【正文】 化、體積小型化、材料輕型化、工藝先進(jìn)化、外觀漂亮化。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發(fā)展潮流。電梯空載上升和滿載下行電機(jī)再生發(fā)電回收技術(shù)。 電梯群控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)包括召喚按鈕、轎廂、電梯控制器、通信系統(tǒng)、電梯群控系統(tǒng)（調(diào)度模塊、交通模式識別模塊、數(shù)據(jù)管理模塊等）、其他輔助設(shè)備（如聲音制導(dǎo)系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等）。停車開門后，乘客進(jìn)入轎廂，登記目的樓層。 電梯群控系統(tǒng)對電梯控制器發(fā)出控制指令，同時(shí)進(jìn)行信息處理。集成電路的使用，克服了硬件復(fù)雜、可靠性低、維修困難和效率低等缺點(diǎn)，可進(jìn)行較為復(fù)雜的邏輯計(jì)算。 與國外相比，我國對電梯配置和電梯系統(tǒng)特征的研究還處于相對落后狀態(tài)。 由于電梯群控系統(tǒng)的最優(yōu)控制，是一種基于時(shí)間最優(yōu)、能量最優(yōu)的動態(tài)綜合最優(yōu)化策略。由于數(shù)字集成電路可以完 成比較復(fù)雜的邏輯運(yùn)算，所以這種群控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)更加合理的群空調(diào)配方案?？删幊炭刂破鳎?PLC）的問世，為電梯控制帶來了極大地生機(jī)， PLC 取到了中間繼電器， 編程簡單，面向控制過程的梯形圖語言預(yù)計(jì)電氣原理圖非常相似，在 PLC 中，傳統(tǒng)的繼電器控制技 術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)間幾乎沒有隔閡。通過一臺 PLC 去控制兩臺電梯運(yùn)行的方式，可以省去兩臺可編程控制器之間的相互通信 ,從而使得控 制系統(tǒng)的可 靠性更高 ,結(jié)構(gòu)顯得更加緊湊。電梯的調(diào)速部分則選用高性能的矢量控制變頻器，配以脈沖發(fā)生器 (編碼器 )測量鼠籠式曳引電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而構(gòu)成電機(jī)的閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鼠籠式曳引電動機(jī)的交流變頻調(diào)速 (Variable Voltage Variable Frequency， 簡稱 VVVF)運(yùn)行。因此， PLC 應(yīng)用在電梯控制中的編程技術(shù)就成為控制電梯運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)，這同時(shí)也是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個重點(diǎn)。由于本設(shè)計(jì)選用 的是通用型變頻器，因此其參數(shù)設(shè)置和外部線路設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)地高于電梯專用變頻器，其設(shè)置的好壞也將直接影響到電梯運(yùn)行的實(shí)際效果。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，搜集資料，并與機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同擬定電氣控制方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問題。當(dāng)然對于不同的用戶要求的側(cè)重點(diǎn)有所不同，設(shè)計(jì)的原則應(yīng)有所區(qū)別，如果以提高產(chǎn)品產(chǎn)量和安全為目標(biāo) ，則應(yīng)將系統(tǒng)可靠性放在設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，甚至考慮采用冗余控制系統(tǒng) :如果要求系統(tǒng)改善信息管理，則應(yīng)將系統(tǒng)通信能力與總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)加以強(qiáng)化。 本系統(tǒng)是為一幢 5層大樓所設(shè)計(jì) ,根據(jù) PLC 的 I/O 節(jié)點(diǎn)使用原則 ,應(yīng)留出一定的 I/O點(diǎn)以做擴(kuò)展時(shí)使用。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 IGBT 兩個大的進(jìn)展過程。本設(shè)計(jì)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(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)大的比例，因此，電梯節(jié)約用電日益受到重視。 