1、山东科技大学学士学位论文 摘要摘要在现代社会及经济活动中，电梯已成为城市物质文明的标志。电梯性能的好坏对人们生活的影响越来越显著，因此必须努力提高电梯系统的性能，保证电梯的运行既高效节能又安全可靠。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得到了快速发展，交流变频调速技术已进入一个崭新的时代，其应用越来越广。新技术的产生发展同时也促进了电梯行业的快速发展。现在电梯的拖动技术已经发展到了变压变频调速，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制。本文采用PLC和变频器实现电梯常规控制的基础上，通过对变频器和PLC芯片的合理选择和设计大大提高了电梯的控制水平，使电梯达到了较为理想的控
2、制和运行效果。关键词：电梯，PLC，变频器，变频调速ABSTRACTIn the modern social and economic activities, the elevator has become a symbol of urban material civilization.Elevator performance good or bad influence on peoples lives more and more significant, so must try to improve the performance of the elevator system, to ens
3、ure energy-efficient operation of the lift both safe and reliable. Along with our country economy, the rapid development of microelectronics technology, computer technology and automatic control technology obtained fast development, VVVF technology has entered a new era, its application more widely.
4、 The generation of new technology development and promote the rapid development of the elevator industry. Now drag the elevator technology has developed to the VVVF, which is also controlled by the PLC logic to replace the original relay control.In this paper, to achieve lift conventional PLC and in
5、verter control, based on the frequency converter and the PLC chip through the rational selection and design greatly improves the level of control of the elevator, the elevator reached the ideal control and operating results.Keyword:Elevator ,PLC, Inverter,VVVF山东科技大学学士学位论文 目录目录摘要11 绪论11.1 研究目的及意义11.2
6、 国内外研究现状21.3 本课题研究内容42 电梯的概述52.1 电梯的产生52.2 电梯的设备52.2.1电梯的结构52.2.2电梯的种类72.2.3电梯的主要参数82.2.4电梯的安全保护装置93变频器的选择及参数设计113.1 变频器的概述113.1.1变频器的简介113.1.2变频器的发展方向133.1.3变频器的调速原理143.1.4变频器的分类153.1.5变频器的主要功能153.2变频器的选择173.2.1变频器品牌型号183.2.2选择变频器规格183.2.3选择的变频器应满足的条件193.3通用变频器193.3.1通用变频器简介203.3.2西门子M440变频器简介213.3
7、.3变频器主要参数设置244 PLC的选择274.1 可编程控制器的概述274.1.1PLC的定义及特点274.1.2PLC的基本结构和工作原理314.2.1 S7-200 PLC 的系统配置345 系统硬件设计365.1电机调速系统的设计365.2电梯的控制要求365.3电梯工作过程分析385.4系统流程图385.5 I/O点数分配395.5.1I/O分配表395.5.2PLC外部接线图406 系统软件设计426.1西门子可编程序控制器介绍426.2控制系统程序设计436.2.1开关门控制436.2.2轿厢内呼叫456.2.3轿厢外呼梯476.2.4顺向截梯和逆向截梯49总结53参考文献54
