畢業(yè)設(shè)計---變頻調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計題目：　　　　　 　　　 　　　 </p><p>　　學生姓名： 　　　　　 　</p><p>　　學 號： 　　　　 　　</p><p>　　系　　別：

2、 </p><p>　　?！　I(yè)： </p><p>　　指導教師：　　　　 專業(yè)技術(shù)職務(wù)： </p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計（論文） 任 務(wù) 書</p><p>　　變頻調(diào)速

3、控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　在現(xiàn)代社會和經(jīng)濟活動中，計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和電力電子技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，電梯已經(jīng)成為城市物質(zhì)文明的一種標志。特別是在高層建筑中，電梯是不可缺少的垂直運輸設(shè)備。隨著高層建筑飛速發(fā)展的今天，電梯行業(yè)也隨之進入了新的發(fā)展時期,電梯控制技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速，其邏輯控制也由PLC代替原來

4、的繼電器控制，其許多功能是傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)的。</p><p>　　本設(shè)計針對我國電梯業(yè)的現(xiàn)狀，將可編程序控制器(PLC)應(yīng)用于四層電梯進行邏輯控制，通過合理的選擇和設(shè)計，不但提高了電梯可靠性、可維護性以及靈活性，同時延長了使用壽命，縮短了電梯的開發(fā)周期，并提高了電梯的控制水平，改善了電梯運行的舒適感，使電梯達到了較為理想的控制效果。本文所設(shè)計的電梯與傳統(tǒng)的電梯相比，在運行上具有良好的舒適感，在生活中

5、可以節(jié)約電能，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，達到了理想的目的。該電梯控制系統(tǒng)具有指層、廳召喚、選層選向、手動和自動等功能，具有集選控制的特點。</p><p>　　在介紹電梯基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，深入分析了電梯的工作原理，闡述了PLC的優(yōu)點及特點，重點分析了電梯的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，研究并提出了基于PLC電梯控制系統(tǒng)設(shè)計的實現(xiàn)方案，最后對本論文的研究內(nèi)容進行了總結(jié)與展望。</p><p>　

6、　關(guān)鍵詞：電梯；變頻器；PLC控制；變頻調(diào)速</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經(jīng)濟和生活中有著廣泛的應(yīng)用。電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。實際上電梯是根據(jù)外部呼叫信號以及自身控制規(guī)律等運行的，而呼叫是隨機的，電梯實際上是一個人機交互式的控制系統(tǒng)，單純用

7、順序控制或邏輯控制是不能滿足控制要求的，因此，電梯控制系統(tǒng)采用隨機邏輯方式控制。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機實現(xiàn)信號集選控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的區(qū)別。國內(nèi)廠家大多選擇第二種方式，其原因在于生產(chǎn)規(guī)模較小，自己設(shè)計和制造微機控制裝置

8、成本較高；而PLC可靠性高，程序設(shè)計方便靈活，抗干擾能力強、運行穩(wěn)定等特點，所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器來實現(xiàn)。</p><p>　　1.1 綜述電梯的發(fā)展</p><p>　　1.1.1 電梯的發(fā)展史</p><p>　　在現(xiàn)代社會和經(jīng)濟活動中，電梯已是城市物質(zhì)文明的一種標志。在高層建筑中，電梯是不可缺少的垂直運輸設(shè)備。每幢大型高樓都可以說是一座垂直

9、的城市。電梯不僅是代步的工具，也是人類物質(zhì)文明的標志。</p><p>　　電梯曳引傳動控制技術(shù)也經(jīng)歷了由簡單到復(fù)雜的發(fā)展階段。</p><p>　　從19世紀末電梯問世開始，對于調(diào)速性能要求較高的電梯，都是采用直流電機控制。直流電機控制系統(tǒng)具有調(diào)速范圍寬、可連續(xù)平衡地調(diào)速以及控制方便、靈活、快捷、準確等優(yōu)點。然而，早期的直流電機控制系統(tǒng)往往是直流發(fā)電機一電動機組調(diào)速系統(tǒng)，其體積、重量、能

10、耗和噪聲都很大。</p><p>　　由于交流單速控制和交流雙速控制電梯的結(jié)構(gòu)簡單、價格較低、使用維護方便，所以從電梯問世至今，交流單速控制和交流雙速控制一直廣泛地應(yīng)用于調(diào)速性能要求不高的場合。交流雙速電梯是靠改變定子繞組接線以變換電動機極對數(shù)P的方法進行調(diào)速。變極調(diào)速轉(zhuǎn)速是成倍地變化，因此調(diào)速的平滑性差，但它在每個轉(zhuǎn)速等級運轉(zhuǎn)時，都具有較硬的機械特性，穩(wěn)定性好，但乘坐舒適感差，普遍應(yīng)用于貨梯。 </

11、p><p>　　1967年，，出現(xiàn)了交流調(diào)壓調(diào)速(ACVV)控制。交流調(diào)壓調(diào)速是通過控制電動機定子繞組電壓來改變轉(zhuǎn)差率s的方法實現(xiàn)調(diào)速。交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)采用調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)晶閘管交流調(diào)壓電路中晶閘管的觸發(fā)脈沖相位，即調(diào)節(jié)電動機的端電壓，達到改變轉(zhuǎn)速的目的。交流調(diào)壓調(diào)速控制電梯在起動、穩(wěn)速及制動的全過程中實現(xiàn)了閉環(huán)控制，將速度給定曲線以模擬量或數(shù)字量的形式送入電梯傳動系統(tǒng)，在反饋控制的作用下，使電機轉(zhuǎn)速跟蹤給曲線變化。其制動

12、減速可采用能耗制動、反接制動等方式，乘坐舒適感、平層精度均優(yōu)于變極調(diào)速雙速電梯，其缺點是電動機轉(zhuǎn)子的發(fā)熱較大、能量消耗較大。</p><p>　　在1980年，出現(xiàn)了將微機用于速度控制和運行管理控制的全電子化交流反饋控制的電梯，其精確的控制使電梯的舒適感和群控性能得到進一步提高。應(yīng)用微機取代繼電器控制邏輯實現(xiàn)閉環(huán)控制，進一步提高電梯的性能和可靠性，并減少現(xiàn)場調(diào)試要求，是電梯控制技術(shù)的方向。</p>

13、<p>　　1984年，由于固態(tài)功率器件的不斷發(fā)展及微機技術(shù)的應(yīng)用，出現(xiàn)了交流變頻調(diào)速(VVVF)電梯控制系統(tǒng)。交流變頻調(diào)速是通過調(diào)節(jié)電機定子繞組供電電壓的幅值及頻率來調(diào)速的。它通過電壓、電流和速度的信號反饋，由計算機對交流電動機進行精確調(diào)節(jié)控制，使電梯運行效率大大提高，運行性能更加完善。VVVF電梯以其獨特的先進技術(shù)和性能，實現(xiàn)了節(jié)能、快速、舒適、平層、準確、低噪音、安全等目標。由于其具有優(yōu)越的調(diào)速性能、顯著的節(jié)能效果，已取

