【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，越來(lái)越快速。 無(wú)噪聲機(jī)房和小噪聲運(yùn)行，大大降低了對(duì)環(huán)境的影響。 綜上所述， 本設(shè)計(jì)采用調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速（ VVVF）電機(jī)拖動(dòng)控制系統(tǒng)，以期達(dá)到預(yù)期的目的 。 電梯 主拖動(dòng)系統(tǒng)方案圖見(jiàn)附圖 12。 第二章 電梯控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的比較 繼電器組成的順序控制系統(tǒng)是最早的一種實(shí)現(xiàn)電梯控制的方法。但是，進(jìn)入九十年代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)電梯的安全性、可靠性的要求越來(lái)越高，繼電器控制的弱點(diǎn)就越來(lái)越明顯。 可編程序控制器 (PLC)最早是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來(lái)的，是專門為工業(yè)環(huán) 境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點(diǎn)，目前，電梯的繼電器控制方式已逐漸被 PLC 控制所代替。同時(shí)，由于電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動(dòng)方式已由原來(lái)直流調(diào)速逐漸過(guò)渡到了交流變頻調(diào)速。因此， PLC 控制技術(shù)加變頻調(diào)速技術(shù)己成為現(xiàn)代電梯行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)。 電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：所有控制功能及信號(hào)處理均由硬件實(shí)現(xiàn)，線路直觀，易于理解和掌握，適合于一般技術(shù)人員和技術(shù)工人所掌握；系統(tǒng)的保養(yǎng)、維修及故障檢查無(wú)需較高的技術(shù)和特殊的工具、儀器；大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價(jià)格較便宜；多年來(lái)我國(guó)一 直生產(chǎn)這類電梯，技術(shù)成熟，己形成系列化產(chǎn)品，技術(shù)資料圖紙齊全，熟悉、掌握的人員較多。 但是，電梯繼電器控制系統(tǒng)存在很多的問(wèn)題：系統(tǒng)觸點(diǎn)繁多、接線線路復(fù)雜，且觸點(diǎn)容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而故障率較高；普通控制電器及硬件接線方法難以實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制功能，使系統(tǒng)的控制功能不易增加，技術(shù)水平難以提高；電磁機(jī)構(gòu)及觸點(diǎn)動(dòng)作速度比較慢，機(jī)械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度難以提高；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機(jī)械動(dòng)作噪音大；由于線路復(fù)雜，易出現(xiàn)故障，因而保養(yǎng)維修工作量大，費(fèi)用高，而且檢查故障困難，費(fèi)時(shí)費(fèi)工。 電梯繼電器控制系 統(tǒng)故障率高，大大降低了電梯的可靠性和安全性，經(jīng)常造成停梯，給乘用人員帶來(lái)不便和驚憂。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，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。 PLC 是一種用于工業(yè)自動(dòng)化控制的專用計(jì)算機(jī)，實(shí)質(zhì)上屬于計(jì)算機(jī)控制方式。 PLC 與普通微機(jī)一樣，以通用或?qū)Ｓ?CPU 作為字處理器，實(shí)現(xiàn)通道 (字 )的運(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，另外還有位處理器 (布爾處理器 )，進(jìn)行點(diǎn) (位 )運(yùn)算與控制。 PLC控制一般具有可靠性高、易操作、維修、編程簡(jiǎn)單、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。 首先，可靠性，對(duì)可維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。 1）PLC 不需要大量的活動(dòng)元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡(jiǎn)單，維修時(shí)間短。 2） PLC 采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如，冗余設(shè)計(jì)，斷電保護(hù)，故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等，提高了 MTBF，降低了 MTTR，使可靠性提高。 3） PLC 有較高的易操作性，它具有編程簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易等特點(diǎn)，一般不易發(fā)生操作的錯(cuò)誤。 4） PLC 是為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制而專門設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比通用計(jì)算機(jī)控制更簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言和更可靠的硬件。采用了精簡(jiǎn)化的編程語(yǔ)言，編程出錯(cuò)率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計(jì) 的硬件使可靠性大大提高。 5）在 PLC 的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件 。采用先進(jìn)的工藝制造流水線制造 。對(duì)干擾的屏蔽、隔離和濾波等；對(duì)電源的斷電保護(hù) 。對(duì)存儲(chǔ)器內(nèi)容的保護(hù)等。 