【正文】 厚板軋機(jī)、礦井卷?yè)P(yáng)機(jī)等，以及極高轉(zhuǎn)速的拖動(dòng)，如高速磨頭、離心機(jī)等，都以采用交流調(diào)速為宜。 ③ 交流電動(dòng)機(jī)可靠性和運(yùn)行效率高，免維護(hù)，所以能在惡劣環(huán)境中安全運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)使用場(chǎng)合的限制少。 采用這項(xiàng)技術(shù)能取得下述效果 : (1)減小維修工作量 ， 減 少停機(jī)時(shí)間 ， 提高產(chǎn) 量 。 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 硬件選型 通過(guò)合理的硬件選型和線路設(shè)計(jì)，是該系統(tǒng)達(dá)到了低噪音、高效率、節(jié)能、安全可靠。 （ 5）應(yīng)具有 通訊接口 由于本系統(tǒng)要求能接現(xiàn)場(chǎng)控制面板，所以應(yīng)該 有 通訊端口。 無(wú)齒輪曳引機(jī)用在運(yùn)行速度 V。制動(dòng)器的制動(dòng)輪就是電動(dòng)機(jī)和減速器之間的聯(lián)軸器圓 盤。 圖 44 光電編碼器圖 Figure 44 photoelectric encoder diagram 旋轉(zhuǎn)編碼器的中心軸通過(guò)彈性聯(lián)軸器與曳引輪帶動(dòng)轎廂及對(duì)重上下運(yùn)行的同時(shí)也帶動(dòng)了與之相連的旋轉(zhuǎn)編碼器作相應(yīng)的正反轉(zhuǎn)。 表 42 扭轉(zhuǎn)振動(dòng)速度有效值 mm／ s Table 42 Torsional vibration velocity valid values table 等 級(jí) 項(xiàng) 目 合格品 一等品 優(yōu)等品 扭轉(zhuǎn)振動(dòng)速度有效值 Vrms 客梯 貨梯 在曳引機(jī)通電持續(xù)率為 40％時(shí)，在檢驗(yàn)平臺(tái)上應(yīng)做下列高速正反方向、連續(xù)無(wú)故障運(yùn)轉(zhuǎn)，且減速器油溫應(yīng)不超過(guò) 85℃；制動(dòng)線圈溫升與最高溫度均應(yīng)不超過(guò)表 43規(guī)定。電梯正常使用時(shí)，一般都是在電梯通過(guò)電氣控制使其減速停止，然后再機(jī)械抱閘。 擴(kuò)展模塊時(shí)除要滿足性能要求外還要考慮到 5V 電源電流的預(yù)算：西門子的手冊(cè)上列出了每種CPU所能提供的最大 5V電源（ CPU為每個(gè)模塊供電）。 （ 2）功能強(qiáng) 本系統(tǒng)要求所選用的 PLC 除應(yīng)到達(dá)容量要求外，還要有增加 數(shù)字量擴(kuò)展模塊的功能。 （ 3） 變頻調(diào)速電梯采用 先進(jìn) 的 SPWM技術(shù)和 SVPWM技術(shù)，明顯改善了電動(dòng)機(jī)供電電源的質(zhì)量，減少了諧波，提高了效率和功率因數(shù)，節(jié)能明顯 [7]。 (3)為改善換 向能力 ， 要求電樞漏感小 ， 轉(zhuǎn)子短粗 ， 導(dǎo)致 GD2增大 ， 影響系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能 ， 在動(dòng)態(tài)性能要求高的場(chǎng)合，不得不采用雙電樞或者三電樞，帶來(lái)造價(jià)高、占地面積大、易共振等一系列的問(wèn)題。③由于直流電動(dòng)機(jī)換向能力的又限制了單機(jī)容量及轉(zhuǎn)速。直流與交流調(diào)速示意圖見圖 31和圖 32。 ○ 5 安全鉗：安全鉗由于限速器 作用而引 起動(dòng)作，迫使轎廂或?qū)χ匮b置卡停在導(dǎo)軌上，同時(shí)切斷控制回路電源的安全裝置。 ○ 3 控制柜：各種電子元器件和電器元件安裝在一個(gè)防護(hù)用的電器結(jié)構(gòu)內(nèi)，按預(yù)定程序控制電梯運(yùn)行的電控設(shè)備 。工藝流程圖如圖 21所示： 上海海洋大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 PLC 自動(dòng)停車庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 共 61 頁(yè) 控 制 器樓 層 顯 示 及 運(yùn) 行 方 向開 關(guān) 門 按 鈕門 鎖 及 安 全 回 路井 道 保 護(hù) 功 能 輸 入檢 修電 梯 上 行電 梯 下 行多 段 速 1M M 4 4 0 變 頻 器多 段 速 2多 段 速 3MP G編 碼 器 反 饋轎 廂 及 轎 內(nèi)控 制 板轎 內(nèi) 召 喚 及 控 制 信 號(hào)廳外 呼 叫抱 閘 控 制曳 引 機(jī)到 站 指 示 電 鈴報(bào) 警 輸 出 信 號(hào)開 關(guān) 門制動(dòng)器旋轉(zhuǎn)編碼器制動(dòng)器抱 閘 控 制 圖 21 PLC控制雙聯(lián)六層電梯工藝圖 Figure 21 PLCbased doublesix elevator control system process diagram 電梯在底層和頂層分別設(shè)有一個(gè)向上或向下召喚按鈕，而在其他各層 設(shè) 有上，下召喚按鈕。 