基于西門子S7200PLC的八層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、基于西門子s7-200 plc的八層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1緒論隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經(jīng)濟(jì)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。電梯作為高層建筑中垂直運(yùn)行的交通工具已于人們的日常生活密不可分。實(shí)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(yùn)行的，而呼叫時隨機(jī)的，電梯實(shí)際上是一個人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)，單純用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(jī)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(jī)作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、 運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定， 實(shí)現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運(yùn)行功能， 拖動控制則由變頻器來完成；第二種是用可編程控制器（plc）

2、取代微機(jī)實(shí)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區(qū)別。國內(nèi)廠家大多是采用第二種方式，其原因在于生產(chǎn)規(guī)模較小，自己設(shè)計(jì)和制造微機(jī)控制裝置成本較高，但plc可靠性高，程序設(shè)計(jì)方便靈活，抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)正是采用西門子s7-200系列plc控制的。2電梯的概述2.1電梯的起源與發(fā)展電梯在漢語詞典中的解釋為：建筑物中用電作動力的升降機(jī)，代替步行上下的樓梯。電梯的起源要從公元前2600年埃及人在建造金字塔時使用了最原始的提升系統(tǒng)說起，但這一類起重機(jī)的能源均為人力。到了 1203年，法國的二修道院安裝了一臺起重機(jī)，

3、所不同者只是該機(jī)器是利用驢作為動力，載荷由繞在一個大滾筒上的繩子進(jìn)行起吊。此種方法一直沿用到近代直到瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)，約在1800年，煤礦主才能利用起重機(jī)把礦井中的煤輸送上來。數(shù)百年來人們制造過各種類型的升降梯，它們都具有一個共同的缺陷：只要起吊繩突然斷裂，升降梯便急速地墜落到底層。1854 年奧的斯設(shè)計(jì)了一種制動器： 在升降梯的平臺頂部安裝一個貨車用的彈簧及一個制 動桿與升降梯井道兩側(cè)的導(dǎo)軌相連結(jié)，起吊繩與貨車彈簧連結(jié)， 這樣僅是起重平臺的重量就足以拉開彈簧，避免與制動桿接觸。 如果繩子斷裂，貨車彈簧會將拉力減弱，兩端立該與制 動桿咬合，即可將平臺牢固地原地固定免繼續(xù)下墜?！鞍踩纳堤荨卑l(fā)

4、明成功了！一時間，奧的斯成了眾人注目的中心。第一臺升降機(jī)并非奧的斯所發(fā)明，但他卻是第一臺“安全”升 降梯的發(fā)明者?！鞍踩边@一概念不僅開創(chuàng)了升降梯工業(yè)，而且也為那些想建造更高層建筑 物以增加更多可利用空間的設(shè)計(jì)們打開了通途。然而真正能夠稱為電梯（用電能驅(qū)動升降梯）的產(chǎn)品應(yīng)該是在20世紀(jì)初才出現(xiàn)的。在20世紀(jì)初，美國otis電梯公司首先使用直流電動機(jī)作為動力，生產(chǎn)出以槽輪式驅(qū)動 的直流電梯。從此以后，電梯這個產(chǎn)品，一直在日新月異的發(fā)展著。目前的電梯產(chǎn)品，不但 規(guī)格品種多，自動化程度高，而且安全可靠，乘坐舒適。當(dāng)今世界，部分地區(qū)人口高度密集， 人和土地資源短缺的矛盾日趨激化。這就注定了必須合理地利

5、用土地去解決人與土地的矛盾。而興建高層建筑是其中的有效措施之一。因此，能使人們快速、便捷地到達(dá)目的樓層的電梯便應(yīng)運(yùn)而生了。在一些發(fā)達(dá)國家和地區(qū)， 人均電梯擁有數(shù)量一般在每萬人 30臺以上，某些國家甚至達(dá)到每萬人 120臺以上，隨著城鎮(zhèn)化程度 的加大，電梯市場會更加繁華。中國的電梯市場增長也很樂觀，目前，每年增長率為15-18%隨著電梯普及率的升溫，人們對電梯的要求也會越來越高。如何更安全、更快捷地到 達(dá)目的樓層，也就成了人們對電梯最為根本的要求。而電梯系統(tǒng)里掌控這方面技術(shù)參數(shù)的是電梯控制系統(tǒng)。因此，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就成了在電梯設(shè)計(jì)領(lǐng)域里最為核心的技術(shù)。目前國內(nèi)電梯電梯市場中， 電梯用戶不但對產(chǎn)品

6、質(zhì)量要求高， 而且對新技術(shù)的接受很快， 所以變頻變壓調(diào)速技術(shù)、無機(jī)房電梯、永磁同步拖動技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)等推廣迅速；隨著我國城市化、城鎮(zhèn)化和村鎮(zhèn)化建設(shè)步伐的加快，尤其是西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，住宅建設(shè)勢頭不減，商場、機(jī)場和地鐵項(xiàng)目明顯增多，住宅電梯、自動扶梯和自動人 行道的需求量繼續(xù)看好；電梯是一種售后服務(wù)工作量特別大的機(jī)電產(chǎn)品，其使用可靠性不但取決于產(chǎn)品的制造與安裝，而且更大程度上取決于完善的維修與保養(yǎng)。在用電梯總量的不斷增加給維修服務(wù)業(yè)帶來了發(fā)展機(jī)遇；配套件的專業(yè)化生產(chǎn)對提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本具有十分積極的作用，受到了許多電梯公司和維修保養(yǎng)單位的歡迎，仍然有發(fā)展空間。為了

