【正文】 ，經(jīng)常造成停梯，給乘用人員帶來不便和驚憂。且升降機一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會造成升降機機械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。 PLC控制系統(tǒng)PLC控制制系統(tǒng)由于運行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強，設計和調(diào)試周期較短等優(yōu)點，倍受人們重視等優(yōu)點，已成為目前在升降機控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式，目前也廣泛用十傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的技術改造。 PLC是一種專門從事邏輯控制的微型計算機系統(tǒng)。由于PLC具有性能穩(wěn)定、抗干擾能力強、設計配置靈活等特點。因此在工業(yè)控制方面得到了廣泛應用。自80年代后期PLC引入我國升降機行業(yè)以來，由PLC組成的升降機控制系統(tǒng)被許多升降機制造廠家普遍采用。并形成了一系列的定型產(chǎn)品。在傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)的改造工程中，PLC系統(tǒng)一直是主流控制系統(tǒng)。升降機控制系統(tǒng)分為調(diào)速部分和邏輯控制部分。調(diào)速部分的性能對升降機運行是乘客的舒適感有著重要影響，而邏輯控制部分則是升降機安全可靠運行的關鍵。為了改善升降機的舒適感和運行的可靠性，現(xiàn)在都改為用PLC來控制升降機的運行，這樣大大提高了升降機的性能?？删幊炭刂破?Programmable Logic controller，簡稱PLC)是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術與自動化技術而開發(fā)的新一代工業(yè)控制器。它具有可靠性高、適應工業(yè)現(xiàn)場的高溫、沖擊和振動等惡劣環(huán)境的特點，已成為解決自動控制問題的最有效工具，是當前先進工業(yè)自動化的二大支柱之一。 PLC控制升降機的優(yōu)點控制方式上看：電器控制硬接線，邏輯一旦確定，要改變邏輯或增加功能很是困難；而plc軟接線，只需改變控制程序就可輕易改變邏輯或增加功能。工作方式上看：電器控制并行工作，而plc串行工作，不受制約?？刂扑俣壬峡矗弘娖骺刂扑俣嚷?，觸點易抖動；而plc通過半導體來控制，速度很快，無觸點，顧而無抖動一說。定時、記數(shù)看：電器控制定時精度不高，容易受環(huán)境溫度變化影響，且無記數(shù)功能；plc時鐘脈沖由晶振產(chǎn)生，精度高，定時范圍寬；有記數(shù)功能。可靠、維護看：電器控制觸點多，會產(chǎn)生機械磨損和電弧燒傷，接線也多，可靠、維護性能差；plc無觸點，壽命長，且有自我診斷功能，對程序執(zhí)行的監(jiān)控功能，現(xiàn)場調(diào)試和維護方便。 變頻調(diào)速控制升降機的特點隨著電力電子技術、微電子技術和計算機控制技術的飛速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術的發(fā)展也十分迅速。電動機交流變頻技術是當今節(jié)電，改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動技術進步的一種手段。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)外公認為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。，比同容量的直流電動機具有體積小、占空間小、結構簡單、維護方便、可靠性高、價格低等優(yōu)點。，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。，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)能明顯在升降機控制系統(tǒng)的設計過程中主要要考慮以下幾點：。根據(jù)機械手控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設備。常用的輸入設備有按鈕、選擇開關、行程開關、傳感器等，常用的輸出設備有繼電器、接觸器、指示燈等。，分配PLC的輸入輸出點，編制出輸入輸出分配表或者輸入輸出端子的接線圖。，根據(jù)工作要求設計出周密完整的梯形圖程序，這是整個升降機系統(tǒng)設計的核心工作。，查找錯誤，使系統(tǒng)程序更加完善。