牵引钢丝绳导轮反绳轮曳引机具组件：电动马达联轴器制动减速齿轮箱碱牵引绳轮牵引钢丝绳两端分连接述轿厢重钢丝绳牵引绳轮槽间摩擦轿厢升降导轮功距离轿厢重间分离倒带类型力拖动增加导轮安装牵引架承重梁
b)电力拖动系统
电驱动系统牵引电机电源系统中速度控制设备等组件实现电梯速度控制曳引电机根电梯配置交流电机者直流电机
电源系统电机供电速度反馈装置速度控制系统提供电梯运行速度信号般测速发电机者速度脉发生器电机设备相连调速设备曳引电机进行速度调节控制般电梯传动方式示意图见图11图1－1 电梯传动方式原理示意图
c)安全保护系统
电梯具足够安全性防止安全情况发生确保电梯运行程中安全性需设计电梯程种机械安全设备电气安全设备设备构成电梯安全保护系统般电梯常缺少安全保护设备包括面两方面：
1) 机械安全保护系统
①轿门安全触板设备
② 动门锁结构
③ 限速器安全钳
2) 电气安全保护系统
① 门开关保护
② 电梯终端保护
③ 超载保护
d）电控系统电气控制系统控制装置位置显示装置控制面板调装置功操作控制电梯运行操作设备钮操作箱手开关盒车机房检修紧急控制箱
控制面板装置机房中电气控制部件组成电梯电气控制集中部件
位置显示指汽车着陆中手指灯电梯汽车着陆方通常显示楼梯台
集中器指示反馈轿厢位置确定行驶方传输加速减速信号
e）部分轿车通汽车车门安全夹设备安全窗导靴开门器
轿操箱指层灯通信报警设备等构成
f)重量衡系统重量衡系统通重重量补偿设备构成重重架重块构成
g）门系统门系统轿厢门层门连杆机构门锁等组成轿厢门设置轿厢入口处门扇门轨框架门鞋门刀构成层站门位层站入口处门扇门栏架门槛门锁装置紧急解锁装置组成开门器布置汽车开关闭轿厢门层门电源
h）导系统引导系统导轨导块轨道框架构成功限制汽车传球配重轿厢重移动导轨轨道固定轨道框架承载导轨部件联接述轴述壁导块安装轿厢配重架述导轨迫轿厢重导轨直立方服配合
第二章 PLC简介系统基结构
1968年通汽车（GM）汽车制造公司美国提出研制生产编程控制器基理念：简单方便智低成连接台电脑直接115VAC电压通性扩展方便1969年美国数字公司研发出第台编程控制器70年代出现微机快运编程控制器现代控制器基微处理器新型工业控制装置工业控制电脑技术新产品1985年1月编程控制器IEC标准第二草案中定义PLC：编程控制器数字运算具体工业应设计电子系统编程控制器存储器通控制种类型机械生产程数字模拟输入输出编程控制器相关联设备应易控制工业系统形成整体利扩展功原理设计
世界PLC厂商AB公司GRFANUC德国德国施耐德动化总部设法国三菱商事株式会社日欧姆龙公司西门子公司R汽公司出生现PLC已短短30年发展十分迅速已成工业动化重支柱
21 PLC通发展
早期PLC通常称编程逻辑控制器时该PLC具代继电器控制设备少意思功执行该初中继完成序控制定时出现硬件准计算机形式I O接口电路改进满足工业控制现场求装置中装置利分立元件型中型集成电路存储器磁芯存储器外已采取措施提高抗干扰力软件编程继电器方式熟悉电气工程技术员控制线 梯形图早期PLC性继电器控制设备更优点容易理解易安装体积耗低障显示重复
22 PLC基结构
PLC部分构成：CPU模块输入模块输出模块编程器
图2－1
图2－1 PLC基结构
PLC实际工业控制计算机硬件结构非常类似般微机控制系统PLC五部分组成：CPU存储器I O模块编程器电源
中央处理单元（CPU）PLC控制中心接收存储户程序根PLC系统程序指定功编程类型化数检查电源存I O门狗定时器状态户程序中诊断语法错误PLC投入运行首先接收I O映象分区域中状态扫描场输入装置数存储然读出户程序存储器中户程序逐然根该命令解释命令逻辑算术运算结果发送I O映象区数寄存器户程序执行I O映象区输出寄存器中种输出状态数传输相应输出装置循环运行直停止运行
