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基于PLC和變頻器的電梯控制系統的設計說明.doc

'基于PLC和變頻器的電梯控制系統的設計說明.doc'
?基于PLC和變頻器的電梯控制系統的設計摘 要隨著現代社會和城市生活發展,計算機技術、自動控制技術和電力電子技術得到了迅速的發展,電梯已經成為城市物質文明的一種標志。特別是在高層建筑中,電梯是不可或缺的垂直運輸設備。傳統繼電器電梯控制系統,由于繼電器本身的機械和電磁慣性大,大大降低了電梯系統的可靠性和安全性。為了保證電梯運行,既高效節能又安全可靠,必須改進電梯控制方式。根據順序邏輯控制的需要發展起來的可編程控制器(PLC),它是專門為工業環境應用而設計的數字運算操作的電子裝置。PLC處理速度快,可靠性高,能夠保證電梯正常、安全、可靠地運行。同時,由于電機交流變頻調速技術的發展,電梯的拖動方式己由原來直流調速逐漸過渡到了變頻調速,這不僅能滿足乘客的舒適感和保證平穩的精度,還可以降低能耗,節約能源,減小運行費用。本文將基于PLC的變頻調速方法應用到電梯系統中,并對此方法進行研究。關鍵詞:電梯; 可編程控制器; 變頻器AbstractAlong with the development of modern economy and city life, computer technology, automatic control technology and power electronic technology rapid development, the elevator has become a symbol of urban material civilization. Especially in high-rise buildings, the elevator is an indispensable vertical transportation equipment. Traditional relay elevator control system, due to the mechanical and electromagnetic relay inertia big, greatly reduces the reliability and security of the elevator system. In order to ensure the efficiency and reliable securities, the control method of elevator must be changed. The programmable logic controller (PLC), which develops based on sequence logical control, is digital operation electronic device specialized in the industrial application environment. PLC possesses fast process speed and high reliability. Therefore, PLC can be able to ensure the elevator run normally, securely and reliably. In addition, the drive method of elevators has replaced the DC velocity modulation with frequency control due to the development of AC frequency control of motors. The frequency control not only satisfies the comfort sense of passengers and ensures the stable precision, but also decreases the loss of power, saves resources and reduces expenses. The frequency control method based on PLC is applied to the elevator system and further researched.Key Word:The elevator; PLC; VFD目錄1 緒論 51.1 課題的研究背景 51.2 交流曳引電梯調速方式的發展 71.3 電梯發展展望 