電梯畢業(yè)論文--無齒同步曳引電梯的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著城市人口的增加和人們物質(zhì)文化生活水平的提高，高層建筑的數(shù)量在快速增加，電梯的使用量也隨之急劇增加。為滿足高校實驗教學(xué)對電梯技術(shù)的需要，本文研究了六層電梯模型的設(shè)計方法。</p><p>　　電梯監(jiān)控系統(tǒng)同樣是電梯技術(shù)的熱點。它為電梯維修保養(yǎng)單位和電梯使用單位對電梯的集中管理提供了一種強有力的手

2、段。它能提供電梯運行狀態(tài)，及時獲得對電梯日常運行的記錄和監(jiān)測資料，實現(xiàn)故障的早期預(yù)告、診斷及處理，確保電梯的運行、維護(hù)和管理。因此，本文在電梯模型的基礎(chǔ)上設(shè)計了電梯的監(jiān)控系統(tǒng)。</p><p>　　在分析現(xiàn)代常用電梯拖動方案和控制方案的基礎(chǔ)上，本文采用了一種先進(jìn)的無齒曳引變頻驅(qū)動方案和可靠的PLC控制方案。無齒輪電梯用低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電動機在電梯的應(yīng)用是目前的熱點研究之一，其研究具有重要的科學(xué)意義和實用價值。國

3、內(nèi)在這方面的應(yīng)用尚處于起步階段。而在我國實際工程設(shè)計中，PLC由于具有可靠性高、抗干擾能力強、功能強大、可擴展性強、成本低等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用。</p><p>　　在進(jìn)行控制系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)時，本文分析比較了控制系統(tǒng)各主要組成環(huán)節(jié)的硬件實現(xiàn)方式和特點，從而完成了整個控制系統(tǒng)的硬件選型與設(shè)計。在電梯的使用中最被人們重視的就是安全問題，所以對電梯的各種保護(hù)環(huán)節(jié)重點進(jìn)行了設(shè)計。</p><p>　　

4、本課題控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計分兩部分進(jìn)行。一方面是下位機PLC用戶程序的設(shè)計，它包括了十個環(huán)節(jié)，重點是保護(hù)程序的設(shè)計和測取減速點程序的設(shè)計。另一方面是上位機組態(tài)軟件的設(shè)計，本文采用組態(tài)王6.52完成了各種動畫畫面的制作，完成了控制系統(tǒng)的組態(tài)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視軟件設(shè)計。組態(tài)軟件的畫面運行效果良好。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電梯；PLC；組態(tài)軟件；監(jiān)控</p><p><b>　　Abs

5、tract</b></p><p>　　With the increase in urban population and people's material and cultural improvement of living standards, the number of high-rise buildings rapid increase so that the use of elev

6、ators also will be increased dramatically. To meet the needs of elevator technology of experimental teaching, the six-story elevator model has been designed.</p><p>　　Elevator Monitor System is also a hotspo

7、t of elevator technique, which is a strong concentrated management means for those people who maintain and use elevator. We can get the elevator daily running record and information through monitor its running condition

8、by this technique that can help people know the elevator failure in advance then make judgment and take action accordingly,which benefit to elevator management. Therefore, this paper designed the elevator monitoring syst

9、em based on the mode</p><p>　　Based on the analysis of dragging system and control system, an advanced gearless drive and reliable PLC control are uesd in this paper.Nowadays，the research on low speed and hi

10、gh-torque permanent magnetic synchronous machine Which using in gearless elevator are getting more and more attention in the flelds of motors，and has great science significance and application value. However，the study of

11、 this kind of motor in our country just starts. In actual engineering design in our country, PLC is pop</p><p>　　When we use the hardware to construct the control system ,this artic analyzes and compares the

12、 hardware realization way and the characteristic of main composition link of control system,thus it completes hardware shaping and designing of the entire control system.In the using of elevator, safety is the most impor

13、tant topic, many protections about elevator are designed carefully.</p><p>　　The control system software design of this article has two parts:one is the lower position machine PLC software design,it includes

14、 10 parts.The programme of deceleration point and protection has designed carefully.The other is the top machine configuration software design:it completes the data collection and the monitoring software design using Kin

15、g View Software 6.52 and the making of various animation pictures.Configuration software screen is running well.</p><p>　　KeyWords:elevator model; PLC; configuration software; Monitor </p><p>&l

16、t;b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　Abstract2</p><p><b>　　第1章緒論1</b></p><p>　　第2章電梯電氣方案設(shè)計2</p><p>　　2.1主拖動方式的選擇設(shè)

17、計2</p><p>　　2.1.1交流調(diào)壓調(diào)速電力拖動方式2</p><p>　　2.1.2變頻調(diào)速電力拖動方式2</p><p>　　2.1.3永磁同步電動機拖動方式3</p><p>　　2.2控制系統(tǒng)的選擇設(shè)計4</p><p>　　2.2.1微機控制系統(tǒng)4</p><p>

18、　　2.3可編程控制器（PLC）控制系統(tǒng)5</p><p>　　第3章電梯硬件系統(tǒng)設(shè)計6</p><p>　　3.1主要器件的選擇6</p><p>　　3.1.1曳引電動機6</p><p>　　3.1.2PLC的選擇7</p><p>　　3.1.3變頻器的選擇8</p><p>

19、;　　3.1.4旋轉(zhuǎn)編碼器的選擇9</p><p>　　3.2主電路及輔助電路的設(shè)計11</p><p>　　3.2.1PLC接口電路設(shè)計11</p><p>　　3.2.2主拖動電路及反饋電路設(shè)計11</p><p>　　3.2.3電梯保護(hù)環(huán)節(jié)的硬件綜合設(shè)計15</p><p>　　3.2.4開放及關(guān)閉電梯

20、和照明電路18</p><p>　　3.3本章小結(jié)18</p><p>　　第4章 軟件系統(tǒng)設(shè)計19</p><p>　　4.1下位機控制軟件設(shè)計19</p><p>　　4.1.1電梯超載和防夾人控制程序19</p><p>　　4.1.2測取每層減速點的程序21</p><p>

21、　　4.1.3電梯上下行控制程序24</p><p>　　4.1.4制動等其它相關(guān)程序25</p><p>　　4.2上位機監(jiān)控軟件設(shè)計28</p><p>　　4.2.1組態(tài)軟件簡介28</p><p>　　4.2.2電梯監(jiān)控系統(tǒng)工程的建立28</p><p>　　4.2.3組態(tài)界面的設(shè)計29</p

22、><p>　　4.2.4采集歷史數(shù)據(jù)、顯示趨勢曲線和報表輸出30</p><p>　　4.2.5報警系統(tǒng)31</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)33</b></p><p><b>　　致謝34</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b&g

23、t;</p><p>　　隨著人口的增加、科學(xué)技術(shù)日新月異地發(fā)展和人們物質(zhì)文化生活的逐步提高，導(dǎo)致了現(xiàn)代化城市的高速發(fā)展。城市化的急劇擴張，致使土地資源日益緊張，從而建筑業(yè)得以迅速發(fā)展，一幢幢的高樓拔地而起，十幾層至幾十層的賓館、飯店、辦公樓鱗次櫛比。在這些高層建筑中每天有大量的人和物需要由電梯來進(jìn)行垂直輸送，電梯產(chǎn)品在人們物質(zhì)生活中的地位已經(jīng)和汽車一樣，成為重要的運輸設(shè)備之一。</p><p

