基于plc和变频器的电梯控制系统设计毕业论文

基于plc和变频器的电梯控制系统设计毕业论文内容摘要：

前提下，保证 PLC 控制系统安全、可靠。 （ 3） PLC 控制系统尽可能简单。 （ 4）具有高的性价比。 二、 PLC 控制系统设计步骤 图 21 是 PLC 控制系统设计步骤的流程图。 详细步骤如下： （ 1）了解和分析被控对象的控制要求，确定输入、输出设备的类型和数量。 （ 2）根据输入、输出设备的类型和数量，确定 PLC 的 I/O 点数，并选择相应点数的 PLC 机型。 （ 3）合理分配 I/O 点数，绘制 PLC 控制系统输入、输出 端子接线图。 （ 4）根据控制要求绘制工作循环图或状态流程图。 （ 5）根据工作循环图或状态流程图编写梯形图、指令语句、汇编语言或计算机高级语言等形式的用户程序。 （ 6）用编程器将用户程序输入到 PLC 内部存储器中，进行程序调试。 （ 7）程序调试。 先进行模拟调试，再进行现场联机调试；先进行局部、分段调试，再进行整体、系统调试。 （ 8）调试过程结束，整理技术资料，投入使用。 重庆科技学院高等 教育自学考试本科毕业论文 2 PLC 控制系统与变频器 8 三、采用 PLC 控制系统控制具有的优点 为：在电梯控制系统中采用 PLC，用软件实现对电 梯运行的自动控制，提高了可靠性。 去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部接线简化。 PLC 可以实现复杂的系统控制，方便的增加或改变控制功能。 PLC可进行故障的自检和报警显示，提高了系统的安全性。 并便于检修。 用于群控调配和管理，提高了电梯的运行效率。 改变控制方案时不需要改动硬件接线。 变频器的分类 变频器的种类有很多 ，根据不同的分类方法将变频器分为： 按交换环节方法分：交 直 交变频器；交 交变频器。 按主电路工作方式分：电压型变频器；电流型变频器。 按电压的调制方式分： PAM 变频器； PWM 变频器。 按工作原理分： V/f控制变频器；转差频率控制变频器；矢量控制变频器；直接转矩控制变频器。 按用途分：通用变频器；高性能变频器；具有电源再生功能的变频器；风机、水泵用变频器；其他专业变频器。 分控对象、明确控制要求 选择 PLC 机型 硬件设计 软件设计 模拟调试 修改 修改 符合设计要求。 现场联机调试 符合设计 要求。 投入运行 否 否 否 否 是 图 21 PLC 控制系统设计步骤流程 重庆科技学院高等 教育自学考试本科毕业论文 2 PLC 控制系统与变频器 9 变频器的选择 变频器是变频调速系统的核心设备， 它的质量对系统的可靠性有很大的影响，选择品牌时，质量品质，是选择时重要考虑的因素。 在同一品牌中选择时，则依据已确定的调速方案、负载类型以及应用时所需的附加功能来确定。 选择变频器的规格以及满足条件 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。 根据具体的工程情况，可以有以下的几种选择方式： （ 1）按照标称功率选择：一般做为初步投资估算依据。 （ 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）照转矩过载能力选择。 且 选择的变频器应满足以下条件： （ 1）根据被控设备的负载特性选用通用变频器的类型。 （ 2）所选用通用变频器的类型与被控异步电动机的参数匹配。 （ 3）为降低电梯成本，选用通用变频器。 （ 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。 VS616G5 变频器 VS616G5 变频器属于电压型变频器， 包括 4 种控制方式： V/F控制、带 PG反馈的 V/F 控制、无传感器的磁通矢量控制和带 PG 反馈的磁通矢量控制。 VS616G5只需简单的参数设置就可以用于广泛的应用领域。 其主要参数设置如表 21所示。 重庆科技学院高等 教育自学考试本科毕业论文 2 PLC 控制系统与变频器 10 表 21 VS616G5变频器主要参数设置 重庆科技学院高等 教育自学考试本科毕业论文 2 PLC 控制系统与变频器 11 表 22 示出了控制电路端子的功能说明。 变频器的输入信号包括对运行 /停止、正转 /反转、点动等运行状态进行操作的数字操作信号。 变频器通常利用继电器触点或晶体管集电极开 路形式得到这些运行信号 PLC 的输出端口可以和变频器的上述信号端子直接相连接，从而实现 PLC对变频器的控制。 变频器的监测输出信号分为开关量检测信号和模拟量检测信号两种，用来和其他设备配合以组成控制系统。 模拟量检测输出信号既可根据需要送给电流表或频率表，也可以送给 PLC 的模拟量输入模块。 对于开关量检测信号，由于是通过继电器触点或晶体管集电极开路的形式输出，额定值均在 24V/50mA 之上，符合 FX系列 PLC 对输入信号的要求，所以将变频器的开关量检测信号 FX系列 PLC 的输入端直接相连接，从而实现信号的反馈控制。 表 22 控制电路端子的功能说明 种类 端子符号 端子名称 功能说明 数字 输入 信号 1 正转停止 闭，正转；开， 停止 多功 能输 入端 2 反转停止 闭，反转；开， 停止 3 外部故障 闭，故障；开， 正常 4 故障复位 闭 时复位 5 主速 /辅助切换 闭辅助频率指令 6 调速指令 2 闭多段速设定 2有效 7 点动指令 闭 时点动运行 8 外部封锁指令 闭时变频器停止输出 11 顺序公共端子 数字 输出 信号 9 运行信号 运行时 闭 多功 能输 出端 10 25 零速信号 零速值 (b201)以下时 闭 26 速度一致信号 在设定频率 177。 