變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Word版

整理為word格式整理為word格式整理為word格式摘要電梯是一種用于電力拖動的特殊升降設(shè)備，是現(xiàn)代城市生活中必不可少且應(yīng)用最廣泛的垂直交通運(yùn)輸工具。隨著社會的不斷發(fā)展，電梯從手柄開關(guān)操縱電梯、按鈕控制電梯發(fā)展到了現(xiàn)在的群控電梯，為高層運(yùn)輸做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。隨著電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的飛速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展十分迅速。變頻調(diào)速電梯使用了先進(jìn)的PWM技術(shù)，明顯改善了電梯運(yùn)行質(zhì)量和性能；調(diào)速范圍廣、控制精度高、動態(tài)性能好，舒適、安靜、快捷，幾乎可與直流電機(jī)相互媲美。同時(shí)也明顯改善了電動機(jī)供電電源的質(zhì)量，減少了諧波，提高了效率和功率因數(shù)，節(jié)能顯著。本設(shè)計(jì)在采用PLC和變頻器相互結(jié)合而實(shí)現(xiàn)電梯常規(guī)控制的基礎(chǔ)上，通過對變頻器和PLC芯片的合理選擇和設(shè)計(jì)，大大提高了電梯的控制水平，并改善了電梯運(yùn)行的舒適感，使電梯達(dá)到了較為理想的控制和運(yùn)行效果。關(guān)鍵詞：電梯，PWM控制，變頻調(diào)速整理為word格式整理為word格式整理為word格式ABSTRACTSummaryelevatorisaspecialelectrictractionequipment,isindispensableinmodernurbanlife,andthemostwidelyusedverticaltransportation.Associetydevelops,elevatorfromthehandleswitchelevators,buttonscontroltheelevatortothecurrentgroupofElevator,forseniortransportationpresent.Withpowerelectronicsandcomputercontroltechnologyandtherapiddevelopment,ACinvertertechnologydevelopmentveryrapidly.VariablespeedelevatoruseadvancedPWM,significantlyimprovethequalityandperformanceelevator;speedrangewidely,control,precision,dynamicperformance,comfortable,quiet,fast,almostcomparabletotheDCmotor.Atthesametimesignificantlyimprovedmotorpowerquality,reducedharmonic,whichimprovestheefficiencyandpowerfactor,energy-savingsignificantly.ThisdesigninusePLCandinverterelevatoronthebasisofconventionalcontrol,throughtheinverterandPLCchipdesign,selectionandgreatlyimprovestheelevatorcontrollevels,andimprovesthecomfort,Elevatormakeselevatorreachesmoreidealcontrolandoperatingresults.Keywords:elevator,PWM,frequency整理為word格式整理為word格式整理為word格式目錄摘要 1ABSTRACT 21引言 12概述 22.1電梯的概述 22.1.1電梯的概念 22.1.2電梯的分類 22.1.3電梯的工作原理 32.2電梯的基本結(jié)構(gòu) 42.2.1曳引系統(tǒng) 52.2.2導(dǎo)向系統(tǒng) 52.2.3門系統(tǒng) 52.2.4轎廂 52.2.5重量平衡系統(tǒng) 62.2.6電力拖動系統(tǒng) 62.2.7電氣控制系統(tǒng) 62.2.8安全保護(hù)系統(tǒng) 63電梯電力拖動控制系統(tǒng) 73.1變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)運(yùn)行原理 73.2變頻器 83.2.1變頻調(diào)速原理 83.2.2變頻器組成、工作原理及其分類 83.2.3變頻器機(jī)型選擇 93.2.4變頻器計(jì)算及其參數(shù)設(shè)置 113.3電梯理想速度曲線設(shè)計(jì) 113.3.1電梯快速性的性能要求 113.3.2電梯舒適性的性能要求 123.3.3電梯速度曲線 123.4電梯曳引電動機(jī)及其功率確定 133.4.1電梯對曳引機(jī)的要求 133.4.2曳引電動機(jī)額定功率的粗選 133.4.3曳引電動機(jī)過載、啟動校驗(yàn) 144電梯電氣控制系統(tǒng) 164.1PLC及其在電梯控制中的應(yīng)用特點(diǎn) 164.1.1PLC定義及其特點(diǎn) 164.1.2PLC控制電梯的優(yōu)點(diǎn) 174.2PLC的選擇 174.2.1轎廂樓層位置檢測方法 174.2.2PLC機(jī)型的選擇 184.3電梯電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 19整理為word格式整理為word格式整理為word格式4.4電梯電氣控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 224.4.1層樓繼電器回路的實(shí)現(xiàn) 254.4.2召喚回路 264.4.3指令回路 264.4.4選向回路 274.4.5電梯的開關(guān)門環(huán)節(jié) 284.4.6電梯起制動環(huán)節(jié) 304.4.7故障報(bào)警 314.4.8電梯的通風(fēng)系統(tǒng) 314.4.9電梯的照明系統(tǒng) 315總結(jié) 335.1全文總結(jié) 335.2展望 33參考文獻(xiàn) 34致謝 35附錄A電梯控制系統(tǒng)原理圖 36附錄B電梯控制系統(tǒng)梯形圖 37整理為word格式整理為word格式整理為word格式1引言隨著現(xiàn)代城市的發(fā)展，高層建筑日益增多，電梯成為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚拇焦ぞ?。電梯性能的好壞對人們生活的影響越來越顯著，因此必須努力提高電梯系統(tǒng)的性能，保證電梯的運(yùn)行既高效節(jié)能又安全可靠。我國電梯控制系統(tǒng)主要有三種方式：繼電器控制系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)。其中PLC控制系統(tǒng)以其顯著的優(yōu)點(diǎn)成為電梯控制系統(tǒng)的主流。PLC控制系統(tǒng)主要有雙速電梯系統(tǒng)和變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，后者通過改變電機(jī)供電的電壓和頻率，平滑調(diào)節(jié)電梯速度，可以獲得更好的乘坐舒適感，它平層精度高，并具有顯著的節(jié)能效果，保障了電梯的可靠性，成功地解決了電梯運(yùn)行的舒適感問題。過去，對中、低速電梯主要采用拖動系統(tǒng)來構(gòu)成其曳引系統(tǒng)，應(yīng)用變極方式實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速。因?yàn)檫@種系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)有級調(diào)速，無法對電機(jī)的轉(zhuǎn)速和加、減速進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，所以此方式的舒適感和平層精度都較差。后來又采用交流調(diào)壓調(diào)速控制的電梯，進(jìn)行速度閉環(huán)控制，其舒適感和平層精度都有較大提高，但它卻很難實(shí)現(xiàn)精確控制，并且能耗大，輸人功率因數(shù)也低，影響了系統(tǒng)的整體性能。對于高速電梯，過去主要采用晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)，存在維護(hù)難等問題，并且調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)也不高。與前述方式相比較，變頻調(diào)速則是各種調(diào)速方法中效率、性能均較好的一種。本設(shè)計(jì)內(nèi)容針對低層樓房客梯控制系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)真分析，討論了電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有關(guān)問題。根據(jù)當(dāng)前電梯的發(fā)展趨勢，注重反映新的PWM技術(shù)，利用先進(jìn)的變頻調(diào)速技術(shù)和強(qiáng)大的PLC功能實(shí)現(xiàn)了對電梯變頻調(diào)速的控制，通過合理的設(shè)備選型、硬件電路連接和整體軟件設(shè)計(jì)，完成電梯的各個(gè)功能，保證電梯的安全運(yùn)行及應(yīng)急狀況處理。整理為word格式整理為word格式整理為word格式2概述2.1電梯的概述2.1.1電梯的概念電梯是服務(wù)于規(guī)定樓層，運(yùn)行在至少兩列垂直的或傾斜角小于15°的剛性導(dǎo)軌之間的固定式升降設(shè)備。廣義的電梯概念包括載人（貨）電梯、自動扶梯、自動人行道等，是指動力驅(qū)動，利用沿剛性導(dǎo)軌運(yùn)行的箱體或者沿固定線路運(yùn)動的梯級（踏步），進(jìn)行升降或者平行運(yùn)送人或者貨物的機(jī)電設(shè)備。狹義的電梯是指服務(wù)于規(guī)定樓層、有轎廂的垂直升降設(shè)備，不包括自動扶梯、自動人行道。自動扶梯（Escalator）是帶有循環(huán)運(yùn)行梯級，用于向上或向下傾斜輸送乘客的固定電力驅(qū)動設(shè)備。自動人行道（Passenger