24、>　　電梯是一種相當(dāng)復(fù)雜的機電綜合產(chǎn)品，具有零碎、分散、垂直運行、頻繁啟制動、總裝配和調(diào)試需要在遠(yuǎn)離制造廠的使用現(xiàn)場進(jìn)行等特點。由于電梯不是一目了然的機電綜合產(chǎn)品，在技術(shù)上較難全面掌握。隨著微機技術(shù)、變頻技術(shù)和PLC技術(shù)導(dǎo)入電梯行業(yè)，對電梯的從業(yè)技術(shù)人員要求越來越高，導(dǎo)致了我國電梯專業(yè)人員人才異常缺乏。為了滿足市場的需求，適應(yīng)社會對電梯行業(yè)技術(shù)人才的需求，使一批專業(yè)的電梯技術(shù)人才脫穎而出，許多高校設(shè)置了建筑電氣及其智能化本科專業(yè)。

25、在該專業(yè)的培養(yǎng)計劃中，都將電梯控制技術(shù)有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容作為重要的教學(xué)內(nèi)容。 </p><p>　　如何能夠安全且直觀地了解電梯的機械結(jié)構(gòu)，并且了解當(dāng)前電梯的主要拖動方式和控制方式及其主要發(fā)展方向，以便更好地為電梯的教學(xué)服務(wù)，一直是許多高校當(dāng)前研究的熱點話題之一。</p><p>　　電梯作為垂直運輸?shù)纳翟O(shè)備，其特點是在高層建筑物中所占的面積很小，同時通過電氣或其他的控制方式可以將乘客或貨物

26、安全、合理、有效地運送到不同的樓層。</p><p>　　目前，由于我國城市化的快速發(fā)展，我國已經(jīng)成為全球電梯需求量最大的國家，也是電梯產(chǎn)量最大的國家。由于電梯是機電一體化的典型產(chǎn)品，涉及到的行業(yè)多，產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度比較大，所以是發(fā)展國民經(jīng)濟的強大推動力之一。因此，電梯工業(yè)代表了一個國家工業(yè)發(fā)展領(lǐng)域的發(fā)展水平，涉及到新材料，新工藝，新技術(shù)的利用。</p><p><b>　　電梯電氣方

27、案設(shè)計</b></p><p>　　2.1 主拖動方式的選擇設(shè)計</p><p>　　電力拖動系統(tǒng)是電梯的動力來源，它驅(qū)動電梯部件完成相應(yīng)的運動。電梯的電力拖動系統(tǒng)對電梯的啟動加速、穩(wěn)定運行和制動減速等起著控制作用。拖動系統(tǒng)的優(yōu)劣直接影響電梯的啟動加速、制動減速、平層精度和乘坐舒適性等指標(biāo)。</p><p>　　在電梯中有兩個運動：轎廂的升降運動和轎門及

28、廳門的開關(guān)運動。本節(jié)主要為轎廂的升降運動選擇拖動方案。</p><p>　　下面對電梯常用的幾種拖動方案進(jìn)行具體分析，逐一比較，最終選擇適合本電梯的拖動方案。</p><p>　　2.1.1 交流調(diào)壓調(diào)速電力拖動方式</p><p>　　用改變異步電動機定子電壓來實現(xiàn)調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)稱為調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)。交流雙速電梯采用串電阻或電抗啟動，其啟動、減速舒適感較差，速度

29、不平穩(wěn)。而閉環(huán)控制的交流變壓調(diào)速則用可控硅取代了啟、制動電阻(或電抗)，使調(diào)速效果有了明顯提高。</p><p>　　調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速性能也不是很高，在加減速階段要進(jìn)行嚴(yán)格的速度閉環(huán)控制，這也就增加了電梯控制的難度。由于調(diào)壓裝置輸出電壓的改變是通過控制晶閘管的導(dǎo)通角來實現(xiàn)的，因此加到電機上的電壓是非正弦的，尤其是低速時，定子電壓要求較低，晶閘管導(dǎo)通角增大，加到定子上的電壓嚴(yán)重變形，致使消耗于轉(zhuǎn)子電路的功率很大，電機

30、發(fā)熱嚴(yán)重，壽命減短，效率較低。所以，大部分使用調(diào)壓調(diào)速的電梯，在電機上都安裝有風(fēng)扇制冷裝置。</p><p>　　另外，同樣載重量、梯速的電梯，交流調(diào)壓調(diào)速電梯相對于變壓變頻(VVVF)調(diào)速電梯，其電動機容量要求相對較大。隨著電力電子器件及控制技術(shù)的飛速發(fā)展，調(diào)壓調(diào)速已被變壓變頻調(diào)速(VVVF)所取代。與調(diào)壓調(diào)速相比，變頻調(diào)速有其不可比擬的優(yōu)越性。對此，下面會進(jìn)行詳細(xì)介紹。</p><p>

31、;　　2.1.2 變頻調(diào)速電力拖動方式</p><p>　　由于異步電動機的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)在調(diào)速時轉(zhuǎn)差率不變，因此在各種異步電動機調(diào)速系統(tǒng)中效率最高，性能也最好。異步電動機的轉(zhuǎn)速n=no(1-S)=60f1(1-S)/p，當(dāng)轉(zhuǎn)差率S變化不大且S<<1時，n基本上正比于no。所以，要改變交流電動機轉(zhuǎn)速，只需改變定子頻率f1即可。但是，在改變轉(zhuǎn)速的同時，希望勵磁電流和功率因數(shù)基本保持不變。磁通太弱，則沒

32、有充分利用鐵芯，電機容許的輸出轉(zhuǎn)速下降，電機的功率得不到充分利用而浪費；若增大磁通，將引起磁路過分飽和而使勵磁電流增加，功率因數(shù)降低，嚴(yán)重時會因繞組過熱而損壞電機?？傊冾l時還需變壓來保持磁通不變。</p><p>　　但異步電動機設(shè)計成低速時，電動機的溫升將會升高、效率會降低，性能不佳。而設(shè)計成高速則務(wù)必使用齒輪減速機構(gòu)，從而會導(dǎo)致環(huán)境污染等諸多缺點。</p><p>　　總之，變頻調(diào)

33、速電力拖動方式是目前流行的電梯拖動方式，但還不是最理想的拖動方式。</p><p>　　2.1.3 永磁同步電動機拖動方式</p><p>　　1、永磁同步電動機拖動概述及特點</p><p>　　三相永磁同步電動機(The Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)變頻調(diào)速系統(tǒng)，基于先進(jìn)的DSP嵌入式處理器，采用矢量控制原理，

34、實現(xiàn)了電流、速度雙閉環(huán)控制，較好的實現(xiàn)了同步電機的低速控制，有良好的抗干擾性能，滿足了無齒輪電梯電氣拖動系統(tǒng)的要求。永磁同步電動機由電壓源逆變器供電，選擇最優(yōu)開關(guān)矢量來控制定子磁鏈和定子轉(zhuǎn)矩，從而獲得最快的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)。</p><p>　　永磁同步電動機拖動方式具有如下的優(yōu)點：</p><p>　?。?）永磁同步電動機的結(jié)構(gòu)簡單緊湊、少維護(hù)。</p><p>　?。?