2Hz以内 闭 27 多功能输出公共端 18 故障输出 故障时 1820之间闭合 故障时 1920之间 断开 19 20 模拟 输出 信号 21 频率表输出 0～ 10V/100﹪频率 22 公共端 23 电流监视 5V/变频器额定电流 重庆科技学院高等 教育自学考试本科毕业论文 2 PLC 控制系统与变频器 12 VS616G5 变频器多级调速的 PLC 控制 利用 PLC的开关量输入输出模块对变频器 的多功能输入端进行控制 ,实现三相异步电动 机的正反转、多速控制。 这种控制方式满足其工艺要求，且接线简单，抗干扰能力强，使用方便，成本低，并且不存在由于噪声和漂移带来的各种问题。 表 22 中多功能输入端子和多功能输出端子的功能为出场时所设定，用户也可以根据需要利用变频器的数字操作器对这些端口重新进行功能设定。 用数字操作器对参数 H101～ H106 进行设定，最多可达 9 段速运行，设定情况如表 23所示。 表 23 多段速参数的设定 端子 对应参数 设定值 内容 5 H103 3 多段速指令 1 6 H104 4 多段速指令 2 7 H105 5 多段速指令 3 8 H106 6 点动频率选择 然后通过 端子 8 和公共端子 11 之间的接通 /断开的组合，可得 9段速频率的选择。 端子接通 /断开的组合与被选择频率的对应关系如表 所示。 表中 1表示接通， 0 表示断开。 其中，点动运转是一种与所设置的加减速时间无关的、单步的、以点动频率运转的驱动功能。 变频器的 7 端子经过功能设定后再通过通断组合，可控制 8 档频率，连同端子 8 对应的点东频率，共可实现 9 段速的控制。 每档相应额频率可以通过数字操作器对参数 D101～ D109的设置而定（范围 0～ 400Hz）。 如表 24所示。 表 24 多段频率的选择 511（段 速 1） 611（段速 2） 711（段速 3） 811（点动频） 被选择的频率 0 0 0 0 频率指令 1D101主速频率数 1 0 0 0 频率指令 2D102辅助频率数 0 1 0 0 频率指令 3D103 1 1 0 0 频率指令 4D104 0 0 1 0 频率指令 5D105 1 0 1 0 频率指令 6D106 0 1 1 0 频率指令 7D107 1 1 1 0 频率指令 8D108 1 点动频率 D109 重庆科技学院高等 教育自学考试本科毕业论文 2 PLC 控制系统与变频器 13 图 22 是 利用 FX 系列 PLC 和 VS616G5 变频器实 现 9 段速的硬件接线图。 由上述变频器端口的重新设定和通断可知， Y Y Y10 和 Y11 全为 OFF 时，电动机以频率指令 1 对应的频率运行（ D101 设定值）； Y6 为 ON,而 Y Y10 和 Y11 全为 OFF 时，电动机以频率指令 2 对应的频率运行（ D102 设定值）；依次类推，可知电动机以其他频率指令运行时 Y6～ Y11 的 ON/OFF 情况。 变频器的数字量检测信号直接和 PLC 的输入端相连。 图 22 多速段运行硬件接线图 重庆科技学院高等 教育自学考试本科毕业论文 2 PLC 控制系统与变频器 14 变频调速方案 一、控制要点 控制模式。 为了保证在低速时能有足够大的转矩，最好采用带转速 反馈的矢量控制方式。 起动方式。 为满足吊钩从“床面”上升时，需要消除传动间隙，将钢丝绳拉紧的要求，应采用 S 型起动方式。 制动方式。 采用再生制动、直流制动和电磁机械制动相结合的方法。 点动制动。 点动制动是用来调整被吊物体空间位置的，应能单独控制。 点动频率不宜过高。 二、调速方案 变频器的选型。 考虑到起升机构对运行的可靠性要求较高，应选用具有带速度反馈矢量控制功能的变频器。 调速机构。 虽然变频器调速是无级的，可以用外接电位器来进行调速，希望调速时的基本操作方法能够和原拖动系统的操作方法相同。 因此，采用左、右各若 干挡转速的控制方式， 重庆科技学院高等 教育自学考试本科毕业论文 2 PLC 控制系统与变频器 15 变频器容量及制动电阻参数的计算 变频器的功率 可根据曳引机电机功率、电梯运行速度、载重与配重进行计算。 设电梯曳引机电机功率为 P1，运行速度为 V，自重为 M1，载重为 M2，配重为 M3，重力加速度为 G，变频器功率为 P，在最大载重下，电梯上升的最大曳引功率为 P2；则： P2=[(M1+M2+M3)G+F] V 其中 F=(M1+M2+M3)G+181。 为摩擦力， 181。 可忽略不计。 变频器的允许过载倍数为 ～。 变频器功率 P应接近电机功率 P1，相对于 P2 留有安全浴量，可取 P=。 由 于电梯为位能负载，在运行过程中会产生能量，所以变频调速装置应具有制动功能。 根据成本和使用效果方面考虑采用能耗制动方式，但制动电阻 R 值的大小应使通过制动电阻 I1 的值不超过变频器额定电流 I的一半，即： I1=U/R≤ I 重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文 3 硬件设计 16 3 硬件设计 电梯的硬件系统 由操纵盘、门厅信号、 PLC、变频器、调速系统构成，系统结构图如图 31所示。 图中变频器只完成调速功能，而逻辑控制部分由 PLC完成。 PLC 负责处理各种信号的逻辑关系，从而向变频器发出起停信号，同时变频器也将自身的工作状态发 PLC 形成双向联络关系。 系统还配置了与电。