機(jī)電技術(shù)教育論文基于PLC的交流變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PAGE2本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）論文題目：基于PLC的交流變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì)ElevatorSystemofPLCACVFSpeedControl學(xué)生姓名：所在院系：機(jī)電學(xué)院所學(xué)專業(yè)：機(jī)電技術(shù)教育導(dǎo)師姓名：完成時(shí)間：基于PLC的交流變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要電梯作為現(xiàn)代高層建筑的重要交通工具，與人們的生活緊密相關(guān)，隨著人們對(duì)其要求的提高，電梯得到了快速發(fā)展，其拖動(dòng)技術(shù)己經(jīng)發(fā)展到了調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速，其邏輯控制也由PLC代替原來(lái)的繼電器控制。電梯采用了PLC控制，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?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部線路簡(jiǎn)化。另外可方便地增加或改變控制功能。也可進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)與報(bào)警顯示，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修。本次設(shè)計(jì)在己有的通用變頻器的基礎(chǔ)上，采用PLC對(duì)電梯進(jìn)行控制，通過(guò)合理的選擇和設(shè)計(jì)，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效果。關(guān)鍵詞:PLC控制，變頻調(diào)速，報(bào)警顯示沙運(yùn)鑫：PLC控制交流變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì)PAGE26PAGE21ElevatorSystemofPLCACVFSpeedControlAbstractElevatorasanimportanttrafficinskyscraper，ithasdevelopedquicklywiththeimprovingrequirementofthepeople.It'sdraggingtechnologyhasdevelopedfromDCtimingtoACvariablefrequencytimingandit'slogiccontrol-relaycontrolalsohasbeenreplacedbyPLC.UsingPLCcontrolandsoftwaretorealizeauto-controlofelevator,reliabilityisimprovedgreatly.Structureofthesystemissimpleanditsexternallineispredigested.Inaddition,thefunctioncanbeincreasedorchangedexpendently.Alsotroublecanbeautomaticcheckedandalarmingcanbeshown,securityofmovingisimprovedandexaminingandrepairingisconvenient.Thedesignisbasedonthenow-beinggeneralfrequencyconverter,usingPLCtocontroltheelevator,thereliabilityisimprovedandthefeelingofcomfortisbetterthroughthereasonableselectionanddesign,sotheeffectofcontrolismoreideal.Keyword:PLCControl，F(xiàn)requencyConversionTiming，AlarmIndication目錄 1緒論 11.1PLC控制電梯的優(yōu)點(diǎn) 11.2電梯變頻調(diào)速控制的特點(diǎn) 12電梯組成與工作原理 22.1電梯的主要組成部分 22.2電梯的工作原理 23基本方案選擇 23.1變頻器的選擇 23.1.1VS-616G5變頻器的特點(diǎn) 33.1.2616G5型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格 33.2可編程序控制器(PLC)的選擇 43.2.1轎廂樓層位置檢測(cè)方法 43.2.2PLC的選型 44系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 54.1變頻器結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)置 54.1.1參數(shù)設(shè)置 54.1.2變頻器容量計(jì)算 64.1.3變頻器制動(dòng)電阻參數(shù)的計(jì)算 64.2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 74.2.1信號(hào)控制系統(tǒng) 74.2.2速度給定曲線 84.2.3減速及平層控制 94.2.4I/0點(diǎn)數(shù)的分配及機(jī)型的選擇 94.