23 PLC工作原理
PLC两基运行状态运行状态停止状态运行状态PLC满足通实施反映控制求户程序控制功PLC输出时间响应述输入信号时间改变户程序仅执行次断重复直PLC停止切换停止状态
实行程序外次循环程中述PLC需完成部处理通信处理工作总五阶段图22PLC种循环工作模式称扫描工作模式通计算机实行指令速度高外部输入输入关系处理程起完成
部处理中PLC检查CPU模块硬件否正常复位监视计时器执行部工作
图22 扫描程示意图
通信服务相编程控制器微处理器智设备通信响应程序员输入命令更新关编程显示容
PLC处停止状态仅执行述操作编程控制器处运行状态三阶段操作示图23三户程序执行程中阶段示
编程控制器存储器中区域设置存储述输入信号输出信号该信号分称输入图寄存器输出图寄存器状态梯形图编程控制器编程元素相应图存储区域称分量图寄存器
输入处理阶段编程控制器读取外部输入电路（ON OFF）状态输入图寄存器图23示外部输入触点电路接通时相应输入图寄存器处1状态梯形图相应输入继电器常开触点接通时常闭触点断开外部输入触点电路断开时应输入图寄存器处0状态梯形图相应输入继电器常开触点关闭常闭触点接通程序执行阶段外部输入信号状态改变时输入图寄存器状态会改变该输入信号变化状态仅仅扫描周期输入处理阶段读取
输出处理阶段中CPU0 1输出图寄存器输出锁存器状态信号隔离输出模块放功率中继型输出模块中相应硬件继电器线圈激励常开电击闭合驱动外部负载
24 PLCIO系统
PLC硬件结构两种类型：单元类型模块类型前者安装PLC部分（包括I O系统电源）机箱模块化划分PLC硬件成模块然通户选择模块机架槽部形成PLC系统
种硬件结构必须确定相连工业现场输入输出点PLCIO映区间相应关系输入输出点明确址确定种相应关系方式称IO寻址方式
IO寻址方式三种：
固定IO寻址方式 通PLC制造厂家设计生产PLC时确定输入输出点明确固定变址通常说单元式PLC运IO寻址方式
开关设定I O寻址模式通齿条模块开关位置户设置确定
软件设置IO寻址方式 户通软件制定IO址分配表确定
图2－3 扫描程示意图
第三章 变频电梯总体方案设计
31 设计指导思想步骤
设计运编程控制器变频电梯进行控制系统必须满足开放求关闭层次感定位启动加速稳定运行减速爬行整接开门
32 PLC控制电梯系统基结构
电梯电气控制系统通控制系统拖动系统两部分构成PLC控制电梯系统基结构硬件包括PLC机膨胀机械系统门厅呼指法设备门马达速度控制装置系统拖动图31该系统基结构
图31 电梯PLC控制系统基结构
33 电梯电力拖动系统方案选择
电驱动系统电源电梯驱动器执行相应动作电梯变动包括：车升降运动轿厢门开关动作厅门
牵引马达产生轿厢运动牵引驱动系统加速减速驱动改变运动形式电源千瓦十千瓦电梯驱动
轿厢门层站门开关通门开闭马达产生动力门开机构驱动减速改变运动形式述驱动功率通常低200瓦辅助驱动电梯34 拖动部分选择
341变极调速系统
少数极绕组称快速绕组具量极绕组称缓慢曲折变极调速种极调速调速范围电机极数增加太电机外部尺寸显著升
快速绕组启动稳定速度慢速绕组制动缓慢调
342交流调压调速系统
反制动模式电梯减速时定子绕组中两相交叉改变相序定子磁场旋转方改变然转子转没改变电动机转子反磁场方操作产生制动转矩转速逐渐降低时电动机通反相序列第二象限中运行速度降零时需立切断电机电源制动器制动否电机会动反转
343变压变频调速系统
交流异步电机速度施加定子绕组交流电源频率函数均连续改变定子绕组滑改变电动机步速度电源频率然根电动机恒转矩负载电梯求必保持电机常数转矩变频调速保持磁通量恒定期间需定子绕组供电电压相应调整电机电源驱动系统应该够改变电压频率起供电动机逆变器需电压调节频率调制两功样频率转换电梯常称VVVF类型电梯