35、）能夠提高電梯曳引系統(tǒng)的安全性、可靠性。</p><p>　?。?）降低了對環(huán)境的污染。永磁同步電動機正常工作不產(chǎn)生諧波干擾，而當(dāng)過勵時能補償電網(wǎng)感性負(fù)載所需的無功功率，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)。</p><p>　?。?）易于實現(xiàn)低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩，特別適合無齒輪曳引。永磁同步電動機不需要勵磁電流，采用金屬粘貼技術(shù)可使轉(zhuǎn)子制造變得非常容易，可以輕松地制成高極數(shù)，配合以低頻變頻器，很容易實現(xiàn)低轉(zhuǎn)速。

36、正由于這個優(yōu)點，永磁同步電動機驅(qū)動的電梯拖動系統(tǒng)就不需要減速機構(gòu)，非常適合無齒輪曳引電梯。</p><p>　?。?）提高傳動效率、節(jié)能、經(jīng)濟、具有較高的性能價格比。永磁同步無齒曳引技術(shù)具有優(yōu)越的低速轉(zhuǎn)矩特性和精確平穩(wěn)的運轉(zhuǎn)特性，有優(yōu)越的調(diào)速性能，能真正實現(xiàn)“零速抱閘”和“直接?？俊?。永磁同步電動機采用了永磁材料，電動機不需要勵磁電流，定子電流的無功分量極低，功率因數(shù)可達(dá)到近似于1。</p><

37、;p>　　（6）優(yōu)于直流無齒輪電動機驅(qū)動系統(tǒng)。永磁同步電動機由于轉(zhuǎn)子采用了高磁能積的稀土材料，控制裝置都由大功率晶體管組成，電動機的力矩慣性比大，動態(tài)性能好，具有更高的低速性能、調(diào)速精度、快速響應(yīng)性能等優(yōu)點。</p><p>　　與異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)相比，當(dāng)負(fù)載變化時，異步電動機通過調(diào)整轉(zhuǎn)差來適應(yīng)，而同步電動機則只是調(diào)節(jié)功角，因此同步電動機響應(yīng)速度更快，也因此其控制系統(tǒng)需要有精確的轉(zhuǎn)子位置檢測裝置和電壓

38、電流檢測裝置，以便隨時確定磁場的大小、方向。轉(zhuǎn)子位置的精確控制是永磁同步無齒輪曳引技術(shù)重要部分之一，它將直接關(guān)系到電梯啟動、制動的舒適性和平層精確度。</p><p>　　2、永磁同步電動機的控制方式</p><p>　　永磁同步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方式可分為兩大類：一類是他控式變頻調(diào)速系統(tǒng)；另一類是自控式變頻調(diào)速系統(tǒng)。他控式變頻調(diào)速系統(tǒng)中所用的變頻裝置是獨立的，其輸出頻率直接由速度給

39、定信號決定，屬于速度開環(huán)控制系統(tǒng)。他控式變頻調(diào)速雖然能夠解決永磁同步電機的起動問題，但仍存在失步、振蕩等問題，因此永磁同步電機變頻調(diào)速系統(tǒng)一般采用自控式運行。</p><p>　　根據(jù)逆變器組成器件和工作方式的不同，可將自控式永磁同步電機作如下簡單分類：一類電機為晶閘管無換向器電機，又稱為負(fù)載換向同步電機調(diào)速系統(tǒng)。另一類電機稱為自控式永磁同步電動機或者永磁無刷直流電動機。 </p><p>

40、;　　根據(jù)電動機反電勢的波形形狀又可分為無刷直流電動機(簡稱BLDCM)調(diào)速系統(tǒng)和三相永磁同步電動機(簡稱PMSM)調(diào)速系統(tǒng)兩種，它們的區(qū)別在于前者的感應(yīng)電動勢為梯形波，電流為方波，而后者的感應(yīng)電動勢和電流都為正弦波。</p><p><b>　　3、拖動方式的選擇</b></p><p>　　具有低速大轉(zhuǎn)矩特性的無齒輪永磁同步曳引機以其節(jié)省能源、體積小、低速運行平穩(wěn)

41、、噪聲低、免維護(hù)等優(yōu)點，越來越引起電梯行業(yè)的廣泛關(guān)注，本課題選用此種拖動方式。</p><p>　　電梯永磁同步無齒曳引拖動系統(tǒng)原理見圖2所示</p><p>　　2.2 控制系統(tǒng)的選擇設(shè)計</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。如果電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底之類的嚴(yán)重故障，不但會造成電梯

42、機械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。所以，本課題不使用這種控制方式。</p><p>　　2.2.1微機控制系統(tǒng)</p><p>　　微機具有體積小、成本低、自動化程度高、通用性強、節(jié)省能源的特點。微機應(yīng)用于電梯控制，可以實現(xiàn)復(fù)雜的功能控制，并可以對電梯實施群控調(diào)度管理以提高運行效率。</p><p>　　基于上述原因，現(xiàn)在微機控制在電梯的并聯(lián)控制和群控方面得到廣泛應(yīng)

43、用。由于目前使用微機的控制方式只在群控場合或高速場合使用，而本電梯模型模擬的是單個的中低檔的低速乘客電梯，所以本課題不適合這種控制方式。 </p><p>　　2.3 可編程控制器（PLC）控制系統(tǒng) </p><p>　　PLC是一種用于工業(yè)自動化控制的專用計算機，它是把計算機技術(shù)和自動化技術(shù)融為一體，是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)。它充分利用了微型計算機的原理與技術(shù)，既可以用來完成邏輯控制

44、，也可以實現(xiàn)模擬控制；既可以用來控制工業(yè)現(xiàn)場的各種設(shè)備及自動生產(chǎn)線，也可以同計算機聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)成集散控制系統(tǒng)，已在很多領(lǐng)域取得了成功的應(yīng)用?？删幊绦蚩刂破魇菍樵诠I(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的工業(yè)計算機，其出現(xiàn)后就受到普遍重視，發(fā)展也十分迅速，在工業(yè)自動控制系統(tǒng)中占有了極其重要的地位，最重要的原因是它與現(xiàn)有的各種控制方式相比較，具有如下獨一無二的特點：</p><p><b>　　1、可靠性高</b>&

45、lt;/p><p>　　PLC開發(fā)時在硬件方面采用了屏蔽、濾波、電源調(diào)整與保護(hù)、隔離及模塊結(jié)構(gòu)等措施來增加PLC的可靠性；在軟件方面，設(shè)置了自診斷、警戒時鐘WDT、信息保護(hù)和恢復(fù)等措施。它具有了極高的可靠性和很強的抗干擾能力，被譽為“不會損壞的儀表”。</p><p>　　2、控制程序可變，具有很好的柔性</p><p>　　在生產(chǎn)工藝流程改變或設(shè)備更新時，如果需要改變

