基于plc 八层电梯设计 论文

毕业设计说明书

题 目： 基于PIC的控制系统设计——高层电梯 学 生 姓 名： 学 号： 0704105213 指 导 教 师： 俞 学 兰

专 业 年 级：机械设计制造及其自动化（机械电子工程方向）

2007

所在学院和系： 机械工程学院 完 成 日 期： 2011年6月7日 答 辩 日 期： 2011年6月15日

基于PIC的控制系统设计——高层电梯

摘 要

随着现代城市的发展，高层建筑日益增多，电梯成为人们日常生活必不可少的代步工具。电梯性能的好坏对人们生活的影响越来越显著，因此必须努力提高电梯系统的性能，保证电梯的运行既高效节能又安全可靠。传统的电梯控制系统采用的是继电器逻辑控制电路，这种控制易出故障，维护不便，运行寿命短，占地空间大，正逐步被淘汰。

为了提高自动控制系统的可靠性和设备的工作效率，设计了一套以PLC为核心控制器的电梯自动控制系统，用来取代以往的较复杂的继电器—接触器控制。系统的核心部分（控制部分）使用了日本三菱公司生产的FX2N-80型PLC，因为在核心控制部分采用的是软件程序控制，从而在保证电梯正常运行这个要求的情况下，大大的提高了电梯故障检查与维修的方便性和容易性，同时还克服了手动操作所带来的一些人为干扰因素，取得了良好的预期效果。

关键字：PLC，电梯控制，梯形图

Based on PLC control system design-high-level elevator

Abstract

With the development of modern cities, an increasing number of high-rise building, elevator become an indispensable means of transport of daily life. The quality of the lift performance of the impact on people's lives becoming more and more obvious, it must strive to improve the performance of elevator systems, and ensure the operation of the lift is safe, reliable and energy efficient. The traditional elevator control system uses logic of the relay to control circuit, this kind of controls easily to be crash, maintains inconveniently, the movement life is short, and that occupying a large area of space, it being eliminated gradually.

For raising the credibility of the automatic control system and the work efficiency of the equipments, design a set of take PLC as the core controller of the elevator auto control system, using to replace former more complicated of after electric appliances-the contact machine control. The core part(control part) of the system used a Japanese Mitsubishi company to produce of the FX2N - 80 type PLC is the software procedure control in the core because of what to control the part adoption, thus Be promising the elevator circulates normally under the circumstance of[with] this request, raised elevator to break down check and the convenience and easy for maintain consumedly, still overcame to move an operation some artificial interference factors bring in the meantime, obtain the good results.

Keywords：PLC, elevator controlling system design, ladder diagra

目 录

1 绪论??????????????????????????????????1 1.1设计的研究背景及意义 ····························································································· 1 1.2 电梯的国内外发展状况 ···························································································· 1 1.3 常用的控制系统及特点 ···························································································· 2 1.3.1 继电器控制系统 ································································································· 2 1.3.2 微机控制系统 ····································································································· 3 1.3.3 可编程控制器系统 ····························································································· 3 1.4 PLC在电梯控制中的应用以及发展前景 ·································································· 3 1.5控制要求分析 ············································································································ 5 1.6设计的研究内容········································································································· 5 2 控制对象介绍 ·················································································································· 6 2.1 电梯简介 ··················································································································· 6 2.2 电梯的主要性能指标 ································································································ 6 2.3 设计思想 ··················································································································· 7 3 硬件设计 ·························································································································· 9 3.1 变频器选择 ··············································································································· 9 3.1.1 VS-61665型变频器简介 ····················································································· 9 3.1.2 VS-61665变频器的参数 ····················································································· 9 3.1.3 VS-61665型变频器的标准规格 ······································································· 10 3.1.4 变频器参数设置 ······························································································· 12 3.1.5 变频器容量计算 ······························································································· 13 3.1.6 变频器制动电阻参数的计算 ············································································ 13 3.2输入输出信号分析 ·································································································· 13 3.2.1 电梯输入信号及其意义 ··················································································· 13 3.2.2 电梯输出信号及其意义 ··················································································· 14 3.3 ＰＬＣ选型 ············································································································· 14 3.4 I/O点分配 ················································································································ 15 3.5 ＰＬＣ硬件Ｉ/Ｏ接线图 ························································································· 16 4 软件设计 ························································································································ 18 4.1软件设计流程 ·········································································································· 18 4.2 开关门控制 ············································································································· 20 4.3楼层显示控制 ·········································································································· 21

4.4运行反向控制 ··········································································································· 22 4.5呼叫指令登记控制 ··································································································· 23 4.6电梯的停止控制 ······································································································· 26 4.7超重报警控制 ··········································································································· 27 4.8电梯运行控制 ··········································································································· 27 4.8.1 楼层层内指令 ··································································································· 27 4.8.2 厅外呼叫指令 ··································································································· 29 5 结论 ································································································································ 31 参考文献 ···························································································································· 33 致谢 ··································································································································· 35 附录 ··································································································································· 37