AB公司的 Power Flex 7000系列采用 800A/1500A的 SGCT (Symmetrical Gate Commutated Thyristors)器件，功率范圍為 150KW6770KW，輸出電壓范圍為 kV6 kV，無(wú) 需熔斷器，有 12脈沖整流和 PWM整流兩種整流方式，提供 AFE有源前端技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng) [2]。同時(shí)系統(tǒng)也對(duì)變頻器有一些特殊的要求。如果兩電梯各自 獨(dú)立運(yùn)行，容易發(fā)生電梯 重復(fù) 響應(yīng)呼梯信號(hào) ，而運(yùn)行到站后，乘客已被另一臺(tái)電梯接走而空運(yùn)行的現(xiàn)象，長(zhǎng)期這樣必然造成很大的能源浪費(fèi)，而且給電梯的集中管理造成較大的困難；如果電梯各自獨(dú)立運(yùn)行，就沒有把電梯運(yùn)輸能力與乘客需求狀態(tài)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，沒有合理地調(diào)配電梯資源，電梯系統(tǒng)處于非最佳運(yùn)行狀態(tài)，很難提高運(yùn)行效率，乘客需求也不能得到最快的響應(yīng)和最好的滿足。 本文 通過(guò)對(duì)系統(tǒng)工藝的確定和詳細(xì)分析，提出了系統(tǒng)的控制要求，確定了系統(tǒng)的控制方案 ， 利用西門子 MM44O 變頻器來(lái)控制電梯的 運(yùn)行速度 ，并且實(shí)時(shí)顯示電梯運(yùn)行時(shí)的頻率 來(lái)監(jiān)控電梯運(yùn)行 速率變化 ；采用 旋轉(zhuǎn)編碼器 和 PLC 高速計(jì)數(shù)模塊構(gòu)成自動(dòng)定位控制系統(tǒng)， 通過(guò) 比 較判斷電梯位置，實(shí)現(xiàn)加減速 來(lái) 控制電梯 以達(dá) 準(zhǔn)確停 站， 從而構(gòu)成了 位置和速度雙反饋 控制，克服一些不良的空運(yùn)行狀態(tài)， 為電梯的群控和集中管理打下了基礎(chǔ)。當(dāng)前各地建筑物正朝著大型化和高層化方向發(fā)展，往往需要在建筑物內(nèi)安裝兩臺(tái)或多臺(tái)電梯，例如小高層住宅，一般每單元并列安裝兩臺(tái)電梯。 機(jī)械部分有導(dǎo)軌、轎廂、對(duì)重、鋼絲繩以及其 他機(jī)械部上海海洋大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 PLC 自動(dòng)停車庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 共 61 頁(yè) 分 ； 電氣部分有主控制板，變頻器、曳引機(jī)等部分構(gòu)成。 國(guó)外各大品 牌的變頻器生產(chǎn)商，起步較早，初步形成了系列化的產(chǎn)品，如 ABB公司的 ACS1000系列， SIMENSE公司的 SIMOVERT MV系列， AB公司的 Power Flex 7000系列等，其控制系統(tǒng)也己實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化。與傳統(tǒng)電梯相比，本電梯轎廂位置的檢測(cè)和電氣選層信號(hào)由安裝在轎廂頂上和曳引輪相連的旋轉(zhuǎn)編碼器 檢測(cè)， 而擺脫了以往靠繼電器和接觸開關(guān)等有觸點(diǎn) 器件控 制的龐雜線路系統(tǒng)，優(yōu)化了線路，大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，同時(shí)便于檢修 [4] 。 系統(tǒng)各功能單元的作用 （ 1） 電梯機(jī)房里的主要 部件及功能 ○ 1 曳引機(jī)是 驅(qū)動(dòng)電梯上下運(yùn)行的動(dòng)力裝置，它包括： 電 動(dòng)機(jī) 、 制動(dòng)器 、 減速箱 、 曳引輪 和 導(dǎo)向輪 。 ○ 2 轎內(nèi)指層燈：轎 內(nèi)指層燈設(shè)置于轎廂內(nèi)，用以顯示電梯運(yùn)行位置和運(yùn)行方向。 （ 6）該系統(tǒng)為雙電梯的并聯(lián)控制技術(shù)，采用兩臺(tái)電梯模擬現(xiàn)場(chǎng)的雙電梯技術(shù)，要求根據(jù)反饋信號(hào)，通過(guò) PLC的邏輯計(jì)算判斷哪個(gè)電梯運(yùn)行相應(yīng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)快速，高效的運(yùn)行。 