【正文】 3 接觸器主觸點(diǎn)用于接通或斷開整個(gè)系統(tǒng)的電源，其線圈由上班或下班時(shí)通過鑰匙開關(guān) SQ17 間接控制。 變頻器的輸入信號(hào)包括對(duì)運(yùn)行 /停止、正轉(zhuǎn) /反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)等運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行操作無齒同步曳引電梯的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 的數(shù)字操作信號(hào)。 表 33 多速參數(shù)的設(shè)定 Table 33 The Allocation of Output Address 端子 對(duì)應(yīng)參數(shù) 設(shè)定值 內(nèi)容 5 H103 3 多段速指令 1 6 H104 4 多段速指令 2 7 H105 5 多段速指令 3 8 H106 6 點(diǎn)動(dòng)頻率選擇 電梯保護(hù)環(huán)節(jié)的硬件綜合設(shè)計(jì) 沖 頂保護(hù)和蹲底保護(hù) 沖頂保護(hù)和蹲底保護(hù)又稱為終端超越保護(hù)，它是為了防止電梯的電氣系統(tǒng)失靈，轎廂越過上、下端站后仍繼續(xù)運(yùn)行，繼而發(fā)生沖頂或蹲底事故，而在轎廂導(dǎo)軌的上、下終端支架上安裝的裝置。當(dāng)轎廂越出頂層或底層的位置，而強(qiáng)迫減速開無齒同步曳引電梯的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 關(guān)又未能使電梯減速停駛時(shí)，上或下限位開關(guān)動(dòng)作，迫使電梯停駛。 本電梯模型是在轎廂的底部設(shè)置了一個(gè)按動(dòng)開關(guān)來模擬一個(gè)壓力繼電器 KP，實(shí)驗(yàn)人員在轎廂開門期間用手按動(dòng) KP，可以假設(shè)超載情況的發(fā)生。本電梯模型屬于后者方式。在實(shí)際電梯運(yùn)行過程中，當(dāng)由于故障轎廂超速時(shí)，限速器停 止運(yùn)行，并借助夾繩機(jī)構(gòu)提拉起安裝在轎廂梁上的連桿機(jī)構(gòu)，迫使安全鉗動(dòng)作，從而使轎廂強(qiáng)行制停在轎廂導(dǎo)軌上。圖中 SB22 為常閉的急停按鈕， XJ 為相序繼電器（相序無誤時(shí)常開觸點(diǎn)閉合）。 圖 36 保護(hù)環(huán)節(jié)綜合電路 Fig 36 The Chart of Integrated Protection Circuit 開放及關(guān)閉電梯和照明電路 啟動(dòng)電梯時(shí)，工作人員轉(zhuǎn)動(dòng)鑰匙開關(guān)， SQ20 常開 觸點(diǎn)閉合， KA3 得電吸合，PLC輸出接口 COM2 和 Y004 之間的 KA3常開觸點(diǎn)閉合，從而使 KM3 接觸器線圈得電吸合。電梯在三種工作狀態(tài)之間來回切換，構(gòu)成了完整的電梯工作過程。 電梯超載和防夾人控制程序 電梯超載控制程序 電梯超載保護(hù)的控制程序如圖 41 所示。這時(shí) X017 常閉觸點(diǎn)閉合，曳引電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行后，無論 Y040 還是 Y041 常閉觸點(diǎn)都一定閉合， T3 開始計(jì)時(shí)， 6s后 T3 常開觸點(diǎn)閉合使 Y006 為 ON且自保。電梯到達(dá)目標(biāo)層站平層時(shí)， 恰好 電梯 無齒同步曳引電梯的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 一層停的速度為零，因而變頻器的輸出也為零。以此類推，凡是電梯正在某層，而此層的廳正有順向呼梯信號(hào)，則 M19 為 ON，它能夠接通 Y005 的電路。 平層信號(hào) 在 PLC 的 X005 處接有光電開關(guān) SQ5 的常開觸點(diǎn)，當(dāng)電梯轎廂不在平層位置時(shí)，光電開關(guān)處于“吸合”狀態(tài)，其常開觸點(diǎn)閉合， X005為 ON狀態(tài)，當(dāng)轎廂平層時(shí)， SQ5處于 “釋放”狀態(tài)， X005為 OFF， 326步程序中 X005常閉觸點(diǎn)閉合使 M418為 ON。自學(xué)習(xí)成功后應(yīng)該將 X014 和線號(hào) 200 的 COM之間的短接線拆除。 C237 計(jì)數(shù)方向由特殊輔助繼電器 M8237 的狀態(tài)決定， M8237 為 ON 時(shí)，減計(jì)數(shù)； M8237 為 OFF 時(shí)，加計(jì)數(shù)。 M600 由 OFF 變?yōu)?ON 意味著到了一層的減速點(diǎn)（只有一處）， M601 由 OFF 變?yōu)?ON 意味著到了二層的減速點(diǎn)（上下各一處），以此類推， M604 由 OFF 變?yōu)?ON意味著到了五層的減速點(diǎn)（上下各一處）， M605 由 OFF 變?yōu)?ON 意味著到了六層的減速點(diǎn)（只有一處）。 