电梯无机房安装毕业论文

河南职业技术学院 毕业设计（论文）题 目PLC和变频器在电梯里的应用系（分院）机械电子工程系 学生姓名 梁 雷 学 号 06112036 专业名称 电气自动化技术 指导教师 熊 新 国 2009 年03月 03日河南职业技术学院机电系（分院）毕业设计（论文）任务书姓 名 梁雷 专 业 电气自动化技术 班 级 061班毕业设计（论文）题 目 PLC和变频器在电梯中的应用毕业设计（论文）选题的目的与意义 随着时代的发展，社会经济环境的整体提升，电梯在人们生活中的发展空间也越来越重。由于电梯是载人的起重设备，要求可靠性系数特别大，要能最大程度地满足乘客的舒适感，现大多选用变频器和PLC的电梯控制系统来满足客户对电梯的服务质量的要求。因此在此以PLC和变频器在电梯中的应用为题来做一篇论文，希望能学习和巩固专业知识。毕业设计（论文）的资料收集情况（含指定参考资料）陈家盛：《电梯安装原理及安装维修》，机械工业出版社2006年版。刘载文：《电梯控制技术》，电子工业出版社1996年版。王仁祥：《通用变频器选型与维修技术》，中国电力出版社2004年版。毕业设计（论文）工作进度计划 2008年12月1日 接受《毕业论文任务书》，根据要求在图书馆查阅相关书籍并通过互联网收集相关资料 2008年12月2日~ 2008年12月31日 整理收集到的资料，写初稿 2009年1月1日~ 2009年1月31日 交初稿，并在老师的指导下修改和完善初稿2009年2月1日~ 2009年3月5日 进一步完善后，交定稿接受任务日期 2008 年 11 月 20 日要求完成日期 2009 年 03 月 03 日学生签名：年 月 日 指导教师签名： 年 月 日 系（分院）主任（院长）签名：年 月 日毕业设计（论文）指导教师评阅意见表姓名 梁雷 学 号 06112036 性 别 男专业 电气自动化技术 班 级 061班毕业设计（论文）题 目 PLC和变频器在电梯中的应用评阅意见 成绩 指导教师签字 年 月 日毕业设计（论文）答辩意见表姓 名 梁雷 学 号 06112036 性别 男专 业 电气自动化技术 班 级 061班毕业设计（论文）题 目 PLC和变频器在电梯中的应用答辩时间 地点 答辩小组成员 姓 名 职 称 学历 从事专业 组 长 成 员 秘 书 答辩小组意见答 辩 成 绩： 答辩小组组长签名： 年 月 日PLC和变频器在电梯中的应用梁雷 摘要：本文针对PLC和变频器在电梯中的应用，介绍了PLC和变频器在电梯控制系统中的应用及控制特点，并对电梯的驱动系统和控制系统做了一定的介绍。力求让大家对现代电梯的驱动和控制系统个了解，并明白PLC和变频器如何实现在电梯中的应用和其控制的特点。 关键词：电梯 变频器参数设置 PLC 引言 随着科学的进步，社会经济环境的整体提升，电梯在人们生活中的发展空间也越来越重。由于电梯是载人的起重设备，要求可靠性系数特别大。要求可靠性系数特别大，现大多选用变频器和PLC的电梯控制系统来满足客户对电梯的服务质量的要求。本论文着重介绍变频器和PLC在电梯控制系统中的应用和控制特点，另外还有电梯驱动系统、控制系统和硬件软件的介绍，都有重要的实用价值。 一、电梯驱动系统介绍 （一）、电梯的电力驱动系统对电梯的起动加速、稳速运行、制动减速起着决定性作用。驱动系统的优劣直接影响电梯的起动、制动、加减速度、平层精度、乘座的舒适感等指标。 （二）、由于变频变压技术逐步成熟，因此使用变频变压(VVVF)调速系统控制的电梯也投入使用这种系统驱动的电梯其额定速度已越来越高，而利用矢量变换控制的变频变压系统的电梯的额定速度可达14m/s。它们的调速性能都已达到了直流电动机驱动电梯的水平，并具有驱动控制设备体积小、重量轻、效率高、节省能源等优点，成为当前最新的电梯驱动系统。 二、控制系统介绍 控制系统主要由PLC、变频器及旋转编码器组成。可编程控制器(PLC)负责处理各种信号的逻辑关系，从而向变频器发出起、停等信号，同时变频器也将工作状态信号送给PLC，形成双向联络关系，它是系统的核心。变频器实现电机的调速。本文所选用的安川VS-616G5通用变频器可实现平稳操作和精确控制，使电动机达到理想输出。为满足电梯的要求，变频器又要通过与电动机同轴连接的旋转编码器和PG卡，完成速度检测及反馈，形成闭环系统。旋转编码器与电动机同轴连接，对电动机进行测速。