7、更好地適應(yīng)市場要求，電梯企業(yè)目前應(yīng)該注意進(jìn)一步遵守市場行為規(guī)范，努力培育自主開發(fā)能力，組建完善的維修保養(yǎng)和售后服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，不斷提高國產(chǎn)電梯和民族品牌的市場競爭力。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透到了社會的各個領(lǐng)域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，加速了電子設(shè)計(jì)技術(shù)的普及進(jìn)程及技術(shù)革新。電子設(shè)計(jì)在日常生活和物質(zhì)產(chǎn)品生產(chǎn)都占到了舉足輕重的地位，這尤其體現(xiàn)在其對電子產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計(jì)上。面對如此廣袤的電梯市場，所謂“科技就是第一生產(chǎn)力”，處于科技前沿的電子設(shè)計(jì)技術(shù)很自然地就與電梯控制設(shè)計(jì)一拍即合，給設(shè)計(jì)師們以巨大的設(shè)計(jì)空間。因此，本設(shè)

8、計(jì)就是希望在以開發(fā)更安全、 更快捷的八層電梯控制系統(tǒng)為前提下，結(jié)合plc控制技術(shù)，對電梯控制進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.2電梯的分類根據(jù)建筑的高度、用途及客流量(或物流量)的不同，而設(shè)置不同類型的電梯。目前電 梯的基本分類方法大致如下：(1)按用途分類：乘客電梯，載貨電梯，醫(yī)用電梯，雜物電梯，觀光電梯，車輛電梯，船舶電梯，建筑施工電梯，建筑施工與維修用的電梯。其它類型的電梯， 除上述常用電梯外， 還有些特殊用途的電梯， 如冷庫電梯、 防爆電梯、礦井電梯、電站電梯、消防員用電梯等。(2) 按驅(qū)動方式分類：交流電梯， 根據(jù)拖動式又可分為交流單速、交流雙速、交流調(diào)壓調(diào)速、 交流變壓變頻調(diào)速等。直流電梯， 用直流電

9、動機(jī)作為驅(qū)動力的電梯。 這類電梯的額定速度一般在2.00m/s 以上。液壓電梯，一般利用電動泵驅(qū)動液體流動，由柱塞使轎廂升降的電梯。齒輪齒條電梯， 將導(dǎo)軌加工成齒條， 轎廂裝上與齒條嚙合的齒輪， 電動機(jī)帶動齒輪旋轉(zhuǎn)使轎廂升降的電梯。螺桿式電梯， 將直頂式電梯的柱塞加工成矩形螺紋， 再將帶有推力軸承的大螺母安裝于油缸頂，然后通過電機(jī)經(jīng)減速機(jī) (或皮帶)帶動螺母旋轉(zhuǎn)，從而使螺桿頂升轎廂上升或下降的電梯。直線電機(jī)驅(qū)動的電梯，其動力源是直線電機(jī)。(3) 按速度分類低速梯，常指低于 1.00m/s 速度的電梯。中速梯，常指速度在1.002.00m/s的電梯。高速梯，常指速度大于 2.00m/s 的電梯。

10、超高速梯，速度超過5.00m/s 的電梯。(4) 按電梯有無司機(jī)分類有司機(jī)電梯，電梯的運(yùn)行方式由專職司機(jī)操縱來完成。無司機(jī)電梯， 乘客進(jìn)入電梯轎廂， 按下操縱盤上所需要去的層樓按鈕， 電梯自動運(yùn)行到達(dá)目的層樓，這類電梯一般具有集選功能。有/ 無司機(jī)電梯，這類電梯可變換控制電路，平時由乘客操縱，如遇客流量大或必要時改由司機(jī)操縱。( 5 )按操縱控制方式分類手柄開關(guān)操縱，電梯司機(jī)在轎廂內(nèi)控制操縱盤手柄開關(guān)，實(shí)現(xiàn)電梯的起動、上升、下降、平層、停止的運(yùn)行狀態(tài)。按鈕控制電梯：是一種簡單的自動控制電梯，具有自動平層功能，常見有轎外按鈕控制、轎內(nèi)按鈕控制兩種控制方式。信號控制電梯，這是一種自動控制程度較高的

11、有司機(jī)電梯。除具有自動平層，自動開門功能外，尚具有轎廂命令登記，層站召喚登記，自動停層，順向截停和自動換向等功能。集選控制電梯，是一種在信號控制基礎(chǔ)上發(fā)展起來的全自動控制的電梯，與信號控制 的主要區(qū)別在于能實(shí)現(xiàn)無司機(jī)操縱。并聯(lián)控制電梯，23臺電梯的控制線路并聯(lián)起來進(jìn)行邏輯控制，共用層站外召喚按鈕，電梯本身都具有集選功能。群控電梯，是用微機(jī)控制和統(tǒng)一調(diào)度多臺集中并列的電梯。群控有梯群的程序控制、 梯群智能控制等形式。（6）其它分類方式按機(jī)房位置分類，則有機(jī)房在井道頂部的（上機(jī)房）電梯、機(jī)房在井道底部旁側(cè)的（下 機(jī)房）電梯，以及有機(jī)房在井道內(nèi)部的（無機(jī)房）電梯。按轎廂尺寸分類，則經(jīng)常使用“小型”、

