【正文】 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。 變頻調(diào)速控制電梯的特點(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。 (2) 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 。電梯控制系統(tǒng)主要分為機(jī)械和電氣兩大部分，詳細(xì)介紹電梯系統(tǒng)的組成和分類(lèi)，為下面系統(tǒng)設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。 圖 電梯基本結(jié)構(gòu) 1. 控制柜 (屏 ) 2. 曳引機(jī) 3. 曳引鋼絲繩 4. 限速器 5. 限速器鋼繩 6. 限速器張緊裝置 7. 轎廂 8. 安全鉗 9. 轎廂門(mén)安全觸板 10. 導(dǎo)軌 11. 對(duì)重 12. 廳門(mén) 13. 緩沖器圖 214538791011126 13 基于 PLC的變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 共 72 頁(yè) (1)曳引系統(tǒng) 電梯曳系統(tǒng)的功能是輸出動(dòng)力和傳遞動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)電梯運(yùn)行。導(dǎo)向輪的作用是分開(kāi)轎廂和對(duì)重的間距，采用復(fù)繞型還可以增加曳引力。轎廂門(mén)設(shè)在轎廂入口，由門(mén)扇，門(mén)導(dǎo)軌架，等組成，層門(mén)設(shè)在層站入口處。轎廂架是轎廂體的承重機(jī)構(gòu)，由橫梁，立柱，底梁，和斜拉桿等組成。對(duì)重由對(duì)重架和對(duì)重塊組成。曳引電機(jī)是電梯的動(dòng)力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電機(jī)或者直流電機(jī)。調(diào)速裝置對(duì)曳引電機(jī)進(jìn)行速度控制。平層裝置是發(fā)出平層控制信號(hào)，使電梯轎廂準(zhǔn)確平層的控制裝置。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，還有切斷總電源的極限保護(hù)裝置。 載貨電梯 ： 主要為 運(yùn)送貨物而設(shè)計(jì)，通常有人伴隨的電梯。 車(chē)輛電梯 ： 用作裝運(yùn)車(chē) 輛的電梯。 (2)按驅(qū)動(dòng)方式分類(lèi) 交流電梯 ： 用交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)力的電梯。 液壓電梯 ： 一般利用電動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)液體流動(dòng)，由柱塞使轎廂升降的電梯。 電梯問(wèn)世初期，曾用蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力直接驅(qū)動(dòng)電梯，現(xiàn)已基本絕跡。 高速梯 ： 常指速度大于 。 無(wú)司機(jī)電梯 ： 乘客進(jìn)入電梯轎廂，按下操縱盤(pán)上所需要去的層樓按鈕，電梯自動(dòng)運(yùn)行到達(dá)目的層樓，這類(lèi)電梯一般具有集選功能。 信號(hào)控制電梯 ： 這是一種自動(dòng)控制程度較高的有司機(jī)電梯。 群控電梯 ： 是用微機(jī)控制和統(tǒng)一調(diào)度多臺(tái)集中并列的電梯。此外，還有雙層轎廂電梯等。 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)采用集中控制方式，主要包括信號(hào)控制系統(tǒng)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)兩大部分。 可 編 程 控 制 器 變頻器 旋轉(zhuǎn)編碼器 顯示裝置 安全裝置 廳外呼梯盒 轎廂操縱盤(pán) 拖動(dòng)控制系統(tǒng) M 3~ 信息控制系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁(yè) 共 72 頁(yè) 的選擇 PLC 的定義 由于 PLC 在不斷發(fā)展，因此，對(duì)它下一個(gè)確切的定義是困難的。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸人和輸 出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。它的主要功能是完成開(kāi)關(guān)邏輯運(yùn)算和進(jìn)行順序邏輯控制，從而可以實(shí)現(xiàn)各種簡(jiǎn)單或十分復(fù)雜的控制要求。另外某些 PLC 產(chǎn)品還提供了典型控制策略模塊，如 PID 模塊，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的 PID 等反饋或其他模擬量的控制運(yùn)算。 (4) 數(shù)據(jù)處理新型 PLC 都具有數(shù)據(jù)處理的能力，它不僅能進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳送，而還能進(jìn)行數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)顯示打印等功能，有些 PLC 還可以進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算。 (6) 通信把 PLC 作為下位機(jī)，與上位機(jī)或同級(jí)的可編程序控制器進(jìn)行通信，完成數(shù)據(jù)的處理和信息的 交換，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的信息控制和管理，因此 PLC 是實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化的理想工業(yè)控制器。