旋转编码器输出A、B两相脉冲，旋转编码器根据A、B脉冲的相序，可判断电动机转动方向，并可根据A、B脉冲的频率测得电动机的转速。旋转编码器将此脉冲输出给PG卡, PG卡再将此反馈。 （一）、硬件系统组成 控制系统包括信号采集和PLC控制两部分。 (1) VS-616G5变频器具有自学习功能，在使用矢量控制时，变频器能自动设定、电动机铭牌范围的电动机参数。由此从变频器专用电动机到通用电动机都可以进行矢量控制运行，电动机可最大限度地发挥作用。VS-616G5可使用PID控制功能实现简单的追踪控制，使用脉冲发生器等速度检测器时，不管负载大小变化都可使其速度保持一致，更保证了电梯零速制动抱闸的要求。 (2) 旋转编码器(PG)的选择。 本文根据电梯平层精度要求选择PG。根据GB1058/T-1997电梯技术条件中的要求，运行速度为调速电梯的平层精度为±15mm以内。而平层精度与钢丝绳的松紧度，平层干簧管的位移，PLC的输入脉冲数有关。前二者为机械因素，而PLC的输入脉冲来自于脉冲监视输出。考虑PLC的自身频率，为保证输入脉冲的正确性，设定PG脉冲监视输出分频比F1-06功能码为16，既PG输出脉冲的1/16作为PLC的输入脉冲。为尽可能在PG参数上来保证平层的精度，以1mm误差计算。齿轮箱减速比K为61:2，曳引机直径D为，采用半绕式2:1绕法，N=2，电机每转一圈电梯上下行程: L=×D×K×1000/N(mm)（1） 代入式(1)求得L= PG参数=×16=536p/rev。根据PG解析度的分类，选用解析度为600的旋转编码器。本文采用增量式圆光栅编码器, 它将测得的转速脉冲反馈给变频器，形成闭环控制。 (3) 由于电梯是载人的起重设备，要求可靠性系数特别大，为最大程度地满足乘客的舒适感，使用VS-616G5的带PG矢量控制，将测速脉冲反馈给变频器，提高控制精度;为配合脉冲记数和平层精度，选用三菱公司FX2N系列可编程控制器PLC，其X0-X1端子可采取高速脉冲，满足了系统记数，达到准确平层的要求。 当电梯检修时，方式是点动运行方式，PLC向变频器发出方向和检修运行信号，装置按预先编好的速度指令向电动机输送点动频率(10Hz)的交流电，作上、下慢速运行。 当电梯正常运行时，PLC向变频器发出快速命令和方向信号，系统按预先编入的频率指令沿理想曲线上升至满速(45Hz)运行。当需要减速时，PLC断开高速指令，输出按理想曲线下降至停止，在降速过程中，由于系统的惯性作用，将动能通过能量回馈装置消耗在制动电阻上，因此曳引电动机不会发热，可以不用强迫冷却风机。变频器内部带电流反馈和速度反馈。电梯的速度通过脉冲编码器反馈回变频器，当实际速度高于或低于给定速度时，变频器会自动调节输出电压(电流) 和频率，使两者相等，从而达到理想的运行状态。 （二）、软件部分说明 (1) VS-616G5参数设置如下表1所示。 表1 VS-616G5参数设置参数 名称 设定值 说明A1-02 控制方式选择 2 不带PG矢量控制方式B1-01 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 B2-01 零速电平选择 B2-04 停止时直流制动时间 L0S C1-03 加速时间2 C1-04 减速时间2 C2-01 加速开始时S型曲线时间 0AS C2-02 加速完了时S型曲线时间 0AS C2-03 减速开始时S型曲线时间 0AS C2-04 减速开始时S型曲线时间 C5-01 ASR比例增益1 5 C5-02 ASR积分时间1 3S D1-09 检修速度 200rpm E1-01 输入电压设置 380V E1-04 最高输出频率 50HZ E1-05 最大电压 380V E1-06 额定电压频率 50HZ E1-09 最低输出频率电压 0 E2-01 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F1-01 PG常数 根据旋转编码器铭牌设置F1-02 PG短线检测时的动作选择 0 F1-03 超速时的动作选择 0 F1-04 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 要实现对变频器的控制，必须对PLC进行编程，通过程序实现PLC与变频器信息交换的控制。编程的重要依据是系统的工作过程。电梯的一次完整的运行过程，就是曳引电动机从起动、匀速运行到减速停车的过程。