【正文】 成。電路中還設(shè)置了兩組上拉電阻，其作用在于在沒(méi)有輸入信號(hào)時(shí)，使74LS148 輸入端維持在高電平。從而實(shí)現(xiàn)了 PLC 對(duì)電梯模型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的控制。它包含雙極性 PWM 直流調(diào)速控制電路，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速與轉(zhuǎn)向控制。第二章根據(jù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用要求，從系統(tǒng)的組成、工作原理等方面對(duì)所要實(shí)現(xiàn)的電梯模型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（裝置）進(jìn)行了分析和構(gòu)思。⑥無(wú)機(jī)房電梯是近年來(lái)興起的一項(xiàng)電梯新技術(shù)，有曳引驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)、螺母螺桿驅(qū)動(dòng)、齒輪齒條驅(qū)動(dòng)、皮帶驅(qū)動(dòng)、直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)等方式。高性能的電梯技術(shù)主要有：可控硅供電的直流高速電梯、交流調(diào)速電梯、VVVF 控制的交流高速電梯、電腦控制電梯。L名符其實(shí)的電梯，于 1889 年出現(xiàn)。奧梯斯（Otis）本人和奧梯斯公司的工作。控制手段的變化則經(jīng)歷了從用模擬量作控制量，到用數(shù)字量作控制量，又到變成全數(shù)字量的速度控制系統(tǒng) [2]。3④微機(jī)控制電梯三菱公司的 SP－VF 系統(tǒng)，用在多微機(jī)控制上。 本文主要工作本文著眼于 PLC 控制實(shí)驗(yàn)的需要，基于模塊化的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)一套經(jīng)濟(jì)實(shí)用、功能完備、配備靈活的具有典型對(duì)象特性的電梯模型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，所做工作具有重要意義。3. 顯示電路 顯示電路主要用于對(duì)轎廂所在樓層位置的顯示，其通過(guò)對(duì)檢測(cè)電路輸出信號(hào)的譯碼，并將其轉(zhuǎn)換為半導(dǎo)體數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，達(dá)到對(duì)轎廂實(shí)時(shí)位置的顯示。 當(dāng)電梯模型上有按鍵被按下時(shí)，呼叫系統(tǒng)隨即產(chǎn)生相應(yīng)信號(hào)傳送給 PLC，經(jīng) PLC 的 I/O 口送到 CPU 中處理，CPU 處理后產(chǎn)生相應(yīng)指令，執(zhí)行相應(yīng)程序。各鍵按下時(shí)的代碼如表 所示。檢測(cè)各樓層所用的代碼如表 所示。當(dāng)它為高電平時(shí)，1～ 呈高阻態(tài)，既不驅(qū)動(dòng)總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響 [5]。它允許通過(guò)的最大電流為 50 ，最大允許電壓為A60V。ns A b1U b4U VT1 VT1 4 4 ont T t b2U b3U t ABU S+U t SU 16圖 310 IR2110 引腳排列IR2110的引腳排列如圖310所示，功能如下：引腳1： ，低端通道輸出；LO引腳2： ，公共端；CM引腳3： ，低端固定電源電壓；V引腳5： ，高端浮置電源偏移電壓；S引腳6： ，高端浮置電源絕對(duì)電壓；B引腳7： ，高端輸出；HO引腳9： ，邏輯電路電源電壓；D引腳13： ，邏輯電路偏移電路；SV引腳10： ，引腳11： ，引腳12： ，均是邏輯輸入；INSLIN引腳 引腳 引腳 14 均為空腳。在器件開通后，自舉電容兩端電壓比器件充分導(dǎo)通所需要的電壓（20 ）要高；設(shè)在V 的壓降（包括 的正向壓降）；設(shè)有1/2 的柵電VD1壓（柵極門檻電壓VTH 通常3～5 ）因泄漏電流引起電壓降。電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)信號(hào)由80C196KC的 。REFA/D（5） 轉(zhuǎn)換器的參考地，通常應(yīng)與 相同。.1（7） 準(zhǔn)備就緒信號(hào)（輸出） 。