基于PLC的電梯控制系統(tǒng)-軟件設(shè)計(jì)

摘要隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)和城市生活的開(kāi)展，電梯成為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚拇焦ぞ撸娞菪阅艿暮脡膶?duì)人們生活的影響越來(lái)越顯著。傳統(tǒng)繼電器電梯控制系統(tǒng)，由于繼電器本身的機(jī)械和電磁慣性大，大大降低了電梯系統(tǒng)的可靠性和平安性。為了保證電梯運(yùn)行既高效節(jié)能又平安可靠，必須改良電梯控制方式。根據(jù)順序邏輯控制的需要開(kāi)展起來(lái)的可編程控制器(PLC)，它是專門(mén)為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。PLC處理速度快，可靠性高，能夠保證電梯正常、平安、可靠地運(yùn)行。同時(shí)，由于電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)的開(kāi)展，電梯的拖動(dòng)方式己由原來(lái)直流調(diào)速逐漸過(guò)渡到了變頻調(diào)速，不僅能滿足乘客的舒適感和保證平穩(wěn)的精度，還可以降低能耗，節(jié)約能源，減小運(yùn)行費(fèi)用。本文將基于PLC的變頻調(diào)速方法應(yīng)用到電梯系統(tǒng)中，并對(duì)此方法進(jìn)行研究。首先，分別闡述了電梯繼電器控制和PLC控制的特點(diǎn)，突出講述繼電器電梯控制系統(tǒng)暴露的缺點(diǎn)以及PLC電梯控制系統(tǒng)所具有的優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)電梯的變頻調(diào)速控制進(jìn)行了介紹。其次，在閱讀了大量國(guó)內(nèi)外相關(guān)文件資料的根底上，對(duì)電梯技術(shù)和電梯設(shè)備的開(kāi)展進(jìn)行了綜述。然后，介紹了變頻器類型以及參數(shù)設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí);同時(shí)介紹了PLC選型原那么以及PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路;在此根底上，根據(jù)電梯系統(tǒng)自身的工作狀態(tài)要求，進(jìn)行電梯系統(tǒng)的PLC軟件開(kāi)發(fā)，通過(guò)軟件開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)，結(jié)合PLC自身的控制規(guī)律，設(shè)計(jì)出可實(shí)現(xiàn)一定功能的PLC電梯控制系統(tǒng)。最后的模擬調(diào)試結(jié)果說(shuō)明，基于PLC的變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)運(yùn)行效率高，系統(tǒng)平安可靠性強(qiáng)，并且系統(tǒng)構(gòu)造簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，滿足了對(duì)電梯系統(tǒng)期望的要求。關(guān)鍵詞:電梯，可編程控制器，變頻調(diào)速，旋轉(zhuǎn)編碼器AbstractAlongwiththedevelopmentofmoderneconomyandcitylife,theelevatorhasbecomeaessentialwalkingtoolforpeopleindailylife,andtheperformanceofelevatorsobviouslyinfluencespeople’slives.ThetraditionalelevatorsystembasedonrelaylargelydecreasesthereliabilityandsecuritysincethemechanicalandelectromagneticinertiaofrelayisbigInordertoensuretheefficiencyandreliablesecurities,thecontrolmethodofelevatormustbechanged.Theprogrammablelogiccontroller(PLC),whichdevelopsbasedonsequencelogicalcontrol,isdigitaloperationelectronicdevicespecializedintheindustrialapplicationenvironment.PLCpossessesfastprocessspeedandhighreliability.Therefore,PLCcanbeabletoensuretheelevatorrunnormally,securelyandreliably.Inaddition.ThedrivemethodofelevatorshasreplacedtheDCvelocitymodulationwithfrequencycontrolduetothedevelopmentofACfrequencycontrolofmotors.Thefrequencycontrolnotonlysatisfiesthecomfortsenseofpassengersandensuresthestableprecision,butalsodecreasesthelossofpower,savesresourcesandreducesexpenses.ThefrequencycontrolmethodbasedonPLCisappliedtotheelevatorsystemandfurtherresearched.Firstly,theessayrespectivelypresentsthecharacteristicsoftheelevatorsystembasedonrelaycontrolandPLCcontrol,speciallyformulatesthedefectsexposedfromrelaycontrolsystemandtheadvantagesofPLCcontrolsystem,introducesthefrequencycontrolofelevators.Secondly,basedonreadingmanydomesticandinternationalrelativeliteratures.Thedevelopmentofelevatortechniquesandelevatordevicesisoverviewed.Andthen,therelativeknowledgeoffrequency-converterisintroduced;theprincipleofPLCmodelelectionanddesignschemeofPLCcontrolsystemareintroducedaswell.Onthebasisofthese,thePLCsoftwareofelevatorsystemisdevelopedaccordingtotheworkingstatesdemandsoftheelevator.AelevatorsystembasedonPLCcontrolisdesignedthroughcombiningthecharacteristicsofsoftwaredevelopmentandtherulesofPLCcontrol.Finally,theanalogexaminationshowstheelevatorfrequencycontrolbasedonPLCpossesseshighoperationalefficiencyandstrongsystemsecurity.Thesystemstructureissimpleandeasilyrealized,andsatisfiesthedemandsoftheelevatorsystemexpected.Keywords:Elevator,ProgrammableLogicControl(PLC),FrequencyConversion&VelocityAdjustment,RevolvingEncoder目錄摘要………………………IAbstract…………………II1緒論……………………11.1電梯控制系統(tǒng)的開(kāi)展及特點(diǎn)……………………1交流曳引電梯調(diào)速方式的開(kāi)展……………11.2了解可編程控制器(PLC)及其在電梯控制中的應(yīng)用…………21.2.1PLC的特點(diǎn)…………………2PLC控制電梯的優(yōu)點(diǎn)………3電梯變頻調(diào)速控制的特點(diǎn)…………………41.3課題的來(lái)源………………………41.4課題的主要研究?jī)?nèi)容……………52電梯設(shè)備與電梯開(kāi)展動(dòng)態(tài)……………62.1電梯的出現(xiàn)………………………62.2電梯設(shè)備簡(jiǎn)介……………………6電梯的分類…………………6電梯的主要參數(shù)……………6電梯的平安保護(hù)裝置………72.3電梯的開(kāi)展概況…………………8電梯技術(shù)開(kāi)展概況…………8電梯開(kāi)展展望………………93調(diào)速變頻器類型選擇及其設(shè)計(jì)參數(shù)………………103.1變頻器的分類及選擇…………103.1．1變頻器的分類…………10變頻器的類型選擇………10變頻器的規(guī)格選擇………10選擇的變頻器應(yīng)滿足的條件……………103.2通用變頻器簡(jiǎn)介及選擇………11通用變頻器簡(jiǎn)介…………11VS一616G5型通用變頻器………………12VS-616G5型通用變頻器電梯調(diào)速系統(tǒng)……14變頻器結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計(jì)………144PLC的選擇及其控制系統(tǒng)的硬件開(kāi)發(fā)………………164.1電力調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用與開(kāi)展………164.2電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………164.3異步電機(jī)的調(diào)速方法及經(jīng)濟(jì)技術(shù)比擬……………174.4井道信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………204.5電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………204.6可編程控制器(plc)的選型………214.7設(shè)計(jì)思路……………21電梯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能……………………21點(diǎn)數(shù)的分配及機(jī)型的選擇……………………225系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)…………255.1電梯的自檢狀態(tài)……………………255.2電梯的正常工作狀態(tài)………………255.3系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程………………25開(kāi)關(guān)門(mén)環(huán)節(jié)……………………25電梯初始化環(huán)節(jié)………………26停層信號(hào)的登記與消除環(huán)節(jié)…………………26外呼信號(hào)的登記與消除環(huán)節(jié)………………26電梯的定向環(huán)節(jié)………………26、電梯的上升與下降…………27層樓位置指示…………………27616G5參數(shù)設(shè)置………………285.4程序框圖設(shè)計(jì)………………………28致謝…………………………30參考文獻(xiàn)……………………31附錄A電梯梯形圖控制程序………………321緒論從19世紀(jì)50年代美國(guó)人OTIS創(chuàng)造出真正意義上的電梯以來(lái)，電梯控制技術(shù)就越來(lái)越顯示出其重要性。