【正文】 中，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的動態(tài)性能。④直流電動機的價格遠高于交流電動機。多臺電機的逆變器共用一個直流母線，制動、減速時，能量反饋到直流母線上，可以供其他用電設(shè)備使用。 (4)直流電動機除勵磁外 ， 全部輸入功率都通過換向器流入電樞 ， 電機效率低 ， 由于轉(zhuǎn)子散熱條件差， 冷卻費用高。 (5)由于交流電動機結(jié)構(gòu)簡單 ， 因此有可能與機械合為一體 ， 形成機電一體化產(chǎn)品 ， 大大簡化機械結(jié)構(gòu)，減小體積和重量，提高可靠性。 上海海洋大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 PLC 自動停車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計 第 11 頁 共 61 頁 系統(tǒng)整體方案 本電梯系統(tǒng)，以 PLC為核心，利 用旋轉(zhuǎn)編碼器采集脈沖數(shù)來確定轎廂所在位置，從而通過邏輯運算，輸出相應(yīng)的信號控制變頻器的輸出頻率，從而改變 電動機的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)電梯的啟動、加速、滿速、減速運行，又保證良好的舒適性。 變頻器的選型 變頻器是利用電力電子器件把工頻電源變換成各種頻率的 交流電源以實現(xiàn)電動機的變速運行的上海海洋大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 PLC 自動停車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計 第 12 頁 共 61 頁 設(shè)備，是運動控制系統(tǒng)中的功率變換器。所以選擇時要注意能否增加擴展模塊，以及擴展模塊的數(shù)量問題 。在西 門子推出的 S7200 CPU22X 系列產(chǎn)品中， S7200 CPU226 模塊產(chǎn)品指令豐富、運行速度快、具有較強的通信能力。在一個系統(tǒng)中的所有擴展模塊的電流總和不能超過該項值。本設(shè)計電梯即采用有齒輪曳引機，其一般采用蝸輪減速傳動機構(gòu)。電梯停止運行時，制動器應(yīng)能保證在 125%～ 150%的額定載荷情況下，電梯保持靜止直到工作時才松閘。 制動器的最低起動電壓和最高釋放電壓，應(yīng)分別低于電磁鐵額定電壓的 80％和 55％，制動器開啟遲后時間不超過 s。電動機定子繞組溫升在采用 B級或 F級絕緣時，應(yīng)分別不超過 80℃或 105℃。 （ 2） 脈沖：≤ 500p/r 。其特點是：只有在旋轉(zhuǎn)期間會輸出對應(yīng)旋轉(zhuǎn)角度脈沖，它是利用計數(shù)來測量旋轉(zhuǎn) 的方式，通過 PLC 采集旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的脈沖信號將電梯定位，如圖 44所示 。制動器線圈的輸入端應(yīng)設(shè)有接線端子。因為高轉(zhuǎn)速軸上所需的制動力矩小，這樣可減小制動器的結(jié)構(gòu)尺寸。如圖 41所示： 圖 41 曳引機圖 Figure 41 traction machine diagram 本設(shè)計電梯所采用有齒輪曳引機 外形結(jié)構(gòu)。 本系統(tǒng)選用的擴展模塊配置為： EM223 數(shù)字量 擴展模塊： 16 入 /16 出， 1 個 上海海洋大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 PLC 自動停車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計 第 14 頁 共 61 頁 曳引機的選型 現(xiàn)在一般的曳引機分為無齒曳引機和有齒曳引機兩種。綜合以上幾點，本系統(tǒng)選用西門子的 S7200 系列的 CPU226 CN AC/DC/RLY模塊作為現(xiàn)場控制的核心。 （ 4）編程及設(shè)定參數(shù)簡單方便 本系統(tǒng)的使用對象為大眾，設(shè)置時就要考慮人們的素質(zhì)及技術(shù)熟練程度，所以選擇的 PLC應(yīng)能夠有很好的人機接口方式（控制面板）。西門子 MM440變頻器由微控制器控制，并采用具有現(xiàn)代先進技術(shù)水平的絕緣柵雙極性晶體管（ IGBT）作為功率輸出器件，它具有很高的運行可靠性和功能多樣性。電梯系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖 33所示： 曳 引 機 門 機 顯 示P L C變 頻 器電 源P GP現(xiàn) 場 信 號P 主 令 信 號 和 傳 感 器 信 號 圖 33 電梯系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 Figure33 structured flowchart of elevator system 系統(tǒng)有手動模式和自動模式兩種控制方式，當系統(tǒng)處于自動模式時，只需按下操作面板上的系統(tǒng)啟動按鈕， PLC 就會自動執(zhí)行設(shè)定的程序，達到控制目的；當系統(tǒng)處于手動模式時，只 需按下操作面板上手動按鈕，并向 PLC發(fā)出控制輸入，然后由 PLC根據(jù)輸入，操作外部設(shè)備（如繼電器），完成一些列預(yù)先設(shè)定好的動作，便于調(diào)試和排除故障。 隨著電動機功率的增加 ， 交流調(diào)速總成本的增長 比 直 流調(diào)速總成本的增加要慢 ， 大于某一功率后 ， 交流調(diào)速就比直流調(diào)速便宜 。 近年來 ， 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展 ， 大功率交流調(diào)速的性能己達到直流傳動的水平 ， 裝置成本降低到與直流傳動相當或者略低的程度 ， 由于維修費用及能耗大大降低， 可靠性提高，因此出現(xiàn)了以交流傳動代替直流傳動的強烈趨勢。軋鋼廠存在大量沖擊性負載，若控制不好諧波勢必會對電網(wǎng)產(chǎn)生嚴重干擾。②交流電動機無電 刷和換向器，不易出現(xiàn)故障，維修非常簡單。 通過對矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制策略的改進，可以大大降低轉(zhuǎn)矩脈動，降低噪聲，使電機可以運行于極 低速下。（如：電機最高轉(zhuǎn)速 1400rpm，功率 4MW，則容量和積為 *106KW （ 4）變頻器采用線性 V/F控制，與 PLC，旋轉(zhuǎn)編碼器構(gòu)成閉環(huán)的速度控制，根據(jù)轎廂到達的不同位置及控制信號需要判斷所要到達的樓層從而輸出不同的頻率來實現(xiàn)轎廂的速度控制。 ○ 2 門鎖：層門門鎖設(shè)置在層門內(nèi)測，門關(guān)閉后，將層門緊鎖。 （ 3） 轎廂上的主要部件及功能 ○ 1 操縱箱：操縱箱裝載轎廂內(nèi)靠近轎 廂門 附近。 ○ 2 導(dǎo)軌：導(dǎo)軌通過導(dǎo)軌支架被固定在井道壁上，導(dǎo)軌的位置限定了轎廂和對重的位置。電梯樓層的定位由 高速計數(shù) 端 口集與曳引輪相連的旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖數(shù)及轎廂所在位置決定。電梯在向上運行的過程中按登記的指令信號和向上召喚信號逐一予以停靠。 該系統(tǒng)包括工藝的設(shè)計、方案的選擇、硬件的設(shè)計、軟件的設(shè)計及模擬調(diào)試五部分 。在電梯控制系統(tǒng)中，采用的是閉環(huán)矢量控制。國內(nèi)對變速恒頻風(fēng)力發(fā)電有較深研究的大學(xué)有：清華大學(xué)、沈陽工業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)等。