基于MM420变频器的电梯控制系统设计

1基于MM420变频器的电梯控制系统设计电梯是随着高层建筑的兴建而发展起来的一种垂直运输工具。在现代社会,电梯已像汽车、轮船一样,成为人类不可缺少的交通运输工具。它有多种控制方式，如继电器控制，PLC控制等。PLC控制电梯有如下的特点：可靠性高，PLC的平均无故障时间（MTBF）一般可达3~5万小时。而且能在工业环境下可靠地工作；编程简单，PLC最常用的编程语言是梯形图语言。这种编程语言形象直观，容易掌握，当工作流程需要改变时，可以现场改变程序，使用方便、灵活；体积小、结构紧凑、安装、维修方便。本文介绍了一种控制的VVVF的电梯控制系统，通过与其它电梯控制系统比较，得出了其控制的优越性，并对其进行了较详细的软硬件设计，对于软硬件设计采用了模块化设计的思想，并说明了控制方式的可行性。关键词：可编程控制器；电梯；电梯控制；变频器；梯形图2ABSTRACTElevator,developedwiththeconstructionofhigharchitectureofverticaltransportationtools.Inthemodernsociety,elevator,likecars,steamboatshasbecomeindispensabletransportationtoolforhumanbeings.Thereareseveralcontrolways,suchasrelayandPLCcontrol,andsoon.ThefeaturesofPLCcontrolelevatorarethefollowing:First,highreliability.TheMTBFofPLCcangenerallyreach30000to50000hours.Anditcaneasilyadapttotheenvironments.Thatitcanworkreliablyundertheindustrialenvironment.Second,easilyprogram.Thecommonlyusedprogramminglanguageisladderdiagramlanguage,whichisimagicandcanbeeasilymastered.Whentheworkingprocessneedtobechanged,theprogramcanbechangedonspot,whichisconvenientandflexible.Third,smallvolumeandcompactstructureanditiseasytoinstallandmaintain.ThispaperintroducesthesystemstructureofaVVVF(variablevoltagevariablefrequency)elevatorcontrolsystemwithPLC,wecanfindtheadvantageofthiscontrolmethodbycomparedwithothers,weachieveitshardwareandsoftwaredesignindetailwithaideaofmoduleandclarifiesthatthiscontrolmodeisfeasible.Keywords：PLC;elevator;elevatorcontrol;transducer;ladderdiagram3目录1绪论............................................................................................................................41.1电梯技术概况................................................41.1.1电梯技术前景展望.................................................................................41.1.2电梯的种类及组成.................................................................................61.2电梯的主要参数..............................................61.3电梯的保护装置...............................................82PLC控制系统与变频器..........................................................................................102.1PLC控制系统设计............................................102.2变频器的分类...............................................112.3变频器的工作原理……………………………………………………………………122.4变频器的选择...............................................132.4.1选择变频器的规格以及满足条件......................................................132.4.2西门子MM420变频器………………………………………………………….142.5PLC与变频器的连接..........................................182.6变频器的调速方案............................................183硬件设计...................................................................................................................193.1变频电梯电力传动系统........................................193.2交流电动机及其转速控制....................................214软件设计..................................................................................................................224.1程序流程图……………………………………………………………….234.2程序设计…………………………………………………………………245结论...........................................................................................................................27致谢......................................................................................................................29参考文献......................................................................................................................3041绪论1.1电梯技术概况随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；而PLC可靠性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点，所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。1.1.1电梯技术前景展望纵观我国电梯行业的发展历程，从改革开放到今天，电梯行业在不知不觉中走过了一个从无到有，从有到多，从多到精的发展历程。随着住宅市场的巨大变化，中国已经成为全球容量最大、增长最快的电梯市场。这就必然会使电梯技术不断的发展更新。（1）结构不断紧凑化，体积不断轻型化、小巧化。随着新技术、新结构、新材料、新工艺的发展，电梯的机械系统结构简单化、体积小巧化、材料轻型化、工艺先进化、外观漂亮化。同时，无机房电梯在今后会有较大的发展。（2）技术含量更高，性能更好。电梯行业技术发展非常迅速，现如今具有先进性能，高舒适性的VVVF电梯，已是电梯行业的标准配置；然而，永磁同步无齿轮曳引机具有更节能、更清洁、更安静、更安全、更经济等特点。所以永磁同步无齿轮曳引机将逐步成为新型曳引机的主流，由于永磁技术的先进性，将来很可能取代VVVF技术。另外，网络控制和智能群控制系统以其控制的先进性、快速性、准确性和可靠性也是电梯发展的潮流。5（3）安装更方便、快捷。高效、安全、可重复使用的无手架安装，将是高层电梯安装的主要方式，随着技术的开发、应用，电梯的硬件系统给安装带来了更大的方便，使电梯安装更快、效率更高。1.1.2电梯的种类及组成本节介绍了电梯的分类、组成，通过学习应对电梯的定义和电梯的多种分类方法有一定的认识，并了解集选控制、并联控制和群控电梯的操控方式。一、电梯分类电梯通常按用途、速度、拖动方式和控制方式等进行分类。目前电梯的基本分类方法如下表1-1所示：表1-1电梯的分类分类方式种类按用途分类乘客电梯、载货电梯、医用电梯、杂物电梯、观光电梯、车辆电梯、船舶电梯、建筑施工电梯、冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电梯操纵电站电梯及消防员用电梯等按驱动方式分类交流电梯、直流电梯、液压电梯、齿轮齿条电梯、螺杆式电梯及直线电机驱动的电梯等按电梯速度分类低速电梯（1.00m/s）、中速电梯（1.00～2.00m/s）、高速电梯（大于2.00m/s）、超高速电梯（超过5.00m/s）及特高速电梯（16.7m/s）按有无司机分类有司机电梯、无司机电梯及有/无司机电梯等按操纵控制方式分类手柄开关操纵、按钮控制电梯、信号控制电梯、集选控制电梯、并联控制电梯及群控电梯等按特殊用途分类冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯及消防员用电梯等现代物业建筑使用的电梯主要有信号控制、集选控制、并联控制及群控制电梯四种操控方式，其控制特点如下所述。（1）信号控制电梯特点除具有自动平层，自动开门功能外，尚具有轿厢命令登记，层站召唤登记，自动停层，顺向截停和自动换向等功能。（2）集选控制电梯是一种在信号控制基础上发展起来的全自动控制电梯，与信号控制的区别在于能实现无司机操纵。主要特点是:把轿厢内选层信号和各层外6呼信号集合起来,自动决定上、下运行方向顺序应答。（3）并联控制电梯是把2～3台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制，共用层站外召唤按钮，电梯本身都具有集选功能。（4）群控电梯特点是用微机控制和统一调度多台集中并列的电梯。控制方式有以下两种。控制系统按预先编制好的交通模式程序，集中