双台五层电梯联动模拟控制系统的设计
摘要： 本文主要介绍双台五层电梯联动模拟控制。该系统模拟了双台五层电梯联动控制的内外呼叫响应，以及有司机、无司机和消防模式。该系统采用PLC、变频器来控制。
关键词： 电梯联动 多种模式 内外呼叫 PLC 变频器
1.引言
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。
2.硬件设计
2.1系统整体设计思路
电梯的牵引电机由变频器控制。普通的交流接触器控制电路比较繁琐，而且时间长了容易因线路老化或者接触器失灵导致电梯故障的频繁发生。所以考虑用变频器来控制牵引电机。而且变频器能起到过载保护，故障报警等功能。电梯的控制系统由PLC来完成，本系统中采用信捷XC系列PLC。PLC又称可编程逻辑控制器，可以用来完成一些逻辑控制，电梯的内外呼叫属于逻辑控制，所以采用PLC来作为电梯的控制系统。
2.2信捷变频器简介
变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。通过改变电源的频率来达到改变电源电压的目的，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。
⑴1U/f=C的正弦脉宽调制(SPWM)控制方式：
其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。因此人们又研究出矢量控制变频调速。
⑵电压空间矢量(SVPWM)控制方式：
它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。
⑶矢量控制(VC)方式：
矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流)，然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。
⑷直接转矩控制(DTC)方式：
德国鲁尔大学的DePenbrock教授提出直接转矩控制变频技术。该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足，并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。目前，该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。 直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机等效为直流电动机，因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算；它不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。
毕业设计说明书目录
1.引言………………………………………………………………………26
2.硬件设计…………………………………………………………………27
2.1整体规划………………………………………………………… 27
2.2变频器介绍与选型……………………………………………… 27
2.3PLC介绍与选型……………………………………………………30
2.3.1 PLC的主要结构如下…………………………………………30
2.3.2PLC的基本工作原理………………………………………… 31
2.4TH系列人机界面产品概述…………………………………………32
3.软件设计……………………………………………………………………34
3.1I/O分配表……………………………………………………………34
3.2电路图…………………………………………………………………34
3.3PLC程序………………………………………………………………34
3.4触摸屏画面………………………………………………………… 34
3.5信捷XC系列PLC与信捷TH系列HMI通讯设置………………… 34
3.5.1触摸屏画面………………………………………………… 39
3.5.2触摸屏画面………………………………………………… 39
4.软硬件系统的调试…………………………………………………………40
5.附录…………………………………………………………………………41
6.参考文献……………………………………………………………………42
参考文献
[1] 杨亚萍.可编程控制器控制电梯技术与应用.北京：人民邮电出版社.2009
[2] 张还.电梯自动控制技术.北京：机械工业出版社.2009
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[4] 信捷公司.TouchWin用户手册.2011
[5] 信捷公司.TPTHTG系列触摸屏用户手册硬件篇（硬件篇）.2012
[6] 信捷公司.XC系列可编程控制器用户手册【硬件篇】.2011
[7] 吴浩烈.智能控制电梯系统.重庆：重庆大学出版社.1996
[8] 信捷公司.VB3VD4VB5V5系列变频器用户手册（55KW以下）.2011
[9] 吴卫荣.现代电梯控制技术.北京：中国轻工业出版社.2008
[10] 徐永生.电梯技术.北京：机械工业出版社.2005