电梯运行方向确定后，在关门信号和门锁信号符合要求的情况下，电梯开始起动运行, PLC正转(或反转) 及高速信号输出有效，电动机从0Hz到50Hz开始起动,起动时间为，然后维持高速(变频器参数设置，D1202=50Hz)一直运行，完成起动及运行段的工作。在接近目标楼层时，相应的接近开关动作，给PLC输入换速信号，PLC撤消高速信号输出，同时输出爬行信号。爬行的输出频率由变频器参数设置(D1203=6Hz)。从高速的频率到爬行速度的频率的减速时间也是，当达到6Hz的速度后，电梯就以此速度爬行。电梯到达目标楼层时, 给PLC输入平层信号，PLC撤消正转(或反转)及爬行信号，电动机从爬行频率减速到0Hz, 减至0Hz后，零速输出点断开，通过PLC抱闸自动开门。 （2） PLC部分程序清单 0 LD M8000 1 AND C10 2 DMOV K3431 D303 11 DMOV K6557 D305 20 LD T11 21 SET S1 23 LDI T11 24 RST S1 26 LD M8000 27 OUT C235 K8888888 32 LD Y010 ………… 33 RST M8235 875 DZCPP D305 D307 C235 M64 892 LDI X020 893 AND M65 894 AND M151 895 MOV K3 D230 900 LD M151 901 OUT T50 K50 904 LDI M151 905 OUT T51 K10 908 LD T50 909 OUT M152 910 LD M50 911 OR X005 912 RST M151 913 LD X004 914 OUT Y043 915 END (3) 电梯变频调速系统PLC的I/O分配如下表2所示。 表2 电梯变频调速系统PLC的I/O分配 输入地址：一层限位行程开关SQ1 X0二层限位行程开关SQ2 X1三层限位行程开关SQ3 X2四层限位行程开关SQ4 X3一层上行请求开关1 X4二层上行请求开关2 X5三层上行请求开关3 X6四层下行请求开关4 X7一层上行请求开关1 X10二层上行请求开关2 X11三层上行请求开关3 X12四层上行请求开关4 X13极限开关SQ5 X14极限开关SQ6 X15 输出地址：电梯上行 Y0 Y2 M正转电梯下行 Y1 Y3 M反转 三、控制系统特点 （一）、采用优先级队列 根据电梯所处的位置和运行方向，在编程中，采用了四个优先级队列，即上行优先级队列、上行次优先级队列、下行优先级队列、下行次优先级队列。其中，上行优先级队列为电梯向上运行时，在电梯所处位置以上楼层所发出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的队列: 上行次优先级队列为电梯向上运行时，在电梯所处位置以下楼层所发出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的队列。 （二）、用检测逻辑控制 当电梯以某一运行方向接近某楼层的减速位置时，判别该楼层是否有同向的呼叫信号(有呼叫请求时，相应寄存器为l，否则为0)，如有，将相应的寄存器的脉冲数与比较寄存器进行比较，如相同，则在该楼层减速停车;如果不相同，则将该寄存器数据送入比较寄存器，并将原比较寄存器数据保存，执行该楼层的减速停车。 （三）、采用先进先出队列 根据电梯的运行方向，将同向的优先级队列中非零单元(有呼叫时此单元为七零单元，无呼叫时则此单元为零)送入寄存器队列(先进先出队列FIFO), 利用先进先出读出SFRDP指令，将FIFO第一个单元中的数据送入比较寄存器。 （四）、对变频器的灵活控制 PLC根据控制的要求，可向变频器发出正向运行、反向运行、减速以及制动信号，再由变频器根据一定的控制规律和控制算法来控制电机。 （五）、可靠的系统工作状态 当系统出现故障时，PLC可向变频器发出信号，则避免了更大事故的发生。 结束语 以PLC和变频器为核心的电梯控制系统可根据客户的要求对以往的电梯控制系统进行改造，这不仅避免了旧系统的诸多缺点而且更加节约能源。本控制系统具有先进、可靠、经济的特色。 参考文献：①陈家盛：《电梯安装原理及安装维修》，机械工业出版社，2006年版。②刘载文：《电梯控制技术》，电子工业出版社，1996年版。③王仁祥：《通用变频器选型与维修技术》，中国电力出版社，2004年版。