6） PLC的軟件方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如：采用軟件濾波 。軟件自診斷 。簡(jiǎn)化編程語(yǔ)言等。 其次，易操作性， PLC 的易操作性表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面 :： 1）操作方便 對(duì)PLC 的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數(shù) PLC 采用編程器進(jìn)行輸入和更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對(duì)大中型的 PLC，編程器采用了 CRT 屏幕顯示，因此，程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需要的地址編號(hào)或接點(diǎn)號(hào)進(jìn)行搜索或順序?qū)ふ?，然后進(jìn)行更改。更改的信息可在液晶屏或 CRT 上顯示。 2）編程方便 PLC 有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可供使用。對(duì)電氣技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握 f 地解。采用布爾助記符編程語(yǔ)言時(shí)，十分有助于編程人員的編程。 3）維修方便 PLC 具有的自診斷功能對(duì)維修人員維修技能的要求降低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快的找到故障的部位，以便維修。 最后， 靈活性， PLC 的靈活性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 :： 1）編程的靈活性。 PLC采用的編程語(yǔ)言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖，功能模塊和語(yǔ)句描述編程語(yǔ)言。編程方法的多樣性使編程方便、應(yīng)用面拓展。 2）擴(kuò)展的靈活性。 PLC 的擴(kuò)展靈活性是它的一個(gè)重要特點(diǎn)。它可根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不同，即可進(jìn)行容量的擴(kuò)展、功能的擴(kuò)展、應(yīng)用和控制范圍的擴(kuò)展。 3）操作的靈活性。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得十分容易。 PLC 控制電梯的優(yōu)點(diǎn)： (1)在電梯控制中采用了 PLC，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行的自動(dòng)控制，可靠性大大提高。 (2)去掉了選層器及大部分繼電器 ，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部線路簡(jiǎn)化。 (3)PLC 可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。 (4)PLC 可進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)與報(bào)警顯示，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修。 (5)用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運(yùn)行效率。 (6)更改控制方案時(shí)不需改動(dòng)硬件接線。為便于比較 PLC 控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn) 現(xiàn)列表如下，詳見(jiàn)表 21。 從 表 21 可以看出， PLC 控制系統(tǒng)具有繼電器控制系統(tǒng)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)將逐漸被 PLC 控制系統(tǒng)所取代是大勢(shì)所趨。 表 21 PLC 控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng) 比較項(xiàng)目 繼電器控制系統(tǒng) PLC 控制系統(tǒng) 控制功能 實(shí)現(xiàn) 有許多繼電器，采用接線的方式來(lái)完成控制功能 各種控制功能通過(guò)編制的程序來(lái)實(shí)現(xiàn) 對(duì)控制要求變更適應(yīng)性 適應(yīng)性差，需要重新設(shè)計(jì)，改變繼電器和接線 適應(yīng)性強(qiáng)，只需針對(duì)程序進(jìn)行修改 控制速度 低，靠機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn) 極快，靠微處理器進(jìn)行處理 特殊功能 一般沒(méi)有 有 安裝，施工 連線多，施工繁 安裝容易，施工方便 可靠性 差，觸點(diǎn)多，故障多 高，因元器件采取了篩選和抗老化等可靠性措施 壽命 短 長(zhǎng) 可擴(kuò)展性 困難 容易 維護(hù) 工作量大，故障不易查找 有自診能力，維護(hù)工作量小 PLC 控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)比較 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域中，其主機(jī)一般采用能夠在惡劣工業(yè)環(huán)境下可靠運(yùn)行的工控機(jī)。工控機(jī)有通用微機(jī)應(yīng)用發(fā)展而來(lái)，在硬件結(jié)構(gòu)方面總線標(biāo)準(zhǔn)化程度高，品種兼容性強(qiáng)，軟件資源豐富，能提供實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持， 故對(duì)要求快速，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，模型復(fù)雜的工業(yè)對(duì)象的控制占有優(yōu)勢(shì)。但是，它的使用和維護(hù)要求工作人員應(yīng)具有一定的專業(yè)知識(shí)，技術(shù)水平較高，且工控機(jī)在整機(jī)水平上尚不能適應(yīng)惡劣工作環(huán)境。可編程控制器對(duì)此進(jìn)行了改進(jìn)，變通用為專用，有利于降低成本，縮小體積，提高可靠性等特性，更適應(yīng)過(guò)程控制的要求。 PLC 控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)比較見(jiàn)表 22。 