46、控制功能，往往不必改變硬設(shè)備，只需改變一下應(yīng)用程序就可以達(dá)到目的。所以，從這個意義上說，它具有很突出的柔性控制能力。</p><p>　　3、編程方法簡單易學(xué)</p><p>　　目前，大多數(shù)PLC編程采用的都是與繼電器控制電路相似的梯形圖，PLC還針對具體問題，開發(fā)了順序功能圖語言，簡化了復(fù)雜控制系統(tǒng)的編程。</p><p>　　4、功能強，性能價格比高</

47、p><p>　　現(xiàn)代PLC不僅具有邏輯運算、定時、計數(shù)、順控等功能，還具有較強的數(shù)值處理功能、模擬量輸入輸出處理功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能等。此外，還能擴展位置控制、運動控制等各種特殊功能的智能模塊。與相同功能的繼電器控制系統(tǒng)相比，它具有很高的性能價格比。</p><p>　　5、體積小，重量輕，能耗低</p><p>　　由于半導(dǎo)體集成電路的應(yīng)用，PLC的體積相對很小。<

48、;/p><p>　　綜合比較上述三種控制方式的優(yōu)缺點以及各自的適用場合，結(jié)合本課題電梯模型模擬的實際對象，本課題采用的控制系統(tǒng)選用PLC控制方式。</p><p><b>　　電梯硬件系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p>　　本電梯設(shè)計為六層，各樓層外部面板都配有帶指示燈的工業(yè)用按鈕和用來顯示轎廂樓層數(shù)的數(shù)碼管。電梯上行和下行時，外部有上行下行箭頭顯示

49、樓層走向。</p><p>　　3.1 主要器件的選擇</p><p>　　3.1.1 曳引電動機 </p><p>　　1、曳引電動機額定功率的計算</p><p>　　本電梯采用了有對重的無齒曳引系統(tǒng)，由力學(xué)關(guān)系不難推導(dǎo)出電動機額定功率：</p><p><b>　?。?-1）</b><

50、/p><p>　　上式中平衡系數(shù)（或稱對重系數(shù)）</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　—電梯對重的質(zhì)量（kg）；</p><p>　　—電梯轎廂的質(zhì)量（kg）；</p><p>　　—電梯額定負(fù)載的重量（kg）；</p><p>　　國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

51、Kp=0.4-0.5；</p><p>　　—系數(shù)K=1.1-1.6；</p><p>　　—電梯額定梯速1.75m/s</p><p>　　η —電梯傳動系統(tǒng)的效率，查《電梯控制技術(shù)》中的表3-4可以知道，對于無齒曳引且轎廂曳引方式為1：1繞法的電梯傳動系統(tǒng)而言，η=0.85。</p><p>　　電梯的額定（轎廂）速度設(shè)計成電梯的1.75

52、m/s，否則，考慮啟動及減速轎廂永遠(yuǎn)不可能達(dá)到額定速度。代入式子3-1可得：</p><p><b>　　(3-3)</b></p><p>　　2、三相永磁同步電動機型號的選擇</p><p>　　根據(jù)實際三相永磁同步電動機功率系列，綜合考慮性能及價格等多方面因素，最終選用了蘇州市威爾克電訊電機制造有限公司生產(chǎn)供應(yīng)的TDW系列永磁低速同步電動

53、機。</p><p>　　TDW系列永磁低速同步電動機是一種無減速齒輪裝置由電機直接得到低轉(zhuǎn)的新型同步電動機。應(yīng)用本產(chǎn)品可簡化傳動機構(gòu)，免除齒輪減速機構(gòu)的噪音。該產(chǎn)品為封閉式結(jié)構(gòu)。該產(chǎn)品可作為低速傳動系統(tǒng)中的驅(qū)動元件。凡需要低速直接傳動的場合，均可采用本產(chǎn)品，若配以變頻電源，則可變換電機轉(zhuǎn)速以適合各種需要。</p><p>　　根據(jù)上述對電動機額定功率的計算并考慮到TDW系列永磁低速同步電

54、動機的功率系列，最終選擇TDW-450型號的電機。該種電機為三相電動機，電壓380V，頻率33.4Hz，電流27.2A，功率11.7KW，轉(zhuǎn)速167r/min，額定轉(zhuǎn)矩670N·m。</p><p>　　3.1.2 PLC的選擇</p><p><b>　　1、型號的粗選</b></p><p>　　由于本設(shè)計打算采用旋轉(zhuǎn)編碼器反饋回

55、的脈沖數(shù)來檢測電梯運行時的減速點，所以要求所選用的可編程控制器具有高速計數(shù)功能。綜合考慮性能價格比和可靠性后，本設(shè)計選擇了整體式箱體結(jié)構(gòu)的日本三菱公司生產(chǎn)的FX2N系列PLC。</p><p>　　FX2N系列每條基本指令執(zhí)行時間為0.08μs。它不但具有27條基本指令、2條步進(jìn)指令和128種功能指令，還具有3072點輔助繼電器、1000點狀態(tài)繼電器、256點定時器、235點計數(shù)器、8000多點16位數(shù)據(jù)寄存器、

56、128點跳步指針和15點中斷指針等。FX2N系列與FX2系列相比，面積、體積小50%?？傊?，F(xiàn)X2N是FX系列家族中運行速度最快、功能最強、體積最小的小型可編程控制器。</p><p>　　2、PLC I/O點數(shù)統(tǒng)計</p><p>　　根據(jù)電梯的層站數(shù)、梯型、控制方式、應(yīng)用場所及具體控制要求，計算出PLC的輸入信號與輸出信號的數(shù)量。</p><p>　?。?）PL

57、C輸入信號統(tǒng)計。電梯作為一種多層站、長距離運行的大型運輸設(shè)備，在廳外及轎廂內(nèi)有大量的信號要通過輸入接口送入PLC，現(xiàn)對本系統(tǒng)六層電梯模型的輸入點進(jìn)行分析并統(tǒng)計。</p><p>　　1）對全集選方式的電梯而言，內(nèi)外指令信號數(shù)量為3N―2（N為層站數(shù)），所以本設(shè)計內(nèi)外指令信號數(shù)量為16個。</p><p>　　2）強迫減速開關(guān)和限位開關(guān)是防止電梯沖頂或蹲底的第一道防線和第二道防線，上下共4個

58、數(shù)量。</p><p>　　3）接收變頻器輸出的脈沖信號、運行信號、故障信號和零速信號，共4個。</p><p>　　4）開關(guān)門信號2個。</p><p>　　5）其它信號包括：門連鎖信號、直駛信號、制動器信號、工作方式信號、光電開關(guān)信號、上班信號、檢修信號、自學(xué)習(xí)信號、超載信號、安全信號等10個。</p><p>　　總之，初步估算需要36

59、個輸入信號。</p><p>　　（2）PLC輸出信號統(tǒng)計。PLC將執(zhí)行結(jié)果通過輸出接口控制以下輸出設(shè)備。</p><p>　　1）對全集選方式的電梯，內(nèi)外選指示信號的數(shù)量為3N―2，所以有16個指示燈信號。</p><p>　　2）接觸器及中間繼電器有制動接觸器、開門繼電器、關(guān)門繼電器、電源接觸器、超載繼電器、運行接觸器和風(fēng)扇共7個。</p><