71.4 變頻器的特點和其在電梯中應用 81.4.1 變頻器的工作原理 81.4.2 變頻器系統構成 91.4.3 變頻器的分類、規格以及滿足條件 91.4.4 電梯變頻調速控制的特點 101.5 可編程控制器的特點及其在電梯控制中的應用 101.5.1 PLC的系統構成 111.5.2 PLC的工作原理 121.5.3 PLC的特點 131.5.4 PLC控制電梯的優點 151.6 電梯的基本結構及性能指標 151.6.1 曳引系統 161.6.2 轎箱和重量平衡裝置 161.6.3 電力拖動系統 171.6.4 電氣控制系統 171.6.5 安全保護系統 171.6.6 電梯的性能指標 182 變頻器簡介 202.1 變頻器的選型 202.2 VS-616G5變頻器 202.2.1 VS-616G5變頻器的簡介 212.2.2 VS-616G5變頻器的主要性能、特點及選用 222.2.3 VS-616G5變頻器運行參數及設置原則 232.2.4 VS-616G5變頻器控制回路的端子 252.2.5 VS-616G5變頻器多級調速的PLC控制 262.2.6 變頻器容量及制動電阻參數的計算 283 PLC的簡介 303.1 PLC的選型 303.2 FX2N-80MR型PLC 323.2.1 FX2N-80MR型PLC的 I/O點分配 323.2.2 FX2N-80MR型PLC的硬件接線 344 硬件設計 354.1 電梯速度曲線 354.2 電梯位置的確定 364.3 轎廂的平層與停車 364.4 電梯的安全保護環節 364.5 電梯控制系統的設計 384.6 電梯自動門的設計 394.7 拖動電機電路的設計 404.8 電梯設備的選擇 425 軟件設計 435.1 電梯的三個工作狀態 435.2 電梯控制系統實現的功能 445.3 電梯主要梯形圖程序說明 455.3.1 樓層顯示電路控制 455.3.2 轎廂選層按鈕指示燈控制 465.3.3 門廳召喚電路控制 475.3.4 電梯選向電路控制 485.3.5 電梯平層電路 485.3.6 電梯起動電路和換速電路控制 49總結 51致 52參考文獻 53附錄 541 緒論電梯是高層賓館、商店、住宅、多層廠房和倉庫等高層建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。隨著社會的發展,建筑。省略部分。有與電梯運行方向不符的轎指令。(9)故障檢測。將故障記錄在微機存(一般可存入8-20個故障),并以數碼顯示故障性質。當故障超過一定數量時,電梯便停止運行。只有排除故障,清除存記錄后,電梯才能運行。大多數微機控制電梯都具有這種功能。5.3 電梯主要梯形圖程序說明 由于電梯的運行是根據樓層和轎廂的呼叫信號、行程信號進行控制,而樓層和轎廂的呼叫是隨機的,因此,系統控制采用隨機邏輯控制。即在以順序邏輯控制實現電梯的基本控制要求的基礎上,根據隨機的輸入信號,以及電梯的相應狀態適時的控制電梯的運行。PLC根據隨機邏輯控制的要求,可向變頻器發出正向運行、反向運行、減速以及制動信號,再由變頻器根據一定的控制規律和控制算法來控制電機。同時,當系統出現故障時,PLC向變頻器發出信號。1.1.23 樓層顯示電路控制PLC輸出端通過外部硬件譯碼器與七段數碼管連接,由外部硬件譯碼器進行七段譯碼,驅動數碼管顯示樓數。 當電梯在1樓時,M104接通,M111接通并保持,電梯達到2樓時,M103接通,M110接通,并保持,同時切斷M111。圖5-1 樓層顯示電路控制梯形圖1.1.24 轎廂選層按鈕指示燈控制指令信號的處理包括信號的登記、顯示基本層(停車)消息。信號的登記采用自鎖原理,不論電梯上行或下行,當轎廂運行至有指令的梯層時,均要換速停車,并消除登記信號,不需反射信號。點動呼按鈕,信號登記顯示,到層信號取消。本系統設置一樓為基站,兩分鐘無任何操作,電梯自動返回一樓。如,人在轎箱,當按下第3層選層按鈕時,M502接通,M114接通,并自保當電梯到達3層時,樓層信號M102斷開指令信號。圖5-2 轎廂選層按鈕指示燈控制梯形圖1.1.25 門廳召喚電路控制人員在廳門外呼梯時,呼梯信號應被接收和記憶。當電梯到達該樓層,且定向方向與目的地方向一致時(基層與頂層除外),呼梯要求已滿足,呼梯信號應被消除。按下外呼按鈕時,相對應的外呼輔助繼電器接通,外呼鈕下的指示燈亮,表示呼梯要求已被電梯接收并記憶。電梯運行方向與呼梯目的的地方向一致且到達呼梯樓層時,電梯將停止,呼梯要求已滿足,呼梯信號被消除。如,當電梯位于1樓,如果3樓有上呼信號,2樓有上下呼信號,即M125、M122、M124接通,電梯到達樓時上呼信號消除。