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 95系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 125.1開(kāi)關(guān)門(mén)控制 125.1.1開(kāi)門(mén)控制 125.1.2關(guān)門(mén)控制 135.2內(nèi)指令外召喚信號(hào)的登記消除及顯示 135.2.1內(nèi)指令信號(hào)處理 135.2.2外召喚信號(hào)處理 145.3選層定向及反向截梯 145.3.1司機(jī)內(nèi)選定向 145.3.2無(wú)司機(jī)內(nèi)選外呼定向 155.3.3反向截梯 165.4層樓計(jì)算、換速、平層、停車 165.5層樓位置指示 175.6呼梯鈴控制與故障報(bào)警 186.結(jié)論 19謝辭 20參考文獻(xiàn) 211緒論繼電器組成的順序控制系統(tǒng)是最早的一種實(shí)現(xiàn)電梯控制的方法。但是，進(jìn)入九十年代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)電梯的安全性、可靠性的要求越來(lái)越高，繼電器控制的弱點(diǎn)就越來(lái)越明顯。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(lái)不便和驚憂。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會(huì)造成電梯機(jī)械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故?？删幊绦蚩刂破?PLC)最早是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)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逐漸被PLC控制所代替。同時(shí)，由于電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動(dòng)方式也由原來(lái)直流調(diào)速逐漸過(guò)渡到了交流變頻調(diào)速。因此，PLC控制技術(shù)加變頻調(diào)速技術(shù)己成為現(xiàn)代電梯行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)。1.1PLC控制電梯的優(yōu)點(diǎn)（1)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。（2)去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部線路簡(jiǎn)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(dòng)檢測(cè)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(shí)不需改動(dòng)硬件接線。1.2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)的飛速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展也十分迅速。電動(dòng)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(dòng)技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。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)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。

2電梯組成與工作原理2.1電梯的主要組成部分（1)曳引部分通常由曳引機(jī)和曳引鋼絲繩組成。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)曳引機(jī)旋轉(zhuǎn)使轎廂上下運(yùn)動(dòng)。（2)轎廂和廳門(mén)轎廂由轎架、轎底、轎壁和轎門(mén)組成;廳門(mén)一般有封閉式、中分式、雙折式、雙折中分式和直分式等。（3)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)、呼梯按鈕和廳站指示器組成。（4)其它裝置對(duì)重裝置、補(bǔ)償裝置等。2.2電梯的工作原理當(dāng)曳引機(jī)組的曳引輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，依靠嵌在曳引輪槽中的鋼絲繩與曳引槽之間的摩擦力，驅(qū)動(dòng)鋼絲繩來(lái)升降轎廂，曳引鋼絲繩一端掛著轎廂，另一端懸掛對(duì)重，產(chǎn)生拉力分別為S1和S2。當(dāng)S1和S2的差值等于或小于繩槽之間摩擦力時(shí)，電梯正常運(yùn)行，繩槽之間無(wú)打滑現(xiàn)象[3]。具體圖形見(jiàn)圖1圖13基本方案選擇本設(shè)計(jì)通過(guò)多種方案的比較和對(duì)照，完成了電梯控制系統(tǒng)中變頻器和可編程控制器的選擇。3.1變頻器的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。本設(shè)計(jì)選用了通用變頻器，通過(guò)合理的配置、設(shè)計(jì)和編程，可以達(dá)到專用變頻器的控制效果[11]。