1、電梯是標志現代物質文明的垂直運輸工具、是機電一體化的復雜運輸設備。它涉及電子技術、機械工程、電力電子技術、微機技術、電力拖動系統和土建工程等多個科學領域。目前電梯的生產情況和使用數量已成為一個國家現代化程度的標志之一。隨著現代化城市的高速發展，每天都有大量人流及物流需要輸送。為節約用地和適應經貿事業的發展，一幢幢高樓拔地而起，這些高層建筑的垂直運輸是一個突出問題，與人們的工作和生活緊密相關。課題來源電梯在生活中的使用日益廣泛，種類也多種多樣，按拖動系統來分有交流單速/雙速拖動電梯、交流調壓調速電梯、直流發電機-電動機可控硅勵磁拖動電梯、VVVF變頻調壓調速電梯。按控制方式來分有信號控制電梯、集

2、選控制電梯等。相比之下，傳統的電梯控制系統主要采用繼電器-接觸器進行控制，具有觸點多，故障率高、可靠性差、維修工作量大等缺點，所以采用PLC控制電梯系統。因此我也加入了電梯維護保養這個光榮而艱巨的服務行業來。目前，可編程控制器（PLC）成為工業自動化領域中最重要、應用最多的控制裝置之一，具有可靠性高，抗干擾能力強、功能完善，適應性強、調試維修方便等特點，經過30多年的發展，PLC已廣泛應用于石油、化工、建材、電力等各行各業，其主要控制功能包括開關量控制、模擬量控制、運動控制、數據處理和通信聯網。本文就是運用了三菱FX2N系列的PLC，本文在我公司調試員的協助下設計了五層電梯的控制系統，在這里選

3、擇的型號為FX2N-80MR。課題的意義可編程控制器是一種在傳統的繼電器控制系統的基礎上，與3C技術（Computer, Control, Communication）相結合而不斷發展完善起來的新型自動控制裝置。目前，無論是老設備的技術改造還是新系統的開發，設計人員都傾向于采用它來進行控制系統設計，例如三菱FX2N系列PLC，具有功能完善的編程軟件、種類齊全的功能模塊和良好的人機界面，廣泛用于機床、機械、電力設施、民用設施、環境保護設備等自動化控制領域。此外，PLC不僅平均無故障時間通常在30萬小時，而且帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可及時發出警報信息。在應用軟件中，用戶可以編入外部器件

4、的故障自診斷程序，使系統中除PLC以外的電路及設備也得到故障自診斷保護。由此，可使整個系統具有極高的可靠性，這是電氣控制設備的重要性能。由于體積小很容易裝入機械或系統內部，是實現機電一體化控制設備的理想條件。自1889年美國奧梯斯升降機公司推出世界第一部以電動機為動力的升降機以來，電梯在驅動方式上經歷了卷筒式驅動、牽引式驅動等歷程，逐漸形成了直流電機拖動和交流電機拖動兩種不同的拖動方式。如今電梯已成為人們進出高層建筑不可或缺的代步工具；而且作為載人工具，人們在運行的平滑性、高速性、準確性、高效性等一系列靜、動態性能方面對它提出了更高的要求。由于早期的電梯繼電器控制方式存在故障率較高、可靠性差、

5、接線復雜、一旦接收完成不易更改等缺點，所以需要開發一種安全、高效的控制方式。可編程控制器（PLC）既保留了繼電器控制系統的簡單易懂、控制精度高、可靠性好、控制程序可隨工藝改變、易于與計算機接口、維修方便等諸多高品質性能。因此，PLC在電梯控制領域得到了廣泛而深入的應用。2電梯概述電梯的定義與分類 電梯的定義 DB11-48電梯日承諾維護保養規則中規定：電梯是動力驅動，利用沿剛性導軌運行的箱體或者沿固定線路運行的梯級（踏步），進行升降或者平行送人、貨物的機電設備，包括載人（貨）電梯、自動扶梯、自動人行道等。電梯的分類1. 按用途分類1.1 乘客電梯：為運送乘客設計的電梯，要求有完善的安全設施以及

6、一定的轎內裝飾。1.2 載貨電梯：主要為運送貨物而設計,通常有人伴隨的電梯。1.3 醫用電梯：為運送病床、擔架、醫用車而設計的電梯，轎廂具有長而窄的特點。1.4 雜物電梯：供圖書館、辦公樓、飯店運送圖書、文件、食品等設計的電梯。1.5 觀光電梯：轎廂壁透明，供乘客觀光用的電梯。1.6 車輛電梯：用作裝運車輛的電梯。1.7 船舶電梯：船舶上使用的電梯。1.8 建筑施工電梯：建筑施工與維修用的電梯。1.9 其它類型的電梯：除上述常用電梯外，還有些特殊用途的電梯，如冷庫電梯、防爆電梯、礦井電梯、電站電梯、消防員用電梯等。2. 按驅動方式分類2.1 交流電梯：用交流感應電動機作為驅動力的電梯。根據拖動