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速開(kāi)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?。而電梯作為現(xiàn)代高層建筑的垂直交通工具，電梯性能的好壞對(duì)人們生活的影響越來(lái)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)能又平安可靠。傳統(tǒng)的電梯曳引電動(dòng)機(jī)采用接觸器來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的改變，雙速異步電動(dòng)機(jī)在定子回路中串電抗與電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速，這滿足不了乘客的舒適感；另外，傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)由繼電器控制邏輯組成，存在著電氣元件多、功能弱、電氣故障頻繁，可靠性差和工作壽命短等缺陷?？删幊炭刂破鳌睵LC:ProgrammableLogicController〕是根據(jù)順序邏輯控制的需要而開(kāi)展起來(lái)的，是專門(mén)為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點(diǎn)，目前，電梯的繼電器控制方式已逐漸被PLC控制代替。同時(shí)，由于電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)的開(kāi)展，電梯的拖動(dòng)方式已由原來(lái)直流調(diào)速逐漸過(guò)渡到了交流變頻調(diào)速，不僅能滿足乘客的舒適感和保證平層的精度，還可以降低能耗，節(jié)約能源，減小運(yùn)行費(fèi)用。因此，PLC控制技術(shù)加變頻調(diào)速已成為現(xiàn)代電梯行列的一個(gè)熱點(diǎn)。1.1電梯控制系統(tǒng)的開(kāi)展及特點(diǎn)交流曳引電梯調(diào)速方式的開(kāi)展交流電梯與交流電機(jī)的開(kāi)展緊密相連，至今已有三十多年的開(kāi)展歷史，經(jīng)歷了由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由低級(jí)到高級(jí)的開(kāi)展歷程，大致可以劃分為三個(gè)階段:第一個(gè)階段是70年代，其主要標(biāo)志是交流雙速電梯，它采用改變牽引電機(jī)極對(duì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。電機(jī)通常采用兩種或兩種以上不同極對(duì)數(shù)的繞組制成，其中極數(shù)少的繞組稱為高速繞組，用于電梯的起動(dòng)及穩(wěn)速運(yùn)行，極數(shù)多的繞組稱為低速繞組，用于電梯的制動(dòng)及維修。這種電梯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)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(gè)階段是80年代盛行的交流調(diào)壓調(diào)速電梯，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(guò)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(dòng)多采用能耗制動(dòng)。第三個(gè)階段是90年代，變壓變頻調(diào)速電梯(VVVF電梯)開(kāi)始占據(jù)了世界電梯的市場(chǎng)。VVVF電梯通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)定子繞組供電電壓的幅值和頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。電梯傳動(dòng)系統(tǒng)中，由于大量采用微機(jī)控制技術(shù)和脈寬調(diào)制技術(shù)(PWM技術(shù))，其運(yùn)行效率得到了大幅度的提高，電梯的體積大為縮小?，F(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)向電梯控制領(lǐng)域的滲透，使得交流調(diào)速電梯的調(diào)速性能幾乎完全可以和直流電梯相媲美。由于變壓變頻調(diào)速(VVVF)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、平安等目標(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(chǎng)合已取代交流調(diào)壓調(diào)速電梯而成為現(xiàn)在電梯市場(chǎng)的主流。目前，VVVF電梯已經(jīng)遍布世界各國(guó)，如日本的三菱公司、東芝公司、日立公司、美國(guó)的奧的斯公司等大的電梯制造廠家在VVVF電梯的研制和進(jìn)一步開(kāi)發(fā)等方面，都取得了驕人的成就。在我國(guó)，電梯工業(yè)起步較晚，改革開(kāi)放以來(lái)，也取得了一定的進(jìn)步，如上海三菱、天津奧的斯、中國(guó)迅達(dá)、蘇州迅達(dá)、廣州電梯工業(yè)公司等五家電梯生產(chǎn)廠家，其產(chǎn)品都有一定的市場(chǎng)份額和技術(shù)含量。但遺憾的是，這些公司多為合資公司，電梯控制關(guān)鍵局部的變頻器、控制器等重要組成局部很大程度依靠進(jìn)口，其核心技術(shù)牢牢控制在國(guó)外大公司手中。1.2了解可編程控制器(PLC)及其在電梯控制中的應(yīng)用PLC的特點(diǎn)PLC是一種用于工業(yè)自動(dòng)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)字運(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，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(jiǎn)單、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。.1可靠性⑴PLC不需要大量的活動(dòng)元件和接線電子元件，它的接線大大減少，系統(tǒng)的維修簡(jiǎn)單，維修時(shí)間短。⑵PLC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MTTR，使可靠性提高。⑶PLC有較高的易操作性，它具有編程簡(jiǎn)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。⑷PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制而專門(mén)設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比通用計(jì)算機(jī)更簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言和更可靠的硬件。采用了精簡(jiǎn)化的編程語(yǔ)言，編程錯(cuò)誤率大大降低，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。⑸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(duì)干擾的屏蔽、隔離和濾波等；對(duì)電源的斷電保護(hù)；對(duì)存儲(chǔ)器內(nèi)容的保護(hù)等。⑹PLC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，采用軟件濾波等；軟件自診斷；簡(jiǎn)化編程語(yǔ)言等。.2易操作性⑴操作方便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(duì)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(hào)或接點(diǎn)號(hào)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。⑵編程方便PLC有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可供使用。對(duì)電氣技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，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(yǔ)言，十分有助于編程人員的編程。⑶維修方便PLC具有的自診斷功能對(duì)維修人員維修技能的要求減低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)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，方便維修。.3靈活性PLC的靈活性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：⑴編程的靈活性。PLC采用的編程語(yǔ)言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語(yǔ)句描述編程語(yǔ)言。編程方法的多樣性使編程方便、應(yīng)用面拓展。⑵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。⑶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。P⑴在電梯控制中采用了PLC，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行的自動(dòng)控制，可靠性大大提高。⑵去掉了選層器及大局部繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部線路簡(jiǎn)化。⑶PLC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。⑷PLC可進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警顯示，提高運(yùn)行平安性，并便于檢修。⑸用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運(yùn)行效率。⑹更改控制方案時(shí)不需改動(dòng)硬件接線。電梯變頻調(diào)速控制的特點(diǎn)隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的飛速開(kāi)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)的開(kāi)展也十分迅速。電動(dòng)機(jī)交流變頻技術(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(dòng)技術(shù)進(jìn)步的一種手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速性能和起制動(dòng)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(diǎn)而被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為最有開(kāi)展前途的調(diào)速方式。⑴變頻調(diào)速電梯使用的是異步電動(dòng)機(jī)，比同容量的直流電動(dòng)機(jī)具有體積小、占空間小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、可靠性高、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。⑵變頻調(diào)速電源使用了先進(jìn)的SPWM技術(shù)SVPWM技術(shù)，明顯改善了電梯運(yùn)行質(zhì)量和性能；調(diào)速范圍寬、控制精度高，動(dòng)態(tài)性能好，舒適、安靜、快捷，已逐漸取代直流電機(jī)調(diào)速。