這是本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)之一。本設(shè)計(jì)采用安川電機(jī)公司面向世界推出的通用型變頻器VS-616G5。616G5變頻器的起動(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)0.01-0.02%,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IGBT，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)。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。3.1.1VS-616G5變頻器的特點(diǎn)（1)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)有豐富的內(nèi)藏與選擇功能。（3)由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。（4)保護(hù)功能完善、維修性能好。（5)通過(guò)LCD操作裝置，可提高操作性能。3.1.2616G5型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格表1616G5型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格電壓200V400V容量范圍1.2-110KVA1.4-460KVA電源電壓頻率200V；三相200/208/220V400V；三相380/400/415/440/460V電壓允許變動(dòng)+10%-15%頻率允許變動(dòng)控制特性控制方式正弦波PWM控制，無(wú)傳感器矢量控制，帶傳感器矢量控制，V/f控制，帶傳感器V/f控制啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩150%/0r/min(帶PG)150%/1HZ（無(wú)PG）速度控制范圍速度控制精度速度響應(yīng)5HZ（無(wú)PG）30HZ（帶PG轉(zhuǎn)矩極限有轉(zhuǎn)矩精度轉(zhuǎn)矩響應(yīng)頻率控制范圍0.1-400HZ頻率精度（溫度變動(dòng)數(shù)字式指令（-10-+40）模擬指令（25~）頻率設(shè)定分辨率0.01HZ過(guò)載量額定輸出電流的150%1min頻率設(shè)定信號(hào)-10V~10V，0~10V，4~20mA加減速時(shí)間0.01~6000S制動(dòng)轉(zhuǎn)矩約20%帶制動(dòng)選擇150%抑制高次諧波電源直流電抗器內(nèi)帶（200V，24KVA，400V，26KVA以下可選擇）12相整流不能變動(dòng)主要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線夜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)，變頻器過(guò)載，瞬間過(guò)電流電壓下降，過(guò)電壓輸入缺相3.2可編程序控制器(PLC)的選擇電梯PLC控制系統(tǒng)不再使用繼電器控制系統(tǒng)中模擬轎廂運(yùn)動(dòng)的機(jī)械選層器。電梯運(yùn)行過(guò)程中，轎廂所處樓層位置如何檢測(cè)，PLC軟件如何根據(jù)給定輸入信號(hào)及運(yùn)行條件判斷或計(jì)算樓層數(shù)，是電梯正常運(yùn)行的首要問(wèn)題，是正確定向和選層換速的必要前提。3.2.1轎廂樓層位置檢測(cè)方法利用旋轉(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(cè)取電梯運(yùn)行過(guò)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(jiǎn)單方便。3.2.2PLC的選型根據(jù)以上選擇的轎廂樓層位置檢測(cè)方法，要求可編程控制器必須具有高數(shù)計(jì)數(shù)器。又因?yàn)殡娞菔请p向運(yùn)行的，所以PLC還需具有可逆計(jì)數(shù)器。綜合考慮后，本設(shè)計(jì)選擇了日本OMRON公司生產(chǎn)的C系列P型機(jī)。C系列P型機(jī)具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：(1)P型機(jī)專用于開(kāi)關(guān)量控制，其體積小，安裝起來(lái)節(jié)省空間。(2)功能較強(qiáng)，具有2kHz的高速計(jì)數(shù)器，可作定位控制的標(biāo)準(zhǔn)硬件使用;在指令方面，P型機(jī)有編碼、譯碼、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、可逆計(jì)數(shù)等功能。從結(jié)構(gòu)上看P型機(jī)包括主機(jī)單元、I/O擴(kuò)展單元、I/O鏈接單元、A/D轉(zhuǎn)換單元、D/A轉(zhuǎn)換單元等。(3)P型機(jī)采用的是箱體結(jié)構(gòu)，其價(jià)格便宜，可靠性高。(4)P型機(jī)的任一種CPU箱和任一種擴(kuò)展箱均可配置在一起，因此，用戶可根據(jù)所需的I/O點(diǎn)數(shù)進(jìn)行選件配置，使用靈活、方便。4系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1變頻器結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)置由于采用PLC作為邏輯控制部件，故變頻器和PLC通訊時(shí)采用開(kāi)關(guān)量而不用模擬量。