12、“超大型”等抽象詞匯表示。此外，還有雙層轎廂電梯等。（7）特殊電梯斜行電梯，轎廂在傾斜的井道中沿著傾斜的導(dǎo)軌運(yùn)行，是集觀光和運(yùn)輸于一體的輸送 設(shè)備。特別是由于土地緊張而將住宅移至山區(qū)后，斜行電梯發(fā)展迅速。立體停車場用電梯，根據(jù)不同的停車場可選配不同類型的電梯。建筑施工電梯，是一種采用齒輪齒條嚙合方式（包括銷齒傳動與鏈傳動，或采用鋼絲 繩提升），使吊籠作垂直或傾斜運(yùn)動的機(jī)械，用以輸送人員或物料，主要應(yīng)用于建筑施工與 維修。它還可以作為倉庫、碼頭、船塢、高塔、高煙囪的長期使用的垂直運(yùn)輸機(jī)械。2.3 電梯的結(jié)構(gòu)電梯的結(jié)構(gòu)包括：四大空間、八大系統(tǒng)。四大空間：機(jī)房部分、井道及地坑部分、轎廂部分、層站部分

13、。八大系統(tǒng)：曳引系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、轎廂、門系統(tǒng)、重量平衡系統(tǒng)、電力拖動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)。2.4 電梯交流調(diào)速方法的發(fā)展交流電梯調(diào)速方法經(jīng)經(jīng)歷了由簡單到復(fù)雜、由低級到高級的發(fā)展歷程。分析這些方法，可以大致將電梯交流調(diào)速的發(fā)展歷史劃分為如下三個階段。第一個階段主要在上世紀(jì) 70年代，其主要標(biāo)志是交流雙速電梯，該方法采用改變牽引 電機(jī)極對數(shù)來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。這種電梯結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、使用和維護(hù)都很方便，但調(diào)速不夠 平滑、舒適感較差。第二個階段主要在上世紀(jì) 80年代，主要使用交流調(diào)壓調(diào)速方法，其性能優(yōu)越于交流雙速電梯。調(diào)壓調(diào)速的方法是通過改變?nèi)喈惒诫姍C(jī)定子端的供電電壓實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速，其制動

14、多采用能耗制動。第三個階段開始于上世紀(jì) 90年代，變壓變頻調(diào)速電梯(vvvf電梯)開始占據(jù)了世界電 梯的市場。vvvf電梯通過調(diào)節(jié)電機(jī)定子繞組供電電壓的幅值和頻率來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。由 于變壓變頻調(diào)速(vvvh的良好特點(diǎn)，目前新制造的電梯都實(shí)現(xiàn)了調(diào)壓調(diào)頻調(diào)速控制。vvvf電梯以其獨(dú)特的先進(jìn)技術(shù)和性能，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、快速、舒適、平層準(zhǔn)確、低噪音、安全等目 標(biāo)。由于其優(yōu)越的調(diào)速性能、顯著的節(jié)能效果，在很多應(yīng)用場合已取代交流調(diào)壓調(diào)速電梯而 成為現(xiàn)在電梯市場的主流。3 plc的概述.3.1 plc的定義及特點(diǎn)(一)plc定義“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采 用一

15、類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)與算 術(shù)操作等面向用戶的指令， 并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！睘榱吮苊馀c個人計(jì)算機(jī) pc (personal computer)相混淆，所以改為 plc (programmable logic controller )即可編程邏輯控制器，但從功能上講，現(xiàn)在的plc早已不是原來意義上的 “ plc 了?？傊删幊炭刂破魇且慌_計(jì)算機(jī)，它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)。它具有豐富的輸入、輸出接口，并

16、且具有較強(qiáng)的驅(qū)動能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對某一具 體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。(二)plc特點(diǎn)(1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)(2)編程簡單，使用方便(3)控制程序可變，具有很好的柔性(4)功能完善(5)擴(kuò)充方便，組合靈活(6)減少了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及施工的工作量(7)體積小、重量輕，是“機(jī)電一體化”特有的產(chǎn)品3.2 plc的結(jié)構(gòu)和工作原理、plc的結(jié)構(gòu)plc實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，如圖所示:外 設(shè) 接 口存儲器系統(tǒng)程序存儲器用戶程序存儲器!/ 擴(kuò) 展 口圖3.1 pl硬件結(jié)構(gòu)、plc的

17、工作原理(一)掃描技術(shù)當(dāng)plc投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運(yùn)行期間，plc的cpu以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。(1)輸入采樣階段 在輸入采木階段，plc以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入i/o映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，i/o映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃 描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。(2)用戶程

18、序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，plc總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)ra的儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 i/o映象區(qū)中對應(yīng)位的 狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在i/o映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在i/o映象區(qū)或系統(tǒng)ra的儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化, 而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面

19、的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖， 其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周 期才能對排在其上面的程序起作用。(3)輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，plc就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，cpumi/o映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是 plc的真正輸出。3.3 plc控制電梯的優(yōu)點(diǎn)1、在電梯控制中采用 plq用軟件實(shí)現(xiàn)對電梯運(yùn)行的自動控制，可靠性大大提高。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。3、plc可實(shí)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。4、plc可進(jìn)行故障自動檢