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摘 要 ：电梯在现代建筑中随处可见，应用十分广泛。在电梯技术的发展过程中，无机房电梯成为当今电梯产业的重要发展方向。越来越受到用户和厂商的青睐。无机房电梯的发展对电梯行业的发展意义重大，可以大幅降低生产和运营成本。本文对无机房电梯的传动系统、自动化控制中心等方面的核心技术进行了简单的论述，并对其在实际应用中所遇到的一些问题进行了初步分析。并针对这些问题提出了解决措施。对无机房电梯技术的发展做出了展望。

关键词 ：无机房电梯 自动化控制系统 远程报警 传动系统

一、概述

随着社会经济的发展，成本控制和节能环保成为各行各业日益关心的重要话题。电梯作为建筑物内的重要组成部分和功能单元，其行业技术需求也逐步提高。无机房电梯技术从而应运而生。无机房电梯不仅仅是把机房空间省略，而是对常规电梯理念的改革和创新。无机房电梯技术的出现，省略了电梯机房的占用空间，节约了建筑本身的空间成本。使建筑物的空间设计更加简单灵活。并且随着一些智能设备的研发和投入，使电梯的整体性能大大改善，从材料消耗和能源损耗上都大大降低，如今无机房电梯已成为电梯行业发展的重要方向。

二、无机房电梯技术的发展

无机房电梯技术经过多年的发展，从第一代产品的研发到当今各大主流产品在整个市场的广泛应用，其可靠性和自动化水平在飞速提高。最初的无机房电梯吧主机一部分放在井道内，之后发展到将整个主机全部安装到井道内部。由于把主机放在箱体顶部其安全性和噪声污染的问题难以根治，所以其发展受到一定限制。当今主流产品大都选择将主机安装在导轨顶部或者井道底部。随着无机房电梯技术的'迅速发展，其在发达国家的市场占有率也在迅速提高，超过三分之二的电梯都是无机房电梯。在国内，其发展也相当迅速，由于其占用空间小，且具有节能环保等优势，所以越来越多的得到应用，并逐渐成为电梯行业的主流。

三、无机房电梯系统的配置

主机的安装方式

主机安装在顶部

这种方式的主机安装在井道顶层空间。其优点主要是主传动机构和调速器安装可靠，其平稳度和有机房电梯等同，且由于上部空间比较大同时方便设备调试和设备维护。其不利因素主要有电梯载重、运行速度和最大上升高度受传动装置外形的限制，并且此种安装方式电梯事故应急盘车控制难度较大。

主机安装在底部

此种方式的主机一般安装在井道底部，处在底坑和配重之间的投影空间，其优势在于使电梯的载重量提高，提升速度也加快了，且紧急盘车控制也十分简便。但是由于其安装位置地势较低，当遭遇暴雨发生积水时，雨水流入底坑，容易导致电机进水短路，造成重大损失。