conveyor）是帶有循環(huán)運(yùn)行式走道，用于水平或微傾斜的輸送乘客的固定電力驅(qū)動設(shè)備。2.1.2電梯的分類按用途分類：乘客電梯、載貨電梯、病床電梯、雜物電梯、服務(wù)電梯、住宅電梯、特種電梯。按驅(qū)動方式類：交流電梯，直流電梯、液壓電梯、齒輪齒條電梯、直線電機(jī)驅(qū)動的電梯。按速度分類：低速電梯（速度不大于1.75m/s）中速電梯(速度大于1.75m/s小于或等于2.5m/s)高速電梯(速度大于2.5m/s小于或等于6m/s)超高速電梯(速度大于6m/s)按有無減速器分類：有減速器的電梯：常用于梯速為2.0m/s以下的電梯無減速器的電梯：常用于梯速為2.0m/s以上的電梯按有無司機(jī)分類：有司機(jī)電梯、無司機(jī)電梯、有/無司機(jī)電梯。按控制方式分類：手柄操縱控制電梯、按鈕控制電梯、信號控制電梯、集選控制電梯、并聯(lián)控制電梯、群控電梯、微機(jī)控制電梯。整理為word格式整理為word格式整理為word格式2.1.3電梯的工作原理一部電梯主要由轎廂、配重、曳引機(jī)、控制柜/箱、導(dǎo)軌等主要部件組成。電梯在做垂直運(yùn)行的過程中，有起點(diǎn)站也有終點(diǎn)站。對于三層以上建筑物內(nèi)的電梯，起點(diǎn)站和終點(diǎn)站之間還設(shè)有?？空尽Ｆ瘘c(diǎn)站設(shè)在一樓，終點(diǎn)站設(shè)在最高樓。各站的廳外設(shè)有召喚箱，箱上設(shè)置有供乘用人員召喚電梯用的召喚按鈕。一般電梯在起點(diǎn)站和終點(diǎn)站上各設(shè)置一個(gè)按鈕，中間層站的召喚箱上各設(shè)置兩個(gè)按鈕。而電梯的轎廂內(nèi)都設(shè)置有（雜物電梯除外）操縱箱，操縱箱上設(shè)置有手柄開關(guān)或與層站對應(yīng)的按鈕，供司機(jī)或乘用人員控制電梯上下運(yùn)行。召喚箱上的按鈕稱外召喚按鈕，操縱箱上的按鈕稱指令按鈕。電梯的運(yùn)行工作情況和汽車有共同之處，而電梯的自動化程度比較高，一般電梯的司機(jī)或乘用人員只需通過操縱箱上的按鈕向電氣控制系統(tǒng)下達(dá)一個(gè)指令信號，電梯就能自動關(guān)門、定向、起動、在預(yù)定的層站平層?？块_門。對于自動化程度高的電梯，司機(jī)或乘用人員一次還可下達(dá)一個(gè)以上的指令信號，電梯便能依次起動和?？浚来瓮瓿扇恐噶钊蝿?wù)。盡管電梯和汽車在運(yùn)算工作過程中有許多不同的地方，但仍有許多共同之處，其中乘客電梯的運(yùn)行工作情況類似公共汽車，在起點(diǎn)站和終點(diǎn)站之間往返運(yùn)行，在運(yùn)行方向前方的?？空旧嫌许樝虻闹噶钚盘枙r(shí)，電梯到站能自動平層?？块_門接乘客。而載貨電梯的運(yùn)行工作情況則類似卡車，執(zhí)行任務(wù)為一次性的，司機(jī)或乘用人員控制電梯上下運(yùn)行時(shí)一般一次只能下達(dá)一個(gè)指令任務(wù)，當(dāng)一個(gè)指令任務(wù)完成后才能再下達(dá)另一個(gè)指令任務(wù)。在執(zhí)行任務(wù)的過程中，從一個(gè)層站出發(fā)到另一個(gè)層站時(shí)，假若中間層站出現(xiàn)順向指令信號，一般都不能自動?？浚暂d貨電梯的自動化程度比乘客電梯低。本設(shè)計(jì)主要研究六層六站的電梯控制系統(tǒng)，分述其硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)過程。設(shè)計(jì)程序要求完成電梯控制系統(tǒng)主要達(dá)到以下要求：PLC電梯控制系統(tǒng)應(yīng)具備：有司機(jī)、無司機(jī)、檢修三種工作模式。系統(tǒng)應(yīng)具備自動響應(yīng)層樓召喚信號（含上召喚和下召喚）。具有轎廂層樓顯示（十進(jìn)制方式），能自動顯示電梯運(yùn)行方向。具有電梯直駛功能和反向最遠(yuǎn)停站功能，具有檢修應(yīng)急處理功能。電梯具有自動開關(guān)門和應(yīng)急手動開門、關(guān)門按鈕。整理為word格式整理為word格式整理為word格式2.2電梯的基本結(jié)構(gòu)電梯是機(jī)、電一體化產(chǎn)品。其機(jī)械部分好比是人的軀體，電氣部分相當(dāng)于人的神經(jīng)，控制部分相當(dāng)于人的大腦。各部分通過控制部分調(diào)度，密切協(xié)同，使電梯可靠運(yùn)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、鋼絲繩曳引式結(jié)構(gòu)，圖2.1所示是電梯的基本結(jié)構(gòu)剖視圖。1-減速箱；2-曳引輪；