圖5-3 門廳呼層按鈕控制梯形圖1.1.26 電梯選向電路控制在自動運行狀態下,電梯首先應確定方向,也即定向。電梯的定向只有兩種情況,即上行和下行。電梯處于待命狀態,接收到選和外呼信號時,應將電梯所處的位置與選和外呼信號進行比較,確定是上行還是下行。一旦電梯定向后,選與外呼對電梯進行順向運行的要求沒有滿足的情況下,定向信號不能消除。檢修狀態下運行方向直接由上行和下行起動按鈕確定,不需定向。梯形圖中M130及M131分別為定上行及定下行中間繼電器,它們線圈的工作條件觸點塊由外呼信號及電梯位置信號組成,前文中所說的“比較”是通過電梯位置信號對呼梯信號的“屏蔽”實現的 。例如,當電梯位于2層樓,則M110接通。如果按下3樓指令按鈕,M114接通。這時由于M110的常閉觸點斷開,因此電梯向上方向繼電器M130,由M107、M106和M105的常閉觸點而接通,選擇上行方向。反之,如果1樓指令按鈕按下,M116接通,向下方向繼電器M131接通,選擇方向向下。當上下方向均有指令時,如果電梯已經處于上行狀態,則執行完M113、M112向上指令后,在執行M116向下指令。圖5-4 電梯選向電路控制梯形圖1.1.27 電梯平層電路如果電梯因不應有的原因,上行超越平層位置,PG離開隔磁板,使X002斷開,M140斷開。這時Y011由Y013、M140、M143和Y010的常閉點和M142的常開觸點而接通,電梯反向平層,直到M1140接通。最后位于平層位置,M140、M141和M142均接通,Y010和Y011均斷開,進行抱閘。T450為延時斷開時間繼電器,用于快速運行斷開的延時,以保護電動機繞組。 圖5-5 電梯平層控制梯形圖1.1.28 電梯起動電路和換速電路控制當電梯達到頂層或底層時,無論有無轎指令都必須換速。 當換速繼電器M134接通,M143斷開,Y012斷開,接通慢速接觸器Y014,電機在固有特性上運行。如3樓有指令信號,即M114接通。在電梯將達到3樓時,M107接通,使換速繼電器M134接通,發出換速信號,并保持。圖5-6 電梯起動電路和換速控制梯形圖總結本設計基本上達到了設計目的。利用通用變頻器和PLC實現了對電梯的控制,通過合理的設備選型、參數設置和軟件設計,提高了電梯運行的可靠性。 利用可編程控制器控制技術改造舊電梯,充分利用了現代電力電子技術、計算機原理和檢測技術,達到了對電梯的可靠控制。通過合理的設備選型、參數設置和軟件設計,以便提高電梯的運行可靠性。采用PLC改造后的電梯結構緊湊、維修簡單、故障率低。PLC與交流變頻調速控制技術結合,將提升電梯的的效率和舒適感,有利于電梯的節能,具有一定的經濟效益和社會效益。 當然,本次設計還存在一些不足之處。例如:本設計的外圍電路設計過于簡單。另外,由于實際條件的限制,本設計只是理論設計,不能實物仿真,這也是不足之處。當然,設計中肯定還有其他不足和紕漏之處,請各位老師指正。 致本文是在素妍導師的悉心指導下完成的。導師嚴謹的治學態度、誨人不倦的敬業精神使我受益匪淺,謹此向導師致以崇高的敬意和衷心的感! 在這次畢業設計中,通過在查閱有關資料,了解了電梯的起源和發展過程,并且加深了對電梯運行過程、控制系統的認識,熟悉了可編程序控制器在電梯控制系統中的運用。并且在所學知識的基礎上,利用已有的電梯控制系統的設計,嘗試了對電梯控制系統的研究。并且,使我將原來所學的知識系統化、理論化、實用化,對如何使用已有知識及獲取相關資料方面的能力有了提高。通過這次設計,我還認識到無論做什么,都需要踏實、勤奮、嚴謹的工作態度,這對我以后的工作將會產生深遠的影響。 鑒于本人所學知識有限,經驗不足,又是初次研究這種復雜的設計,在此過程中難免存在一些錯誤和不足之處,懇請各位老師給予批評和指正。 參考文獻[1]諾弘,天杰.樓梯設計-金屬樓梯[M].:中國建筑工業,2007[2]黎連業,朱衛東,皓.智能樓宇控制系統的設計與實施技術[M].:清華大學,2009[3]可文.數字電子電路與邏輯設計[M].:科學,2013[4]艾永樂,付子義.數字電子技術基礎[M].:中國電力,2008[5]智,吳加林.變頻器應用手冊[M].:機械工業,2002[6]康梅,朱莉,山.變頻器使用指南[M].:中國工業,2008[7]選正.變頻器及軟啟動器應用計算[M].:中國工業,2012[8]王兆安,進軍.電力電子技術[M].:機械工業,2009[9]響初.圖解三菱PLC變頻器與觸摸屏綜合應用[M].:機械工業,2013[10]花滿香.電氣控制及PLC的應用[M].:大學,2009[11]董愛華.可編程控制器原理及應用[M].:中國電力,2009附錄
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