(本科)畢業設計
公升降機控制系統的設計
摘要本設計採用了變頻器來控制電動機的正反轉，分析其特點，實現電梯的平穩執行，營造乙個舒適的環境；用編碼器來反饋電梯的執行速度，使硬體系統和軟體系統同步執行；採用了三菱公司的fx2n-64mr-001型plc，利用其程式設計指令來實現系統的控制；採用了上下限行程開關等電氣保護電路，機內還設有報警系統。
20世紀70年代，大規模積體電路和計算機控制技術的發展，以及現代控制理論的應用，使得交流電力拖動系統逐步具備了寬的調速範圍、高的穩速精度和範圍、快的動態響應以及在四象限作可逆執行等良好的技術效能，在調速效能方面可以與直流電力拖動媲美。在交流調速技術中，變頻調速具有絕對優勢，並且它的調速效能與可靠性不斷完善，**不斷降低，特別是變頻調速節電效果明顯，而且易於實現過程自動化，深受工業行業的青睞。
關鍵詞：電梯，變頻器，編碼器
目錄第1章電梯原理及總體方案 3
1.1 電梯工作原理3.
1.2 總體方案的選擇 5
第2章控制程式設計 13
2.1 程式梯形圖13
結論 22
附錄1 23
此電梯為四層垂直電梯，無工作時，電梯處於靜止狀態，電路斷開。當電梯電源接通，基站鑰匙開關接通時。電梯開始工作，當無人呼梯時電梯停在一樓，此時電機停止，當有人呼梯時，電梯根據呼梯位置執行到相應樓層。
在開始執行時，速度從0hz到50hz開始起動，起動時間在3s左右，然後維持50hz的速度一直執行，當在到達相應要求停止的樓層以下1.6公尺處時，開始減速。從50hz到6hz的減速過程在3s之內完成，當達到6hz速度時電梯停止減速，並以此速度爬行。
當平層訊號到來後，plc撤消爬行訊號，同時發出停梯訊號，此時電動機從6hz減速到0hz，電梯停梯，同時通過plc抱閘及自動開門；人進入電梯後，可手動關門，並選擇要到達的樓層。也可在5秒內自動關門，關門後，電梯以前面說法執行。當電梯在一定時間內無人呼梯時，將會回到一層。
在其中，如果出現故障時，電梯會發出報警，如超載，欠壓等故障。在執行過程**現故障，安全措施將會自動啟動，鎖住電梯。
plc：負載處理各種的邏輯關係，從而向變頻器發出停止訊號，同時變頻器也將本身的工作狀態訊號送給plc，形成雙向聯絡關係。
變頻器：完成調速功能
旋轉編碼器、pg卡：完成速度檢測及反饋
圖2.1 電梯工作原理圖
電梯一次完整的執行過程，就是曳行電動機從起動、勻速執行到減速停車的過程。
（1） 起動：（正常執行的起動）
當電源接通，有呼梯訊號產後，正轉（或反轉）及高速訊號有效時，電動機開始從0hz到50hz開始起動，起動時間在3s左右。起動時間可通過引數設定：令c1-01=3s
（2） 執行
快車執行的速度對應的頻率為50hz，在起動執行3秒後即達到這個速度，只要換速訊號沒有到來，就一直維持50hz的速度執行。快車執行速度可通過引數設定：令d1-02=50hz
（3） 爬行
當換速訊號到來後，plc撤消高速訊號，同時輸出爬行訊號，爬行的輸出頻率為6hz，爬行過程分為兩段：
① 當換速訊號到來，從50hz到6hz的減速過程，減速過程的時間在3s之內完成。減速時間可在運得前設定：令c1-02=3s
② 以6hz速度的爬行過程,當減速到6hz的速度後，電梯就以此速度爬行，只要平層訊號沒到來，就一直維持6hz的速度爬行。爬行速度可在執行前設定
（4） 停車
① 當平層訊號到來時，plc撤掉正轉（可反轉）訊號爬行訊號，此時電動機從6hz減速到0hz。
在正常情況下，在整個的起動，執行及減速爬行段內，變頻器的零速輸出點及異常輸出點一直是閉合點，減至0hz後，零速輸出點斷開，通過plc搶閘及自動開關，bb基極封鎖。
（5） 慢車
慢車用於電梯除錯及檢測過程。當工作方式開關打到檢修檔，同plc發出慢車訊號，電梯以10hz慢車速度執行。慢車速度可在變頻器上設定：令d1-09=10hz。
① 電動機制動控制的處理
a. 當起動訊號從plc輸出給變頻器時，變頻器開始執行，控制端子9-10訊號端立即輸出訊號給plc，但plc要在9-10訊號有效0.8s左右後再鬆開制動閘。
而在減速平層後，要在速度完全為零時即9-10訊號無效後，再把制動器閘互夾緊。