一至四層有到位行程開(kāi)關(guān) SQ1～ SQ4。 PLC 的選型 在工程應(yīng)用中可選用的 PLC 機(jī)型很多，比如三菱公司的 FX 系列、 OMRON 公司的C 系列、西門(mén)子等，它們功能都差不多，在工程應(yīng)用中各有千秋，至于要選擇哪種機(jī)型，就要根據(jù)自己的設(shè)計(jì)需要及應(yīng)用水平。所以 本次設(shè)計(jì)采用西門(mén)子 SIMATIC S7300 系列 PLC 機(jī)型。 SIMATIC S7300 的大量功能能夠支持和幫助用戶(hù)進(jìn)行編程、啟動(dòng)和維護(hù)，其主要功能如下： (1) 高速的指令處理 ～ s? 的指令處理時(shí)間在中等到較低的性能要求范圍內(nèi)開(kāi)辟了全新的應(yīng)用領(lǐng)域。 (5) 操作方式選擇開(kāi)關(guān) 操作方式選擇開(kāi)關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當(dāng)鑰匙拔出時(shí)，就不能改變操作方式。 圖 S7300 系列 PLC 系統(tǒng)構(gòu)成框圖 SIMATIC S7300 系列 PLC 系統(tǒng)基本構(gòu)成 SIMATIC S7300 系列 PLC 是模塊化中小型 PLC 系統(tǒng)，它能滿(mǎn)足中等性能要求的應(yīng)用，模塊化，無(wú)排風(fēng)扇結(jié)構(gòu)，易于實(shí)現(xiàn)分布，易于用戶(hù)掌握等特點(diǎn)使得 S7300 成為各種從小規(guī)模到中等性能要求控制任 務(wù)的方便又經(jīng)濟(jì)的解決方案。 S7300 是模塊化的組合結(jié)構(gòu)，根據(jù)應(yīng)用對(duì)象的不同，可選用不同型號(hào)和不同數(shù)量的模塊，并可以將這些模塊安裝在同一機(jī)架 (導(dǎo)軌 )或多個(gè)機(jī)架上。它的主要組成部分有導(dǎo)軌 (RACK)、電源模塊 (PS)、中央處理單元模塊 (CPU)、接口模塊 (IM)、信號(hào)模塊 (SM)、功能模塊 (FM)等。 CPU 以梯形圖 LAD、功能塊 FBD或語(yǔ)句表 STL 進(jìn)行編程。輸入信號(hào)進(jìn)入模塊后，一般都經(jīng)過(guò)光電隔離和濾波，然后才送至輸入緩沖器等待CPU 采樣。 晶體管輸出 模塊只能帶直流負(fù)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(diǎn)輸出方式的模塊屬于交直流兩用輸出模塊。 SM331可選四檔積分時(shí)間： 、 、 20ms 和 l00ms，相對(duì)應(yīng)的以位表示的精度為 12和 14。采用 4 線回路能獲得比較高的輸出精度。 (4) 接口模塊 (IM) 接口模板 (IM360/361)用來(lái)在機(jī)架之間傳遞總線。對(duì)于雙層組態(tài)，硬連線的 IM365 接口模板較為經(jīng)濟(jì) (不需要輔助電源，在擴(kuò)展機(jī)架上不能使用 CP 模板 )。目前有為電梯控制而設(shè)計(jì)的專(zhuān)用變頻器早已問(wèn)世，其功能較強(qiáng)，使用靈活，但價(jià)格相對(duì)較貴。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁(yè) 共 72 頁(yè) 變頻器的分類(lèi) 變頻器的種類(lèi)很多，下面根據(jù)不同的分類(lèi)方法對(duì)變頻器分類(lèi) : (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(lèi) 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(lèi) 通用變頻 器 高性能專(zhuān)用變頻器 高頻變頻器 簡(jiǎn)述通用變頻器概況 通用變頻器的發(fā)展 上個(gè)世紀(jì) 80 年代初，通用變頻器實(shí)現(xiàn)了商品化。 (2) 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 (LSI)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。人們總結(jié)了交流調(diào)速電氣傳動(dòng)控制的大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并不斷融入軟件功能。目前，新一代變頻器開(kāi)始采用新的“精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)”(Reduced Instruction set ComputerRISC)，將指令執(zhí)行時(shí)間縮短到納秒級(jí)。有的變頻器廠家聲稱(chēng)，以 RISC 為核心的數(shù)字控制，可以支持無(wú)速度傳感器矢量控制變頻器的矢量控制算法、轉(zhuǎn)速估計(jì)計(jì)算、 PID 調(diào)節(jié)器在線實(shí)時(shí)運(yùn)算。如搬運(yùn)機(jī)械，從反抗性負(fù)載的搬運(yùn)車(chē)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(chē)廠等都已采用了通用變頻器 。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。無(wú)須配專(zhuān)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)。 VS616G5 變頻器的特點(diǎn)如下 : (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。 (5) 通過(guò) LCD 操作裝置，可提高操作性能。