3-曳引機(jī)底座；4-導(dǎo)向輪；

5-限速器；6-機(jī)座；

7-導(dǎo)軌支架；8-曳引鋼絲繩；

9-開關(guān)碰鐵；10-緊急終端開關(guān)；

11-導(dǎo)靴；12-轎架；

13-轎門；14-安全鉗；

15-導(dǎo)軌；16-繩頭組合；

17-對重，18-補(bǔ)償鏈；

19-補(bǔ)償鏈導(dǎo)輪；20-張緊裝置；

21-緩沖器；22-底坑；

23-層門；24-呼梯盒；

25-層樓指示燈；26-隨行電纜；

27-轎壁；28-轎內(nèi)操縱箱；

29-開門機(jī)；30-井道傳感器；

31-電源開關(guān)；32-控制柜；

33-曳引電機(jī)；34-制動器整理為word格式整理為word格式整理為word格式圖2.1電梯的基本結(jié)構(gòu)剖視圖從電梯空間位置使用看，由四個(gè)部分組成：依附建筑物的機(jī)房、井道；運(yùn)載乘客或貨物的空間——轎廂；乘客或貨物出入轎廂的地點(diǎn)——層站。即機(jī)房、井道、轎廂、層站。從電梯各構(gòu)件部分的功能上看，可分為八個(gè)部分：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)和安全保護(hù)系統(tǒng)。2.2.1曳引系統(tǒng)曳引系統(tǒng)由曳引機(jī)、曳引鋼絲繩、導(dǎo)向輪及反繩輪等組成。其作用是輸出與傳遞動力，驅(qū)動電梯運(yùn)行。曳引機(jī)由電動機(jī)、聯(lián)軸器、制動器、減速箱、機(jī)座、曳引輪等組成，它是電梯的動力源。曳引鋼絲繩的兩端分別連接轎廂和對重（或者兩端固定在機(jī)房上），依靠鋼絲繩與曳引輪繩槽之間的摩擦力來驅(qū)動轎廂升降。導(dǎo)向輪的作用是分開轎廂和對重的間距，采用復(fù)繞型時(shí)還可增加曳引能力。導(dǎo)向輪安裝在曳引機(jī)架上或承重梁上。當(dāng)鋼絲繩的繞繩比大于1時(shí)，在轎廂頂和對重架上應(yīng)增設(shè)反繩輪。反繩輪的個(gè)數(shù)可以是1個(gè)、2個(gè)甚至3個(gè)，這與曳引比有關(guān)。2.2.2導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)軌、導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架等組成。它的作用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(dǎo)軌作升降運(yùn)動。導(dǎo)軌固定在導(dǎo)軌架上，導(dǎo)軌架是承重導(dǎo)軌的組件，與井道壁聯(lián)接。導(dǎo)靴裝在轎廂和對重架上，與導(dǎo)軌配合，強(qiáng)制轎廂和對重的運(yùn)動服從于導(dǎo)軌的直立方向。2.2.3門系統(tǒng)門系統(tǒng)由轎廂門、層門、開門機(jī)、聯(lián)動機(jī)構(gòu)、門鎖等組成。轎廂門設(shè)在轎廂入口，由門扇、門導(dǎo)軌架、門靴和門刀等組成。層門設(shè)在層站入口，由門扇、門導(dǎo)軌架、門靴、門鎖裝置及應(yīng)急開鎖裝置組成。開門機(jī)設(shè)在轎廂上，是轎廂門和層門啟閉的動力源。2.2.4轎廂轎廂用以運(yùn)送乘客或貨物的電梯組件。它是由轎廂架和轎廂體組成。轎廂架是轎廂體的承重構(gòu)架，由橫梁、立柱、底梁和斜拉桿等組成。轎廂體由轎廂底、轎廂壁、轎廂頂及照明、通風(fēng)裝置、轎廂裝飾件和轎內(nèi)操縱按鈕板等組成。轎廂體空間的大小由額定載重量或額定載客人數(shù)決定。整理為word格式整理為word格式整理為word格式2.2.5重量平衡系統(tǒng)重量平衡系統(tǒng)由對重和重量補(bǔ)償裝置組成。對重由對重架和對重塊組成。對重將平衡轎廂自重和部分的額定載重。重量補(bǔ)償裝置是補(bǔ)償高層電梯中轎廂與對重側(cè)曳引鋼絲繩長度變化對電梯平衡設(shè)計(jì)影響的裝置。2.2.6電力拖動系統(tǒng)電力拖動系統(tǒng)由曳引電機(jī)、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、調(diào)速裝置等組成，對電梯實(shí)行速度控制。曳引電機(jī)是電梯的動力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電機(jī)或直流電機(jī)。供電系統(tǒng)是為電機(jī)提供電源的裝置。速度反饋裝置是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運(yùn)行速度信號。一般采用測速發(fā)電機(jī)或速度脈沖發(fā)生器，與電機(jī)相聯(lián)。調(diào)速裝置對曳引電機(jī)實(shí)行調(diào)速控制。2.2.7電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏、平層裝置、選層器等組成,它的作用是對電梯的運(yùn)行實(shí)行操縱和控制。操縱裝置包括轎廂內(nèi)的按鈕操作箱或手柄開關(guān)箱、層站召喚按鈕、轎頂和機(jī)房中的檢修或應(yīng)急操縱箱?？刂破涟惭b在機(jī)房中，由各類電氣控制元件組成，是電梯實(shí)行電氣控制的集中組件。位置顯示是指轎內(nèi)和層站的指層燈。層站上一般能顯示電梯運(yùn)行方向或轎廂所在的層站。選層器能起到指示和反饋轎廂位置、決定運(yùn)行方向、發(fā)出加減速信號等作用。2.2.8安全保護(hù)系統(tǒng)安全保護(hù)系統(tǒng)包括機(jī)械和電氣的各類保護(hù)系統(tǒng)，可保護(hù)電梯安全使用。機(jī)械方面的有：限速器和安全鉗起超速保護(hù)作用；緩沖器起沖頂和撞底保護(hù)作用；還有切斷總電源的極限保護(hù)等。電氣方面的安全保護(hù)在電梯的各個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)都有。整理為word格式整理為word格式整理為word格式3電梯電力拖動控制系統(tǒng)電梯系統(tǒng)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)，作為機(jī)電一體化的典范，其涉及的知識面很寬。電梯又同人的生命枚關(guān)，為了保證安全，不得不增加各種附屬裝置以提高電梯的安全性，導(dǎo)致電梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜。另外，隨著電梯技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對電梯的要求不斷提高，這樣不得不增加控制系統(tǒng)的復(fù)雜性，以滿足人們的需要。電梯控制系統(tǒng)框圖如下：圖3.1電梯控制系統(tǒng)框圖由上圖可以看到，電梯控制系統(tǒng)主要由電梯電力拖動控制系統(tǒng)（調(diào)速控制變頻器系統(tǒng)）和電梯電氣控制系統(tǒng)構(gòu)成。電梯電力拖動系統(tǒng)部分的性能對電梯運(yùn)行時(shí)乘客的舒適感有著重要的影響，而電氣控制部分是電梯安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。3.1變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)運(yùn)行原理電力電網(wǎng)送來的380V動力電源變?yōu)榭煽氐闹绷麟姡?jīng)變頻器轉(zhuǎn)變?yōu)榭烧{(diào)的頻率可變的變頻變壓三相正弦交流電，驅(qū)動電動機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。若配置交流變頻曳引機(jī)效果更佳，成本亦低。當(dāng)電梯檢修時(shí)，PLC向變頻器發(fā)出方向和檢修運(yùn)行信號，系統(tǒng)按預(yù)先編好的速度指令使電梯轎廂作上、下慢速運(yùn)行。變頻器內(nèi)部帶電流反饋和速度反饋。電梯的速度總是跟隨理想曲線的變化而變化的。整理為word格式整理為word格式整理為word格式3.2變頻器3.2.1變頻調(diào)速原理由電機(jī)學(xué)原理可知三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速可由下式表示：式（3.1）式中：為電機(jī)的電源頻率，為電動機(jī)定子繞組的極對數(shù)，為轉(zhuǎn)差率從上式3.1可看出，在極對數(shù)P和轉(zhuǎn)差率不變的情況下，轉(zhuǎn)速n與電機(jī)電源的頻率成正比，改變電動機(jī)的頻率就可以改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)電梯的零速起動。