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1、PLC在电梯控制中的应用摘 要 随着现代经济和城市生活的发展，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。根据顺序逻辑控制的需要发展起来的可编程控制器(PLC)，它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。PLC处理速度快，可靠性高，能够保证电梯正常、安全、可靠地运行。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变频调速，不仅能满足乘客的舒适感和保证平稳的精度，还可以降低能耗，节约能源，减小运行费用。本文将基于PLC的变频调速方法应用到电梯系统中，并对此方法进行研究。首先，分别阐述了电梯继电器控制和PLC控制的
2、特点，突出讲述继电器电梯控制系统暴露的缺点以及PLC电梯控制系统所具有的优点，并对电梯的变频调速控制进行了介绍。其次，对电梯技术和电梯设备的发展进行了综述。然后，介绍了变频器类型以及参数设计的相关知识；同时介绍了PLC选型原则以及PLC控制系统的设计思路；在此基础上，根据电梯系统自身的工作状态要求，进行电梯系统的PLC软件开发，通过软件开发的特点，结合PLC自身的控制规律，设计出可实现一定功能的PLC电梯控制系统。关键词：电梯，可编程控制器，变频调速，旋转编码器The Application Of PLC In The Elevator ControlABSTRACTAlong with th
3、e development of modern economy and city life, the elevator has become a essential walking tool for people in daily life, and the performance of elevators obviously influences peoples lives. The programmable logic controller(PLC),which develops based on sequence logical control, is digital operation
4、 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 w
5、ith 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
6、 PLC is applied to the elevator system and further researched.Firstly, the essay respectively presents the characteristics of the elevator system based on relay control and PLC control, specially formulates the defects exposed from relay control system and the advantages of PLC control system, intro
7、duces the frequency control of elevators. Secondly, The development of elevator techniques and elevator devices is over-viewed. And then, the relative knowledge of frequency-converter is introduced; the principle of PLC model election and design scheme of PLC control system are introduced as well. O
8、n the basis of these, the PLC software of elevator system is developed according to the working states demands of the elevator. A elevator system based on PLC control is designed through combining the characteristics of software development and the rules of PLC control.KEY WORDS: Elevator, Programma