1 绪论 1 绪论

1.1设计的研究背景及意义

随着科学技术日新月异地发展，人们物质文化生活水平的逐步提高，高层建筑业得以迅速发展，大批的高楼大厦拔地而起，十几层至几十层的宾馆、饭店、办公楼、住宅楼如雨后春笋。伴随建筑业的发展，为建筑内提供上下交通运输的电梯工业也在日新月异地发展着。电梯已不仅是一种生产环节中的重要设备，更是一种工作和生活中的必需设备，完全可以预想到，随着社会的发展，电梯产品在人们物质文化生活中的地位将和汽车一样，成为重要的垂直运输设备之一。

继电器组成的顺序控制系统是最早的一种实现电梯控制的方法。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，电梯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，电梯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。

总之，电梯的控制是比较复杂的，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，随着PLC应用技术的不断发展，将使得它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠，抗干扰性能增强、机械与电气部件有机地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。因此，它已经成为电梯运行中的关键技术。

1.2电梯的国内外发展状况

在经济不断发展，科学技术日新月异的今天，楼的高度已和经济发展同样的速度成长起来。作为建筑的中枢神经，电梯起着不可或缺的作用，电梯作为建筑物内的主要运输工具，像其他的交通工具一样，已经成为我们日常生活的一个不可缺少的组成部分。

一个国家的电梯需求总量，主要受其经济增长速度、城市化水平、人口密度及数量、国家产业结构等综合因素的影响。在全球经济持续低迷的情况下，我国国民经济仍然以较高的速度持续增长，城市化水平不断提高。上世纪80年代以来，随着经济建设的持续高速发展，我国电梯需求量越来越大。总趋势是上升的，目自口进入了“第三次浪潮”，2004年总产量超过了8万台，而且目前还没有减速的迹象。从1949年建国以来全国共生产安装了6l万多台电梯。尽管如此，我国的电梯远未达到饱和的程度。全世界平均1000人有l台电梯，我国如果要达到这个水准，还需要增加70万台。到那时候，全国在用电梯将达到130万台，每年仅报废更新就需要6万台。到2005年，中国电梯的年产量达到13．5万台，与1980年相比，25年增长了59倍，产量每年平均增长17．8％。2005年

1 机械工程学院机械系

青海大学本科毕业设计：基于PIC的控制系统设计——高层电梯 安装验收电梯124465台，截至05年底，我国的在用电梯总数已达651794台。如此庞大的市场需求为我国电梯行业的发展创造了广阔的舞台!

我国电梯行业已经具备了很强的生产能力。兴旺的电梯市场吸引了全世界所有的知名电梯公司，美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、同本三菱、日立、东芝、富士达等13家大型外商投资公司在国内的市场份额达到了74％”。目前国内市场需要的电梯产品，我国电梯行业几乎全部可以生产，不但大量替代了进口，而且有一定的出口。国产电梯的技术水平和产品质量正在稳步提高。自1985年我国参加了国际标准化组织ISO／TCl78以来，先后等同或等效采用了一批国际标准和先进国家的标准。标准的高起点使我国电梯行业在技术上居于有利地位。许多新技术和新产品，如无机房电梯、无齿轮曳引机、永磁同步拖动技术、远程监控技术等，国际上也是刚刚出现，我国就有许多企业可以生产了。国产电梯以其高质量，低成本的优势赢得了越来越多的国内外客户，为逐步进入国际市场创造了有利条件。

中国电梯在亚洲市场占有越来越重要的位置，每年销售量己达l万台左右，约占亚洲市场的1/50，一些合资企业在出口创汇方面也做出了贡献。当今世界，电梯的生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度的标志之一。在一些发达的工业国家，电梯的使用相当普遍。

1.3常用的控制系统及特点

1.3.1继电器控制系统

在工农业、交通运输业等部门中，使用着各种各样的生产机械，它们大都以电动机作为动力进行拖动。电动机是通过某种自动控制方式来进行控制的，最常见的是继电器控制方式。其作用是:实现对电力拖动系统的启动、调速、反转和制动等运行性能的控制；实现对拖动控制系统的保护，满足生产工艺的要求；实现生产过程自动化。

在电梯的控制中，继电器控制系统有以下优点：

（1）、所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路简单，电路图较直观形象，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人掌握。

（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，价格便宜。

（4）、多年来我国一直生产这类电梯，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。

尽管继电器控制系统有以上很多优点，但电梯继电器控制系统仍存在许多问题，主要有： （1）、系统触点繁多，接线复杂，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）、由于采用固定接线形式，通用性和灵活性较差，不易改变。 （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

2 机械工程学院机械系

1 绪论 时费工。

电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员带来不便和惊扰。且电梯一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故。

1.3.2微机控制系统

随着计算机技术的发展，微型计算机在工业控制系统中得到了广泛的应用。在电梯控制上采用微型计算机控制方式越来越受到人们的重视。微机的功能很多，在电梯的控制上主要作用是：取代全部或部分的继电器；取代传统选层方法，结合光电编码器实现了数字选层；实现复杂的调配管理。