20、測與報(bào)警顯示，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修。5、用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運(yùn)行效率。6、更改控制方案時不需改動硬件接線。4變頻器概述4.1 變頻器的選擇隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，直流拖動的薄弱環(huán)節(jié)逐步顯露出來。由于換向器的存在，直流電機(jī)的維護(hù)量加大，單機(jī)容量、最高轉(zhuǎn)速以及使用環(huán)境都受到限制。人們開始轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、價格低廉的異步電動機(jī)。但異步電動機(jī)的調(diào)速性能難以滿足生產(chǎn) 的需要。于是，從20世紀(jì)30年代開始，人們致力于交流調(diào)速技術(shù)的研究。20世紀(jì)60年代以后，特別是70年代以來，電力電子技術(shù)、控制技術(shù)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，使得交流 調(diào)速性能可以與直流調(diào)速相媲美。目前，交流調(diào)

21、速已進(jìn)入逐步代替直流調(diào)速的時代。應(yīng)用變頻調(diào)速，可以大大提高電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制精度，使電機(jī)在最節(jié)能的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，且具有調(diào)速范圍廣、調(diào)速精度高、動態(tài)響應(yīng)好等優(yōu)點(diǎn)。電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)是當(dāng)今節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速的裝置稱為變頻器。所以本設(shè)計(jì)采用變頻器進(jìn)行調(diào)速。目前，交流變頻調(diào)速在電梯行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，而且為電梯控制而設(shè)計(jì)的專用變頻器早已問世，其功能較強(qiáng)，使用靈活，但其價格較貴。因此本設(shè)計(jì)沒有采用專用變頻器，而 是選用了通用變頻器(安川 616g5),通過合理的配置、設(shè)計(jì)、和編程同樣可以達(dá)到專用變 頻器的控制效果。4.2 vs-616 g5

22、型通用變頻器電梯調(diào)速系統(tǒng)通用變頻 vs-616 g5可直接控制交流異步電動機(jī)的電流，使電動機(jī)保持較高的輸出轉(zhuǎn) 矩；它適合用于各種應(yīng)用場合， 可以低速下實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)起動并且極其精確地運(yùn)行， 其自動調(diào)整 功能可使各種電動機(jī)達(dá)到高性能的控制。 vs-616 g5將u/f控制、矢量控制、閉環(huán)u/f控制、 閉環(huán)矢量控制四種控制方式融為一體，其中閉環(huán)矢量控制是最適合電梯控制要求的。變頻器的配置及容量選擇：vs-616 g5變頻器用在電梯調(diào)速系統(tǒng)中時，必須配pg卡及旋轉(zhuǎn)編碼器，以供電動機(jī)測速及反饋。旋轉(zhuǎn)編碼器與電動機(jī)同軸連接，對電動機(jī)進(jìn)行測速。旋轉(zhuǎn)編碼器輸出a、b、兩相脈沖，當(dāng) a相脈沖超前b相脈沖90。時，可

23、認(rèn)為電動機(jī)處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)a相脈沖滯后于b相脈沖90。時可認(rèn)為電動機(jī)處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)編碼器根據(jù)ab相脈沖的相序，可判斷電動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向， 并根據(jù)ab脈沖的頻率測得電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。 旋轉(zhuǎn)編碼器將此脈沖輸出 給pg卡，pg卡再將此反饋信號送給 616g5內(nèi)部，以便進(jìn)行運(yùn)算調(diào)節(jié)。 ab兩相脈沖波形 圖如圖4.1所示。正轉(zhuǎn)輸出-脈沖脈沖l .反轉(zhuǎn)輸出-脈沖-tltlnlnltl i脈沖一圖4.1 -、卜兩相脈沖波形vs-616 g5用在電梯調(diào)速系統(tǒng)中時，還必須配置制動電阻。當(dāng)電梯減速運(yùn)行時，電動機(jī) 處于發(fā)電狀態(tài)，向變頻器回饋電能。 這時同步轉(zhuǎn)速下降， 交-直-交變頻器的直流部分電壓升 高，制動電阻的作用

24、就是消耗回饋電能。抑制直流電壓升高。4.3變頻器的結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)置變頻器的硬件結(jié)構(gòu)一般由以下幾個部分組成：整流單元、逆變單元、濾波單元、計(jì)算機(jī)控制單元、主電路接線單元、控制電源接線端子、控制端子、冷卻風(fēng)扇、功能單元、旁路接 觸器。vs-616 g5變頻器共有9組參數(shù)。每一組參數(shù)的設(shè)計(jì)都具有特定的含義。參數(shù)如表4.1所示。表4.1 變頻器參數(shù)參數(shù)功能a組確定控制模式b組應(yīng)用c組學(xué)習(xí)d組指令關(guān)系e組電機(jī)參數(shù)f組選擇h組外部端子功能l組保護(hù)功能。組操作器vs-616g5在設(shè)計(jì)中參數(shù)設(shè)置如表4.2所示:表4.2 vs-616g5參數(shù)設(shè)置a1-0 1=4存取級別為 advanceda1-0 2=3帶pg的