616G5變頻器共有9組參數(shù)，每一組參數(shù)的設(shè)定都具有特定的含義。常用參數(shù)如表2表2變頻器參數(shù)參數(shù)功用A組確定控制模式B組選擇運(yùn)行功能C組確定加減速時(shí)間及轉(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)4.1.1參數(shù)設(shè)置具體的參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表3表3616G5變頻器主要參數(shù)設(shè)置表參數(shù)名稱設(shè)定值說(shuō)明A1-02控制方式選擇2不帶PG矢量控制方式B1-01頻率指令選擇1B1-02運(yùn)行指令選擇1B1-03停止方法選擇0B1-04反轉(zhuǎn)禁止選擇0B2-01零速電平選擇0.1HZB2-04停止時(shí)直流置動(dòng)時(shí)間1.0SC1-03加速時(shí)間22.0SC1-04減速時(shí)間22.0SC2-01加速開(kāi)始時(shí)S型曲線時(shí)間0.6SC2-02加速完了時(shí)S型曲線時(shí)間0.6SC2-03減速開(kāi)始時(shí)S型曲線時(shí)間0.6SC2-04減速完了時(shí)S型曲線時(shí)間0.6SC5-01ASR比例增益15C5-02ASR積分世界13SD1-09檢修速度200rpmE1-01輸入電壓設(shè)置380VE1-04最高輸出頻率50HZE1-05最大電壓380VE1-06額定電壓頻率50HZE1-09最低輸出頻率電壓0VE2-01電機(jī)額定電流按電機(jī)銘牌設(shè)置E2-02電機(jī)額定滑差按電機(jī)銘牌設(shè)置E2-03電機(jī)空載電流按電機(jī)銘牌設(shè)置E2-04電機(jī)極數(shù)按電機(jī)銘牌設(shè)置F1-01PG常數(shù)根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器銘牌設(shè)置F1-02PG斷線檢測(cè)時(shí)的動(dòng)作選擇0F1-03超速時(shí)的動(dòng)作選擇0F1-04超速偏差過(guò)大時(shí)的動(dòng)作選擇0F1-05PG分頻比根據(jù)電機(jī)級(jí)數(shù)設(shè)置4.1.2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P，電梯運(yùn)行速度為v，電梯自重為W，電梯載重為W，配重為W，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為PP=[W+W-W]g+F]v（4-1）其中F=K(W+W2-W3)g+s為摩擦力，s可忽略不計(jì)。電機(jī)功率P，變頻器功率P應(yīng)接近于電機(jī)功率P，相對(duì)于P留有較大裕量，可取Pl.5P。4.1.3變頻器制動(dòng)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(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)，但成本太高.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，成本較低而且具有良好的使用效果.能耗制動(dòng)電阻R的大小應(yīng)使制動(dòng)電流I的值不超過(guò)變頻器額定電流的一半，即I=U/RI/2（4-2）其中U為額定情況下變頻器的直流母線電壓。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。4.2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)電梯PLC的控制系統(tǒng)和其他類型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號(hào)控制系統(tǒng)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)兩部分組成。圖2為電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖，主要硬件包括PLC主機(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。4.2.1信號(hào)控制系統(tǒng)電梯信號(hào)控制基本由PLC軟件實(shí)現(xiàn)。電梯信號(hào)控制系統(tǒng)如圖3所示，輸入到PLC的控制信號(hào)有:運(yùn)行方式選擇、運(yùn)行控制、轎內(nèi)指令、層站召喚、安全保護(hù)信息、旋轉(zhuǎn)編碼器光電脈沖、開(kāi)關(guān)門(mén)及限位信號(hào)、門(mén)區(qū)和平層信號(hào)等。圖2電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖圖3電梯PLC信號(hào)控制系統(tǒng)框圖單轎廂全集選登記所有廳門(mén)和轎廂召喚;上行時(shí)順應(yīng)答轎廂和廳門(mén)上召喚。直至最高層自動(dòng)反向應(yīng)答下行召喚和轎廂召喚。本設(shè)計(jì)采用全集選操作方式。4.2.2速度給定曲線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，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(lái)定義的。