微机控制系统用于电梯的控制中，有许多优点，如下所示：

（1）、采用无触点逻辑线路，以提高系统的可靠性，降低维修费用，提高产品质量。 （2）、可改变控制程序，灵活性大；可适应各种不同的要求，实现控制自动化。 （3）、可实现故障显示及记录，使维修简便，减少故障时间，提高运行效率。 （4）、微机控制装置体积小，可减少控制装置占地面积。 （5）、用微机实现群控管理，合理调配电梯运行效率，节约能源。

采用微机控制系统，电梯附加功能的实现，主要依靠软件来实现，这就要求工作人员对程序的掌握很熟悉，而这恰恰是我国的薄弱之处。

1.3.3可编程控制器系统

在当今时代由于工业自动化程度的不断提高对自动化控制的要求也日趋增加，PLC则能在很大程度上很广的范围内实现自动化控制。由于PLC具有优良的技术性能，因此它一问世就很快得到了推广应用。现在PLC作为用于工业生产过程控制的专用计算机，与商家、家用的微机不同，由于控制对象的复杂性，使用环境的特殊性和工作运行的连续性，使其在设计上有许多特点。

（1）、可靠性高，抗干扰能力强； （2）、编程方法简单、直观； （3）、体积小、耗能低、重量轻；

（4）、硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强； （5）、控制程序可变，具有良好的柔性； （6）、维修工作量小、维护方便； （7）、接口模块功能强、品种多。

1.4 PLC在电梯控制中的应用以及发展前景

目前，在电梯的控制方式上，主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种。而PLC实际上是一种专用计算机，它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务，而且依靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能运行，否则电梯不会工作；又由于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元，即无线圈又无触点，使用次数不受限制，属无触点运行，因此，它比继电器控制有着明显的优越性，运行寿命更长，工作更加可靠安全，自动化水平更高。PLC控制

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3 青海大学本科毕业设计：基于PIC的控制系统设计——高层电梯 是三种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式，它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代，是电梯控制系统中理想的控制新技术。

随着科技的进步，电梯也更加安全、舒适。然而，人们的追求并没有就此停止下来，仍在不断地进行研究改进。绿色是和平，绿色是天然，绿色是和谐。电梯是载人的机电设备，要实现“绿色”，也就是强调电梯更舒适、更安全地为人类的生产和生活服务，强调电梯与环境的协调与和谐。

(1)智能化。我们这罩所说的智能化电梯是传统的人工智能是无法胜任的。传统的智能控制是一种技术的事先安排，说到底是一种程序控制，是一种周期性的系统自动控制，实际上还算不上智能。而真正的智能电梯应更具人性化特点，不仅具有传统的人工智能的所有优点，而且还有传统的人工智能无法比拟的东西，具有动念和随机处理各种问题的能力，诸如能根据轿厢内的情况和各层的候梯信息，自动地制定每次最优的运动速度和停车政策；自动选择运动方面；双向语音交流；到达目的层的语音提示等，让乘客有更多的主动性，使大楼交通运输实现真正的人机对话。智能化要求电梯有自动安全检测功能，让电梯自己能够检测到电梯的故障所在，并及时报警予以排除。

(2)安全。运行安全是电梯的根本和关键。可以说，电梯的全部其他工作都是以此为中心展开的，使电梯安全运行更有保障。运行安全不仅要消除电梯启动时较强的电磁辐射，使用安全材料和运行稳定，而且要有一种良好的视觉效果，让每一位乘客在宽敞、明亮轿厢内有安全、舒适的好心情。同时，电梯运行安全也要求电梯在运行中发生故障时，不但要使乘客容易与外界沟通联系，而且电梯本身应当能自动播放让乘客感到放松的音乐，彻底消除产生紧张不安的情绪。当小孩和老人乘坐时，电梯对他们应给予一种如同家人般的照顾，不但让老人和孩子感到方便和舒适，而且更让其家人感到放心。电梯运行安全还要求电梯有自动休眠功能，使电梯在保证运行效率最高的同时，使电梯能最大限度地得到休眠。

(3)与环境的协调和平衡，包括以下几个方面：

①视觉协调。有人曾经做过环境色彩是否对人有影响的研究。该研究发展：视觉不协调的环境色彩对人的情绪、精神影响非常大。色彩宜人，格调高雅，制作精良的电梯，乘客自然会有一种安全的感觉，有一种视觉上的舒适。用料低廉，款式陈旧，色彩沉闷，甚至破破烂烂的电梯，乘客视觉协调无从谈起，乘坐电梯的第一感觉就是不安全。国内的许多电梯公司对此的重视是远远不够的，甚至不少通过引进国外技术国产化的电梯也显露出一副土生土长的容貌。