14、代交流調(diào)壓調(diào)速電梯成為電梯控制方式的主流。</p><p>　　1.1.2 電梯的發(fā)展趨勢</p><p>　?。?）電梯品種的變化</p><p>　　電梯的品種要隨著建筑需求而變化，電梯制造商提供的品種愈多，其市場占有量也一定愈大。隨著超高層建筑的增多，就需要高速、大容量的電梯。近幾年住宅電梯的開發(fā)的熱潮已出現(xiàn)，多層及小高層大樓配置的廉價、實用可靠的經(jīng)濟型住宅電

15、梯是一個必然趨勢。無機房電梯是在電梯驅(qū)動裝置及其布置方式上具有獨特風格的一種產(chǎn)品。它代表了電梯技術(shù)的一種發(fā)展趨勢。</p><p><b>　?。?）電梯的智能化</b></p><p>　　智能化的電梯首先要與智能化的大廈所有自動化信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，如與消防、保安、樓宇設(shè)備控制等系統(tǒng)交互聯(lián)系，使電梯成為安全舒適、高效優(yōu)質(zhì)的服務(wù)工具。串行通訊以其布線簡單，信息傳輸量大等優(yōu)

16、點，在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用日益增多，由于去掉了微機接口板上大量輸入和輸出電路，減少了井道、機房中的布線數(shù)量，可靠性大大提高。</p><p>　　電梯困人故障一直因擾著電梯的承包商，遠程監(jiān)控服務(wù)系統(tǒng)集通訊、故障、診斷、微處理機為一體，可以通過市話線傳遞電梯的運行和故障信息到遠程服務(wù)中心。</p><p><b>　?。?）綠色電梯</b></p><

17、;p>　　綠色電梯的研究的重點主要在電梯的制造、配置以及安裝和使用過程中的節(jié)能和減少環(huán)境污染等方面。減少電梯能耗的措施是多方面的，主要包括：原材料的充分利用和再利用；電梯數(shù)量和電梯參數(shù)的優(yōu)化配置；選擇高效的驅(qū)動系統(tǒng)；減少電梯機械系統(tǒng)的慣性和磨擦阻力；合理應(yīng)用對重或平衡重；選用節(jié)能照明；客流和運貨的規(guī)劃；出入口的布置等。而減少能耗的另一途徑是電梯運行過程的能耗控制。利用電梯空載上行、滿載下行時電機處以發(fā)電狀態(tài)的特性，將再生能量反饋給

18、電網(wǎng)。利用電梯機房在樓頂?shù)膬?yōu)勢，充分利用太陽能作為電梯的補充能源也將是新的課題。</p><p>　?。?） 電梯繼電器控制系統(tǒng)</p><p>　?。?） 電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點</p><p>　?。?）所有控制功能及信號處理均由硬件實現(xiàn)，線路直觀，易于理解和掌握，適合于一般技術(shù)人員和技術(shù)工人所掌握。</p><p>　?。?） 系統(tǒng)的

19、保養(yǎng)、維修及故障檢查無需較高的技術(shù)和特殊的工具、儀器。</p><p>　?。?）大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價格較便宜。</p><p>　?。?） 多年來我國一直生產(chǎn)這類電梯，技術(shù)成熟，己形成系列化產(chǎn)品，技術(shù)資料圖紙齊全，熟悉、掌握的人員較多。</p><p>　　1.2.2 電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問題</p><p>　　(

20、1) 系統(tǒng)觸點繁多、接線線路復(fù)雜，且觸點容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而故障率較高。</p><p>　　(2) 普通控制電器及硬件接線方法難以實現(xiàn)較復(fù)雜的控制功能，使系統(tǒng)的控制功能不易增加，技術(shù)水平難以提高。</p><p>　　(3) 電磁機構(gòu)及觸點動作速度比較慢，機械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度難以提高。</p><p>　　(4) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機械

21、動作噪音大。</p><p>　　(5) 由于線路復(fù)雜，易出現(xiàn)故障，因而保養(yǎng)維修工作量大，費用高；而且檢查故障困難，費時費工。</p><p>　　電梯繼電器控制系統(tǒng)故障率高，大大降低了電梯的可靠性和安全性，經(jīng)常造成停梯，給乘用人員帶來不便和驚憂。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會造成電梯機械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。</p><p>　　1.3 PLC及其在電梯

22、控制中的應(yīng)用特點</p><p>　　1.3.1 PLC的特點</p><p>　　PLC控制制系統(tǒng)由于運行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強，設(shè)計和調(diào)試周期較短等優(yōu)點，倍受人們重視等優(yōu)點，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式，目前也廣泛用十傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的技術(shù)改造。 </p><p>　　PLC是一種專門從事邏輯控制的微型計算機系統(tǒng)。由于PLC具有性能

23、穩(wěn)定、抗干擾能力強、設(shè)計配置靈活等特點。因此在工業(yè)控制方面得到了廣泛應(yīng)用。自80年代后期PLC引入我國電梯行業(yè)以來，由PLC組成的電梯控制系統(tǒng)被許多電梯制造廠家普遍采用。并形成了一系列的定型產(chǎn)品。在傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)的改造工程中，PLC系統(tǒng)一直是主流控制系統(tǒng)。</p><p>　　電梯控制系統(tǒng)分為調(diào)速部分和邏輯控制部分。調(diào)速部分的性能對電梯運行是乘客的舒適感有著重要影響，而邏輯控制部分則是電梯安全可靠運行的關(guān)鍵。為了

24、改善電梯的舒適感和運行的可靠性，現(xiàn)在都改為用PLC來控制電梯的運行，這樣大大提高了電梯的性能。</p><p>　　可編程控制器(Programmable Logic controller，簡稱PLC)是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)與自動化技術(shù)而開發(fā)的新一代工業(yè)控制器。它具有可靠性高、適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的高溫、沖擊和振動等惡劣環(huán)境的特點，已成為解決自動控制問題的最有效工具，是當前先進工業(yè)自動化的二大支柱之一。&l

25、t;/p><p>　　1.3.2 PLC控制電梯的優(yōu)點</p><p>　　(1) 在電梯控制中采用了PLC，用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。</p><p>　　(2) 去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化。</p><p>　　(3) PLC可實現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。</p

26、><p>　　(4) PLC可進行故障自動檢測與報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修。</p><p>　　(5) 用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運行效率。</p><p>　　(6) 更改控制方案時不需改動硬件接線。</p><p>　　1.4 變頻調(diào)速控制電梯的特點</p><p>　　變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速性能和起制

27、動平穩(wěn)性能、高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點而被國內(nèi)外公認為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。</p><p>　　(1) 變頻調(diào)速電梯使用的是異步電動機，比同容量的直流電動機具有體積小、占空間小、結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、可靠性高、價格低等優(yōu)點。</p><p>　　(2) 變頻調(diào)速電源使用了先進的SPWM技術(shù)SVPWM技術(shù)，明顯改善了電梯運行質(zhì)量和性能;調(diào)速范圍寬、控制精度高