b. bb基極封鎖應和制動訊號同時從plc輸出，即電梯停在某一層時，一直處在bb封鎖狀態，以防誤動作。
電梯的拖動系統經歷了從簡單到複雜的過程。目前用於電梯的拖動系統主要有：單、雙速交流電動機拖動系統；交流電動機定子調壓、調速拖動系統；直流發電機―電動機、閘流體勵磁拖動系統；閘流體直接供電動系統；vvvf變頻變壓調速拖動系統。
直流發電機―電動機、閘流體勵磁拖動系統具有調速效能好，調速範圍大的特點，因此，很早就應用於電梯的拖動系統，它控制的速度可達4m/s。但是這種機組結構體積大、耗電大、維護工作量大且造價高，常用於對速度、舒適感都要求比較高的場合。
閘流體直接供電動系統與直流發電機―電動機、閘流體勵磁拖動系統相比有以下優點：機房占地節約35%、重量減輕40%、節能25%-35%、調速比可達1：1200。
缺點是：速度、舒適感都要求比較差。
交流單、雙速交流電動機拖動系統具有結構緊湊、維護方便。線路簡單、成本較低的優點，但舒適感較差（尤其反映在減速上）。渦流制動、能耗制動的應用使其獲得了較好的舒適感和平層精度，因而得到了廣泛的應用。
vvvf系統雖然採用交流電動機驅動，卻可以達到直流電機的水平。它體積小，重量輕，效率高，節省能源，幾乎包括了以往所有拖動系統的優點，已成為目前最新的電梯拖動系統。
本設計採用vvvf變頻調速拖動系統。
電梯的執行是乙個複雜的過程。為了安全、方便、舒適地執行，除了需要良好的拖動系統外還必須有一套完善可靠的控制系統。電梯的控制系統以控制形式分為集選控制和群控兩種。
電梯的控制方式有：電磁繼電控制系統、微機（pc）控制系統、可程式設計控制器（plc）控制系統、微控制器控制系統等。目前電梯的控制普遍採用以下兩種方式。
一種是以微機作為訊號控制單元，完成電梯訊號的採集、執行狀態和功能設定，實現電梯的自動高度和集選執行功能，拖動控制則由變頻器來控制的微機控制。另一種是用可程式設計控制器（plc）取代微機（pc）實現訊號的集選控制。從控制方式和效能上來說，這兩種控制方法無太多的區別。
國內大多的電梯廠家選用第二種控制方法，其原因在於生產規模小，自己設計製造微機控制裝置成本高，而plc可靠性高。程式設計方便靈活、使用維護簡單、成本低廉等優點正好彌補了微機控制系統的不足。
本設計採用plc控制變頻器調速系統，實現電流、速度、位移三閉環控制。具有一定的代表性和新穎性。
本設計工作方式分為自動，檢修兩種。
自動工作方式：當接通電源後，根據人員的要求，各由plc控制，自動執行主要由plc程式和各點訊號控制。
檢修工作方式：當電梯出現故障時，電梯將由人工控制，以慢車方式上下執行。
(1) 上/下極限位置:在電梯井道的上端和下端各裝有乙個極限開關，在電梯執行到極限位置的時候，此開關接通，電梯將停止執行。
(2) 層樓和換速訊號：根據外呼內選訊號，將層樓位置和換速點在執行前輸入變頻器內部，執行時，由旋轉編碼器反饋到變頻器pg卡，再在變頻器內部計算，確定電梯位置。
(3) 開/關門到位訊號：在電梯門兩邊裝有兩個限位開關，電梯門的開/關門到位訊號由這兩個限位開關控制，在關門訊號沒有到位的情況下電梯將不執行。
本系統應用相對計數方式執行前將各訊號所對應的脈衝數，分別存入相應的記憶體單元，在電梯執行過程中，通過位置訊號檢測，軟體實時計算各訊號。作為一種載人工具，在位勢負載下，除要求安全可靠還必須執行平穩、乘坐舒適、停靠準確。採用變頻器調速雙閉環控制可基本滿足要求，但和國外高效能的電梯相比還需要進一步改進。
本設計基於這一想法，，將其引入plc高速計數端，進行位置控制。
一樓控制面板設有乙個呼梯按鈕（向上、帶指示燈）、當按鈕按下時指示燈亮，若電梯未在一樓，指示燈一直亮著，呼梯訊號一直保持，直到電梯在一樓平層停靠才消失。在此這前，若再次按呼梯按鈕系統作無效呼梯處理。當有呼梯訊號時，電梯若處於自動工作方式下，則電梯在一樓平層停靠後，自動開門起先服務。
二樓控制面板設有兩個呼梯按鈕，乙個向上即呼梯的目的層位於二樓以上；乙個向下即目的層為一樓。乙個指示燈工作原理與一樓控制面板相同。
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