⑶變頻調(diào)速電梯使用先進(jìn)的SPWM和SVPWM技術(shù)，明顯改善了電動(dòng)機(jī)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。1.3課題的來(lái)源變頻器以其優(yōu)越的性能，在很多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在電梯業(yè)也是如此，目前國(guó)內(nèi)70～80年代安裝完成的電梯絕大局部是繼電器控制，線路復(fù)雜，節(jié)點(diǎn)接線多，故障率高，調(diào)速方式一般采用變極調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速、直流調(diào)速。維修困難，屬于能耗型調(diào)速，效率低，發(fā)熱量大，調(diào)速性能指標(biāo)較差，嚴(yán)重地影響電梯運(yùn)行質(zhì)量。應(yīng)對(duì)這些電梯進(jìn)行更新和改造。但是更新需要大量資金，對(duì)使用單位來(lái)說(shuō)有一定困難，所以對(duì)電梯進(jìn)行局部改造是經(jīng)濟(jì)的、實(shí)際的。近年來(lái)，采用功能強(qiáng)、故障率低、可靠性高的可編程控制器〔PLC〕來(lái)控制電梯，取得了良好效果。利用PLC和變頻器對(duì)舊電梯進(jìn)行改造，不但可以增加電梯的舒適感、平安性、可靠性，還可以降低能耗，節(jié)約能源，減少運(yùn)行費(fèi)用。1.4課題的主要研究?jī)?nèi)容課題所研究的內(nèi)容主要是用可編程控制器〔PLC〕和變頻器改造在用電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)。由于大局部老式電梯的電控系統(tǒng)可靠性欠佳，用戶尋求對(duì)電梯的電控系統(tǒng)進(jìn)行改造，以節(jié)約資金。因此，對(duì)電梯控制技術(shù)進(jìn)行研究，找出一條適合國(guó)產(chǎn)老式電梯的改造之路，并進(jìn)而提高國(guó)產(chǎn)電梯的技術(shù)水平和質(zhì)量，具有十分重要的意義。針對(duì)老式電梯采用的繼電器邏輯控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作壽命短等缺陷，提出采用功能強(qiáng)、故障率低、可靠性高的可編程控制器〔PLC〕來(lái)控制電梯。調(diào)速系統(tǒng)采用交流變頻調(diào)速，在各種負(fù)載下都有良好的調(diào)速性能和準(zhǔn)確的停車性能，滿足乘客的舒適感和保證平層精度〔即準(zhǔn)確停車〕，并能節(jié)約大量電能。論文的主要內(nèi)容如下：首先對(duì)電梯系統(tǒng)及可編程控制器〔PLC〕、變頻器作了比擬全面的總結(jié)和介紹。接著闡述了電梯控制系統(tǒng)的分類及特點(diǎn)，電梯的控制系統(tǒng)分為調(diào)速和信號(hào)控制及顯示等局部。確定了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，由PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)電梯信號(hào)控制變頻器實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，完成了變頻器和可編程控制器〔PLC〕的選擇。然后是系統(tǒng)硬件開(kāi)發(fā)，完成了變頻器的參數(shù)設(shè)置及PLC的選型、I/O點(diǎn)數(shù)分配以及旋轉(zhuǎn)編碼器與變頻器的連接。在分析了電梯系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方法根底上，結(jié)合實(shí)際硬件電路，設(shè)計(jì)并用STEP7繪制出梯形圖。2電梯設(shè)備與電梯開(kāi)展動(dòng)態(tài)2.1電梯的出現(xiàn)1854年，在紐約水晶宮舉行的世界博覽會(huì)上，美國(guó)人伊萊沙·格雷夫斯·奧的斯第一次向世人展示了他的創(chuàng)造－歷史上第一部平安升降梯。從那以后，升降梯在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。以?shī)W的斯的名字而命名的電梯公司也開(kāi)始了她輝煌的旅程。150年以來(lái)，她已經(jīng)開(kāi)展成為世界、亞洲和中國(guó)領(lǐng)先的電梯公司。自從我國(guó)實(shí)行改革開(kāi)放政策以來(lái)，全國(guó)各地高層建筑不斷涌現(xiàn)，作為高樓的垂直交通工具―電梯，其需求量日益增長(zhǎng)。各種類型、規(guī)格繁多的電梯已在高樓內(nèi)投入運(yùn)行。為了確保電梯正常運(yùn)行、平安使用，必須要了解電梯、熟悉電梯、管理電梯、維護(hù)好電梯。2.2電梯設(shè)備簡(jiǎn)介電梯的分類電梯的分類有各式各樣：⑴按用途分類乘客電梯；載貨電梯；客貨電梯；病床電梯；雜物電梯住宅電梯；特種電梯。⑵按速度分類低速電梯1m/s以下；高速電梯1~2m/s超高速電梯4m/s以上。⑶按驅(qū)動(dòng)電源分類交流電梯速度一般小于2m/s,直流電梯速度一般大于2m/s。⑷按控制方式分類層間控制；簡(jiǎn)易集選控制；集選控制有無(wú)司機(jī)控制。電梯的主要參數(shù)⑴載重量(kg)制造和設(shè)計(jì)規(guī)定，電梯的額定載重量。⑵轎廂尺寸(mm)寬*深*高。⑶轎廂形式有單或雙面開(kāi)門(mén)及其他特殊要求等，以及對(duì)轎頂、轎底、轎壁的處理，顏色的選擇，對(duì)的要求等等。⑷轎門(mén)形式有柵欄門(mén)、封閉式中分門(mén)、封閉式雙折門(mén)、封閉式雙折中分門(mén)等。⑸開(kāi)門(mén)寬度(mm)轎廂門(mén)和層門(mén)完全開(kāi)啟時(shí)的凈寬度。⑹開(kāi)門(mén)方向人在轎外面對(duì)轎廂門(mén)向左方向開(kāi)啟的為左開(kāi)門(mén)，門(mén)向右方向開(kāi)啟的為右開(kāi)門(mén)，兩扇門(mén)分別向左右兩邊開(kāi)啟者為中開(kāi)門(mén)，也稱中分門(mén)。⑺曳引方式常用的有半繞1：1吊索法，轎廂的運(yùn)行速度等于鋼絲繩的運(yùn)行速度。半繞2：1吊索法，轎廂的運(yùn)行速度等于鋼絲繩運(yùn)行速度的一半。全繞1：1吊索法，轎廂的運(yùn)行速度等于鋼絲繩的運(yùn)行速度。⑻額定速度(m/s)制造和設(shè)計(jì)所規(guī)定的電梯運(yùn)行速度。⑼電氣控制系統(tǒng)包括控制方式、拖動(dòng)系統(tǒng)的形式等。如交流電機(jī)拖動(dòng)或直流電機(jī)拖動(dòng)，轎內(nèi)按鈕控制或集選控制等。⑽停層站數(shù)(站)凡在建筑物內(nèi)各樓層用于出入轎廂的地點(diǎn)均稱為站。⑾提升高度(mm)由底層端站樓面至頂層端站樓面之間的垂直距離。⑿頂層高度(mm)由底層端站樓面至機(jī)房樓板或隔音層樓板下最突出構(gòu)件之間的垂直的距離。電梯的運(yùn)行速度越快，頂層高度一般越高。⒀底坑深度(mm)由底層端站樓面至井道底面之間的垂直距離。電梯的運(yùn)行速度越快，底坑一般越深。⒁井道高度(mm)由井道底面至機(jī)房樓板或隔音層樓板下最突出構(gòu)件之間的垂直距離。⒂井道尺寸(mm)寬*深。電梯的主要參數(shù)是電梯制造廠設(shè)計(jì)和制造電梯的依據(jù)。用戶選用電梯時(shí)，必須根據(jù)電梯的安裝使用地點(diǎn)、載運(yùn)對(duì)象等，按標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，正確選擇電梯的類別和有關(guān)參數(shù)與尺寸，并根據(jù)這些參數(shù)與規(guī)格尺寸，設(shè)計(jì)和建造安裝電梯的建筑物，否那么會(huì)影響電梯的使用效果。⒃電器設(shè)備及控制裝置：有曳引機(jī)，選層器傳動(dòng)及控制柜、轎廂操縱盤(pán)、呼梯按鈕和廳外指示器組成。⒄其它裝置：對(duì)重裝置、補(bǔ)償裝置等。電梯的平安保護(hù)裝置⑴電磁制動(dòng)器：裝于曳引機(jī)軸上，一般采用直流電磁制動(dòng)器，啟動(dòng)時(shí)通電松閘，停層后斷電制動(dòng)。⑵強(qiáng)迫減速開(kāi)關(guān)：起分別裝于井道的頂部和底部，當(dāng)轎廂駛過(guò)端站換速未減速時(shí)，轎廂上撞塊就觸動(dòng)此開(kāi)關(guān)，通過(guò)電器傳動(dòng)控制裝置，使電動(dòng)機(jī)強(qiáng)迫減速。⑶限位開(kāi)關(guān)：當(dāng)轎廂經(jīng)過(guò)端站平層位置后仍未停車，此限位開(kāi)關(guān)立即動(dòng)作，切斷電源并制動(dòng)，強(qiáng)迫停車。⑷行程極限保護(hù)開(kāi)關(guān)：當(dāng)限位開(kāi)關(guān)不起作用，轎廂經(jīng)過(guò)端站時(shí)，此開(kāi)關(guān)動(dòng)作。⑸急停按鈕：裝于轎廂司機(jī)操縱盤(pán)上，發(fā)生異常情況時(shí)，按此按鈕切斷電源，電磁制動(dòng)器制動(dòng)，電梯緊急停車。⑹廳門(mén)開(kāi)關(guān)：每個(gè)廳門(mén)都裝有門(mén)鎖開(kāi)關(guān)。僅當(dāng)廳門(mén)關(guān)上才允許電梯啟動(dòng);在運(yùn)行中如出現(xiàn)廳門(mén)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，電梯立即停車。⑺關(guān)門(mén)平安開(kāi)關(guān)：常見(jiàn)的是裝于轎廂門(mén)邊的平安觸板，在關(guān)門(mén)過(guò)程中如平安觸板碰到乘客時(shí)，發(fā)出信號(hào)，門(mén)電機(jī)停止關(guān)門(mén)，反向開(kāi)門(mén)，延時(shí)重新開(kāi)門(mén)，此外還有紅外線開(kāi)關(guān)等。⑻超載開(kāi)關(guān)：當(dāng)超載時(shí)轎底下降開(kāi)關(guān)動(dòng)作，電梯不能關(guān)門(mén)和運(yùn)行。⑼其它的開(kāi)關(guān)：平安窗開(kāi)關(guān)，鋼帶輪的斷帶開(kāi)關(guān)等。2.3電梯的開(kāi)展概況隨著現(xiàn)代建筑的開(kāi)展，日益增高的高層建筑已成為現(xiàn)代都市的重要的標(biāo)志，作為高層建筑的垂直運(yùn)載工具---電梯得到了快速開(kāi)展。電梯是效勞于三分之一樓層的固定式升降設(shè)備。它具有一個(gè)轎廂，運(yùn)行在至少兩列垂直上的傾斜角小于15°的剛性導(dǎo)軌之間。轎廂尺寸與結(jié)構(gòu)形式便于乘客出入或裝卸貨物。它適用于裝置在兩層以上的建筑內(nèi)，是輸送人員或貨物的垂直提升設(shè)備的交通工具。追溯電梯這種提升設(shè)備的歷史，早在公元前我國(guó)就有利用人力作動(dòng)力和簡(jiǎn)單提升設(shè)備，直到現(xiàn)在我國(guó)北方局部農(nóng)村仍用手搖轱轆提取井水的升降提水裝置，所以說(shuō)，我國(guó)是世界上最早出現(xiàn)這種提升設(shè)備――電梯雛形的國(guó)家之一。隨著電子工業(yè)的開(kāi)展，新技術(shù)、產(chǎn)品不斷用于電梯控制系統(tǒng)，如可編程控制器的應(yīng)用；單片機(jī)的應(yīng)用；無(wú)觸點(diǎn)半導(dǎo)體邏輯控制晶閘管〔俗稱可控硅〕的應(yīng)用；集成電路及數(shù)字控制、計(jì)算機(jī)群控制及調(diào)頻調(diào)壓技術(shù)的應(yīng)用、拖動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化、性能提高等。生活在繼續(xù)，科技在開(kāi)展，電梯也在進(jìn)步。