系统控制变频调速电梯交流电机驱动达直流电机水体积重量轻效率高节基包括电梯优点已成新电梯拖动系统成较高技术求高需调速范围较场合
a) 变频器分类
1) 变换环节分
交交变频器 频率固定交流电源变换成频率连续调节交流电源
优点没中间环节变换效率高连续调节频率范围窄通常额定频率12容量较低速拖动系统见图3－2
图32 交交变频器
交直交变频器 先频率固定交流电整流变成直流电然直流电逆变成频率连续调节三相交流电直流电逆变成交流电环节较容易控制频率调节范围改善变频电动机特性等方面具明显优势目前迅速普应种见图3－3
图33 交直交变频器
2)电压调制方式分
PWM脉幅调制 变频器输出电压通盖面直流电压进行调制中容量逆变器种方法存
PWM脉宽度调制逆变器输出电压通改变输出脉占空进行调制种通常现正弦脉宽调制SPWM方法中述占空布置正弦方式
3) 直流环节储方式分类
① 电流型 直流环节储元件电感线圈
② 电压型 直流环节储元件电容器
b) 变频器中常控制方式
1）V f控制
V f控制提出获理想扭矩 速度特性基础电源频率变化调节速度时间确保电机磁通量变基种控制方法 V f控制逆变器结构非常简单逆变器开环控制方法达较高控制性外低频率时必须执行转矩补偿改变低频转矩特性
2） 滑差频率控制
滑差频率控制种直接控制扭矩方法基V f控制根异步电动机实际供电速度根需转矩通调节逆变器输出频率电动机具相应输出转矩种控制方法需控制系统中安装速度传感器时需增加电流反馈控制频率电流种闭环控制模式逆变器具良稳定性快速加速减速负载变化良响应
3） 矢量控制
矢量控制通矢量坐标电路控制电机定子电流相位分控制坐标系中电机励磁电流转矩电流达目控制电机扭矩通控制量零量时间功功序时间PWM波形成实现控制目目前变频器中施加矢量控制方法包括2种基速度传感器转差频率控制矢量控制方法矢量控制方法
35 控制部分选择
电梯运行繁琐程实现安全便捷舒适高效动化运行需良拖动系统外必须套完善控制系统着科学技术种微机控制系统尤PLC控制系统发展已逐渐取代传统继电器接触器控制系统简化控制电路提高运行性动化PLC电梯控制系统中应已成社会流
电梯信号控制PLC软件实现述电梯信号控制系统图31示输入PLC控制信号：动作模式选择操作控制部呼呼出呼安全防护井道信息开关门限制信号门区流信号等输出控制信号：楼层显示Hulou选择显示方指示拖动控制信号等
信号控制系统功例呼信号登记车位置判断层选择方前拦截反拦截信号保护变速整开关闭电梯动操作程序控制实现
第四章 变频电梯硬件设计
41 系统总体结构
五层集选控制电梯控制系统原理图图41示控制系统通变频器PLC电动机输入输出四部分构成电梯阻力采三相异步电动机驱动变频器根电梯需速度曲线控制速度控制电梯运行PLC控制 PLC接收现场信号例呼位置等速度信号发送速度控制系统门机门开关闭信号板显示器呼显示信号PLC组成控制系统消接口电路产生系统结构简单性高电梯部外部呼信号间开关门关闭信号直接连接PLC开关输入端子 PLC提供24V直流电源作指示灯电源变频器PLC输出点控制达电机正极性反电路速控制等硬件电路具设计简单性高优点
PLC
电梯种输入信号
电梯种指示
变频器
曳引电机
门电机
图4－1 电梯控制原理图
图4－1 电梯控制原理图
42 重设备设计
设计中设计求通常情况选定额定负载1000公斤轿箱重2900千克底面积设计400方米设计中1 ：1吊索轮重架重量算：
PG+QKp{P（1Kp）QV}{PQ+Kp}{PG+QKp} （4－1）
式中 P重
G轿箱净重
Q额定载重量
Kp衡系数（般04505）
P2900+05*10003400Kg