②消除电磁辐射。如前所述，由于电梯是大楼里频繁起制动的大容量电器是电磁干扰的元凶，所以绿色电梯必须是一个达到自身对大楼电磁干扰最小，而又不被其他电磁干扰影响的建筑机电设备。这样不仅可以保证乘客的身心健康，而且也可以保证大楼、大厦中的大楼的办公自动化(0A)、楼宇自动化(BA)、通讯自动化(CA)的正常运转。

③舒适感。通过采用高载频波矢量静音变频器，可降低噪声变换频率及电压。以CPU控制电压及频率的连续变换方式，按人体生理适应要求，利用计算机优化设计而成的理想运行曲线，实现更稳定、更舒适的运行。

对现代化电梯性能的衡量，主要着重于可靠性、安全性和乘坐的舒适性。此外，对经济性、能耗、噪声等级和电磁干扰程度等方面也有相应要求。随着时代的发展，对人在与外界隔离封闭的电梯轿厢内，心理上的压抑感和恐惧感也有所考虑。因此，提倡对电梯进行豪华性装修，比如：轿厢

4 机械工程学院机械系

1 绪论 内用镜面不锈钢装潢、在观光电梯井道设置宇宙空间或深海景象：进而主张电梯、扶梯应与大自然相协调，在扶梯的周围种植花草；在轿厢壁和顶棚装饰某些图案甚至是有变化的图案，并且在色彩调配上要令人赏心悦目；在轿厢内播放优美的音乐，用以减少烦躁；在轿厢内播放电视节目，乘客可收看天气预报、新闻等。

1.5电梯控制要求分析

载客电梯的控制要求主要有： （1）、一台电动机控制上升和下降； （2）、有厅外上/下呼叫按钮；

（3）、电梯到位后有手动或自动开关门功能； （4）、电梯内有楼层指令键；开关门按键；

（5）、电梯内外有方向指示灯及电梯当前层号指示灯； （6）、电梯有超重铃声； （7）、有呼叫指令登记信号；

（8）、当电梯停止工作时，电梯位于基层一楼； （9）、有检修电路；

（10）、据轿厢所处位置及目标楼层，判定轿厢运行方向，将轿厢停在选定的楼层上； （11）、根据楼层的呼叫，顺路停车；电梯接收到多个信号时，采用首个信号定向，同向信号先执行，一个方向任务全部执行完后再换向。

1.6设计的研究内容

我国国产电梯多为继电器和PLC控制方式，继电器逻辑控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作寿命短等缺陷， 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。对比电梯的各种控制系统PLC更能适合当今现状的需求，本设计基于PLC实现八层载客电梯的控制系统设计。

设计的主要内容如下：

首先对电梯系统及可编程控制器（PLC）作了比较全面的总结和介绍。接着阐述了电梯控制系统的分类及特点，电梯的控制系统分为调速和信号控制两大部分。确定了系统的总体结构，由 PLC 来实现电梯信号控制，通过变频器的选择、PLC选型、I/O 点数分配等完成系统硬件开发；同时，在分析电梯系统的软件设计方法基础上，设计出了软件流程图，提出了模块化编程思想，完成系统的软件开发。

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5 青海大学本科毕业设计：基于PIC的控制系统设计——高层电梯 2 控制对象介绍

2.1电梯简介

一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯。

习惯上不论其驱动方式如何，将电梯作为建筑物内垂直交通运输工具的总称。

近几年来，随着国际社会对环保认识的关注，各大电梯公司现在在其电梯表面基本都采用了粉末涂料喷涂，这是一种新型环保无溶剂的涂料，并且各种性能皆优于油漆。

电梯是机电一体化产品，其机械部分好比是人的躯体，电气部分相当于人的神经，控制部分相当于人的大脑。各部分通过控制部分调度，密切协同，使电梯可靠运行。尽管电梯的品种繁多，但目前使用的电梯绝大多数为电力拖动、钢丝绳拽引式结构，其机械部分由拽引系统，轿厢和门系统，平衡系统，导向系统以及机械安全保护装置组成；而电气控制部分由电力拖动系统，运行逻辑功能控制系统和电气安全保护等系统组成。本设计主要进行其控制系统设计。

2.2电梯的主要性能指标

（1）安全性

电梯时运送乘客的，即使载货电梯通常也有人相伴随，因此对电梯的第一要求就是安全。电梯的安全与设计、制造、安装调试及检修各环节都有密切联系，任何一个环节出了问题，都可能造成不安全的隐患，以致造成事故。

（2）可靠性

电梯的可靠性很重要，如果一部电梯工作起来经常出故障，就会影响人们正常的生产与生活，给人们造成很大的不便，不可靠也是事故的隐患，常常是不安全的起因。要想提高可靠性，首先应提高构成电梯的各个零部件的可靠性，只有每个零部件都是可靠的，整个电梯才能使可靠的。

