摘要
随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，交流变频调速技术已经进入一个崭新的时代，其应用越来越广。而电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具，与人们的生活紧密相关，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。本文在已有的通用变频器的基础上，采用PLC对电梯进行控制，通过合理的选择和设计，提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制效果。
关键词:PLC控制变频调速电梯舒适感
ABSTRACT
With the development of the economy, microelectronic technology, computer technology and the automatic theory are developed rapidly, the AC variable frequency technology has been in a new state. It's application is becoming more and more widely. 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technology has developed from DC timing to AC variable frequency timing and it's logic control- relay control also has been replaced by PLC.
The article is based on the now-being general frequency converter, using PLC to control the elevator, the reliability is improved and the feeling of comfort is better through the reasonable selection and design, so the effect of control is more ideal.
Key word: PLC control frequency conversion timing elevator feeling of comfort
目录
1绪论...................................................……1
1.1电梯继电器控制系统的特点及存在问题..…，...........……1
1. 2 PLC及在电梯控制中的应用特点.............................2
1.3电梯变频调速控制的特点:...........................……4
2电梯设备与电梯发展动态.................................……5
2. 1电梯设备......................................……。.…5
2.2电梯的发展动态................……，..............……6
3基本方案选择...........................................……9
3. 1变频器的选择 ...........……，.....................……9
3.2可编程序控制器(PLC)的选择.........................……13
4系统硬件设计..........................................……16
4. 1变频器结构及参数设置..............................……16
4. 2 PLC控制系统设计.... ..............................……19
4.3系统结构框图二，...................................……25
5系统软件设计..........................................……27
5. 1开关门控制........................................……27
5.2内指令外召唤信号的登记消除及显示........................29
5.3选层定向及反向截梯......................................30
5.4层楼计算、换速、平层、停车........................……32
5.5层楼位置指示......................................……33
5.6呼梯铃控制与故障报警................. ..........……。二34
5.7消防运行.....................................……，.…35
附:梯形图..............................................……37
结束语..................................................……53
致谢................... .........……，.................……54
参考文献.............................……。............……55
1绪论
继电器组成的顺序控制系统是最早的一种实现电梯控制的方法。但是，进入九十年代，随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高，继电器控制的弱点就越来越明显。
可编程序控制器(PLC)最早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己逐渐被PLC控制所代替。同时，由于电机交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方式己由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速。因此，PLC控制技术加变频调速技术己成为现代电梯行业的一个热点。
1 .1电梯继电器控制系统的特点及存在问题
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，价格较便宜。
(4)多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，已形成系列化产品，技术资料图纸齐全，熟悉、掌握的人员较多。
1. 1. 2电梯继电器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)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忧。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。
1. 2 PLC及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，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，实现通道(字)的运算和数据存储，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。
(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。
A. 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。
B. 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，提高了MTBF，降低了ml TR使可靠性提高。
C. 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，一般不易发生操作的错误。
D. 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控制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，编程出错率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。