主机安装在导轨上

此种安装方式的主机一般安装在导轨上部，其优势在于占用空间进一步减少，但承载能力和提升速度受到一定影响。

主机安装于轿厢上方

此种安装方式的的主机安装在轿厢上方，控制系统在轿厢侧面，因此随行电缆较多，且主机运行噪音大，故障救援操作难度大。

主机的传动设计

主机传动技术是无机房电机的核心技术。常规电梯由于安装空间大，传动设备安装自由，限制小。而井道空间狭小，因此主传动装置安装受到较大限制。

永磁同步电机拖曳钢丝绳传动

此种传动方式应用永磁同步电机带动主机，其尺寸较常规一步电机系统缩小近40%，因此方便安装且节能环保。但其仍有很多不足需要改善。比如，曳引机蜗杆的自锁问题，需直接把力矩施加在曳引轮轴上，且容易出现溜车问题，且制动停车困难。因此只有具有足够的抱闸力矩才能克服轿厢和配重的拉力。而能耗却随着力矩的增加而增加。并且力矩增大的同时也造成开合闸噪声大，这就要求尽量减小抱闸间隙，使安装变得困难。

拖拉钢带传动

此种传动方式采用轴式电机用钢丝带代替了常规的钢丝绳，使曳引轮的直径大幅减少，使其在井道中的安装更加简便。但是由于曳引轮的直径变小，相同提升速度下需要的转速更高，因此可能导致电机过热，并且由于包角小，使磨损变得严重，使主机的使用年限缩短。

直线电机传动

此种传动方式，其驱动电机主要有直线感应电机和指向同步电机两种。筒形直线感应电机和常规曳引机类似，但结构更加简单、且成本更低、安全性更高。但其性能要劣于永磁同步电机。永磁直线同步电机的空间占用更小，但成本大大增加。

摩擦轮传动。此种驱动方式是把带摩擦轮主机配置在轿厢下方。在压轮的作用下，其与轿厢导轨之间有一些压力存在。此种方式的动力在于主机推动摩擦轮旋转，在摩擦力的驱动下电梯完成上下动作。此种方式存在一定的缺陷，所以应用较少。

电气传动系统

控制柜的布置

无机房电梯的控制柜和主机间的距离一般较近，以方便走线。其安装方式一般有一下三种：

(1)传动主机在井道底部时，控制柜可采用壁挂式安装在井道壁和轿厢之间的空间。

(2)传动主机在井道底部时，控制柜和顶层层门做成一体式。

在井道壁开孔安装主机时，控制柜在孔内安装并应尽量减小体积。

合理安装

设备的安装应考虑方便安装和日常维护。电气元件的选择应该充分考虑井道的环境，本着线路布线便利的原则。其外形设计应与安装形式相适应，在结构上应方便日常维护。

满足电气可靠性要求

无机房电机井道设备排布比常规电梯结构紧凑，从而使日常维护的难度增大，因此应尽可能减少器件更换频率，加大系统可靠性。因此在选择电气器件时应选择使用寿命长，制造水平高，经久耐用的产品。在器件安装时应做好系统的抗干扰工作。设备间信号的传输应尽量选用通讯方式，以减少控制电缆的数量。

有机房电梯和无机房电梯，顾名思义，就是一个有单独的机房，一个没有单独的机房。一般有机房电梯都会在电梯的最上方设一个单独的房间，就叫电梯机房。主要作用就是把一些相关的设备放在这个机房里。无机房电梯，就是指不会单独留一个电梯机房。那么电梯的一些相关设备就直接放到电梯井道里了。\x0d\x0a从这个角度来说，有机房电梯比较占地方，需要单独给它配个机房，无机房虽然不占地方，但是井道得做宽点、做深点，因为得把设备搁在井道里。\x0d\x0a除此之外，对结构专业影响比较大的就是有无吊钩梁。一般结构图上，在电梯机房的顶板上都会专门设一根吊钩梁，其用处不是拿来吊电梯的，是为了检修用的。比如电梯坏了，需要检修的时候，得把相关设备和轿厢等吊起来或者拉上来检修，这时就需要用到吊钩梁了。吊钩梁上有一个弯钩，是用光圆钢筋弯成的，这个钩子在检修时就会起作用的。\x0d\x0a无机房电梯的相关设备是直接装在井道的侧壁上的，所以不需要设置吊钩梁，而有机房电梯，需要在电梯机房顶板上设置吊钩梁。这就是有电梯机房和无电梯机房对于结构专业区别。