（3）停站的准确性

停站准确性又称平层准确度，平层精度。 （4）振动、噪声及电磁干扰

现代电梯是为乘客创造舒适的生活和工作环境。因侧要求电梯运行平稳，安静，无电磁干扰。 （5）舒适感和快速感

电梯作为一种交通工具，对于快速性的要求是必不可少的，快速可以节省时间，这对于快节奏的现代生活中的乘客是很重要的。但是加速度和减速度的过分增大的不合理变化又会造成乘客的不适感。因此在电梯设计时就要兼顾快速性和舒适感这两个互相矛盾的因素。

（6）节能

现代电梯应该合理的选择拖动方式，以达到节能的目的。

6 机械工程学院机械系

2 控制对象介绍绪论 2.3设计思路

结合PLC控制系统的设计步骤，根据电梯控制系统的性能指标要求，基于PLC的电梯控制系统设计思路如图2-1 所示。

图2-1 设计思路

其中信号控制系统如下：

电梯信号控制基本由PLC软件实现。电梯信号控制系统如图2-2所示，输入到PLC的控制信号有：运行方式选择（如自动、有/无司机、检修、消防运行方式等）、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信息、旋转编码器、光电脉冲、开关门及限位信号、门区和平层信号等。

图2-2 信号控制系统

电梯控制系统实现的功能如下：

1)行车方向由内选信号决定,顺向优先执行; 2)行车途中如遇呼梯信号时,顺向截车,反向不截车; 3)内选信号、呼梯信号具有记忆功能,执行后解除。

4)内选信号、呼梯信号、行车方向、行车楼层位置均由信号灯指示

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青海大学本科毕业设计：基于PIC的控制系统设计——高层电梯 5)停层时可延时自动开门、手动开门、(关门过程中)本层顺向呼梯开门; 6)有内选信号时延时自动关门,关门后延时自动行车; 7)无内选时延时5s自动关门，但不能自动行车; 08)行车时不能手动开门或本层呼梯开门,开门不能行车。

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3 硬件设计 3 硬件设计

3.1变频器选择

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，变频调速的诸多优点，使得交流变频调速在电梯行业也得到广泛应用。目前，有为电梯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。

电梯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电梯按理想的给定速度曲线运行，以改善电梯运行的舒适感;另外，由于电梯在建筑物内的耗电量占建筑物总用电量的相当比例，因此，电梯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，特别适合电梯类负载频繁变化的场合。

3.1.1 VS-61665型变频器简介

VS-61665型变频器是安川电机公司面向世界推出的21世纪通用型变频器。因而用在电梯控制上为了满足运行效率、舒适感、平层精度和安全性的要求，其参数设置比专用型变频器要复杂得多。这种变频器不仅考虑了V/f控制，而且还实现了矢量控制，通过其本身的自动调谐功能与无速度传感器电流矢量控制，很容易得到高起动转矩与较高的调速范围。VS-61665变频器的特点如下：

1.包括电流矢量控制在内的四种控制方式均实现了标准化。 2.有丰富的内藏与选择功能。

3.由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、体积小。 4.保护功能完善、维修性能好。

5.通过LCD操作装置，可提高操作性能。

3.1.2 VS-61665变频器的参数

61665变频器共有9组参数，每一组参数的设定都具有特定的含义。 常用参数如下表

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9 青海大学本科毕业设计：基于PIC的控制系统设计——高层电梯 表3-1 变频器参数

参数 A组 B组 C组 D组 E组 F组 H组

功用 确定控制模式 选择运动功能

确定加减时间及转矩补偿时间

选择频率 确定运行压频曲线

保护设置 确定偏压标准

3.1.3 61665型变频器的标准规格

61665型变频器的标准规格如下表：

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3 硬件设计 表3-2 61665型变频器的标准规格

电压 容量范围 电压频率 电 源 电压允许变动 频率允许变动 控制方式 控 制 特 性 启动转矩 速度控制范围 速度控制精度 速度响应 转矩极限 转矩精度 转矩响应 频率控制范围 频率精度 （温度变动） 频率设定分辨率 （运算分辨率） 输出频率分辨率 过载量 频率设定信号 加减速时间 制动转矩 直流电抑制高次 谐波电源 抗器 12相整流 主要控制功能 操作设置 接通插件板可选择 保护功能 200V 1.2—10KVA 400V 1.4-460KVA 200V： 三 相 200/208/220V 400V： 三 相 380/400/415/440/460V +10%—15% ±5% 正弦波PWM控制：无传感器矢量控制（无PG） 带传感器矢量控制（带PG） v/f控制 带传感器 v/f控制（用参数切换） 150%/1 HZ(无PG) 150%/0 r/min(带PG) 1：100（无PG） 1：1000（带PG） ±0.2%（无PG） 0.02%（带PG） 5HZ(无PG) 30HZ(带PG) 有 ±5% 20HZ(无PG)以上 150HZ(带PG)以上 0.1—400HZ 数字式指令±0.01%（-10C-+40C） 模拟指令±0.1%（25C-±10C） 数字式指令0.01HZ/100HZ 模拟式指令0.03HZ/160HZ 0.01HZ 额定输出电流的150%/min -10V-10V 0-10V 4-20mA 0.01-6000.0s 约20%带制动选择150% 200V 24KVA 400V 26KVA一下可选择 不能变动 瞬停再启动，下降控制，转矩控制，零点伺服控制等 16自X2线日语液晶显示器 10种（最多可装3块） 电机保护，变频器过载，瞬间过电流，电压下降，过电压，输入缺相 11 机械工程学院机械系

