【正文】 正常情況下，除了兩個(gè)終端層站外，其它中間層站務(wù) 必實(shí)現(xiàn)電梯的順向截梯、反向不截梯功能，這用廳的上下召喚指令信號燈繼電器和運(yùn)行方向繼電器M M9 相配合很容易實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)的制動(dòng)器松閘程序見圖 44所示。通過 DECO解碼指令對 D306的內(nèi)容解碼，可以知道電梯在一層時(shí) M600為 ON，從一層上升到距離二層平層 H的距離時(shí)（此時(shí) M99為 ON 一個(gè)周期）， D306 中的數(shù)值變?yōu)?，從而 M600變?yōu)?OFF,M601變?yōu)?ON，以此類推，在 M604由 ON變?yōu)?OFF、 M605由OFF變?yōu)?ON 意味著電梯到了六層減速點(diǎn)了。 計(jì)數(shù)器的設(shè)置 程序中使用高速計(jì)數(shù)器，又稱為中斷計(jì)數(shù)器，它的計(jì)數(shù)不受掃描周期的影響，但其最高計(jì)數(shù)頻率受輸入響應(yīng)速度和全部高速計(jì)數(shù)器處理速度這兩個(gè)因素限制，此處用了一個(gè)計(jì)數(shù)器 C237，其計(jì)數(shù)最高頻率 10KHz。我們把 M300～ M305 分別叫 1～ 6 層的空間位置繼電器。 本電梯模型采用了相對計(jì)數(shù)方式來測取各層減速點(diǎn)。 靠時(shí)， M600 為 ON，如果一層廳里有人按動(dòng)上行呼梯按鈕 SB12，則對應(yīng)的X034 為 ON,結(jié)果是 M19 為 ON。上班啟動(dòng)電梯時(shí)，用鑰匙開關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng) SQ20 會使 M16 繼電器為 ON， M16常開觸點(diǎn)閉合會使 Y005為 ON 并且自保， Y005控制開門繼電器 KA5得電，實(shí)現(xiàn)上班送電開門開放電梯的功能。） （ 1）電梯自動(dòng)關(guān)門。 平層后，經(jīng)過一定延時(shí)后開門，直至碰到開關(guān)到位行程開關(guān)；再經(jīng)過一定延時(shí)后關(guān)門，直到碰到關(guān)門到位行程開關(guān)。具體而言它要實(shí)現(xiàn)的控制功能有 :開、關(guān)門控制；轎內(nèi)指令信號、廳呼指令信號的登記與消除；順向截梯及最遠(yuǎn)反向截梯的處理；滿載直駛功能實(shí)現(xiàn)；自動(dòng)選向、自動(dòng)運(yùn)行、換速、平層、停車及自動(dòng)開關(guān)門功能；檢修運(yùn)行 (強(qiáng)制工作狀態(tài) )狀態(tài)等。電梯所有的廳門和轎門都處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)， KA2 線圈得電吸合，也就是說 KA2 常開觸點(diǎn)的閉合是電梯曳引機(jī)運(yùn)行的必要條件。 如果將安全回路直接接入可編程序控制器，而不經(jīng)過具 有安全觸點(diǎn)性質(zhì)的接觸器或繼電器開關(guān)元件，是錯(cuò)誤的。 （ 2）超速保護(hù) 為了防止因控制失靈、電力不足、制動(dòng)器失效、曳引力不足及曳引鋼絲繩斷裂等原因?qū)е罗I廂的超速墜落，應(yīng)該設(shè)置限速器裝置，用來防止電梯的超速（當(dāng)轎廂運(yùn)行速度超過額定速度的 115%即為超速）。 困人救援裝置 目前在解救電梯困人過程中，不 再提倡安全窗形式的自救，而是強(qiáng)調(diào)報(bào)警求救加專業(yè)人員實(shí)施救援的形式。電梯的超載存在著因曳引力不足而造成溜梯的危險(xiǎn)（實(shí)際電梯中，超載是指超過額定載重量的15%，并不小于 75kg）。 限位開關(guān)是為了防止電梯沖頂或蹲底的第二道防線。用數(shù)字操作器對參數(shù) H101～ H106 進(jìn)行設(shè)定，從而使變頻器的 5～ 8 端子具有了全新的功能，最多可達(dá) 9 段速運(yùn)行。 TA3 為屏蔽線接線端子。由此指導(dǎo)思想可以設(shè)計(jì)出圖 34所示的主拖動(dòng)電路。 主電路及輔助電路的設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)脈沖脈沖 轉(zhuǎn) /1 2 0 0/ /1 2 0 ??? mmmmsDP ?無齒同步曳引電梯的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 圖 32 硬件結(jié)構(gòu)圖 Fig 32 The Chart of Hardware Architecture 電梯控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖 32 所示。 旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)的計(jì)算 為了提高檢測位置的精度，應(yīng)該選擇用每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)多的旋轉(zhuǎn)編碼器。