E.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。
F. 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;软件自诊断;简化编程语言等。
(2)易操作性，PLC的易操作性表现在下列几个方面:
A、操作方便对PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作。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，对大中型的PLC，编程器采用了CRT屏幕显示，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。更改的信息可在液晶屏或CRT上显示。
B、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。采用布尔助记符编程语言时，十分有助于编程人员的编程。
C、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降低。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:
A.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。
B.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。
C.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。
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与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。
(5)用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。
(6)更改控制方案时不需改动硬件接线。
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。电动机交流变频调速技术是当今节电、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主要手段。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。
变频调速电梯的特点:
(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SVPWM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，减少了谐波，提高了效率和功率因数，节能明显。
2电梯设备与电梯发展动态
2. 1电梯设备
2.1 .1 电梯的分类
(一)按用途分类
(1)乘客电梯 为运送乘客而没计的电梯。主要用于宾馆、饭店、办公楼、大型商店等客流量大的场合。这类电梯为了提高运送效率，其运行速度比较快，自动化程度也比较高，轿厢的尺寸和结构形式多为宽度大于深度，以便乘客能畅通地进出。而且安全设施齐全，装潢美观。
(2)载货电梯 为运送货物而设计的并通常有人伴随的电梯。主要用于两层楼以上的车间和各类仓库等场合。这类电梯的装潢不太讲究，自动化程度和运行速度一般比较低，而载重量和轿厢尺寸的变化范围则比较大。
(3)住宅电梯 为供住宅楼使用而设计的电梯。
(4)杂物电梯 供图书馆、办公楼、饭店等运送图书、文件、食品等物品，但不允许人员进入电梯。此种电梯结构简单，操纵按钮在厅门外侧，无乘人必备的安全装置。
(5)船用电梯 固定安装在船舶上为乘客和船员或其他人员使用的电梯。船用电梯速度应小于或等于1m／s，能在船舶摇晃中正常工作。
(6)汽车用电梯 用于垂直运输各种车辆。这种电梯的轿厢面积较大，构造牢固，梯速不大于1m／s。有时无轿厢顶。其特点是大轿厢、大载重量，常用于立体停车场及汽车库等场所。
(7)观光电梯 观光电梯是一种供乘客观光用的、轿厢壁透明的电梯。一般安装在高大建筑物的外壁，供乘客浏览观光建筑物周围外景。
(8)病床电梯 病床电梯是为医院运送病床而设计的电梯，其特点是轿厢窄而深，常要求前后贯通开门。
(9)消防梯 火警情况下能适应消防员专用的电梯，非火警情况下可作为一般客梯或客货梯使用。
消防梯轿厢的有效面积应不小于1．4m^2，额定载重量不得低于630kg，厅门口宽度不得少于0．8m。并要求以额定速度从最低一个停站直驶运行到最高一个停站(中间不停层)的运行时间不得超过60s。
(10)建筑施丁电梯 建筑施工电梯指建筑施工与维修用的电梯。
(11)扶梯 这类电梯装于商业大厦、火车站、飞机场、供运送顾客或乘客上、下楼用。
(12)自动人行道(自动步梯) 用于档次规模要求很高的国际机场、火车站。
(13)特种电梯 除上述常用的几种电梯外，还有为特殊环境、特殊条件、特殊要求而设计的电梯。如防爆电梯、防腐电梯等等。
(二)按速度分类
(1)低速梯 额定速度等于或低于1m／s的电梯。
(2)快速梯 额定速度大于1m／s、小于或等于2m／s的电梯。
(3)高速梯 额定速度大于2m／s、小于或等于6．3m／s的电梯。
(4)超高速梯 额定速度大于6．3m／s的电梯。这类电梯通常安装在楼层高度超过100m的建筑物内。由于这类建筑物称之为“超高层”建筑，所以此种电梯也称之为“超高速”电梯。
电梯的速度随着系列的扩展和提高，目前已经达到10m／s(美国洛克菲勒中心用的电梯)和12．5m／s(日本阳光大厦用的电梯)，通常称这类电梯为特高速电梯。
2002年启用的世界上速度最快的电梯梯速达16．7m／s(台北金融大厦建筑物为101层，电梯由东芝公司承建)。
(三)按驱动系统分类
1．交流电梯
曳引电动机是交流异步电动机的有以下四类：
(1)交流早速电梯 曳引电动机为交流单速异步电动机，梯速v≤0．4m／s，例如用于杂物梯等。
(2)交流双速电梯 曳引电动机：为电梯专用的变极对数的交流异步电动机，梯速v≤1m／s，提升高度h≤35m。
(3)交流调速电梯 曳引电动机为电梯专用的单速或多速交流异步电动机，而电动机的驱动控制系统在电梯的起动-加速-稳速-制动减速(或仅是制动减速)的过程中采用调压调速或涡流制动器调速或变频变压调速的方式，梯速v≤2m／s，提升高度h≤50m。
(4)交流高速电梯 曳引电动机为电梯专用的低转速的交流异步电动机，其驱动控制系统为变频变压加矢量变换的VVVF系统。其梯速v>2m／s，一般提升高度h≤120m。
2．直流电梯
曳引电动机是电梯专用的直流电动机的有以下两类：
(1)直流快速电梯 曳引电动机经减速箱后驱动电梯，梯速v≤2．0m／s。现在由直流发电机供
电给直流电动机的一种直流快速梯已被淘汰，今后若有直流快速电梯的话，将是晶闸管供电的直流快速电梯。一般提升高度h≤50m。
(2)直流高速电梯 曳引电动机为电梯专用的低转速直流电动机。电动机获得供电的方式是直流发电机组供电，或是晶闸管供电；其梯速v>2．0m／s，一般提升高度h≤120m。
3，液压电梯
电梯的升降是依靠液压传动的，有以下两类：
(1)柱塞直顶式 液压缸柱塞直接支撑在轿厢底部，通过柱塞的升降而使轿厢升降的液压梯，梯速v≤1m／s，一般提升高度h≤20m。
2.1.2电梯的主要组成部分
(1)曳引部分通常由曳引机和曳引钢丝绳组成。电动机带动曳引机旋转使轿厢上下运动。
(2)轿厢和厅门轿厢由轿架、轿底、轿壁和轿门组成;厅门一般有封闭式、中分式、双折式、双折中分式和直分式等。
(3)电器设备及控制装置有曳引机，选层器传动及控制柜、轿厢操纵盘、呼梯按钮和厅站指示器组成。
(4)其它装置对重装置、补偿装置等。
2.1.3电梯的安全保护装置
(1)电磁制动器，装于曳引机轴上，一般采用直流电磁制动器，启动时通电松闸，停层后断电制动。
(2)强迫减速开关，其分别装于井道的顶部和底部，当轿厢驶过端站换速未减速时，轿厢上的撞块就触动此开关，通过电器传动控制装置，使电动机强迫减速。
(3)限位开关，当轿厢经过端站平层位置后仍未停车，此限位开关立即动作，切断电源并制动，强迫停车。
(4)行程极限保护开关，当限位开关不起作用，轿厢经过端站时，此开关动作。
(5)急停按钮，装于轿厢司机操纵盘上，发生异常情况时，按此按钮切断电源，电磁制动器制动，电梯紧急停车。
(6)厅门开关，每个厅门都装有门锁开关。仅当厅门关上才允许电梯启动;在运行中如出现厅门开关断开，电梯立即停车。
(7)关门安全开关，常见的是装于轿厢门边的安全触板，在关门过程中如安全触板碰到乘客时，发出信号，门电机停止关门，反向开门，延时重新开门，此外还有红外线开关等。