3.2.2變頻器組成、工作原理及其分類=1\*GB3①變頻器組成及工作原理變頻器通常由主電路、控制電路和保護(hù)電路組成。主電路如圖4.2所示。主電路包括整流器、逆變器和中間直流環(huán)節(jié)。圖3.2變頻器主電路圖其整流電路采用的是不可控的二極管整流電路，而變頻器的輸出頻率和輸出電壓均由逆變器按PWM方式來完成。利用參考電壓波與載頻三角波互相比較來決定開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)壓。逆變器又稱負(fù)載變流器，最常見的結(jié)構(gòu)形式是利用6個(gè)半導(dǎo)體主開關(guān)器件組成的三相橋式逆變電路。有規(guī)律的控制逆變器中的主開關(guān)器件的通與斷，可以得到任意頻率的三相交流電輸出。中間直流環(huán)節(jié)。由于逆變器的負(fù)載是異步電動機(jī)，屬于感性負(fù)載，故在中間直流環(huán)節(jié)和電動機(jī)之間總會有無功功率的交換。此無功功率要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲能元件（電容或電抗）來緩沖，故又稱中間直流環(huán)節(jié)為中間直流儲能環(huán)節(jié)。整理為word格式整理為word格式整理為word格式=2\*GB3②變頻器的類型按電源的性質(zhì)來分：電壓型變頻器，電流型變頻器按輸出電壓調(diào)節(jié)方式分：PAM方式，PWM方式，高載波變頻率PWM方式按控制方式分：U/f控制，轉(zhuǎn)差頻率控制，矢量控制按電壓等級分：低壓變頻器，高壓大容量變頻器按用途分：通用變頻器，高性能專用變頻器，高頻變頻器，小型變頻器。3.2.3變頻器機(jī)型選擇隨著變頻器性能價(jià)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(diǎn)，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，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(jià)格相對較貴。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VS-616G5型全數(shù)字變頻器，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。電梯的調(diào)速要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動態(tài)性能外，它的舒適度指標(biāo)往往是選擇中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，此外電梯節(jié)約用電也日益受到重視。綜合考慮各種因素，本設(shè)計(jì)選用安川VS-616G5型全數(shù)字變頻器，它具有轉(zhuǎn)差補(bǔ)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(jī)功率因數(shù)和電機(jī)效率，同時(shí)降低了電機(jī)運(yùn)行損耗，特別適合電梯類負(fù)載頻繁變化的場合。VS616-G5型變頻器是安川電機(jī)公司面向世界推出的21世紀(jì)通用型變頻器。這種變頻器不僅考慮了V/f控制，而且還實(shí)現(xiàn)了矢量控制，通過其本身自動調(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)速范圍。VS-616G5變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格：表3.1616G5型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格電壓220V400V容量范圍1.2—110KVA1.4—460KVA電源電壓頻率200V：三相200V/208V/220V400V：三相380V/400V/415V/440V/460V電壓允許變動+10%-15%頻率允許變動士5%整理為word格式整理為word格式整理為word格式控制特性控制方式正弦波PWM控制，V/f控制無傳感器矢量控制(無PG)，帶傳感器矢量控制(帶PG)帶傳感器V/f控制(用參數(shù)切換)啟動轉(zhuǎn)矩150%/1Hz(無PG)I50%/0r/min(帶PG)速度控制范圍1:100(無PG)1:1000(帶PG)速度控制精度士0.2%(無PG)0.02%(帶PG)速度響應(yīng)5Hz(無PG)30Hz(帶PG)轉(zhuǎn)矩精度士5%轉(zhuǎn)矩響應(yīng)20Hz(無PG)以上150HZ(帶PG)以上頻率控制范圍0.1—4000HZ頻率精度數(shù)字式指令士0.01%(-10C—y+40C)模擬指令士0.1%(25C—士lOC)頻率設(shè)定分辨率數(shù)字式指令0.01Hz/100Hz模擬式指令0.03HzJ60Hz輸出頻率分辨率0.01HZ過載量額定輸出電流的150%1min頻率設(shè)定信號-10—10V0—10V4—20MA加減速時(shí)間0.01——6000S制動轉(zhuǎn)矩約20%抑制高次諧波直流電抗器內(nèi)帶(200V24kVA400V26kVA以下可選擇)12相整流不能變動主要控制功能再起動，下降控制，轉(zhuǎn)矩控制.零點(diǎn)伺服控制操作裝置16字X2線日語液晶顯示接通插件板可選擇16種（最多可裝3塊）保護(hù)功能電機(jī)保護(hù)，變頻器過載，瞬時(shí)電流、電壓下降，過電壓，電壓缺相。VS-616G5變頻器的特點(diǎn)如下：=1\*GB3①包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。=2\*GB3②有豐富的內(nèi)藏與選擇功能。整理為word格式整理為word格式整理為word格式=3\*GB3③由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。=4\*GB3④保護(hù)功能完善、維修性能好。=5\*GB3⑤通過LCD操作裝置，可提高操作性能。3.2.4變頻器計(jì)算及其參數(shù)設(shè)置=1\*GB3①變頻器功率的計(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)行選取。設(shè)電梯曳引機(jī)電機(jī)功率為，電梯運(yùn)行速度為，電梯自重為，電梯載重為，配重為，重力加速度為，變頻器功率為。在最大載重下，電梯上升所需曳引功率為有：式（3.2）其中為摩擦力，s可忽略不計(jì)。電機(jī)功率P1，變頻器功率應(yīng)接近于電機(jī)功率，相對于留有較大裕量，因此可以取式（3.3）=2\*GB3②變頻器制動電阻參數(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上，成本較低而且具有良好的使用效果.能耗制動電阻大小應(yīng)使制動電流不超過變頻器額定電流的一半，即式（3.4）其中為額定情況下變頻器的直流母線電壓。由于制動電阻的工作不是連續(xù)長期工作，因此其功率可以大大小于通電時(shí)消耗的功率。3.3電梯理想速度曲線設(shè)計(jì)電梯理想速度曲線總體說來是現(xiàn)代社會中人們對電梯的要求的概括，其中包括快速性，舒適性。然而快速性和舒適性是一對相互矛盾的要求。3.3.1電梯快速性的性能要求電梯作為一種交通工具，對于快速性的要求是必不可少的?？焖倏梢怨?jié)省時(shí)間，這對于處在快節(jié)奏的現(xiàn)代社會中的乘客是很重要的。整理為word格式整理為word格式整理為word格式提高快速性的方法主要有三種方法：=1\*GB3①提高電梯的額定速度。電梯的額定速度提高，運(yùn)行的時(shí)間縮短，達(dá)到了為乘客節(jié)省時(shí)間的目的。提高速度的同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)安全性、可靠性的措施，故此梯速提高電梯的造價(jià)也隨之提高。=2\*GB3②集中布置多臺電梯。通過增加電梯的臺數(shù)來節(jié)省乘客的時(shí)間，該方法不是直接提高梯速但同樣能夠達(dá)到目的。但電梯的臺數(shù)增加不是無限制的，通常在乘客高峰期時(shí)，使乘客的平均候梯時(shí)間小于30S即可。=3\*GB3③盡可能減少電梯起、停過程中的加減速時(shí)間。電梯是一個(gè)頻繁起、制動的設(shè)備，在起、制動階段不能太慢，GB/T10058—1997《電梯控制技術(shù)》中就規(guī)定了電梯加減速度的最小值：“直流快速電梯平均加、減速度不小于，直流高速電梯平均加、減速度不小于?！