電梯的材質(zhì)由黑白到彩色，樣式由直式到斜式，在操縱控制方面更是步步出新－手柄開(kāi)關(guān)操縱，按鈕控制，信號(hào)控制，集選控制、人機(jī)對(duì)話等，多臺(tái)電梯還出現(xiàn)了并聯(lián)控制，智能群控；雙層轎箱電梯展示出節(jié)省井道空間，提升運(yùn)輸能力的優(yōu)勢(shì)，變速式自動(dòng)人行道扶梯大大節(jié)省了行人的時(shí)間；不同外形的扇形、三角形、半棱形、圓形觀光電梯那么使身處其中的乘客的視線不再封閉。一個(gè)半世紀(jì)的風(fēng)風(fēng)雨雨，翻天覆地的是歷史的變遷，永恒不變的是電梯提升現(xiàn)代人生活質(zhì)量的承諾。電梯技術(shù)開(kāi)展概況⑴電梯的速度要求越來(lái)越快，高速、超高速電梯的數(shù)量愈來(lái)愈多。⑵電梯的拖動(dòng)技術(shù)有了較大的開(kāi)展，直流電梯由于能耗大、維修量大等缺點(diǎn)。逐步被交流電梯所替代，液壓電梯由于運(yùn)行平穩(wěn)，機(jī)房位置靈活等特點(diǎn)，使得在低樓層場(chǎng)合得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。交流拖動(dòng)電梯更是得到迅速的開(kāi)展，已由以前的變級(jí)調(diào)速〔AC-VP〕開(kāi)展成為調(diào)壓調(diào)速〔AC-VV〕及調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速〔AC-VVVF〕，使得電梯的速度、加速度控制更加符合人們的生理要求，電梯的舒適感大為改善。⑶電梯的邏輯控制已從過(guò)去簡(jiǎn)單的繼電器——接觸器控制開(kāi)展為可編程序控制器〔PLC〕和微機(jī)控制，控制方式也從手柄控制、信號(hào)控制開(kāi)展為集選控制、并聯(lián)控制、群控等，電梯可靠性得到很大的提高。⑷電梯的管理功能不斷加強(qiáng)，電梯廣泛采用微機(jī)控制技術(shù)，不斷滿足擁護(hù)的使用功能要求。如緊急停車操作，消防員專用、防搗亂系統(tǒng)等。⑸智能群控管理得到廣泛應(yīng)用。⑹機(jī)械傳動(dòng)方面，由于國(guó)際上機(jī)構(gòu)加工水平的不斷提高，使斜齒傳動(dòng)和行星齒輪傳動(dòng)在電梯上的應(yīng)用日益廣泛，已使電梯的傳動(dòng)形式多樣化。電梯開(kāi)展展望⑴結(jié)構(gòu)不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化。隨著新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的開(kāi)展，電梯的機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化、體積小型化、材料輕型化、工藝先進(jìn)化、外觀漂亮化。同時(shí)，無(wú)機(jī)房電梯在新世紀(jì)將會(huì)有較大速度開(kāi)展。⑵技術(shù)含量更高，性能更好。電梯行業(yè)技術(shù)開(kāi)展非常迅速，幾年前推出的具有先進(jìn)性能、高舒適性的VVVF電梯，如今已成為電梯行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)配置，因?yàn)橛来磐綗o(wú)齒輪曳引機(jī)具有更節(jié)能、更潔凈、更平安、更安靜、更經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，所以永磁同步曳引機(jī)逐步成為新型曳引機(jī)的主流；由于永磁技術(shù)的先進(jìn)性，將來(lái)很有可能取代VVVF技術(shù)。另外，網(wǎng)絡(luò)控制和智能群控系統(tǒng)以其控制的先進(jìn)性、快速性、準(zhǔn)確性和可靠性亦是電梯的開(kāi)展潮流。⑶安裝更方便、更快捷高效、平安、可重復(fù)使用的無(wú)腳手架安裝，將是高層電梯安裝的主要方式，隨著技術(shù)的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用，電梯的硬件系統(tǒng)給安裝帶來(lái)更大的方便，使電梯安裝更快、效率更高。此外，電梯的雙向平安裝置、無(wú)底坑、無(wú)線控制、綠色環(huán)保——平安、環(huán)保、節(jié)能、舒適，也將是未來(lái)電梯的重要開(kāi)展方向。3調(diào)速變頻器類型選擇及其設(shè)計(jì)參數(shù)3.1變頻器的分類及選擇3.1．1變頻器的分類變頻器的種類很多，下面根據(jù)不同的分類方法對(duì)變頻器分類：⑴按變換頻率的方法分交—直—交變頻器交—交變頻器;⑵按主電路工作方式分電壓型變頻器電流型變頻器;⑶按變頻器調(diào)壓方法的不同分PAM變頻器PWM變頻器;⑷按工作原理分類U/f控制變頻器VC控制變頻器SF控制變頻器;⑸按照用途分類通用變頻器高性能專用變頻器高頻變頻器;變頻器的類型選擇變頻器是變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心設(shè)備，它的質(zhì)量品質(zhì)對(duì)于系統(tǒng)的可靠性影響很大，選擇品牌時(shí)，質(zhì)量品質(zhì)，尤其是與可靠性相關(guān)的質(zhì)量品質(zhì)，顯然是選擇時(shí)的重要考慮方面。同時(shí)，設(shè)備的平均壽命的長(zhǎng)短是一個(gè)重要的參數(shù)，所以根據(jù)預(yù)期使用壽命來(lái)選擇品牌，經(jīng)驗(yàn)和口碑仍然是主要依據(jù)。在同一品牌中選擇具體型號(hào)時(shí)，那么主要依據(jù)己經(jīng)確定的變頻調(diào)速方案、負(fù)載類型以及應(yīng)用所需要的一些附加功能來(lái)決定。變頻器的規(guī)格選擇變頻器產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)都提高標(biāo)稱功率數(shù)據(jù)，但實(shí)際上限制變頻器使用功率的是定子電流參數(shù)。因此，直接按照變頻器標(biāo)稱功率進(jìn)行選擇，在實(shí)際中常?？赡軙?huì)行不通。根據(jù)具體工程的情況，可以有以下幾種不同的變頻器規(guī)格選擇方式:⑴按照標(biāo)稱功率選擇:一般作初步投資估算依據(jù)。⑵按照電動(dòng)機(jī)額定電流選擇;多用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的新設(shè)計(jì)工程。⑶按照電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行電流選擇:多用于改造工程。⑷按照轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力選擇。綜上所述，根據(jù)實(shí)際工程情況，以適當(dāng)?shù)姆椒ㄟx擇變頻器規(guī)格很重要。選擇結(jié)果多數(shù)情況下變頻器標(biāo)稱功率與電動(dòng)機(jī)匹配，少數(shù)情況需要放大。所以，籠統(tǒng)的認(rèn)為放大一級(jí)功率選擇變頻器是沒(méi)有錯(cuò)的想法，但會(huì)造成浪費(fèi)?？偟膩?lái)說(shuō)從生產(chǎn)本錢(qián)來(lái)作適宜的選擇。選擇的變頻器應(yīng)滿足的條件⑴根據(jù)被控設(shè)備的負(fù)載特性選擇通用變頻器的類型。⑵所選擇通用變頻器的類型與被控制異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)匹配。⑶為降低電梯本錢(qián)，首選通用變頻器。⑷電梯的啟動(dòng)和停車都要平穩(wěn)。⑸變頻器帶有防止失速功能。⑹變頻器具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩特性。3.2通用變頻器簡(jiǎn)介及選擇通用變頻器簡(jiǎn)介為了滿足以上的條件，本設(shè)計(jì)選擇通用變頻器。采用通用變頻器構(gòu)成變頻調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)的主要目的是:⑴為了滿足提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高設(shè)備自動(dòng)化程度、提高生活質(zhì)量及改善生活環(huán)境等要求。⑵為了節(jié)約能源、降低生產(chǎn)本錢(qián)。上個(gè)世紀(jì)80年代初，通用變頻實(shí)現(xiàn)了商品化。在近20年的時(shí)間內(nèi)經(jīng)歷了由模擬控制到全數(shù)字控制和由采用BJT到采用工GBT兩個(gè)大開(kāi)展過(guò)程。⑴容量不斷擴(kuò)大80年代初采用的BJT的PWM變頻器實(shí)現(xiàn)了通用化。到了90年代初，BJT通用變頻器的容量到達(dá)了6OOKVA，400KVA以下的已經(jīng)系列化，前幾年主開(kāi)關(guān)器件開(kāi)始采用工GBT，僅三、四年的時(shí)間，IGBT變頻器的單機(jī)容量已達(dá)1800KVA，隨著工GBT容量的擴(kuò)大，通用變頻器的容量也將隨之?dāng)U大。⑵結(jié)構(gòu)的小型化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(LS工)和全數(shù)字控制技術(shù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用“平面安裝技術(shù)〞等一系列措施，促進(jìn)了變頻電源裝置的小型化。另外，一種混合式功率集成器件，采用厚薄膜混合集成技術(shù)，把功率電橋、驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路、保護(hù)電路等封裝在一起，構(gòu)成了一種“智能電力模塊〞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(qiáng)，保護(hù)電路和檢測(cè)電路與功率開(kāi)關(guān)間的距離盡可能的小，因而保護(hù)迅速且可靠，傳感信號(hào)也十分迅速。⑶多功能和智能化電力電子器件和控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，使變頻器向多功能化和高性能化方向開(kāi)展。特別是微機(jī)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。⑷應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大通用變頻器經(jīng)歷了模擬控制、數(shù)字控制、數(shù)?；旌峡刂?，直到全數(shù)字控制的演變，逐步地實(shí)現(xiàn)了多功能化和高性能化，進(jìn)而使之對(duì)各類生產(chǎn)機(jī)械、各類生產(chǎn)工藝的適應(yīng)性不斷增強(qiáng)。最初通用變頻器僅用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的節(jié)能調(diào)速和化纖工業(yè)中高速纏繞的多機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)行等，到目前為止，其應(yīng)用領(lǐng)域得到了相當(dāng)?shù)臄U(kuò)展。如搬運(yùn)機(jī)械，從對(duì)抗性負(fù)載的搬運(yùn)車輛、帶式運(yùn)輸機(jī)到位能負(fù)載的起重機(jī)、提升機(jī)、立體倉(cāng)庫(kù)、立體停車廠等都己采用了通用變頻器;金屬加工機(jī)械，從各類切削機(jī)床直到高速磨床乃至數(shù)控機(jī)床，加工中心超高速伺機(jī)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(jī)械、食品機(jī)械、木工機(jī)械、印刷機(jī)械、各類空調(diào)、各類家用電器甚至街心公元噴水池，可以說(shuō)其應(yīng)用范圍相當(dāng)廣闊，并且還將繼續(xù)擴(kuò)大。