28、，動態(tài)性能好，舒適、安靜、快捷，已逐漸取代直流電機調(diào)速。</p><p>　　(3) 變頻調(diào)速電梯使用先進的SPWM和SVPWM技術(shù)，明顯改善了電動機供電電源的質(zhì)量，減少諧波，提高了效率和功率因數(shù)，節(jié)能明顯。</p><p><b>　　2 方案選擇</b></p><p>　　2.1 變頻器的選擇</p><p>　　

29、隨著變頻器性能價格比的提高，交流變頻調(diào)速己應(yīng)用到許多領(lǐng)域，由于變頻調(diào)速的諸多優(yōu)點，使得交流變頻調(diào)速在電梯行業(yè)也得到廣泛應(yīng)用。目前有為電梯控制而設(shè)計的專用變頻器早已問世，其功能較強，使用靈活，但價格相對較貴。</p><p>　　2.1.1 變頻器的分類</p><p>　　變頻器的種類很多，下面根據(jù)不同的分類方法對變頻器分類:</p><p>　　(1) 按變換頻率

30、的方法分 交─直─交變頻器</p><p><b>　　交─交變頻器</b></p><p>　　(2) 按主電路工作方式分 電壓型變頻器</p><p><b>　　電流型變頻器</b></p><p>　　(3) 按變頻器調(diào)壓方法的不同分 PAM變

31、頻器</p><p><b>　　PWM變頻器</b></p><p>　　(4) 按工作原理分類 U/f控制變頻器</p><p><b>　　VC控制變頻器</b></p><p><b>　　SF控制變頻器</b></p><

32、;p>　　(5) 按照用途分類 通用變頻器</p><p><b>　　高性能專用變頻器</b></p><p><b>　　高頻變頻器</b></p><p>　　2.1.2 簡述通用變頻器的概況</p><p><b>　　通用變頻器的發(fā)展<

33、/b></p><p>　　上個世紀80年代初，通用變頻器實現(xiàn)了商品化。在近20年的時間內(nèi)，經(jīng)歷了由模擬控制到全數(shù)字控制和由采用BJT到采用IGBT兩個大發(fā)展過程：</p><p>　　(1) 容量不斷擴大</p><p>　　80年代初采用的BJT的PWM變頻器實現(xiàn)了通用化。到了90年代初，BJT通用變頻器的容量達到了600KVA, 400KVA以下的已經(jīng)系

34、列化。前幾年主開關(guān)器件開始采用IGBT，僅二、四年的時一間，IGBT變頻器的單機容量已達1800KVA,隨著IGBT容量的擴大，通用變頻器的容量也將隨之擴大。</p><p>　　(2) 結(jié)構(gòu)的小型化</p><p>　　變頻器主電路中功率電路的模塊化，控制電路采用大規(guī)模集成電路(LSI)和全數(shù)字控制技術(shù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計上采用“平面安裝技術(shù)”等一系列措施，促進了變頻電源裝置的小型化。另外，一種混

35、合式功率集成器件，采用厚薄膜棍合集成技術(shù)，把功率電橋、驅(qū)動電路、檢測電路、保護電路等封裝在一起，構(gòu)成了一種“能電力模塊”(Intelligent Module)這種器件屬于絕緣金屬基底結(jié)構(gòu)，所以防電磁干擾能力強，保護電路和檢測電路與功率開關(guān)間的距離盡可能的小，因而保護迅速可靠，傳感信號也十分迅速。</p><p>　　(3) 多功能和智能化</p><p>　　電力電子器件和控制技術(shù)的不斷

36、進步，使變頻器向多功能化和高性能化方向發(fā)展。特別是微機的應(yīng)用，為變頻器多功能化和高性能化提供了可靠的保證。人們總結(jié)了交流調(diào)速電氣傳動控制的大量實踐經(jīng)驗，并不斷融入軟件功能。日益豐富的軟件功能使通用變頻器的多功能化和高性能化為用戶提供了一種可能，即可以把原有生產(chǎn)機械的工藝水平“升級”，達到以往無法達到的境界，使其變成一種具有高度軟件控制功能的新機種。</p><p>　　8位、16位及32位CPU奠定了通用變頻器全

37、數(shù)字控制的基礎(chǔ)。32位數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processes-DSP)的應(yīng)用將通用變頻器的性能提高一大步，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩控制，推出了“無跳閘功能”。目前，新一代變頻器開始采用新的“精簡指令集計算機”(Reduced Instruction set Computer-RISC)，將指令執(zhí)行時間縮短到納秒級。它是一種矢量(超標量)微處理器，其功能著重點放在常用基本指令的執(zhí)行效率上，舍棄了某些運算復(fù)雜而使用率不高的指令，

38、省下它們所占用的硬件資源用十提高基本的運算速度，達到了以“每秒上億條指令”為單位來衡量運算速度的程度。有文獻報道，RISC的運算速度可達1000MIPS,即10億次/秒，相當十巨型計算機水平。指令計算時間為Ins量級，是一般微處理器所無法比擬的。有的變頻器廠家聲稱，以RISC為核心的數(shù)字控制，可以支持無速度傳感器矢量控制變頻器的矢量控制算法、轉(zhuǎn)速估計計算、PID調(diào)節(jié)器在線實時運算。</p><p>　　(4) 應(yīng)

39、用領(lǐng)域不斷擴大</p><p>　　通用變頻器經(jīng)歷了模擬控制、數(shù)字控制、數(shù)?；旌峡刂疲钡饺珨?shù)字控制的演變，逐步地實現(xiàn)了多功能化和高性能化，進而使之對各類生產(chǎn)機械、各類生產(chǎn)工藝的適應(yīng)性不斷增強。最初通用變頻器僅用十風機、泵類負載的節(jié)能調(diào)速和化纖工業(yè)中高速纏繞的多機協(xié)調(diào)運行等，到目前為止，其應(yīng)用領(lǐng)域得到了相當?shù)臄U展。如搬運機械，從反抗性負載的搬運車輛、帶式運輸機到位能負載的起重機、提升機、立體倉庫、立體停車廠等都已

40、采用了通用變頻器;金屬加工機械，從各類切削機床直到高速磨床乃至數(shù)控機床、加工中心超高速伺服機的精確位置控制都已應(yīng)用通用變頻器;在其它方面，如農(nóng)用機械、食品機械、木工機械、印刷機械、各類空調(diào)、各類家用電器甚至街心公園噴水池，可以說其應(yīng)用范圍相當廣闊，并巨還將繼續(xù)擴大。</p><p>　　2.1.3 VG-616G5型通用變頻器</p><p>　　由于電梯在建筑物內(nèi)的耗電量占建筑物總用電量

41、的相當比例，因此，電梯節(jié)約用電日益受到重視。</p><p>　　考慮以上各種因素，本設(shè)計選用安川VS-616G5型全數(shù)字變頻器。它具有磁通矢量控制、轉(zhuǎn)差補償、負載轉(zhuǎn)矩自適應(yīng)等一系列先進功能，可以最大限度地提高電機功率因數(shù)和電機效率，同時降低了電機運行損耗，特別適合電梯類負載頻繁變化的場合。</p><p>　　另外，VS-616G5變頻器的啟動、制動具有可任意調(diào)節(jié)的S曲線和零頻仍可輸出1