(8)超载开关，当超载时轿底下降开关动作，电梯不能关门和运行。
(9)其它的开关，安全窗开关，钢带轮的断带开关等。
2.2电梯的发展动态
随着现代建筑的发展，日益增高的高层建筑已成为现代都市的重要标志，作为高层建筑的垂直运载工具—电梯得到了快速发展。
2. 2. 1电梯技术发展概况
(1)电梯的速度要求越来越快，高速、超高速电梯的数量愈来愈多。
(2)电梯的拖动技术有了较大的发展，直流电梯由于能耗大、维修量大等缺点。逐步被交流电梯所替代，液压电梯由于运行平稳，机房位置灵活等特点，使得在低楼层场合得到愈来愈广泛的应用。交流拖动电梯更是得到迅速的发展，己由以前的变级调速(AC-VP)发展成为调压调速(AC-VV)及调频调压调速(AC-VVV F)，使得电梯的速度、加速度、加加速度控制更加符合人们的生理要求，电梯的舒适感大为改善。
(3)电梯的逻辑控制己从过去简单的继电器—接触器控制发展为可编程序控制99(PLC)和微机控制，控制方式也从手柄控制、信号控制发展为集选控制、并联控制、群控等，电梯可靠性得到很大提高。
(4)电梯的管理功能不断加强，电梯广泛采用微机控制技术，不断满足用户的使用功能要求。如紧急停车操作、消防员专用、防捣乱系统等。
(5)智能群控管理得到广泛应用。
(6)机械传动方面，由于国际上机械加工水平的不断提高，使斜齿传动和行星齿轮传动在电梯上的应用日益广泛，已使电梯的传动形式多样化。
2.2.2电梯发展展望
(1)结构不断紧凑化，体积不断轻型化、小巧化
随着新技术、新结构、新材料、新工艺的发展，电梯的机械系统结构简单化、体积小型化、材料轻型化、工艺先进化、外观漂亮化。同时，无机房电梯在新世纪将会有较大速度发展。
(2)技术含量更高，性能更好
电梯行业技术发展非常迅速，几年前推出的具有先进性能、高舒适性的VV VF电梯，如今已成为电梯行业的标准配置，因为永磁同步无齿轮曳引机具有更节能、更洁挣、更安全、更安静、更经济的特点，所以永磁同步曳引机逐步成为新型曳引机的主流:由于永磁技术的先进性，将来很有可能取代VVVF技术。另外，网络控制和智能群控系统.以其控制的先进性、快速性、准确性和可靠性亦是电梯的发展潮流。
(3)安装更方便、更快捷
高效、安全、可重复使用的无脚手架安装，将是高层电梯安装的主要方式;随着新技术的开发、应用，电梯的硬件系统给安装带来更大的方便，使电梯安装更快、效率更高。
此外，电梯的双向安全装置、无底坑、无线控制、绿色环保—安全、环保、节能、舒适，也将是未来电梯的重要发展方向。
3基本方案选择
本设计通过多种方案的比较和对照，完成了电梯控制系统中变频器和可编程控制器的选择。
3. 1变频器的选择
随着变频器性能价格比的提高，交流变频调速己应用到许多领域，由于变频调速的诸多优点，使得交流变频调速在电梯行业也得到广泛应用。目前，有为电梯控制而设计的专用变频器早已问世，其功能较强，使用灵活，但其价格相对较贵。因此，本设计没有采用专用变频器，而是选用了通用变频器，通过合理的配置、设计和编程，同样可以达到专用变频器的控制效果。这是本设计的特点之一。
目前，市场流行的通用变频器的种类繁多，而电梯行业中使用的变频器的品牌也不少，其控制系统的结构也不尽相同，但其总的控制思想却是大同小异。
3.1
3. 1.1通用变频器概况
3.1.1.1通用变频器的发展
上个世纪80年代初，通用变频器实现了商品化。在近20年的时间内经历了由模拟控制到全数字控制和由采用BJT到采用IGBT两个大发展过程。
A、容量不断扩大
80年代初采用的BJT的PWM变频器实现了通用化。到了90年代初，BJT通用变频器的容量达到了b00KVA,400KVA以下的已经系列化。前几年主开关器件开始采用IGBT，仅三、四年的时一间，IGBT变频器的单机容量己达1800KVA，随着IGBT容量的扩大，通用变频器的容量也将随之扩大。
B、结构的小型化
变频器主电路中功率电路的模块化，控制电路采用大规模集成电路(LSD)和全数字控制技术，结构设计上采用“平面安装技术”等一系列措施，促进了变频电源装置的小型化。另外，一种混合式功率集成器件，采用厚薄膜混合集成技术，把功率电桥、驱动电路、检测电路、保护电路等封装在一起，构成了一种“智能电力模块”(Intelligent Module,IPM)这种器件属于绝缘金属基底结构，所以防电磁干扰能力强，保护电路和检测电路与功率开关间的距离尽可能的小，因而保护迅速且可靠，传感信号也十分迅速。
C、多功能和智能化
电力电子器件和控制技术的不断进步，使变频器向多功能化和高性能化方向发展。特别是微机的应用，为变频器多功能化和高性能化提供了可靠的保证。
人们总结了交流调速电气传动控制的大量实践经验，并不断融入软件功能。日益丰富的软件功能使通用变频器的多功能化和高性能化为用户提供了一种可能，即可以把原有生产机械的工艺水平“升级”，达到以往无法达到的境界，使其变成一种具有高度软件控制功能的新机种。
8位、16位及32位CPU奠定了通用变频器全数字控制的基础。32位数字信号处理器(Digital Signal Processer-DSP)的应用将通用变频器的性能提高一大步，实现了转矩控制，推出了“无跳闸功能”。目前，新一代变频器开始采用新的“精简指令集计算机”(Reduced Instruction Set Computer-RISC)，将指令执行时间缩短到纳秒级。它是一种矢量(超标量)微处理器，其功能着重点放在常用基本指令的执行效率上，舍弃了某些运算复杂而使用率不高的指令，省下它们所占用的硬件资源用于提高基本的运算速度，达到了以“每秒上亿条指令”为单位来衡量运算速度的程度。有文献报道，RISC的运算速度可达1000MIPS，即10亿次/秒，相当于巨型计算机水平。指令计算时间为ins量级，是一般微处理器所无法比拟的。有的变频器厂家声称，以RISC为核心的数字控制，可以支持无速度传感器矢量控制变频器的矢量控制算法、转速估计计算、PI D调节器在线实时运算。
目前出现了一类“多控制方式”通用变频器。例如本设计所采用的安川
公司的VS) 16-G5变频器就有:(1)无PG(速度传感器)V/f控制;(2)有PG V/f控制;(3)无PG矢量控制:(4)有PG矢量控制等四种控制方式。通过控制面板，可以控制上述四种控制方式中的一种，以满足用户的需要。
D、应用领域不断扩大
通用变频器经历了模拟控制、数字控制、数模混合控制，直到全数字控制的演变，逐步地实现了多功能化和高性能化，进而使之对各类生产机械、各类生产工艺的适应性不断增强。最初通用变频器仅用于风机、泵类负载的节能调速和化纤工业中高速缠绕的多机协调运行等，到目前为止，其应用领域得到了相当的扩展。如搬运机械，从反抗性负载的搬运车辆、带式运输机到位能负载的起重机、提升机、立体仓库、立体停车厂等都已采用了通用变频器;金属加工机械，从各类切削机床直到高速磨床乃至数控机床、加工中心超高速伺服机的精确位置控制都已应用通用变频器;在其它方面，如农用机械、食品机械、木工机械、印刷机械、各类空调、各类家用电器甚至街心公园喷水池，可以说其应用范围相当广阔，并且还将继续扩大。
3.1.1.2通用变频器的功率输出驱动技术动向
采用变频器的调速传动技术，近年来取得惊人的进步。从技术发展动向来看，大致有如下几个方面:
A、 IGBT的应用
最近几年来，工GBT的应用正在迅速推进。其显著的特点是:开关频率高，驱动电路简单。用于通用变频器时，有如下明显的效果:
a.由于载波效率的提高(20KHz或更高)，负载电动机的噪声明显减少，实现了低噪声传动。电动机的金属鸣响声因振动频率超过了人耳可感知的程度而“消失”。
b.同样由于载波频率的提高，使电动机的电流(特别是低速时的电流)波形更加趋于正弦波，因而减少了电动机转矩的脉动和电动机的损耗。
c.由于工GBT为电压驱动型，因而简化了驱动回路，使整个装置更加紧凑，可靠性提高，成木降低。主开关器件如果采用工PM，上述效果将更加明显。
B、网侧变流器的f WM控制的变频器
目前上市的绝大多数通用变频器，其网侧变流器采用不可控的二极管整流器。虽然控制简单，成本较低，但也有它的缺点。比如，网侧电流波形严重畸变，影响电网的功率因数，谐波损耗大，电动机制动时的再生能量无法回馈给电网等。
现已开发出一种新型的采用PWM控制方式的自换相交流器，并己经成功地用作变流器中的网侧变流器。电器结构形式与逆变器完全相同，每个桥臂均由一个自关断器件和一个二极管反并联组成。其特点是:直流输出电压连续可调，输入电流(网侧电流)波形基本为正弦，功率因数可保持为1，并且能量可以双向流通。
网侧变流器采用PWM控制交流器又称为“双PWM控制变频器”。这再生能量回馈式高性能通用变频器，代表着另一个新的技术动向。它的大容量化，对于制动频繁的或可逆运行的生产设备十分有意义。但因其价位高、投资大，所以在某种程度上限制了它的发展速度.