7、方式又可分為交流單速、交流雙速、交流調壓調速、交流變壓變頻調速等。2.2 直流電梯：用直流電動機作為驅動力的電梯。這類電梯的額定速度一般在/s以上。2.3 液壓電梯：一般利用電動泵驅動液體流動，由柱塞使轎廂升降的電梯。2.4 齒輪齒條電梯：將導軌加工成齒條，轎廂裝上與齒條嚙合的齒輪，電動機帶動齒輪旋轉使轎廂升降的電梯。2.5 螺桿式電梯：將直頂式電梯的柱塞加工成矩形螺紋，再將帶有推力軸承的大螺母安裝于油缸頂，然后通過電機經減速機（或皮帶）帶動螺母旋轉，從而使螺桿頂升轎廂上升或下降的電梯。 2.6 直線電機驅動的電梯：其動力源是直線電機。3. 按速度分類3.1 低速梯：常指低于/s速度

8、的電梯。3.2 中速梯：常指速度在1.00/s的電梯。3.3 高速梯：常指速度大于/s的電梯。3.4 超高速：速度超過/s的電梯。4. 按電梯有無司機分類4.1 有司機電梯：電梯的運行方式由專職司機操縱來完成。4.2 無司機電梯：乘客進入電梯轎廂，按下操縱盤上所需要去的層樓按鈕，電梯自動運行到達目的層樓，這類電梯一般具有集選功能。 4.3 有/無司機電梯：這類電梯可變換控制電路，平時由乘客操縱，如遇客流量大或必要時改由司機操縱。5. 按操縱控制方式分類5.1 手柄開關操縱：電梯司機在轎廂內控制操縱盤手柄開關，實現電梯的起動、上升、下降、平層、停止的運行狀態。5.2 按鈕控制電梯：是一

9、種簡單的自動控制電梯，具有自動平層功能，常見有轎外按鈕控制、轎內按鈕控制兩種控制方式。5.3 信號控制電梯：這是一種自動控制程度較高的有司機電梯。除具有自動平層，自動開門功能外，尚具有轎廂命令登記，層站召喚登記，自動停層，順向截停和自動換向等功能。5.4 集選控制電梯：是一種在信號控制基礎上發展起來的全自動控制的電梯，與信號控制的主要區別在于能實現無司機操縱。 5.5 并聯控制電梯：23臺電梯的控制線路并聯起來進行邏輯控制，共用層站外召喚按鈕，電梯本身都具有集選功能。 5.6 群控電梯：是用微機控制和統一調度多臺集中并列的電梯。群控有梯群的程序控制、梯群智能控制等形式。本文

10、則主要介紹了我所在公司的無司機的中速乘客電梯如圖2-1所示。圖2-1無司機中速乘客電梯的內部圖電梯的結構電梯機房 我們要想了解電梯的組成部分就必須要了解電梯的整體結構以及大致框架如圖2-2所示。1.曳引機 曳引機是電梯的驅動裝置。曳引機包括：1）驅動電動機 交流梯為專用的雙速電動機或三速電動機。直流梯為專用的直流電機。2）制動器 在電梯上通常采用雙瓦塊常閉式電磁制動器。電梯停止或電源斷電情況下制動抱閘，以保證電梯不致移動。3）減速箱 大多數電梯廠選用蝸輪蝸桿減速箱，也有行星齒輪、斜齒輪減速箱。無齒輪電梯不需減速箱。 4）曳引輪 曳引機上的繩輪稱為曳引輪。兩端借助曳引鋼絲繩分別懸掛轎廂和對重，并

11、依靠曳引鋼絲繩與曳引輪繩槽間的靜摩擦力來實現電梯轎廂的升降。圖2-2電梯整體結構圖 5）導向輪或復繞輪 導向輪又稱抗繩輪。電梯轎廂尺寸一般都比較大，轎廂懸掛中心間的距離往往大于設計上所允許的曳引輪直徑。因此對一般電梯而言，通常要設置導向輪，以保證兩股向下的曳引鋼絲繩之間的距離等于或接近轎廂懸掛中心和對重懸掛中心間的距離。對復繞的無齒輪電梯而言，改變復繞輪的位置同樣可以達到上述目的。2.限速器 當轎廂運行速度達到限定值時，能發出電信號并產生機械動作的安全裝置。3.控制柜 各種電子元器件和電器元件安裝在一個防護用的柜形結構內，按預定程序控制轎廂運行的電控設備。4.電源開關、照明開關5.選層器、極限