42、50%力矩的特點，配以高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器，控制精度可達0. 01～0. 02%使得電梯運行舒適感好，零速抱閘，平層精度高。無須配專用電機，可自學習所配電機的各個參數(shù)，精確控制任何品牌的電機。采用高性能IGBT，載波頻率20KHZ，從而使變頻器輸出一個不失真的正弦流波形，使電機始終運行于靜噪音狀態(tài)。</p><p>　　VS-616G5型變頻器是安川電機公司面向世界推出的21世紀通用型變頻器。這種變頻器不僅考慮了V

43、/f控制，而且還實現(xiàn)了矢量控制，通過其本身的自動調(diào)諧功能與無速度傳感器電流矢量控制，很容易得到高起動轉(zhuǎn)矩與較高的調(diào)速圍[5]。</p><p>　　VS-616G5變頻器的特點如下:</p><p>　　(1) 包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實現(xiàn)了標準化。</p><p>　　(2) 有豐富的內(nèi)藏與選擇功能。</p><p>　　(3)

44、 由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。</p><p>　　(4) 保護功能完善、維修性能好。</p><p>　　(5) 通過LCD操作裝置，可提高操作性能。</p><p>　　VS-616G5型變頻器的標準規(guī)格如表2.1所示。</p><p>　　表2.1 VS-616G5型變頻器的標準規(guī)格</p><p&

45、gt;　　2.1.4 變頻器的參數(shù)設(shè)置</p><p>　　由于采用PLC作為邏輯控制部件，故變頻器和PLC通訊時采用開關(guān)量而不用模擬量。</p><p>　　(1) VS-616G5變頻器的參數(shù)</p><p>　　616G5變頻器共有9組參數(shù)，每一組參數(shù)的設(shè)定都具有特定的含義。常用參數(shù)如表2.2所示。</p><p>　　(2) 參數(shù)設(shè)計

46、的原則：</p><p>　?、?減小啟動沖擊及增加調(diào)速的舒適感，其速度環(huán)比例系數(shù)宜小些，而積分時間常數(shù)宜大些。</p><p>　?、?提高了運行效率，快車頻率應(yīng)選為工頻，而爬行頻率要盡可能低些，以減小停車擊。</p><p>　　③ 零速一般設(shè)計為0Hz，速抱閘功能將影響舒適感。</p><p>　?、?變頻器其他常用參數(shù)可根據(jù)電網(wǎng)電壓和

47、電機銘牌數(shù)據(jù)直接輸入，具體的設(shè)置如表2.3安川616G5變頻器主要參數(shù)設(shè)置表</p><p>　　表2.3 安川616G5變頻器主要參數(shù)設(shè)置</p><p>　　2.2 PLC的選擇</p><p>　　2.2.1 PLC的定義</p><p>　　1980年P(guān)LC問世后，由美國電氣制造商協(xié)會對PLC下過如下的定義:</p>&

48、lt;p>　　PLC是一種數(shù)字式的電子裝置。它使用可編程序的存儲器來存儲指令，實現(xiàn)邏輯運算、順序運算、計數(shù)、計時和算術(shù)運算等功能，用來對各種機械或生產(chǎn)過程進行控制。</p><p>　　1982年，國際電工委員會(International Electrical Committee IEC)頒布了PLC標準草案，1985年提交了第2版，1987年的第3版對PLC作了如下的定義：PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境

49、下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸人和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴展其功能的原則而設(shè)計。</p><p>　　2.2.2 PLC的主要功能和應(yīng)用</p><p>　　PLC的主要功能

50、和應(yīng)用如下：</p><p>　　(1) 開關(guān)邏輯和順序控制這是PLC應(yīng)用最廣泛、最基本的場合。它的主要功能是完成開關(guān)邏輯運算和進行順序邏輯控制，從而可以實現(xiàn)各種簡單或十分復(fù)雜的控制要求。</p><p>　　(2) 模擬控制在工業(yè)生產(chǎn)過程中，由許多連續(xù)變化的物理量需要進行控制，如溫度、壓力、流量、液位等，這些都屬于模擬量。為了實現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域?qū)δM量</p><p>

51、　　控制的廣泛要求，目前大部分PLC產(chǎn)品都具備處理這類模擬量的功能。特別是在系統(tǒng)中模擬量控制點數(shù)不多，同時混有較多的開關(guān)量時，PLC具有其他控制裝置所無法比擬的優(yōu)勢。另外某些PLC產(chǎn)品還提供了典型控制策略模塊，如PID模塊，從而可實現(xiàn)對系統(tǒng)的PID等反饋或其他模擬量的控制運算。</p><p>　　(3) 定時控制PLC具有很強的定時、計數(shù)功能，它可以為用戶提供數(shù)十甚至上百個定時與計數(shù)器。其定時時間間隔可以由用戶

52、加以設(shè)定。對于計數(shù)器，如果需要對于頻率較高的信號進行計數(shù)，可以選擇高速計數(shù)器。</p><p>　　(4) 數(shù)據(jù)處理新型PLC都具有數(shù)據(jù)處理的能力，它不僅能進行算術(shù)運算，數(shù)據(jù)傳送，而還能進行數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)顯示打印等功能，有些PLC還可以進行浮點運算、函數(shù)運算。</p><p>　　(5) 信號連鎖系統(tǒng)信號連鎖是安全生產(chǎn)所需的。在信號連鎖系統(tǒng)中，采用高可靠性的PLC是安全生產(chǎn)的要求

53、。對安全要求高的系統(tǒng)還可采用多重的檢出元件和連鎖系統(tǒng)，而對其中的邏輯運算等，可采用冗余的PLC實現(xiàn)。</p><p>　　(6) 通信把PLC作為下位機，與上位機或同級的可編程序控制器進行通信，完成數(shù)據(jù)的處理和信息的交換，實現(xiàn)對整個生產(chǎn)過程的信息控制和管理，因此PLC是實現(xiàn)工廠自動化的理想工業(yè)控制器。</p><p>　　2.2.3 PLC的選型</p><p>　

54、　在工程應(yīng)用中可選用的PLC機型很多，比如三菱公司的FX系列、OMRON公司的C系列、西門子等，它們功能都差不多，在工程應(yīng)用中各有千秋，至于要選擇哪種機型，就要根據(jù)自己的設(shè)計需要及應(yīng)用水平。因為根據(jù)轎廂樓層位置檢測方法，要求可編程控制器必須具有高數(shù)計數(shù)器。又因為電梯是雙向運行的，所以PLC還需具有可逆計數(shù)器。</p><p>　　SIMATIC S7系列PLC是德國西門子公司在S5系列PLC基礎(chǔ)上于1995年陸續(xù)