青海大学本科毕业设计：基于PIC的控制系统设计——高层电梯 3.1.4 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。

表3-3 安川61665变频器主要参数设置表

参数 A1-02 B1-01 B1-02 B1-03 B1-04 B2-01 B2-04 C1-03 C1-04 C2-01 C2-02 C2-03 C2-04 C5-01 C5-02 D1-09 E1-01 E1-04 E1-05 E1-06 E1-09 E2-01 E2-02 E2-03 E2-04 F1-01 F1-02 F1-03 F1-04 F1-05

12 名称

控制方式选择 频率指令选择 运行指令选择 停止方式选择 反转禁止选择 零速电平选择 停止时直流制动时间 加速时间2 减速时间2

加速开始时S型曲线时间 加速完了时S型曲线时间 减速开始时S型曲线时间 减速完了时S型曲线时间 ASR比例增益1 ASR积分时间1 检修速度 输入电压设置 最高输出频率 最大电压 额定电压频率 最低输出频率电压 电机额定电流 电机额定滑差 电机空载电流 电机极数 PG常数

PG断线检测时的动作选择 超速时的动作选择 超度偏差过大时的动作选择 PG分频比

设定值 2 1 1 0 0 0.1HZ LOS 2.0S 2.0S OAS OAS OAS 0.6S 5 3S 200rpm 380V 50HZ 380 50HZ 0 0 0 0

说明

不带PG矢量控制方式

按电机铭牌设置 按电机铭牌设置 按电机铭牌设置 按电机铭牌设置 根据旋转编码器铭牌设置

根据电机极数设置

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青海大学本科毕业设计：基于PIC的控制系统设计——高层电梯 4 软件设计

4.1 软件设计流程

电梯在接受指令后，总是由近至远的完成各个呼叫任务。

A.电梯上行分析

a..若呼叫层处于电梯当前运行层之上，目标运行层之下，则电梯应在完成前一指令前先上行至该层，完成该层呼叫后再由近及远的完成其他各个呼叫动作。

b.若呼叫层处于电梯当前运行层之下，则电梯在完成前一指令前不影响该指令，直至电梯重新处于待命状态为止。

B.电梯下行分析

a.若呼叫层处于当前运行层之下，目标运行层之上，则电梯应在完成前一指令前先下行至该层，完成呼叫指令后再由近至远的完成各个呼叫动作。

b.若呼叫层处于当前运行层之上，则在完成前一指令前不影响该指令，直至电梯重新处于待命状态为止。

程序的基本控制流程如下图所示。

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4 软件设计

图4-1 基本控制流程

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19 青海大学本科毕业设计：基于PIC的控制系统设计——高层电梯 4.2开关门控制

（1）开门控制

电梯停止运行后，按开门按钮SB23，X022接通，Y024得电，开门电磁铁吸合直至门完全打开，完成手动开门控制；电梯停止运行时，某楼层行程开关触点闭合，若5秒后开门按钮仍不动作，则定时器T0线圈得电，使Y024得电，开门电磁铁吸合直至门完全打开，完成自动开门控制；且优先响应手动开门控制。M1为电梯运行检测，由于M1常闭触点的接入，开门动作必须是在电梯完全停止的状态下进行。

（2）关门控制

按关门按钮SB24，Y025得电，关门电磁铁吸合，门完全关闭时，关门到位行程开关闭合，X036常闭触点断开，Y025失电，完成手动关门控制；开关门控制子程序梯形图3-1如下所示：

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4 软件设计 X0220Y024T07X024X025X026X027X028Y025X035M1(Y024)Y024M1(T0,K5)X029X030X03122Y000(M1)Y001Y024X036(Y025)27X023Y025T1X035Y025(T1,K10)图4-2 开关门控制

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4.3楼层显示控制

控制过程说明如下：

X024、X025、X026、 X027、X028、X029 X030、X031为个楼层行程开关，M1为运行检测，电梯运行时，M1得电。

当电梯到达一层且停止时，X024接通，Y030和Y031得电，接通七段数码管的B和C，显示一层，且电梯运行过程中，由于M1常闭触点的存在不显示楼层。

同理，当电梯到达二层且停止时，由七段数码管显示二层；当电梯到达八楼且停止时，由数码

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21 青海大学本科毕业设计：基于PIC的控制系统设计——高层电梯 管显示八层。

楼层显示控制子程序梯形图如下：

X0240M1(Y030)(Y031)4X025M1(Y031)(Y032)8X026M1(Y029)(Y030)X02712M1(Y031)(Y032)X02816M1(Y029)(Y030)X02920M1(Y031)(Y032)24X030M1(Y031)(Y032)X03128M1(Y029)(Y030)图4-3 楼层显示控制