12、開關、機械樓層指示器、發電機組等部件 要根據電梯規格種類、需要而設置。電梯轎廂部分1.操作箱 裝在轎廂內靠近轎廂門附近。用指令開關、按鈕或手柄等，操作轎廂運行的電器裝置。2.轎內指層燈 設置于轎廂內，客梯一般裝在轎門上方，貨梯一般裝在轎廂側壁，用以顯示電梯運行位置和運行方向的裝置。3.自動門機 裝于轎廂頂的前部，以小型的交流、直流、變頻電動機為動力的自動開關轎門和廳門的裝置。4.安全觸板（光電裝置） 設置在層門轎門之間，在層門、轎門關閉過程中，當有乘客或障礙物觸及時，門立刻停止并返回開啟的安全裝置。載貨電梯一般不設此裝置。5.轎門 設置在轎廂入口的門。6.稱重裝置 能檢測轎廂內負載變化狀態，并

13、發出信號的裝置，適用于乘客或貨物電梯等。7.安全鉗 由于限速器作用而引起動作，迫使轎廂或對重裝置掣停在導軌上，同時切斷控制回路的安全裝置。8.導靴 設置在轎廂架和對重裝置上，使轎廂和對重裝置沿著導軌運行的裝置。9.其它部件 轎頂安全窗、光電保護、超載裝置、鄰梯指示等部件，要視電梯規格、型號、種類及客戶要求而設置。電梯層站部分 電梯的層站部分主要提供給乘客用來召梯以及保護乘客的部分，它主要包括電梯的層門、層門門鎖、樓層指示燈、呼梯盒等。1.層門 設置在層站入口的封閉門。2.層門門鎖 設置在層門內側，門關閉后，將門鎖緊，同時接通控制回路，轎廂可運行的機電聯鎖安全裝置。3.樓層指示燈 設置在層站層門

14、上方或一側，用以顯示轎廂運行層站位置和方向的裝置。4.層門方向指示燈（限于某些電梯需要） 設置在層站層門上方或一側，用以顯示轎廂欲運行方向并裝有到站音響機構的裝置。5.呼梯盒 設置在層站門側，當乘客按下需要的召喚按鈕時，在轎廂內即可顯示或登記，令電梯運行停靠在召喚層站的裝置。曳引式客梯的工作原理曳引驅動是采用曳引輪作為驅動部件。曳引輪一端連接轎廂，另一端連接對重。轎廂和對重裝置的重力使曳引鋼絲繩壓緊在曳引輪繩槽內產生摩擦力。當外招呼板上有信號登記時，電梯轎廂上面的門機變頻器收到信號并反饋到機房的主板內，主板進而把信號反饋給變頻器使其做出判斷電梯的上下，此時曳引輪驅動鋼絲繩，使轎廂和對重作相對運

15、動，即轎廂上升，對重下降；轎廂下降對重上升。于是，轎廂就在井道中沿導軌上下往復運行。我公司GF-168曳引式客梯工作原理圖如圖2-3所示。圖2-3曳引式客梯工作原理圖3電梯硬件電路的選擇PLC選擇1PLC控制系統設計的基本原則任何一種控制系統都是為了實現被控對象的工藝要求，以提高生產效率和產品質量。因此，在設計PLC控制系統時，應遵循以下基本原則：1）最大限度地滿足被控對象的控制要求充分發揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設計PLC控制系統的首要前提，這也是設計中最重要的一條原則。這就要求設計人員在設計前就要深入現場進行調查研究，收集控制現場的資料，收集相關先進的國內、國外資

16、料。2）保證PLC控制系統安全可靠保證PLC控制系統能夠長期安全、可靠、穩定運行，是設計控制系統的重要原則。這就要求設計者在系統設計、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確保控制系統安全可靠。例如：應該保證PLC程序不僅在正常條件下運行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯等），也能正常工作。3）力求簡單、經濟、使用及維修方便一個新的控制工程固然能提高產品的質量和數量，帶來巨大的經濟效益和社會效益，但新工程的投入、技術的培訓、設備的維護也將導致運行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設計者不僅應該使

17、控制系統簡單、經濟，而且要使控制系統的使用和維護方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高指標。4）適應發展的需要由于技術的不斷發展，控制系統的要求也將會不斷地提高，設計時要適當考慮到今后控制系統發展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點數和內存容量時，要適當留有裕量，以滿足今后生產的發展和工藝的改進。2.可編程控制器選擇原則為了完成設定的控制任務,主要根據電梯控制方式與輸入/輸出點數和占用內存的多少來確定PLC的機型。本系統為五層樓的電梯,采用集選控制方式。所需輸入/輸出點數與內存容量估算如下:1）輸入/輸出點的估算。輸入點有：門廳按鈕10個,轎廂內按鈕9個,樓層感應傳感器5