9、ble Logic Control(PLC), Frequency Conversion & Velocity Adjustment, Revolving Encoder1目录前 言1第1章 绪 论21.1电梯继电器控制系统的特点及存在的问题21.1.1电梯继电器控制系统的优点21.1.2电梯继电气控制系统存在的问题21.2 PLC及其在电梯控制中的应用特点21.2.1 PLC的特点21.2.2 PLC控制电梯的优点41.3电梯变频调速控制的特点4第2章 电梯的基本结构及控制原理62.1电梯土建的基本结构62.2电梯的机械基本结构62.3电梯电气系统的基本结构82.3.1电梯的拖动系统82.3
10、.2电梯的控制系统92.4电梯控制系统的原理与要求9第3章 PLC的结构及基本指令113.1 PLC的结构原理113.1.1 PLC的硬件系统结构113.1.2可编程控制133.2 PLC的工作原理133.2.1 PLC的等效工作电路133.2.2 PLC的工作原理143.3 PLC的软件系统14第4章 调速变频器类型选择及其设计参数164.1 变频器的分类及选择164.1.1 变频器的分类164.1.2 变频器的类型选择164.1.3 变频器的规格选择164.1.4 选择的变频器应满足的条件174.2 VS一616G5型通用变频器简介174.2.1 VS一616G5型通用变频器174.2.2
11、 VS-616G5型通用变频器电梯调速系统184.2.3 变频器容量计算184.2.4 变频器制动电阻参数的计算19第5章PLC的选择及其控制系统的硬件开发205.1电机调速系统的设计205.2电梯控制系统的设计215.3可编程控制器(PLC)的选型215.4电梯控制系统实现的功能22第6章 系统的软件设计246.1电梯的自检状态246.2电梯的正常工作状态246.3系统的软件开发过程246.3.1开关门环节246.3.2电梯初始化环节256.3.3停层信号的登记与消除环节256.3.4外呼信号的登记与消除环节256.3.5电梯的定向环节266.3.6电梯的上升与下降266.3.7层楼位置指示
12、266.4程序框图设计266.5输入输出设计286.6程序中相关中间继电器的说明316.7梯形图的设计32结 论34致 谢35参考文献36附 录37外文资料翻译57前 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，保证电梯的运行高效节能又安全可靠。电梯是垂直运输工具，属于位能负载，并且要求频繁起停，随着载客量多少的变化、上下行的变换，在空载上行或重载下行时，电动机的负载最小，甚至是处于发电状态，而电梯在重载上行或空载下行时，电动机的负载最大，是处于电动状态，这就要求电动机在四象限运行17
13、。传统的电梯曳引电动机采用接触器来实现电动机工作状态的改变，双速异步电动机在定子回路中串电抗与电阻来实现电动机的调速，这满足不了乘客的舒适感；另外，传统的电梯控制系统由继电器控制逻辑组成，存在着电气元件多、功能弱、电气故障频繁，可靠性差和工作寿命短等缺陷18。可编程控制器PLC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已逐渐被PLC控制代替。同时，由于电机交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方式已由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速，不仅能满足乘客的舒适感和保证平层的精度，还可以降低能耗，节约能源，减小运
14、行费用。因此，PLC控制技术加变频调速已成为现代电梯行列的一个热点12。 第1章 绪 论1.1 电梯继电器控制系统的特点及存在的问题1.1.1 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，价格便宜。（4） 多年来我国一直在生产这类电梯，技术成熟，已形成系列化产品12。1.1.2 电梯继电气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）
15、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扰。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13。1.2 PLC及其在电梯控制中的应用特点1.2.1 PLC的特点PLC是一种用于工业自动化控制的专用计算机，