60、;p>　　3）和變頻器連接的信號有上下運行2個、多段速指令3個及點動信號1個，共6個。</p><p>　　4）其它信號包括：樓層顯示指示信號3個、上下行指示信號2個、蜂鳴器1個，共6個。</p><p>　　總之，初步估算需要35個輸出信號。</p><p>　　由上述分析可知，現(xiàn)場輸入信號共36個，輸出信號共35個，共71個信號需要PLC進(jìn)行處理?？紤]到F

61、X2N的點數(shù)序列，并考慮留有一定的余量，選擇80點的PLC(40個輸入點/40個輸出點)。</p><p>　　可編程控制器的輸出接口電路有三種輸出方式，其中的繼電器輸出方式是觸頭輸出，它既可以帶交流負(fù)載，也可以帶直流負(fù)載，并且?guī)лd能力強，適合上述信號的性質(zhì)。所以，本設(shè)計選擇繼電器輸出方式的PLC。</p><p>　　綜上所述，選擇日本三菱公司生產(chǎn)的FX2N-80MR型號的PLC。 &l

62、t;/p><p>　　3.1.3變頻器的選擇</p><p>　　無齒輪永磁同步曳引機具有優(yōu)良的低速、大轉(zhuǎn)矩特性，能較好地滿足電梯曳引要求，這種性能的實現(xiàn)還必須基于與之配套的驅(qū)動裝置的良好性能和良好匹配性。本設(shè)計中拖動調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵在于保證電梯按理想的給定速度曲線運行，以改善電梯運行的舒適感。另外，考慮電梯在建筑物內(nèi)的耗電量占建筑物總用電量的相當(dāng)比例，因此，電梯節(jié)約用電日益受到重視?？紤]以上各

63、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(fù)載轉(zhuǎn)矩自適應(yīng)等一系列先進(jìn)功能，可以最大限度地提高電機的運行效率，同時降低電機的運行損耗，特別適合電梯類負(fù)載頻繁變化的場合。另外，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150%力矩的特點，配以高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器，控制精度可達(dá)0.01--0.02%, 使得電梯運行舒適感好，零速抱閘，平層精度高。VS-616G5變頻器的特點如下：&

64、lt;/p><p>　　1、有豐富的內(nèi)藏與選擇功能。</p><p>　　2、由于采用了最新式的硬件，因此功能全、體積小。</p><p>　　3、保護(hù)功能完善、維修性能好。</p><p>　　本設(shè)計需要用數(shù)字操作器將參數(shù)H1-03～H1-06設(shè)定為3～6，從而將端子5～8的功能重新設(shè)定為多段速指令1～3和點動頻率即可，實際工作過程中只用三級速

65、度即可。</p><p>　　圖3-1 VS-616G5變頻器端口功能圖</p><p>　　Fig 3-1 The Chart of VS-616G5 Inverter Interface Function</p><p>　　3.1.4旋轉(zhuǎn)編碼器的選擇</p><p>　　旋轉(zhuǎn)編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式測量裝置，通常安裝在被測的電機軸上，隨被測軸

66、一起轉(zhuǎn)動，用以測量轉(zhuǎn)動量，并把它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式的輸出信號。旋轉(zhuǎn)編碼器有兩種基本形式，即增量式編碼器和絕對值式編碼器。根據(jù)工作原理和結(jié)構(gòu)，編碼器又分為接觸式、光電式等類型。光電式編碼器是目前使用最多的一種，它沒有觸點磨損，允許的轉(zhuǎn)速高，并且精度高。所以，光電式增量編碼器是電梯系統(tǒng)中最常用的編碼器。</p><p>　　光電式增量編碼器的轉(zhuǎn)軸上有與其一起轉(zhuǎn)動脈沖碼盤，碼盤上有均勻刻制的光柵，即在碼盤上均勻分布著若干

67、個透光區(qū)段和遮光區(qū)段。這兩種區(qū)段分得越密，則分辨率越高。利用由光電發(fā)射管、光電接收管組成的光電耦合器將轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過的角度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電氣脈沖信號。</p><p>　　光電式增量編碼器的設(shè)計制造工藝簡單，價格便宜，使用方便，常常被用來測量電動機的轉(zhuǎn)速，它的輸出信號接到變頻器的脈沖輸入端，作為變頻器的轉(zhuǎn)速反饋信號。</p><p>　　由以上分析可見，用光電式旋轉(zhuǎn)編碼器檢測轎廂位置優(yōu)于其它方法，

68、故本設(shè)計采用此法。</p><p>　　2、旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)的計算</p><p>　　為了提高檢測位置的精度，應(yīng)該選擇用每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)多的旋轉(zhuǎn)編碼器。但每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)越多，旋轉(zhuǎn)編碼器價格越貴。通常需要每個脈沖所對應(yīng)的位移，應(yīng)保證平層精度和換速距離的要求，實際電梯中一般應(yīng)該做到小于5毫米/脈沖。</p><p>　　由于無齒輪曳引機的轉(zhuǎn)速較低,為了保證驅(qū)動裝置速度反饋的

69、精度，要求用于速度檢測的編碼器具有較高的精度，這對于無齒輪曳引機獲得良好的調(diào)速性能是至關(guān)重要的?？紤]到樓間距較小，設(shè)旋轉(zhuǎn)編碼器每個脈沖對應(yīng)的轎廂移動距離即計數(shù)精度為S（單位mm/脈沖），考慮設(shè)計S的不大于0.1mm/脈沖，則可以計算出所需旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)的脈沖個數(shù)P的數(shù)值。</p><p>　　由上述的計算知道，曳引電動機旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時轎廂移動的距離為Dπ=120mm（D為曳引輪的直徑），則</p>&l

70、t;p>　　考慮到上述的計算結(jié)果，并考慮經(jīng)濟性等原因，最終選擇了武漢松野智能儀表有限公司生產(chǎn)的EH100光電旋轉(zhuǎn)編碼器，分辨率為每轉(zhuǎn)1200個脈沖。</p><p>　　3、旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖頻率的計算</p><p>　　電動機額定運行時旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖最終會送到PLC高速計數(shù)器的脈沖輸入端子，而PLC對所接收的脈沖輸入信號是有一定頻率限制的，在此對所選的旋轉(zhuǎn)編碼器在電動機額定運行

71、時所發(fā)出的脈沖頻率加以核算。</p><p>　　由于電動機的額定速度167r/min，亦即每秒2.8轉(zhuǎn)，而旋轉(zhuǎn)編碼器一轉(zhuǎn)發(fā)出1200個脈沖，所以旋轉(zhuǎn)編碼器一秒發(fā)出3360個脈沖，也就是說旋轉(zhuǎn)編碼器輸出脈沖頻率的頻率3360Hz。</p><p>　　3.2主電路及輔助電路的設(shè)計</p><p>　　圖3-2 硬件結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　

72、Fig 3-2 The Chart of Hardware Architecture</p><p>　　電梯控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。包括按鈕輸入電路、安全保護(hù)信號、VVVF控制調(diào)速電路、轎箱開關(guān)電路、樓層顯示電路及一些其他輔助電路等等。</p><p>　　3.2.1 PLC接口電路設(shè)計</p><p>　　本設(shè)計電梯模型要實現(xiàn)六層電梯的控制，同時要求能