43 电路设计元件型号选择
431 电源容量设计
电梯机组启动较频繁负载波动较加速减速较迅速击电流引起电压波动剧烈考虑电梯电源设备容量时直接引曳引电动机者交流电动机—发电机组功率计算通常合理电梯电源设备容量S计算电梯梯速关列验公式估算S值：
S≈0030LeVe（kVA） （42）
式中 Le—电梯额定载重量
Ve—电梯额定速度
设计电梯选交流电机拖动额定载重量1000Kg额定速度1ms通算S
S≈0030×1000×130 kVA
432 曳引电机设计
次设计中电梯曳引机交流电动机
电梯曳引机通断续工作方式工作电梯运行时受力情况较繁琐电梯曳引机般验公式计算选取功率常种公式：
（4－3）
式中 N——曳引电机功率
V——电梯额定速度
M——电梯衡系数般取0405
P——电梯机械传动总效率般取08
结合设计中参数：
类型Y2132S22三相异步电动机选择额定功率75KW额定电压380V额定频率50Hz额定电流142A额定效率87额定功率数088
44 门电机设计
电梯电动机MD直流110SZ56型直流电动机额定电压110V额定输出功率120W额定转速分钟1000转磁场电枢运行情况没关系具较启动转矩调速性
门电机调速原理样：工作原理（关门例）：门继电器KA6吸合先接通直流伺服电动机MD励磁绕组MD0然MD电枢绕组通电时电源开门继电器KA5常闭触点RGM进行电枢分流门电机MD关门方转动电梯开始关门
图4－2 门电机控制电路
图4－2 门电机控制电路
门关门宽三分二时SA2限位开关动作RGM电阻短接部分流RGM电阻电流增总电流增RD1限流电阻压降增MD转速端电压降低降低关门速度动减慢门继续关闭100~500mm距离时SA3限位开关动作短接RGM电阻部分分流增加RD1电压降更电动机MD电枢端电压更低电机转速更低关门速度更慢直轻轻稳完全关闭位止时关门限位开关动作KA6失电复位关门程结束
45 电源部分设计
设计中部分需电源分：门电机需DC110VPLC需DC24V变频器曳引电机需AC380V
图43 电源部分
电源变压变AC24VAC110V然利三相桥式整流电路电源整流变DC24VDC110V供元件
(1) 低压断路器选择
低压断路器起隔离功逆变器修复者长段时间切断Q电源逆变器隔离开外起保护作低压断路器般含流欠压保护反相器输入短路电压低时快速保护 低压断路器具电流保护功避免必误动作取IQN等（13~14）IN选择DZ20Y100
(2) 熔断器选择
设计中门电机曳引电机需次起动熔体额定电流计算公式：
INP(15~25)INMmax+NM (44)
式中 INP――熔体额定电流
INMmax――电动机容量台电动机额定电流
NM――余台电动机额定电流
综合设计中参数
INP＝25×142＋11＝366（A）
采FU1～FU3RL663额定电流40A熔体
FU4选择 FU4选熔断器型号RC1A5熔体额定电流5A
FU5选择 FU5选熔断器型号RC1A05熔体额定电流05A
FU6选择 FU6选熔断器型号RC1A4熔体额定电流4A
（3）电容选择
电容功波中间储电容应整流桥输出电压高电容值越越更投资较高投资通常千微法数万微法低4000微法间容量越C容量设计应选容量微5000微法电容
46 变频器选择
变频器工频电源变成种频率交流电源达电机变速运行设备中控制电路完成控制电路整流电路交流电变换成直流电直流中间电路整流电路输出进行滑滤波然逆变电路直流电逆变成交流电
三菱变频器国家应较变频器优点功设置齐全编码方式简单明容易掌握设计三菱变频器系列产品中FRA540型计算电动机容量6127kW查询三菱FRA540型号规格表应选额定容量75KVA变频器相应型号FRA54075KCH