無齒同步曳引電梯的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 圖 44 制動(dòng)程序 Fig 44The Programme of braking 調(diào)速及點(diǎn)動(dòng)程序 正常情況下，如果 Y040 或 Y041 有一個(gè)為 ON，電梯關(guān)好門，電機(jī)就應(yīng)該以頻率指令 8（此時(shí)變頻器的 7 三個(gè)端子和 11 接通）運(yùn)轉(zhuǎn)，這由 Y04 Y04Y044 全部為 ON 來實(shí)現(xiàn)。 無齒同步曳引電梯的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 非正常情況下，當(dāng)電梯出現(xiàn)失控情況，轎廂已經(jīng)到達(dá)頂層或底層而不能減速停車時(shí)，轎廂的打板會(huì)使上或下的強(qiáng)迫減速開關(guān)（為防止沖頂或蹲底的第一道防線），此時(shí)電梯必須減速。根據(jù)上述思路，設(shè)計(jì)的正常情況下調(diào)速程序和檢修狀態(tài)下的點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行程序見圖 45所示。 在硬件電路中可知，接觸器 KM KM2的常開觸點(diǎn)控制著制動(dòng)器的線圈回路，而模型所選制動(dòng)器是斷電制動(dòng)型的，且 KM KM2的線圈分別由 PLC的 Y000和 Y007端口控制，所以制動(dòng)程序就是如何置位 和如何復(fù)位 Y000 與 Y007 的問題。 M99 通過上升沿微分輸出指令取自 C237 的上升沿。也就是說，轎廂在一二層期間將 D201 的數(shù)據(jù)傳送給 D300，轎廂在二三 層期間將 D202 的數(shù)據(jù)傳送給 D300，以此類推，轎廂在五六層期間將 D205 的數(shù)據(jù)傳送給 D300。 INC和 DEC為加一和減一指令，在電梯向上運(yùn)行期間過一個(gè)平層點(diǎn) D200中 的數(shù)加一，向下運(yùn)行期間過一無齒同步曳引電梯的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 個(gè)平層點(diǎn) D200中的數(shù)減一，這樣電梯在一層到二層期間 D200中的數(shù)據(jù)是 0，二層到三層期間 D200 中的數(shù)據(jù)是 1，以此類推，在五層到六層期間 D200 中的數(shù)據(jù)為5。當(dāng)計(jì)數(shù)器的位元件為 ON 時(shí)，表示到達(dá)了樓層減速點(diǎn)。電梯在一層到六層時(shí)，對(duì)應(yīng) M600 到 M605 分別為 ON。下班關(guān)閉電梯時(shí)，電梯到達(dá)一層后，用鑰匙開關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)SQ20 最終會(huì)使 M15繼電器為 ON，從而實(shí)現(xiàn)下班自動(dòng)關(guān)門的功能。 無齒同步曳引電梯的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 防夾人控制程序 電梯模型的防夾人及開門控制程序如圖 41 所示。轎箱運(yùn)動(dòng)速度要經(jīng)過低速轉(zhuǎn)變?yōu)橹兴?，并以中速運(yùn)行至減速點(diǎn)。 無齒同步曳引電梯的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 第 4章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 下位機(jī)控制軟件設(shè)計(jì) 本文的控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)主要內(nèi)容 :一是下位機(jī) PLC控制器的電梯控制軟件的設(shè)計(jì)開發(fā)；二是上位機(jī)組態(tài)王電梯的仿真運(yùn)行和監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)開發(fā)。 SQ11～ SQ16 為每層的廳門限位開關(guān)，當(dāng)廳門關(guān)閉時(shí)各自對(duì)應(yīng)的限位開關(guān)常開觸點(diǎn)閉合。它是在維修中或其它緊急情況下，防止電梯造成危險(xiǎn)的重要安全措施。 電源相序保護(hù)、超速保護(hù)及急停等 （ 1）電源相序保護(hù) 當(dāng)電源缺相或錯(cuò)相時(shí)應(yīng)該停止電梯的運(yùn)行。在實(shí)際電梯中有安全觸板、光電式保護(hù)裝置等多種措施來實(shí)現(xiàn)此種保護(hù)，但實(shí)質(zhì)上都是切斷關(guān)門電路隨即接通開門電路。碰輪的動(dòng)作，通過鋼絲繩迫使只有人工才能復(fù)位的極限開關(guān) 動(dòng)作，切斷主電路電源，從而迫使轎廂停止運(yùn)行，防止其沖頂或蹲底。用上強(qiáng)迫減速開關(guān) SQ1的常閉觸點(diǎn)接于 PLC 的 X000 輸入口，下強(qiáng)迫減速開關(guān) SQ3 的常閉觸點(diǎn)接于 PLC 的 X003 輸入口，在以后的程序中用它們的常閉觸點(diǎn)分別和運(yùn)行軟繼電器 Y040 和 Y041 常開觸點(diǎn)串聯(lián)控制減速繼電器置位指令即可。 