73、夠通過上位機的組態(tài)軟件實現(xiàn)電梯的模擬仿真運行和對實際電梯模型系統(tǒng)的監(jiān)控，所以在分配地址空間上和一般的實際電梯有著較大的區(qū)別。要實現(xiàn)實際電梯的控制運行，則要像一般電梯控制裝置一樣分配好PLC的輸入輸出端子，同時為了實現(xiàn)上位機的組態(tài)模擬運行，需要使用PLC的內(nèi)部輔助繼電器對應(yīng)著分配好一套地址，用于組態(tài)程序模擬實際電梯的相應(yīng)輸入輸出從而控制電梯的運行。輸入地址分配見表3-1所示，輸出地址分配見表3-2所示。根據(jù)地址的分配，可以設(shè)計PLC接口電

74、路如圖3-3所示。</p><p>　　3.2.2 主拖動電路及反饋電路設(shè)計</p><p>　　變頻器主電路電源端子R、S、T應(yīng)該通過自動空氣斷路器和交流接觸器與電源連接，無需考慮相序。變頻器輸出電源必須接到端子U、V、W上，如果接錯，將會損壞變頻器。由此指導(dǎo)思想可以設(shè)計出圖3-4所示的主拖動電路。</p><p>　　在電源和變頻器之間接入合適變頻器功率的通斷電

75、源用的斷路器QF1。KM3接觸器主觸點用于接通或斷開整個系統(tǒng)的電源，其線圈由上班或下班時通過鑰匙開關(guān)SQ17間接控制。XJ為相序繼電器，其常開觸點控制安全繼電器KA1。TC為控制變壓器，其二次側(cè)輸出端子01、02的直流輸出用于電梯門系統(tǒng)和制動器系統(tǒng)的電源，二次側(cè)輸出端子101、103的交流輸出用于門聯(lián)鎖回路和安全回路的電源，輸出端子401、403的直流輸出用作內(nèi)指令信號燈、廳呼梯信號燈以及樓層顯示和運行方向的電源。</p>

76、<p>　　表3-1輸入地址分配</p><p>　　Table 3-1 The Allocation of Input Address</p><p>　　表3-2 輸出地址分配</p><p>　　Table 3-2 The Allocation of Output Address</p><p>　　圖3-3 PLC接口電路

77、</p><p>　　Fig 3-3 The Chart of PLC Interface Circuit</p><p>　　圖3-4 主電路及反饋電路</p><p>　　Fig 3-4 The Chart of Main Circuit and Feedback Circuit</p><p>　　設(shè)計的反饋回路也見圖3-4所示。VS6

78、16-G5的PG速度控制卡有四種類型，分別為PG-A2、PG-B2、PG-D2、PG-X2,其中PG-B2為有PG矢量控制方式專用，根據(jù)電梯的實際控制要求，本系統(tǒng)選用PG-B2速度卡。PG-B2速度卡的TA1接線端子有六個端子，TA11、TA12是變頻器提供的脈沖發(fā)生器PG的電源，TA11是直流12V（+5%，Max.200mA）端子，TA12是電源用接地端子；TA13、TA14是A相脈沖輸入端子，TA15、TA16是B相脈沖輸入端子，

79、TA14、TA16為A、B相脈沖的輸入公共端，TA13、TA15為+8～12V；TA2接線端子有四個輸出端子，依次為A、B相脈沖監(jiān)視輸出端子，本系統(tǒng)根據(jù)控制要求打算使用一相一計數(shù)輸入的計數(shù)器，故只使用了A相脈沖監(jiān)視輸出端子TA21、TA22。TA3為屏蔽線接線端子。</p><p>　　在隨后的控制程序中，打算使用一相一計數(shù)輸入的計數(shù)器C237，通過查表可知，它屬于32位雙向高速計數(shù)器，其計數(shù)信號來自于PLC的輸

80、入端子X002，所以A相脈沖監(jiān)視輸出端子TA21接于PLC的輸入端子X002處，輸出端子TA22接于PLC的輸入公共端子COM。</p><p>　　變頻器的輸入信號包括對運行/停止、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)、點動等運行狀態(tài)進(jìn)行操作的數(shù)字操作信號。變頻器通常利用繼電器接點或者晶體管集電極開路形式得到這些運行信號，如PLC的繼電器輸出電路或PLC的晶體管輸出電路。也就是說，PLC的輸出端口可以和變頻器的上述信號端子直接相連接，從

81、而實現(xiàn)PLC對變頻器的控制。由此指導(dǎo)思想可以設(shè)計出圖3-4所示的PLC輸出端子和變頻器輸入端子連接的反饋回路。</p><p>　　結(jié)合前述的變頻器端子功能，可以知道PLC的輸出端子Y040、Y041控制變頻器的1、2端子，即是控制變頻器的正、反轉(zhuǎn)運行，也就是控制電梯的上、下運行。</p><p>　　圖3-1中多功能輸入端子和多功能輸出端子的功能為出廠時所設(shè)定，我們根據(jù)電梯模型的實際控制

82、需要，利用變頻器的數(shù)字操作器對這些端口重新進(jìn)行了功能設(shè)定。用數(shù)字操作器對參數(shù)H1-01～H1-06進(jìn)行設(shè)定，從而使變頻器的5～8端子具有了全新的功能，最多可達(dá)9段速運行。設(shè)定情況及其功能如表3-3所示。</p><p>　　表3-3 多速參數(shù)的設(shè)定</p><p>　　Table 3-3 The Allocation of Output Address</p><p&g

83、t;　　3.2.3 電梯保護(hù)環(huán)節(jié)的硬件綜合設(shè)計</p><p>　　1、沖頂保護(hù)和蹲底保護(hù)</p><p>　　沖頂保護(hù)和蹲底保護(hù)又稱為終端超越保護(hù)，它是為了防止電梯的電氣系統(tǒng)失靈，轎廂越過上、下端站后仍繼續(xù)運行，繼而發(fā)生沖頂或蹲底事故，而在轎廂導(dǎo)軌的上、下終端支架上安裝的裝置。</p><p>　　終端超越保護(hù)由強迫減速開關(guān)、限位開關(guān)和極限開關(guān)以及相應(yīng)的打板等附件

84、組成。</p><p>　　強迫減速開關(guān)是為了防止電梯失控時造成沖頂或蹲底的第一道防線。當(dāng)電梯出現(xiàn)失控，轎廂已到達(dá)頂層或底層減速點而不能減速時，裝在轎廂上的打板就會隨轎廂的運行而與強迫減速開關(guān)接觸，發(fā)出減速信號，迫使電梯停駛。用上強迫減速開關(guān)SQ1的常閉觸點接于PLC的X000輸入口，下強迫減速開關(guān)SQ3的常閉觸點接于PLC的X003輸入口，在以后的程序中用它們的常閉觸點分別和運行軟繼電器Y040和Y041常開觸

85、點串聯(lián)控制減速繼電器置位指令即可。也就是說，強迫減速開關(guān)SQ1或 SQ3動作后，減速信號M7馬上為ON，電梯開始減速。</p><p>　　限位開關(guān)是為了防止電梯沖頂或蹲底的第二道防線。它由上下兩個開關(guān)組成，分別裝在強迫減速開關(guān)的上下方。當(dāng)轎廂越出頂層或底層的位置，而強迫減速開關(guān)又未能使電梯減速停駛時，上或下限位開關(guān)動作，迫使電梯停駛。上限位開關(guān)SQ2接于PLC的X001輸入接口，下限位開關(guān)SQ4接于PLC的X0