其意義為加速度由。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)曲線彎曲部分變緩，反之，起動(dòng)曲線彎曲部分變急。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。[10]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所示，圖中a為加速度，v為速度。圖4速度運(yùn)行曲線4.2.3減速及平層控制電梯的工作特點(diǎn)是頻繁起制動(dòng)，為了提高工作效率、改善舒適感，要求電梯能平滑減速至速度為零時(shí)，準(zhǔn)確平層，即“無(wú)速停車抱閘”，不要出現(xiàn)爬行現(xiàn)象或低速抱閘，即直接停止，要做到這一點(diǎn)關(guān)鍵是準(zhǔn)確發(fā)出減速信號(hào)，在接近層樓面時(shí)按距離精確的自動(dòng)矯正速度給定曲線。本設(shè)計(jì)采用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)轎廂位置，只要電梯運(yùn)行，計(jì)數(shù)器就可以精確地確定走過(guò)的距離，達(dá)到與減速點(diǎn)相應(yīng)的預(yù)制數(shù)時(shí)即可發(fā)出減速命令。不論哪種方式產(chǎn)生的減速命令，由于負(fù)載的變化、電網(wǎng)波動(dòng)、鋼絲繩打滑等，都會(huì)使減速過(guò)程不符合平層技術(shù)要求，為此一般在離層樓100-200mm處需設(shè)置一個(gè)平層矯正器，以確保平層的長(zhǎng)期準(zhǔn)確性。4.2.4I/0點(diǎn)數(shù)的分配及機(jī)型的選擇本設(shè)計(jì)按七層的電梯為例，根據(jù)需要控制的開(kāi)關(guān)、設(shè)備大約有52個(gè)輸入點(diǎn)，34個(gè)輸出點(diǎn)需進(jìn)行控制，考慮10%-15%的裕量，故選擇C60P主機(jī)模塊+C40P擴(kuò)展單元，其I/0點(diǎn)數(shù)可達(dá)56/44個(gè)，I/0分配如表4，表5，表6，表74.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)由轎廂、開(kāi)關(guān)門(mén)機(jī)構(gòu)、曳引機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)等組成，如圖5所示。輸入部分：表40000高速計(jì)數(shù)器輸入端0013轎內(nèi)檢修向下運(yùn)行按鈕0001硬件復(fù)位0014底層鑰匙開(kāi)關(guān)0002開(kāi)門(mén)開(kāi)關(guān)0015消防開(kāi)關(guān)0003有/無(wú)司機(jī)操作方式轉(zhuǎn)換0100~0106轎內(nèi)指令通道0004轎廂門(mén)鎖0107紅外線傳感開(kāi)關(guān)0005開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)0108~0114廳門(mén)鎖0006關(guān)門(mén)限位開(kāi)關(guān)0200~02051~6層上召喚按鈕0007超載觸點(diǎn)0206~0207上/下極限開(kāi)關(guān)0008直駛開(kāi)關(guān)0208~0209轎內(nèi)、轎頂檢修0009檢修開(kāi)關(guān)0210急停按鈕0010警鈴按鈕0211變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)0011關(guān)門(mén)開(kāi)關(guān)0300~03052~7層下召喚按鈕0012轎內(nèi)檢修向上運(yùn)行按鈕0306~0307上/下行強(qiáng)迫換速開(kāi)關(guān)0211變頻器故障信號(hào)中間繼電器：表51000~1006樓層位置信號(hào)通道1308關(guān)門(mén)信號(hào)通道1700~1706轎內(nèi)指令登記信號(hào)通道1309本層開(kāi)門(mén)中間信號(hào)通道1400~1406選層信號(hào)通道1310定上向信號(hào)通道1200~1206呼梯信號(hào)通道1311定下向信號(hào)通道1215下召喚直駛和反向信號(hào)1312檢修定上向信號(hào)通道1214上召喚直駛和反向信號(hào)1313檢修定下向信號(hào)通道1301上行順向截梯1314人員進(jìn)出紅外線信號(hào)通道1302下行順向截梯1100~1102高速計(jì)數(shù)器輸出通道1303電梯運(yùn)行狀態(tài)1208上行前沿微分通道1304順向截梯1209下行前沿微分通道1305反向截梯1408消防上升沿微分通道1306換速信號(hào)通道1409消防下降沿微分通道1307平層中間繼電器1411門(mén)連鎖信號(hào)通道輸出部分：表60607-06121-6層上召喚信號(hào)指示燈0500上行接觸器0700-07052-7層下召喚信號(hào)指示燈0501下行接觸器0800-0806內(nèi)選指示燈0502開(kāi)門(mén)繼電器0600-0606電梯運(yùn)行位置指示燈0503關(guān)門(mén)繼電器0706蜂鳴器0505點(diǎn)動(dòng)檢修繼電器0504換速信號(hào)繼電器0506平層停車?yán)^電器其他：表7名稱功