C、矢量控制变频器的通用化
在造纸、轧钢等应用领域，要求精度高，响应快，一般性的通用变频器已经不能胜任，往往要采用矢量控制方案.但是矢量控制往往需要速度传感器，运算复杂、调整麻烦，对电动机的参数依赖性较大.目前，国内正在努力使矢量控制变频器实现通用化.因此，对无速度传感器的矢量控制系统的理论研究和实用化的开发代表着另一个新的技术发展方向。
电梯的调速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-61665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，61665变频器的起动、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，配以高精度的旋转编码器，控制精度可达0.01-0.02%,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IGBT，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。
3.1.2 VS-61665型变频器简介
3.1.2.1 61665型变频器的特点
VS-61665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-61665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，因此，功能全、体积小。
(4)保护功能完善、维修性能好。
(5)通过LCD操作装置，可提高操作性能。
3.1.2.2 61665型变频器的标准规格
61665型变频器的标准规格如表3. 1
表3. 1 61665型变频器的标准规格
┌───────────┬─────┬─────────────────┐
│电压 │200V │400V ├───────────┼─────┼─────────────────┤
│容量范围 │1.2-110kVA│1.4-460kVA. ├─┬─────────┼─────┴─────────────────┤
│电│电压频 │200V:三相200/208/220V. │源│ │400V:三相380 /400/415/440/460 V
│
│
│ │
│ ├─────────┼───────────────────────┤
│ │电压允许变动 │+10%一15% │
│ ├─────────┼───────────────────────┤
│ │频率允许变动 │士5% ├─┼─────────┼───────────────────────┤
│控│控制方式 │ 正弦波PWM控制: │制│ │·无传感器矢量控制(无PG) │特│ │·带传感器矢量控制(带PG) │性│ │·V/f控制 │ │ │·带传感器V/f控制(用参数切换) │ ├─────────┼───────────────────────┤
│ │启动转矩 │150%/1 Hz(无PG) 150%/0 r/min(带PG) │ ├─────────┼───────────────────────┤
│ │速度控制范围 │1:100(无PG) 1:1000(带PG) │
│
│ │
│ │ │ │
│ ├─────────┼───────────────────────┤
│ │速度控制精度 │士0.2%(无PG) 0.02%(带PG) │
│ ├─────────┼───────────────────────┤
│ │速度响应 │5Hz(无PG) 30Hz(带PG) │ ├─────────┼───────────────────────┤
│ │转矩极限 │有 │ ├─────────┼───────────────────────┤
│ │转矩精度 │士5% │ ├─────────┼───────────────────────┤
│ │转矩响应 │20Hz(无PG)以上150HZ(带PG)以上 │ ├─────────┼───────────────────────┤
│ │频率控制范围 │0.1 -400Hz │ ├─────────┼───────────────────────┤
│ │ 频率精度 │数字式指令士0.01 %(-l OC-+40C) │
│
│
│
│ │
│ │(温度变动) │模拟指令士0. 1%(25C一士l OC) │
│ ├─────────┼───────────────────────┤
│ │频率设定分辨率 │数字式指令O.OlHz/100Hz │
│ │ (运算分辨率) │模拟式指令0.03HzJ60Hz │ ├─────────┼───────────────────────┤
│ │输出频率分辨率 │0.01 Hz │ ├─────────┼───────────────────────┤
│ │过载量 │额定输出电流的150% 1 min │ ├─────────┼───────────────────────┤
│ │频率设定信号 │一lOV-10V, O-IOV, 4-20mA │ ├─────────┼───────────────────────┤
│ │加减速时间 │0.01 -6000.0s │ ├─────────┼───────────────────────┤
│ │制动转矩 │约20%带制动选择150%
│
││
│ │
│
│ ├───┬─────┼───────────────────────┤
│ │抑制高│直流电抗器│I勺带(200V 24kVA 400V 26kVA以下可选择) │
│ │次谐波├─────┼───────────────────────┤
│ │ 电源│12相整流 │不能变动 │
│ ├───┴─────┼───────────────────────┤
│ │主要控制功能 │瞬停再起动，下降控制，转矩控制，零点伺服控制等│
├─┴─────────┼───────────────────────┤
│操作装置 │16字X2线日语液晶显示器 │
├───────────┼───────────────────────┤
│接通插件板可选抒 │10种(最多可装3块) │
├───────────┼───────────────────────┤
│保护功能 │电机保护，变频器过载，瞬间过电流，电压下降， │
│ │过电压，输入缺相 │
└───────────┴───────────────────────┘
3.2可编程序控制器(PLC)的选择
电梯PLC控制系统不再使用继电器控制系统中模拟轿厢运动的机械选层器。电梯运行过程中，轿厢所处楼层位置如何检测，PLC软件如何根据给定输入信号及运行条件判断或计算楼层数，是电梯正常运行的首要问题，是正确定向和选层换速的必要前提。
3.2. 1轿厢楼层位置检测方法:
主要方法有如下几种:
(1)用干簧管磁感应器或其它位置开关:这种方法直观、简单，但由于每层需使用一个磁感应器，当楼层较高时，会占用PLC太多的输入点。
(2)利用稳态磁保开关:这种方法需对磁保开关的不同状态进行编码，在各种编码方式中适合电梯控制的只有格雷变形码，但它是无权代码，进行运算时需采用PLC指令译码，比较麻烦，软件译码也使程序变的庞大。
(3)利用旋转编码器:目前，PLC一般都有高速脉冲输入端或专用计数单元，计数准确，使用方便，因而在电梯PLC控制系统中，可用编码器测取电梯运行过程中的准确位置，编码器可直接与PLC高速脉冲输入端相连，电源也可利用PLC内置24V直流电源，硬件连接可谓简单方便。
由以上分析可见，用旋转编码器检测轿厢位置优于其他方法，故本设计采用此法。
3. 2. 2 PLC的选型
根据以上选择的轿厢楼层位置检测方法，要求可编程控制器必须具有高数计数器。又因为电梯
是双向运行的，所以PLC还需具有可逆计数器。综合考虑后，本设计选择了日本OMRON公司生产的C系列P型机。
C系列P型机具有以下几方面的优点:
(1) P型机专用于开关量控制，其体积小，安装起来节省空间;
(2)其功能较强，在指令方面，具有2kHz的高速计数器，可作为定位控制的标准硬件使用;P型机有编码、译码、数据转换、可逆计数等功能。从结构上看:P型机包括主机单元、1/O扩展单元、1/O链接单元、A/D转换单元、D/A转换单元等;
(3) P型机采用的是箱体结构，其价格便宜，可靠性高:
(4)P型机的任一种CPU箱和任一种扩展箱均可配置在一起，因此，用户可根据所需的1/O点数进行选件配置，使用灵活、方便。
4系统硬件设计
4.1变频器结构及参数设置
由于采用PLC作为逻辑控制部件，故变频器和PLC通讯时采用开关量而不用模拟量。由于61665是通用型变频器，因而用在电梯控制上为了满足运行效率、舒适感、平层精度和安全性的要求，其参数设置比专用型变频器要复杂得多.
4.1.1 VS-61665变频器的参数
61665变频器共有9组参数，每一组参数的设定都具有特定的含义。
常用参数如表4.