边@就是對電梯快速性的要求。3.3.2電梯舒適性的性能要求=1\*GB3①由加速度引起的不適人在加速上升或減速下降時(shí)，加速度引起的慣性力疊加到重力之上，使人產(chǎn)生超重感，各器官承受更大的重力；而在加速下降或減速上升時(shí)，加速度產(chǎn)生的慣性力抵消了部分的重力，使人產(chǎn)生上浮感，感到內(nèi)臟不適，頭暈?zāi)垦??？紤]到人體生理上對加、減速度的承受能力，GB/T10058—1997《電梯控制技術(shù)》中規(guī)定：“電梯的起、制動應(yīng)該平穩(wěn)、迅速，加、減速度的最大值不大于。”=2\*GB3②由加速度變化率引起的不適人體不僅對加速度敏感，對加加速度（或稱加速度變化率）也很敏感。用a表示加速度，用ρ表示加加速度，則當(dāng)加加速度ρ較大時(shí)，人的餓大腦感到暈眩、痛苦，其影響比加速度的影響還要嚴(yán)重。我們也稱加加速度ρ為生理系數(shù)，在電梯行業(yè)里一般限制生理系數(shù)ρ不超過。3.3.3電梯速度曲線當(dāng)轎廂靜止或勻速升降時(shí)，轎廂的加速度和加加速度都是零，乘客不會感到不適，而在轎廂由靜止啟動到以額定速度勻速運(yùn)動的加速過程中，或是由勻速運(yùn)動狀態(tài)制動到靜止?fàn)顟B(tài)的減速過程中，既要考慮快速性的要求，又要考慮舒適性的要求，故有必要設(shè)計(jì)出電梯的運(yùn)行速度曲線，使電梯轎廂按照這樣的速度曲線運(yùn)行，既能夠滿足快速性的要求，也能夠滿足舒適性的要求，科學(xué)、合理的解決快速性與舒適性的矛盾。整理為word格式整理為word格式整理為word格式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。為了獲得良好的舒適性，將電梯的起動、制動速度曲線設(shè)計(jì)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(shí)間來定義的。其意義為加速度由0加速到1000轉(zhuǎn)/秒所需要的時(shí)間。因此通過改變起動加速時(shí)間可獲得不同的起動曲線斜率。增大加速時(shí)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(shí)間來實(shí)現(xiàn)，本設(shè)計(jì)采用的安川公司的VS616G5系列變頻器就具有S曲線加速時(shí)間設(shè)定功能，故將加速時(shí)間和S曲線加速時(shí)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下圖所示，圖中a為加速度，v為速度。圖3.3電梯運(yùn)行速度曲線圖3.3中，為加速過渡階段，為穩(wěn)速運(yùn)行階段（此時(shí)電梯速度為額定速度），為減速停車階段。由于變頻器在零速時(shí)有的額定轉(zhuǎn)矩，保證了電梯在零速（時(shí)刻）時(shí)進(jìn)行抱閘停車，消除了電梯停車時(shí)的沖擊，使乘客更具有舒適感。3.4電梯曳引電動機(jī)及其功率確定3.4.1電梯對曳引機(jī)的要求=1\*GB3①電梯是一個(gè)大慣量的拖動系統(tǒng)，要求電動機(jī)有較大的過載能力。=2\*GB3②電動機(jī)能承受頻繁起、停，能承受較高的每小時(shí)合閘次數(shù)。=3\*GB3③電梯的運(yùn)行屬于周期斷續(xù)工作方式，要求選用周期斷續(xù)工作制的電動機(jī)。整理為word格式整理為word格式整理為word格式=4\*GB3④對于交流電梯，要求曳引電動機(jī)有足夠的起動轉(zhuǎn)矩和盡量小的起動電流。3.4.2曳引電動機(jī)額定功率的粗選根據(jù)力學(xué)關(guān)系導(dǎo)出曳引電動機(jī)的額定功率：式（3.5）式中，K——系數(shù)，K=1.1～1.6Kp——平衡系數(shù)，Kp=0.4～0.5取0.45Mn——電梯額定載重量，Mn=1000㎏Vn——電梯額定速度，Vn=1.0m/s——機(jī)械轉(zhuǎn)動總效率，=0.5帶入數(shù)據(jù)得Pn=11.86～17.25KW根據(jù)實(shí)際電動機(jī)額定功率系列，粗選13KW的電動機(jī)即可滿足要求。因此，電梯所選用的曳引電動機(jī)為YPTD160L1—4,電壓：380V，功率：13KW，轉(zhuǎn)速：1456r/min。3.4.3曳引電動機(jī)過載、啟動校驗(yàn)=1\*GB3①初選電動機(jī)以上面介紹的方法粗選電動機(jī)的額定功率,將該電動機(jī)作為初選電動機(jī)可計(jì)算其額定轉(zhuǎn)矩式（3.6）=2\*GB3②對交流電動機(jī)進(jìn)行過載校驗(yàn)和起動校驗(yàn)1）過載校驗(yàn)異步電動機(jī)機(jī)械特性曲線中最大轉(zhuǎn)矩Mm與額定電磁轉(zhuǎn)矩MN的比值反映了電動機(jī)的過載能力，用表示式(3.7)被稱作電動機(jī)的過載倍數(shù)或最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，需要考慮電網(wǎng)電壓波動的影響，當(dāng)電壓下降10%時(shí)，最大轉(zhuǎn)矩Mm降低到原值的0.92倍，過載倍數(shù)也降低到原值的0.92倍，即0.81倍，如果此時(shí)電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩不能大于等于要求的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩Mmz，電梯就會失控，走不出預(yù)定的速度曲線，電梯的舒適性和快速性就會變差。因此，而要考察電動機(jī)的過載能力整理為word格式整理為word格式整理為word格式式(3.8)所選電動機(jī)滿足上式條件，過載校驗(yàn)通過。2）起動校驗(yàn)異步電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩MQ與額定電磁轉(zhuǎn)矩MN的比值反映了電動機(jī)的起動能力，用KQ表示式(3.9)KQ被稱作電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)。同樣，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，需要考慮電網(wǎng)電壓波動的影響，當(dāng)電壓下降10%時(shí)，起動轉(zhuǎn)矩降低到原值的0.92倍，起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)也降低到原值的0.92倍，即0.81倍，如果此時(shí)電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩不能大于等于電梯滿載時(shí)要求的負(fù)載起動轉(zhuǎn)矩MQZ，電梯就轉(zhuǎn)不起來。因此，需要考察電動機(jī)的起動能力式(3.10)所選電動機(jī)滿足上式條件，起動校驗(yàn)通過。只有過載校驗(yàn)、起動校驗(yàn)都通過了的電動機(jī)，才可以選作電梯曳引電動機(jī)。否則需要將初選電動機(jī)的額定功率適當(dāng)加大后再進(jìn)行上述校驗(yàn)，直至通過。當(dāng)然，如果上述校驗(yàn)裕量很大，則可以適當(dāng)減小電動機(jī)額定功率后再進(jìn)行上述校驗(yàn)，直至裕量適當(dāng)。整理為word格式整理為word格式整理為word格式4電梯電氣控制系統(tǒng)4.1PLC及其在電梯控制中的應(yīng)用特點(diǎn)4.1.1PLC定義及其特點(diǎn)PLC是一種用于工業(yè)自動化控制的專用計(jì)算機(jī)，實(shí)質(zhì)上屬于計(jì)算機(jī)控制方式。PLC與普通微機(jī)一樣，以通用或?qū)Ｓ肅PU作為字處理器，實(shí)現(xiàn)通道(字)的運(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲，另外還有位處理器(布爾處理器)，進(jìn)行點(diǎn)(位)運(yùn)算與控制。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、維修、編程簡單、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。=1\*GB3①可靠性:對可維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。1）PLC不需要大量的活動元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡單，維修時(shí)間短。