16、实质上属于计算机控制方式。PLC与普通微机一样。以通用或专用CPU作为字处理器，实现字运算和数据存储，另外还有位处理器（布尔处理器），进行点（位）运算与控制。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修编程简单、灵活性强等特点7。1. 可靠性对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。（1） PLC不需要大量的活动元件和接线电子元件，它的接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短。（2） PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，冗余设计，断电保护，故障诊断和信息保护及恢复等，使可靠性提高。（3） PLC有较高的易操作性，它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不易发生
17、操作的错误。（4） PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言，编程错误率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。（5） 在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件；采用先进的工艺制造流水线制造；对干扰的屏蔽、隔离和滤波等；对电源的断电保护；对存储器内容的保护等。（6） PLC的软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。例如，采用软件滤波等；软件自诊断；简化编程语言等14。2. 易操作性PLC的易操作性表现在下列几个方面：（1） 操作方便PLC的操作包括程序输入和程
18、序更改的操作。大多数PLC采用编程器进行输入和更改的操作。编程器至少提供了输入信息的显示，因此，程序的输入直接可以显示。更改程序的操作也可直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。（2） 编程方便PLC有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说，由于梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。（3） 维修方便PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求减低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快的找到故障的部位，以便维修。3. 灵活性PLC的灵活性表现在以下几个方面：（1） 编程的灵活性。PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能
19、模块和语句描述编程语言。编程方法的多样性使编程方便、应用面拓展。（2） 扩展的灵活性。PLC的扩展灵活性是它的一个重要特点。它可根据应用的规模不同，即可进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。（3） 操作的灵活性。操作十分灵活方便，监视和控制变得十分容易6。1.2.2 PLC控制电梯的优点（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。（4）PLC可进行故障自动检测报警显示，提高运行安全性，并便于检修。（5） 用于群控
20、调配和管理，并提高电梯运行效。（6） 更改控制方案时不需改动硬件接线14。1.3电梯变频调速控制的特点随着电力电子技术、微电子技术和计算机控制技术的飞速发展，交流变频调速技术的发展也十分迅速。电动机交流变频技术是当今节电，改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种手段。变频调速以其优异的调速性能和起制动平稳性能、高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式9。（1） 变频调速电梯使用的是异步电动机，比同容量的直流电动机具有体积小、占空间小、结构简单、维护方便、可靠性高、价格低等优点。（2） 变频调速电源使用了先进的SPWM技术S