表4. 1变频器参数
┌───┬──────────────┐
│参数 │功用 │
├───┼──────────────┤
│A组 │确定控制模式 │
├───┼──────────────┤
│B组 │洗择运行功能 │
├───┼──────────────┤
│C组 │确定加减谏时间及转矩补偿时间│
├───┼──────────────┤
│D组 │选择频率 │
├───┼──────────────┤
│E全且│确定运行压频曲线 │
├───┼──────────────┤
│F组 │保护设置 │
├───┼──────────────┤
│H组 │确定偏差标准 │
└───┴──────────────┘
4.1.2参数设置
参数设置的原则:(1)为减小启动冲击及增加调速的舒适感，其速度环的比例系数宜小些，而积分时间常数宜大些:(2)为了提高运行效率，快车频率应选为工频，而爬行频率要尽可能低些，以减小停车冲击;(3)零速一般设置为OHz，速抱闸功能将影响舒适感;(4)变频器其他常用参数可根据
电网电压和电机铭牌数据直接输入，具体的设置见表4.2
表4.2安川61665变频器主要参数设置表
┌───┬────────────┬───┬───────────┐
│参数 │名称 │设定值│说明 │
├───┼────────────┼───┼───────────┤
│Al-02 │控制方式选择 │2 │不带PG矢量控制方式 │
├───┼────────────┼───┼───────────┤
│B1-O1 │频率指令选择 │1 │ │
├───┼────────────┼───┼───────────┤
│B1-02 │运行指令选择 │1 │ ├───┼────────────┼───┼───────────┤
│B1-03 │停止方法选择 │0 │ ├───┼────────────┼───┼───────────┤
│B1-04 │反转禁止选择 │0 │ ├───┼────────────┼───┼───────────┤
│B2-O1 │零速电平选择 │0. 1Hz│ ├───┼────────────┼───┼───────────┤
│B2-04 │停止时直流制动时间 │LOS │ ├───┼────────────┼───┼───────────┤
│
│││ │
│C1-03 │加速时间2 │2. OS │ │
├───┼────────────┼───┼───────────┤
│Cl-04 │减速时间2 │2. OS │ │
├───┼────────────┼───┼───────────┤
│C2-O1 │加速开始时S型曲线时间 │OAS │ ├───┼────────────┼───┼───────────┤
│C2-02 │加速完了时S型曲线时间 │OAS │ ├───┼────────────┼───┼───────────┤
│C2-03 │减速开始时S型曲线时间 │OAS │ ├───┼────────────┼───┼───────────┤
│C2-04 │减速完了时S型曲线时间 │0.6S │ ├───┼────────────┼───┼───────────┤
│C5-O1 │ASR比例增益1 │5 │ ├───┼────────────┼───┼───────────┤
│
│
│
│ │
│C5-02 │ASR积分时间1 │3S │ │
├───┼────────────┼───┼───────────┤
│D1-09 │检修速度 │200rpm│ │
├───┼────────────┼───┼───────────┤
│El-O1 │输入电压设置 │380v │ ├───┼────────────┼───┼───────────┤
│E1-04 │最高输出频率 │50Hz │ ├───┼────────────┼───┼───────────┤
│E1-05 │最大电压 │380 │ ├───┼────────────┼───┼───────────┤
│E1-06 │额定电压频率 │50Hz │ ├───┼────────────┼───┼───────────┤
│El-09 │最低输出频率电压 │Ov │ ├───┼────────────┼───┼───────────┤
│
│
│ │ │
│E2-O1 │电机额定电流 │ │按电机铭牌设置 │
├───┼────────────┼───┼───────────┤
│E2-02 │电机额定滑差 │ │按电机铭牌设置 │
├───┼────────────┼───┼───────────┤
│E2-03 │电机空载电流 │ │按电机铭牌设置 │
├───┼────────────┼───┼───────────┤
│E2-04 │电机极数 │ │按电机铭牌设置 │
├───┼────────────┼───┼───────────┤
│Fl-vi │PG常数 │ │根据旋转编码器铭牌设置│
├───┼────────────┼───┼───────────┤
│F1-02 │PG断线检测时的动作选择 │0 │ │
├───┼────────────┼───┼───────────┤
│F1-03 │超速时的动作选择 │0 │ │
├───┼────────────┼───┼───────────┤
│Fl-04 │超度偏差过大时的动作选择 │0 │ │
├───┼────────────┼───┼───────────┤
│F1-05 │PG分频比 │ │根据电机极数设置 │
└───┴────────────┴───┴───────────┘
4.1.3变频器自学习功能的应用方法
为了使变频器工作在最佳状态，在完成参数设置后，需使变频器对所驱动的电动机进行自学习，而61665就具有曳引机参数自学习的功能，其方法是:将曳引机制动轮与电机轴脱离，使电动机处于空载状态，然后启动电动机，让变频器自动识别并存储电动机有关参数，变频器将根据识别到的结果调整控制算法中的有关参数。显然，这一组自学习到的参数，是和变频器匹配的最佳参数，使变频器能对该电动机进行最佳控制。
4.1.4变频器容量计算
变频器的功率可根据曳引机电机功率、电梯运行速度、电梯载重与配重进行计算。设电梯曳引机电机功率为P,，电梯运行速度为v，电梯自重为W,，电梯载重为W=，配重为W:;，重力加速度为g，变频器功率为P。在最大载重下，电梯上升所需曳引功率为P.,
P:=[(W, +W,-W,) g+F,I v
其中F,=K (W1+W2-W3) g+ s为摩擦力，s可忽略不计。
电机功率P,，变频器功率P应接近于电机功率P,，相对于P2留有安全裕量，可取P} 1. 5氏
4.1.5变频器制动电阻参数的计算
由于电梯为位能负载，电梯运行过程中产生再生能量，所以变频调速装置应具有制动功能.带有逆变功能的变频调速装置通过逆变器虽然能够将再生能量回馈电网，但成本太高.采用能耗制动方式通过制动单元将再生能量消耗在制动电阻上，成本较低而且具有良好的使用效果.能耗制动电阻RZ的大小应使制动电流工z的值不超过变频器额定电流的一半，即
IZ=U, /R,< 1,/2
其中U。为额定情况下变频器的直流母线电压.由于制动申阻的工作不是连续长期工作，因此其功率可以大大小于通电时消耗的功率.
4. 2 PLC控制系统设计
电梯PLC的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。
图4. 1为电梯PLC控制系统的基本结构图，
主要硬件包括PLC主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置与主拖动系统等。
系统控制核心为PLC主机，操纵盘、呼梯盘、井道及安全保护信号通过PLC输入接口送入PLC，存储在存储器及召唤指示灯等发出显示信号，向拖动和门机控制系统发出控制信号。
图4.1电梯PLC控制系统的基本结构图
4. 2. 1设计思想
4. 2. 1. 1信号控制系统
电梯信号控制基本由PLC软件实现。电梯信号控制系统如图4. 2所示，输入到PLC的控制信号有:运行方式选择(如自动、有司机、检修、消防运行方式等)、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信息、旋转编码器光电脉冲、开关门及限位信号、门区和平层信号等。
图=t.2电梯PLC信号控制系统框图
4.2.1.2电梯控制系统实现的功能
(1)一台电机控制上升和下降
(2)各层设上/下呼叫开关(最顶层与起始层只设一只)
(3)电梯到位后具有手动或自动开门关门功能
(4)电梯内设有层楼指令键，开关门按键，警铃风扇及照明按键
(5)电梯内外设有方向指示灯及电梯当前层号指示灯
(6)待客自动开门，当电梯在某层停梯待客时，按下层外召唤按钮，应能自动开门迎客
(7)自动关门与提早关门.在一般情况下，电梯停站4-6秒应能自动关门;在延时时间内，若按下关门按钮，门将不经延时提前实现关门动作.