根據(jù)工作原理和結(jié)構(gòu)，編碼器又分為接觸式、光電式等類型?？紤]以上各種因素，本設(shè)計(jì)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(bǔ)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(jī)的運(yùn)行效率，同時(shí)降低電機(jī)的運(yùn)行損耗，特別適合電梯類負(fù)載頻繁變化的場合。 由上述分析可知，現(xiàn)場輸入信號共 36個(gè)，輸出信號共 35個(gè)，共 71 個(gè)信號需要 PLC 進(jìn)行處理。 總之，初步估算需要 36個(gè)輸入信號。 PLC I/O 點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì) 根據(jù)電梯的層站數(shù)、梯型、控制方式、應(yīng)用場所及具體控制要求，計(jì)算出 PLC的輸入信號與輸出信號的數(shù)量。該種電機(jī)為三相電動(dòng)機(jī)，電壓 380V，頻率 ， 電流 ，功率 ，轉(zhuǎn)速 167r/min，額定轉(zhuǎn)矩 670N 電梯的額定（轎廂）速度設(shè)計(jì)成電梯的 ， 否則，考慮啟動(dòng)及減速轎廂永遠(yuǎn)不可能達(dá)到額定速度。 功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高 現(xiàn)代 PLC 不僅具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順控等功能，還具有較強(qiáng)的數(shù)值處理功能、模擬量輸入輸出處理功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能等。由于目前使用微機(jī)的控制方式只在群控場合或高速場合使用，而本電梯模型模擬的是單個(gè)的中低檔的低速乘客電梯，所以本課題不適合這種控制方式。 根據(jù)電動(dòng)機(jī)反電勢的波形形狀又可分為無刷直流電動(dòng)機(jī) (簡稱 BLDCM)調(diào)速系統(tǒng)和三相永磁同步電動(dòng)機(jī) (簡稱 PMSM)調(diào)速系統(tǒng)兩種，它們的區(qū)別在于前者的感應(yīng)電動(dòng)勢為梯形波，電流為方波，而后者的感應(yīng)電動(dòng)勢和電流都為正弦波。 永磁同步電動(dòng)機(jī)由于轉(zhuǎn)子采用了高磁能積的稀土材料，控制裝置都由大功率晶體管組成，電動(dòng)機(jī)的力矩慣性比大，動(dòng)態(tài)性能好，具有更高的低速性能、調(diào)速精度、快速響應(yīng)性能等優(yōu)點(diǎn)。永磁同步電動(dòng)機(jī)正常工作不產(chǎn)生諧波干擾，而當(dāng)過勵(lì)時(shí)能補(bǔ)償電網(wǎng)感性 負(fù)載所需的無功功率，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)。 但異步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成低速時(shí)，電動(dòng)機(jī)的溫升將會升高、效率會降低，性能不無齒同步曳引電梯的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 佳。與調(diào)壓調(diào)速相比 ，變頻調(diào)速有其不可比擬的優(yōu)越性。 交流調(diào)壓調(diào)速電力拖動(dòng)方式 用改變異步電動(dòng)機(jī)定子電壓來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)稱為調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng) 。由于電梯是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，涉及到的行業(yè)多，產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度比較大，所以是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)大推動(dòng)力之一。 電梯是一種相當(dāng)復(fù)雜的機(jī)電綜合產(chǎn)品，具有零碎、分散、垂直運(yùn)行、頻繁啟制動(dòng)、總裝配和調(diào)試需要在遠(yuǎn)離制造廠的使用現(xiàn)場進(jìn)行等特點(diǎn)。組態(tài)軟件的畫面運(yùn)行效果良好。無齒輪電梯用低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電動(dòng)機(jī)在電梯的應(yīng)用是目前的熱點(diǎn)研究之一，其研究具有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。無齒同步曳引電梯的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 摘 要 隨著城市人口的增加和人們物質(zhì)文化生活水平的提高，高層建筑的數(shù)量在快速增加，電梯的使用量也隨之急劇增加。