2. 控制電路工作原理231） 工作原理當(dāng)PLC的控制信號(hào)下達(dá)到80C196KC ，經(jīng)80C196KC 處理后，執(zhí)行相應(yīng)程序， 信號(hào)。設(shè)定計(jì)時(shí)器T1每隔1ms產(chǎn)生一次中斷，以此為一個(gè)時(shí)間片段。本設(shè)計(jì)選用SGS公司生產(chǎn)的L298芯片構(gòu)成的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路。SV引腳5： ，控制全橋驅(qū)動(dòng)器 工作狀態(tài)。當(dāng)電流小于 2 給定電流時(shí)候，反饋電阻上的電壓隨電機(jī)繞組相電流的增大而增大，在沒(méi)有達(dá)到2 之前，不發(fā)生斬波 [16]。當(dāng)時(shí)鐘f KΩf=振蕩器脈沖使觸發(fā)器置1，電機(jī)繞組想電流上升，采樣電阻的 電壓上升到基S準(zhǔn)電壓 時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，使觸發(fā)器復(fù)位，功率晶體管關(guān)斷，電流下降，等REFV待下一個(gè)振蕩脈沖的到來(lái)。引腳4： ，電機(jī) 相驅(qū)動(dòng)電源信號(hào)。 。因?yàn)榇_定斬波頻率的線路為一個(gè)RC組合電路。ABCD引腳12： ，5 供電輸入。這兩種信號(hào)稱為“抑制信號(hào)”，作用是抑制驅(qū)動(dòng)級(jí) A、B （INH1 ）和C、D （INH2）的相位，從而影響電機(jī)的轉(zhuǎn)速。脈沖分配器內(nèi)部是一個(gè)3bit可逆計(jì)數(shù)器，加上一些組合邏輯，產(chǎn)生每周期8步格雷碼時(shí)序信號(hào)，這也就是半步工作方式的時(shí)序信號(hào)。 2. 工作原理29圖 324 門控驅(qū)動(dòng)電路原理圖門控驅(qū)動(dòng)電路原理圖如圖324所示，本設(shè)計(jì)中采用L298的A橋驅(qū)動(dòng)器來(lái)做步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)橋。每個(gè)橋有一個(gè)電源引腳 [15]。圖 319 看門狗保護(hù)電路MAX704 是低成本微處理器監(jiān)控芯片，它的主要作用有：、掉電或不穩(wěn)定時(shí)產(chǎn)生一個(gè)低電平復(fù)位信號(hào)輸出；2. 為 存儲(chǔ)器，COMS或其它功率邏輯電路提供后備電源；3. 電壓測(cè)量器。γ＝0時(shí)， ＝－ ，電機(jī)反向全速運(yùn)行；T時(shí)， 為負(fù)，電機(jī)反轉(zhuǎn)；.5OU＝， ＝0，電機(jī)轉(zhuǎn)速為零；γ時(shí)， 為正，電機(jī)正轉(zhuǎn)；＝1時(shí)， ＝ ；電機(jī)正向全速運(yùn)行；OU需要說(shuō)明的是，在 ＝，雖然電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)，但電樞上的電壓瞬時(shí)值γ并不為零。（2）HSO 六個(gè)引腳均為高速輸出部件的輸出端，其編號(hào)分別為、 、 、,其中 和 與 HSI部件共用。這樣，對(duì)一個(gè) 16 位寬度存儲(chǔ)器的寫操作按如下方式：＝0， ＝1 選擇低字節(jié)ABE＝1， ＝0 選擇高字節(jié)H＝0， ＝0 選擇一個(gè)字其中 為地址總線的最低位。提供突然間紊亂或從硬件故障中自動(dòng)恢復(fù)的能力。當(dāng)電路中的電流高于 ( )時(shí)，LM358 輸出高電平，輸入到IA80C196KC 的 TXD/ 端口，啟動(dòng)保護(hù)程序。當(dāng) 為低電平時(shí)， 開通， 斷開， 柵電荷經(jīng) 、HINM2VSgR迅速釋放， 關(guān)斷。IR2110 驅(qū)動(dòng)器是美國(guó)IR公司生產(chǎn)的。通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)電梯模型的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的控制來(lái)滿足轎廂按要求運(yùn)行的目的。之后，輸出端持續(xù)向外輸出新的鎖存信號(hào)，如此循環(huán)。 