(8)按钮开门。在开关过程中或门关闭后，电梯启动前，按下操纵盘上开关按钮，门将打开。
(9)内指令记忆。当轿厢内操纵盘上有多个选层指令时，电梯应能按顺序自动停靠车门，并能至调定时间，自动确定运行方向。
(10)自动定向。当轿厢内操纵盘上，选层指令相对与电梯位置具有不同方向时，电梯应能按先入为主的原则，自动确定运行方向。
(11)呼梯记忆与顺向截停。电梯在运行中应能记忆层外的呼梯信号，对符合运行方向的召唤，应能自动逐一停靠应答。
(12)自动换向。当电梯完成全部顺向指令后，应能自动换向，应答相反方向的信号。
(13)自动关门待客。当完成全部轿厢内指令，又无层外呼梯信号时电梯应自动关门在调定时间内自动关闭轿厢照明。
(14)自动返基站。当电梯设有基站时，电梯在完成全部指令后，自动驶回基站，停机待客。
4-2.1.3电梯操作方式
1)单轿厢下集选控制登记所有轿厢和厅门下行召唤;轿厢上行是只答应轿厢召唤，直至最高层;自动改变运行方向为下行，应答厅门下行召唤。
2)单轿厢全集选登记所有厅门和轿厢召唤;上行时顺应答轿厢和厅门上召唤。直至最高层自动反向应答下行召唤和轿厢召唤。
本设计采用全集选操作方式。
4.2.1.4速度给定曲线
为了满足舒适感提高运输效率及正确平层要求，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，将电梯的起制动速度曲线设计成由两段抛物线(S曲线)及一段直线构成，而这一曲线形状的构成及改变，则是由加速度斜率及S曲线变化率决定的。加速斜率是以速度给定从0加速到1000转/分所需要的时间来定义的。其意义为加速度由。加速到1000转/秒2所需要的时间。因此通过改变起动加速时间可获得不同的起动曲线斜率。增大加速时间值起动曲线变缓，反之，起动曲线变急。同理，增加S曲线变化率起动曲线弯曲部分变缓，反之，起动曲线弯曲部分变急。而S曲线变化率的变化，也可通过改变S曲线起始、终了加速时间来实现，本设计采用的01665变频器就具有S曲线加速时间设定功能，故将加速时间和S曲线加速时间配合调整，即可获得理想的起动曲线。同理，制动曲线也可按此方法调整。理想的电梯速度给定曲线如图4. 3所示，图中a为加速度，v为速度。
4.2.1.5减速及平层控制
电梯的工作特点是频繁起制动，为了提高工作效率、改善舒适感，要求电梯能平滑减速至速度为零时，准确平层，即“无速停车抱闸”，不要出现爬行现象或低速抱闸，即直接停止，要做到这一点关键是准确发出减速信号，在接近层楼面时按距离精确的自动矫正速度给定曲线。本设计采用旋转编码器检测轿厢位置，只要电梯一运行，计数器就可以精确地确定走过的距离，达到与减速点相应的预制数时即可发出减速命令。
不论哪种方式产生的减速命令，由于负载的变化、电网波动、钢丝绳打滑等，都会使减速过程不符合平层技术要求，为此一般在离层楼100-200mm处需设置一个平层矫正器，以确保平层的长期准确性。4.2.2 I/0点数的分配及机型的选择
本设计按七层的电梯为例，根据需要控制的开关、设备大约有52个输入点，34个输出点需进行控制，考虑10%^-150%的裕量，故选择COUP主机模块十C40P扩展单元，其工//0点数可达56/44个，1/0分配如下:
输入部分:
┌──┬───────────┬─────┬──────────┐
│0000│高速计数器输入端 │0013 │轿内检修向下运行按钮│
├──┼───────────┼─────┼──────────┤
│0001│硬件复位 │0014 │底层钥匙开关 │
├──┼───────────┼─────┼──────────┤
│0002│开门开关 │0015 │消防开关 │
├──┼───────────┼─────┼──────────┤
│0003│有/无司机操作方式转换 │0100--0106│轿内指令通道 │
├──┼───────────┼─────┼──────────┤
│0004│轿厢门锁 │0107 │红外线传感开关 │
├──┼───────────┼─────┼──────────┤
│0005│开门限位开关 │01080114 │厅门锁 │
├──┼───────────┼─────┼──────────┤
│0006│关门限位开关 │02000205 │1-6层上召唤按钮 │
├──┼───────────┼─────┼──────────┤
│0007│超载触点 │02060207 │上/一卜极限开关 ├──┼───────────┼─────┼──────────┤
│0008│直驶开关 │02080209 │轿内、轿顶检修 ├──┼───────────┼─────┼──────────┤
│0009│检修开关 │0210 │急停按钮 ├──┼───────────┼─────┼──────────┤
│0010│警铃按钮 │0211 │变频器“运转”信号 ├──┼───────────┼─────┼──────────┤
│0011│关门开关 │0300-0305 │2-7层下召唤按钮 ├──┼───────────┼─────┼──────────┤
│
│
│
││
│0012│轿内检修向上运行按钮 │03060307 │上/下行强迫换速开关 │
├──┼───────────┼─────┼──────────┤
│0211│变频器故障信号 │ │ │
└──┴───────────┴─────┴──────────┘
中间继电器:
┌────┬──────────┬────┬───────────┐
│10001006│楼层位置信号通道 │1308 │关门信号通道 ├────┼──────────┼────┼───────────┤
│17001706│轿内指令登记信号通道│1309 │本层开门中间信号通道 ├────┼──────────┼────┼───────────┤
│14001406│选层信号通道 │1310 │定上向信号通道 ├────┼──────────┼────┼───────────┤
│12001206│呼梯信号通道 │1311 │定下向信号通道 ├────┼──────────┼────┼───────────┤
│
│
│
│
│1215 │下召唤直驶和反向信号│1312 │检修定上向信号通道 │
├────┼──────────┼────┼───────────┤
│1214 │上召唤直驶和反向信号│1313 │检修定下向信号通道 │
├────┼──────────┼────┼───────────┤
│1301 │上行顺向截梯 │1314 │人员进出红外线信号通道│
├────┼──────────┼────┼───────────┤
│1302 │下行顺向截梯 │11001102│高速计数器输出通道 │
├────┼──────────┼────┼───────────┤
│1303 │电梯运行状态 │1208 │上行前沿微分通道 │
├────┼──────────┼────┼───────────┤
│1304 │顺向截梯 │1209 │下行前沿微分通道 │
├────┼──────────┼────┼───────────┤
│1 305 │反向截梯 │1408 │消防上升沿微分通道 │
├────┼──────────┼────┼───────────┤
│1306 │换速信号通道 │1409 │消防下降沿微分通道 │
├────┼──────────┼────┼───────────┤
│1307 │平层中间继电器 │1411 │门连锁信号通道 │
└────┴──────────┴────┴───────────┘
输出部分:
┌────┬───────────┬──┬───────┐
│06070612│1-6层上召唤信号指示灯 │0500│上行接触器├────┼───────────┼──┼───────┤
│07000705│2-7层下召唤信号指示灯 │0501│下行接触器├────┼───────────┼──┼───────┤
│08000806│内选指示灯 │0502│开门继电器 ├────┼───────────┼──┼───────┤
│06000606│电梯运行位置指示灯 │0503│关门继电器 ├────┼───────────┼──┼───────┤
│
│
│ │
│0706 │蜂鸣器 │0505│点动检修继电器│
├────┼───────────┼──┼───────┤
│0504 │换速信号继电器 │0506│平层停车继电器│
└────┴───────────┴──┴───────┘
其他:
┌───┬─────┬───────────────┐