而截止 2020年，國內(nèi)累計推廣應(yīng)用變頻調(diào)速裝置 800～ 1200萬 kw， 約 80～ 120億元，僅占 潛在市場的 7%左右。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 電梯行業(yè)是一個特種行業(yè)，國家對電梯的設(shè)計、制造、安裝以及 使用都有詳細的國家標準。并聯(lián)控制就是兩臺電梯共享廳外召喚信號，并能夠按照預(yù)先設(shè)定的調(diào)配原則自動地調(diào)配某臺電梯去應(yīng)答廳外召喚信號。電梯控制系統(tǒng)一般采用隨機邏輯方式，當 變頻器接收到 控制器發(fā) 出的呼梯方向信號，變頻器依據(jù) 設(shè)定 的速度及加速度值，啟動電動機，達到 最大速度后，勻速運行，在到達目的層的減速點時， PLC控 制變頻器以設(shè)定的 減速度將最大速度減至爬行速度后 停車。 整個系統(tǒng)軟硬件搭配合理，維護方便，具有較高的性價比 ， 在實驗室模擬調(diào)試中運行穩(wěn)定 可靠，能夠很好地完成電梯的雙聯(lián)控制，是一種切實可行的控制方案， 具有良好的推廣前景。本論文設(shè)計了雙聯(lián)六層電梯控制系統(tǒng)的硬件和軟件，有效地實現(xiàn)了 系統(tǒng)的 傳動 控 制 、安全控制、故障顯示及故障處理。電梯是根據(jù)外部呼叫信號以及自身控制規(guī)律等運行的，而呼叫是隨機的，電梯實際上是一個人機交互式的控制系統(tǒng)，電梯系統(tǒng)可以涵蓋電機拖動技術(shù)、變頻技術(shù)、 PLC技術(shù)、電工電子技術(shù)、電氣控制技術(shù)、裝配技術(shù)、通訊技術(shù) 、工控組態(tài)監(jiān)控技術(shù)等。 兩臺電梯的并聯(lián)控制，其最終目的是把對 應(yīng)于某一樓層召喚信號 (而不是某一臺電梯的召喚信號，因為召喚信號必須共享；該信號包含要求電梯運行的方向 )合理地分配給電梯群中最有利的一臺電梯。 PLC主要是對電梯的信號進行邏輯處理，變頻器則對電梯的運行速度進行控制，以改善運行曲線 。 變頻器在中國有巨大的需 求潛力 ， 根據(jù) 1997年原國家經(jīng)貿(mào)委調(diào)查數(shù)據(jù)，全國潛在變頻器市場約1200～ 1800億元。 目前，國內(nèi)變頻器產(chǎn)品多為通用的電壓等級為 AC (Alternating Current) 380V 的中小功率產(chǎn)品，而在變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)所需要的高壓大功率雙向變頻器，成熟產(chǎn)品不多。全面而完善的保護功能為系統(tǒng)提供了可靠而良好的保上海海洋大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 PLC 自動停車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計 第 3 頁 共 61 頁 護性能，高性能的矢量控制技術(shù)，有多種控制方式靈活選用，適用不同的領(lǐng)域。 本系統(tǒng)通過 PLC與 MM440變頻器實現(xiàn)兩臺電梯的并聯(lián)控制，并且通過對變頻器多段速設(shè)定來實現(xiàn)電梯不同門層的運行控制，利用 PLC對電梯位置進行實時監(jiān)控，采用 旋轉(zhuǎn)編碼器和高速計數(shù)器設(shè)定值比較確定 電梯運行位置 ， 使電梯準確減速與停靠。當進入轎廂的乘客按 下指令按鈕時，指令信號被登記，當?shù)却趶d 門外的乘客按下召喚按鈕時，召喚信號被登記。變頻器經(jīng)過內(nèi)部設(shè)定預(yù)置速度控制電梯的啟動 、 加速及滿速運行。 （ 2） 電梯井道里的主要部件及功能 ○ 1 轎廂 :由轎廂架、轎廂體等組成，為承載物件所需的載體。 ○ 7 隨行電纜：電梯隨行電纜是電梯機房電氣器件與轎廂、井道及廳門等處電氣器件相連接的導(dǎo)線。 （ 4） 電梯層門口的主要部件及功能 ○ 1 層門：層門設(shè)置在層站入口的封閉門。當停站后，信號被取消。 