VS616G5 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。電動機(jī)通過脈沖發(fā)生器 (編碼器 )和 PG 卡將速度信號及時(shí)反饋給安川變頻器，從而形成速度閉環(huán)控制 [4]。同時(shí)，由于梯形圖之間的相互關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)，程序設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，因此在雙電梯聯(lián)動控制系統(tǒng)的 軟件部分時(shí)，主要采用模塊化的編程思想來進(jìn)行設(shè)計(jì) 。 除此以外，電梯并聯(lián)運(yùn)行還遵循的相應(yīng)的調(diào)度原則：正常情況下，當(dāng)電梯 使用以后，二號電梯作為忙梯會首先自動上升至第三層待命，一號電梯則作為基站電梯在第一層樓待命。不論是一號電梯還是二號電梯均停留在最后?？康膶诱敬?。但是，若在忙梯的上方出現(xiàn)任何向上或是向下的門廳呼叫信號，則由基站電梯來應(yīng)答信號而發(fā)車運(yùn)行接客。 程序框圖 PLC程序流程框圖如圖 。三樓、四樓的上升、下降梯形圖和二樓類似。 一樓內(nèi)呼燈 如圖 。 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 圖 轎內(nèi)指令控制梯形圖 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 圖 門廳召喚控制梯形圖 6 電梯監(jiān)控系統(tǒng)的 MCGS 組態(tài)設(shè)計(jì) PLC 編程 MCGS 組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成 MCGS 系。 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 (a) 一樓指示燈梯形圖 (b) 五樓指示燈梯形圖 圖 一樓、五樓指示燈梯形圖 圖 一樓內(nèi)呼燈 轎內(nèi)指令控制梯形圖 如圖 。二樓向上指示燈及三樓、四樓指示燈梯形圖與 二樓向下類似 , 這里不再重復(fù) 。 電梯升降模塊 電梯上升如圖 (a) 所示 ,下降梯形圖如圖 (b)所示。 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 無論是作為一號電梯還是二號電梯 ,由于轎內(nèi)呼叫信號而使電梯定向的 ,電梯都必須啟動運(yùn)行。但是，若在忙梯的下方出現(xiàn)向上的門廳呼叫信號，則由基站電梯來應(yīng)答信號而發(fā)車運(yùn)行接客。 當(dāng)兩臺電梯因轎廂內(nèi)指令而到達(dá)基站后關(guān)門待命時(shí)，則應(yīng)按照有效利用的原則，執(zhí)行相互交替程序段。 根據(jù)電梯的運(yùn)行規(guī)律 ,設(shè)置了有 / 無司機(jī)、檢修、優(yōu)先服務(wù)、消防等四種工作方式。 圖 變頻器拖動部分線路圖 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成以后，為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制，還需要用西門子 STEP 件對雙電梯聯(lián)動控制程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。 VS616G5 變頻器的特點(diǎn)如下 : ； ； ，因此，功能全、體積??； 、維修性能好； LCD 操作裝置，可提高操作性能。 帶 PG(脈沖發(fā)生器 )矢量控制方式的調(diào)速范圍寬廣，速度控制精度高，可以用于各種伺服驅(qū)動、高精度速度控制和力矩控制。因此可以說在電氣調(diào)速傳動領(lǐng)域內(nèi)，以變頻器應(yīng)用技術(shù)為代表的交 流調(diào)速傳動已經(jīng)成為電氣調(diào)速傳動的主流。 I/O 地址分配表如表 所示 [3]。 哪些信號需要輸入至 PLC， PLC 需要驅(qū)動哪些負(fù)載 ,以及采用何種編程方式，都是需要認(rèn)真考慮的問題，都會影響到其內(nèi)部 I/O 點(diǎn)數(shù)的分配。 、可靠。因此，在設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則 : 的選擇除了應(yīng)滿足技術(shù)指標(biāo)的要求之外，特別指出的是還應(yīng)重點(diǎn)考慮該公司產(chǎn)品的技術(shù)支持與售后服務(wù)的情況，一般應(yīng)選擇在國內(nèi)特別是在所設(shè)計(jì)系統(tǒng)本地有著較為方便的技術(shù) 服務(wù)機(jī)構(gòu)或較有實(shí)力的代理機(jī)構(gòu)的公司產(chǎn)品，同時(shí)應(yīng)盡量選擇主流機(jī)型。脈沖發(fā)生器輸出 A、 B 兩相脈沖， PG 卡接收到脈沖信號以后，再將此反饋給變頻器內(nèi)部 ,以便進(jìn)行運(yùn)算調(diào)節(jié)。