三、系統(tǒng)硬件設計 PLC的選型在工程應用中可選用的PLC機型很多，比如三菱公司的FX系列、OMRON公司的C系列、西門子等，它們功能都差不多，在工程應用中各有千秋，至于要選擇哪種機型，就要根據(jù)自己的設計需要及應用水平。因為根據(jù)轎廂樓層位置檢測方法，要求可編程控制器必須具有高數(shù)計數(shù)器。又因為升降機是雙向運行的，所以PLC還需具有可逆計數(shù)器。就本次四層升降機的設計而言，上述三種機型都行，但根據(jù)市場的實際情況，本次設計采用西門子SIMATIC S7300系列PLC機型。SIMATIC S7系列PLC是德國西門子公司在S5系列PLC基礎上于1995年陸續(xù)推出的性能價格比較高的PLC系統(tǒng)。其中，小型的有SIMATIC S7200系列，最小配置為8 DI/6DO，可擴展2～7個模塊，最大I/O點數(shù)為64DI/DO、12AI/4AO；中小型的有SIMATIC S7300系列；中高檔性能的有S7400系列。SIMATIC S7系列PLC都采用了模塊化、無排風扇結構且具有易于用戶掌握等特點，使得S7系列PLC成為各種從小規(guī)模到中等性能要求以及大規(guī)模應用的首選產(chǎn)品。SIMATIC S7300的大量功能能夠支持和幫助用戶進行編程、啟動和維護，其主要功能如下：(1) 高速的指令處理～ 的指令處理時間在中等到較低的性能要求范圍內(nèi)開辟了全新的應用領域。(2) 人機界面(HMI)方便的人機界面服務已經(jīng)集成在S7300操作系統(tǒng)內(nèi)，因此人機對話的編程要求大大減少。(3) 診斷功能CPU的智能化的診斷系統(tǒng)可連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常，記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件。(4) 口令保護多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術機密，防止未經(jīng)允許的復制和修改。(5) 操作方式選擇開關操作方式選擇開關像鑰匙一樣可以拔出，當鑰匙拔出時，就不能改變操作方式。這樣就能防止非法刪除或改寫用戶程序。(6) 方便用戶的參數(shù)賦值一個帶標準用戶接口的軟件工具給所有模塊進行參數(shù)賦值，這樣就節(jié)省了入門和培訓的費用。(7) 浮點數(shù)運算用此功能可以有效的實現(xiàn)更為復雜的算術運算。 SIMATIC S7300系列PLC系統(tǒng)基本構成SIMATIC S7300系列PLC是模塊化中小型PLC系統(tǒng)，它能滿足中等性能要求的應用，模塊化，無排風扇結構，易于實現(xiàn)分布，易于用戶掌握等特點使得S7300成為各種從小規(guī)模到中等性能要求控制任務的方便又經(jīng)濟的解決方案。SIMATIC S7300有著廣泛的應用領域，主要包括：紡織機械、各種機床、通用機械工程應用、電器制造工業(yè)及相關產(chǎn)業(yè)。多種性能遞增的CPU和豐富的且?guī)в性S多方便功能的I/O擴展模塊，使用戶可以完全根據(jù)實際應用選擇合適的模塊。當任務規(guī)模擴大并且愈加復雜時，可隨時使用接口模塊對PLC進行擴展。S7300是模塊化的組合結構，根據(jù)應用對象的不同，可選用不同型號和不同數(shù)量的模塊，并可以將這些模塊安裝在同一機架(導軌)或多個機架上。除了電源模塊、CPU模塊和接口模塊外，一個機架上最多只能再安裝8個信號模塊或功能模塊。CPU314/315/3152DP最多可擴展4個機架，IM360/IM361接口模塊將S7300背板總線從一個機架連接到下一個機架，SIMATIC S7300系列PLC是模塊化結構設計，各種單獨模塊之間可進行廣泛組合和擴展。它的主要組成部分有導軌(RACK)、電源模塊(PS)、中央處理單元模塊(CPU)、接口模塊(IM)、信號模塊(SM)、功能模塊(FM)等。它通過MPI網(wǎng)的接口直接與編程器PG、操作員面板OP和其它S7PLC相連。圖31 S7300系列PLC系統(tǒng)構成框圖S7300系列PLC模塊性能簡介(1) CPU模塊S7300有CPU312 IFM、CPU31CPU31CPU314 IFM、CPU315/3152DP、CPU3162DP、CPU3182DP等8種不同的中央處理單元可供選擇。CPU3152DP、CPU3162DP、CPU3182DP都具有現(xiàn)場總線擴展功能。CPU以梯形圖LAD、功能塊FBD或語句表STL進行編程。 (2) 信號模塊① 數(shù)字量輸入模塊數(shù)字量輸入模塊將現(xiàn)場過程送來的數(shù)字信號電平轉(zhuǎn)換成S7300內(nèi)部信號電平。數(shù)字量輸入模塊有直流輸入方式和交流輸入方式。