课程设计3

电大武钢分校

机电控制与可编程序控制器技术

课程设计报告

题 目：基于PLC的电梯控制系统

学 生 姓 名： 张小龙 学 号：1142101202976 专 业 年 级：机械设计制造及自动化 指 导 教 师：李智 职 称：讲师

2012 年 5 月 10 日

中文摘要

随着科学技术和社会经济的发展，高层建筑已成为现代城市的标志。电梯作为垂直运输工具，承担着大量的人流和物流的输送，其作用在建筑物中至关重要。与此同时，人们对电梯的性能要求也越来越高，比如可靠性，操作方便，舒适性，低噪音，低能耗等等。随着人们对其要求的提高，电梯得到了快速发展，其拖动技术已经发展到了调频调压调速，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制。采用PLC对电梯进行控制，通过合理的选择和设计，能够有效的提高电梯的控制水平，极大地改善了电梯运行的舒适感，使电梯的控制达到了比较理想的控制效果。为了满足电梯舒适感提高及正确平层要求，电梯的速度给定曲线是一个关键环节。人们对于速度变化的敏感度主要是加速度的变化率，舒适感就意味着要平滑的加速和减速。为了获得良好的舒适感，本设计的电梯起制动速度曲线由两段抛物线(S曲线)及一段直线构成，将加速时间和S曲线加时间配合调整，获得了较为理想的起动/制动曲线。

本文在介绍电梯基本结构的基础上，阐述了电梯的拖动原理和控制原理，重点分析了电梯系统设计中如何用PLC实现控制系统并编制控制程序，研究并提出了基于PLC和变频器的VVVF电梯控制系统的实现方案，针对这些问题对电梯系统进行了新的设计.设计出了新的采用PLC进行逻辑控制，用变频器调速的电梯控制系统。

关键词：电梯，控制系统，PLC，变频器

ABSTRACT

With scientific and technological and socio-economic development,high-rise buildings have become the hallmark of modern cities.As a vertical lift equipment,a lot of people bear the transportation and logistics,its role in building essential.At the same time,it has to lift the performance requirements are also increasing,such as reliability,easy to operate,comfortable nature,low noise,consumption,and so on.But the elevator as an important traffic in skyscraper，it also has developed quickly with the improving requirement of the People.It’s dragging technology has developed from DC timing to AC variable frequency timing and It’s logic control-relay control also has been replaced by PLC.using PLC to control the elevator，the reliability is improved and the feeling of comfort 15 better through the reasonable selection and design，so the effect of control is more ideal.In order to meet the comfort,improve transporting efficiency and reach the right floor,the given curve of an elevator is a key point.Most of people’s sensitivity on changing speed is about acceleration movement.Comfort means acceleration and deceleration on smoothness.To acquire favorable comfort,the starting and braking curves design of the elevator is composed of two s-curves and one beeline.Through adjusting the acceleration time and that of the s-curve’s,ideal starting and braking curves are gained.

This paper,based on the introduction of the elevator's basic structure,expatiates the drive and control principle of elevator,and analyzes how to use the PLC to program controlling process.The implementation project of elevator's VVVF control system based on PLC and transducer is studied and proposed.This article was precisely has carried on the improvement design in view of these questions to the existing elevator system.Uses PLC to carry on the logical control,modulates velocity the elevator control system with the frequency changer.

KEY WORDS:elevator,control system,PLC,inverter

目录

第一章 前言.....................................................................1 1.1电梯的起源与发展.....................................................1 1.2电梯信号控制系统发展的现状.................................2 第二章 电梯的概述.........................................................4 2.1电梯的结构...............................................................4 2.2电梯的控制要求.........................................................6 第三章 系统硬件设计………………………………….7 3.1PLC的硬件设计……………………………………..7 3.2变频器的选择……………………………………….10 3.3电机调速系统的设计……………………………….11 3.4井道信号系统的设计……………………………….11 3.5电梯控制系统的设计……………………………….13 第四章 软件设计……………………………………….17 4.1程序流程图……………………………………...…..17 4.2程序说明……………………………………...……..19 结论………………………………………………………26 参考文献…………………………………………………26

第一章前言

1.1电梯的起源与发展

随着科学技术和社会经济的发展，高层建筑已成为现代城市的标志。电梯作为垂直运输工具，承担着大量的人流和物流的输送，其作用在建筑物中至关重要。是现代城市生活中必不可少，且应用最广泛的垂直交通运输工具。它起源于公元前236年的古希腊。当时阿基米德设计出一种人力驱动的卷筒式卷扬机，共造出三台，安装在妮罗宫殿里。人们把这三台卷扬机看作是现代电梯的鼻祖。事实上，早在公元前，我们的祖先和古埃及也都曾经使用了这种人力卷扬机。

在瓦特发明了蒸汽机之后，于1850年，在美国纽约市出现了世界第一台由亨利·沃特曼制作的以蒸汽机为动力的卷扬机。1854年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，美国人伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯第一次向世人展示了他的发明－历史上第一部安全升降梯。从那以后，升降梯在世界范围内得到了广泛应用。在此期间，英国的阿姆斯特朗发明了水压梯。随着水压梯的发展，蒸汽梯也就被淘汰了。后来发展为采用油压泵和控制阀的液压梯。直到今天，液压梯仍在使用。

1889年，美国奥的斯公司制造的由直流电动机通过蜗杆蜗轮减速器带动卷筒卷绕绳索悬挂并升降轿厢的电动升降机，构成了现代电梯的鼻祖。

为了解决乘客乘坐电梯的安全性和舒适感方面的问题，1892年，美国亨利·华特·列昂那得发明了用调节电动机励磁场来调速的电动机—发电机电力驱动系统，使直流升降机的电力拖动构造有了重大发展。

1900年，交流感应电动机被使用到电梯驱动以后，进一步简化了电梯的传动设备。以后由交流单速电动机发展到交流双速感应电动机。

1903年，美国奥的斯在电梯传动机构中采用了曳引驱动代替卷筒方式，提高了电梯传动机械的通用性，同时也制造了有齿轮曳引高速电梯。这种电梯减少了传动设备，增强了安全性能，成为目前电梯曳引传动的基本构造形式。

在电梯控制技术方面，1949年开始应用电子技术，以后出现了电子器件与信息处理的分区控制系统，以后发展到大规模集成电路。

由于电梯拖动技术从直流电动机驱动，到交流单速、交流双速电动机驱动，到交流调压调速(ACVV)控制，交流调压调频调速(VVVF)控制，使得电梯控制技术不断成熟，加上电子技术、电子计算机技术、自动控制技术在电梯中的广泛应用，使电梯运行的可靠性、安全性、舒适感、平层精度、运行速度、节能降耗、减少噪声等方面都有了极大改善。

70年代，特别是1973年以来，电梯控制柜的控制电路逐渐从模拟电路向数字化电路发展，数字技术显著提高了电梯的可靠性和运性精度。70年代末到80年代初，高速无齿轮和有齿轮快速电梯都应用微机作为控制的主要部件，而且每部电梯使用的微机不止一部。

80年代，大功率晶体管模块的问世以及微机和数字调节技术的不断成熟，人们利用PWM(脉宽调节)技术来控制换流器，实现对电梯中交流电动机进行调压调频(VVVF)，达到线性调速的目的。自80年代中期，VVVF控制的电梯先后由美国奥的斯、日本三菱等电梯公司相继开发并逐步推向市场。90年代，VVVF拖动系统得到较快发展，其许多技术、经济指标，明显优于其它电梯控制系统。

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