25、矢量控制b1-0 1=0主速來自d1-01c1-0 1=3s加速時間3sc1-0 2=3s減速時間3sc2-0 1=0.8s加速開始時的s曲線特性時間c2-0 2=0.8s加速完成時的s曲線特性時間c2-0 3=0.8s減速開始時的s曲線特性時間c2-0 4=0.8s減速完成時的s曲線特性時間c5-0 1=5速度環(huán)比例，舒適感不好時在540間調(diào)整c5-0 2=1s:速度環(huán)積分，舒適感不好時在0.55s間調(diào)整d1-0 2=50hz快車速度d1-0 3=6hz爬行速度d1-0 9=10hz慢車速度e1-0 1=380v輸入電壓e1-0 4=50hz最高輸出頻率e1-0 5=380vr取大電壓輸出e

26、2-0 1=24.4a電動機(jī)的額定電流（按電動機(jī)銘牌輸入）e2-0 4=6電極極數(shù)（按電動機(jī)銘牌輸入）h2-0 1=37變頻器輸出端子 9-10為運(yùn)轉(zhuǎn)中2h3-0 5=1f選d1-02不選端子16輸入l3-0 4=0失速防止無效l6-0 1=4過轉(zhuǎn)矩檢出動作選擇l6-0 3=10s過轉(zhuǎn)矩檢出時間1l6-0 4=4過轉(zhuǎn)矩檢出動作選擇2l6-0 5=200過轉(zhuǎn)矩檢出標(biāo)準(zhǔn)2l6-0 6=2s過轉(zhuǎn)矩檢出時間2l8-0 1=1制動電阻過熱l8-0 5=1輸入缺相l(xiāng)8-0 7=1輸出缺相f1-0 1=600pg脈沖數(shù)f1-0 5=1/0;編碼器方向出錯時更改其他參數(shù)按變頻器出廠時的設(shè)定值4.4變頻器自學(xué)習(xí)

27、功能為了使變頻器工作在最佳狀態(tài)，在完成參數(shù)設(shè)置后，需使變頻器對所驅(qū)動的電動機(jī)進(jìn)行自學(xué)習(xí)，vs616g5就具有曳引機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)功能，其方法是將曳引機(jī)制動輪與電動機(jī)軸脫離,使電動機(jī)處于空載狀態(tài)， 然后啟動電動機(jī)，讓變頻器自動識別并存儲電動機(jī)有關(guān)參數(shù)，變頻器將根據(jù)識別到的結(jié)果調(diào)整控制算法中的有關(guān)參數(shù)。這樣就可以使變頻器對電機(jī)進(jìn)行最佳控制。4.5變頻器容量及制動電阻參數(shù)的計(jì)算（一）變頻器容量計(jì)算變頻器的功率可根據(jù)曳引機(jī)電機(jī)功率、 電梯運(yùn)行速度、電梯載重與配重進(jìn)行計(jì)算。設(shè)電 梯曳引機(jī)電機(jī)功率為 p1 ,電梯運(yùn)行速度為 v,電梯自重為 w1,電梯載重為 w2，配重為w3 , 重力加速度為g,變頻器功率為p

28、。在最大載重下，電梯上升所需要曳引功率為 p2:p2wiw2w3gflv 其中flwiw2w3g為摩擦力，可忽略電動機(jī)功率pi,變頻器功率p應(yīng)接近電機(jī)功率pi,相對于p2留有安全裕量，可取 p 1.52p2 o（二）制動電阻參數(shù)的計(jì)算由于電梯為位能負(fù)載，電梯運(yùn)行過程中產(chǎn)生再生能量，所以變頻器調(diào)速裝置應(yīng)具有制動功能。帶有逆變功能的變頻調(diào)速裝置通過逆變器雖然能夠?qū)⒃偕芰炕仞侂娋W(wǎng)，但成本太高，采用能耗制動方式通過制動單元將再生能量消耗在制動電阻rz上，成本較低而且具有良好的使用效果，能耗制動電阻的大小應(yīng)使制動電流i z的值不超過變頻器額定電流的一半，即：iz uo rz in. 2rz 2uo i

29、n式中u o為額定情況下變頻器的直流母線電壓制動電阻的功率：pzu 2, rz5電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1 信號控制系統(tǒng)電梯信號控制基本由 plc軟件來實(shí)現(xiàn)，電梯信號控制系統(tǒng)如圖5.1所示，輸入到plc的控制信號有運(yùn)行方式選擇、運(yùn)行控制、轎內(nèi)指令、層站外呼召喚、安全保護(hù)信息、旋轉(zhuǎn)編 碼器、開關(guān)門、門區(qū)和平層信號等。運(yùn)行方式選擇i內(nèi)指令信號一外指令信號-圖5.1電梯l二信號控制系統(tǒng)框圖光電脈沖5.2 電梯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能(1)開始時，電梯處于任意一層。(2)當(dāng)有外呼電梯信號到來時，轎廂響應(yīng)該呼梯信號，達(dá)到該樓層時，轎廂停止運(yùn)行，轎廂門打開，當(dāng)沒有人員進(jìn)出時，延時5秒后自動關(guān)門，或者按關(guān)門按鈕關(guān)門