2）PLC采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如，冗余設(shè)計(jì)，斷電保護(hù)，故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等，提高了MTBF，降低了MTTR，使可靠性提高。3）PLC有較高的易操作性，它具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點(diǎn)，一般不易發(fā)生操作的錯(cuò)誤。4）PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比通用計(jì)算機(jī)控制更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了精簡化的編程語言，編程出錯(cuò)率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計(jì)的硬件使可靠性大大提高。5）在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件:采用先進(jìn)的工藝制造流水線制造;對干擾的屏蔽、隔離和濾波等;對電源的斷電保護(hù);對存儲器內(nèi)容的保護(hù)等。6）PLC的軟件方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如，采用軟件濾波;軟件自診斷;簡化編程語言等。=2\*GB3②易操作性，PLC的易操作性表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面:1）操作方便對PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數(shù)PLC采用編程器進(jìn)行輸入和更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對大中型的PLC，編程器采用了CRT屏幕顯示，因此，程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需要的地址編號或接點(diǎn)號進(jìn)行搜索或順序?qū)ふ?，然后進(jìn)行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT上顯示。2）編程方便PLC有多種程序設(shè)計(jì)語言可供使用。對電氣技術(shù)人員來說，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。采用布爾助記符編程語言時(shí)，十分有助于編程人員的編程。整理為word格式整理為word格式整理為word格式3）維修方便PLC具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求降低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快的找到故障的部位，以便維修。=3\*GB3③靈活性，PLC的靈活性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1）編程的靈活性。PLC采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言。編程方法的多樣性使編程方便、應(yīng)用面拓展。2）擴(kuò)展的靈活性。PLC的擴(kuò)展靈活性是它的一個(gè)重要特點(diǎn)。它可根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不同，即可進(jìn)行容量的擴(kuò)展、功能的擴(kuò)展、應(yīng)用和控制范圍的擴(kuò)展。3）操作的靈活性。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得十分容易。4.1.2PLC控制電梯的優(yōu)點(diǎn)=1\*GB3①在電梯控制中采用了PLC，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\*GB3②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\*GB3③PLC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\*GB3④PLC可進(jìn)行故障自動檢測與報(bào)警顯示，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修。=5\*GB3⑤用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運(yùn)行效率。=6\*GB3⑥更改控制方案時(shí)不需改動硬件接線。4.2PLC的選擇PLC電梯控制系統(tǒng)的控制核心是PLC。哪些信號需要輸入PLC，PLC需要輸出哪些信號，以及采用何種編程方式都需要仔細(xì)分析。輸入輸出點(diǎn)的確定是設(shè)計(jì)整個(gè)控制系統(tǒng)的首要問題，決定系統(tǒng)的程序及硬件線路的方案。4.2.1轎廂樓層位置檢測方法=1\*GB3①轎廂樓層位置檢測主要方法有如下幾種:1）用干簧管磁感應(yīng)器或其它位置開關(guān):這種方法直觀、簡單，每層需使用一個(gè)磁感應(yīng)器，因此低層建筑可以考慮此種方法來進(jìn)行轎廂樓層檢測。本設(shè)計(jì)所使用的樓層檢測方法就是此種方法。當(dāng)樓層較高時(shí)，會占用PLC太多的輸入點(diǎn)，所以高層建筑不易使用這種方法。2）利用穩(wěn)態(tài)磁保開關(guān):這種方法需對磁保開關(guān)的不同狀態(tài)進(jìn)行編碼，在各種編碼方式中適合電梯控制的只有格雷變形碼，但它是無權(quán)代碼，進(jìn)行運(yùn)算時(shí)需采用PLC指令譯碼，比較麻煩，軟件譯碼也使程序變的龐大。整理為word格式整理為word格式整理為word格式3）利用旋轉(zhuǎn)編碼器:目前，PLC一般都有高速脈沖輸入端或?qū)Ｓ糜?jì)數(shù)單元，計(jì)數(shù)準(zhǔn)確，使用方便，因而在電梯PLC控制系統(tǒng)中，可用編碼器測取電梯運(yùn)行過程中的準(zhǔn)確位置，編碼器可直接與PLC高速脈沖輸入端相連，電源也可利用PLC內(nèi)置24V直流電源，硬件連接可謂簡單方便?，F(xiàn)在電梯設(shè)計(jì)使用此種方法的比較常見。=2\*GB3②電梯位置的確定與顯示：轎廂中的乘客及門廳中等待電梯的人都需要知道電梯的位置，因而轎廂及門廳中都設(shè)有以樓層標(biāo)志的電梯位置。但這還不夠，電梯的運(yùn)行還需要更加準(zhǔn)確的電梯位置信號，以滿足制動停車等控制的需要。傳統(tǒng)電梯的位置信號一般由設(shè)在井道中的位置開關(guān)，如磁感應(yīng)器提供，當(dāng)轎廂上設(shè)置的隔磁板插入感應(yīng)器時(shí)，發(fā)出位置信號，并啟動樓層指示。=3\*GB3③轎廂的平層與停車：1—5：1-5層感應(yīng)器；6：上平層感應(yīng)器；7：下平層感應(yīng)器圖4.1電梯的平層、停層裝置示意圖轎廂運(yùn)行后需確定在哪一層站停車，平層即是指停車時(shí)，轎廂的底與門廳“地平面1—5：1-5層感應(yīng)器；6：上平層感應(yīng)器；7：下平層感應(yīng)器圖4.1電梯的平層、停層裝置示意圖 電梯中的平層感應(yīng)器根據(jù)設(shè)計(jì)需求，選取不同的型號規(guī)格。因本設(shè)計(jì)是六層建筑的電梯設(shè)計(jì)，樓層較低，參考經(jīng)濟(jì)、安全以及實(shí)用價(jià)值，選取三菱通用電梯平層感應(yīng)器YG—30品牌型號傳感器。整理為word格式整理為word格式整理為word格式4.2.2PLC機(jī)型的選擇PLC選擇的依據(jù)主要決定于由兩個(gè)方面：一是I/O的點(diǎn)數(shù)，二是用戶存儲器的容量。=1\*GB3①I/O點(diǎn)數(shù)的估算根據(jù)被控對象的輸入信號和輸出信號的總點(diǎn)數(shù)，并考慮到今后調(diào)整和擴(kuò)充，一般應(yīng)加上10%～15%的備用量。=2\*GB3②用戶存儲器容量的估算用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素(如I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)算處理量、程序結(jié)構(gòu)等)有關(guān)。