VS一616G5型通用變頻器電梯的調(diào)度要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能外，他的舒適度指標(biāo)往往是選擇中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。本設(shè)計(jì)中拖動(dòng)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(yùn)行，以改善電梯運(yùn)行的舒適感;另外，由于電梯在建筑物內(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。考慮以上各種因素，本設(shè)計(jì)選用安川VS一616G5型全數(shù)字變頻器。它具有磁通矢量控制、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(chǎng)合。另外，VS一616G5變頻器的啟動(dòng)、制動(dòng)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(diǎn)，配以高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器，控制精度可達(dá)0.01一0.02%，使得電梯運(yùn)行舒適感好，零速抱閘，平層精度高。無(wú)須配專用電機(jī)，可自學(xué)習(xí)所配電機(jī)的各個(gè)參數(shù)，精確控制任何品牌的電機(jī)。采用高性能工GBT，載波頻率20KHZ，從而使變頻器輸出一個(gè)不失真的正弦流波形，使電機(jī)始終運(yùn)行于靜噪音狀態(tài)。VS一616G5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(guò)其本身的自動(dòng)調(diào)諧功能與無(wú)速度傳感器電流矢量控制，很容易得到高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與較高的調(diào)速范圍。VS一616G5變頻器的特點(diǎn)如下:⑴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。⑵有豐富的內(nèi)藏與選擇功能。⑶由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。⑷保護(hù)功能完善、維修性能好。⑸通過(guò)LCD操作裝置，可提高操作性能。VS一616G5型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格如表3-1:表3-1VS—616G5型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格電壓200V400V容量范圍1.2-1100KVA1.4-460KVA電源電壓頻率200V：三相200/200/208/220V400V：三相380/400/415/460V電壓允許變動(dòng)+10%-15%頻率允許變動(dòng)±15%控制特性控制方式正選波PWM控制：●無(wú)傳感矢量控制〔無(wú)PG〕●帶傳感矢量控制〔帶PG〕●V/F控制●帶傳V/F控制〔用參數(shù)切換〕啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩150%Hz〔無(wú)PG〕150%r/min〔帶PG〕速度控制范圍1:100〔無(wú)PG〕1:1000〔帶PG〕速度控制精度±0.2%〔無(wú)PG〕0.02%〔帶PG〕速度響應(yīng)5Hz〔無(wú)PG〕30Hz〔帶PG〕轉(zhuǎn)矩極限有轉(zhuǎn)矩精度±5%轉(zhuǎn)矩響應(yīng)20Hz〔無(wú)PG〕以上150Hz〔帶PG〕以上頻率控制范圍0.1-400HZ頻率精度(溫度變化)數(shù)字式指令±0.01%(-10℃~+40℃)模擬式指令±0.1%(25℃~+10℃)頻率設(shè)定分辨率〔運(yùn)算分辨率〕數(shù)字式指令0.01Hz/100Hz模擬式指令0.03Hz/60Hz輸出頻率分辨率0.01Hz過(guò)載量額定輸出電流的150%IN頻率設(shè)定信號(hào)-10V~10V，0~10V，4~20MA加減速時(shí)間0.01~6000.0S制動(dòng)轉(zhuǎn)矩約20%帶制動(dòng)選擇150%抑制高次諧拔波電源直流電抗器內(nèi)帶〔200V24KVA、400V26KVA以下可以選擇〕12相整流不能變動(dòng)主控制功能瞬停再啟動(dòng)、下降控制、轉(zhuǎn)矩控制、零點(diǎn)伺服控制等操作裝置16字×2線日語(yǔ)液晶顯示器接通插件板可選擇16種〔最多可裝3塊〕保護(hù)功能電機(jī)保護(hù)、變頻過(guò)載、瞬間過(guò)電流、電壓下降、過(guò)電壓、輸入缺相VS-616G5型通用變頻器電梯調(diào)速系統(tǒng)通用變頻器VS-616G5可直接控制交流異步電動(dòng)機(jī)的電流，使電動(dòng)機(jī)保持較高的輸出轉(zhuǎn)矩；它適合用于各種應(yīng)用場(chǎng)合，可以低速下實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)起動(dòng)并且極其精確地運(yùn)行，其自動(dòng)調(diào)整功能可使各種電動(dòng)機(jī)到達(dá)高性能的控制。VS-616G5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-616G5變頻器用在電梯調(diào)速系統(tǒng)中時(shí)，必須配PG卡及旋轉(zhuǎn)編碼器，以供電動(dòng)機(jī)測(cè)速及反響。旋轉(zhuǎn)編碼器與電動(dòng)機(jī)同軸連接，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行測(cè)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(shí)，可認(rèn)為電動(dòng)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(shí)可認(rèn)為電動(dòng)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(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，并根據(jù)AB脈沖的頻率〔或周期〕測(cè)得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)編碼器將此脈沖輸出給PG卡，PG卡再將此反響信號(hào)送給616G5內(nèi)部，以便進(jìn)行運(yùn)算調(diào)節(jié)。當(dāng)電梯減速運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，向變頻器回饋電能。這時(shí)同步轉(zhuǎn)速下降，交-直-交變頻器的直流局部電壓升高，制動(dòng)電阻的作用就是消耗回饋電能。抑制直流電壓升高。除PG卡和制動(dòng)電阻外。VS-616G5還需要配置600脈沖旋轉(zhuǎn)編碼器和電梯運(yùn)行曲線輸入板〔可選配〕。其容量可選1∶1配置，即電動(dòng)機(jī)容量和變頻器容量相等。最好采用大一數(shù)量級(jí)選配，即11kW電動(dòng)機(jī)選15kW的變頻器、15kW電動(dòng)機(jī)選18kW的變頻器。變頻器結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計(jì)VS-616G5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。常用參數(shù)如表3-2所示。表3-2變頻器常用參數(shù)參數(shù)功能A組確定控制模式B組選擇運(yùn)動(dòng)功能C組確定加減速時(shí)間和轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償時(shí)間D組選擇頻率E組確定運(yùn)行壓頻曲線F組保護(hù)設(shè)置H組確定偏差標(biāo)準(zhǔn).1參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)的原那么：⑴減小啟動(dòng)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(shí)間常數(shù)宜大些；⑵提高了運(yùn)行效率，快車頻率應(yīng)選為工頻，而爬行頻率要盡可能低些，以減小停車沖擊；⑶零速一般設(shè)計(jì)為0Hz，速抱閘功能將影響舒適感；變頻器其他常用參數(shù)可根據(jù)電網(wǎng)電壓和電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)直接輸入。3.2.為了使變頻器工作在最正確狀態(tài)，在完成參數(shù)設(shè)置后，需使變頻器對(duì)所驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行自學(xué)習(xí)，而616G5就具有曳引機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)的功能，其方法是：將曳引機(jī)制動(dòng)輪與電機(jī)軸脫離，使電動(dòng)機(jī)處于空載狀態(tài)，然后啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，讓變頻器自動(dòng)識(shí)別并存儲(chǔ)電動(dòng)機(jī)有關(guān)參數(shù)，變頻器將根據(jù)識(shí)別到的結(jié)果調(diào)整控制算法中的有關(guān)參數(shù)。顯然，這一組自學(xué)習(xí)到的參數(shù)，是和變頻器匹配的最正確參數(shù)，使變頻器能對(duì)該電動(dòng)機(jī)進(jìn)行最正確控制。3.2.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。在最大載重下，電梯上升所需曳引功率P2由式(3-1)計(jì)算：〔3-1〕式中，為摩擦力；電機(jī)功率，變頻器功率P應(yīng)接近電機(jī)功率，相對(duì)于留有平安裕量，可取P=1.5〔3-2〕其中，k=0.02，=2000Kg，=1000Kg，=2400Kg，g=9.8m/s，V=1.5m/s由式〔3-1〕得P2=〔600×9.8＋108×9.8〕×1.5≈10.4kW；又有式〔3-2〕得P=1.5=15.6KW。由于采用變頻調(diào)速，效率高。依照計(jì)算結(jié)果選1.5倍裕量，取變頻器容量為15kW。3.2.由于電梯為位能負(fù)載，電梯運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生再生能量，所以變頻調(diào)速裝置應(yīng)具有制動(dòng)功能。帶有逆變功能的變頻調(diào)速裝置通過(guò)逆變器雖然能夠?qū)⒃偕芰炕仞侂娋W(wǎng)，但本錢(qián)太高，采用能耗制動(dòng)方式通過(guò)制動(dòng)單元將再生能量消耗在制動(dòng)電阻上，本錢(qián)較低而且具有良好的使用效果，能耗制動(dòng)電阻的大小應(yīng)使制動(dòng)電流Iz的值不超過(guò)變頻器額定電流的一半，即：〔3-3〕=2×513/35.5≈28.9(Ω)〔3-4〕其中為額定情況下變頻器的直流母線電壓，取≥30Ω。由于制動(dòng)電阻的工作不是連續(xù)長(zhǎng)期工作，因此其功率可以大大小于通電時(shí)消耗的功率。即：=0.4×5132/30≈3.5kw〔3-5〕最后，選用的制動(dòng)電阻為R=30Ω，功率為P=3.5kW的電阻。