18、個,轎廂門限位開關2個,檢修開關及檢修上下行3個,平層傳感器2個，減速傳感器2個，門鎖和安全回路2個，PG卡反饋輸入2個，共37個。輸出點有：門廳召喚按鈕指示共8個，樓層顯示用七段碼顯示器引腳7個，開關門電動機驅動線圈2個，變頻器控制引腳8，控制回路繼電器及接觸器4個，電梯上下行指示燈2，警報及蜂鈴2個，總共33個。2）內存容量的估算用戶控制程序所需內存容量與內存利用率、輸入/輸出點數、用戶的程序編寫水平等因素有關。因此,在用戶程序編寫前只能根據輸入/輸出點數、控制系統的復雜程度進行估算。本系統有開關量I/O總點數有70個，模擬量I/O數為0個。利用估算PLC內存總容量的計算公式:所需總內存字

19、數=開關量I/O總點數×（1015）+模擬量I/O總點數×(150250)再按30%左右預留余量。估算本系統需要約3K字節的內存容量。3）輸入輸出模塊的選擇根據系統控制的要求，本系統的輸入選用直流24V的輸入模塊。輸出模塊選用開關量輸出單元的作用是把PLC的內部信號轉換成現場執行機構的各種開關信號。按照現場執行機構使用的電源的不同，可分為直流輸出單元（晶體管輸出方式或者繼電器觸點輸出方式）和交流輸出單元（晶閘管輸出方式或者繼電器觸點輸出方式）。在繼電器輸出方式中，繼電器作為開關元件，同時又是隔離器件。發光二極管（LED）構成輸出狀態顯示器，當PLC輸出一個接通信號時候，內部

20、電路使繼電器線圈K通電。繼電器觸點閉合使得負載回路的的負載L接通得電，VD作為續流二極管以消除線圈的反電動勢，同時狀態指示發光二極管（LED）導通點亮。根據負載的需要，負載回路的電源既可以選用交流電源，也可以選用直繼電器輸出形式。特別也指出的是，繼電器模式具有斷點確切，可以實際切斷所控制的回路電器連接的作用，同時這種模式既適合于直流又適合于交流的情況，因此這種模式在開關頻率不是太高的情況下是首先選擇的輸出控制方案。這種輸出方案的原理如圖3-1圖所示。圖3-1電器模式輸出單元4）PLC機型的選擇FX0S、FX0N、FX2N是三菱公司近年來推出的微型可編程控制器。它們都體積都比較小，但功能強大，內

21、置高速記數器，外觀，高度，深度都差不多但性能價格有很大的差別。但我們如表3.1對比一下就可以發現：表FXOS，FXONFX2N性能比較型號I/O數用戶程序步數功能指令通信功能基本指令執行時間模擬量模塊FX0S10-30800步EEPROM50無ms無FX0N24-1282K步EEPROM55較強有FX2N16-2568K步RAM298強有 FX0S的功能簡單，價格便宜，可以用與小型開關量的控制系統，FX0N可用于控制要求較高的中小型控制系統，FX2N的功能最強，可用與控制要求很高的控制系統。根據輸入/輸出點數與內存容量的要求，再留出一定的I/O節點與內存空間以供擴展時使用，以及指令的執行速度，

22、因此選用三菱公司的FX2N系列的FX2N-80MR。它的輸入繼電器X000-X047共40個，輸出繼電器Y000-Y047共40個，程序容量為8K字節,完全滿足要求，也給以后功能擴展留了足夠的空間。綜上所述，本次設計控制系統選用三菱公司FX2N-80MR。變頻器的選擇1.變頻器的選擇原則1）根據負載特性選擇變頻器。如負載為恒轉矩負載可選擇安川公司VS-616G5系列變頻器，ABB公司ACS400系列變頻器等；如負載為風機、泵類負載可選擇西門子ECO 、MM430變頻器，ABB公司ACS800系列變頻器等。2） 選擇變頻器時應以實際電機電流值作為變頻器選擇的依據，電機的額定功率只能作為參考。另外

23、，應充分考慮變頻器的輸出含有豐富的高次諧波，會使電動機的功率因數和效率變壞。因此，用變頻器給電動機供電與用工頻電網供電相比較，電動機的電流會增加10而溫升會增加20左右。所以在選擇電動機和變頻器時，應考慮到這種情況，適當留有余量，以防止溫升過高，影響電動機的使用壽命。3） 變頻器若要長電纜運行時，此時應該采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免變頻器出力不夠。所以變頻器應放大一、兩檔選擇或在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。4） 當變頻器用于控制并聯的幾臺電機時，一定要考慮變頻器到電動機的電纜的長度總和在變頻器的容許范圍內。如果超過規定值，要放大一檔或兩檔來選擇變頻器。另外在此種情況下，變頻器的