結(jié)合前述的變頻器端子功能，可以知道 PLC的輸出端子 Y0 Y041 控制變頻器的 2 端子，即是控制變頻器的正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行，也就是控制電梯的上、下運(yùn)行。 VS616G5 的 PG 速度控制卡有四種類型，分別為 PGA PGB PGD PGX2,其中 PGB2 為有 PG 矢量控制方式專用，根據(jù)電梯的實(shí)際控制要求，本系統(tǒng)選用 PGB2 速度卡。 主拖動(dòng)電路及反饋電路設(shè)計(jì) 變頻器主電路電源端子 R、 S、 T 應(yīng)該通過自動(dòng)空氣斷路器和交流接觸器與電源連接，無需考慮相序。 旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖頻率的計(jì)算 電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖最終會(huì)送到 PLC 高速計(jì)數(shù)器的脈沖輸入端子，而 PLC 對(duì)所接收的脈沖輸入信號(hào)是有一定頻率限制的，在此對(duì)所選的旋轉(zhuǎn)編碼器在電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)所發(fā)出的脈沖頻率加以核算。 無齒同步曳引電梯的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 光電式增量編碼器的設(shè)計(jì)制造工藝簡單，價(jià)格便宜，使用方便，常常被用來測量電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，它的輸出信號(hào)接到變頻器的脈沖輸入端，作為變頻器的轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)。 無齒同步曳引電梯的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 圖 31 VS616G5 變頻器端口功能圖 Fig 31 The Chart of VS616G5 Inverter Interface Function 旋轉(zhuǎn)編碼器的選擇 旋轉(zhuǎn)編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式測量裝置，通常安裝在被測的電機(jī)軸上，隨被測軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，用以測量轉(zhuǎn)動(dòng)量，并把它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式的輸出信號(hào)。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。 4）其它信號(hào)包括：樓層顯示指示信號(hào) 3 個(gè)、上下行指示信號(hào) 2 個(gè)、蜂鳴器 1個(gè)，共 6個(gè)。 4）開關(guān)門信號(hào) 2個(gè)。 FX2N 系列與 FX2 系列相比，面積、體積小 50%。凡需要低速直接傳動(dòng)的場合，均可采用本產(chǎn)品，若配以變頻電源，則可變換電機(jī)轉(zhuǎn)速以適合各種需要。電梯上行和下行時(shí)，外部有上行下行箭頭顯示樓層走向。所以，從這個(gè)意義上說，它具有很突出的柔性控制能力。微機(jī)應(yīng)用于電梯控制，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能控制，并可以對(duì)電梯實(shí)施群控調(diào)度管理圖 21 永磁同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)原理圖 電動(dòng)機(jī) 5 轎廂 無齒同步曳引電梯的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 以提高運(yùn)行效率。 根據(jù)逆變器組成器件和工作方式的不同，可將自控式永磁同步 電機(jī)作如下簡單分類：一類電機(jī)為晶閘管無換向器電機(jī)，又稱為負(fù)載換向同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。永磁同步電動(dòng)機(jī)采用了永磁 材料，電動(dòng)機(jī)不需要?jiǎng)?lì)磁電流，定子電流的無功分量極低，功率因數(shù)可達(dá)到近似于 1。 （ 2）能夠提高電梯曳引系統(tǒng)的安全性、可靠性。磁通太弱，則沒有充分利用鐵芯，電機(jī)容許的輸出轉(zhuǎn)速下降，電機(jī)的功率得不到充分利用而浪費(fèi)；若 增大磁通，將引起磁路過分飽和而使勵(lì)磁電流增加，功率因數(shù)降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)因繞組過熱而損壞電機(jī)。 另外，同樣載重量、梯速的電梯，交流調(diào)壓調(diào)速電梯相對(duì)于變壓變頻 (VVVF)調(diào)速電梯，其電動(dòng)機(jī)容量要求相對(duì)較大。本節(jié)主要為轎廂的升降運(yùn)動(dòng)選擇拖動(dòng)方案。 電梯作為垂直運(yùn)輸?shù)纳翟O(shè)備，其特點(diǎn)是在高層建筑物中所占的面積很小，同時(shí)通過電氣或其他的控制方式可以將乘客或貨物安全、合理、有效地運(yùn)送到不同的樓層。