4PLC的選擇及其控制系統(tǒng)的硬件開(kāi)發(fā)4.1電力調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用與開(kāi)展隨著時(shí)代的進(jìn)步和科技的開(kāi)展，拖動(dòng)控制的電力調(diào)速系統(tǒng)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國(guó)防軍事設(shè)施以及日常生活中越來(lái)越得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)轉(zhuǎn)速是否變化，可以將各類生產(chǎn)機(jī)械分為恒速拖動(dòng)與變速拖動(dòng)機(jī)械兩大類，而在現(xiàn)代的各行各業(yè)中，絕大多數(shù)的機(jī)械都有著調(diào)速的要求，使得對(duì)變速拖動(dòng)系統(tǒng)的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。長(zhǎng)期以來(lái)，直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)一直在調(diào)速領(lǐng)域占主導(dǎo)地位，這主要是因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)調(diào)速方便。而且在磁場(chǎng)一定的條件下，它的轉(zhuǎn)速和電樞電壓成正比，使其轉(zhuǎn)動(dòng)矩容易控制。因此直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速比擬容易得到良好的動(dòng)態(tài)特性，但是直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造費(fèi)時(shí)、價(jià)格昂貴、可靠性差、運(yùn)行出現(xiàn)火花等缺點(diǎn)使得直流電動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)向高速、大容量開(kāi)展的要求。交流電動(dòng)機(jī)特別是鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，價(jià)格低廉，而且鞏固耐用，運(yùn)行可靠，維護(hù)量少，可用于惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了極其廣泛的應(yīng)用。但由于交流電動(dòng)機(jī)平滑調(diào)速比擬困難，在早期采用的主要是繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子外串電阻和鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速。在30年代提出了串級(jí)調(diào)速的方法，但是帶來(lái)調(diào)速系統(tǒng)復(fù)雜，不容易控制的矛盾。直到本世紀(jì)50年代中期，晶閘管研制成功，開(kāi)創(chuàng)了電力電子技術(shù)開(kāi)展的新時(shí)代，使交流電機(jī)調(diào)速技術(shù)得以應(yīng)用。在印年代初期，幾位著名的專家提出了實(shí)用和高效的靜止變壓變頻器。雖然交流電動(dòng)機(jī)有許多優(yōu)點(diǎn)，但由于變頻器的本錢(qián)高，以及需要比擬復(fù)雜的控制系統(tǒng)，在與直流傳動(dòng)的競(jìng)爭(zhēng)中受到了阻礙，在70年代中期，在全世界范圍內(nèi)出現(xiàn)能源危機(jī)，節(jié)約能源的問(wèn)題世界矚目。作為節(jié)約能源的一個(gè)重要手段，電機(jī)的調(diào)速問(wèn)題得到了重視，許多過(guò)去一般不調(diào)速的裝置也采用了調(diào)速，由此對(duì)交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)的開(kāi)展起了很大的推動(dòng)作用。由此可見(jiàn)，研究電力傳動(dòng)系統(tǒng)，特別是交流調(diào)速的問(wèn)題有著重要的意義。4.2電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在電梯拖動(dòng)控制系統(tǒng)中速度曲線圖形直接影響著電梯的舒適感和平層準(zhǔn)確度。如果電梯在啟動(dòng)加速和減速制動(dòng)時(shí)，速度曲線圖性的加、減交界處不圓滑，乘客會(huì)感覺(jué)很不舒服，為了滿足舒適感提高運(yùn)輸效率及正確平層要求，電梯的速度給定曲線是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。人們對(duì)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感，將電梯的起制動(dòng)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，那么是由加速度斜率及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(lái)定義的。其意義為加速度由0加速到1000轉(zhuǎn)/秒2所需要的時(shí)間。因此通過(guò)改變起動(dòng)加速時(shí)間可獲得不同的起動(dòng)曲線斜率。增大加速時(shí)間值起動(dòng)曲線變緩，反之，起動(dòng)曲線變急。同理，增加S曲線變化率起動(dòng)曲線彎曲局部變緩，反之，起動(dòng)曲線彎曲局部變急。而S曲線變化率的變化，也可通過(guò)改變S曲線起始、終了加速時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)，本設(shè)計(jì)采用的616G5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(dòng)曲線。同理，制動(dòng)曲線也可按此方法調(diào)整。理想的電梯速度給定曲線如圖4-1所示。vva,vat0t1t2t3t4t5t6T圖4-1速度運(yùn)行曲線圖中a為加速度，v為速度，0-t1和t2-t3時(shí)間內(nèi)為拋物線速度曲線，t1-t2時(shí)間內(nèi)為直線速度曲線;t3-t4時(shí)間內(nèi)為穩(wěn)速運(yùn)行階段；t4-T時(shí)間內(nèi)為減速制動(dòng)階段。減速制動(dòng)階段速度曲線與加速起動(dòng)階段相對(duì)稱。4.3異步電機(jī)的調(diào)速方法及經(jīng)濟(jì)技術(shù)比擬異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表達(dá)式為:〔4-1〕式中:，——同步轉(zhuǎn)速；——電源頻率；p——電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)；s——異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率。從式〔4-1〕可以看出，要調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以從改變以下三個(gè)參數(shù)入手:改變異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的磁極數(shù)--即變極調(diào)速;改變異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率--即改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速;改變供電電源的頻率--即變頻調(diào)速。⑴變極調(diào)速對(duì)于鼠籠型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的異步電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)能自動(dòng)地與定子極對(duì)數(shù)相對(duì)應(yīng)。改變定子繞組的接法，以改變定子的極對(duì)數(shù)，使異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速得到改變，到達(dá)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的目的。變極調(diào)速的優(yōu)點(diǎn):操作簡(jiǎn)便、機(jī)械特性硬、效率高、可獲得恒轉(zhuǎn)矩與恒功率調(diào)速。其缺點(diǎn)是:只能有極調(diào)速，而且調(diào)速等級(jí)有限，只適用于不要求平滑調(diào)速的場(chǎng)合。⑵改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速常見(jiàn)的利用改變轉(zhuǎn)差率進(jìn)行速度調(diào)節(jié)的方法有以下幾種:轉(zhuǎn)子電路串接電阻調(diào)速;改變定子電壓調(diào)速;滑差電機(jī)調(diào)速;串極調(diào)速及脈沖調(diào)速等。下面依次介紹上述調(diào)速方法的簡(jiǎn)單原理及其優(yōu)缺點(diǎn)。①電路串接電阻調(diào)速。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速方法簡(jiǎn)單、初期投人少，一般適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。其缺點(diǎn)是當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，轉(zhuǎn)子電路效率，隨之降低，轉(zhuǎn)子損耗增大，經(jīng)濟(jì)性變差;由于轉(zhuǎn)子電路串接電阻，使機(jī)械特性變軟，而且串接電阻的數(shù)值越大，特性就越軟，因而在低速下穩(wěn)定性差;只能獲得有級(jí)調(diào)速，平滑性不高;調(diào)速范圍受負(fù)載轉(zhuǎn)矩的影響，當(dāng)輕載時(shí)，調(diào)速范圍很小。②改變定子電壓調(diào)速。當(dāng)轉(zhuǎn)速低于與最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速時(shí)，其機(jī)械特性局部對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載不能穩(wěn)定運(yùn)行，因此調(diào)速范圍很小。對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，在增加異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻的根底上，改變定子電壓，可獲得較寬的調(diào)速范圍。但它的機(jī)械特性變軟，使運(yùn)行不大穩(wěn)定。而且低壓時(shí)，過(guò)載能力低，負(fù)載波動(dòng)較大時(shí)，適應(yīng)性差，調(diào)速時(shí)效率低，功率因數(shù)較轉(zhuǎn)子電路串接電阻時(shí)更低，在低速時(shí)，電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重。③滑差電機(jī)調(diào)速。其特點(diǎn)是在異步電動(dòng)機(jī)的軸上裝一個(gè)電磁滑差離合器。滑差電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、可實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。其缺點(diǎn)是這種調(diào)速方式在不同的勵(lì)磁電流下其機(jī)械特性很軟，并且勵(lì)磁電流越小，特性越軟。由于磨擦與剩磁的存在，使其存在不可控區(qū)，即當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于10%的額定轉(zhuǎn)矩時(shí)可能失控。④串極調(diào)速。繞線型轉(zhuǎn)子的異步電機(jī)與其它電機(jī)或電子設(shè)備(例如由晶閘管組成的逆變器)串級(jí)連接，以實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)。