用特殊功能繼電器1808備用電池失效為ON1807高速計(jì)數(shù)器軟件復(fù)位1813監(jiān)視PLC操作狀態(tài)1900-1902產(chǎn)生0.1S，0.2S，1S時(shí)鐘脈沖1906執(zhí)行CMP時(shí)，結(jié)果相等為ON時(shí)間繼電器TIM00開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)失效，定時(shí)使開(kāi)門(mén)停TIM01定時(shí)斷開(kāi)紅外線檢測(cè)回路TIM02自動(dòng)關(guān)門(mén)定時(shí)TIM03關(guān)門(mén)限位失效，定時(shí)使關(guān)門(mén)停TIM04自動(dòng)開(kāi)門(mén)定時(shí)計(jì)數(shù)器高速計(jì)數(shù)器FUN98可逆計(jì)數(shù)器CNTR46圖5系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1開(kāi)關(guān)門(mén)控制5.1.1開(kāi)門(mén)控制（1）本層開(kāi)門(mén)本層開(kāi)門(mén)是指在停車狀態(tài)下當(dāng)轎廂所在層樓有廳外召喚時(shí)，電梯自動(dòng)開(kāi)門(mén)。如假設(shè)轎廂現(xiàn)停在二層，則1001為ON，當(dāng)二層廳外有上召喚信號(hào)時(shí)0201為ON，在沒(méi)有定下方向，且停車狀態(tài)下，1309為ON，發(fā)出本層開(kāi)門(mén)控制信號(hào)。如圖6圖6（2）開(kāi)門(mén)控制及安全保護(hù)正常情況下，開(kāi)門(mén)的條件有以下幾種:本層開(kāi)門(mén)、停車狀態(tài)按轎內(nèi)開(kāi)門(mén)按鈕、關(guān)門(mén)過(guò)程中有紅外線檢測(cè)信號(hào)(這種情況下將重新開(kāi)門(mén))、正常運(yùn)行換速平層停車自動(dòng)開(kāi)門(mén)。開(kāi)門(mén)到位后，若沒(méi)有碰到開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)，或限位開(kāi)關(guān)失靈，則由于開(kāi)門(mén)繼電器吸合，門(mén)電機(jī)會(huì)發(fā)生堵轉(zhuǎn)，時(shí)間一長(zhǎng)電機(jī)可能燒毀。為此設(shè)計(jì)了門(mén)電機(jī)保護(hù)程序，當(dāng)開(kāi)門(mén)動(dòng)作時(shí)間超過(guò)正常開(kāi)門(mén)時(shí)間2-3秒后，通過(guò)定時(shí)器計(jì)時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)開(kāi)門(mén)信號(hào)，停止開(kāi)門(mén)[16]。如沒(méi)有外界開(kāi)門(mén)信號(hào)，即0002和1309為ON,則定時(shí)器TIM00開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間到，如限位開(kāi)關(guān)仍未動(dòng)作，則通過(guò)TIM00閉點(diǎn)，斷開(kāi)0502，停止開(kāi)門(mén)。并由TIM00開(kāi)點(diǎn)使定時(shí)器自鎖，0502維持OFF,,當(dāng)有開(kāi)門(mén)信號(hào)時(shí)0002或1309為ON，其閉點(diǎn)OFF，定時(shí)器復(fù)位，TIM00閉點(diǎn)為ON，可再次進(jìn)行開(kāi)門(mén)控制。如圖7圖75.1.2關(guān)門(mén)控制關(guān)門(mén)的條件有以下幾種:停車狀態(tài)下按關(guān)門(mén)按鈕、無(wú)司機(jī)狀態(tài)下自動(dòng)關(guān)門(mén)時(shí)間到、鎖梯時(shí)鑰匙開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。停止關(guān)門(mén)或不關(guān)門(mén)的條件:關(guān)門(mén)到位碰關(guān)門(mén)限位開(kāi)關(guān)、有開(kāi)門(mén)信號(hào)、開(kāi)門(mén)繼電器吸合、超載開(kāi)關(guān)動(dòng)作。如鎖梯時(shí)，0014閉點(diǎn)為ON，可使0503為ON,執(zhí)行關(guān)門(mén)動(dòng)作;而超載時(shí)，閉點(diǎn)0007為OFF,0503也為OFF，不能關(guān)門(mén)運(yùn)行。在關(guān)門(mén)梯形圖中也設(shè)置了關(guān)門(mén)安全保護(hù)，因?yàn)殛P(guān)門(mén)限位開(kāi)關(guān)若不動(dòng)作或失靈，同樣容易將門(mén)電機(jī)燒毀。與開(kāi)門(mén)過(guò)程保護(hù)一樣，可在開(kāi)始關(guān)門(mén)后通過(guò)定時(shí)器計(jì)時(shí)，超過(guò)正常關(guān)門(mén)時(shí)間，自動(dòng)停止關(guān)門(mén)，以保護(hù)門(mén)電機(jī)。如圖85.2內(nèi)指令外召喚信號(hào)的登記消除及顯示5.2.1內(nèi)指令信號(hào)處理內(nèi)指令信號(hào)的處理包括信號(hào)的登記，顯示基本層(停車)消息。