21、VPWM技术，明显改善了电梯运行质量和性能；调速范围宽、控制精度高，动态性能好，舒适、安静、快捷，已逐渐取代直流电机调速。（3） 变频调速电梯使用先进的SPWM和SVPWM技术，明显改善了电动机供电电源的质量，减少谐波，提高了效率和功率因数，节能明显12。 第2章 电梯的基本结构及控制原理2.1电梯土建的基本结构土建部分大致由机房，井道，底坑组成。1. 电梯机房：通常电梯机房设在建筑物的顶楼，机房内没厢控制柜，电梯曳引主机，导向轮，防止电梯超速的限速器，电梯的总电源盒等部件。2. 电梯井道：是在机房曳引机的上方是贯穿于建筑物通体高度的方形直通道空间，井道侧壁上安装有坚直的导轨，作为引导轿厢、对
22、重运动提供空间。3. 底坑：井道的底部平面低于建筑物的最低层的地面，主在用于安装电梯轿厢，对重缓冲器，以便在轿厢冲顶、蹲低有缓冲的空间起减速缓冲作用20。2.2电梯的机械基本结构机械部分主要有曳引主机，导向轮，曳引钢丝绳-绳头，限速器-安全钳，导轨-导靴，电梯轿厢，开关门连杆装置，层门-门锁，缓冲器等部件。1. 曳引机是电梯轿厢升降的主拖动机械，它由电动机、制动器、减速箱（无齿轮曳引机没有减速箱）、曳引轮、和底座等组成。2. 曳引钢丝绳电梯用曳引钢丝绳常采用电梯专用西鲁式钢丝绳3. 导向轮导向轮用于半绕时，俗称过桥轮，用于全绕式时，称为抗绳轮。导向轮是用来调整钢丝绳与曳引轮之间的包角大小，与及
23、调整轿厢与对重的相对位置。4. 限速器-安全钳限速器-安全钳装置由限速器、限速钢丝绳、安全钳、底坑张紧轮四部分组成。电梯中限速器与安全钳成对出现和使用，它们是电梯中最重要的一道安全保护装置。其作用有：电梯由于超速、打滑、断绳、控制制失控等原因，起到了安全保护作用。5. 导轨-导靴导轨和导靴是电梯轿厢和对重导向部分。电梯导轨材料多采用普通碳素钢A3F轧钢，要求具有足够的强度、韧性，在受到强烈冲击时不致发生断裂。导靴是轿厢与对重沿着导轨上下移动的导向装置。6. 电梯轿厢电梯轿厢是电梯中装乘客或货物的金属结体。它由轿厢架、轿厢壁、轿厢底、轿厢顶、轿门等到几部分组成。由上下四组导靴向沿导轨作垂直升降运
24、动，完成垂直运输任务。常用电梯轿厢内部净高和使用者正常出入门口净高一样，应不小于2米，宽度和深度由电梯的实际载重量而定。7. 开门机及开关门机构自动开门装在轿顶靠近轿门处，由电动机通过减速装置（齿轮传动或蜗轮传动或带齿胶带传动）带动曲柄杆机构去开、关门。8. 层门层门是电梯在各楼层的停站，也是供乘客或货物进出电梯轿厢通向各层大厅出入口，又称为厅门。层门由门框、门板、门头架、吊门滚轮、层门地坎和门联锁等组成。门框又由门楣（门导轨或门上坎）、左右立柱组成。9. 对重装置对重装置的作用，是以其自重量去平衡轿厢侧所悬挂的重量。它的作用有：（1）减少电梯曳引机的输出功率；（2）减少曳引轮与钢丝绳之间的摩
25、擦曳引力，延长钢丝绳寿命；（3）如果电梯在“冲顶”或“蹲底”时，使电梯失去曳引条件，避免冲击并井道顶部；（4）使电梯的提升高度不像强制式驱动那样受到限制13。2.3电梯电气系统的基本结构 电梯电气系统有两大系统组成：电梯的拖动系统和控制系统组成。2.3.1电梯的拖动系统目前，常用的电梯拖动大多为交流拖动。交流调速的方法很多，大电梯领域里应用较为广泛的有交流变极调速、交流调压调速、交流变压变频调速。（1）交流变极调速据异步电动机的同步转速为即旋转磁场的转速为：，当改变定子绕组的极对数时，就可以改变同步转速，从而使电机转速得调节。为了实现变极调节调速，可以在定子上安装两组独立的绕组，各构成不同的极
26、对数，也可以通过改变绕组接法的方式实现调速，变极调速适用于不需要平滑调速的载货电梯。（2）交流调压调速异步电动机的轴转速为：n=，当改变转差率时，也可以达到调节电动机转速的目的，这些转差功率消耗在转子电路上，不但使转子发热，也降低了工作效率。目前电梯上使用较多的改变转差率调速的方法是变压调速，即通过改变定子电压来达到调速的目的。变压调速的调速范围非常窄（电动机线性调速范围小）。因此电梯上的变压调速都采用闭环控制，以提高调速范围。（3）变频调速由可知,当转差率变化不大时，异步电动机的转速基本上正比于，因此，如果供电电源的频率可以平滑改变，异步电动机的转速就可以得到平滑调节。通过改变电源频率来实现
27、调速的方法，可以得到很大的调速范围及很好的机械性，这种调速方法是目前电梯上应用最多的调速方式。变频调速主回路由三相交流输入、变频调速驱动、曳引机和制动单元构成。三相电源 R、S、T 经接线端子进入变频器为其主回路和控制回路供电，输出端为两相电接电动机的快速绕组，外接制动单元减少了制动时间，加快制动过程。旋转编码器用来检测电梯的运行速度和运行方向，变频器将实际速度与变频器内部的给定速度相比较，从而调节变频器的输出频率及电压，使电梯的实际速度跟随变频器内部的给定速度，达到调节电梯速度的目的。图2-1 变频调速曲线图2.3.2电梯的控制系统电梯的控制系统大致有以下几部分组成：开关门按控制、轿内指令登