图4－4 变频器外部接线图
5 变频电梯软件设计
PLC梯形图程序设计普通计算机程序设计许点求总体求梯形图结构清楚程序简单结合计算机程序设计电气控制设计思想设计方法种包括序控制设计方法验设计方法模块设计方法验设计法特点没普遍规律含定试探性较适较简单直观梯形图设计模块化程序设计结构清楚方便系统设计调试根系统控制特性求结合实证方法模块化设计方法更合适
51 电梯控制功
a）行链路集选择具仅行链路时收集功仅厅外设置呼钮切断行链路
b）行链路集选择具收集功仅呼钮设定厅外行线路切断
c）门开时间分机键延长电梯门开时间便客进入退出利轿厢
d）满负载控制汽车达定数量厅外响应号召e)动启动加速动减速动停车层电梯进行关门控制包含超载时关门开梯功包含防止夹功
f)厅门触摸开关记忆判断功 电梯运行程中果时2庭门招呼开关相应招呼灯亮电梯先响应运行方样招呼层通远等响应运行方招呼层响应反方招呼层例：电梯运行三楼时四楼行招呼开关二楼行招呼开关二楼行楼行招呼开关电梯响应序：先四楼反运行降二楼停 （二楼行招呼灯灭）降楼楼客触摸三层停层开关电梯先二楼停（二楼行招呼灯灭）三楼停
g)障检测 障信息记录微机存中数码显示障性质障超定
数量时电梯停止运行排障清微机存记录电梯继续运行数微机控制电梯含种功
52 电梯功实现流程
电梯功实现流程图51示
开 始
等
状况
关 门
定
启 动
加 速
稳 定 运 行
楼层停层指令
楼层 显示
慢 速
制 动
消 号
层
图51 功流程图
53 程序设计求
工作中电梯种样呼梯信号时运行状态进行整体分析根省时效率高原确定工作状态必须具具体工作定截梯动达层停层消号0动报警检修慢行保护等种功
54 PLC端口分配
表51输出信号PLC址预备编号
表52输入信号PLC址预备编号
编号
名称功
编号
名称功
X00
停运
X21
楼楼层位置开关
X01
检修
X22
二楼楼层位置开关
X02
运行
X23
三楼楼层位置开关
X03
司机信号
X24
四楼层位置开关
X04
楼轿指令
X25
五楼楼层位置开关
X05
二楼轿指令
X26
层位置开关
X06
三楼轿指令
X27
司直驶信号
X07
四楼轿指令
X30
手动开门信号
X10
五楼轿指令
X31
手动关门信号
X11
楼行信号
X32
开门位信号
X12x13
二楼行信号
X33
关门位信号
X14x15
三楼行信号
X34
超载信号
X16x17
四楼行信号
X35
门安全触板开关
X20
五楼行信号
X36
门锁开关
X37
检修位置开关
PLC端口分配表51示输出信号PLC址预备编号表52示输出信号PLC址预备编号
编号
名称功
编号
名称功
Y0
反转起动
Y14
楼行指令
Y1
正转起动
Y15Y16
二楼行指令
Y2
高速信号
Y17Y20
三楼行指令
Y3
低速信号
Y21Y22
四楼行指令
Y4
停车信号
Y23
五楼行指令
Y5
开门信号
Y24
楼楼层显示
Y6
关门信号
Y25
二楼楼层显示
Y7
楼轿指令灯
Y26
三楼楼层显示
Y10
二楼轿指令灯
Y27
四楼楼层显示
Y11
三楼轿指令灯
Y30
五楼楼层显示
Y12
四楼轿指令灯
Y31
行指示灯
Y13
五楼轿指令灯
Y32
行指示灯
Y33
中速运行信号
55 PLC型号选择
系统5 层楼设计根PLC I O 节点原应该留出定I O点做扩展时系统中实际需输入点32 点输出点27点
型号
FX2N16M
FX2N32M
FX2N48M
FX2N64M
FX2N80M
FX2N128M
扩展时
输入
X0 ～X7
8点
X0～X17
16点
X0～X27
28点
X0～X37
32点
X0～X47
40点
X0～X77
64点
X0～X267