在電梯控制系統(tǒng)中，由于電梯的控制屬于隨機(jī)性控制，各種輸入信號之間、輸出信號之間以及輸入信號和輸出信號之間的關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)，邏輯關(guān)系處理起來非常復(fù)雜，這就給 PLC的編程帶來很大難度。 圖 PLC 雙電梯聯(lián)動控制系統(tǒng)硬件框圖 從圖 可以看出，該系統(tǒng)主要由兩個部分組成，其中電梯控制的邏輯部分由 PLC來實(shí)現(xiàn)。能提高預(yù)測電梯到達(dá)某一層的準(zhǔn)確性。這種群控系統(tǒng)由于不具備完善的算術(shù)運(yùn)算能力，故不能實(shí)現(xiàn)具有智能的預(yù)報(bào)調(diào)度功能。這種群控系統(tǒng)觸點(diǎn)繁多，線路復(fù)雜，在使用過程中觸點(diǎn)容易燒壞磨損，可靠性差故障率高，似的保養(yǎng)維護(hù)工作量大，費(fèi)用高；電器的電磁機(jī)構(gòu)及觸點(diǎn)動作速度較慢，機(jī)械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度難以提高；存在控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機(jī)械動作噪聲大等缺點(diǎn)。從 1990 年開始，對電梯系統(tǒng)的動態(tài)特性進(jìn)行研究。進(jìn)入 20 世紀(jì) 70 年代中期，人們將計(jì)算機(jī)應(yīng)用于電梯群控系統(tǒng)后，便進(jìn)入到第 3階段 — 電梯交通的動態(tài)特性研究階段 【 7】【 8】 。但是，這種群控系統(tǒng)由于存在線路復(fù)雜、功能簡單、故障率高等缺點(diǎn)，目前己經(jīng)很少使用。電梯啟動上行，到達(dá)目的樓層后開門，乘客走出轎廂。電梯群控系統(tǒng)選擇與此時(shí)的交通模式相對應(yīng)的群控算法，根據(jù)客流、呼叫信號情況及各臺電梯的狀態(tài)，選出一臺最合適的電梯。即在一座大樓內(nèi)，根據(jù)大樓的功能及樓層人口分布狀況，通過一個或多個控制器，將多臺電梯互連組成電梯群。 (4) 理念是電梯發(fā)展趨勢 不斷改進(jìn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，生產(chǎn)環(huán)保型低能耗、低噪聲、無漏油、無漏水、無電磁干擾、無井道導(dǎo)軌油漬污染的電梯。 (2) 技術(shù)含量更高，性能更好 。 (5) 智能群控管理得到廣泛應(yīng)用。交流拖動電梯更是得到迅速的發(fā)展，已由以前的變級調(diào)速（ ACVP）發(fā)展成為調(diào)壓調(diào)速（ ACVV）及調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速（ ACVVVF），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 。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；切斷總電源的極限保護(hù)。 該系統(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，它起著操縱和控制電梯運(yùn)行的作用。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設(shè)計(jì)影響的裝置。對于快、高速電梯，為了取得良好的隔聲效果，常在井道頂部設(shè)隔音層，此時(shí)的井道頂成了雙層結(jié)構(gòu) 。圍壁的結(jié)構(gòu)分為封閉式和空格式?？吞荻酁樽詣娱_關(guān)門，開關(guān)門由轎廂 門上的開門刀帶動廳門上的橡皮勒轆來完成的，而轎廂門是由轎廂上的開關(guān)門裝置驅(qū)動的。它由轎廂架和轎廂體組成。導(dǎo)軌固定在導(dǎo)軌架上；導(dǎo)軌架是支承導(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)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。當(dāng)鋼絲繩的繞繩比大于 1時(shí)，在轎廂和對重架上應(yīng)增設(shè)反繩輪。機(jī)房必須有足夠的面積，高度、承重能力及良好的通風(fēng)條件。機(jī)房可以設(shè)置在井道頂部，也可設(shè)置在井由自部。 電梯的基本結(jié)構(gòu) 從總體來講，電梯有機(jī)械系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)兩部分組成。 （ 2） .按速度分：低速電梯、快速電梯、高速電梯。編程語言可用梯形圖或指令表。 2． 優(yōu)點(diǎn) S7200 系統(tǒng) PLC 具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)： 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 （ 1） S7200 配置靈活，除主機(jī)單元外，還可擴(kuò)展 I/O 模塊， A/D 模塊， D/A 模塊和其它特殊功能模塊。 