5% 控制 特性 控制方式 正弦波 PWM (V/f 控制、帶 PG反饋的 V/F 控制、開(kāi)環(huán)矢量、閉環(huán)矢量控制 4 種控制方式任選性 ) 啟動(dòng)力矩 150%/1Hz(帶 PG, 150%/Ormin) 速度控制范圍 1:100(帶 PG, 1:1000) 速度控制精度 177。10 ℃ ) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21 頁(yè) 共 72 頁(yè) 變頻器的參數(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。 ② 提高了運(yùn)行效率，快車(chē)頻率應(yīng)選為工頻，而爬行頻率要盡可能低些，以減小停車(chē)擊。 PLC 控制系統(tǒng)硬件 設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。圖 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)、指示器、門(mén)機(jī)、調(diào)速裝置與拖動(dòng)系統(tǒng)等。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 25 頁(yè) 共 72 頁(yè) 運(yùn) 行 方 式 選 擇 運(yùn) 行 控 制 信 號(hào) 安 全 保 護(hù) 信 號(hào)內(nèi) 指 令 信 號(hào)外 指 令 信 號(hào)光 電 脈 沖呼 梯 信 號(hào) 顯 示樓 層 顯 示運(yùn) 行 方 式 指 示呼 梯 鈴開(kāi) 關(guān) 門(mén) 控 制開(kāi) 關(guān) 門(mén) 信 號(hào) 門(mén) 區(qū) 或 平 層 信 號(hào) 拖 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng)輸入接口輸出接口P L C 圖 電梯 PLC 信號(hào)控制系統(tǒng)框圖 (2) 電梯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 一臺(tái)電 機(jī)控制上升和下降。 電梯內(nèi)外設(shè)有方向指示燈及電梯當(dāng)前層號(hào)指示燈。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)將打開(kāi)。當(dāng)轎廂內(nèi)操縱盤(pán)上，方向時(shí)，電梯應(yīng)能按先入為主的原則，選層指令相對(duì)與電梯位置具有不同自動(dòng)確定運(yùn)行方向。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)。當(dāng)電梯設(shè)有基站時(shí)，電 梯在完成全部指令后，自動(dòng)駛回基站，停機(jī)待 基于 PLC的變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 26 頁(yè) 共 72 頁(yè) 客。 (4) 速度給定曲線 為了滿(mǎn)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)。其意義為加速度由。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。 a / vva0 t 1 t 2 t 3 t 4t 5t 6 t 圖 速度運(yùn)行曲線 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 27 頁(yè) 共 72 頁(yè) (5) 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(chē)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。圖中 M1， M2為曳引電機(jī)和門(mén)電機(jī)，交流接觸器 KM1～ KM4 通過(guò)控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行來(lái)控制轎廂和廳門(mén)，從而進(jìn)行對(duì)電梯的控制。但現(xiàn)今已很少見(jiàn)到手動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)的電梯了，僅僅對(duì)小型雜物電梯和簡(jiǎn)易居民住宅電梯才使用手動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)。 ③ 開(kāi)關(guān)門(mén)動(dòng)作平穩(wěn)，不得有劇烈的抖動(dòng)和異常響聲，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，開(kāi)關(guān)門(mén)系 統(tǒng)在開(kāi)關(guān)門(mén)過(guò)程中其運(yùn)行噪聲不得大于 65dB(A 級(jí) )。 (2) 常用的自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)系統(tǒng)的電氣控制線路原理圖簡(jiǎn)介 其電氣控制線路原理圖如圖 所示。當(dāng)門(mén)繼續(xù)關(guān)閉至尚有 100150mm 的距離時(shí)， SA2 限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作，又短接了 R2電阻的很大一部分，使分流增加， RDl 上的電壓降更大，電動(dòng)機(jī) MD 電樞端的電壓更低，電機(jī)轉(zhuǎn)速更低，關(guān)門(mén)速度更慢，直至輕輕地平穩(wěn)地完全關(guān)閉為止，此時(shí)關(guān)門(mén)限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使 KA2 失電復(fù)位。