55、推出的性能價格比較高的PLC系統(tǒng)。其中，小型的有SIMATIC S7-200系列，最小配置為8 DI/6DO，可擴展2～7個模塊，最大I/O點數(shù)為64DI/DO、12AI/4AO；中小型的有SIMATIC S7-300系列；中高檔性能的有S7-400系列。SIMATIC S7系列PLC都采用了模塊化、無排風扇結(jié)構(gòu)且具有易于用戶掌握等特點，使得S7系列PLC成為各種從小規(guī)模到中等性能要求以及大規(guī)模應(yīng)用的首選產(chǎn)品[7]。</p>

56、<p>　　SIMATIC S7-300的大量功能能夠支持和幫助用戶進行編程、啟動和維護，其主要功能如下：</p><p>　　(1) 高速的指令處理</p><p>　　0.1～0.6的指令處理時間在中等到較低的性能要求范圍內(nèi)開辟了全新的應(yīng)用領(lǐng)域。</p><p>　　(2) 人機界面(HMI)</p><p>　　方便的人機

57、界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)，因此人機對話的編程要求大大減少。</p><p><b>　　(3) 診斷功能</b></p><p>　　CPU的智能化的診斷系統(tǒng)可連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常，記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件。</p><p><b>　　(4) 口令保護</b></p><p>

58、　　多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術(shù)機密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改。</p><p>　　(5) 操作方式選擇開關(guān)</p><p>　　操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當鑰匙拔出時，就不能改變操作方式。這樣就能防止非法刪除或改寫用戶程序。</p><p>　　(6) 方便用戶的參數(shù)賦值</p><p>　　一個帶標準用戶接口的

59、軟件工具給所有模塊進行參數(shù)賦值，這樣就節(jié)省了入門和培訓的費用。</p><p><b>　　(7) 浮點數(shù)運算</b></p><p>　　用此功能可以有效的實現(xiàn)更為復(fù)雜的算術(shù)運算。</p><p>　　2.2.4 SIMATIC S7-300系列PLC系統(tǒng)基本構(gòu)成</p><p>　　SIMATIC S7-300系列P

60、LC是模塊化中小型PLC系統(tǒng)，它能滿足中等性能要求的應(yīng)用，模塊化，無排風扇結(jié)構(gòu)，易于實現(xiàn)分布，易于用戶掌握等特點使得S7-300成為各種從小規(guī)模到中等性能要求控制任務(wù)的方便又經(jīng)濟的解決方案。SIMATIC S7-300有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，主要包括：紡織機械、各種機床、通用機械工程應(yīng)用、電器制造工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)。多種性能遞增的CPU和豐富的且?guī)в性S多方便功能的I/O擴展模塊，使用戶可以完全根據(jù)實際應(yīng)用選擇合適的模塊。當任務(wù)規(guī)模擴大并且愈加復(fù)

61、雜時，可隨時使用接口模塊對PLC進行擴展。S7-300是模塊化的組合結(jié)構(gòu)，根據(jù)應(yīng)用對象的不同，可選用不同型號和不同數(shù)量的模塊，并可以將這些模塊安裝在同一機架(導軌)或多個機架上。除了電源模塊、CPU模塊和接口模塊外，一個機架上最多只能再安裝8個信號模塊或功能模塊。CPU314/315/315-2DP最多可擴展4個機架，IM360/IM361接口模塊將S7-300背板總線從一個機架連接到下一個機架，SIMATIC S7-300系列PLC是

62、模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，各種單獨模塊之間可進行廣泛組合和擴展。其系統(tǒng)構(gòu)成如圖2.1所示。它的主</p><p>　　2.2.5 SIMATIC S7-300系列PLC模塊性能簡介</p><p><b>　　(1) CPU模塊</b></p><p>　　S7-300有CPU312 IFM、CPU313、CPU314、CPU314 IFM、CPU315

63、/315-2DP、CPU316-2DP、CPU318-2DP等8種不同的中央處理單元可供選擇。CPU315-2DP、CPU316-2DP、CPU318-2DP都具有現(xiàn)場總線擴展功能。CPU以梯形圖LAD、功能塊FBD或語句表STL進行編程。 </p><p><b>　　(2) 信號模塊</b></p><p><b>　?、?數(shù)字量輸入模塊</b

64、></p><p>　　數(shù)字量輸入模塊將現(xiàn)場過程送來的數(shù)字信號電平轉(zhuǎn)換成S7-300內(nèi)部信號電平。數(shù)字量輸入模塊有直流輸入方式和交流輸入方式。對現(xiàn)場輸入元件，僅要求提供開關(guān)觸點即可。輸入信號進入模塊后，一般都經(jīng)過光電隔離和濾波，然后才送至輸入緩沖器等待CPU采樣。采樣時，信號經(jīng)過背板總線進入到輸入映像區(qū)。 </p><p>　　數(shù)字量輸入模塊SM321有四種型號模塊可供選擇，即直流1

65、6點輸入、直流32點輸入、交流16點輸入、交流8點輸入模塊。</p><p><b>　?、?數(shù)字量輸出模塊</b></p><p>　　數(shù)字量輸出模塊SM322將S7-300內(nèi)部信號電平轉(zhuǎn)換成過程所要求的外部信號電平，可直接用于驅(qū)動電磁閥、接觸器、小型電動機、燈和電動機啟動器等。</p><p>　　晶體管輸出模塊只能帶直流負載，屬于直流輸出

66、模塊；</p><p>　　可控硅輸出方式屬于交流輸出模塊；</p><p>　　繼電器觸點輸出方式的模塊屬于交直流兩用輸出模塊。</p><p>　　從響應(yīng)速度上看，晶體管響應(yīng)最快，繼電器響應(yīng)最慢；從安全隔離效果及應(yīng)用靈活性角度來看，以繼電器觸點輸出型最佳。</p><p><b>　?、?模擬量輸入模塊</b><

67、;/p><p>　　SM331主要由A/D轉(zhuǎn)換部件、模擬切換開關(guān)、補償電路、恒流源、光電隔離部件、邏輯電路等組成。A/D轉(zhuǎn)換部件是模塊的核心，其轉(zhuǎn)換原理采用積分方法，被測模擬量的精度是所設(shè)定的積分時間的正函數(shù)，也即積分時間越長，被測值的精度越高。SM331可選四檔積分時間：2.5ms、16.7ms、20ms和l00ms，相對應(yīng)的以位表示的精度為8、12和14。</p><p><b>

68、;　?、?模擬量輸出模塊</b></p><p>　　模擬量輸出模塊SM332目前有三種規(guī)格型號，即4AO×l2位模塊、2AO×12位模塊和4AO×l6位模塊，分別為4通道的12位模擬量輸出模塊、2通道的12位模擬量輸出模塊、4通道的16位模擬量輸出模塊。</p><p>　　SM332可以輸出電壓，也可以輸出電流。在輸出電壓時，可以采用2線回路和