國內(nèi)在這方面的應(yīng)用尚處于起步階段。 關(guān)鍵詞 ： 電梯； PLC；組態(tài)軟件；監(jiān)控 無齒同步曳引電梯的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 Abstract With the increase in urban population and people39。由于電梯不是一目了然的機(jī)電綜合產(chǎn)品，在技術(shù)上較難全面掌握。因此，電梯工業(yè)代表了一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展領(lǐng)域的發(fā)展水平，涉及到新材料，新工藝，新技術(shù)的利用。 交流雙速電梯采用串電阻或電抗啟動(dòng)，其啟動(dòng)、減速舒適感較差，速度不平穩(wěn)。對此，下面會進(jìn)行詳細(xì)介紹。而設(shè)計(jì)成高速則務(wù)必使用齒輪減速機(jī)構(gòu)，從而會導(dǎo)致環(huán)境污染等諸多缺點(diǎn)。 （ 4）易于實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩，特別適合無齒輪曳引。 與異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)相比，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)通過調(diào)整轉(zhuǎn)差來適應(yīng)，而同步電動(dòng)機(jī)則只是調(diào)節(jié)功角，因此同步電動(dòng)機(jī)響應(yīng)速度更快，也因此其控制系統(tǒng)需要有精確的轉(zhuǎn)子位置檢測裝置和電壓電流檢測裝置，以便隨時(shí)確定磁場的大小、方向。 拖動(dòng)方式的選擇 具有低速大轉(zhuǎn)矩特性的無齒輪永磁同步曳引機(jī)以其節(jié)省能源、體積小、低速運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲低、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，越來越引起電梯行業(yè)的廣泛關(guān)注 ， 本課題 選用此種拖動(dòng)方式。 可編程控制器（ PLC）控制系統(tǒng) PLC 是一種用于工業(yè)自動(dòng)化控制的專用計(jì)算機(jī)，它是把計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)融為一體，是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)。此外，還能擴(kuò)展位置控制、運(yùn)動(dòng)控制等各種特殊功能的智能模 塊。代入式子 31可得： (33) 三相永磁同步電動(dòng)機(jī)型號的選擇 根據(jù)實(shí)際三相永磁同步電動(dòng)機(jī)功率系列，綜合考慮性能及價(jià)格等多方面因素，最終選用了蘇州市威爾克 電訊電機(jī)制造有限公司生產(chǎn)供應(yīng)的 TDW 系列永磁低速同步電動(dòng)機(jī)。 m。 （ 1） PLC輸入信號統(tǒng)計(jì)。 （ 2） PLC輸出信號統(tǒng)計(jì)?？紤]到 FX2N 的點(diǎn)數(shù)序列，并考慮留有一定的余量，選擇 80 點(diǎn)的 PLC(40 個(gè)輸入點(diǎn) /40個(gè)輸出點(diǎn) )。另外， 616G5 變頻器的啟動(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) %, 使得電梯運(yùn)行舒適感好，零速抱閘，平層精度高。光電式編碼器是目前使用最多的一種，它沒有觸點(diǎn)磨損，允許的轉(zhuǎn)速高，并且精度高。但每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)越多，旋轉(zhuǎn)編碼 器價(jià)格越貴。包括按鈕輸入電路、安全保護(hù)信號、VVVF 控制調(diào)速電路、轎箱開關(guān)電路、樓層顯示電路及一些其他輔助電路等等。 在電源和變頻器之間接入合適變頻器功率的通斷電源用的斷路器 QF1。 在隨后的控制程序中，打算使用一相一計(jì)數(shù)輸入的計(jì)數(shù)器 C237，通過查表可知，它屬于 32 位雙向高速計(jì)數(shù)器，其計(jì)數(shù)信號來自于 PLC 的輸入端子 X002，所以A相脈沖監(jiān)視輸出端子 TA21 接于 PLC 的輸入端子 X002 處，輸出端子 TA22 接于 PLC的輸入公共端子 COM。設(shè)定情況及其功能如表 33 所示。它由上下兩個(gè)開關(guān)組成，分別裝在強(qiáng)迫減速開關(guān)的上下方。實(shí)際電梯中當(dāng)超載報(bào)警裝置檢測到超載信號后，能夠發(fā)出蜂鳴器響的警告信號以及燈的閃爍。電梯的報(bào)警措施有兩種，一種是轎箱內(nèi)的報(bào)警裝置或內(nèi)部公布的緊急求救電話，本電梯模型沒有采用這種方式；另一種方式是更為先進(jìn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)困人現(xiàn)象。 限速器裝置由限速器、鋼絲繩和漲緊裝置組成。