根據(jù)自己所設(shè)計(jì)的為六層的電梯控制系統(tǒng)，根據(jù)需要控制的開關(guān)、設(shè)備大約有32個(gè)輸入點(diǎn)，28個(gè)輸出點(diǎn)需進(jìn)行控制，同時(shí)留有20%的裕量，綜合考慮后，系統(tǒng)選擇了日本三菱公司的FX2N-80MR機(jī)型。FXZN系統(tǒng)PLC具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn):=1\*GB3①FXZN配置靈活，除主機(jī)單元外，還可擴(kuò)展1/0模塊，A/D模塊，D/A模塊和其它特殊功能模塊。=2\*GB3②FXZN指令功能豐富，有各種指令107條，且指令執(zhí)行速度快。=3\*GB3③FXZN可用內(nèi)部輔助繼電器M，狀態(tài)繼電器S，定時(shí)器T，寄存器D，計(jì)數(shù)器C的功能和數(shù)量滿足了系統(tǒng)控制要求的需要，尤其是高速計(jì)數(shù)器(C251等)能接受脈沖編碼器脈沖。=4\*GB3④FXZN的編程可用編程器，也可以在PC機(jī)上使用三菱公司的專用編程軟件包MELSEMEDOC來進(jìn)行。編程語言可用梯形圖或指令表。尤其是可用PC機(jī)對系統(tǒng)實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控。為調(diào)試和維護(hù)提供了極大的方便。4.3電梯電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案電梯電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的確定對于電梯電氣控制系統(tǒng)整體軟件設(shè)計(jì)起著至關(guān)重要的作用，這也是電梯電氣控制系統(tǒng)的一個(gè)主貫穿線，它主要包括以下幾個(gè)部分。=1\*GB3①PLC的I/O地址分配：根據(jù)本設(shè)計(jì)中的電梯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的控制功能和其實(shí)際的操作工藝過程，首先歸納本系統(tǒng)中所有輸入信號和輸出信號；然后根據(jù)PLC的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)進(jìn)行I/O地址分配，使每個(gè)輸入信號對應(yīng)PLC內(nèi)部的輸入繼電器，每個(gè)輸出信號對應(yīng)PLC內(nèi)部的輸出繼電器。=2\*GB3②PLC輸入信號的確定：操作面板上應(yīng)有各層的選層指令按鈕，6層共有6個(gè)。有司機(jī)時(shí)，應(yīng)有司機(jī)直駛專用開關(guān)和上行、下行按鈕，需3點(diǎn)輸入，檢修時(shí)對應(yīng)有檢修開關(guān)，在開門和關(guān)門時(shí)應(yīng)該有開關(guān)門限位開關(guān)，需要3點(diǎn)輸入。整理為word格式整理為word格式整理為word格式各樓層乘客召喚時(shí)，除底層和頂層只有一個(gè)召喚按鈕，其它各層均設(shè)上下兩個(gè)召喚按鈕，6層共需10個(gè)輸入按鈕。其它輸入有司機(jī)/無司機(jī)方式選擇、電梯上下終端的限位等開關(guān)或觸點(diǎn)。轎廂通風(fēng)信號及超載重量下需要2點(diǎn)輸入。經(jīng)以上分析，可知共需34點(diǎn)開關(guān)量輸入端口。表4.1輸入地址分配表輸入地址口含義輸入地址口含義X001上終端限位開關(guān)X021內(nèi)呼去2樓按鈕X002下終端限位開關(guān)X022內(nèi)呼去3樓按鈕X003一樓上召喚按鈕X023內(nèi)呼去4樓按鈕X004二樓上召喚按鈕X024內(nèi)呼去5樓按鈕X005三樓上召喚按鈕X025內(nèi)呼去6樓按鈕X006四樓上召喚按鈕X026強(qiáng)迫向上按鈕X007五樓上召喚按鈕X027強(qiáng)迫向下按鈕X010二樓下召喚按鈕X030檢修運(yùn)行按鈕X011三樓下召喚按鈕X031司機(jī)/自動運(yùn)行方式X012四樓下召喚按鈕X032安全觸板信號X013五樓下召喚按鈕X033直駛按鈕X014六樓下召喚按鈕X034基站開關(guān)X015門鎖信號X035開門限位開關(guān)X016開門信號X036關(guān)門限位開關(guān)X017關(guān)門信號X037超重信號輸入端X020內(nèi)呼去1樓按鈕X040CO2傳感器檢測輸入=3\*GB3③PLC輸出信號的確定：控制電梯的上行、下行（即電機(jī)正、反轉(zhuǎn)）需2點(diǎn)輸出。上下行指示燈2點(diǎn)輸出。開門、關(guān)門需2點(diǎn)輸出。由于采用十進(jìn)制顯示方式，LED七段顯示器需3點(diǎn)輸出。電梯轎廂內(nèi)輸出各層的指令信號登記顯示，共6點(diǎn)輸出。各樓層乘客召喚時(shí)，除底層和頂層只有一個(gè)召喚登記顯示，其它各層均設(shè)上下兩個(gè)召喚登記顯示，6層共需10個(gè)輸出顯示。轎廂照明與轎廂通風(fēng)需要2點(diǎn)輸出，故障報(bào)警也需要1點(diǎn)輸出。整理為word格式整理為word格式整理為word格式經(jīng)分析共需28點(diǎn)開關(guān)量輸出端口。表4.2輸出地址分配表輸出地址含義輸出地址含義Y001樓層顯示（高位）Y017電梯下行顯示Y002樓層顯示（中位）Y020一樓上召喚信號登記顯示Y003樓層顯示（低位）Y021二樓上召喚信號登記顯示Y004KM1電動機(jī)正轉(zhuǎn)Y022三樓上召喚信號登記顯示Y005KM2電動機(jī)反轉(zhuǎn)Y023四樓上召喚信號登記顯示Y006開門繼電器Y024五樓上召喚信號登記顯示Y007關(guān)門繼電器Y025二樓下召喚信號登記顯示Y010內(nèi)呼1樓指示燈Y026三樓下召喚信號登記顯示Y011內(nèi)呼2樓指示燈Y027四樓下召喚信號登記顯示Y012內(nèi)呼3樓指示燈Y030五樓下召喚信號登記顯示Y013內(nèi)呼4樓指示燈Y031六樓下召喚信號登記顯示Y014內(nèi)呼5樓指示燈Y032轎廂通風(fēng)輸出繼電器Y015內(nèi)呼6樓指示燈Y033轎廂照明輸出繼電器Y016電梯上行顯示Y034故障報(bào)警指示=4\*GB3④內(nèi)部繼電器的確定：表4.3內(nèi)部繼電器地址分配表內(nèi)部繼電器功能內(nèi)部繼電器功能M1向上運(yùn)行監(jiān)視M1011樓層樓繼電器M2向下運(yùn)行監(jiān)視M1022樓層樓繼電器M3上方向選擇M1033樓層樓繼電器M4下方向選擇M1044樓層樓繼電器M5向上方向控制繼電器M1055樓層樓繼電器M6向下方向控制繼電器M1066樓層樓繼電器M7減速輸出繼電器M150平層繼電器M11強(qiáng)迫向上M200自運(yùn)行開門禁止繼電器M12強(qiáng)迫向下M201開門輔助繼電器M13關(guān)門啟動繼電器M202關(guān)門輔助繼電器整理為word格式整理為word格式整理為word格式M14啟車?yán)^電器T0門鎖信號延時(shí)繼電器M15運(yùn)行繼電器T1停站延時(shí)時(shí)間繼電器M16安全觸板繼電器T2加速時(shí)間繼電器M17直駛繼電器T3減速時(shí)間繼電器M18停層繼電器T4照明延時(shí)時(shí)間繼電器=5\*GB3⑤轎廂層樓位置顯示方式的確定：目前常用的轎廂層樓位置的顯示方式有：二進(jìn)制顯示、直接位置顯示、十進(jìn)制顯示。為了節(jié)省三菱FX2N-80MRPLC的I/O點(diǎn)數(shù)，故采用十進(jìn)制的顯示方式。即Y0Y1Y2輸出經(jīng)過譯碼器譯碼后，再經(jīng)過驅(qū)動器點(diǎn)亮對應(yīng)的段?！?”表示亮，“0”表示暗（共陰極顯示），共可顯示層，即0～7（000～111），應(yīng)用在電梯轎廂層樓顯示中，即可顯示第1層～7層，本系統(tǒng)只是需要顯示第1～6層。=6\*GB3⑥PLC控制程序的編制方法：PLC梯形圖的編制采用模塊化設(shè)計(jì)。模塊化程序結(jié)構(gòu)清晰、便于調(diào)試。如：層樓繼電器回路、召喚信號的登記與清除、內(nèi)選信號指令登記與清除、開關(guān)門、運(yùn)行方向的選擇等。模塊間不完全獨(dú)立，它們之間存在著有機(jī)聯(lián)系，且編程時(shí)要考慮各條指令間的邏輯關(guān)系。4.4電梯電氣控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)電梯的整體運(yùn)行過程：當(dāng)乘客進(jìn)入轎廂后，由乘客根據(jù)欲前往的層站，逐一按下相應(yīng)層站的選層按鈕，便完成了運(yùn)行指令的預(yù)先登記，電梯便自動決定運(yùn)行方向。