184点
输出
Y0～Y7
8点
Y0～Y17
16点
YO～Y27
28点
Y0～Y37
32点
Y0～Y47
40点
Y0～Y77
64点
Y0～Y267
184点
表53 FX2N系列编程器输入输出继电器元件号
通表5－3选PLC 型号三菱公司FX2N80MRD种机型输入点输出点40点编程指令100 条配置响应编程软件MEDOC样止通手编PLC 进行编程PC 机进行编程调试然输入PLC电梯运行程中通PLC PC 机监视显示出电梯运行状态
56 控制程
1．指令登记环节
指令登记程轿外扭动作时相应指示灯亮表示指令登记分轿指令登记轿外指令登记两种两者轿二楼指令轿外二楼行指令图52示
图52 轿指令登记梯形图
X4～X10～五楼轿指令M11～M15～五楼层信号X5接通时M3锁输出Y10接通指示灯完成指令登记电梯二楼时指令响应M12断开指令消
X12轿外二楼行信号M12二楼层信号接通程面相唯电梯时运行方行时行时M8通已闭合M19保持持续接通表示电梯轿外指令截梯图53示
图53 轿外指令登记梯形图
2．选环节
指令登记会前电梯运行方电梯位置进行方选择样二楼例说明电梯正选梯形图图54示
M2M6六楼轿指令M7M14五楼行指令X3表示司机操作M20表示轿指令优先中间继电器M18行继电器M19行继电器Y31行指示Y32行指示X21X25五层楼位置开关信号层M两开关两联起作信号
二楼轿指令M3接通通X22X23X24X25M19接通M18Y31
图54 选梯形图
二楼轿外行指令M8M20接通通图中出M3路线差X03M20X3表示司机情况轿外指令参方选择M20次换速信号M21接通时接通电梯时没固定步方步运行方通轿指令优先决定谓轿指令优先
3．换速环节
X27司机情况直驶开关信号电梯运行方轿外指令致时电梯运行应楼层楼层位置开关动作接通换速信号
X21X25楼五楼位置开关强制发出减速信号轿指令含相应楼层位置开关接通时发出减速信号图55示
然二楼指令M9例说明电梯二楼时X22闭合接通时电梯行话M18接通时通X27接通M20发出减速信号远反截梯M18M19通接通M20发出减速信号运行程中直驶开关X27开电梯发出减速信号电梯没办法层停电梯行M18通M19接通电梯层停
图55 换速梯形图
二楼指令M9例说明电梯二楼X22闭合接通时电梯行话M18接通时通X27接通M21发出减速信号远反截梯M18M19通样接通M21发出减速信号运行程中直驶开关X27开电梯发出减速信号电梯没办法层停电梯行方M18通M19接通电梯层停
4．开关门环节
图56 开关门梯形图
M23手动开门中间继电器X30手动开门信号X35门安全触板开关T0动开关门时间继电器M22停转继电器X32开门位信号X31手动关门信号M24Y5 开门信号M25Y6 关门信号X34超载信号M23通开门轿外指令接通然停车信号M22存X31X32安全开关电梯门夹住时候X32动作：开门然超载时候X34动作：关门停止电梯没办法起动见图5－6
5．起动速度切换环节
图57 起动速度切换梯形图
M32起动中间继电器保证电梯停车起动防止运行程中误动作X42门锁开关表示电梯检修时门开电梯暂时没办法起动通图中知道电梯正常运行情况电梯开门运行方情况关门定位置正常起动运行见图5－7
Y1Y0起动信号接通低速信号时接通时间继电器低速运行段时间时间继电器T2动作接通高速信号M21换速信号表示电梯快目时M29接通断开高速信号重新接通低速信号
6．层停车环节
层信号接通相说较简单层应指令存时减速信号层位置信号接通相应楼层层信号见图5－8
X26层位置信号信号通机械选层器发出机械选层器具三电磁开关电梯运行相应位置时遮磁板插入三电磁开关全动作时表示已层发出信号X26信号较精确层准确度较M11～M15～五楼层信号