采用交流調(diào)速系統(tǒng)，運(yùn)行性能優(yōu)異、節(jié)能效果顯著、降低運(yùn)營(yíng)成本，軋機(jī)等恒轉(zhuǎn)矩設(shè) 備節(jié)電率在 15～ 30％，一般在 20％左右。 上海海洋大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 PLC 自動(dòng)停車庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 共 61 頁(yè) 圖 31直流調(diào)速系統(tǒng)示意圖 Figure 31 direct current governor system schematic diagram 圖 32交流 調(diào) 速 系統(tǒng) 示 意圖Figure 32 alternating current governor system schematic diagram上海海洋大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 PLC 自動(dòng)停車庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 共 61 頁(yè) 直流調(diào)速控制簡(jiǎn)單 ， 調(diào)速性能好 ， 變流裝置 (晶閘管整流裝置 )容量小 ， 長(zhǎng)期以來(lái)在調(diào)速傳動(dòng)中一直占 統(tǒng)治地位，但也具有以下缺點(diǎn) : (1)功直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高、故障多、維護(hù)困難，經(jīng)常因火花大而影響生產(chǎn)。若 直 流電動(dòng)機(jī) 的 GD2不能滿 足 工藝要求 ， 需采用雙 電 樞或者三 電 樞時(shí)， 交流調(diào)速比直流調(diào)速要便宜許多 [6]。本系統(tǒng)選用的是西門子 micromaster440。 擴(kuò)展模塊的選型 根據(jù)本系統(tǒng)的實(shí)際情況，電梯共 31 個(gè)數(shù)字量輸入： 1 個(gè)一層定位感應(yīng)器， 1 個(gè)開門按鈕， 1 個(gè)關(guān)門按鈕， 1 個(gè)一樓上升按鈕， 1 個(gè)二樓上升按鈕， 1 個(gè)二樓下降按鈕， 1 個(gè)三樓上升按鈕， 1 個(gè)三樓下降 按鈕， 1 個(gè)四樓上升按鈕， 1 個(gè)四樓下降按鈕， 1 個(gè)五樓上升按鈕， 1 個(gè)五樓下降按鈕， 1 個(gè)六樓下降按鈕， 1個(gè)手動(dòng) /自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)， 1個(gè)慢上按鈕， 1個(gè)慢下按鈕， 1個(gè)直駛開關(guān)， 1個(gè)轎廂內(nèi)一樓按鈕， 1個(gè)轎廂內(nèi)二樓按鈕， 1個(gè)轎廂內(nèi)三樓按鈕， 1個(gè)轎廂內(nèi)四樓按鈕， 1個(gè)轎廂內(nèi)五樓按鈕，1個(gè)轎廂內(nèi)六樓按鈕， 1個(gè)轎門開到位開關(guān)， 1個(gè)轎門關(guān)到位開關(guān)， 1個(gè) 1～ 6樓層門連鎖， 1個(gè)門安全觸板開關(guān)（左）， 1個(gè)門安全觸板開關(guān)（右）， 1個(gè)急停開關(guān)， 1個(gè)超重限速斷繩保護(hù)上限位開關(guān)，1個(gè)超重限速斷繩保護(hù)下限位開關(guān)。由于蝸桿與蝸輪間有嚙合關(guān)系，曳引電動(dòng)機(jī)能夠 通過(guò)蝸桿驅(qū)動(dòng)繩輪作正反向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)轎廂和對(duì)重上下運(yùn)動(dòng)，如圖 42所示： 圖 42 曳引機(jī)連接圖 Figure 42 linking diagram of traction machine 上海海洋大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 PLC 自動(dòng)停車庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 共 61 頁(yè) 制動(dòng)器是電梯非常重要的安全裝置，其結(jié)構(gòu)如圖 43 所示 。 曳引機(jī)在檢驗(yàn)平臺(tái)上空載高速時(shí)， A 計(jì)權(quán)聲壓級(jí)的噪聲測(cè)量表面平均值 PAL_ 應(yīng)不超過(guò)表 41 規(guī)定。