信號(hào)的登一記采用自鎖原理，不論電梯上行或下行，當(dāng)轎廂運(yùn)行至有內(nèi)指令的樓層時(shí)，均要換速停車，并消除登記信號(hào)，不需反向信號(hào)。將1-7層轎內(nèi)指令按鈕信號(hào)輸入到PLC的0100~0106端子，1000~1007為1-7層樓層位置信號(hào)，17001706為內(nèi)指令登記信號(hào)。如有人想到4層時(shí)，按下4層的內(nèi)指令按鈕，則0103為ON;若轎廂不在4層，則1003閉點(diǎn)為ON，所以1703為ON,信號(hào)被登記;當(dāng)轎廂到4層時(shí)1003為OFF，起消號(hào)作用[14]。如圖9圖8圖95.2.2外召喚信號(hào)處理廳外召喚信號(hào)同樣需要進(jìn)行登記、顯示本層停車信號(hào)，此外還具有反向運(yùn)行保號(hào)功能。當(dāng)1214或1215為ON時(shí)，分別進(jìn)行上召喚和下召喚信號(hào)的直駛和反向運(yùn)行保號(hào)，如當(dāng)下行時(shí)，0501為ON，則1214為ON;或上行時(shí)0500為ON,如按直駛0008為ON，則1214為ON。此時(shí)在運(yùn)行過(guò)程中，上召喚梯形圖中的層樓信號(hào)10CH各點(diǎn)被1214并聯(lián)，不能起消號(hào)作用，因而實(shí)現(xiàn)了反向運(yùn)行和直駛保號(hào)功能。如圖10圖105.3選層定向及反向截梯5.3.1司機(jī)內(nèi)選定向有司機(jī)操作時(shí)0003開(kāi)點(diǎn)為OFF，則1300為OFF，因而1301，1302，均為OFF。此時(shí)只有內(nèi)指令登記通道17CH能對(duì)選層信號(hào)通道14CH對(duì)應(yīng)位置位，而廳外上下召喚信號(hào)登記通道15CH、16CH的信號(hào)不能對(duì)14CH置位。當(dāng)14CH中有選層信號(hào)后，是定上行方向還是定下行方向，取決于內(nèi)指令信號(hào)在轎廂所處樓層的上方還是下方。即位置通道10CH中某一位為ON時(shí)，其閉點(diǎn)OFF，將定向梯形圖總14CH的各點(diǎn)分為兩部分，若14CH中選層信號(hào)的最高位低于10CH中狀態(tài)為ON的位，則定下方向1311為ON；反之14CH選層信號(hào)位高于10CH中狀態(tài)為ON的位，則定上方向1310為ON。如圖11，圖12圖11圖125.3.2無(wú)司機(jī)內(nèi)選外呼定向無(wú)司機(jī)狀態(tài)下0003為ON，當(dāng)滿足門(mén)鎖0004為ON的條件時(shí)，1300為ON，在停車狀態(tài)下1301和1302均為ON，所以廳召喚信號(hào)15CH,16CH中的各位可對(duì)14CH置位，發(fā)出選層信號(hào)。即而可進(jìn)行定向，其原理與有司機(jī)定向相同。5.3.3反向截梯無(wú)論在有司機(jī)或無(wú)司機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)內(nèi)指令，電梯均需換速平層停車，并且直駛時(shí)只停內(nèi)選層站，當(dāng)外召喚方向與電梯運(yùn)行方向相同時(shí)，電梯換速停車，即順向截車，只有在無(wú)司機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，電梯才對(duì)反向召喚信號(hào)應(yīng)招服務(wù)。當(dāng)有多個(gè)反向呼梯信號(hào)時(shí)，先應(yīng)招最遠(yuǎn)的反向呼梯信號(hào)，即最遠(yuǎn)反向截梯，然后再以順向截車方式應(yīng)招其他外召喚信號(hào)。外召喚信號(hào)的作用主要在于順向截梯與最遠(yuǎn)反向截梯。梯形圖中，電梯上行時(shí)1301為ON，因而廳外上召喚信號(hào)15CH可對(duì)14CH置位，1301起上行順向截梯的作用，同理，1302用于下行順向截梯。反向截梯時(shí)，若轎廂向上運(yùn)行，位置通道10CH中數(shù)據(jù)為1的位逐位上移，其閉點(diǎn)為OFF.當(dāng)呼梯信號(hào)通道12CH中較高位有外呼信號(hào)時(shí)，則1304,1305為ON,1305為OFF，則1302為OFF，所有下召喚信號(hào)不能對(duì)14CH置位，即反向呼梯信號(hào)不能選層換向停車。在無(wú)司機(jī)狀態(tài)下，只有當(dāng)轎廂運(yùn)行到最高位，1006為ON，其閉點(diǎn)為OFF，則1305為OFF，其閉點(diǎn)為ON,1302為ON，下召喚信號(hào)才能對(duì)14CH置位，進(jìn)行最遠(yuǎn)反向截梯。如圖13圖135.4層樓計(jì)算、換速、平層、停車旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)的選擇取決于PLC允許輸入的頻率、梯速、計(jì)數(shù)精度等。（1)計(jì)數(shù)脈沖的計(jì)算OMRON系列C60P允許脈沖輸入頻率為2KHZ，記為f，選擇梯速V=1.5m/s,電機(jī)轉(zhuǎn)速為n=1000r/min，若取每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)p=100，則故可選每轉(zhuǎn)100個(gè)脈沖的編碼器。此時(shí)，每個(gè)脈沖相當(dāng)于轎廂運(yùn)行0.9mm,每轉(zhuǎn)一圈運(yùn)行0.09m。