图58 层停车梯形图
7．楼层显示环节
层楼层显示通楼层位置开关接通通层层楼层显示输出继电器锁
样次电梯运行相应楼层时信号接通时断开已存楼层信号样楼层显示循环进行图59示
图59 楼层显示梯形图
8．停运检修环节
X01检修开关接通中速信号通检修位置开关断开X00停运开关接通停运中间继电器M1M1断开面控制电梯检修状态应项安全保护起功情况进行说电梯层门轿门关闭状态进行检修中速运行原理正常运行时样见图5－10
图510 停运检修梯形图
电梯硬件软件部分设计致已完成硬件部分PLC变频器选型曳引电动机门电机设计软件部分电梯运行环节梯形图设计
次设计输入输出PLC址编号详见表51表52元件选择见表54附录A PLC外部接线图
表54元件选列表
元件名称
文字符号
型号
曳引电机
M
Y2132S22
门电机
MD
110SZ56
变频器
UF
FR－A540
编程控制器
PLC
FX2N80MRD
热继电器
FR
JR20163D
断路保护器
Q
DZ20J100
熔断器
FU1~FU3
RL225
熔断器
FU4
RC1A3
熔断器
FU5
RC1A05
熔断器
FU6
RC1A2
钮开关
SB
LA1911AD
继电器
JT
JT1824
接触器
KM
CJ2016
行程开关
SA
LXK2001
滑线电阻
RD1
1000Ω
指示灯
L
DC24V 5W
感应开关
SQ
LC1－5K
结束语
通毕业项目仅整合知识丰富脑时搜索材料程中学课外知识开辟视野实现PLC未发展方实践力质飞跃
毕业设计作名学生完成学业次作业学校学知识全面总结综合应走社会实际操作应铸良开端毕业设计学知识理检验总结够培养提高设计者独立分析解决问题力校期间学校交份综性作业老师角度说指导做毕业设计老师学生做次执手训练次毕业设计指导老师检验教学效果改进教学方法提高教学质量绝机会
毕业时间天天毕业设计接尾声断努力毕业设计终完成没做毕业设计前觉毕业设计年学知识概总结真面毕业设计时发现想法基错误毕业设计仅前面学知识种检验力种提高通次毕业设计明白原知识太理化面单独课题感觉茫然学东西太前老觉什东西会什东西懂点眼高手低通次毕业设计明白学长期积累程工作生活中应该断学努力提高知识综合素质
总学会学会确觉困难较真万事开头难知道入手终做完种释重负感觉外出结：知识必须通应实现价值东西学会真正时候发现两回事认真正会时候真学会
感谢指导老师苏老师悉心指导感谢老师帮助设计程中通查阅量关资料学交流验学老师请教等方式学少知识历少艰辛收获样巨整设计中懂许东西培养独立工作力树立工作力信心相信会学工作生活非常重影响提高动手力充分体会创造程中探索艰难成功时喜悦然设计做太设计程中学东西次毕业设计收获财富终身受益
毕业设计说明书总结
编程控制器新代控制工具核心微处理器接口电路等具较强抗干扰力梯形图编程语言容易工程师技术员接受称真正工业控制计算机蓝领电脑特着微电子技术计算机技术发展述编程控制器功已远远超出更换继电器控制系统初衷宽范围应种工业控制情况例切换量控制模拟量控制 电梯控制系统采编程序控制器硬件结构简单简单方便程序提高性PLC变频调速电梯控制系统实控制系统坐电梯时提高客舒适性减少维护成电机功率消耗该系统设计方法改进旧电梯扩展满足该组控制电梯微型计算机监视具良应前景
变频器电梯传动控制电梯控制水改善电梯达更理想控制效果外变频器调速节约电变频调速已电梯电力驱动非常广阔发展前景
参考文献
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附录
附录A PLC外部接线图
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