基于通用变频器的电梯PLC控制系统的设计

摘要

本文以江西长林电梯公司一台三层电梯为控制对象构建电梯控制系统，围绕控制系统设计过程展开论述。 在分析现代常用电梯控制系统的控制方案的基础上，结合课题要求控制系统价格相对低廉的特点，本文采用了一种新型的控制方案：由PLC控制器、通用变频器和增量式光电编码器组成速度控制闭环来实现电梯速度调节，相应开关量并联接入PLC的I/O点完成电梯信号的逻辑控制，并以上位机组态软件监控电梯运行状态。本方案由于通用变频器自身不带有电梯速度曲线，为此在兼顾电梯舒适性要求和快速性要求的前提下，设计了控制系统所需要的理想速度曲线——抛物线——直线综合型速度曲线。进行控制系统的硬件实现时，本文分析比较了控制系统各主要组成环节(控制器环节、变频器环节、位置速度反馈环节)的硬件实现方式和特点，从而完成整个控制系统的硬件选型与设计。本文控制系统的软件设计分两方面进行，一方面是下位机PLC软件设计：实现了PLC控制系统开关量的逻辑处理，从而保证电梯正确响应呼叫和处理故障；作为下位机软件的重要组成部分，进行了速度控制的软件编写，速度控制程序采用成熟的PID控制算法控制PLC的模拟量输出从而控制通用变频器的变频，以此实现电梯速度的闭环控制；另外，为了使控制系统具有高校实验教学的目的，还编写了配合上位机组态软件进行电梯仿真运行的下位机控制程序。另一方面是上位机组态软件设计，本文采用组态王6.51完成了控制系统的组态数据采集和监视软件设计，进行了各种动画画面的制作；上位机组态软件具有电梯监控功能、PID参数设定功能、电梯井道自学习功能及脱开电梯本体可以进行试验室条件下电梯的仿真运行的功能。组态软件的画面运行效果良好。 本文还根据电梯控制系统的机理分析建立了各个环节的数学模型，使用Simulink工具对PID算法进行了仿真实验，分析了仿真结果，为电梯速度控制算法的实现提供了理论基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1前言

1.2曳引电梯控制系统国内外发展状况

1.2.1交流曳引电梯调速方式的发展

1.2.2电梯控制系统所用位置、速度传感器的发展

1.2.3现代交流调速算法的发展

1.2.4电梯用微控制器技术的发展

1.2.5我国交流调速电梯控制技术遇到的问题

1.3本课题主要研究内容

第二章曳引电梯PLC控制系统硬件设计

2.1电梯的技术要求及分析

2.2控制系统产品选型及硬件设计

2.2.1系统的总体结构

2.2.2控制系统的产品选型

2.3控制系统硬件及接口电路设计

2.3.1 PLC端口地址分配表

2.3.2曳引变频器参数设置及配线方法

2.3.3控制系统相关的接口设计

2.4本章总结

第三章PLC控制系统基本控制软件设计

3.1电梯正常运行控制软件设计

3.1.1开、关门控制

3.1.2轿内指令信号处理

3.1.3门厅召唤信号处理

3.1.4截梯方式的实现

3.1.5换速、平层、停车及楼层显示

3.2电梯调试、检修及故障保护软件设计

3.3本章总结

第四章电梯速度闭环控制软件设计

4.1曳引电梯系统特性分析及仿真

4.1.1电梯的拖动系统模型

4.1.2电梯本体数学模型的建立

4.1.3控制策略的matlab仿真

4.2电梯速度曲线设计及分析

4.2.1速度曲线的舒适感和快速性

4.2.2抛物线型电梯速度曲线设计

4.2.3其它类型的电梯速度曲线

4.3速度闭环控制软件设计

4.4本章总结

第五章上位机监控软件组态

5.1上位机软件设计概述

5.2模拟调试软件组态

5.3实时监控软件组态

5.4电梯自学习过程软件设计

5.5本章总结

第六章总结与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的论文