69、4線回路兩種方式與負載相連。采用4線回路能獲得比較高的輸出精度。</p><p>　　(3) PS307電源模塊</p><p>　　PS307是西門子公司為S7-300專配的24VDC電源。PS307系列模塊除輸出額定電流不同外(有2A、5A、10A三種)，其工作原理和各種參數(shù)都相同。</p><p>　　PS307可安裝在S7-300的專用導軌上，除了給S7-3

70、00 CPU供電外，也可給I/O模塊提供負載電源。</p><p>　　(4) 接口模塊(IM)</p><p>　　接口模板(IM360/361)用來在機架之間傳遞總線。IMS接口代表發(fā)送，IMR接口代表接收。接口模板必須安裝到特定的插槽。如果需要，在擴展機架可以安裝輔助電源。對于雙層組態(tài)，硬連線的IM365接口模板較為經(jīng)濟(不需要輔助電源，在擴展機架上不能使用CP模板)。</p&

71、gt;<p>　　(5) 通訊處理器模塊</p><p>　　CP340/CP341通訊處理模塊用于建立點對點的低速連接，最大傳輸速率為19.2kbps。有三種通信接口：RS-232C，20mA(TTY)和RS-422/RS-485，有多種通訊協(xié)議可以使用。</p><p><b>　　3 系統(tǒng)的硬件開發(fā)</b></p><p>

72、<b>　　3.1 電梯設(shè)備</b></p><p>　　3.1.1 電梯的分類</p><p>　　電梯的分類有各式各樣：</p><p>　　(1) 按用途分類有客梯、貨梯、醫(yī)用梯、觀光電梯等。</p><p>　　(2) 按速度分類 低速電梯 1m/s以下</p><p>

73、;　　中速電梯 1～2m/s</p><p>　　高速電梯 2m/s以上</p><p>　　超高速電梯 4m/s以上</p><p>　　(3) 按驅(qū)動電源分類 交流電梯 速度一般小于2m/s</p><p>　　直流電梯 速度一般大于2m/s</p><p>　　(4) 按控

74、制方式分類 有層間控制，簡易集選控制，集選控制，有/無司機控制，群控等。</p><p>　　3.1.2 電梯的主要組成成分</p><p><b>　　(1) 電梯轎廂</b></p><p>　　轎廂是運送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作部分。轎廂由轎廂架和轎廂體組成。</p><p><b>　　(

75、2) 曳引機</b></p><p>　　曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動力，使電梯運行。曳引系統(tǒng)主要由曳引機、曳引鋼絲繩，導向輪，反繩輪組成。</p><p>　　(3) 電梯井道及導軌</p><p>　　電梯井道是用以供電梯轎廂運行的通道。電梯導軌就是在轎廂和墻壁之間的軌道，上面有輪子在滑動，表面很光滑，用矯廂導軌支架來支撐。它可以用來防止轎相晃動

76、。貨梯和客梯上都裝有。</p><p><b>　　(4) 導向系統(tǒng)</b></p><p>　　導向系統(tǒng)的主要功能是限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只能沿著導軌作升降運動。導向系統(tǒng)主要由導軌，導靴和導軌架組成。</p><p><b>　　(5) 門系統(tǒng)</b></p><p>　　門系統(tǒng)

77、的主要功能是封住層站入口和轎廂入口。門系統(tǒng)由轎廂門，層門，開門機，門鎖裝置組成。</p><p>　　(6) 重量平衡系統(tǒng)</p><p>　　平衡系統(tǒng)的主要功能是相對平衡轎廂重量，在電梯工作中能使轎廂與對重間的重量差保持在限額之內(nèi)，保證電梯的曳引傳動正常。系統(tǒng)主要由對重和重量補償裝置組成。</p><p>　　(7) 電力拖動系統(tǒng) 電力拖動系統(tǒng)的功能是提供

78、動力，實現(xiàn)電梯速度控制。電力拖動系統(tǒng)由曳引電動機，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，電動機調(diào)速裝置等組成 (8) 電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)的主要功能是對電梯的運行實行操縱和控制。電氣控制系統(tǒng)主要由操縱裝置，位置顯示裝置，控制屏(柜)，平層裝置，選層器等組成。</p><p>　　電梯是機、電一體化產(chǎn)品。其機械部分好比是人的軀體，電氣部分相當于人的神經(jīng)，控制部分相當于人的大腦。各部分通過控制部分調(diào)度，密切協(xié)

79、同，使電梯可靠運行。盡管電梯的品種繁多，但目前使用的電梯絕大多數(shù)為電力拖動、鋼絲繩拽引式結(jié)構(gòu)，其機械部分由拽引系統(tǒng)，轎廂和門系統(tǒng)，平衡系統(tǒng)，導向系統(tǒng)以及機械安全保護裝置組成;而電氣控制部分由電力拖動系統(tǒng)，運行邏輯功能控制系統(tǒng)和電氣安全保護等系統(tǒng)組成。</p><p>　　3.1.3 電梯的安全保護裝置</p><p>　　(1) 電磁制動器:裝于曳引機軸上，一般采用直流電磁制動器，啟動時通

80、電松閘，停層后斷電制動。</p><p>　　(2) 強迫減速開關(guān):起分別裝于井道的頂部和底部，當轎廂駛過端站換速未減速時，轎廂上撞塊就觸動此開關(guān)，通過電器傳動控制裝置，使電動機強迫減速。</p><p>　　(3) 限位開關(guān):當轎廂經(jīng)過端站平層位置后仍未停車，此限位開關(guān)立即動作，切斷電源并制動，強迫停車。</p><p>　　(4) 行程極限保護開關(guān):當限位開關(guān)不

81、起作用，轎廂經(jīng)過端站時，此開關(guān)動作。</p><p>　　(5) 急停按鈕:裝于轎廂司機操縱盤上，發(fā)生異常情況時，按此按鈕切斷電源，電磁制動器制動，電梯緊急停車。</p><p>　　(6) 廳門開關(guān):每個廳門都裝有門鎖開關(guān)。僅當廳門關(guān)上才允許電梯啟動;在運行中如出現(xiàn)廳門開關(guān)斷開，電梯立即停車。</p><p>　　(7) 關(guān)門安全開關(guān):常見的是裝于轎廂門邊的安全觸

82、板，在關(guān)門過程中如安全觸板碰到乘客時，發(fā)出信號，門電機停止關(guān)門，反向開門，延時重新開門，此外還有紅外線開關(guān)等。</p><p>　　(8) 超載開關(guān):當超載時轎底下降開關(guān)動作，電梯不能關(guān)門和運行。</p><p>　　(9) 其它的開關(guān):安全窗開關(guān)，鋼帶輪的斷帶開關(guān)等。</p><p>　　3.1.4 一般電梯的控制要求</p><p>　　

83、人們對現(xiàn)代電梯的自動化程度和智能行越來越高，可以有下列基本功能，這些功能有的是廠家作為標準功能配置在電梯上，有的是可按用戶要求配置。但是由于本次設(shè)計工作的時間有限，不可能實現(xiàn)下面的所有控制要求，只能完成其中的一些主要的最基本的控制要求。</p><p>　　(1) 司機操作。由司機關(guān)門啟動電梯運行，由轎內(nèi)指令按鈕選向，廳外召喚只能順向截梯，自動平層。</p><p>　　(2) 集選控制。