24、控制方式只能為V/f控制方式，并且變頻器無法實現電動機的過流、過載保護，此時需在每臺電動機側加熔斷器來實現保護。5） 對于一些特殊的應用場合，如高環境溫度、高開關頻率、高海拔高度等，此時會引起變頻器的降容，變頻器需放大一檔選擇。6） 使用變頻器控制高速電機時，由于高速電動機的電抗小，會產生較多的高次諧波。而這些高次諧波會使變頻器的輸出電流值增加。因此，選擇用于高速電動機的變頻器時，應比普通電動機的變頻器稍大一些。7） 變頻器用于變極電動機時，應充分注意選擇變頻器的容量，使其最大額定電流在變頻器的額定輸出電流以下。另外，在運行中進行極數轉換時，應先停止電動機工作，否則會造成電動機空轉，惡劣時會造

25、成變頻器損壞。8） 變頻器驅動繞線轉子異步電動機時，由于繞線電動機與普通的鼠籠電動機相比，繞線電動機繞組的阻抗小，因此，容易發生由于紋波電流而引起的過電流跳閘現象，所以應選擇比通常容量稍大的變頻器。9） 變頻器驅動同步電動機時，與工頻電源相比，會降低輸出容量1020，變頻器的連續輸出電流要大于同步電動機額定電流與同步牽入電流的標幺值的乘積。10） 對于壓縮機、振動機等轉矩波動大的負載和油壓泵等有峰值負載情況下，如果按照電動機的額定電流或功率值選擇變頻器的話，有可能發生因峰值電流使過電流保護動作現象。因此，應了解工頻運行情況，選擇比其最大電流更大的額定輸出電流的變頻器。11） 選擇變頻器時，一定

26、要注意其防護等級是否與現場的情況相匹配。否則現場的灰塵、水汽會影響變頻器的長久運行。12） 單相電動機不適用變頻器驅動。根據以上原則并結合本次電梯設計的控制，選擇安川公司的VS-616G5系列變頻器，完全可以滿足本次控制要求。2.VS-616G5型變頻器的特點VS-616G5型變頻器是安川電機公司面向世界推出的21世紀通用型變頻器。這種變頻器不僅考慮了V/f控制，而且還實現了矢量控制，通過其本身的自動調節功能與無速度傳感器電流矢量控制，很容易得到高起動轉矩與較高的調速范圍。其控制回路的接線端如圖3-2所示。圖3-2變頻器控制回路接線圖VS-616G5變頻器的功能特點如下:1）自學習功能在矢量控

27、制方式時有效。像電機的使用受到限制、電機參數的設定非常困難那樣的問題用獨特的自學習功能已經解決。變頻器能自動設定電機銘牌值范圍的電機參數。由此從變頻器專用電機到通用電機都可以進行矢量控制運行，電機可最大限度地發揮作用。2）力矩控制力矩控制在矢量控制(帶PG)時有效。多功能模擬量輸入信號作為力矩指令對力矩進行控制。力矩控制精度為±5%。可以切換力矩控制和速度控制運行。3）V/f曲線設定V/F曲線設定只有在V/f控制時有效。可以選擇適合用途的預先已設定的15種V/f曲線。也可設定任意的V/f曲線。4）頻率指令的種類頻率指令有如下5種方法。a用數字式操作器數值指令；b用010V的電壓值指令

28、；c(負電壓時，反方向運轉)用0±10V的電壓值指令；d用420mA的電流值指令；e用選擇卡指令。用5種中的哪一種，可用參數來設定。在變頻器內部，最多可設定9個頻率指令。從外部輸入多段速指令時，最多可9段速運行。5）PID控制使用PID控制功能可實現簡單的追蹤控制。所謂追蹤控制，是用檢測器將檢出值反饋，使變頻器的輸出頻率（電機的轉速）與指令目標一致的控制方式。6）零伺服控制零伺服控制只有在矢量控制（帶PG）時有效，既使電機速度為零狀態也能發生150%以上力矩。7）用反饋進行速度控制本功能在帶PG時有效，使用外接PG速度控制卡，可實現速度反饋控制，速度控制精度會有提高。主電路的設計本次

29、設計的主電路如圖3-3所示。拖動電機采用康沃CVF-160L-4電梯專用變頻電動機，其功率15KW，額定電壓380V，轉速為1450r/min。與變頻電機可以匹配的變頻器選用安川公司VS-616G5A4015。變頻器的額定容量26KVA，額定電壓380V，三相交流供電，額定輸出電流34A，適配電動機15KW。圖3-3 電梯主電路控制電路的設計門鎖安全回路的設計安全回路，顧名思義就是要確保在用電梯的使用安全，它既考慮了乘客的人身安全又要考慮到電梯設備的本身安全。所以在電梯的電路中是相當重要的電路。該電路是將轎門鎖、廳門鎖回路串聯作為一個檢測信號，送到控制回路，作為運行的必要條件之一。也只有在安全

