变频调速电梯系统设计

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3）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:

1）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。

2）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。

3）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。

4.1.2 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。

4.2 PLC的选择

PLC电梯控制系统的控制核心是PLC。哪些信号需要输入PLC，PLC需要输出哪些信号，以及采用何种编程方式都需要仔细分析。输入输出点的确定是设计整个控制系统的首要问题，决定系统的程序及硬件线路的方案。

4.2.1 轿厢楼层位置检测方法

① 轿厢楼层位置检测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，每层需使用一个磁感应器，因此低层建筑可以考虑此种方法来进行轿厢楼层检测。本设计所使用的楼层检测方法就是此种方法。当楼层较高时，会占用PLC太多的输入点，所以高层建筑不易使用这种方法。

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

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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。现在电梯设计使用此种方法的比较常见。

② 电梯位置的确定与显示：

轿厢中的乘客及门厅中等待电梯的人都需要知道电梯的位置，因而轿厢及门厅中都设有以楼层标志的电梯位置。但这还不够，电梯的运行还需要更加准确的电梯位置信号，以满足制动停车等控制的需要。传统电梯的位置信号一般由设在井道中的位置开关，如磁感应器提供，当轿厢上设置的隔磁板插入感应器时，发出位置信号，并启动楼层指示。

③ 轿厢的平层与停车：

轿厢运行后需确定在哪一层站停车，平层即是指停车时，轿厢的底与门厅“地平面”应相平齐，一般有具体的平层误差规定，如平层时两平面相差不得超过3mm。平层停车过程需在轿厢底面与停车楼面相平之前开始，先是减速，再是制动，以满足平层的准确性及乘客的舒适感。传统电梯的平层开始信号由平层感应器发出。上平层感应器及下平层感应器装在轿厢顶部，隔磁板安装在井道壁上。上行时，上平层感应器首先插入隔磁铁板，发出减速信号，电梯开始减速，至下平层感应器插入隔磁铁板时，发出开门及停车信号，电动机停转，抱闸抱死:下行时下平层感应

1—5：1-5层感应器；6：上平层感应

器；7：下平层感应器

器首先插入隔磁铁板，发出减速信号，电梯开始减速，至上平层感应器插入隔磁铁板时，发出开门及停车信号。

图 4.1 电梯的平层、停层装置示意图

电梯中的平层感应器根据设计需求，选取不同的型号规格。因本设计是六层建筑的电梯设计，楼层较低，参考经济、安全以及实用价值，选取三菱通用电梯平层感应器YG—30品牌型号传感器。

4.2.2 PLC机型的选择

PLC选择的依据主要决定于由两个方面：一是I/O的点数，二是用户存储器的

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容量。

① I/O点数的估算根据被控对象的输入信号和输出信号的总点数，并考虑到今后调整和扩充，一般应加上10%～15%的备用量。

② 用户存储器容量的估算用户应用程序占用多少内存与许多因素(如I/O点数、控制要求、运算处理量、程序结构等)有关。

根据自己所设计的为六层的电梯控制系统，根据需要控制的开关、设备大约有32个输入点，28个输出点需进行控制，同时留有20%的裕量，综合考虑后，系统选择了日本三菱公司的FX2N-80MR机型。

FXZN系统PLC具有以下几方面的优点:

① FXZN配置灵活，除主机单元外，还可扩展1/0模块，A/D模块，D/A模块和其它特殊功能模块。

② FXZN指令功能丰富，有各种指令107条，且指令执行速度快。

③ FXZN可用内部辅助继电器M，状态继电器S，定时器T，寄存器D，计数器C的功能和数量满足了系统控制要求的需要，尤其是高速计数器(C251等)能接受脉冲编码器脉冲。

④ FXZN的编程可用编程器，也可以在PC机上使用三菱公司的专用编程软件包MELSEMEDOC来进行。编程语言可用梯形图或指令表。尤其是可用PC机对系统实时进行监控。为调试和维护提供了极大的方便。

4.3 电梯电气控制系统设计方案

电梯电气控制系统设计方案的确定对于电梯电气控制系统整体软件设计起着至关重要的作用，这也是电梯电气控制系统的一个主贯穿线，它主要包括以下几个部分。

① PLC的I/O地址分配：

根据本设计中的电梯控制系统实现的控制功能和其实际的操作工艺过程，首先归纳本系统中所有输入信号和输出信号；然后根据PLC的输入点和输出点进行I/O地址分配，使每个输入信号对应PLC内部的输入继电器，每个输出信号对应PLC内部的输出继电器。

② PLC输入信号的确定：

操作面板上应有各层的选层指令按钮，6层共有6个。

有司机时，应有司机直驶专用开关和上行、下行按钮，需3点输入，检修时对应有检修开关，在开门和关门时应该有开关门限位开关，需要3点输入。

各楼层乘客召唤时，除底层和顶层只有一个召唤按钮，其它各层均设上下两个召唤按钮，6层共需10个输入按钮。

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其它输入有司机/无司机方式选择、电梯上下终端的限位等开关或触点。 轿厢通风信号及超载重量下需要2点输入。 经以上分析，可知共需34点开关量输入端口。

表4.1 输入地址分配表 输入地址口 X001 X002 X003 X004 X005 X006 X007 X010 X011 X012 X013 X014 X015 X016 X017 X020 含义 上终端限位开关 下终端限位开关 一楼上召唤按钮 二楼上召唤按钮 三楼上召唤按钮 四楼上召唤按钮 五楼上召唤按钮 二楼下召唤按钮 三楼下召唤按钮 四楼下召唤按钮 五楼下召唤按钮 六楼下召唤按钮 门锁信号 开门信号 关门信号 内呼去1楼按钮 输入地址口 X021 X022 X023 X024 X025 X026 X027 X030 X031 X032 X033 X034 X035 X036 X037 X040 含义 内呼去2楼按钮 内呼去3楼按钮 内呼去4楼按钮 内呼去5楼按钮 内呼去6楼按钮 强迫向上按钮 强迫向下按钮 检修运行按钮 司机/自动运行方式 安全触板信号 直驶按钮 基站开关 开门限位开关 关门限位开关 超重信号输入端 CO2传感器检测输入

③ PLC输出信号的确定：

控制电梯的上行、下行（即电机正、反转）需2点输出。 上下行指示灯2点输出。 开门、关门需2点输出。

由于采用十进制显示方式，LED七段显示器需3点输出。 电梯轿厢内输出各层的指令信号登记显示，共6点输出。

各楼层乘客召唤时，除底层和顶层只有一个召唤登记显示，其它各层均设上下两个召唤登记显示，6层共需10个输出显示。

轿厢照明与轿厢通风需要2点输出，故障报警也需要1点输出。 经分析共需28点开关量输出端口。