再按啟動按鈕，電梯自動關(guān)門，當(dāng)門完全關(guān)閉后，門鎖微動開關(guān)閉合，使門鎖繼電器吸合，電梯開始啟動、加速，直至穩(wěn)速運(yùn)行。當(dāng)電梯到達(dá)欲?？康哪康膶诱厩胺侥骋痪嚯x位置時(shí)，由井道內(nèi)的行程開關(guān)向電梯控制系統(tǒng)發(fā)出轉(zhuǎn)換信號，電梯便自動減速準(zhǔn)備?？?。當(dāng)轎廂進(jìn)入到平層區(qū)(即?？繉诱旧戏交蛳路降囊欢斡邢蘧嚯x)時(shí)，井道平層傳感器動作，發(fā)出平層信號控制轎廂準(zhǔn)確平層，并自動取消，自動開門。對某類電梯，如果在平層時(shí)平層精度超過標(biāo)準(zhǔn)要求，則電梯進(jìn)行校正運(yùn)行，電梯以最低的速度慢行到準(zhǔn)確平行位。如果繼續(xù)平向運(yùn)行，司機(jī)只需按下啟動按鈕，電梯便按預(yù)先登記的樓層，按序逐一自動?？浚詣娱_門。在電梯運(yùn)行過程中，如果廳外有人按下廳門召喚電鈕，只要此時(shí)的召喚申請乘梯方向符合此時(shí)電梯的運(yùn)行方向，則電梯能被順向截停。當(dāng)同向登記指揮都已被執(zhí)行以后，電梯便自動換向運(yùn)行，執(zhí)行另一方向的運(yùn)行登記指令。如果電梯在某一層站關(guān)門時(shí)，有人或物碰觸了門安全觸板，或被非接觸式的光電式、電子式裝置檢測到關(guān)門障礙時(shí)，電梯便停止關(guān)門并立即轉(zhuǎn)為開門。如果欲乘電梯的乘客正逢電梯關(guān)門時(shí)，可按下外上、下召喚按鈕中與電梯欲行方向相同的一個(gè)按鈕，電梯便立即開門，這種操作，用于為本層開門。如果由于乘客過多而超載，則電梯超載檢測裝置發(fā)出超載信號，阻止電梯啟動并開門，直到滿足限載要求，電梯方能恢復(fù)正常運(yùn)行。如果停層時(shí)間到，便自動關(guān)門啟動、加速，直至穩(wěn)速運(yùn)行。在運(yùn)行過程中，可根據(jù)各樓層廳外召喚信號，對符合運(yùn)行方向的召喚信號，將逐一應(yīng)答，自動停靠，自動開門。在完成同向全部登記以后，如有反向廳外召喚信號，則電梯自動換向運(yùn)行，應(yīng)答反向廳外召喚信號。如果沒有召喚信號時(shí)，電梯便自動關(guān)門停機(jī)，或自動駛回基站待命。如果某一樓層再有召喚信號，電梯便自動啟動前往應(yīng)召。電梯的主程序流程圖如圖整理為word格式整理為word格式整理為word格式4.2所示。整理為word格式整理為word格式整理為word格式圖4.2電梯主程序流程圖整理為word格式整理為word格式整理為word格式4.4.1層樓繼電器回路的實(shí)現(xiàn)要對電梯進(jìn)行控制首要的問題是反映電梯實(shí)際所在的位置即樓層。傳統(tǒng)的繼電器控制層樓電路，需要在每層裝設(shè)感應(yīng)器，這種方法雖然簡單直觀，但由于設(shè)置感應(yīng)器太多，占用PLC的I/O口也太多。由于PLC具有數(shù)據(jù)傳送、算術(shù)計(jì)算、數(shù)據(jù)比較處理等功能，所以用PLC很容易實(shí)現(xiàn)層樓電路。啟用一數(shù)據(jù)寄存器D0，電梯在最下層端站是將1送入D0，最上層端站時(shí)，將最高層數(shù)6送入D0，電梯每上升一層，D0將自動加一，電梯每下降一層，D0將自動減一，這樣使D0中始終存放的是樓層的層數(shù)，然后將D0分別與1、2、、3、……6相比較，等于幾就說明電梯在幾層，這時(shí)驅(qū)動相應(yīng)的層樓繼電器實(shí)現(xiàn)層樓電路。按照上述方法，六層六站的層樓繼電器電路梯形圖如4.3所示：圖4.3層樓繼電器電路整理為word格式整理為word格式整理為word格式4.4.2召喚回路召喚回路的作用：將廳外召喚信號記憶并顯示，當(dāng)電梯響應(yīng)后應(yīng)自動將其消除。記憶和消除可以用PLC的SET和RST指令來實(shí)現(xiàn)。位于層樓面的乘客欲前往任意一層樓，可通過按下電梯層門旁的上／下召喚按喚來召喚電梯。當(dāng)電梯到達(dá)乘客所召喚的那一層樓面時(shí)，立即清除該召喚信號。樓上召喚登記響應(yīng)及清除功能梯形圖如下圖4.4所示：圖4.4召喚登記響應(yīng)及清除功能梯形圖4.4.3指令回路指令回路的作用：將轎內(nèi)指令信號記憶并顯示，當(dāng)電梯響應(yīng)后應(yīng)自動將其消除。記憶和消除可以用PLC的SET和RST指令來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)理論依據(jù)及PLC梯形圖編制原理，指令回路功能圖如下圖所示：整理為word格式整理為word格式整理為word格式圖4.5指令登記響應(yīng)及清除功能梯形圖4.4.4選向回路選向回路是根據(jù)目前電梯所在位置和指令、召喚的情況決定電梯的運(yùn)行方向（向上或向下）。實(shí)際就是改變電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。電梯在無司機(jī)工作狀態(tài)下，由程序決定上行或下行。當(dāng)電梯發(fā)出召喚信號或指令信號時(shí)，PLC自動根據(jù)轎廂目前所在層樓位置，來判定是上行還是下行。若召喚或指令要到的層樓＞轎廂目前所在層樓電梯上行 召喚或指令要到的層樓＜轎廂目前所在層樓電梯下行 召喚或指令要到的層樓＝轎廂目前所在層樓無法定向整理為word格式整理為word格式整理為word格式圖4.6電梯選向回路梯形圖4.4.5電梯的開關(guān)門環(huán)節(jié)=1\*GB3①電梯的開門環(huán)節(jié)主要有以下幾種情況：1）電梯投入運(yùn)行前的開門；2）電梯檢修時(shí)的開門；3）電梯自動運(yùn)行停層時(shí)的開門；4）電梯關(guān)門過程中的重新開門（防夾人功能）；5）呼梯開門。綜合考慮以上的幾種情況，利用PLC強(qiáng)大的編程功能，結(jié)合自己的思路，電梯的開門梯形圖編制如下圖所示：整理為word格式整理為word格式整理為word格式圖4.7電梯開門環(huán)節(jié)梯形圖=2\*GB3②電梯的關(guān)門環(huán)節(jié)有下面兩種情況：1）電梯停用后的關(guān)門：此時(shí)電梯到達(dá)基站，司機(jī)或乘客離開轎廂，電梯自動關(guān)門，司機(jī)將開關(guān)梯鑰匙旋轉(zhuǎn)到關(guān)梯位置，電梯的安全回路被切斷，PLC停止運(yùn)行，電梯關(guān)閉。2）電梯自動運(yùn)行時(shí)的關(guān)門：停站時(shí)間繼電器延時(shí)結(jié)束后，電梯應(yīng)該自動關(guān)門，停站時(shí)間未到時(shí)，可通過關(guān)門按鈕實(shí)現(xiàn)提前關(guān)門。圖4.8電梯關(guān)門環(huán)節(jié)梯形圖整理為word格式整理為word格式整理為word格式4.4.6電梯起制動環(huán)節(jié)=1\*GB3①起動環(huán)節(jié)起動環(huán)節(jié)的條件是：電梯的運(yùn)行方向已經(jīng)確定，轎廂的門已經(jīng)關(guān)好。在本次設(shè)計(jì)中我采用的是利用時(shí)間繼電器來控制電梯的加速度的時(shí)間，但是這個(gè)時(shí)間值不是絕對的，需要跟實(shí)際情況聯(lián)系起來，根據(jù)調(diào)試來確定電梯的加速度時(shí)間。圖4.9變頻器升降速原理圖先將X1、X2豫置為頻率升降端口，X1為升速端口，X2為降速端口。當(dāng)KA1閉合時(shí)，X1得到信號，變頻器的輸出頻率上升，KA1斷開時(shí)，輸出頻率保持；當(dāng)KA2閉合時(shí)，X2得到信號，變頻器的輸出頻率下降，KA2斷開時(shí)，輸出頻率保持。在利用升降速端子功能的豫置時(shí)必須同時(shí)豫置，否則無效。根據(jù)上述原理，利用加速時(shí)間繼電器來控制KA1，就可以實(shí)現(xiàn)頻率的逐步上升，達(dá)到無級調(diào)速的目的。圖4.10電梯起動加速環(huán)節(jié)梯形圖整理為word格式整理為word格式整理為word格式=2\*GB3②停車制動環(huán)節(jié)：電梯在停車制動之前，首先確定其停層的信號，即確定要停車的樓層，應(yīng)該根據(jù)電梯的運(yùn)行方向與外呼信號的位置和轎廂內(nèi)的選層信號比較后得到。例如現(xiàn)有一個(gè)人要從四樓下降到三樓，則電梯在運(yùn)動到三樓樓層中的樓層限位開關(guān)后，給PLC一個(gè)減速信號，而此信號就作為PLC控制變頻器減速變頻的控制信號。X041作為三樓的樓層限位開關(guān)，使用它觸發(fā)一個(gè)時(shí)間繼電器（減速時(shí)間繼電器），是電梯按照設(shè)定好的頻率下降曲線