30、繼電器JY和門鎖繼電器JMS都得電時電梯才可以運行。其具體的設計如圖3-4所示。圖3-4安全門鎖電路電磁抱閘電路的設計制動器是電梯最重要的安全保護裝置之一，電梯每一次的正常運行起停都需要制動器的參與，并且幾乎電梯上所有的電器保護（如門鎖、極限、限位、超速等）都最終要通過切斷抱閘線圈的電源來將電梯制停并使其保持靜止狀態。本次電磁抱閘電路設計如圖3-5所示。圖3-5電磁抱閘電路如圖DZZ是抱閘線圈，在其斷電時制動器失電抱閘制動。一般情況下，在抱閘接觸器CB1、廳門鎖繼電器、主接觸器、運行接觸器常開觸點都閉合的時候制動器松閘。當該回路的任意一個觸動斷開時，DZZ失電抱閘。開關門控制電路設計1）直流電

31、動機的調速原理負載不變的情況下，通過人工的方法改變電動機的轉速，稱為速度調節（簡稱調速）。直流電動機與交流電動機的比較，最大的優點就是具有良好的調速性能，它可以在寬范圍內實現平滑而經濟的調速。由（3-1）電動機的轉速公式： (3-1) 可知，直流電動機調速方法有三種：第一，改變電樞回路電阻調速；第二，改變勵磁磁通調速；第三，改變電源端電壓U調速。其中改變電動機電源端電壓調速的特點如下：a為了使電機絕緣不受影響，通常只能降低電源端電壓，故轉速只能在低于額定轉速的范圍內調節（這正是我們所需要的控制）；b機械特性硬度不變，調速范圍寬，調速穩定性好；c若能均勻調節電壓，則實現無級調速。根據以上特點，并

32、結合本次設計選用的開門電機是它勵電動機，所以選用改變電動機電源電壓調速。2） 開關門電路設計本次設計選用的開關門電動機是一部容量為120170W，額定工作電壓為直流110V，轉速為1000r/min的直流電動機。由式（3-1）知，直流電機的轉速和電樞端電壓成正比，運轉方向隨電樞端電壓的極性改變而改變。根據直流電動機的這一特點和對開關門過程的要求，控制M實現自動開關門的等效電路如圖3-6所示。圖3-6開關門電路在M控制電路的等效電路中，因為 (3-2)因此在調試過程中，當MDR增大時，增大，減小，M轉速降低，開關門速度減慢。當MDR減小時，減小，增大，M轉速升高，加快了開關門速度。因此，調節MD

33、R的阻值大小，可以同時控制和調整開門及關門速度，進行總體調節（粗調）。圖3-7開門電機控制等效圖由于。因此隨KMR（或GMR）的阻值大小而變化。當MDR不變，而改變KMR（或GMR）的阻值時，同樣改變了和之間的數值分配，是增大和減小，同樣可以調節開關門速度。在實際調整過程中，為了提高電梯的運行效率，不但要求開關門的速度快，而且噪聲小。為了實現這一要求，必須把開關門時的初速度調得快些，當門開關到一定距離時再把速度降下來，以減小開關門時門同門框的撞擊聲。調整時，除了調整MDR、KMR、GMR外，還應調整KMX1、GMX1、GMX2的位置，以改變其短接KMR或GMR的電阻值。4PLC控制程序設計I/

34、O分配表以下是五層樓電梯的I/O分配。在編程過程中，所用到的I/O地址分配表如下，編程過程可分為電梯內部和電梯外部兩部分進行。其具體分配如表4.1所示。表4.1 I/O地址分配表輸入作用輸出作用X0、X1編碼器A相輸出端，不可直接使用的輸入端Y0關門繼電器X2編碼器B相輸出端，不可直接使用的輸入端Y1開門繼電器X3變頻器運行Y2照明繼電器X4變頻器運行出錯Y4主接觸器X5檢修信號Y5運行接觸器X6檢修上行Y6抱閘接觸器X7檢修下行Y10上行信號X10電梯停止按鈕Y11下行信號X11開門按鈕Y12外部故障X12關門按鈕Y13故障復位X13司機/自動開關Y14啟動運行X16開門限位開關Y15高速運