4.4运行反向控制

控制过程说明如下：

当Y000接通时，电动机正转接触器接通，电梯上升运行，辅助继电器M2线圈得电，常开触点闭合，Y026得电，上升运行方向指示灯HL23点亮；当Y001接通时，电动机反转接触器接通，电梯下降运行，辅助继电器M3线圈得电，相应的常开触点闭合，Y027得电，下降运行方向指示灯HL24点亮。

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青海大学本科毕业设计：基于PIC的控制系统设计——高层电梯 Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至二楼时电梯停止运行，到达了目的地；若按下三层指令按钮，X016接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至三楼时电梯停止运行，到达了目的地；若按下四层指令按钮，X017接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至四楼时电梯停止运行，到达了目的地；若按下五层指令按钮，X018接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至五楼时电梯停止运行，到达了目的地；若按下六层指令按钮，X019接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至六楼时电梯停止运行，到达了目的地；若按下七层指令按钮，X020接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至七楼时电梯停止运行，到达了目的地；若按下八层指令按钮，X021接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至八楼时电梯停止运行，到达了目的地。

（2）、电梯停于二楼时，二层到位行程开关闭合，X025接通。按下三层指令按钮，X016接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至三楼时电梯停止运行，到达了目的地；若按下四层指令按钮，X017接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至四楼时电梯停止运行，到达了目的地；若按下五层指令按钮，X018接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至五楼时电梯停止运行，到达了目的地；若按下六层指令按钮，X019接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至六楼时电梯停止运行，到达了目的地；若按下七层指令按钮，X020接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至七楼时电梯停止运行，到达了目的地；若按下八层指令按钮，X021接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至八楼时电梯停止运行，到达了目的地。若按下一层指令按钮，X014接通，Y001线圈得电并且自锁，电动机反转接触器接通，控制电梯下行，下降至一楼时电梯停止运行，到达了目的地。

（3）、电梯停于三楼时，三层到位行程开关闭合，X026接通，若按下四层指令按钮，X017接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至四楼时电梯停止运行，到达了目的地；若按下五层指令按钮，X018接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至五楼时电梯停止运行，到达了目的地；若按下六层指令按钮，X019接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至六楼时电梯停止运行，到达了目的地；若按下七层指令按钮，X020接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至七楼时电梯停止运行，到达了目的地；若按下八层指令按钮，X021接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至八楼时电梯停止运行，到达了目的地。

（4）、电梯停于四楼时，四层到位行程开关闭合，X027接通，若按下五层指令按钮，X018接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至五楼时电梯停止运行，到达了目的地；若按下六层指令按钮，X019接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至六楼时电梯停止运行，到达了目的地；若按下七层指令按钮，X020接通，

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4 软件设计 Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至七楼时电梯停止运行，到达了目的地；若按下八层指令按钮，X021接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至八楼时电梯停止运行，到达了目的地。

（5）、电梯停于五楼时，五层到位行程开关闭合，X028接通，若按下六层指令按钮，X019接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至六楼时电梯停止运行，到达了目的地；若按下七层指令按钮，X020接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至七楼时电梯停止运行，到达了目的地；若按下八层指令按钮，X021接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至八楼时电梯停止运行，到达了目的地。

（6）、电梯停于六楼时，六层到位行程开关闭合，X029接通，若按下七层指令按钮，X020接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至七楼时电梯停止运行，到达了目的地；若按下八层指令按钮，X021接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至八楼时电梯停止运行，到达了目的地。

（7）、电梯停于七楼时，七层到位行程开关闭合，X030接通，若按下八层指令按钮，X021接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至八楼时电梯停止运行，到达了目的地。

（8）、电梯停于八楼时，八层到位行程开关闭合，X031接通，若按下七层指令按钮，X030接通，Y001线圈得电并且自锁，电动机反转接触器接通，控制电梯下行，下降至七楼时电梯停止运行，到达了目的地。若按下六层指令按钮，X029接通，Y001线圈得电并且自锁，电动机反转接触器接通，控制电梯下行，下降至六楼时电梯停止运行，到达了目的地。依此类推，若按下一层指令按钮，X024接通，Y001线圈得电并且自锁，电动机反转接触器接通，控制电梯下行，下降至一楼时电梯停止运行，到达了目的地。

4.8.2厅外呼叫指令

Y002接通，一楼上升呼叫指示灯HL1点亮；Y003接通，二楼上升呼叫指示灯HL2点亮；Y004接通，二楼下降指示灯HL3点亮；Y005接通，三楼上升呼叫指示灯HL4点亮；Y006接通，三楼下降指示灯HL5点亮；Y007接通，四楼上升呼叫指示灯HL6点亮；Y008接通，四楼下降指示灯HL7点亮；Y009接通，五楼上升呼叫指示灯HL8点亮；Y010接通，五楼下降指示灯HL9点亮；Y011接通，六楼上升呼叫指示灯HL10点亮；Y012接通，六楼下降指示灯HL11点亮；Y013接通，七楼上升呼叫指示灯HL12点亮；Y014接通，七楼下降指示灯HL13点亮；Y015接通，八楼下降指示灯HL14点亮。