│ │名称 │功用 ├───┼─────┼───────────────┤
│特殊 │1808 │备用电池失效为ON │功能 ├─────┼───────────────┤
│继电器│1807 │高速计数器软件复位 │ ├─────┼───────────────┤
│ │1813 │监视PLC操作状态 │ ├─────┼───────────────┤
│
│
│ │
│ │19001902 │产生0.1s. 0.2s, Is时钟脉冲 │
│ ├─────┼───────────────┤
│ │1906 │执行CMP时，结果相等为ON │
├───┼─────┼───────────────┤
│ 时间│TIM00 │开门限位开关失效，定时使开门停│
│继电器├─────┼───────────────┤
│ │TIMO 1 │定时断开红外线检测回路 │
│ ├─────┼───────────────┤
│ │TIM02 │自动关门定时 │
│ ├─────┼───────────────┤
│ │TIM03 │关门限位失效，定时使关门停 │
│ ├─────┼───────────────┤
│ │TIM04 │自动开门定时 │
├───┼─────┼───────────────┤
│计数器│高速计数器│FUN98 │
│ ├─────┼───────────────┤
│ │可逆计数器│CNTR46 │
└───┴─────┴───────────────┘
4.2.3旋转编码器与PLC的连接
图4.4旋转编码器与PLC的连接
如图4. 4所示:脉冲信号输入到(160-P的0000端，OOOI端接硬件复位信号，用于当电梯运行至端站时高速计数器复位校正楼层计数及消除累计误差。当复位信号从oIN转为OFF时，高速计数器从零开始计数。
4.3系统结构框图
系统由轿厢、开关门机构、曳引机构、控制系统等组成，如图4.5所示。
图4.j系统结构框图
5系统软件设计
5.1开关门控制
5.1.1开门控制
(1)本层开门
本层开门是指电梯在停车状态和非检修(有/无司机)条件下，当轿厢所在层楼有上召唤且没有定下方向，或有下召而没有定上方向时，电梯自动开门。电梯本层开门的条件也可简化为，在停车状态下当轿厢所在层楼有厅外召唤时，电梯自动开门。如假设轿厢现停在二层，则1001为ON，当二层厅外有上召唤信号时0201为ON，在没有定下方向，且停车状态下，1309为ON，发出本层开门控制信号。
(2)开门控制及安全保护
正常情况下，开门的条件有以下几种:本层开门、停车状态按轿内开门按钮、关门过程中有红外线检测信号(这种情况下将重新开门)、正常运行换速平层停车自动开门。
开门到位后，若没有碰到开门限位开关，或限位开关失灵，则由于开门继电器吸合，门电机会发生堵转，时间一长电机可能烧毁。为此设计了门电机保护程序，当开门动作时间超过正常开门时间2-3秒后，通过定时器计时自动断开开门信号，停止开门。如没有外界开门信号，即0002和1309为ON,则定时器TIM00开始计时，当计时时间到，如限位开关仍未动作，则通过TIM00闭点断开0502，停止开门。并由TIM00开点使定时器自锁，0502维持OFF,,当有开门信号时0002或1309为ON，其闭点OFF，定时器复位，TIM00闭点为ON，可再次进行开门控制。
5. 1.2关门控制
关门的条件有以下几种:停车状态下按关门按钮、无司机状态下自动关、时间到、锁梯时钥匙开关断开。
停止关门或不关门的条件:关门到位碰关门限位开关、有开门信号、开门继电器吸合、超载开关动作。如锁梯时，0014闭点为ON，可使0503为ON,执行关门动作;而超载时，闭点0007为OFF, 0503也为OFF，不能关门运行。
在关门梯形图中也设置了关门安全保护，因为关门限位开关若不动作或失灵，同样容易将门电机烧毁。与开门过程保护一样，可在开始关门后通过定时器计时，超过正常关门时间，自动停止关门，以保护门电机。
5.2内指令外召唤信号的登记消除及显示
5.2.1内指令信号处理
内指令信号的处理包括信号的登记，显示基本层(停车)消息。信号的登一记采用自锁原理，不论电梯上行或下行，当轿厢运行至有内指令的楼层时，均要换速停车，并消除登记信号，不需反向信号。将1-7层轿内指令按钮信号输入到PLC的01000106端子，10001007为1-7层楼层位置信号，17001706为内指令登记信号。如有人想到4层时，按下4层的内指令按钮，则0103为ON;若轿厢不在4层，则1003闭点为ON，所以1703为ON,信号被登记;当轿厢到4层时1003为OFF，起消号作用。
5.2.2外召唤信号处理
厅外召唤信号同样需要进行登记、显示本层停车信号，此外还具有反向运行保号功能。
当1214或1215为ON时，分别进行上召唤和下召唤信号的直驶和反向运行保号，如当下行时，0501为ON，则1214为ON;或上行时0500为ON,如按直驶0008为ON，则1214为ON。此时在运行过程中，上召唤梯形图中的层楼信号IOCH各点被1214并联，不能起消号作用，因而
实现了反向运行和直驶保号功能。
5.3选层定向及反向截梯
(1)司机内选定向
有司机操作时0003开点为OFF，则1300为OFF，因而1301, 1302均为OFF。此时只有内指令信号登记通道17CH能对选层信号通道14CH对应位置位，而厅外上下召唤信号登记通道15CH, 16CH的信号不能对14CH置位。
当14CH中有选层信号后，是定上行方向还是定下行方向，取决于内指令信号在轿厢所处楼层的上方还是下方。即位置通道l OCH中某一位为ON时，其闭点OFF，将定向梯形图中14CH的各点分为两部分，若14CH中选层信号的最高位低于lOCH中状态为ON的位，则定下方向1311为ON;反之14CH选层信号位高于IOCH中状态为ON的位，则定上方向1310为ON.
(2)无司机内选外呼定向
无司机状态下ON，在停车状态下0003为ON，当满足门锁0004为ON的条件时，1300为1301和1302均为ON，所以厅召唤信号的各位可对14CH置位，发出选层信号。即而可进行定向，定向相同。15CH, 16CH中其原理与有司机
(3)反向截梯
无论在有司机或无司机运行状态，对内指令，电梯均需换速平层停车，并且直驶时只停内选层站，当外召唤方向与电梯运行方向相同时，电梯换速停车，即顺向截车，只有在无司机运行状态，电梯才对反向召唤信号应招服务。当有多个反向呼梯信号时，先应招最远的反向呼梯信号，即最远
反向截梯，然后再以顺向截车方式应招其他外召唤信号。
外召唤信号的作用主要在于顺向截梯与最远反向截梯。梯形图中，电梯上行时1301为ON，因而厅外上召唤信号15CH可对14CH置位，1301起上行顺向截梯的作用，同理，1302用于下行顺向截梯。
反向截梯时，若轿厢向上运行，位置通道1 OCH中数据为1的位逐位上移，其闭点为OFF.当呼梯信号通道12CH中较高位有外呼信号时，则1304,1305为ON, 1305为OFF，则1302为OFF，所有下召唤信号不能对14k-AA置位，即反向呼梯信号不能选层换向停车。在无司机状态下，只有当轿厢运行到最高位，1006为ON，其闭点为OFF，则1305为OFF，其闭点为ON，则1302为ON，下召唤信号才能对14CH置位，进行最远反向截梯。
5.4层楼计算、换速、平层、停车
旋转编码器每转脉冲数的选择取决于PLC允许输入的频率、梯速、计数
精度等。
(1)计数脉冲的计算
OMRON系列C60-P允许脉冲输入频率为2KHZ，记为f-，选择梯速V=1. 5m/s,
电机转速为n=1000r/min，若取每转脉冲数p=100，则
S=1500x 100f二n·P=1000