對現(xiàn)場輸入元件，僅要求提供開關觸點即可。輸入信號進入模塊后，一般都經(jīng)過光電隔離和濾波，然后才送至輸入緩沖器等待CPU采樣。采樣時，信號經(jīng)過背板總線進入到輸入映像區(qū)。 數(shù)字量輸入模塊SM321有四種型號模塊可供選擇，即直流16點輸入、直流32點輸入、交流16點輸入、交流8點輸入模塊。② 數(shù)字量輸出模塊數(shù)字量輸出模塊SM322將S7300內(nèi)部信號電平轉(zhuǎn)換成過程所要求的外部信號電平，可直接用于驅(qū)動電磁閥、接觸器、小型電動機、燈和電動機啟動器等。晶體管輸出模塊只能帶直流負載，屬于直流輸出模塊；可控硅輸出方式屬于交流輸出模塊；繼電器觸點輸出方式的模塊屬于交直流兩用輸出模塊。從響應速度上看，晶體管響應最快，繼電器響應最慢；從安全隔離效果及應用靈活性角度來看，以繼電器觸點輸出型最佳。③ 模擬量輸入模塊SM331主要由A/D轉(zhuǎn)換部件、模擬切換開關、補償電路、恒流源、光電隔離部件、邏輯電路等組成。A/D轉(zhuǎn)換部件是模塊的核心，其轉(zhuǎn)換原理采用積分方法，被測模擬量的精度是所設定的積分時間的正函數(shù)，也即積分時間越長，被測值的精度越高。SM331可選四檔積分時間：、20ms和l00ms，相對應的以位表示的精度為12和14。④ 模擬量輸出模塊模擬量輸出模塊SM332目前有三種規(guī)格型號，即4AOl2位模塊、2AO12位模塊和4AOl6位模塊，分別為4通道的12位模擬量輸出模塊、2通道的12位模擬量輸出模塊、4通道的16位模擬量輸出模塊。SM332可以輸出電壓，也可以輸出電流。在輸出電壓時，可以采用2線回路和4線回路兩種方式與負載相連。采用4線回路能獲得比較高的輸出精度。(3) PS307電源模塊PS307是西門子公司為S7300專配的24VDC電源。PS307系列模塊除輸出額定電流不同外(有2A、5A、10A三種)，其工作原理和各種參數(shù)都相同。PS307可安裝在S7300的專用導軌上，除了給S7300 CPU供電外，也可給I/O模塊提供負載電源。(4) 接口模塊(IM)接口模板(IM360/361)用來在機架之間傳遞總線。IMS接口代表發(fā)送，IMR接口代表接收。接口模板必須安裝到特定的插槽。如果需要，在擴展機架可以安裝輔助電源。對于雙層組態(tài)，硬連線的IM365接口模板較為經(jīng)濟(不需要輔助電源，在擴展機架上不能使用CP模板)。(5) 通訊處理器模塊CP340/CP341通訊處理模塊用于建立點對點的低速連接。有三種通信接口：RS232C，20mA(TTY)和RS422/RS485，有多種通訊協(xié)議可以使用。 變頻器的選擇變頻器的種類很多，下面根據(jù)不同的分類方法對變頻器分類:(1) 按變換頻率的方法分 交─直─交變頻器 交─交變頻器(2) 按主電路工作方式分 電壓型變頻器 電流型變頻器(3) 按變頻器調(diào)壓方法的不同分 PAM變頻器 PWM變頻器(4) 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(5) 按照用途分類 通用變頻器 高性能專用變頻器 高頻變頻器 VS616G5型通用變頻器升降機的調(diào)度要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動態(tài)性能外，他的舒適度指標往往是選擇中的一項重要內(nèi)容。本設計中拖動調(diào)速系統(tǒng)的關鍵在于保證升降機按理想的給定速度曲線運行，以改善升降機運行的舒適感；另外，由于升降機在建筑物內(nèi)的耗電量占建筑物總用電量的相當比例，因此，升降機節(jié)約用電日益受到重視。考慮以上各種因素，本設計選用安川VS616G5型全數(shù)字變頻器。它具有磁通矢量控制、轉(zhuǎn)差補償、負載轉(zhuǎn)矩自適應等一系列先進功能，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，特別適合升降機類負載頻繁變化的場合。另外，VS616G5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，控制精度可達0. 01～0. 02%使得升降機運行舒適感好，零速抱閘，平層精度高。無須配專用電機，可自學習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IGBT，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)。VS616G5型變頻器是安川電機公司面向世界推出的21世紀通用型變頻器。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)速圍[5]。VS616G5變頻器的特點如下:(1) 包括電流矢量