計(jì)的針對電源相序保護(hù)、超速保護(hù)、急停等功能設(shè)計(jì)的電路如圖 36 所示。由上述 PLC接口電路知道， KA2 的常開觸無齒同步曳引電梯的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 點(diǎn)接于 PLC 的輸入口 X006，程序中用 X006 軟觸點(diǎn)作為電機(jī)運(yùn)行的必要條件。 電梯控制系統(tǒng)由呼叫到響應(yīng)完成任務(wù)形成一次工作循環(huán)，電梯工作過程又可細(xì)致分為檢修、正常工作、司機(jī)狀態(tài)等三種工作狀態(tài)。電梯控制系統(tǒng)始終實(shí)時(shí)顯示轎箱所在樓層。司機(jī)工作方式 SA1 斷開， X017 處于 OFF 狀態(tài)，這時(shí)是無司機(jī)工作狀態(tài)。 圖 41 超載和防夾人程序 （ 5）到達(dá)目標(biāo)層站平層時(shí)自動(dòng)開門。同理，如果電梯正在二層?？?，則 M601 為 ON，此時(shí)二樓廳中有按上呼按鈕 SB13，可使 X036 為 ON，而此時(shí)正好選的方向是向上，M8為 ON，最終結(jié)果是 M19為 ON。相關(guān)程序見圖 42 所示。 樓層高的測取及傳送 （ 1）樓層高的測取 在電梯快速運(yùn)行之前，應(yīng)該將 PLC 的輸入 端子 X014 和線號 200 的 COM 短接，控制電梯自下而上運(yùn)行一次，讓 PLC 做一次自學(xué)習(xí)，使旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖存入預(yù)定的通道里，作為正常運(yùn)行時(shí) PLC 實(shí)現(xiàn)測距和控制減速的依據(jù)。 （ 1）計(jì)數(shù)方向設(shè)置 各種高速計(jì)數(shù)器均為 32位雙向計(jì)數(shù)器， C237為無啟動(dòng) /復(fù)位輸入端的一相一無齒同步曳引電梯的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 計(jì)數(shù)高速計(jì)數(shù)器，它對一相脈沖計(jì)數(shù)，故只有 一個(gè)脈沖輸入端，計(jì)數(shù)方向由程序決定。總之， M600～ M605 中只有一個(gè)能夠?yàn)镺N，狀態(tài)的轉(zhuǎn)換發(fā)生在各層的減速點(diǎn)處。 制動(dòng)器應(yīng)該在以下情況發(fā)生時(shí)進(jìn)行制動(dòng)： (1)在檢測到減速信號 M7，如果變頻器發(fā)出零速信號使 PLC的 X022為 ON時(shí)； （ 2）由于故障電梯轎廂越過上或下端站后仍繼續(xù)運(yùn)行，使上或下終端的限位開關(guān)（為防止沖頂或蹲底的第二道防線 ）動(dòng)作時(shí)； （ 3）當(dāng)按下急停按鈕或安全鉗等安全設(shè)備動(dòng)作使中間繼電器 KA1 斷電釋放，從而 PLC的 X007 為 OFF 時(shí)； （ 4）非檢修狀態(tài)只要開門（包括廳門）或檢修狀態(tài)下停止運(yùn)行時(shí)； 由以上條件設(shè)計(jì)的制動(dòng)程序見圖 44所示。每一層的減速實(shí)現(xiàn)由該層的內(nèi)外信號燈繼電器結(jié)合反映轎廂位置的 M600～ M605 來實(shí)現(xiàn)。 圖 45 調(diào)速及點(diǎn)動(dòng)程序 減速信號 電梯減速包括正常減速和非正常減速兩種情況。 在 Y040 和 Y041 有一個(gè)為 ON且電梯所有門關(guān)好 X006 為 ON（檢修情況下門可以開著）的情況下，當(dāng)變頻器發(fā)出運(yùn)行信號（ X020 為 ON）時(shí)，制動(dòng)器就應(yīng)該松閘，即這種情況下就應(yīng)該將 Y000 和 Y007 置位，以便于電機(jī)運(yùn)行。在電梯上升期間 M99 為 ON 通過 INC 加一指令給 D306 中內(nèi)容加一，反之，在電梯下降期間 M99 為 ON 通過 DEC 減一指令給 D306 中內(nèi)容減一。總之， D300中的數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)表示的是目前轎廂所在的樓層高對應(yīng)的脈沖數(shù)。 通過對 D200 使用解碼指令 DECO，目標(biāo)操作數(shù)設(shè)為 M300，可知道電梯在一層到二層期間 M300 狀態(tài)是 ON，二層到三層期間 M301 狀態(tài)是 ON，以此類推，在五層到六層期間 M305 狀態(tài)是 ON。這種計(jì)數(shù)方式的特點(diǎn)是每層的換速點(diǎn)對應(yīng)的脈沖數(shù)都相同。當(dāng)非檢修狀態(tài)時(shí)，電梯靜止不動(dòng)時(shí)， M Y0 Y041 常閉觸點(diǎn)閉合。 （ 4）啟動(dòng)電梯時(shí)開門。 關(guān)于門的其它控制程序（皆如圖 41 所示。 當(dāng)電梯檢測到目標(biāo)層樓層檢測點(diǎn)產(chǎn)生的減速點(diǎn)信號時(shí)，電梯進(jìn)入減速狀態(tài)，由中速變?yōu)榈退?，?