84、集選控制是將轎廂內(nèi)指令與廳外召喚等各種信號集中進行綜合分析處理的高度自動控制功能。它能對轎廂指令、廳外召喚登記，停站延時自動關(guān)門起動運行，同向逐一應(yīng)答，自動平層自動開門，順向截梯，自動換向反向應(yīng)答，能自動應(yīng)召服務(wù)。</p><p>　　(3) 下行集選。只在下行時具有集選功能，因此廳外只設(shè)下行召喚按鈕，上行不能截梯。</p><p>　　(4) 獨立操作。只通過轎內(nèi)指令駛往特定樓層，專為特

85、定樓層乘客提供服務(wù)，不應(yīng)答其它層站和廳外召喚。</p><p>　　(5) 特別樓層優(yōu)先控制。特別樓層有呼喚時，電梯以最短時間應(yīng)答。應(yīng)答前往時，不理會轎內(nèi)指令和其它召喚。到達該特別樓層后，該功能自動取消。</p><p>　　(6) 停梯操作。在夜間、周末或假日，通過停梯開關(guān)使用電梯停在指定樓層。停梯時，轎門關(guān)閉，照明、風扇斷電，以利節(jié)電、安全。</p><p>　

86、　(7) 滿載控制。當轎內(nèi)滿載時，不響應(yīng)廳外召喚。</p><p>　　(8) 清除無效指令。清除所有與電梯運行方向不符的轎內(nèi)指令。</p><p>　　(9) 開門時間自動控制。根據(jù)廳外召喚、轎內(nèi)指令的種類以及轎內(nèi)情況，自動調(diào)整開門時間。</p><p>　　(10) 按客流量控制開門時間。監(jiān)視乘客的進出流量，使開門時間最短。</p><p&g

87、t;　　(11) 開門時間延長按鈕。用十延長開門時間，使乘客順利進出轎廂。</p><p>　　(12) 故障重開門。因故障使電梯門不能關(guān)閉時，或者在關(guān)門的過程中又有乘客進入的時候，使門重新打開再試關(guān)門。</p><p>　　(13) 強迫關(guān)門。當門被阻擋超過一定時間時，發(fā)出報警信號，并以一定力量強行關(guān)門。</p><p>　　(14) 光電裝置。用來監(jiān)視乘客或貨物

88、的進出情況。</p><p>　　(15) 光幕感應(yīng)裝置。利用光幕效應(yīng)，如關(guān)門時仍有乘客進出，則轎門未觸及人體就能自動重新開門。</p><p>　　(16) 副操縱箱。在轎廂內(nèi)左邊設(shè)置副操縱箱，上面設(shè)有各樓層轎內(nèi)指令按鈕，便于乘客較擁擠時使用。</p><p>　　(17) 電子觸鈕。用手指輕觸按鈕便完成廳外召喚或轎內(nèi)指令登記工作。</p><

89、p>　　(18) 燈光報站。電梯將到達時，廳外燈光閃動，并有雙音報站鐘報站。</p><p>　　(19) 停電時緊急操作。當市電電網(wǎng)停電時，用備用電源將電梯運行到指定樓層待機。</p><p>　　(20) 火災(zāi)時緊急操作。發(fā)生火災(zāi)時，使電梯自動運行到指定樓層待機。</p><p>　　(21) 消防操作。當消防開關(guān)閉合時，使電梯自動返回基站，此時只能由消防

90、員進行轎內(nèi)操作。</p><p>　　(22) 故障檢測。將故障記錄在微機內(nèi)存(一般可存入8-20個故障)，并以數(shù)碼顯示故障性質(zhì)。當故障超過一定數(shù)量時，電梯便停止運行。只有排除故障，清除內(nèi)存記錄后，電梯才能運行。大多數(shù)微機控制電梯都具有這種功能。</p><p>　　3.2 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計</p><p>　　3.2.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則<

91、/p><p>　　任何一種控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則:</p><p>　　(1) 最大限度地滿足被控對象的控制要求</p><p>　　充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計人員在設(shè)計前就要

92、深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場的資料，收集相關(guān)先進的國內(nèi)、國外資料。</p><p>　　(2) 保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠</p><p>　　保證PLC控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設(shè)計控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計者在系統(tǒng)設(shè)計、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確保控制系統(tǒng)安全可靠。例如:應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運行，而在非正常情況下(如突然掉電再上電、按

93、鈕按錯等)，也能正常工作。</p><p>　　(3) 力求簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便</p><p>　　一個新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓、設(shè)備的維護也將導致運行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟，而

94、要使控制系統(tǒng)的使用和維護方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高指標。</p><p>　　(4) 適應(yīng)發(fā)展的需要</p><p>　　由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高，設(shè)計時要適當考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/0點數(shù)和內(nèi)存容量時，要適當留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進。</p><p>　　3

95、.2.2 PLC控制系統(tǒng)的組成</p><p>　　電梯PLC的控制系和其他類型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號控制系統(tǒng)和拖動控制系統(tǒng)兩部分組成。圖3.1為電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖，主要硬件包括PLC主機及擴展、機械系統(tǒng)、轎廂操縱盤、廳外呼梯盤、指示器、門機、調(diào)速裝置與拖動系統(tǒng)等。</p><p>　　系統(tǒng)控制核心為PLC主機，操縱盤、呼梯盤、井道及安全保護信號通過PLC輸入接口送入PL

96、C，由PLC作出正確的控制決策，向拖動和門機系統(tǒng)發(fā)出控制信號，完成電梯門的開關(guān)動作。</p><p>　　圖3.1 電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　3.2.3 設(shè)計思想</p><p>　　(1) 信號控制系統(tǒng)</p><p>　　電梯信號控制基本由PLC軟件實現(xiàn)。電梯信號控制系統(tǒng)如圖3.2所示，輸入到PLC的控制信號有:

97、運行方式選擇、運行控制、轎內(nèi)指令、層站召喚、安全保護信息、旋轉(zhuǎn)編碼器光電脈沖、開關(guān)門及限位信號、門區(qū)和平層信號等。</p><p>　　圖3.2 電梯PLC信號控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　(2) 電梯控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能</p><p>　　一臺電機控制上升和下降。</p><p>　　各層設(shè)上/下呼叫開關(guān)(最頂層與起始層只設(shè)一只)。&l

98、t;/p><p>　　電梯到位后具有手動或自動開門關(guān)門功能。</p><p>　　電梯內(nèi)設(shè)有層樓指令鍵，開關(guān)門按鍵，警鈴風扇及照明按鍵。</p><p>　　電梯內(nèi)外設(shè)有方向指示燈及電梯當前層號指示燈。</p><p>　　待客自動開門，當電梯在某層停梯待客時，按下層外召喚按鈕，應(yīng)能自動開門迎客。</p><p>　　自動

