基于PLC的五层电梯控制系统设计-毕业论文

3 电梯硬件电路的选择

3.1 PLC选择

1．PLC控制系统设计的基本原则

任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：

1）最大限度地满足被控对象的控制要求

充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。

2）保证PLC控制系统安全可靠

保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。例如：应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。

3）力求简单、经济、使用及维修方便

一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。

4）适应发展的需要

由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。

2.可编程控制器选择原则

为了完成设定的控制任务,主要根据电梯控制方式与输入/输出点数和占用

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内存的多少来确定PLC的机型。本系统为五层楼的电梯,采用集选控制方式。所需输入/输出点数与内存容量估算如下:

1）输入/输出点的估算。

输入点有：门厅按钮10个,轿厢内按钮9个,楼层感应传感器5个,轿厢门限位开关2个,检修开关及检修上下行3个,平层传感器2个，减速传感器2个，门锁和安全回路2个，PG卡反馈输入2个，共37个。

输出点有：门厅召唤按钮指示共8个，楼层显示用七段码显示器引脚7个，开关门电动机驱动线圈2个，变频器控制引脚8，控制回路继电器及接触器4个，电梯上下行指示灯2，警报及蜂铃2个，总共33个。

2）内存容量的估算

用户控制程序所需内存容量与内存利用率、输入/输出点数、用户的程序编写水平等因素有关。因此,在用户程序编写前只能根据输入/输出点数、控制系统的复杂程度进行估算。本系统有开关量I/O总点数有70个，模拟量I/O数为0个。利用估算PLC内存总容量的计算公式:

所需总内存字数=开关量I/O总点数×（10～15）+模拟量I/O总点数×(150～250)再按30%左右预留余量。估算本系统需要约3K字节的内存容量。

3）输入／输出模块的选择

根据系统控制的要求，本系统的输入选用直流24V的输入模块。输出模块选用开关量输出单元的作用是把PLC的内部信号转换成现场执行机构的各种开关信号。按照现场执行机构使用的电源的不同，可分为直流输出单元（晶体管输出方式或者继电器触点输出方式）和交流输出单元（晶闸管输出方式或者继电器触点输出方式）。在继电器输出方式中，继电器作为开关元件，同时又是隔离器件。发光二极管（LED）构成输出状态显示器，当PLC输出一个接通信号时候，内部电路使继电器线圈K通电。继电器触点闭合使得负载回路的的负载L接通得电，VD作为续流二极管以消除线圈的反电动势，同时状态指示发光二极管（LED）导通点亮。根据负载的需要，负载回路的电源既可以选用交流电源，也可以选用直继电器输出形式。特别也指出的是，继电器模式具有断点确切，可以实际切断所控制的回路电器连接的作用，同时这种模式既适合于直流又适合于交流的情况，因此这种模式在开关频率不是太高的情况下是首先选择的输出控制方案。这种输

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出方案的原理如图3-1图所示。

图3-1电器模式输出单元

4）PLC机型的选择

FX0S、FX0N、FX2N是三菱公司近年来推出的微型可编程控制器。它们都体积都比较小，但功能强大，内置高速记数器，外观，高度，深度都差不多但性能价格有很大的差别。但我们如表3.1对比一下就可以发现：

表3.1 FXOS，FXON．FX2N性能比较

型号 I/O数 用户程序步数 功能指令 通信功能 FX0S 10-30 800步EEPROM FX0N 24-128 2K步EEPROM FX2N 16-256 8K步RAM 50 55 298 无 较强 强 基本指令执行模拟量模时间 块 1.6～3.6ms 1.6～3.6ms 0.08ms 无 有 有 FX0S的功能简单，价格便宜，可以用与小型开关量的控制系统，FX0N可用于控制要求较高的中小型控制系统，FX2N的功能最强，可用与控制要求很高的控制系统。根据输入/输出点数与内存容量的要求，再留出一定的I/O节点与内存空间以供扩展时使用，以及指令的执行速度，因此选用三菱公司的FX2N系列的FX2N-80MR。它的输入继电器X000-X047共40个，输出继电器Y000-Y047共40个，程序容量为8K字节,完全满足要求，也给以后功能扩展留了足够的空间。综上所述，本次设计控制系统选用三菱公司FX2N-80MR。

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3.2变频器的选择

1.变频器的选择原则

1）根据负载特性选择变频器。如负载为恒转矩负载可选择安川公司VS-616G5系列变频器，ABB公司ACS400系列变频器等；如负载为风机、泵类负载可选择西门子ECO 、MM430变频器，ABB公司ACS800系列变频器等。

2） 选择变频器时应以实际电机电流值作为变频器选择的依据，电机的额定功率只能作为参考。另外，应充分考虑变频器的输出含有丰富的高次谐波，会使电动机的功率因数和效率变坏。因此，用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较，电动机的电流会增加10％而温升会增加20％左右。所以在选择电动机和变频器时，应考虑到这种情况，适当留有余量，以防止温升过高，影响电动机的使用寿命。

3） 变频器若要长电缆运行时，此时应该采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不够。所以变频器应放大一、两档选择或在变频器的输出端安装输出电抗器。

4） 当变频器用于控制并联的几台电机时，一定要考虑变频器到电动机的电缆的长度总和在变频器的容许范围内。如果超过规定值，要放大一档或两档来选择变频器。另外在此种情况下，变频器的控制方式只能为V/f控制方式，并且变频器无法实现电动机的过流、过载保护，此时需在每台电动机侧加熔断器来实现保护。

5） 对于一些特殊的应用场合，如高环境温度、高开关频率、高海拔高度等，此时会引起变频器的降容，变频器需放大一档选择。

6） 使用变频器控制高速电机时，由于高速电动机的电抗小，会产生较多的高次谐波。而这些高次谐波会使变频器的输出电流值增加。因此，选择用于高速电动机的变频器时，应比普通电动机的变频器稍大一些。

7） 变频器用于变极电动机时，应充分注意选择变频器的容量，使其最大额定电流在变频器的额定输出电流以下。另外，在运行中进行极数转换时，应先停止电动机工作，否则会造成电动机空转，恶劣时会造成变频器损坏。

8） 变频器驱动绕线转子异步电动机时，由于绕线电动机与普通的鼠笼电动

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