【正文】 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。⑵擴展的靈活性。PLC的擴展靈活性是它的一個重要特點。它可根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不同，即可進(jìn)行容量的擴展、功能的擴展、應(yīng)用和控制范圍的擴展。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。 PLC控制電梯的優(yōu)點⑴在電梯控制中采用了PLC，用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。⑵不需要大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化。⑶PLC可實現(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)行故障自動檢測報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修。⑸用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運行效率。⑹更改控制方案時不需改動硬件接線。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和計算機控制技術(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。電動機交流變頻技術(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)點而被國內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)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機，比同容量的直流電動機具有體積小、占空間小、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、可靠性高、價格低等優(yōu)點。⑵變頻調(diào)速電源使用了先進(jìn)的SPWM技術(shù)SVPWM技術(shù)，明顯改善了電梯運行質(zhì)量和性能；調(diào)速范圍寬、控制精度高，動態(tài)性能好，舒適、安靜、快捷，已逐漸取代直流電機調(diào)速。⑶變頻調(diào)速電梯使用先進(jìn)的SPWM和SVPWM技術(shù)，明顯改善了電動機供電電源的質(zhì)量，減少諧波，提高了效率和功率因數(shù)，節(jié)能明顯。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，目前國內(nèi)70～80年代安裝完成的電梯絕大部分是繼電器控制，線路復(fù)雜，節(jié)點接線多，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)重地影響電梯運行質(zhì)量。應(yīng)對這些電梯進(jìn)行更新和改造。近年來，采用功能強、故障率低、可靠性高的可編程控制器（PLC）來控制電梯，取得了良好效果。利用PLC和變頻器對舊電梯進(jìn)行改造，不但可以增加電梯的舒適感、安全性、可靠性，還可以降低能耗，節(jié)約能源，減少運行費用。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控制系統(tǒng)。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：首先對電梯系統(tǒng)及可編程控制器（PLC）、變頻器作了比較全面的總結(jié)和介紹。接著闡述了電梯控制系統(tǒng)的分類及特點，電梯的控制系統(tǒng)分為調(diào)速和信號控制及顯示等部分。確定了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，由PLC來實現(xiàn)電梯信號控制變頻器實現(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)硬件開發(fā)，完成了變頻器的參數(shù)設(shè)置及PLC的選型、I/O點數(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)計方法基礎(chǔ)上，結(jié)合實際硬件電路，設(shè)計并用GX Developer繪制出梯形圖。2 電梯設(shè)備與電梯發(fā)展動態(tài)1854年，在紐約水晶宮舉行的世界博覽會上，美國人伊萊沙格雷夫斯奧的斯第一次向世人展示了他的發(fā)明－歷史上第一部安全升降梯。從那以后，升降梯在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。以奧的斯的名字而命名的電梯公司也開始了她輝煌的旅程。150年以來，她已經(jīng)發(fā)展成為世界、亞洲和中國領(lǐng)先的電梯公司。自從我國實行改革開放政策以來，全國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。各種類型、規(guī)格繁多的電梯已在高樓內(nèi)投入運行。為了確保電梯正常運行、安全使用，必須要了解電梯、熟悉電梯、管理電梯、維護(hù)好電梯。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12m/s超高速電梯4m/s以上。⑶按驅(qū)動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2m/s。⑷按控制方式分類層間控制；簡易、集選。⑴電磁制動器：裝于曳引機軸上，一般采用直流電磁制動器，啟動時通電松閘，停層后斷電制動。