99、關(guān)門與提早關(guān)門.在一般情況下，電梯停站4-6秒應(yīng)能自動關(guān)門，在延時時間內(nèi)，若按下關(guān)門按鈕，門將不經(jīng)延時提前實現(xiàn)關(guān)門動作.。</p><p>　　按鈕開門。在開關(guān)過程中或門關(guān)閉后，電梯啟動前，按下操縱盤上開關(guān)按鈕，門將打開。</p><p>　　內(nèi)指令記憶。當轎廂內(nèi)操縱盤上有多個選層指令時，電梯應(yīng)能按順序自動停靠車門，并能至調(diào)定時間，自動確定運行方向。</p><p>

100、;　　自動定向。當轎廂內(nèi)操縱盤上，方向時，電梯應(yīng)能按先入為主的原則，選層指令相對與電梯位置具有不同自動確定運行方向。</p><p>　　呼梯記憶與順向截停。電梯在運行中應(yīng)能記憶層外的呼梯信號，對符合運行方向的召喚，應(yīng)能自動逐一?？繎?yīng)答。</p><p>　　自動換向。當電梯完成全部順向指令后，應(yīng)能自動換向，應(yīng)答相反方向的信號。</p><p>　　自動關(guān)門待客。當

101、完成全部轎廂內(nèi)指令，又無層外呼梯信號時電梯應(yīng)自動關(guān)門在調(diào)定時間內(nèi)自動關(guān)閉轎廂照明。</p><p>　　自動返基站。當電梯設(shè)有基站時，電梯在完成全部指令后，自動駛回基站，停機待客。</p><p>　　(3) 電梯操作方式</p><p>　　單轎廂下集選控制登記所有轎廂和廳門下行召喚；轎廂上行是只答應(yīng)轎廂召喚，直至最高層；自動改變運行方向為下行，應(yīng)答廳門下行召喚。

102、</p><p>　　單轎廂全集選登記所有廳門和轎廂召喚；上行時順應(yīng)答轎廂和廳門上召喚。直至最高層自動反向應(yīng)答下行召喚和轎廂召喚。</p><p>　　(4) 速度給定曲線</p><p>　　為了滿足舒適感提高運輸效率及正確平層要求，電梯的速度給定曲線是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。人們對于速度變化的敏感度主要是加速度的變化率，舒適感就意味著要平滑的加速和減速。</p>

103、;<p>　　為了獲得良好的舒適感，將電梯的起制動速度曲線設(shè)計成由兩段拋物線 (S曲線)及一段直線構(gòu)成，而這一曲線形狀的構(gòu)成及改變，則是由加速度斜率及S曲線變化率決定的。加速斜率是以速度給定從0加速到1000轉(zhuǎn)/分所需要的時間來定義的。其意義為加速度由。加速到1000轉(zhuǎn)/秒2所需要的時間。因此通過改變起動加速時間可獲得不同的起動曲線斜率。增大加速時間值起動曲線變緩，反之，起動曲線變急。同理，增加S曲線變化率起動曲線彎曲部分

104、變緩，反之，起動曲線彎曲部分變急。而S曲線變化率的變化，也可通過改變S曲線起始、終了加速時間來實現(xiàn)，本設(shè)計采用的616G5變頻器就具有S曲線加速時間設(shè)定功能，故將加速時間和S曲線加速時間配合調(diào)整，即可獲得理想的起動曲線。同理，制動曲線也可按此方法調(diào)整。理想的電梯速度給定曲線如圖所示，圖中a為加速度，v為速度。</p><p>　　圖3.3 速度運行曲線</p><p>　　(5) 減速及平

105、層控制</p><p>　　電梯的工作特點是頻繁起制動，為了提高工作效率、改善舒適感，要求電梯能平滑減速至速度為零時，準確平層，即“無速停車抱閘”不要出現(xiàn)爬行現(xiàn)象或低速抱閘，即直接停止，要做到這一點關(guān)鍵是準確發(fā)出減速信號，在接近層樓面時按距離精確的自動矯正速度給定曲線。本設(shè)計采用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測轎廂位置，只要電梯一運行，計數(shù)器就可以精確地確定走過的距離，達到與減速點相應(yīng)的預(yù)制數(shù)時即可發(fā)出減速命令。不論哪種方式產(chǎn)生的

106、減速命令，由于負載的變化、電網(wǎng)波動、鋼絲繩打滑等，都會使減速過程不符合平層技術(shù)要求，為此一般在離層樓100-200mm處需設(shè)置一個平層矯正器，以確保平層的長期準確性。</p><p>　　3.3 電梯拽引電機及門電機電路圖</p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求，本次設(shè)計的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖3.4所示。圖中M1，M2為曳引電機和門電機，交流接觸器KM1～KM4通過控制兩臺電動機的運行來

107、控制轎廂和廳門，從而進行對電梯的控制。FR1，F(xiàn)R2為起過載保護作用的熱繼電器，用于電梯運行過載時斷開主電路。FU1為熔斷器，起過電流保護作用。</p><p>　　圖3.4 電梯拽引電機及門電機電路圖</p><p>　　3.4 電梯自動門的設(shè)計</p><p>　　任何種類的電梯絕大多數(shù)均要有開關(guān)門的機構(gòu)，該機構(gòu)可以是人工手動的，也可以是電氣機械自動的。但現(xiàn)今已

108、很少見到手動開關(guān)門的電梯了，僅僅對小型雜物電梯和簡易居民住宅電梯才使用手動開關(guān)門?，F(xiàn)就兩種驅(qū)動類型的自動開關(guān)門環(huán)節(jié)工作原理說明如下。</p><p>　　(1) 對自動開關(guān)門機構(gòu)(或稱之為“自動門系統(tǒng)’)的要求及其速度調(diào)節(jié)方法要求</p><p>　?、?自動門機構(gòu)必須隨電梯轎廂移動，即要求把自動門機構(gòu)安裝于轎廂頂上，除了能帶動轎廂門啟閉外，還應(yīng)能通過機械方法使電梯轎廂在各個層樓門區(qū)安全范

109、圍內(nèi)能方便地使各層的外層門也能隨著轎廂門的啟閉而同步啟閉。</p><p>　?、?當轎廂門和某層樓的層門閉合后，應(yīng)由電氣機械設(shè)備的機械鉤子和電氣接點予以表現(xiàn)和考核。</p><p>　?、?開關(guān)門動作平穩(wěn)，不得有劇烈的抖動和異常響聲，按國家標準規(guī)定，開關(guān)門系</p><p>　　統(tǒng)在開關(guān)門過程中其運行噪聲不得大于65dB(A級)。</p><p

110、>　?、?關(guān)門時間一般為3-5s，而開門時間一般為2.5-4s。</p><p>　?、?自動門系統(tǒng)調(diào)整簡單方便，便于維修。</p><p>　?、?門電機要具有一定的堵轉(zhuǎn)能力。</p><p>　　(2) 常用的自動開關(guān)門系統(tǒng)的電氣控制線路原理圖簡介</p><p>　　其電氣控制線路原理圖如圖3.5所示。當關(guān)門繼電器KA2吸合后，直