r／ min，超過這一數(shù) 值時，直流電機的設(shè)計和制造就非常難 了。 低速大 扭矩 適用于低速大轉(zhuǎn)矩的場合，起動性能 優(yōu)良，轉(zhuǎn)矩脈動小。 交流拖 動 控 制 系統(tǒng) 已 經(jīng) 成 為當 前 電 力 拖動 控 制 的主要發(fā)展方向，而軋機的交流調(diào)速傳動是當代軋機電氣傳動的發(fā)展趨勢：①交流電動機特別是籠型異步電動機的價格遠低于直流電 動機。由于共用一個有源前端和直線母線，裝置簡化，占地面積更小，總投資減少。 交流電機沒有上述缺點 ， 但調(diào)速困難 。 (6)成本方面 ， 交流調(diào)速的功率裝置 (變 頻器與電網(wǎng)補償裝置 )和控制裝置比直流調(diào)速的功率裝置 (速流 器與補償裝置 )和控制裝置貴 ， 但是它的電動機便宜 。通過旋轉(zhuǎn)編碼 器的脈沖數(shù)的反饋構(gòu)成電梯的閉環(huán)系統(tǒng)的控制。本方案選擇 西門子的 MM440 型號， MM440 是用于控制三相交流電動機速度的變頻器，有多種型號供用戶選用，恒轉(zhuǎn)矩控制方式時額定功率范圍為 120kw～200kw，可變轉(zhuǎn)矩控制方式時的額定功率可達 250kw。 （ 3）可靠性高 上海海洋大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 PLC 自動停車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計 第 13 頁 共 61 頁 本系統(tǒng)要求能適應(yīng)惡劣的溫室生產(chǎn)環(huán)境（溫度和濕度環(huán)境很差）。適用于要求較高的中小型控制系統(tǒng)。經(jīng)檢查，擴展模塊后電流總和沒有超出。這種曳 引機主要有曳引電動機，蝸輪，蝸桿，制動器，曳引繩輪等構(gòu)成。 （ 2） 制動器一般都是裝在電動機和減速器之間，即裝在高轉(zhuǎn)速軸上。制動器線圈耐壓試驗，導(dǎo)電部分對地間施加 1000V，歷時 1min，不得有擊穿現(xiàn)象。 表 43 不同等級材料溫度 表 ℃ Table 43 temperature table of different rank of material 線圈絕緣材料等級 溫 升 最高溫度 A E B F 65 80 90 115 100 115 125 150 設(shè)計的參數(shù)：曳 引 機： 速 比 15:1 模 數(shù) (蝸輪減速器 ) 拖動電機： 型 號： JW524 電 壓： AC220V 50Hz 功 率： 轉(zhuǎn) 速： 1400 rpm 現(xiàn)實的參數(shù)：曳引機： 速 比 35:2 模 數(shù) (蝸輪減速器 ) 拖動電機： 型 號： YTTD132TVF36 級 數(shù)： 6 電 流： 功 率： 上海海洋大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 PLC 自動停車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計 第 17 頁 共 61 頁 轉(zhuǎn) 速： 950 r/min 門電機的選型 實際參數(shù)： 電梯門機用三相異步電機產(chǎn)品 型 號 ： 額定功率 :80W 額定電壓 :220VAC 額定電流 : 額定轉(zhuǎn)速 :930r/min 額定頻率 :50HZ 絕緣等級 :B級 防護等級 :IP44 工作制 :S3 40% 安裝尺寸 : 光電編碼器的選型 本電梯的定位裝置為增量型旋轉(zhuǎn)編碼器。 上海海洋大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 PLC 自動停車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計 第 18 頁 共 61 頁 （ 3） 基本型號 ISC3806，矩形插座側(cè)出 G，輸出脈沖數(shù) 500p/r，三路輸出 A、 B、 Z， T