串極調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是在調(diào)速過(guò)程中其機(jī)械特性硬度不變，穩(wěn)定性好;轉(zhuǎn)速可以調(diào)節(jié)至很低，調(diào)速范圍較寬;可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制無(wú)極調(diào)速;轉(zhuǎn)差功率可返回電網(wǎng)，效率較高。其缺點(diǎn)是只適用于繞線型轉(zhuǎn)子的異步電機(jī)，在使用上有其局限性;必須有一個(gè)與轉(zhuǎn)子電勢(shì)頻率相同的外加電勢(shì)。由于外加電勢(shì)的頻率也得隨之變化，這在技術(shù)上是比擬復(fù)雜的，設(shè)備較多，這是申極調(diào)速的一個(gè)主要缺點(diǎn)。⑶VVVF變壓變頻調(diào)速VVVF電梯，采用交流單速電動(dòng)機(jī)，通過(guò)對(duì)交流電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)供電電壓、供電頻率來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速到達(dá)線性化，將交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)行曲線線性段區(qū)域擴(kuò)大。由于系統(tǒng)采用高精度電光碼盤(pán)，微機(jī)全數(shù)字化控制，使電梯平層精度到達(dá)毫米級(jí)，并且絕對(duì)保證電動(dòng)機(jī)零速下閘，舒適感非常好。交流變壓變頻調(diào)速的根本原理：要改變交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，只需改變定子頻率即可。但是，在改變轉(zhuǎn)速的同時(shí)，希望勵(lì)磁電流和功率因數(shù)根本保持不變。磁通太弱，那么沒(méi)有充分利用鐵芯，電機(jī)容許的輸出轉(zhuǎn)速下降，電機(jī)的功率得不到充分利用而浪費(fèi);假設(shè)增大磁通，將引起磁路過(guò)分飽和而使勵(lì)磁電流增加，功率因數(shù)降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)因繞組過(guò)熱而損壞電機(jī)，在交流異步電動(dòng)機(jī)中:(4-2)式中,——定子每相的氣隙磁通感應(yīng)電勢(shì)有效值;——定子頻率;——定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù);——基波繞組系數(shù);——每極氣隙磁通量。對(duì)于固定電機(jī)，為常量，因此，要想在改變的時(shí)候磁通保持不變，只需同步地改變使=常值,然而，繞組中的感應(yīng)電勢(shì)是難以直接控制的，當(dāng)電勢(shì)較高時(shí)，可以忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，此時(shí)定子相電壓從而我們認(rèn)為當(dāng)=常值時(shí)，根本恒定，即和成正比例函數(shù)。但是，當(dāng)頻率較低時(shí)，和都較小，定子繞組的漏磁阻抗壓降不能忽略，此時(shí)可以簡(jiǎn)單地把電壓適當(dāng)抬高，以便近似地補(bǔ)償定子壓降。在電梯的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電機(jī)的實(shí)際最大轉(zhuǎn)速為其額定轉(zhuǎn)速，因此，電梯的變頻調(diào)速屬“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速〞。從上面的分析可看出，只有同時(shí)改變電源的電壓和頻率，才能滿足變頻調(diào)速的要求。這樣的裝置統(tǒng)稱為變壓變頻裝置，即VVVF裝置(VVVF是英文VariableVoltageVariableFrequency的縮寫(xiě))。VVVF控制的電梯相對(duì)于交流雙速電梯、交流調(diào)壓調(diào)速電梯(ACVV)都有十分突出的優(yōu)點(diǎn)。下面與ACVV控制的電梯相比擬。平安可靠。先進(jìn)的電腦控制技術(shù)，完善的檢測(cè)、自診斷、自保護(hù)功能最大限度地考慮了電梯在任何情況下出現(xiàn)故障的可能性，設(shè)置了各種防故障和應(yīng)急裝置。舒適感好。理想的電梯運(yùn)行速度曲線，根據(jù)人體生理適應(yīng)能力由高性能的微電腦設(shè)計(jì)而成，采用矢量控制技術(shù)對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，使電梯運(yùn)行極其平衡、舒適。最正確召喚應(yīng)答處理和分配方式，根據(jù)乘客人流情況快速反響自動(dòng)調(diào)節(jié)，使電梯運(yùn)行迅速、合理，最大限度地縮短乘客候梯時(shí)間，使電梯運(yùn)行效率得到充分發(fā)揮。節(jié)約電能。全電腦控制的調(diào)節(jié)調(diào)頻調(diào)速(VWF)系統(tǒng)，不僅性能優(yōu)異、功能齊全、質(zhì)量可靠，而且具有優(yōu)異的節(jié)能效果，與目前同規(guī)格的ACVV相比，節(jié)能約40%，并可使用戶電源容量也大量減小。節(jié)省機(jī)房空間。超小型的機(jī)房全電腦控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的機(jī)房控制系統(tǒng)相比，體積減少1/2以上，重量大大減輕。因此，節(jié)省機(jī)房空間，減輕機(jī)房承重，提高建筑利用率，從而可節(jié)約建筑費(fèi)用。利用率高。全電腦控制可以方便地使兩臺(tái)、三臺(tái)、四臺(tái)以上的電梯進(jìn)行群控，合理安排，合理分配，提高電梯的運(yùn)行效率。4.4井道信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)⑴電梯位置確實(shí)定與顯示轎廂中的乘客以及門(mén)廳中等待乘坐電梯的人都需要知道電梯的當(dāng)前位置，電梯確定是否能夠應(yīng)答新的召喚指令以及什么時(shí)候減速平層制動(dòng)這都需要知道電梯的當(dāng)前的準(zhǔn)確位置。一般的電梯系統(tǒng)都的位置信號(hào)都是靠設(shè)置在井道中的位置開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如我們上邊說(shuō)到的干簧感應(yīng)器，就是比擬可靠，性能比擬好的一種。在井道中對(duì)應(yīng)每一樓層的適當(dāng)位置都安裝一個(gè)干簧感應(yīng)器，在轎廂運(yùn)行過(guò)程中到當(dāng)固定在轎廂頂上的閣磁板插入某樓曾的干簧感應(yīng)器時(shí)，該干簧管的常閉觸點(diǎn)接通，表示電梯已經(jīng)到達(dá)該樓層，并置位相應(yīng)的狀態(tài)繼電器，知道隔磁板插入另外一個(gè)樓層的干簧感應(yīng)器。⑵轎廂的平層與停車轎廂運(yùn)行后需要確定在那一層站停車，平層即是指停車時(shí)轎廂的底與門(mén)廳地面應(yīng)相平齊，一般都有平層誤差規(guī)定，如平層是兩平面相差不能超過(guò)5mm,平層停車需過(guò)程需要在轎廂底與停車樓層相平之前就開(kāi)始，先是減速，然后才開(kāi)始制動(dòng)，減小沖擊，提高平層的準(zhǔn)確性以及乘客的舒適感。本系統(tǒng)的平層信號(hào)是由平層感應(yīng)器發(fā)出的。如圖4—4所示，上平層感應(yīng)器和下平層感應(yīng)器都裝在電梯轎廂的頂上，隔磁板安裝在井道壁上。在上行的過(guò)程中，上平層感應(yīng)器首先插入隔磁板，發(fā)出減速信號(hào)，電梯開(kāi)始減速，直到下平層感應(yīng)器插入隔磁板的時(shí)候，說(shuō)明電梯已經(jīng)準(zhǔn)確平層，發(fā)出停車信號(hào)，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，抱閘抱死，并發(fā)出開(kāi)門(mén)信號(hào)。在電梯下行的過(guò)程中井道信號(hào)的獲得過(guò)程與此正好相反。4.5電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本控制系統(tǒng)是采用VS一616G5型變頻器和西門(mén)子S7——200系列PLC組成的變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng),電氣控制硬件框圖如圖4-5,它由曳引電機(jī)、門(mén)電機(jī)、變頻器、可編程控制器PLC及其他電氣元件構(gòu)成。電梯的調(diào)速局部選用高性能的矢量控制變頻器,利用光電編碼器測(cè)量曳引電機(jī)的轉(zhuǎn)速,構(gòu)成閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)。電路的邏輯局部由PLC來(lái)實(shí)現(xiàn),PLC接受來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的呼叫、轉(zhuǎn)速、樓層、位置等信號(hào)。發(fā)給調(diào)速系統(tǒng)的速度信號(hào)、門(mén)機(jī)的開(kāi)關(guān)門(mén)信號(hào)、樓層顯示及呼叫顯示信號(hào)。系統(tǒng)控制原理圖如圖4-4所示：PGPG門(mén)電機(jī)呼叫信號(hào)位置信號(hào)樓層顯示呼叫顯示光電編碼器拽引機(jī)PLC變頻器電源圖4-4控制系統(tǒng)原理圖4.6可編程控制器(pLc)的選型根據(jù)以上選擇的轎廂樓層位置檢測(cè)法，要求可編程控制器必須具有高數(shù)計(jì)數(shù)器，綜合考慮后，系統(tǒng)選擇了西門(mén)子S7——200系列PLC。西門(mén)子S7—200系列PLC具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn):⑴S7—200系列PLC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。⑵S7—200系列PLC指令功能豐富，有多種指令，且指令執(zhí)行速度快。⑶S7—200系列PLC可用內(nèi)部輔助繼電器M，定時(shí)器T，計(jì)數(shù)器C等功能和數(shù)量滿足了系統(tǒng)控制要求的需要，尤其是高速計(jì)數(shù)器能接受脈沖編碼器脈沖。⑷S7—200的編程可用編程器，編程方便。編程語(yǔ)言可用梯形圖或指令表。PLC主機(jī)及擴(kuò)展、機(jī)械系統(tǒng)、轎廂操縱盤(pán)、廳外呼梯盤(pán)、指層器、門(mén)機(jī)、調(diào)速裝置與主拖動(dòng)系統(tǒng)等。系統(tǒng)控制核心為PLC主機(jī)、呼梯盤(pán)、井道及平安保護(hù)信號(hào)通過(guò)PLC輸入接口送入PLC，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號(hào)，向拖動(dòng)和門(mén)機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)。4.7設(shè)計(jì)思路電梯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能⑴一臺(tái)電機(jī)控制上升和下降，各層設(shè)上/下呼叫開(kāi)關(guān)(最頂層與起始層只設(shè)一只)。⑵電梯到位后，具有手動(dòng)或自動(dòng)開(kāi)門(mén)關(guān)門(mén)功能。⑶電梯內(nèi)設(shè)有方向指示燈及電梯當(dāng)前層號(hào)指示燈及層樓指令鍵，及照明。⑷待客自動(dòng)開(kāi)門(mén)，當(dāng)電梯在某層停梯待客時(shí)，按下層外召喚按鈕，應(yīng)能自動(dòng)開(kāi)門(mén)。自動(dòng)關(guān)門(mén)待客。當(dāng)完成全部轎廂內(nèi)指令，又無(wú)層外呼梯信號(hào)時(shí)，電梯應(yīng)自動(dòng)關(guān)鍵客按迎門(mén)在調(diào)定時(shí)間內(nèi)自動(dòng)關(guān)閉轎廂照明。