圖32 紅外反射式開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖33 紅外開關(guān)產(chǎn)品實(shí)物圖如圖 34，每一層各安有上下兩個(gè)紅外反射光電開關(guān)（以下簡(jiǎn)稱紅外開關(guān)） ，它們能確保電梯在到達(dá)某一樓層后，準(zhǔn)確的向 PLC 輸送這一樓層的信號(hào)。8第三章 電梯模型的電氣系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 信號(hào)綜合及顯示電路 呼叫電路圖 31 呼叫電路原理圖呼叫電路是信號(hào)綜合電路的重要組成部分，主要用于實(shí)現(xiàn)電梯內(nèi)、外呼梯信號(hào)的生成。7 門控電路門控電路主要實(shí)現(xiàn)電梯轎廂門和廳門的開啟/關(guān)閉功能。 信號(hào)綜合及顯示電路1. 呼叫電路本文設(shè)計(jì)的呼叫系統(tǒng)主要用于電梯外部樓層呼叫信號(hào)和轎廂內(nèi)部樓層呼叫電 梯 模 型 實(shí) 驗(yàn)系 統(tǒng)信 號(hào) 綜 合 及 顯示 系 統(tǒng) 轎 廂 控 制 系 統(tǒng) 門 控 系 統(tǒng)呼叫電路 檢測(cè)電路 顯示電路 主電路 驅(qū)動(dòng)電路 保護(hù)電路 門控驅(qū)動(dòng)電路 門控控制電路控制電路6信號(hào)、門控制信號(hào)及消防維修信號(hào)的產(chǎn)生和傳遞。電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)是樓宇自動(dòng)控制、工業(yè)過(guò)程控制的典型實(shí)例，也是PLC、電氣控制等課程實(shí)踐教學(xué)的理想研究對(duì)象。3）電梯機(jī)房的負(fù)荷減輕。 （5）現(xiàn)代電梯階段。使用人力的絞車被以蒸汽為動(dòng)力的、具有簡(jiǎn)單機(jī)械裝置的升降機(jī)代替了。這個(gè)時(shí)期，由于蒸氣機(jī)的發(fā)明，人類進(jìn)入了以發(fā)動(dòng)機(jī)代替繁重體力勞動(dòng)的新時(shí)期。這一階段一直持續(xù)到 20 世紀(jì) 70 年代中期。2）建筑物電源設(shè)備的容量降低。 課題來(lái)源及意義電梯作為現(xiàn)代生產(chǎn)、生活重要的運(yùn)輸和交通工具，是比較復(fù)雜的機(jī)、電結(jié)合成一體的大型工業(yè)產(chǎn)品，既有完善的機(jī)械專用構(gòu)造，又有復(fù)雜的電氣控制部分。信號(hào)綜合及顯示電路分呼叫電路、檢測(cè)電路和顯示電路三部分；轎箱控制系統(tǒng)包括主電路、驅(qū)動(dòng)電路、控制電路和保護(hù)電路四部分；門控系統(tǒng)分為門控驅(qū)動(dòng)電路和門控控制電路兩部分。它們是維護(hù)電路安全，防止元器件損壞的必要措施。當(dāng)轎廂到達(dá)三層時(shí)，位置檢測(cè)開關(guān)產(chǎn)生轎廂在三樓的位置信號(hào)，將其輸送給PLC,PLC 馬上給 80C196KC 下達(dá)停止命令，80C196KC 停止向電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路輸送 PWM 波，則電機(jī)停轉(zhuǎn)。當(dāng)轎廂不經(jīng)過(guò)開關(guān)時(shí)，紅外光未被反射回接收管，光敏三極管接收到的紅外光不能使光敏三極管導(dǎo)通，外 呼 內(nèi)呼及維護(hù)名稱 代碼 功能 名稱 代碼 功能Y0 0000 五層向下 Y8 1000 呼叫一層Y1 0001 四層向上 Y9 1001 呼叫二層Y2 0010 四層向下 Y10 1010 呼叫三層Y3 0011 三層向上 Y11 1011 呼叫四層Y4 0100 三層向下 Y12 1100 呼叫五層Y5 0101 二層向上 Y13 1101 呼叫開門Y6 0110 二層向下 Y14 1110 呼叫關(guān)門Y7 0111 一層向上 電子鎖 1111 消防維護(hù)10光電開關(guān)輸出高電平；反之，當(dāng)轎廂經(jīng)過(guò)開關(guān)時(shí)，紅外發(fā)射管發(fā)射的光經(jīng)其反射后，被接收管接受，光電開關(guān)輸出低電平。其主要功能為將輸入信號(hào)鎖存，并持續(xù)向外輸出被鎖存的信號(hào)，直到有新的信號(hào)到來(lái)將原有信號(hào)沖刷掉。