28、记与消号、轿外召唤登记与消号、定向选层线路、启动线路、减速平层线路、检修运行线路、消防运行线路、主控回路等。这几部分共同构成电梯的控制系统，实现电梯的登记、开关门、启动、运行、减速、平层等各种功能8。2.4电梯控制系统的原理与要求（1） 电梯位置的确定与显示轿厢中的乘客及门厅中等待乘坐电梯的人都需要知道电梯的位置，因而轿厢及门厅都设有显示楼层标志的电梯位置显示装置。此外，电梯的运行还需要更加准确的电梯位置信号，以满足制动停车等控制的需要。传统电梯的位置信号一般由设在井道中的位置开关，如磁感应器提供，当轿厢上设置的隔磁板插入感应器时，发出位置信号，并启动楼层指示。（2）轿厢内的运行命令及门厅的召
29、唤信号 司机及乘客可按下轿厢内操作盘上的选层按钮选定电梯运行的目的楼层，此为内选信号。按钮按下后，该信号应被记忆并使相应的指示灯点亮。在门厅等候电梯的乘客可以按门厅的上行或下行召唤信号，此为外唤信号。该信号也需记忆并点亮门厅的上行或下行指示灯，按电梯集选控制原则，电梯上行时，应响应层站的上呼叫信号，下行时，响应下呼叫信号。在上行时应保留层站的下呼信号，在下行时应保留层站的上呼信号这些保持信号在要求得到满足时应能自动消号。（3）电梯自动运行时的信号响应电梯自动运行时应根据内选及外唤信号，决定电梯运行的运行方向。在定向时，根据电梯轿厢内乘客欲往层楼的位置信号或各层楼大厅乘客的召唤信号位置与电梯所处
30、层楼的位置信号进行比较，门厅信号和内选信号都做为输入信号与电梯位置信号进行比较，凡是在电梯位置信号上方向的轿内或层楼厅外召唤信号，则电梯属上行状态；凡在其下方向的，则定下行状态。而且规定在运行方向确定之后只有同方向的才能截梯，不响应中途的方向呼唤要求，直到到达本反方向的最远战点才开始返程。要保持最远层楼召唤信号所要求的电梯运行方向，而不能轻易地更改，这样以保证最高层楼(或最低层楼)乘客的乘用电梯，而只有在电梯完成最远层楼乘客的要求后，方能改变电梯运行方向。同时轿内指令信号优先于各层楼厅外召唤信号而定向，即当空轿厢电梯被某层厅外乘客召唤到达该层后，某层的乘客即可进入电梯轿厢内而揿按指令按钮令电梯
31、定上行方向(或下行方向)；若该乘客虽进入轿厢内且电梯门未关闭而尚未揿按指令按钮前(即电梯尚未定出方向)，出现其他层楼的厅外召唤信号时，如此召唤信号指令电梯的运行方向有别于已进入轿厢内的乘客要求指令电梯的运行方向，则电梯的运行方向应由已进入轿厢内的乘客要求而定向，而不是根据其他层楼厅外乘客的要求而定向。（4）轿厢的启动与平层轿厢在运行方向确定，轿厢已关好门时启动运行，运行的初始阶段是加速运行阶段，其后是稳定运行阶段。（5）轿厢的平层与停车轿厢的运行后需确定在哪一层站停车，平层是指停车时轿厢的平层停车过程需在轿厢底面与停车楼面相平之前开始，先是减速，再是制动，以满足平层的准确性及乘客的舒适感。传统
32、的电梯的平层开始信号由平层感应器发出。上平层感应器及下平层感应器装在轿厢顶部，隔磁板安装在井道壁上。上行时，上平层感应器首先插入隔磁铁板，发出减速信号，电梯开始减速，至下平层感应器插入隔磁铁板时，发出开门及停车信号，电动机停转，下行时下平层感应器首先插入隔磁铁板，发出减速信号，电梯开始减速，至上平层感应器插入隔磁铁板时，发出开门及停车信号7。第3章 PLC的结构及基本指令3.1 PLC的结构原理可编程序控制器（Programmable Logical Controller,简称PLC），是在继电器控制和计算机控制的基础开发的产品，逐渐发展以微处理器为核心，集自动化技术、计算机技术、通信技术融为
33、一体的新型工业自动装置。它有可编程性，且编程灵活简单，有在恶劣环境下工作的高抗干扰能力，适应性力。而其体积小，重量轻，价格底等特点，在工业控制应用上越来越广泛，电梯控制系统中的应用也不例外。不同的生产厂家生产的可编程逻辑控制器的结构多种多样，但基本组成原理是一样的3。3.1.1 PLC的硬件系统结构从硬件来看，PLC主要由CPU，存储器，I/O接口，电源，编程器等组成5。图3-1 PLC硬件的基本结构（1）CPU板CPU板PLC的核心部件，它包括：微处理器CPU、存储器（ROM、RAM）、并行接口（PIO）、串行接口（SIO）及时钟控制电路等。CPU板是PLC的运算、控制中心，用来实现各种逻辑
34、运算、算术运算及对整机进行管理控制；PLC内部配有程序存储器和数据存储器（ROM，RAM），分别用于存储系统程序和用户程序，并生成用户环境；并行接口和串行接口主要用于CUP与各接口电路之间的信息交换。时钟及控制电路用于产生脉冲及各种控制信号。（2）输入/输出电路输入电路通常有两种形式：直流输入和交流输入电路。输入电路的作用是接收现现场输入设备送来的控制信号，并经光电耦合器隔离后转换成PLC内部的标准电平信号，然后由CPU读入并送至输入映象寄存器中，供程序执行使用。输出电路的作用是将PLC的输出控制信号送给外部输出设备，通过输出设备控制被控制对象工作。输出电路共有三种形式：一种是继电器形式，它是