86、04輸入接口，在以后的程序中用它們的常閉觸點分別和運行軟繼電器Y041和Y040常閉觸點串聯(lián)后并聯(lián)一起控制制動器繼電器Y007和運行繼電器Y000的復(fù)位指令即可。由此可知，限位開關(guān)SQ2 或SQ4動作時PLC通過程序使Y000和Y007為OFF，接觸器KM1和KM2斷電釋放，制動器馬上制動，迫使電梯立即停梯。</p><p>　　當(dāng)電梯失控后，第一道及第二道防線均不能使電梯停止工作時，轎廂的打板就會隨著電梯的繼續(xù)

87、運行碰觸第三道防線——極限開關(guān)QS的碰輪。碰輪的動作，通過鋼絲繩迫使只有人工才能復(fù)位的極限開關(guān)動作，切斷主電路電源，從而迫使轎廂停止運行，防止其沖頂或蹲底。</p><p><b>　　2、超載保護(hù)</b></p><p>　　曳引式結(jié)構(gòu)的電梯，是對超載問題更為敏感的一種運輸工具。電梯的超載存在著因曳引力不足而造成溜梯的危險（實際電梯中，超載是指超過額定載重量的15%

88、，并不小于75kg）。實際電梯中當(dāng)超載報警裝置檢測到超載信號后，能夠發(fā)出蜂鳴器響的警告信號以及燈的閃爍。</p><p>　　本電梯模型是在轎廂的底部設(shè)置了一個按動開關(guān)來模擬一個壓力繼電器KP，實驗人員在轎廂開門期間用手按動KP，可以假設(shè)超載情況的發(fā)生。按動KP后，通過用戶程序可以使開門電動機工作、蜂鳴器FM工作，超載繼電器KA4的振蕩工作致使超載指示燈HL0閃爍報警?？傊?，模擬超載的情況后，電梯報警不關(guān)門，電梯

89、自然也不會運行了。</p><p><b>　　3、防夾人保護(hù)</b></p><p>　　廳門、轎門是乘客出入電梯的必經(jīng)之路，因此需設(shè)置安全保護(hù)裝置，以免在關(guān)門過程中夾傷人員。在實際電梯中有安全觸板、光電式保護(hù)裝置等多種措施來實現(xiàn)此種保護(hù)，但實質(zhì)上都是切斷關(guān)門電路隨即接通開門電路。由于電梯模型的門系統(tǒng)比較小，無法真正實現(xiàn)和實際電梯一樣的防夾人保護(hù)，所以在模型中是用關(guān)

90、門期間按動開門按鈕來模擬實現(xiàn)這種保護(hù)功能的。 </p><p><b>　　4、困人救援裝置</b></p><p>　　目前在解救電梯困人過程中，不再提倡安全窗形式的自救，而是強調(diào)報警求救加專業(yè)人員實施救援的形式。電梯的報警措施有兩種，一種是轎箱內(nèi)的報警裝置或內(nèi)部公布的緊急求救電話，本電梯模型沒有采用這種方式；另一種方式是更為先進(jìn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控在第一時間發(fā)現(xiàn)困人現(xiàn)象。本

91、電梯模型屬于后者方式。</p><p>　　在通過上述方式發(fā)現(xiàn)情況后，電梯模型可以手動松開制動器，然后手動盤曳引機的手動盤車手輪，使轎廂平層?？?，再由工作人員用專用鑰匙在轎廂?？繉拥膹d外打開廳門及轎門，放出轎廂內(nèi)部的被困人員。</p><p>　　5、短路保護(hù)、過載保護(hù)</p><p>　　在上述設(shè)計的主電路中，斷路器QF1具有過載保護(hù)功能。除了極限開關(guān)QS（鐵殼開

92、關(guān)）具有短路保護(hù)外，QF1也具有短路保護(hù)功能。</p><p>　　6、電源相序保護(hù)、超速保護(hù)及急停等</p><p><b>　?。?）電源相序保護(hù)</b></p><p>　　當(dāng)電源缺相或錯相時應(yīng)該停止電梯的運行。為防止電源出現(xiàn)這種現(xiàn)象，特在主電路中設(shè)置了相序繼電器XJ。</p><p><b>　?。?）

93、超速保護(hù)</b></p><p>　　為了防止因控制失靈、電力不足、制動器失效、曳引力不足及曳引鋼絲繩斷裂等原因?qū)е罗I廂的超速墜落，應(yīng)該設(shè)置限速器裝置，用來防止電梯的超速（當(dāng)轎廂運行速度超過額定速度的115%即為超速）。</p><p>　　限速器裝置由限速器、鋼絲繩和漲緊裝置組成。在實際電梯運行過程中，當(dāng)由于故障轎廂超速時，限速器停止運行，并借助夾繩機構(gòu)提拉起安裝在轎廂梁上的

94、連桿機構(gòu)，迫使安全鉗動作，從而使轎廂強行制停在轎廂導(dǎo)軌上。同時，發(fā)出信號切斷控制電路。</p><p>　　由于實際電梯超速器和安全鉗動作時會發(fā)出信號，超速器和安全鉗的常閉觸點斷開，切斷相關(guān)電路，所以在本模型中只能僅僅使用兩個常閉的按鈕來模擬這兩個功能。</p><p><b>　?。?）急停功能</b></p><p>　　急停開關(guān)是實現(xiàn)急停

95、功能的手動低壓電器。它是在維修中或其它緊急情況下，防止電梯造成危險的重要安全措施。實際電梯在機房、轎頂、底坑等處均應(yīng)設(shè)置急停開關(guān)，便于檢修人員使用。</p><p>　　如果將安全回路直接接入可編程序控制器，而不經(jīng)過具有安全觸點性質(zhì)的接觸器或繼電器開關(guān)元件，是錯誤的。計的針對電源相序保護(hù)、超速保護(hù)、急停等功能設(shè)計的電路如圖3-6所示。圖中SB22為常閉的急停按鈕，XJ為相序繼電器（相序無誤時常開觸點閉合）。<

96、;/p><p><b>　?。?）門聯(lián)鎖功能</b></p><p>　　在電梯廳門沒有關(guān)好的情況下轎廂就運行，將對廳中的人員產(chǎn)生很大的危險。在轎廂門沒有關(guān)好的情況下轎廂就運行，將對轎箱內(nèi)的人員產(chǎn)生很大的危險?？傊?，電梯的所有門必須關(guān)好轎廂才可能運行，有關(guān)這個功能實現(xiàn)的電路見圖3-6所示。SQ11～SQ16為每層的廳門限位開關(guān)，當(dāng)廳門關(guān)閉時各自對應(yīng)的限位開關(guān)常開觸點閉合。