在結(jié)合 數(shù)字電路特別是單片機(jī)后，增量式旋轉(zhuǎn)編碼器在角度測(cè)量和角速度測(cè)量較絕對(duì)式旋轉(zhuǎn)編碼器更具有廉價(jià)和簡(jiǎn)易的優(yōu)勢(shì)。 (用于閉環(huán)調(diào)速電梯曳引機(jī)除外 )曳引輪節(jié)徑 D≥ 40d(d為曳引鋼絲繩直徑 )，按式 (1)設(shè)計(jì)： en ivD ?? ??? ?60000 (1) 式中： D—— 曳引輪節(jié)圓直徑， mm； v—— 曳引繩額定速度， m／ s； i—— 減速器速比； n—— 電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速， r／ min； e—— 速度系數(shù)，取 0． 94～ 1． 05。同時(shí)由于無(wú)齒輪曳引機(jī)沒有減速器等有利因素，所以使用壽命比較長(zhǎng)。 S7200 CPU 模塊包括一個(gè)中央處理單元（ CPU）、電源以及數(shù)字量 I/O點(diǎn)，這些都被集成在一個(gè)緊湊、獨(dú)立的設(shè)備中 [8]。 （ 3）在變頻器選型上，采用了西門子 M440 矢量控制變頻器，其脈寬調(diào)制的頻率可選 ， 可以大大降低電機(jī)運(yùn)行噪聲 ， 豐富的矢量控制功能使電梯運(yùn)行效率更高、更節(jié)能、更可靠 。 (3)減小電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 采用變頻調(diào)速技術(shù)，功率因數(shù)可達(dá)到 無(wú)功。現(xiàn)在交流調(diào)速取代直流調(diào)速系統(tǒng)已成為發(fā)展的趨勢(shì)，在一些新建的生產(chǎn)線上（包括主傳動(dòng)）都用交流調(diào)速（包括交流異步電機(jī)調(diào)速和交流同步電機(jī)調(diào)速）并且直流電機(jī)由于整流子的原因，在功率上受到限制，在很多場(chǎng)合直流電動(dòng)機(jī)已經(jīng)不能滿足要求。能夠保證電梯的安全正常運(yùn)行。 ○ 4 緩沖器：當(dāng)轎廂向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于斷繩、超載、安全鉗限速器不動(dòng)作、曳引輪和鋼絲繩打滑、制動(dòng)器失效、無(wú)制動(dòng)器力矩以及極限開關(guān)不起作用等原因，會(huì)造成轎廂向底坑掉落，這時(shí)，裝在轎廂下方底坑中的緩沖器，可以減緩轎廂與底坑間的沖擊。若無(wú)工作指令，則轎廂停留在最后停靠的層樓。通過(guò) MM440驅(qū)動(dòng)異步曳引機(jī)構(gòu)成的電梯系統(tǒng)完全滿足國(guó)標(biāo)GB75882020《電梯制造與安裝規(guī)范》， GB/T100581997《電梯技術(shù)條件》的要求 [3]。 在交一直一交變頻器中，按中 間直 流部分 的性質(zhì)，可分為電流型變頻器和電壓型變頻器。雙電梯的并聯(lián)控制是在單臺(tái)電梯控制的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成。 rotary encoder。 double sixlayer elevator。最快響應(yīng)調(diào)度原則在本質(zhì)上是一種按距離進(jìn)行調(diào)度的方法， 它能較好地解決服務(wù)快速性和節(jié)省能源問(wèn)題。 (2)按有無(wú)中間 低壓回路，可分為高一高變頻器和高一低一高變頻器。正是 MM440強(qiáng)大而靈活的功能可以勝任電梯控制系統(tǒng)的要求。如有信號(hào)再出現(xiàn)，則電梯根據(jù)信號(hào)位置選擇方向自行啟動(dòng)運(yùn)行。對(duì)重與轎廂襯托起平衡作用。 上海海洋大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 PLC 自動(dòng)停車庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 共 61 頁(yè) 控制要求 （ 1） 有必要的電氣保護(hù)和機(jī)械保護(hù)即電梯的安全裝置要既有電氣安全裝置，又有機(jī)械安全裝置。 交流調(diào)速方法中矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制可以控制動(dòng)態(tài)電磁轉(zhuǎn)矩，它們的控制性能可以抗衡甚至超過(guò)了直流調(diào)速系統(tǒng)，因?yàn)榻涣髡{(diào)速不存在直流電機(jī)的機(jī)械電流換相過(guò)程和交軸反應(yīng)。 上海海洋大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 PLC 自動(dòng)停車庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 61 頁(yè) 功率因 數(shù)及對(duì)