（2)脈沖計(jì)數(shù)方式采用相對(duì)計(jì)數(shù)方式，每次從平層點(diǎn)開(kāi)始計(jì)數(shù)到下一平層點(diǎn)，然后高速計(jì)數(shù)器復(fù)位。每一層均從零開(kāi)始計(jì)數(shù);樓層數(shù)存放在另一個(gè)計(jì)數(shù)器。當(dāng)計(jì)數(shù)累計(jì)到設(shè)定值時(shí)，高速計(jì)數(shù)器復(fù)位。同時(shí)根據(jù)運(yùn)行方向樓層計(jì)數(shù)器加一或減一，表示己經(jīng)運(yùn)行了一層樓距離。這種計(jì)數(shù)方式的特點(diǎn)是每層的換速點(diǎn)、門(mén)區(qū)、平層點(diǎn)脈沖數(shù)均相同，適用于層高相同的電梯控制[12]。（3)FUN(98)功能指令通過(guò)PLC高速脈沖輸入端輸入的脈沖，由高速計(jì)數(shù)器FUN(98)指令累計(jì)并存于CNT47中(這時(shí)CNT47為其專用)，該指令可將當(dāng)前計(jì)數(shù)值與設(shè)定在數(shù)據(jù)寄存器的DM32-DM63中的上下限值進(jìn)行比較，然后，依照比較結(jié)果在FUN(98)指令指定的通道產(chǎn)生相應(yīng)的輸出。若當(dāng)前計(jì)數(shù)值在設(shè)定的上下限值范圍內(nèi)，則對(duì)應(yīng)的輸出點(diǎn)為。N，反之為OFF。通過(guò)設(shè)定上下限值可按距離原則依次發(fā)出換速信號(hào)、平層信號(hào)等。按梯速1.5m/s，電機(jī)轉(zhuǎn)速1000r/min，層高3m，旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)100設(shè)計(jì)，則運(yùn)行一層計(jì)數(shù)3333個(gè)脈沖，所以平層點(diǎn)脈沖數(shù)為3333，取其上下限值為3329和3337。換速距離定為1.8m，則換速點(diǎn)對(duì)應(yīng)脈沖數(shù)為2000,取上下限值為1996和2004。在換速點(diǎn)前應(yīng)發(fā)出樓層計(jì)數(shù)信號(hào)，其上下限值定為1990和1994。5.5層樓位置指示PLC輸出端直接與七段數(shù)碼管連接，無(wú)需外部硬件譯碼器，由PLC軟件進(jìn)行七段譯碼，直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示層樓數(shù)。表5-1為七段譯碼真值表:當(dāng)輸出筆段狀態(tài)為1時(shí)表示該段亮，當(dāng)輸出筆段狀態(tài)為0時(shí)表示該段滅。表5-1中看到各字段狀態(tài)為0表示消隱，狀態(tài)為1表示點(diǎn)亮，表中狀態(tài)0有18個(gè)，而狀態(tài)1有30個(gè)，因而若按真值表中點(diǎn)亮狀態(tài)設(shè)計(jì)七段譯碼顯示梯形圖會(huì)占用PLC太多的內(nèi)部觸點(diǎn)，程序較長(zhǎng):而按消隱狀態(tài)設(shè)計(jì)可簡(jiǎn)化梯形圖，故選擇按消隱狀態(tài)設(shè)計(jì)。對(duì)字段A，當(dāng)1000為ON，邏輯變量取值為1或當(dāng)1003為ON，邏輯變量取值為1時(shí)，A段滅，即.A=0，由此可列出邏輯表達(dá)式=1000+1003，由摩根定理a=10001003，據(jù)此七段譯碼真值表，按滅零原則可列寫(xiě)各字段邏輯表達(dá)式:a=，b=c=d=e=f=g=表8七段譯碼真值表顯示數(shù)字輸出狀態(tài)abcdefg101100001000211011011001311110011002401100111003510110111004610111111005711100001006根據(jù)上述邏輯函數(shù)式，按滅零原則設(shè)計(jì)梯形圖如圖14：圖145.6呼梯鈴控制與故障報(bào)警在司機(jī)運(yùn)行方式下0003為ON，當(dāng)有廳外召喚時(shí)，蜂鳴器發(fā)出聲音向司機(jī)提示有呼梯信號(hào)。當(dāng)某層站有上召喚或下召喚信號(hào)時(shí)，均使0706為ON,由該點(diǎn)輸出接通呼梯鈴。超載時(shí)，利用PLC的特殊功能繼電器1902，使蜂鳴器發(fā)出周期為1S的報(bào)警聲;當(dāng)PLC備用電池電壓過(guò)低時(shí)，特殊功能繼電器1808為ON，利用1901使蜂鳴器發(fā)出周期為0.2S的報(bào)警聲;按下警鈴時(shí)利用1900產(chǎn)生周期為0.1S的報(bào)警聲。如圖15圖156.結(jié)論本設(shè)計(jì)利用通用變頻器和PLC實(shí)現(xiàn)了對(duì)電梯的控制，通過(guò)合理的設(shè)備選型、參數(shù)設(shè)置和軟件設(shè)計(jì)，提高了電梯運(yùn)行的可靠性，改善了電梯運(yùn)行的舒適感，并節(jié)約了電能。本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)控制核心為PLC主機(jī)，操縱盤(pán)、呼梯盤(pán)、井道及安全保護(hù)信號(hào)通過(guò)PLC輸入接口送入PLC，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器并由PLC軟件運(yùn)算處理，然后經(jīng)輸出接口分別向指層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)。PLC控制交流變頻調(diào)速電梯具有接線簡(jiǎn)單、編程直觀、擴(kuò)展