接口模塊 (1M)：用于多機(jī)架配置時(shí)連接主機(jī)架 (CR)和擴(kuò)展機(jī)架 (ER)。 信號模塊 (SM)：用于數(shù)字量和模擬量輸入／輸出。 MPI 接口用來連接到編程設(shè)備或其他設(shè)備， DP 接口用來直接連接到分布式 I/O。 S7200 系列可編程控制器 相比較 S7300， S7200 針對的是中小系統(tǒng)，他的模塊可以擴(kuò)展多達(dá) 32 個模塊，背板總線也在模塊內(nèi)集成，它的網(wǎng)絡(luò)連接已比較成熟和流行，有 MPI（多點(diǎn)接口）、 Profibus和工業(yè)以太網(wǎng)，使通訊和編程變的簡單和多選性，并可以借助于 HWConfig 工具可以進(jìn)揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 行組態(tài)和設(shè)置參數(shù)。 二． 軟件設(shè)計(jì) 大多數(shù)用梯形圖和指令程序，主要包括： （ 1） 設(shè)計(jì)控制流程，根據(jù)工藝要求先畫出工作循環(huán)，如有必要再畫詳細(xì)的狀態(tài)流程圖； （ 2） 根據(jù)工作循環(huán)圖，畫出虛擬的電路圖 繼電器梯形圖； （ 3） 按梯形圖編寫指令程序表； 系統(tǒng)調(diào)試：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對程序進(jìn)行調(diào)試和修改，必要時(shí)還可對硬件進(jìn)行修改，直到符合要求為止。 此外，微機(jī)控制系統(tǒng)雖在智能控制方面有較強(qiáng)的功能，但也存在抗擾性差，系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)等缺陷而沒被廣泛采用。 (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。 (3) 操作的靈活性。編程方法的多 樣性使編程方便、應(yīng)用面拓展。 (3) 維修方便 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 PLC 具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求減低。更改的信息可在液晶屏或 CRT 上顯示 。 易操作性 PLC 的易操作性表現(xiàn)在下列幾個方面： (1) 操作方便 PLC 的操作包括程序輸入和程序更改的操作。 (5) 在 PLC 的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。 (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，使可靠性 提高。 PLC 控制一般具有可靠性高、易操作、維修。系統(tǒng)的規(guī)?？筛鶕?jù)實(shí)際應(yīng)用的需要而定，可大可小。 根據(jù)當(dāng)今電梯控制系統(tǒng)和電梯拖動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，本設(shè)計(jì)采用西門子 S7300 PLC， 結(jié)合安川 VS616G5 通用變頻器 ， 實(shí)現(xiàn)了兩臺電梯的聯(lián)動控制系統(tǒng)。當(dāng)給電梯送電時(shí)， PLC 就開始掃描電梯的所有輸入、輸出信號，檢測電梯的安全回路是否接通、廳門轎門是否關(guān)閉、電梯處在何種狀態(tài)。 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 在電梯中的應(yīng)用已很成熟 ,圖 是 PLC 應(yīng)用于電梯控制的控制框圖。應(yīng)對這些電梯進(jìn)行更新和改造。 近年來，可編程序控制器的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。 在以改變幾何形狀和機(jī)械性能為特征的制造工業(yè)和以物理變化和化學(xué)變化將原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品為特征的過程工業(yè)中，特別在制造工業(yè)中存在了大量的開關(guān)量為主的開環(huán)的順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動作號按 照時(shí)序動作 。揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1976 年， 微機(jī)開始用于電梯，使電梯的電氣控制，進(jìn)入一個新的發(fā)展時(shí)期。 1955 年，出現(xiàn)了小型計(jì)算機(jī)控制的電梯。與此同時(shí)，第一臺自動扶手電梯試制成功。 現(xiàn)代電梯 興盛的原因是采用電力作為動力的來源。 與電梯類似的這種升降設(shè)備，