⑵強迫減速開關(guān)：起分別裝于井道的頂部和底部，當(dāng)轎廂駛過，未減速時，轎廂上，撞塊，就觸動此開關(guān)，通過電器傳動控制裝置，使電動機強迫減速。⑶限位開關(guān)：當(dāng)轎廂經(jīng)過，端站，平層位置后仍未停車，此限位開關(guān)立即動作，切斷電源并制動，強迫停車。⑷行程極限保護(hù)開關(guān)：當(dāng)限位開關(guān)不起作用，轎廂經(jīng)過端站，此開關(guān)動作。⑸急停按鈕：裝于轎廂司機操縱盤上，發(fā)生異常情況時，按此按鈕切斷電源，電磁制動器制動，電梯緊急停車。⑹廳門開關(guān)：每個廳門都裝有門鎖開關(guān)。僅當(dāng)廳門關(guān)上才允許電梯啟動。在運行中如出現(xiàn)廳門開關(guān)斷開，電梯立即停車。⑺關(guān)門安全開關(guān)：常見的是裝于轎廂門邊的安全觸板，在關(guān)門過程中如安全觸板碰到乘客時，發(fā)出信號，門電機停止關(guān)門，反向開門，延時重新開門，此外還有紅外線開關(guān)等。⑻超載開關(guān)：當(dāng)超載時，轎底下開關(guān)動作，電梯不能關(guān)門和運行。⑼其它的開關(guān)：安全開關(guān)，鋼帶輪的斷帶開關(guān)等。隨著現(xiàn)代建筑的發(fā)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載工具電梯得到了快速發(fā)展。電梯是服務(wù)于三分之一樓層的固定式升降設(shè)備。它具有一個轎廂，運行在至少兩列垂直上的傾斜角小于15176。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，早在公元前我國就有利用人力作動力和簡單提升設(shè)備，直到現(xiàn)在我國北方部分農(nóng)村仍用手搖轱轆提取井水的升降提水裝置，所以說，我國是世界上最早出現(xiàn)這種提升設(shè)備――電梯雛形的國家之一。隨著電子工業(yè)的發(fā)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；單片機的應(yīng)用；無觸點半導(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、計算機群控制及調(diào)頻調(diào)壓技術(shù)的應(yīng)用、拖動系統(tǒng)簡化、性能提高等。3 調(diào)速變頻器類型選擇及其設(shè)計參數(shù)變頻器的種類很多，下面根據(jù)不同的分類方法對變頻器分類：⑴變換頻率的方法分交—直—交變頻器和交—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。變頻器是變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心設(shè)備，它的質(zhì)量品質(zhì)對于系統(tǒng)的可靠性影響很大，選擇品牌時，質(zhì)量品質(zhì)，尤其是與可靠性相關(guān)的質(zhì)量品質(zhì)，顯然是選擇時的重要考慮方面。同時，設(shè)備的平均壽命的長短是一個重要的參數(shù)，所以根據(jù)預(yù)期使用壽命來選擇品牌，經(jīng)驗和口碑仍然是主要依據(jù)。在同一品牌中選擇具體型號時，則主要依據(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決定。變頻器產(chǎn)品說明書都提高標(biāo)稱功率數(shù)據(jù)，但實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，在實際中常?？赡軙胁煌?。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:按照標(biāo)稱功率選擇:一般作初步投資估算依據(jù)；按照電動機額定電流選擇；多用于轉(zhuǎn)矩負(fù)載的新設(shè)計項目；按照電動機實際運行電流選擇:多用于改造工程，照轉(zhuǎn)矩過載能力選擇。綜上所述，根據(jù)實際工程情況，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)稱功率與電動機匹配，少數(shù)情況需要放大。所以，籠統(tǒng)的認(rèn)為放大一級功率選擇變頻器是沒有錯的想法，但會造成浪費?？偟膩碚f從生產(chǎn)成本，來做合適的選擇。電梯的調(diào)度要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動態(tài)性能外，他的舒適度指標(biāo)往往是選擇中的一項重要內(nèi)容。本設(shè)計中拖動調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵在于保證電梯按理想的給定速度曲線運行，以改善電梯運行的舒適感。另外，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?？紤]以上各種因素，本設(shè)計選用安川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功率因數(shù)和電機效率，同時降低了電機運行損耗，特別適合電梯類負(fù)載頻繁變化的場合。另外，VS一616G5變頻器的啟動、制動具有可任意調(diào)節(jié)的S曲線和零頻仍可輸出150%力矩的特點，配以高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器，%，使得電梯運行舒適感好，平層精度高。無須配專用電機，可自學(xué)習(xí)所配電機的各個參數(shù)，精確控制任何品牌的電機。采用高性能工GBT，載波頻率20KHZ，從而使變頻器輸出一個不失真的正弦流波形，使電機始終運行于靜噪音狀態(tài)。