表 4 線—七線譯碼/ 驅(qū)動(dòng)器功能表輸 入 輸 出數(shù)字 A3 A2 A1 A0LTRBIBIROYa Yb Yc Yd Ye Yf Yg1 H X L L L H H L H H L L L L2 H X L L H L H H H L H H L H3 H X L L H H H H H H H L L H4 H X L H L L H L H H L L H H5 H X L H L H H H L H H L H H 轎箱控制系統(tǒng) 主電路及保護(hù)電路設(shè)計(jì) 轎廂控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)。1t圖 38 雙極式 H 型電路原理圖 15圖 39 MOSFET 驅(qū)動(dòng)電壓的波形 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)1. IR2110由于用 IR2110 構(gòu)成功率驅(qū)動(dòng)電路時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快、成本低、體積小，功耗低的優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路中采用 IR2110 作為主電路的功率驅(qū)動(dòng)模塊。此時(shí) 可1CM1VgR1Sgc1Cgc1C1V等效為一個(gè)電壓源。該電路采用一片 LM358 運(yùn)算放大器、一只型號(hào)為 2CW3720A[10]的穩(wěn)壓二級(jí)管( )、一個(gè) 10 電阻、一個(gè) 1 電阻和 5 的穩(wěn)壓電源構(gòu)成同V?KΩV向比較器。在 16MHz 時(shí)鐘下，檢測(cè)和產(chǎn)生脈沖的分辨率可達(dá) ，即可由 HIS 檢測(cè) 570KHz 的輸入脈沖，也可由 HSO?產(chǎn)生 570KHz 的脈沖；（6）具有選擇 10 位/8 位轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)，還可控制 A/D 轉(zhuǎn)換的時(shí)間；（7）具有全雙工串行口；（8）外圍事務(wù)服務(wù)器，以很小的 CPU 開銷為 I/O 功能部件服務(wù)；（9）監(jiān)視定時(shí)器。在訪問(wèn)一個(gè) 16 位寬的存儲(chǔ)器時(shí)，需選擇 功能，BHE即當(dāng) ＝0 時(shí)，選擇連接至數(shù)據(jù)總線高位字節(jié)的存儲(chǔ)器。第三部分：I/O 信號(hào)線，即 I/O 功能部件的輸入或輸出線，共 48 個(gè)引腳，它們是：（1）HSI 四個(gè)引腳均為高速輸入部件的輸入端，其編號(hào)為、 、 、 ，其中的 和 引腳與 HSO 部件共用。連續(xù)改OUVγρ變 ，即可實(shí)現(xiàn)電機(jī)正/反向的無(wú)極調(diào)速。電路原理圖如圖 319 所示[13]。L298下橋臂NPN 晶體管的發(fā)射極引出外引腳，用來(lái)連接電流檢測(cè)電阻。OUT引腳14： ，全橋驅(qū)動(dòng)器 的輸出端。它產(chǎn)生三種相序，對(duì)應(yīng)三種不同的工作方式，即半步方式（HALFSTEP ）；基本步距（FULLSTEP,整步）一相激勵(lì)方式；基本步距兩相激勵(lì)方式。圖 326 四相八拍、半步方式或稱半階段 圖 327 雙四拍、整步方式或稱全階段圖 328 單四拍、整步方式而在采用兩相連接全階段模式時(shí)，就沒(méi)有INH1和INH2信號(hào)產(chǎn)生。當(dāng)其為低電平時(shí)，斬波信號(hào)OTR作用于禁止信號(hào)，而當(dāng)它是高電平時(shí)，斬波信號(hào)作用于 、 、 、 信號(hào)。 斬波器的斬波頻率為 （?8）斬波頻率的取值一般大于10 ，如果斬波器的斬波頻率過(guò)高，就會(huì)增加KHz開關(guān)損耗，使發(fā)熱嚴(yán)重，效率降低，可靠性也下降；如果斬波頻率過(guò)低，則會(huì)引起電機(jī)運(yùn)行中振動(dòng)加劇，運(yùn)行特性也會(huì)變壞。f=引腳17： ，正/反轉(zhuǎn)方向信號(hào)輸入端。A引腳5： ，抑制1腳，抑制驅(qū)動(dòng)級(jí) 、 。這樣，觸發(fā)器輸出的是恒頻PWM信號(hào)，調(diào)制L297的輸出信號(hào)，繞組相電流峰值由 整定。電阻上的電壓為 （3SV=IR7）由于 ，由式（1）知， 。IN1引腳7： ，控制全橋驅(qū)動(dòng)器 工作狀態(tài)。1．L298 介紹L298的外型如圖321 所示， L298是一種專用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)集成芯片，內(nèi)部為雙H橋結(jié)構(gòu)，可接受標(biāo)準(zhǔn) TTL邏輯電平信號(hào)，H橋可承受46V電源電壓， ，可驅(qū)