60x 100=1667 HZ (2)脉冲计数方式 采用相对计数方式，每次从平层点开始计数到下一平层点，然后高速计数器复位。每一层均从零开始计数;楼层数存放在另一个计数器。当计数累计到设定值时，高速计数器复位。同时根据运行方向楼层计数器加一或减一，表示己经运行了一层楼距离。这种计数方式的特点是每层的换速点、门区、平层点脉冲数均相同，适用于层高相同的电梯控制。 (3) FUN (98)功能指令 通过PLC高速脉冲输入端输入的脉冲，由高速计数器FUN (98)指令累计并存于CNT47中(这时CNT47为其专用)，该指令可将当前计数值与设定在数据寄存器的DM32-DM63中的上下限值进行比较，然后，依照比较结果在FUN (98)指令指定的通道产生相应的输出。若当前计数值在设定的上下限值范围内，则对应的输出点为。N，反之为OFF。通过设定上下限值可按距离原则依次发出换速信号、平层信号等。 按梯速1. 5m/s，电机转速1000r/min，层高3m，旋转编码器每转脉冲数100设计，则运行一层计数3333个脉冲，所以平层点脉冲数为3333，取其上下限值为3329和3337。换速距离定为1. 8m，则换速点对应脉冲数为2000,取上下限值为1996和2004。在换速点前应发出楼层计数信号，其上下限值定为1990和19940 5.5层楼位置指示 PLC输出端直接与七段数码管连接，无需外部硬件译码器，由PLC软件进行七段译码，直接驱动数码管显示层楼数。 表6. 1为七段译码真值表:当输出笔段状态为1时表示该段亮，当输出笔段状态为0时表示该段灭。 表6. 1中看到各字段状态为0表示消隐，状态为1表示点亮，表中状态0有18个，而状态1有30个，因而若按真值表中点亮状态设计七段译码显示梯形图会占用PLC太多的内部触点，程序较长:而按消隐状态设计可简化梯形图，故选择按消隐状态设计。 对字段A，当1000为ON，逻辑变量取值为1或当1003为ON，逻辑变量取值为1时，A段灭，即.A=0，由此可列出逻辑表达式a二1000 + 1003，由摩根定理a = 1000 9 1003，据此七段译码真值表，按灭零原则可列写各字段逻辑表达式:a =1000 \" 1003，b =1004 \" 1005，c=1001，d=a.1006=d .1002.1004f=1000.1001.1002.1006g=1000.1006 表6.1七段译码真值表 ┌────┬─────────────┬─────┐ │显示数字│输出笔状态 │PC内部层楼│ │ ├─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┤ 信号 │ │ │a │b │c │d │e │f │g │ │ ├────┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─────┤ │1 │0 │1 │1 │0 │0 │0 │0 │1000 │ ├────┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─────┤ │2 │1 │1 │0 │1 │1 │0 │1 │1001 │ ├────┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─────┤ │3 │1 │1 │1 │1 │0 │0 │1 │1002 ├────┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─────┤ │4 │0 │1 │1 │0 │0 │1 │1 │1003 ├────┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─────┤ │5 │1 │0 │1 │1 │0 │1 │1 │1004 ├────┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─────┤ │6 │1 │0 │1 │1 │1 │1 │1 │1005 ├────┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─────┤ │7 │1 │1 │1 │0 │0 │0 │0 │1006 └────┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─────┘ │ │ │ │ │ 根据上述逻辑函数式，按灭零原则设计梯形图如下: 5.6呼梯铃控制与故障报警 在司机运行方式下0003为ON，当有厅外召唤时，蜂鸣器发出声音向司机提示有呼梯信号。当某层站有上召唤或下召唤信号时，均使0706为ON,由该点输出接通呼梯铃。超载时，利用PLC的特殊功能继电器1902，使蜂鸣器发出周期为1S的报警声;当PLC备用电池电压过低时，特殊功能继电器1808为ON，利用1901使蜂鸣器发出周期为0. 2S的报警声;按下警铃时利用1900产生周期为0. 1 S的报警声。 5.7消防运行 (1)消防自动返回下基站当接通消防开关0015为ON—一—代706，并由其产生一个上升微分信号1408，该信号用于将所有内选外呼消号。当电梯正在上行时，0500为ON，由1306立即发出消防强迫换速信号，就**层，在停车后自动使内选一层信号1700为ON;如电梯处于停车状态或正在下行，自动消号后，电梯也将自动内选一层返回基站。 (2)消防员专用电梯自动返回下基站停车后，1000为ON，并使开门信号0502为ON,则消防员专用信号1407接通，并自保。同时切断消防上行强迫换速0504和自动内选一层1700程序，在消防员专用状态下，恢复内选功能。由消防员内选关门后，电梯只按内选指令正常运行换速平层停车，且在每次运行停止，由1409发出下降沿微分信号，用于每次运行停车后消除所有登记信号。如需再次运行，必须再次选择内指令信号。 结束语 本设计基本上达到了设计目的。利用通用变频器和PLC实现了对电梯的控制，通过合理的设备 选型、参数设置和软件设计，提高了电梯运行的可靠胜，改善了电梯运行的舒适感，并节约了电能。 通过本次设计，我的知识领域得到进一步扩展，专业技能得到进一步提高，同时增强了分析和解决工程实际的综合能力。另外，也培养了自己严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风。 当然，本次设计还存在一些不足之处，例如:本设计是按楼层定高设计的，而实际每一楼层高度是不一定相等的，因此，设计时应考虑楼层间距自学习功能。但由于时间有限，本人没有考虑。另外，由于实际条件的限制，本设计不能进行调试，这也是不足之处。当然，设计中肯定还有其他不足和纸漏之处，请各位专家和老师指正。 致谢 本论文在选题和设计过程中得到了徐克宝教授的精心指导，而且，在共事的几年中，不论是在工作上还是在日常生活中，徐教授都给了我无微不至的关怀，特别是在教学工作中，徐教授给予了我很大的帮助和支持，在此，我表示由衷的感谢，另外，徐教授严谨治学的学术作风和兢兢业业的治学态度使我受益非浅。在此，同时感谢在我工作学习中给予我帮助的各位领导和老师，也感谢在本次设计中给予我很大帮助的我的几位学生。 最后，对各位专家、老师审阅我的论文深表感谢，并渴望给予批评指正。 参考文献 1.黄立培.变频器应用技术及电动机调速【M]，北京:人民邮电出版社，1997 2.吴忠智.变频器应用手册[M]，北京:机械工业出版社，1995 3.张福恩.交流调速电梯原理.设计及安装维修【M]，北京:机械工业出版社，1993 4.陈一才.大楼自动化系统设计手册【M]，北京:中国建筑工业出版社，1994 5.江秀汉.可编程序控制器原理及应用[M]，西安:西安电子科技大学出版社，1996 6.刘裁文.电梯控制系统[M]，北京:电子工业出版社，1996 7.刘佩武.电梯的使用与维修[M]，北京:机械工业出版社，1994 8.宋伯生.可编程序控制器[M]，北京:中国劳动出版社，1993 9.皮壮行.可编程序控制器的系统设计与应用实例【M]，北京:机械工业出版社，2000 10.何衍庆.可编程序控制器原理及应用技巧[MJ，北京:化学工业出版社，1998 11.朱林根.现代化建筑电气设计施工手册[M]，北京:中国建筑工业出版社，1998 12.梁宾.关于电梯运行舒适感的调试[[J]，广船科技，2002 13.王玉申.通用变频器的选择与使用[[J]，中华纸业，2001 14.赵洪恕.PLC控制交流变频调速控制系统在电梯中的应用[[J]，基础自动化，2000 15.高潮.安川电机公司变频器的发展概况[[J]，电气传动，199716.王也平.可编程序控制器原理及应用【M]，成都:西南交通大学出版社，1994 17. YASKAWA公司.VAR1SPEED-61665说明手册，1996 18.涌入中国电梯业第三次浪潮[[Jl，中国电梯，2001 19.陈海雄.电梯产品的绿色呼唤[[Jl，中国电梯，2001 20.姚秋霞.现代电梯浅析与展望[[ill陕西广播电视大学学报，2002 21.崔纳新.变频调浦器在电梯改造中的应用[[J]，电气传动自动化，2000 22.赵海峰.变频变压调速技术在电梯中的应用[[J]，新技术新工艺，1997 23.杨增红.PLC控制PW-VF型变频变压调速电梯控制系统[[Jl，工业控制计算机，2000 24.张燕宾.SPWM变频调速应用技术【M]，北京:机械工业出版社，1997 25.马小亮.大功率交一交变频调速及矢量控制技术[M]，北京:机械工业出版社，1996 26.杨长能.可编程序控制器(PC)基础及应用[lull，重庆:重庆大学出版社，1999 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容