30、。(3)當(dāng)有內(nèi)呼電梯信號到來是，轎廂響應(yīng)該呼梯信號，達(dá)到該樓層時，轎廂停止運(yùn)行，轎廂門打開，當(dāng)沒有人員進(jìn)出時，延時5秒后自動關(guān)門，或者按關(guān)門按鈕關(guān)門。(4)在電梯轎廂運(yùn)行過程中，即轎廂上升(或下降)途中，任何反方向下降(或上升)的外呼信號均不響應(yīng)， 但如果反方向外呼梯信號前方再無其他內(nèi)、外呼梯信號時，則電梯響應(yīng)該外呼梯信號。(5)電梯具有最遠(yuǎn)反向外呼梯功能。(6)電梯未平層或運(yùn)行時， 開門按鈕和關(guān)門按鈕均不起作用。平層且電梯轎廂停止運(yùn)行后,按開門按鈕轎廂開門，按關(guān)門按鈕轎廂關(guān)門。5.3 速度控制及平層控制電梯作為一種載人工具， 在位勢負(fù)載狀態(tài)下， 除要求安全可靠外， 還要求運(yùn)行平穩(wěn)，乘坐舒適，

31、停靠準(zhǔn)確，電梯的運(yùn)行曲線如圖5.2所示。但在現(xiàn)場調(diào)試時，應(yīng)使爬行段盡可能短，并要求在各種負(fù)載下都大于零為標(biāo)準(zhǔn)來調(diào)整減速起始點(diǎn)。圖5.2電梯運(yùn)行曲線圖時間/隨著科技的發(fā)展，人們對電梯的要求不斷提高：不僅速度更快、提升高度更高，還要占在接近層樓面時按距離精確自動矯正速度給定曲線。采用變頻器調(diào)速雙閉環(huán)控制可基本滿足地少和運(yùn)營成本低。同時還不能絲毫損失乘客舒適性。乘坐舒適必然要求平穩(wěn)啟動和連續(xù)加 速已經(jīng)柔和制動和準(zhǔn)確抵達(dá)目的位置，要做到這些的關(guān)鍵是準(zhǔn)確發(fā)出減速信號和平層信號,要求。利用旋轉(zhuǎn)編碼器在構(gòu)成速度閉環(huán)的同時，也可構(gòu)成位置閉環(huán)控制。旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出一般為 a和a、b和b兩對差動信號，可用于位置和

32、速度測量， a和a、b和b四個方波被引入 pg卡，經(jīng)辨向和乘以倍率后， 變成代表位移的測量脈沖，將其引入plc高速計(jì)數(shù)端，進(jìn)行位置控制。本系統(tǒng)采用相對計(jì)數(shù)方式進(jìn)行位置測量。運(yùn)行前通過編程方式將各信號,:電梯所在層樓位置、如換速點(diǎn)位置、平層點(diǎn)位置等所對應(yīng)的脈沖數(shù)，分別存入相應(yīng)的內(nèi)存單 元，在電梯運(yùn)行過程中，通過旋轉(zhuǎn)編碼器檢測、軟件實(shí)時計(jì)算以下信號 換速點(diǎn)位置、平層點(diǎn)位置，從而進(jìn)行樓層計(jì)數(shù)、發(fā)出換速信號和平層信號。位移電梯運(yùn)行中位移的計(jì)算如下：h si式中s:脈沖當(dāng)量i:累計(jì)脈沖數(shù)h：電梯式中d:曳引輪直徑:pg卡的分頻比:減速器的減速比本系統(tǒng)中代入sp:=1/32設(shè)樓層的高度為旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)對應(yīng)

33、的脈沖數(shù)d=580mm ned =1450r/min p=1024得s=1.00 mm/脈沖4m,則各樓層平層點(diǎn)的脈沖數(shù)為:1樓為=1/180；2樓為4000;3樓為8000;4 樓為 12000, 5 樓為 16000, 6 樓為 20000, 7 樓為 24000, 8 樓為 28000.設(shè)換速點(diǎn)距樓層為1.6米，則各樓層換速點(diǎn)的脈沖數(shù)為:上升：1樓至2樓為2400,2樓至3樓為6400, 3樓至4樓為10400, 4樓至5樓144005樓至6樓18400, 6樓至7樓22400,7樓至8樓26400 ;下降：8樓至7樓25600, 7樓至6 樓 21600,6 樓至 5 樓 17600,

34、5樓至4樓13600, 4樓至3樓為9600, 3樓至2樓為5600,2樓至1樓為1600。5.4 i/o點(diǎn)數(shù)的分配i/o點(diǎn)數(shù)分配如圖5.3示:高速脈沖輸入 高速計(jì)數(shù)方向控制 自動 檢修 開門 關(guān)門安全運(yùn)行 門鎖 基站 開門到位 關(guān)門到位 上行啟動 下行啟動1樓內(nèi)選 2樓內(nèi)選 3樓內(nèi)選 4樓內(nèi)選 5樓內(nèi)選 6樓內(nèi)選 7樓內(nèi)選 8樓內(nèi)選1樓上行外呼 2樓上行外呼 2樓下行外呼 3樓上行外呼 3樓下行外呼 4樓上行外呼 4樓下行外呼 5樓上行外呼 5樓下行外呼 6樓上行外呼 6樓下行外呼 7樓上行外呼 7樓下行外呼 8樓下行外呼 超載 防夾上強(qiáng)迫開關(guān) 下強(qiáng)迫開關(guān)零速輸入 上行限位 下行限位5.5系

35、統(tǒng)電路原理圖0.0口 0.010.1q0.10.2q0.20.3q0.30.4q0.40.5。0.50.6q0.6p7。7j1.0。1.01.1q1.11.2c1.21.3q1.31.4g1.411.5o1.511.6q1.611.7c1.72.0q2.02.1q2.112.2q2.22.3。2.32.4c2.412.5q2.512.6q2.612.7q2.73.0q3.013.1q3.1j3.2q3.213.3u3.313.4g3.413.5u3.513.6q3.613.7c3.714.0q4.014.1q4.114.2q4.214.3q4.314.4g4.414.5(34.514.6。4.