35、行X17關門限位開關Y16爬行X20上行平層接近開關Y17檢修速度X21下行平層接近開關Y20電梯上行指示燈X22上行平層減速開關Y21電梯下行指示燈X23下行平層減速開關Y22一樓上行指示燈X24一樓上行按鈕Y23二樓下行指示燈X25二樓下行按鈕Y24二樓上行指示燈X26二樓上行按鈕Y25三樓下行指示燈X27三樓下行按鈕Y26三樓上行指示燈X30三樓上行按鈕Y27四樓下行指示燈X31四樓下行按鈕Y30四樓上行指示燈X32四樓上行按鈕Y31五樓下行指示燈X33五樓下行按鈕Y32廂內警報指示燈X34廂內一樓按鈕Y33蜂鳴X35廂內二樓按鈕Y34電梯樓層指示燈（管腳）X36廂內三樓按鈕Y35電梯樓

36、層指示燈（管腳）X37廂內四樓按鈕Y36電梯樓層指示燈（管腳）X40廂內五樓按鈕Y37電梯樓層指示燈（管腳）X42上行減速限位開關Y40電梯樓層指示燈（管腳）X43下行減速限位開關Y41電梯樓層指示燈（管腳）X44上行平層限位開關Y42電梯樓層指示燈（管腳）X45下行平層限位開關X46門鎖回路X47安全回路由于采用PLC作為邏輯控制部件，故變頻器和PLC通訊時采用開關量而不用模擬量。1）VS-616G5變頻器的參數VS-616G5變頻器共有8組參數，每一組參數的設定都具有特定的含義。常用參數如表4.2所示。表4.2 變頻器參數組參數功能A組環境設定方式B組運行模式的選擇C組自學習功能D組指令關

37、系E組電機參數設定F組速度卡設定H組外部端子功能L組保護功能2）參數設置系數參數設置的原則:a為減小啟動沖擊及增加調速的舒適感，其速度環的比例系數宜小些，而積分時間常數宜大些；b為了提高運行效率，快車頻率應選為工頻，而爬行頻率要盡可能低些，以減小停車沖擊；c零速一般設置為0Hz；d變頻器其他常用參數可根據電網電壓和電機銘牌數據直接輸入。具體參數設定如表4.3所示。表4.3 VS616G5主要參數的設定參數功能說明設定值A1-00英文顯示0A1-01可讀取設定全部參數4A1-02有PG矢量控制3B1-01控制回路端子1C1-01從最高輸出頻率的100%到0%所需的減速時間3sC1-02從最高輸出

38、頻率的0%到100%所需的加速時間3sC2-01S字特性時間的設定06sC2-0207sC2-0308sC2-0409sC5-01速度控制回路（ASR）的比例增益設定5倍C5-02速度控制回路（ASR）的積分時間1sD1-02高速運行頻率50HzD1-03爬行頻率6HzD1-09點動頻率10E1-01設定輸入電壓380VE1-04最高輸出頻率50HzE1-05最大電壓380VH2-019-10功能腳的選擇37H3-05多功能輸入端子的選擇1FL3-04無效（按設定條件減速）0L6-01運行中過力矩檢出/切斷輸出4L6-03過力矩檢測時間10sL6-04過力矩檢出動作選擇24L6-05過力矩檢出

39、級別2200%L6-06過力矩檢出時間22sL8-01有效（有過熱保護）1L8-05有效（輸入電源欠相檢出）1L8-07有效（變頻器額定電流的5%以下時，輸出欠相檢出）1F1-01PG脈沖數（電機每轉一周所對應的脈沖數）800F1-05電機正轉時A相超前0/1控制系統軟件設計流程根據電梯的工作原理與功能要求，I/O點的地址分配表和變頻器參數設定，來繪制電梯的程序流程圖和設計電梯的程序梯形圖。電梯程序流程圖為圖4-1所示。梯形圖分成：初始化、選向控制、開關門控制、空閑狀態的處理、電梯的上下運行控制、故障檢測及處理來編寫。是否有外 呼信號 開始 電梯暫停Y 選擇 電梯運行是否到樓層Y停止運行開關箱

40、門NN 是否停止Y 結束N圖4-1程序流程圖電梯參數初始化程序初始化程序定義了電梯運行所需要的部分邏輯線圈、數據寄存器的初始值。初始值定義如表所示。表4.4 初始值定義表元件名含義初始值D100電梯當前位置變量1D101電梯上行最近目標層1D102電梯下行最近目標層1M101電梯上行標志邏輯“0”M102電梯下行標志邏輯“0”M103電梯空閑標志邏輯“1”M104電梯開門標志邏輯“0”M105電梯關門標志邏輯“0”M106開門完畢標志邏輯“0”D10開門延時時間常數60M0電梯系統啟動標志邏輯“0”這些初始化語句都以圖4-2的語句驅動。圖4-2 電梯參數初始化程序梯形圖（部分）只有在電梯上電時