8、致谢55附录56附录A 外文文献56附录B 中文翻译61山东科技大学学士学位论文 绪论1 绪论1.1 研究目的及意义电梯是安装在建筑物内的一种交通工具，是为了满足人们对于垂直运输的需要而建立的。在现代社会电梯就如同汽车、轮船一般不可或缺。有关资料显示，在美国，每年乘坐其他交通工具的人数约为80亿人次而乘坐电梯的人数达到540亿人次之多。如今，电梯的使用情况已成为衡量现代化发展程度的一种标志，从某种意义上说，电梯也成为研究一个城市中居民生活状态的最完美空间。社会生产力的不断发展带动了人类文明的高速发展,特别是20世纪70年代以后,高层建筑在世界范围内得到的迅猛发展,极大地促进了电梯技术的改良和革
9、新近半个世纪以来,电梯技术从原始的模型升降机发展到能满足人类需要的高级智能化电梯。最初的电梯是由司机操作控制的,然而这样不但浪费人力还很浪费财力于是,为了解决这个问题,便在旅馆和住宅楼里采用了简易的自动控制方式来控制电梯它的优点是可以不利用人力便可自动记住呼梯信号以响应最先呼叫的乘客的需求,不过这种控制方式却无法同时一记住多个呼梯信号,这就造成电梯的使用不方便、效率低于人力操作效率的缺点。为了解决这一问题,后来便出现了集选控制,该控制很好地解决了原先那种简易的自动控制不能记住多个呼梯信号的问题并且还具有能在运行方向上依次进行响应的特点。电梯的拖动技术经历了直流电动机驱动到交流单速电动机驱动、交
10、流双速电动机驱动、交流调速调压控制及后来的交流调速调频调压控制的几个阶段，这几个阶段的发展使电梯控制技术得以不断成熟。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。具有安全、可靠等优点。因此，PLC控制技术加变频调速技术已经成为现代电梯行业的一个热点。1.2 国内外研究现状 电梯最初是以升降机为模型的。公元前年，古希腊的阿基米德设计了第一台升降机。在我国，使用的水井辘轳也是一种人力卷扬机。随着蒸汽机的产生，1835年，世界上出现第一台以蒸汽机为动力的载货升降机。1853年，美国人奥的斯研究出一种用于升降机的安全装置，使得轿
11、厢能够正常运行，保证了乘载人员的安全。它是现代电梯安全钳的胚体，为电梯的发展奠定基础。1858年，世界上第一台以蒸汽机为动力并带有安全装置的载人升降机诞生。1889年，直流电动机作为动力率先被奥的斯公司使用，由于电动机的优点，电梯真正趋于实用化。由于是以电力带动轿厢升降，所以人们称之为“电梯”。1903年，电梯的安全性和传动机构能有了重大改进，摩擦拽引的形式取代了传统的鼓轮绕绳式。此后，电梯在动力发展比较成熟后，电气控制以及速度调节问题得到了更大的关注。1915年，自动平层控制系统设计成功。1924年，信号控制系统的发展使电梯操纵大大简化。1928年，开发了集选控制电梯。第二次世界大战以后，新
12、技术特别是电子技术的发展，电梯的发展得到了极大的推动。1949年，纽约联合国大厦，首次使用了群控电梯。1955年，出现了小型计算机控制的电梯。1967年，可控硅技术的出现，是电梯的拖动系统简化，性能得到了很大的提高。1971年，集成电路被广泛应用，出现了数控电梯。1976年，电梯开始采用电脑进行电气控制，使其进入了一个崭新的发展时期。八十年代，出现了调压调频的交流电梯，从而又开拓了电梯电力拖动的新领域。1992年12月，奥的斯公司在日本东京的Narita机场安装了水平穿梭人员运输系统。1993年，三菱公司在日本横滨地区12.50m/s速度的超高速乘客电梯，是当时世界速度最快的乘客电梯。1996
13、年，奥的斯公司引入集垂直运输与水平运输的复合运输系统的概念。该系统采用直线电机驱动，在一个井道内设置多台轿厢。轿厢在计算机导航系统控制下，可以在轨道网络内交换各自运行路线。2000年，深圳市旺龙智能科技有限公司在中行苑安装了第一套 IC 卡电梯控制器，从此深圳开始出现IC卡电梯控制系统。由于人们对节能、安全、智能的要求越来越高，IC卡电梯控制产品广泛的安装在各种大厦中的电梯。 从以上可以看出，每当解决了关于电梯安全性能的重大问题后，电梯的发展就会进入一个新的发展阶段。而在今天，在大力倡导节能的今天，电梯将往节能的方向不断发展，同时，也要兼顾舒适度、快速性、安全性等问题。1.3 本课题研究内容随
14、着现代城市的发展，高层建筑日益增多，电梯成为人们生产生活必不可少的工具之一，其性能也对人们的生活产生了越来越大的影响。因此必须保证电梯的运行既高效节能又安全可靠。传统的电梯采用继电器来实现电机工作状态的改变，继电器存在电器元件多、功能弱、故障频繁、可靠性差和寿命短等问题。因此本次设计针对继电器电梯存在的问题，采用可编程控制器（PLC）和变频器改造现有的电梯控制系统。首先，先介绍一下电梯的基本概况，然后选择所能用到的变频器，然后再介绍PLC的选择及硬件设计，完成在介绍软件设计，最后总结本次毕业设计。4山东科技大学学士学位论文 电梯的概述2 电梯的概述2.1 电梯的产生 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展示了他的发明升降机，这是历史上第一部安全升降机。从此以后，升降机得到了广泛应用。而我国，从改革开放以来，全国各地高层建筑不断出现，而电梯的需求量也日益增长，各种电梯也不断被开发出来并投入运行。为确保电梯正常运行、安全使用，必须要了解电梯、熟悉电梯、管理电梯、维护好电梯。2.2 电梯的设备2.2.1电梯的结构电梯是机电合一的一种大型的复杂的产品，是现代科学技术的综合产品。电梯的结构包括四大空间和八大系统。其中，四大空间包括：机房部分、井道部分、层站部分和轿厢部分。八大系统包括：曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电