城市化的急劇擴(kuò)張，致使土地資源日益緊張，從而建筑業(yè)得以迅速發(fā)展，一幢幢的高樓拔地而起，十幾層至幾十層的賓館、飯店、辦公樓鱗次 櫛比。一方面是下位機(jī) PLC 用戶程序的設(shè)計(jì)，它包括了十個(gè)環(huán)節(jié)，重點(diǎn)是保護(hù)程序的設(shè)計(jì)和測取減速點(diǎn)程序的設(shè)計(jì)。因此，本文在電梯模型的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了電梯的監(jiān)控系統(tǒng)。 電梯監(jiān)控系統(tǒng)同樣是電梯技術(shù)的熱點(diǎn)。 在進(jìn)行控制系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)，本文分析比較了控制系統(tǒng)各主要組成環(huán)節(jié)的硬件實(shí)現(xiàn)方式和特點(diǎn)，從而完成了整個(gè)控制系統(tǒng)的硬件選型與設(shè)計(jì)。 PLC。為了滿足市場的需求，適應(yīng)社會(huì)對(duì)電梯行業(yè)技術(shù)人才的需求，使一批專業(yè)的電梯技術(shù)人 才脫穎而出，許多高校設(shè)置了建筑電氣及其智能化本科專業(yè)。電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)對(duì)電梯的啟動(dòng)加速、穩(wěn)定運(yùn)行和制動(dòng)減速等起著控制作用。 調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速性能也不是很高，在加減速階段要進(jìn)行嚴(yán)格的速度閉環(huán)控制，這也就增加了電梯 控制的難度。 異 步 電 動(dòng) 機(jī) 的 轉(zhuǎn) 速n=no(1S)=60f1(1S)/p，當(dāng)轉(zhuǎn)差率 S 變化不大且 S1 時(shí)， n 基本上正比于 no。 永磁同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)方式 永磁同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)概述及特點(diǎn) 三相永磁同步電動(dòng)機(jī) (The Permanent Mag Synchronous Motor,PMSM)變頻調(diào)速系統(tǒng)，基于先進(jìn)的 DSP 嵌入式處理器，采用矢量控制原理，實(shí)現(xiàn)了電流、速度雙閉環(huán)控制，較好的實(shí)現(xiàn)了同步電機(jī)的低速控制，有良好的抗干擾性能，滿足了無齒輪電梯電氣拖動(dòng)系統(tǒng)的要求。正由于這個(gè)優(yōu)點(diǎn)，永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯拖動(dòng)系統(tǒng)就不需要減速機(jī)構(gòu)，非常適合無齒輪曳引電梯。 永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制方式 永磁同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方式可分為兩大類：一類是他控式變頻調(diào)速系統(tǒng)；另一類是自控式變頻調(diào)速系統(tǒng)。如果電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底之類的嚴(yán)重故障，不但會(huì)造成電梯機(jī)械部件損壞，還可能 出現(xiàn) 人身事故?？删幊绦蚩刂破魇菍樵诠I(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)計(jì)算機(jī)，其出現(xiàn)后就受到普遍重視，發(fā)展也十分迅速，在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中占有了極其重要的地位，最重要的原因是它與現(xiàn)有的各種控制方式相比較，具有如下獨(dú)一無二的特點(diǎn)： 可靠性高 PLC 開發(fā)時(shí)在硬件方面采用了屏蔽、濾波、電源調(diào)整與保護(hù)、隔離及模塊結(jié)構(gòu)等措施來增加 PLC 的可靠性；在軟件方面，設(shè)置了自診斷、警戒時(shí)鐘 WDT、信息保護(hù)和恢復(fù)等措施。 體積小，重量輕，能耗低 由于半導(dǎo)體集成電路的應(yīng)用， PLC的體積相對(duì)很小。應(yīng)用本產(chǎn)品可簡化傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，免除齒輪減速機(jī)構(gòu)的噪音。綜合考慮性能價(jià)格比和可靠性后，本設(shè)計(jì)選擇了整體式箱體結(jié)構(gòu)的日本三菱公司生產(chǎn)的 FX2N 系列 PLC。 1）對(duì)全集選方式的電梯而言，內(nèi)外指令信號(hào)數(shù)量為 3N― 2（ N為層站數(shù)），所以本設(shè)計(jì)內(nèi)外指令信號(hào)數(shù)量為 16個(gè)。 1）對(duì)全集選方式的電梯，內(nèi)外選指示信號(hào)的數(shù)量為 3N― 2，所以有 16 個(gè)指示燈信號(hào)。所以，本設(shè)計(jì)選擇繼電器輸出方式的 PLC。 由于采用了最新式的硬件，因此功能