41、M8000可能會不起作用，所以人工設定M80充當常閉觸點，而M0是電梯啟動的標志，只有它在邏輯“0”才能進入初始化程序端。還有一系列精確位置是有一個換算方法的，實際上從編碼器讀出來的數字是非常大的，并且電梯向上運作的時候，此數字減少，而電梯向下運作的時候，此數字是增加的，為了轉換成便于理解的數字，使用了圖4-3中所示的梯形圖。圖4-3 編碼器數字解讀計數器C251會記錄曳引電動機所轉的圈數，然后使用DDIV指令把這個數字除以-800，在初始化結束以后，會有一條指令把C251置零，這樣使得C251的數字只可能是負數，所以要除以一個負數。D200就是當前電梯的精確位置說保存的數據寄存器。電梯開關門

42、子程序電梯開門程如圖4-4所示。 圖4-4 開關門子程序（上半部分）如果M106不為邏輯“1”，那么就執行開門的程序，只有當X16(開門限位開關，門打開時為邏輯1)接通時，設定M106為邏輯“1”，否則就開關門電動機正轉。如果M106已經是邏輯“1”，即門打開完全，則開始用T0來計時，計時值為D10，計時完畢以后接通T0觸點，此時，接通電梯關門標志，并復位M104和M106。如圖4-5所示。圖4-5 開關門子程序（下半部分）然后是關門的梯形圖，結構與開門的梯形圖很相似，以M105為驅動的條件，然后根據X17（關門限位開關，門關上時為邏輯1）的邏輯值來決定執行的梯形圖，當門完全關閉以后，就復位M

43、106和M105，否則一直驅動Y0，讓開關門電動機逆轉。檢測故障子程序P30就是檢測故障子程序，其內容可以分為4個部分：1） 檢測故障專用比較線圈的復位檢修故障需要用到比較指令CMP，此指令需要用3個邏輯線圈用以保存比較結果，在此指定M220、M221、M222，由于比較指令CMP并不會在比較之前自動復位這3個線圈，因此在執行比較之前使用RST指令人工復位。2） 電梯上行過程中的故障檢測由于上行減速開關、上行平層開關、下行減速開關和下行平層開關的位置各不相同，所以上行過程中的故障檢測和下行過程中的故障檢測要分開編程。電梯上行過程中的故障檢測，如圖4-6所示。圖4-6電梯上行過程中的故障檢測梯形

44、圖首先要保證只有在上行過程中才會執行此程序，使用M101（電梯上行標志）和M102（電梯下行標志）的組合來判斷。電梯停止移動的時候（電梯停靠在樓層時，也會有上行、下行和空閑之分），是不能檢測是否出現故障的（這是因為沒有信息反饋），因此檢測是以電梯開始移動開始的。當Y10（曳引電動機正轉）從邏輯“0”變為邏輯“1”時，開始檢測，先記錄電梯上行的目標層數，保存入V1和V2這兩個變地址寄存器中備用，在電梯的運動沒有減速之前，需要檢測的是上行減速傳感器是否起作用，使用CMP語句比較D200（電梯當前的精確位置）和D170V1（上行減速開關精確位置的變地址形式，如果V1是2，D170V1就是D172）的

45、大小，如果D200小于等于D170V1,那么就繼續檢測，否則就是電梯的上行減速傳感器出現故障，會使得M220變為邏輯“1”，從而跳入故障處理程序。一旦電梯減速，證明上行減速傳感器沒有發生故障，那么就開始檢測上行平層傳感器，同時用INCP指令為V1加上1，保證上一句檢測語句不會再起作用。檢修上行平層傳感器的方法是一樣的，用CMP指令檢測D200和D140V2（上行平層開關精確位置的變地址形式）的大小，只有D200大于D140V2時，才會跳入故障處理程序；如果Y10被復位，也就是說上行平層傳感器沒有發生故障，此時使用INCP指令為V2增加1，保證不會再讓上行平層檢測語句起作用，完成上行檢測；在下次

46、電梯向上移動時，再次開始檢測。3） 電梯下行過程中的故障檢測如果圖4-7所示。基本結構和上行檢測梯形圖相似，只是在比較語句和一些數值的存取上有些改變。使用M102和M101的組合來判斷電梯是否在下行運作中，在電梯停靠在某樓層的時候是不會檢測的，一旦Y11（曳引電動機逆轉）接通，則保存電梯下行目標層數D102到V1和V2。在電梯還沒有減速之前，檢測下行減速傳感器是否出現故障，如果D200大于等于D160V1（下行減速開關精確位置的變地址形式），那么就繼續檢測，否則就是設置M50（電梯故障標志）為邏輯“1”，進入故障處理程序段；如果電梯已經開始減速，證明下行減速傳感器沒有問題，用DECP指令為V1減1，檢測下行平層傳感器，