35、通过控制继电器的线圈使其触点的通断来控制输出设备，实现电气隔离；另一种是晶体管输出型，它是通过光电耦合器使输出开关晶体管通断，进而控制输出设备；第三种是可控硅输出型，通过触发可控硅的通断实现对外部输出设备的控制。（3）存储器扩展接口存储器扩展接口用于连接用户程序存储器及数据存储器的扩展卡盒。常用的扩展卡盒有三种：一种是COMS开型ROM卡盒，它需要用锂电池后备，以防止断电时丢失程序及数据；另一种是EPROM卡盒，这种卡盒需要用专门写入器将调试好的用户程序或数据写入EPROM中，擦写时需要用紫外线擦除器；第三种是EEPROM卡盒，是电可擦除存储器，它的写入和擦写只需专用编程器。（4）I/O扩展接
36、口I/O扩展接口与CPU之间是以总线方式连接的，因此它可以连接开总量的I/O扩展单元及扩展块，使I/O点数规模在配置更加灵活。同时也可以配接如模拟量、高速脉冲等单元及通信适配器等特殊功能模块，使PLC的功能大大增强。（5）编程器及其接口编程器用于程序及数据的输入、编辑、调试和检测。当PLC在正常运时，一般不需要编程器，因此编程器设计为独立的部件。为了能对PLC进行编程及调试，在PLC上专门设有一个编程接口，通过这个接口可以连接各种形式的编程器。编程器的种类很多，常见的有便携式手持程器、专用智能编程器和通过计算机和专用接口实现对PLC的编程。（6）电源PLC一般使用220V的交流电源，电源部件将
37、交流电转换成供PLC的中央处理器，存储器等电子电路工作所需的直流电源，使PLC能正常工作9。3.1.2 可编程控制任何一个控制系统要完成目的控制功能，必须通过一定的控制程序来实现的。通常控制序可分两大类：固定布线程序和可编程序。（1）固定布线程序传统的继电器控制系统和电子器件系统中，要实现各种控制功能，其控制程序是由种电气元件通过一定的联接方式-布线而成，输入设备如按钮开关、限位开关、传感器等，用以向控制系统送入信号。输出设备如接触器、电磁阀等用以控制被控制对象的动作。其输入对输出的控制是通过接线来实现，接线工作结束后，控制程序也被确定下来，若要改变控制程序，则必须改变接线方式重新布线，对于一
38、个复杂的系统，是非常困难的。（2）可编程序控制可编程序控制控制系统中完成一定的控制，只通过专用的编程器，用程序语言进行编程，写入可编程控制的程序的存储器中，然后由可编程序控制器来完成各种操作。在可编程系统中，若要改变控制程序，只用编程器改写程序存储器中的某些程序语句，不必要重新布线，由于控制被控对象的动作是控制程序语言来表达的，故又称为软件程序2。3.2 PLC的工作原理3.2.1 PLC的等效工作电路PLC是由以微机为核心的电子部件，可以将它看作是一个由各种继电器、定时器、计数器及状态器组合体。PLC的输入继电器，由外部开关通过输入端来驱动的；PLC内的输出继电器，带有无数内触点和外部输出触
39、点。此外，PLC还有如定时器、计数器、状态寄存器等“软”元件，这些元件带有动作线圈和很多电子常开触点和常闭点，可以在PLC内自由选择使用。PLC控制系统主要由三部分组成：输入部分、控制部分、输出部分。输入部分由用户输入设备组成，如按开关、操作开关、限位开关及传感器等。它们直接与PLC的输入端子相连接，用以产生输入信号，这些信号或来自电梯轿厢操纵控制板，或来自电梯井道。控制部分是根据被控对象的实际控制要求编制用户程序，并将编制好的程序通过编程器送入PLC内的用户程序存储器中，CPU反复扫描执行用户程序，并产生各种输出控制信号，PLC的控制功能是通过用户程序来实现的。输出部分主要由用户输出设备组成
40、，如接触器、继电器等，它们直接和PLC的输出端子相连，用以控制被控制的对象动作1。3.2.2 PLC的工作原理PLC的工作过程实质上就是执行程序的过程。当PLC运行时，CPU按照分时操作原理每个周期执行一个操作，由于CPU的运算处理速度很快，使得外部出现的结果从宏观来看似乎是同时完成的，种分时操作的过程称为CPU对程序的扫描。PLC的工作过程分为三个阶段：输入处理、程序执行及输出处理。（1）输入处理PLC以重复扫描方式执行用户程序。在执行程序前首先按地址编码顺序将所有输入端子的通断状态（输入信号）读入输入映像寄存器中，然后开始执行程序。在执行过程中，即使输入状态发生了变化，但输入映象寄存器中的