36、614.7u4.715.015.1圖5.3 1/口點(diǎn)數(shù)分配圖系統(tǒng)電路原理圖如圖 5.4示:正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)高速爬行低速開門關(guān)門上行指示下行指示1樓內(nèi)選指示2樓內(nèi)選指示3樓內(nèi)選指示4樓內(nèi)選指示5樓內(nèi)選指示6樓內(nèi)選指示7樓內(nèi)選指示8樓內(nèi)選指示1樓上行外呼指示樓上行外呼指示c樓下行外呼指示3樓上行外呼指示3樓下行外呼指示4樓上行外呼指示4樓下行外呼指示5樓上行外呼指示5樓下行外呼指示6樓上行外呼指示6樓下行外呼指示7樓上行外呼指示7樓下行外呼指示8樓下行外呼指示高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)方向控制制動電阻高速脈沖輸入呼梯信號功能信號狀態(tài)信號t正轉(zhuǎn)/停止反轉(zhuǎn)/停止. 外部異常 異常復(fù)位快車 二wt 一低速無封鎖口討公共端n

37、o 2() 3()(一1)(2)(3)電動機(jī)異常輸出零速輸出i脈沖x旋轉(zhuǎn)編碼器240v一呼梯登記指示 一樓層顯示電梯定向指示一開關(guān)門控制圖5.4系統(tǒng)電路原理圖6電梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)6.1各環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)方法一、開關(guān)門環(huán)節(jié)(一)開門環(huán)節(jié)(1)呼梯開門：電梯在某層站待命時，若有人在該層站呼梯則電梯首先開門；電梯在運(yùn)行過程中，有外呼梯信號時，若順向運(yùn)行則電梯停層開門，逆行不停層。(2)自動運(yùn)行停層時的開門：電梯在停層時，至平層位置，m3.0接通，電梯開門。(3)關(guān)門過程中重新開門：關(guān)門過程中重新開門時，按開門按鈕(i0.4 )重開；當(dāng)電梯關(guān)門時有東西夾在門上，使 i4.4接通，門重開；當(dāng)電梯超載時，使

38、i4.3接通，門重開。(4)電梯運(yùn)行中禁止開門，電梯檢修時開門均為手動開門，通過開門和關(guān)門按鈕進(jìn)行。(二)關(guān)門環(huán)節(jié)(1)電梯開門后計(jì)時，5s后自動關(guān)門，計(jì)時未到5s時可用關(guān)門按鈕(i0.5 )提前關(guān)門。(2)檢修時關(guān)門不自鎖，電梯超重時禁止關(guān)門。(三)保護(hù)及故障顯示環(huán)節(jié)(1)電梯在關(guān)門過程中因各種原因不能關(guān)門到位，電梯會重新開門， 開門時間到后又會自動關(guān)門，關(guān)門不到位又重新開門，如此反復(fù)開、關(guān)門，若不及時處理，門很容易損壞。所以在出現(xiàn)這種情況時，用計(jì)數(shù)器c0計(jì)數(shù)，當(dāng)開、關(guān)門動作 5次時，電梯停止運(yùn)行，并 0、2 交替顯示。當(dāng)電梯關(guān)門到位時，對 c0復(fù)位。（ 2 ）當(dāng)電梯安全繼電器斷開時，電梯停

39、止運(yùn)行，且0 、 1 交替顯示。二、層樓信號產(chǎn)生與消除環(huán)節(jié)當(dāng)電梯位于某一層時，應(yīng)產(chǎn)生位于該樓層的信號，以控制樓層顯示器顯示樓層所在的位置，離開該層，到達(dá)另一層時應(yīng)顯示新的樓層信號。設(shè)計(jì)中用vb200存儲樓層信號，當(dāng)電梯到達(dá)各層減速點(diǎn)時， 顯示相應(yīng)樓層的信號。 在一樓和八樓分別設(shè)置一個強(qiáng)迫開關(guān)， 用于矯正錯誤顯示，若電梯顯示有誤，只要將電梯開到一樓或八樓就可以顯示正常。三、 呼梯信號登記、消除、顯示環(huán)節(jié)（一）內(nèi)選信號的登記、消除、顯示通過對轎廂內(nèi)操作盤上1 樓 8 樓選層按鈕的操作，選擇欲去的樓層，選層信號被登記，且選層按鈕下的指示燈亮。當(dāng)電梯到達(dá)所選樓層后，停層信號被消除，指示燈也應(yīng)熄滅。（二