VS一616G5型變頻器是安川電機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，而且還實現(xiàn)了矢量控制，通過其本身的自動調(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一616G5變頻器的特點如下:⑴包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實現(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31:表31 VS—616G5型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格電壓200V400V容量范圍電源電壓頻率200V：三相200/200/208/220V400V：三相380/400/415/460V電壓允許變動+10% 15%頻率允許變動177。15%控制特性控制方式正選波PWM控制：● 無傳感矢量控制（無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）啟動轉(zhuǎn)矩150%Hz（無PG） 150%r/min（帶PG）速度控制范圍1:100（無PG） 1:1000（帶PG）速度控制精度177。%（無PG） %（帶PG）速度響應(yīng)5Hz（無PG）30Hz（帶PG）轉(zhuǎn)矩極限有轉(zhuǎn)矩精度177。5%轉(zhuǎn)矩響應(yīng)20Hz（無PG）以上 150Hz（帶PG）以上頻率控制范圍頻率精度(溫度變化)數(shù)字式指令177。%(10℃~+40℃)模擬式指令177。%(25℃~+10℃)頻率設(shè)定分辨率（運算分辨率）輸出頻率分辨率過載量額定輸出電流的150%IN頻率設(shè)定信號10V ~ 10V， 0 ~ 10V，4 ~ 20MA加減速時間~制動轉(zhuǎn)矩約20% 帶制動選擇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相整流不能變動主控制功能瞬停再啟動、下降控制、轉(zhuǎn)矩控制、零點伺服控制等操作裝置16字2線日語液晶顯示器接通插件板可選擇16種（最多可裝3塊）保護(hù)功能電機保護(hù)、變頻過載、瞬間過電流、電壓下降、過電壓、輸入缺相由于電梯為位能負(fù)載，電梯運行過程中產(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R2的大小應(yīng)使制動電流Iz的值不超過變頻器額定電流的一半。4 PLC的選擇及其控制系統(tǒng)的硬件開發(fā)隨著時代的進(jìn)步和科技的發(fā)展，拖動控制的電力調(diào)速系統(tǒng)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、國防軍事設(shè)施以及日常生活中越來越得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)轉(zhuǎn)速是否變化，可以將各類生產(chǎn)機械分為恒速拖動與變速拖動機械兩大類，而在現(xiàn)代的各行各業(yè)中，絕大多數(shù)的機械都有著調(diào)速的要求，使得對變速拖動系統(tǒng)的研究具有重要的現(xiàn)實意義。長期以來，直流電機調(diào)速系統(tǒng)一直在調(diào)速領(lǐng)域占主導(dǎo)地位，這主要是因為直流電動機調(diào)速方便。而且在磁場一定的條件下，它的轉(zhuǎn)速和電樞電壓成正比，使其轉(zhuǎn)動矩容易控制。因此直流電動機調(diào)速比較容易得到良好的動態(tài)特性，但是直流電動機的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造費時、價格昂貴、可靠性差、運行出現(xiàn)火花等缺點使得直流電動機遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)向高速、大容量發(fā)展的要求。在電梯拖動控制系統(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。如果電梯在啟動加速和減速制動時，速度曲線圖性的加、減交界處不圓滑，乘客會感覺很不舒服，為了滿足舒適感提高運輸效率及正確平層要求，電梯的速度給定曲線是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。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感，將電梯的起制動速度曲線設(shè)計成由兩段拋物線(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)/分所需要的時間來定義的。其意義為加速度由0加速到1000轉(zhuǎn)/秒178。所需要的時間。因此通過改變起動加速時間可獲得不同的起動曲線斜率。增大加速時間值起動曲線變緩，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、終了加速時間來實現(xiàn)，本設(shè)計采用的616G5變頻器就具有S曲線加速時間設(shè)定功能，故將加速時間和S曲線加速時間配合調(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圖41所示。va , vat0 t1 t2 t3t4 t5 t6 T圖41 速度曲線圖中a為加速度，v為速度，0t1和t2t3時間內(nèi)為拋物線速度曲線，t1t2時間內(nèi)為直線速度曲線。t3t4時間內(nèi)為穩(wěn)速運行階段；t4T時間內(nèi)為減速制動階段。減速制動階段速度曲線與加速起動階段相對稱。