前言1. 课题的必要性与发展概况进入九十年代，随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对升降机的安全性、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)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，升降机的继电器控制方式已逐渐被PLC控制代替。

同时，由于电机交流变频调速技术的发展电梯的拖动方式已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已成为现代电梯行业的一个热点。

PLC是一种用于自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方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。

升降机采用了PLC控制，用软件实现对升降机运行的自动控制，可靠性大大提高。

控制系统结构简单，外部线路简化.另外可方便地增加或改变控制功能。

也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。

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。

变频调速升降机使用了先进的SPWM技术，明显改善了升降机运行质量和性能;调速范围广、控制精度高，动态性能好，舒适、安静、快捷，几乎可与直流电机媲美。

同时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，节能显著。

MCGS(Monitor and Control Generated System，通用监控系统)是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，能够在Windows平台上运行。

通过对现场数据的采集处理。

以动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式。

向用户提供解决实际工程问题的方案。

充分利用windows图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点。

比以往使用专用机开发的工业控制系统更具通用性．在自动化领域有着更广泛的应用。

本文利用MCGS组态软件检验电梯PLC控制系统的运行情况。

2．方案选择本设计通过多种方案的比较和对照，完成了升降机控制系统中变频器和可编程控制器的选择。

2. 1 变频器的选择随着变频器性能价格比的提高，交流变频调速已应用到许多领域，由于变频调速的诸多优点，使得交流变频调速在升降机行业也得到广泛应用。

目前，有为升降机控制而设计的专用变频器，其功能较强，使用灵活，但其价格昂贵。

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。

目前，市场流行的通用变频器的种类繁多，而电升降机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。

升降机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的一项重要内容。

本设计中拖动调速系统的关键在于保证升降机按理想的给定速度曲线运行，以改善升降机运行的舒适感;另外，由于升降机在建筑物内的耗电量占建筑物总用电量的相当比例，因此，升降机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，特别适合升降机类负载频繁变化的场合。

2. 2可编程序控制器(PLC)的选择根据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。

又因为升降机是双向运行的，所以PLC还须具有可逆计数器。

综合考虑后，本设计选择了日本三菱公司生产的FX系列机。

FX系列机具有体积小，功能较强，价格便宜，使用灵活、方便等优点。

本设计按三层的升降机考虑。

3．系统硬件设计3. 1 变频器参数设置参数设置原则:(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Oft，带速抱闸将影响舒适感;(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。

3. 1. 1 变频器容量计算变频器的功率可根据曳引机电机功率、升降机运行速度、升降机载重与配重进行选取。

设升降机曳引机电机功率为P1升降机运行速度为v，升降机自重为w1，升降机载重为W2配重为W3重力加速度为g，变频器功率为P。

在最大载重下，升降机上升所需曳引功率为P2:P2=[(W1+W2-W3)g+F1]v3. 1. 2 变频器制动电阻参数的计算由于升降机为位能负载，升降机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R1的大小应使制动电流I1的值不超过变频器额定电流的一半，即/R1≤I/2I1=Uo3. 2 PLC控制系统设计升降机PLC的控制系统和其他类型的升降机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3.1为升降机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，存储在存储器并由PLC软件运算处理，然后经输出接口分别向指层器及召唤指 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。

3. 3 系统结构框图4 工艺过程与控制要求4．1 呼叫控制：升降机静止状态时应处于某个楼层，将呼叫按钮、平层传感器分别组合成数值编码，二者进行数值比较。

当呼叫数值大于平层数值时，升降机上行；当呼叫数值小于平层数值时，升降机下行；当呼叫数值等于平层数值时，升降机停止。

4．2 平层控制：升降机运行中接近某个楼曾的平层传感器时，发出对应的代码，使升降机停止，升降机升至某个楼层时，应在该层停留一定的时间后方可再次处理其他楼层的呼叫信号。

4．3 呼叫优先权：呼叫优先权是有多个呼叫信号时，控制系统有限处理的一种机制。

同方向出现多个呼叫信号时，升降机按正常方式运行。

上、下方向出现混合呼叫时，升降机上行优先。

升降机处于上、下行状态时，来自任何反方向的呼叫信号均无效。

第一章 绪论继电器组成的顺序控制系统是最早的一种实现升降机控制的方法。

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，升降机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，升降机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 升降机继电器控制系统的特点及存在问题1. 1. 1 升降机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升降机，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。

升降机继电器控制系统故障率高，大大降低了升降机的可靠性和安全性，经常造成停机，给乘用人员带来不便和惊忧。

且升降机一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成升降机机械部件损坏，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。