41、内容不变，直到一个扫描周期的输入处理阶段才重新读输入状态。（2）程序执行在程序执行阶段，PLC顺序扫描用户程序。每执行一条程序所需要的信息都是从输入映象寄存器和其他软元件映象寄存器读出并参与运算，然后将执行结果写入有关的软元件映象寄存器中，因此各软元件映象寄储器中的内容随着程序的执行在不断的变化。（3）输出处理当全部指令执行完毕后，将输出映象寄存器中的状态全部传送到输出存寄存器中，构成PLC的实际输出并由输出端子送出给执行器16。3.3 PLC的软件系统硬件系统和软件相互结合才能构成一个完整PLC控制系统，完成各种复杂的控制功能。PLC的软件系统由系统程序和用户程序组成。系统程序（又称系统软件
42、）用于PLC控制系统的管理、服务及对用户程序的编译。系统程序质量的优劣直接影响PLC的性能。系统软件是由PLC生产厂家提供并固化在内部程序存储器中，用户不行存取和修改。用户程序也称为应用程序或应用软件，它由PLC使用者根据被对象的控制要求用程序语言编制而成。用户程序是通过编程器键入到PLC内，并线性地放在由管理程序指定的存储区域内。 小型PLC的用户程序比较简单，通常是顺序编制而成。大中型PLC的用户程序容量较大且比较复杂，为使用户程序编制简单，可以按功能、结构或使用目的将用户程序分为各个程序模块，每个模块各自完成一个确定的功能，然后把它们链接在一起构成一个完整的软件系统11。第4章 调速变频
43、器类型选择及其设计参数4.1 变频器的分类及选择4.1.1 变频器的分类变频器的种类很多，下面根据不同的分类方法对变频器分类；（1）按变换频率的方法分交直交变频器交交变频器；（2）按主电路工作方式分电压型变频器电流型变频器；（3）按变频器调压方法的不同分PAM变频器PWM变频器；（4）按工作原理分类U/f控制变频器VC控制变频器SF控制变频器；（5）按照用途分类通用变频器高性能专用变频器高频变频器12。4.1.2 变频器的类型选择变频器是变频调速系统的核心设备，它的质量品质对于系统的可靠性影响很大，选择品牌时，质量品质，尤其是与可靠性相关的质量品质，显然是选择时的重要考虑方面。同时，设备的平均
44、寿命的长短是一个重要的参数，所以根据预期使用寿命来选择品牌，经验和口碑仍然是主要依据。在同一品牌中选择具体型号时，则主要依据己经确定的变频调速方案、负载类型以及应用所需要的一些附加功能来决定21。 4.1.3 变频器的规格选择变频器产品说明书都提高标称功率数据，但实际上限制变频器使用功率的是定子电流参数。因此，直接按照变频器标称功率进行选择，在实际中常常可能会行不通。根据具体工程的情况，可以有以下几种不同的变频器规格选择方式:（1）按照标称功率选择:一般作初步投资估算依据。（2）按照电动机额定电流选择:多用于恒转矩负载的新设计项目。（3）按照电动机实际运行电流选择:多用于改造工程。（4）按照转
45、矩过载能力选择。综上所述，根据实际工程情况，以适当的方法选择变频器规格很重要。选择结果多数情况下变频器标称功率与电动机匹配，少数情况需要放大。所以，笼统的认为放大一级功率选择变频器是没有错的想法，但会造成浪费，总的来说从生产成本来作合适的选择。4.1.4选择的变频器应满足的条件（1）根据被控设备的负载特性选择通用变频器的类型。（2）所选择通用变频器的类型与被控制异步电动机的参数匹配。（3）为降低电梯成本，首选通用变频器。（4）电梯的启动和停车都要平稳。（5）变频器带有防止失速功能。（6）变频器具有优良的转矩特性13。4.2 VS一616G5型通用变频器简介4.2.1 VS一616G5型通用变频
46、器电梯的调度要求除了一般工业控制的静态、动态性能外，他的舒适度指标往往是选择中的一项重要内容。本设计中拖动调速系统的关键在于保证电梯按理想的给定速度曲线运行，以改善电梯运行的舒适感；另外，由于电梯在建筑物内的耗电量占建筑物总用电量的相当比例，因此，电梯节约用电日益受到重视。考虑以上各种因素，本设计选用安川VS一616G5型全数字变频器。它具有磁通矢量控制、转差补偿、负载转矩自适应等一系列先进功能，可以最大限度地提高电机功率因数和电机效率，同时降低了电机运行损耗，特别适合电梯类负载频繁变化的场合。另外，VS一616G5变频器的启动、制动具有可任意调节的S曲线和零频仍可输出150%力矩的特点，配以
47、高精度的旋转编码器，控制精度可达0.01一0.02%，使得电梯运行舒适感好，零速抱闸，平层精度高。无须配专用电机，可自学习所配电机的各个参数，精确控制任何品牌的电机。采用高性能工GBT，载波频率20KHZ，从而使变频器输出一个不失真的正弦流波形，使电机始终运行于静噪音状态。VS一616G5型变频器是安川电机公司面向世界推出的21世纪通用型变频器。这种变频器不仅考虑了V/f控制，而且还实现了矢量控制，通过其本身的自动调谐功能与无速度传感器电流矢量控制，很容易得到高起动转矩与较高的调速范围。VS一616G5变频器的特点如下:（1）包括电流矢量控制在内的四种控制方式均实现了标准化。（2）有丰富的内藏与选择功能。（3）由于采用了最新式的硬件，因