（1）、电梯停于一楼时，一层到位行程开关闭合，X024接通。若有二楼上升呼叫信号，Y003接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至二楼时电梯停止运行，到达了目的地；若有三层上升呼叫信号，Y005接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至三楼时电梯停止运行，到达了目的地，依此类推。

（2）、电梯停于二楼时，二层到位行程开关闭合，X025接通。若有三层上升呼叫信号，Y005

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29 青海大学本科毕业设计：基于PIC的控制系统设计——高层电梯 接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至三楼时电梯停止运行，到达了目的地；依此类推。

若有一楼上升呼叫信号，Y002接通，Y001线圈得电并且自锁，电动机反转接触器接通，控制电梯下降，下降至一楼时电梯停止运行，到达了目的地。

（3）、电梯停于三楼时，三层到位行程开关闭合，X026接通，若有四层上升呼叫信号，Y007接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至四楼时电梯停止运行，到达了目的地；依此类推。

若有二楼上升呼叫信号，Y003接通，Y001线圈得电并且自锁，电动机反转接触器接通，控制电梯下降，下降至二楼时电梯停止运行，到达了目的地，以此类推。

（4）、电梯停于四楼时，四层到位行程开关闭合，X027接通，若有五层上升呼叫信号，Y009接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至五楼时电梯停止运行，到达了目的地；依此类推。

若有三楼上升呼叫信号，Y005接通，Y001线圈得电并且自锁，电动机反转接触器接通，控制电梯下降，下降至三楼时电梯停止运行，到达了目的地，以此类推。

（5）、电梯停于五楼时，五层到位行程开关闭合，X028接通，若有六层上升呼叫信号，Y011接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至六楼时电梯停止运行，到达了目的地；依此类推。

若有四楼上升呼叫信号，Y007接通，Y001线圈得电并且自锁，电动机反转接触器接通，控制电梯下降，下降至四楼时电梯停止运行，到达了目的地，以此类推。

（6）、电梯停于六楼时，六层到位行程开关闭合，X029接通，若有七层上升呼叫信号，Y013接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至七楼时电梯停止运行，到达了目的地；依此类推。

若有五楼上升呼叫信号，Y009接通，Y001线圈得电并且自锁，电动机反转接触器接通，控制电梯下降，下降至五楼时电梯停止运行，到达了目的地，以此类推。

（7）、电梯停于七楼时，七层到位行程开关闭合，X030接通，若有八层下降呼叫信号，Y015接通，Y000线圈得电并且自锁，电动机正转接触器接通，控制电梯上行，上升至八楼时电梯停止运行，到达了目的地。

若有六楼上升呼叫信号，Y011接通，Y001线圈得电并且自锁，电动机反转接触器接通，控制电梯下降，下降至六楼时电梯停止运行，到达了目的地，以此类推。

（8）、电梯停于八楼时，八层到位行程开关闭合，X031接通，若有七楼下降呼叫信号，Y014接通，Y001线圈得电并且自锁，电动机反转接触器接通，控制电梯下降，下降至七楼时电梯停止运行，到达了目的地。依此类推，若有一楼上升呼叫信号，Y002接通，Y001线圈得电并且自锁，电动机反转接触器接通，控制电梯下降，下降至一楼时电梯停止运行，到达了目的地。

电梯运行控制梯形图见附录4-8。

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5 结论 5 结论

通过这次毕业设计，加深了对电梯的运行过程、控制系统的认识，熟悉了可编程控制器在电梯控制系统中的运用，并且在所学知识的基础上利用已有的电梯控制系统的设计，尝试了对电梯控制系统的研究。使我将原来所学的知识系统化、理论化、实用化，对如何使用已有的知识及获取相关资料方面的能力有了进一步的提高。

针对这个八层载客电梯的控制系统．我采用三菱公司的FX2N-80MR-001型号的PLC芯片。该控制系统完成了电梯的轿厢内层楼指令、厅外召唤指令、楼层位置显示、手动自动开关门控制、运行方向显示、呼叫登记显示、超重报警及电梯的停止控制等控制任务。

但由于所学知识和时间的有限，本次设计仍有不足之处，电梯还可以在原有的基础上进行改进，如：

优化电梯的选向功能，使之随客流量的变化而改变，达到高效运送乘客的目的；优化电梯的由近及远运行控制方法。

通过这次设计使我对电梯的控制有了深入的了解，尤其是电梯的PLC控制。在这次设计中，我们经历了查资料、做笔记、思考、定位、选设备的过程，使我了解的不仅仅是电梯的控制，或是设备的选择，最重要的是我掌握了一种设计的方法，思维的方式。

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