⑸自動(dòng)關(guān)門(mén)與提早關(guān)門(mén)，在一般情況下，電梯停站應(yīng)能自動(dòng)關(guān)門(mén);在延時(shí)時(shí)間內(nèi)，假設(shè)按下關(guān)門(mén)按鈕，門(mén)將不經(jīng)延時(shí)提前實(shí)現(xiàn)關(guān)門(mén)動(dòng)作。⑹按鈕開(kāi)門(mén)。在開(kāi)關(guān)過(guò)程中或門(mén)關(guān)閉后，電梯啟動(dòng)前，按下操縱盤(pán)上開(kāi)關(guān)按鈕，門(mén)將翻開(kāi)。⑺內(nèi)指令記憶。當(dāng)轎廂內(nèi)操縱盤(pán)上有多個(gè)選層指令時(shí)，電梯應(yīng)能按順序?？寇囬T(mén)，并能至調(diào)定時(shí)間，自動(dòng)確定運(yùn)行方向。⑻自動(dòng)定向，當(dāng)轎廂內(nèi)操縱盤(pán)選層指令相對(duì)與電梯位置具有不同方向時(shí)，電梯應(yīng)能按先入為主的原那么，自動(dòng)確定運(yùn)行方向。自動(dòng)換向，當(dāng)電梯完成全部順向指令后，應(yīng)能自動(dòng)換向，應(yīng)答相反方向的信號(hào)。⑼呼梯記憶與順向截停。電梯在運(yùn)行中應(yīng)能一記憶層外的呼梯信號(hào)，對(duì)符合運(yùn)行方向的召喚，應(yīng)能自動(dòng)逐一?？繎?yīng)答。點(diǎn)數(shù)的分配及機(jī)型的選擇按照系統(tǒng)要求，PLC的點(diǎn)數(shù)分配如表〔4-1〕所示：表4-1I/O點(diǎn)數(shù)的分配輸入輸出開(kāi)門(mén)信號(hào)I0.0正向運(yùn)行Q0.0關(guān)門(mén)信號(hào)I0.1反向運(yùn)行Q0.1開(kāi)門(mén)限位信號(hào)I0.2正常運(yùn)行頻率Q0.2關(guān)門(mén)限位信號(hào)I0.3點(diǎn)動(dòng)頻率Q0.3超載信號(hào)I0.4爬行頻率Q0.4檢修信號(hào)I0.5開(kāi)門(mén)Q0.5變頻器故障信號(hào)I0.6關(guān)門(mén)Q0.6一層選層信號(hào)I0.7一層選層指示燈Q0.7二層選層信號(hào)I1.0二層選層指示燈Q1.0三層選層信號(hào)I1.1三層選層指示燈Q1.1四層選層信號(hào)I1.2四層選層指示燈Q1.2一層上呼信號(hào)I1.3一層上呼信號(hào)燈Q1.3二層上呼梯信號(hào)I1.4二層上呼信號(hào)燈Q1.4三層上呼梯信號(hào)I1.5三層上呼信號(hào)燈Q1.5二層下呼梯信號(hào)I1.6二層下呼信號(hào)燈Q1.6三層下呼梯信號(hào)I1.7三層下呼信號(hào)燈Q1.7四層下呼梯信號(hào)I2.0四層下呼信號(hào)燈Q2.0一層上平層I2.1上行顯示Q2.1一層下平層I2.2下行顯示Q2.2二層上平層I2.3超載報(bào)警Q2.3一層下平層I2.4數(shù)碼管a段顯示Q2.4三層上平層I2.5數(shù)碼管b段顯示Q2.5三層下平層I2.6數(shù)碼管c段顯示Q2.6四層上平層I2.7數(shù)碼管d段顯示Q2.7四層下平層I3.0數(shù)碼管e段顯示Q3.0上極限限位I3.1數(shù)碼管f段顯示Q3.1下極限限位I3.2數(shù)碼管g段顯示Q3.2根據(jù)表〔4-1〕可知，設(shè)備大約有27個(gè)輸入點(diǎn)，27個(gè)輸出點(diǎn)，考慮10-15%的裕量，應(yīng)選擇西門(mén)子S7—200系列CPU226以及擴(kuò)展模塊EM223〔DC24V16點(diǎn)輸入/16點(diǎn)輸出〕。CPU226為24點(diǎn)輸入16點(diǎn)輸出，外加擴(kuò)展模塊足以滿足系統(tǒng)需要。另外，CPU226可以提供DC5V電流為1000mA，EM223模塊耗DC5V總電流為150mA。可見(jiàn)這種配置是可行的。系統(tǒng)配置圖如圖〔4-5〕所示：L1UL1UL2VL3W123456RSTKM正轉(zhuǎn)/停止反轉(zhuǎn)/停止異常復(fù)位快車爬行慢車COM公共端PLC輸出制動(dòng)電阻PG卡電動(dòng)機(jī)A脈沖B脈沖旋轉(zhuǎn)編碼器0v24v圖4-5系統(tǒng)配置簡(jiǎn)圖5系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)5.1電梯的自檢狀態(tài)在電梯控制中，有大量的邏輯信號(hào)需要處理，這局部工作是由PLC來(lái)完成的，系統(tǒng)軟件根據(jù)運(yùn)行要求及保護(hù)要求由PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯控制。PLC上電后，PLC中的程序己開(kāi)始運(yùn)行，但因?yàn)殡娞萆形醋x入任何數(shù)據(jù)，也就無(wú)法在收到請(qǐng)求信號(hào)后通過(guò)固化在PLC中的程序作出響應(yīng)。為滿足處于響應(yīng)呼叫就緒狀態(tài)這一條件，必須使電梯處于平層狀態(tài)樓層且電梯門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)。電梯自檢過(guò)程的目標(biāo)為:先按下啟動(dòng)按鈕，在PLC的第一個(gè)掃描周期，檢查電梯是否平層，假設(shè)電梯為平層，那么保持，假設(shè)電梯未平層，那么通過(guò)置位使中間繼電器置1，進(jìn)而使電梯下行直至平層是中間繼電器復(fù)位為止。5.2電梯的正常工作狀態(tài)電梯完成一個(gè)呼叫響應(yīng)的步驟如下:⑴電梯在檢測(cè)到門(mén)廳或轎廂的呼叫信號(hào)后將此樓層信號(hào)與轎廂所在的樓層信號(hào)比擬，通過(guò)選向模塊進(jìn)行選向。⑵電梯通過(guò)拖動(dòng)調(diào)速模塊驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)拖動(dòng)轎廂運(yùn)動(dòng)。轎廂運(yùn)動(dòng)速度要經(jīng)過(guò)低速轉(zhuǎn)變?yōu)橹兴僭俎D(zhuǎn)變?yōu)楦咚?，并以高速運(yùn)行至減速點(diǎn)。⑶當(dāng)電梯檢測(cè)到目標(biāo)層樓層檢測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生的減速點(diǎn)信號(hào)時(shí)，電梯進(jìn)入減速狀態(tài)，由中速度變?yōu)榈退?，并以低速運(yùn)行到平層點(diǎn)停止。⑷平層后，電梯開(kāi)門(mén)，直到碰到開(kāi)門(mén)到位行程開(kāi)關(guān);再經(jīng)過(guò)一定延時(shí)后關(guān)門(mén)，直到碰到關(guān)門(mén)到位行程開(kāi)關(guān)。電梯控制系統(tǒng)始終實(shí)時(shí)顯示轎廂所在樓層。5.3系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程開(kāi)關(guān)門(mén)環(huán)節(jié)電梯的開(kāi)關(guān)門(mén)存在以下幾種情況：⑴電梯自動(dòng)運(yùn)行停層時(shí)的開(kāi)門(mén)。電梯在停層時(shí)，至平層位置，Q0.5接通，電梯應(yīng)開(kāi)始開(kāi)門(mén)。⑵開(kāi)關(guān)門(mén)均為手動(dòng)狀態(tài)，由開(kāi)關(guān)門(mén)按鈕I0.0和I0.1實(shí)施開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)。⑶呼梯開(kāi)門(mén)。電梯到達(dá)某層站后，如果沒(méi)有人繼續(xù)使用電梯，電梯將?？吭谠搶诱敬?，假設(shè)有人在該層站呼梯，電梯將首先開(kāi)門(mén)，以滿足用梯的要求。假設(shè)其他層站有人呼梯，電梯將首先定向，并起動(dòng)運(yùn)行，到達(dá)呼梯層時(shí)再開(kāi)門(mén)，此時(shí)的開(kāi)門(mén)按停層開(kāi)門(mén)處理。⑷電梯停用后的關(guān)門(mén)。此時(shí)電梯到達(dá)基站，人員離開(kāi)轎廂，電梯自動(dòng)延遲3秒關(guān)門(mén)。⑸電梯自動(dòng)運(yùn)行時(shí)的關(guān)門(mén)。停站時(shí)間繼電器T37延時(shí)結(jié)束后，電梯自動(dòng)關(guān)門(mén)。停站時(shí)間未到，可通過(guò)關(guān)門(mén)按鈕實(shí)現(xiàn)提前關(guān)門(mén)。5.3.2當(dāng)PLC首次運(yùn)行程序時(shí)，通過(guò)SM0.1控制電梯，檢查電梯是否平層，假設(shè)電梯為平層，那么保持，假設(shè)電梯未平層，那么通過(guò)置位使中間繼電器置1，進(jìn)而使電梯下行直至平層是中間繼電器復(fù)位為止。停層信號(hào)的登記與消除環(huán)節(jié)人員通過(guò)對(duì)轎廂內(nèi)操縱盤(pán)上1-4層選層按鈕的操作，可以選擇欲去的樓層。選層信號(hào)被登記后，選層按鈕下的指示燈亮。當(dāng)電梯到達(dá)所選的樓層后，停層信號(hào)即被消除，指示燈也應(yīng)熄滅。外呼信號(hào)的登記與消除環(huán)節(jié)人員在廳門(mén)外呼梯時(shí)，呼梯信號(hào)應(yīng)被接收和記憶。當(dāng)電梯到達(dá)該樓層，且定向方向與目的地方向一致時(shí)(基層與頂層除外)，呼梯要求已滿足，呼梯信號(hào)應(yīng)被消除。按下外呼按鈕時(shí)，相對(duì)應(yīng)的外呼輔助繼電器接通，外呼鈕下的指示燈亮，表示呼梯要求已被電梯接收并記憶。而該信號(hào)的消除環(huán)節(jié)是由當(dāng)層信號(hào)的動(dòng)斷觸點(diǎn)與運(yùn)行方向信號(hào)的動(dòng)斷并聯(lián)構(gòu)成。這樣安排是前邊提到過(guò)的電梯運(yùn)行中只響應(yīng)同時(shí)呼梯的原那么決定的。即電梯運(yùn)行方向與呼梯目的的地方向一致且到達(dá)呼梯樓層時(shí)，電梯將停止，呼梯要求已滿足，呼梯信號(hào)被消除。電梯運(yùn)行方向與呼梯目的地方向相反時(shí)，如電梯從一樓向上運(yùn)行(上行)而呼梯要求從二樓向下，假設(shè)有去三樓以上的內(nèi)選層要求及外呼梯要求，電梯到達(dá)二樓時(shí)(無(wú)二樓上行要求)不停梯，呼梯要求沒(méi)有滿足，呼梯信號(hào)不能消除；假設(shè)三樓以上無(wú)用梯要求，電梯將停在二樓，但呼梯信號(hào)(二下)，不能立即消除，待人員進(jìn)入轎廂，選層(去一樓)后，電梯定向下，那么二下呼梯信號(hào)已滿足，呼梯信號(hào)被消除。電梯的定向環(huán)節(jié)在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，電梯首先應(yīng)確定方向，也即定向。電梯的定向只有兩種情況，即上行和下行。電梯處于待命狀態(tài)，接收到內(nèi)選和外呼信號(hào)時(shí)，應(yīng)將電梯所處的位置與內(nèi)選和外呼信號(hào)進(jìn)行比擬，確定是上行還是下行。一旦電梯定向后，內(nèi)選與外呼對(duì)電梯進(jìn)行順向運(yùn)行的要求沒(méi)有滿足的情況下，定向信號(hào)不能消除。檢修狀態(tài)下運(yùn)行方向直接由上行和下行起動(dòng)按鈕確定，不需定向。梯形圖中M0.4及M0.5分別為定上行及定下行中間繼電器，它們線圈的工作條件觸點(diǎn)塊由內(nèi)外呼信號(hào)及電梯位置信號(hào)組成，前文中所說(shuō)的“比擬〞是通過(guò)電梯位置信號(hào)對(duì)呼梯信號(hào)的“屏蔽〞實(shí)現(xiàn)的。、電梯的上升與下降有邏輯關(guān)系確定電梯的運(yùn)動(dòng)方向，再加上內(nèi)呼和外呼等信號(hào)即可控制