40、）外呼信號的登記、消除、顯示通過對電梯每層廳門處外呼按鈕的操作，選擇要上樓或是要下樓，呼梯信號被登記，且相應(yīng)外呼按鈕下的指示燈亮。 當(dāng)電梯到達(dá)該層時， 且電梯的運(yùn)行方向與呼梯目的方向一致時，呼梯滿足要求，呼梯信號應(yīng)被消除，不一致時，呼梯不滿足要求，呼梯信號保持。四、電梯定向環(huán)節(jié)電梯的定向即上行和下行。 電梯在處于待命狀態(tài)下， 接收到內(nèi)選和外呼信號時， 將電梯所處的位置與內(nèi)選信號和外呼信號進(jìn)行比較， 確定是上行或下行， 且上行指示和下行指示相應(yīng)指示，一旦電梯定向，內(nèi)選信號和外呼信號對電梯進(jìn)行順向運(yùn)行要求沒有滿足的情況下，定向信號不能消除。檢修狀態(tài)下運(yùn)行方向直接由上行和下行啟動按鈕確定，不需定向。

41、五、停層信號產(chǎn)生和消除環(huán)節(jié)電梯在停車制動前， 應(yīng)首先確定其停層信號， 即確定要停靠的樓層， 每一層產(chǎn)生一個停層輔助信號， 1 樓 8 樓的停層輔助分別是m15.0m15.7。 1 樓停層條件是電梯下行到 1 樓， 8樓的停層條件是電梯上行至8 樓； 中間層產(chǎn)生條件是根據(jù)電梯的運(yùn)行方向與外呼信號的位置和內(nèi)選信號比較后得出。 當(dāng)外呼信號方向與電梯運(yùn)行方向一致時， 產(chǎn)生停層信號， 不一致時不產(chǎn)生停層信號，外呼信號被登記； 當(dāng)?shù)竭_(dá)內(nèi)選信號產(chǎn)生要去的樓層時，產(chǎn)生停層信號。電梯在到達(dá)需停層的樓層 3s 后，消除該層的停層信號。六、啟動加速、穩(wěn)定運(yùn)行、制動環(huán)節(jié)（一）啟動加速：電梯啟動的條件是運(yùn)行方向已確定，

42、門已關(guān)好。（二）穩(wěn)定運(yùn)行：電梯在經(jīng) 3s 加速后達(dá)到快車速度（50hz） ，進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段。（三）停車制動：停層信號產(chǎn)生后，電梯就減速階段，接收到爬行信號，經(jīng) 3s 減速后達(dá)到爬行速度（6hz） 。當(dāng)電梯行進(jìn)至平層位置時，撤去爬行信號并停車制動、自動開門。（四）檢修時，接通檢修開關(guān)i0.3 ,通過上行啟動和下行啟動按鈕，控制電梯上行或下行,門時候關(guān)好不影響電梯的運(yùn)行，此時電梯只能低速運(yùn)行。6.2梯形圖sbr_0sbr_0mainsm0.1sm0.1i 0.7i 0.3m17.0-i pi 0.6c0t 1 1i 0.6-movben enoc0r（故障復(fù)位）1sbr_2en安全運(yùn)行調(diào)用控制程

43、序16#b8inhdefoutsmb7en enohscmodeq0.0c027sbr-1en 一t50in-tonpt（故障停機(jī)）mo-dw en - eno,0in out smd810.6t51t 1 卜10t50t51tn_ton10_ pt要 全 繼 電 器 斷 開0、1交替顯示）mo-dw999999inout- smd2disihscen eno0-t52c0 t53segen eno門關(guān)不上0、2交替顯示）i 0.6c0vb200in outsm0.0endsbr_2sbr1sm0.1movdwenenonout)02400 _ vdnout)46400 vd-movdwene

44、nonoutn)810400 _n_ vdmovdwnout1214400 _ vdnout)1618400 _nvdmovdwnout-j2022400 _一 vdenmovdwenonoutn)2426400 nvdnoutj)2825600 -vdmovdwnout3221600 vdmovdwnout3617600 1-vd-movdwnout)4013600_1一 vdmovdwnoutn449600 vd-movdwnout)485600 一 vdmovdwnoutj)521600 一-1一 vdmov dwnoutn)560 一 vdmovdwnout)604000 -vdmov

45、dwnout648000 j一 vdmovdwnout6812000 1一vdmovdwnout)7216000 一 vdmovdwnout7620000 n一vdmovdwnout)8024000vdmovdwnoutd8428000 一_ vq0.0 i 0.2mi0.2運(yùn)行中禁止開門l_t 1卜|k 1(i0.).441r開門輔助i 0li 0.3t 1i 0.3t hm17.0i1樓外呼且 電梯在1樓2樓外呼且 電梯在2樓3樓外呼且 電梯在3樓4樓外呼且 電梯在4樓5樓外呼且 電梯在5樓6樓外呼且 電梯在6樓7樓外呼且電梯在7樓8樓外呼且 電梯在8樓停車開門輔助關(guān)門3 s不到位重開ml

46、0.0p5l_i 2.i 2.6i.0 h ).1.24).5).6,.7.0h1.23.(?.(m 7.1i 2lmli 37.217.3h7.417.5i 3卜mli 3 i 3口lmli 3i 3口m1 pm1i 3 i 3i 47.6i 4卜mli 4l7.7hi4tml )m)tt3.8i 1.1m10.1 m10.2 i 4.7m10.0(1)m2.0hc0m10.3 inc b-| =d i1 1en eno1111vd0vb200inout1vb200hc01 =d 1上行樓層加一vd4hc01 =d |_,11vd8hc0i =d i_11vd12hc01 =d 1vd16hc0i =d i,11vd20hc0l=d hvd24hc0m10.4dec bi =d i_i ien eno1vd281 1vb200inout1一vb