97、SQJ為轎廂門限位開關(guān)，當(dāng)轎廂門關(guān)閉后，SQJ的常開觸點閉合。電梯所有的廳門和轎門都處于關(guān)閉狀態(tài)時，KA2線圈得電吸合，也就是說KA2常開觸點的閉合是電梯曳引機運行的必要條件。由上述PLC接口電路知道，KA2的常開觸點接于PLC的輸入口X006，程序中用X006軟觸點作為電機運行的必要條件。 </p><p>　　圖3-6保護(hù)環(huán)節(jié)綜合電路</p><p>　　Fig 3-6 The Cha

98、rt of Integrated Protection Circuit</p><p>　　3.2.4 開放及關(guān)閉電梯和照明電路</p><p>　　啟動電梯時，工作人員轉(zhuǎn)動鑰匙開關(guān)，SQ20常開觸點閉合，KA3得電吸合，PLC輸出接口COM2和Y004之間的KA3常開觸點閉合，從而使KM3接觸器線圈得電吸合。二次輸出101、103使安全電路得到電源，使PLC輸出接口電路中直流部分得到工作

99、電源。</p><p>　　圖3-7啟閉電梯和照明電路</p><p>　　Fig 3-7 The Chart of Startup or Shutdown Lift And Illumination Circuit</p><p><b>　　3.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章在上章確定系統(tǒng)方案的前提下

100、，選擇了系統(tǒng)所用曳引電動機、可編程控制器、變頻器和旋轉(zhuǎn)編碼器等主要器件的型號。利用所選低壓電器設(shè)計了主電路和各種輔助電路，具體包括PLC接口電路、主拖動電路及反饋電路、開關(guān)門電路及制動器電路、電梯保護(hù)環(huán)節(jié)的硬件綜合電路和啟閉電梯與照明電路，其中對電梯保護(hù)環(huán)節(jié)重點進(jìn)行了設(shè)計。</p><p><b>　　軟件系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p>　　4.1 下位機控制軟件設(shè)

101、計</p><p>　　本文的控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要包括兩個主要內(nèi)容:一是下位機PLC控制器的電梯控制軟件的設(shè)計開發(fā)；二是上位機組態(tài)王電梯的仿真運行和監(jiān)控軟件的設(shè)計開發(fā)。</p><p>　　其中PLC程序包括各種信號控制部分和速度控制部分，而信號控制部分分為電梯正常運行狀態(tài)程序和電梯強制工作狀態(tài)程序，在電梯強制工作狀態(tài)下，可以完成電梯的調(diào)試、檢修及故障保護(hù)功能。具體而言它要實現(xiàn)的控制功能

102、有:開、關(guān)門控制；轎內(nèi)指令信號、廳呼指令信號的登記與消除；順向截梯及最遠(yuǎn)反向截梯的處理；滿載直駛功能實現(xiàn)；自動選向、自動運行、換速、平層、停車及自動開關(guān)門功能；檢修運行(強制工作狀態(tài))狀態(tài)等。</p><p>　　電梯控制系統(tǒng)由呼叫到響應(yīng)完成任務(wù)形成一次工作循環(huán)，電梯工作過程又可細(xì)致分為檢修、正常工作、司機狀態(tài)等三種工作狀態(tài)。電梯在三種工作狀態(tài)之間來回切換，構(gòu)成了完整的電梯工作過程。</p><

103、;p>　　在PLC的輸入接口X017處設(shè)置的SA1開關(guān)，當(dāng)X017為ON時，司機按動SB3按鈕可以屏蔽外呼信號，使其不被登記，但通過轎廂內(nèi)部蜂鳴器能夠通知司機，從而將外呼轉(zhuǎn)化為內(nèi)指令信號，最終使電梯全程由司機人為控制。</p><p>　　從宏觀考慮，電梯完成一個呼叫響應(yīng)的步驟如下：</p><p>　　1、電梯在檢測到門廳或轎箱的呼叫信號后將此樓層信號與轎箱所在樓層信號比較，通過選

104、向決定運行方向。</p><p>　　2、電梯通過拖動調(diào)速系統(tǒng)驅(qū)動電機拖動轎箱運動。轎箱運動速度要經(jīng)過低速轉(zhuǎn)變?yōu)橹兴?，并以中速運行至減速點。</p><p>　　3、當(dāng)電梯檢測到目標(biāo)層樓層檢測點產(chǎn)生的減速點信號時，電梯進(jìn)入減速狀態(tài)，由中速變?yōu)榈退?，并以低速運行至平層點停止。</p><p>　　4、平層后，經(jīng)過一定延時后開門，直至碰到開關(guān)到位行程開關(guān)；再經(jīng)過一定延時

105、后關(guān)門，直到碰到關(guān)門到位行程開關(guān)。電梯控制系統(tǒng)始終實時顯示轎箱所在樓層。</p><p>　　4.1.1電梯超載和防夾人控制程序</p><p>　　1、電梯超載控制程序</p><p>　　電梯超載保護(hù)的控制程序如圖4-1所示。超載故障發(fā)生時，KP常開觸點閉合會使X010常開觸點閉合，導(dǎo)致超載輔助繼電器M12為ON。將M12常閉觸點互鎖關(guān)門繼電器Y006線圈路徑，

106、M12常開觸點接通開門繼電器Y005路徑?？傊?，電梯通過PLC的內(nèi)部輔助繼電器M12實現(xiàn)了超載開門（亦即超載不關(guān)門）不運行并且報警提示的功能。</p><p><b>　　2、防夾人控制程序</b></p><p>　　電梯模型的防夾人及開門控制程序如圖4-1所示。</p><p>　　3、關(guān)于門的其它控制程序（皆如圖4-1所示。）</p

107、><p>　?。?）電梯自動關(guān)門。司機工作方式SA1斷開，X017處于OFF狀態(tài)，這時是無司機工作狀態(tài)。這時X017常閉觸點閉合，曳引電動機停止運行后，無論Y040還是Y041常閉觸點都一定閉合，T3開始計時，6s后T3常開觸點閉合使Y006為ON且自保。</p><p>　?。?）電梯手動關(guān)門。T3計時未到的情況下，教廂內(nèi)人員可以按動PLC輸入接口的X012端子接的SB2關(guān)門按鈕，可以馬上實

108、現(xiàn)關(guān)門按鈕關(guān)門功能。</p><p>　?。?）關(guān)閉電梯時關(guān)門。下班關(guān)閉電梯時，電梯到達(dá)一層后，用鑰匙開關(guān)轉(zhuǎn)動SQ20最終會使M15繼電器為ON，從而實現(xiàn)下班自動關(guān)門的功能。</p><p>　?。?）啟動電梯時開門。上班啟動電梯時，用鑰匙開關(guān)轉(zhuǎn)動SQ20會使M16繼電器為ON，M16常開觸點閉合會使Y005為ON并且自保，Y005控制開門繼電器KA5得電，實現(xiàn)上班送電開門開放電梯的功能。

109、</p><p>　　圖4-1超載和防夾人程序</p><p>　?。?）到達(dá)目標(biāo)層站平層時自動開門。電梯到達(dá)目標(biāo)層站平層時，恰好電梯</p><p>　　一層停的速度為零，因而變頻器的輸出也為零。由于變頻器的輸出為零時，其輸出端子25、27之間內(nèi)部導(dǎo)通，由于27和PLC的輸入COM連接，25和PLC的X022輸入端子連接，所以變頻器的輸出為零時X022為ON。由上