從 表 22 可見(jiàn)，在控制功能方面， PLC 與通用計(jì)算機(jī)相比，工作更穩(wěn)定可靠，而且編程簡(jiǎn)單，使用方便，應(yīng)用設(shè)計(jì)和調(diào)試周期可大大縮短，加之又能在惡劣的工業(yè)環(huán)境下和強(qiáng)電一起工作，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。 表 22 PLC 控制系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的比較 比較項(xiàng)目 通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng) PLC 控制系統(tǒng) 工作目的 科學(xué)計(jì)算 工業(yè)自動(dòng)控制 工作環(huán)境 對(duì)工作環(huán)境要求高 對(duì)工作環(huán)境要求低，可在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作 工作方式 中斷處理方式 循環(huán)掃描方式 系統(tǒng)軟件 需配備功能較強(qiáng)的系統(tǒng)軟件 一般只需簡(jiǎn)單的監(jiān)控程序 采用的特殊措施 掉電保護(hù)等一般性措施 采用多種抗干擾措施，自診斷，斷電保護(hù)，可在線維修 編程語(yǔ)言 匯編語(yǔ)言，高級(jí)語(yǔ)言，如 BASIC，C 等 梯形圖，助記符語(yǔ)言， SFC 標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言 對(duì)操作人 員的要求 需專門培訓(xùn)，并具有一定的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ) 一般的技術(shù)人員，稍加培訓(xùn)即可操作使用 對(duì)內(nèi)存的要求 容量大 容量小 價(jià)格 價(jià)格高 價(jià)格低 其他 若用于控制，一般需自行設(shè)計(jì) 機(jī)種多，模塊種類多，易于集成系統(tǒng) 電梯控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)通過(guò)多種方案的比較和參照， 可看出 PLC 控制具有顯著的優(yōu)點(diǎn)： 在電梯控制中采用了 PLC，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行的自動(dòng)控制，可靠性大大提高；可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能； 可進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)與報(bào)警顯示，提高運(yùn)行安全性 和可靠性，并便于檢修； 用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運(yùn)行效率。 綜上所述，本設(shè)計(jì) 采用 PLC 控制。 第三章 電梯控制系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì) 電梯控制系統(tǒng)原理框圖設(shè)計(jì) 電梯控制系統(tǒng)原理框圖如圖 所示，主要由轎箱內(nèi)指令電路、門廳呼 叫電路、主拖動(dòng)電機(jī)電路、開(kāi)關(guān)門電路、檔層顯示電路、按鈕記憶燈電路、樓層檢測(cè)與平層檢測(cè)傳感器及 PLC 電路等組成的。 圖 電梯控制系統(tǒng)原理框圖 平層感應(yīng)器 平層 拖動(dòng) 減速 減速點(diǎn)信號(hào) 定向平層 樓層信號(hào) 位置信號(hào) 起動(dòng) 指層 轎內(nèi)指令、廳內(nèi)召喚 電梯控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)由轎廂、開(kāi)關(guān)門機(jī)構(gòu)、曳引機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)等組成，如圖 。 圖 電梯控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 第四章 主要元器件選型 門拖動(dòng)元器件的選擇 永磁同步伺服系統(tǒng) 的 重點(diǎn) 選擇 電梯門 機(jī)控制系統(tǒng)要使電梯門開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)快速起、停、加速、減速，且運(yùn)行平穩(wěn)，到位準(zhǔn)確。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，需解決好電機(jī)的選擇問(wèn)題，控制電路的 選擇及設(shè)計(jì)問(wèn)題 。 眾所周知，在所有的電機(jī)中，直流電機(jī)的調(diào)速特性最好，但其不可避免的有刷結(jié)構(gòu)制約了其應(yīng)用場(chǎng)合。在工業(yè)生產(chǎn)中大量應(yīng)用的交流異步電機(jī)雖然控制簡(jiǎn)單，卻有著調(diào)速精度不高的問(wèn)題，而交流同步電機(jī)存在著控制復(fù)雜，容易失步的缺點(diǎn)。相對(duì)而言， 永磁同步 電機(jī)結(jié)合了直流電機(jī)與交流同步電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，具有體積小，壽命長(zhǎng)，控制簡(jiǎn)單，調(diào)速精度高，且不會(huì)失步的特點(diǎn)。 因此，門 拖動(dòng)系統(tǒng)采用 三相交流永磁同步 伺服電機(jī) 。 三相交流永磁同步伺服電機(jī)簡(jiǎn)稱交流伺服電機(jī)（ AC server motor)或伺服電機(jī)，由于它具有高響應(yīng)、高精度、運(yùn)行平穩(wěn)、恒轉(zhuǎn)矩輸出、能過(guò)載、低噪聲、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介、可靠性高、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，是目前旋轉(zhuǎn)電機(jī)中最佳的控制電機(jī)。 伺服電機(jī)的電源及運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是由驅(qū)動(dòng)器提供和控制的。驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)能力及驅(qū)動(dòng)指標(biāo)的優(yōu)異，影響伺服電機(jī)的機(jī)械輸出特性；伺服電機(jī)性能 參數(shù)的優(yōu)異，影響驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)和控制效果。 伺服電機(jī)的選型是多個(gè)因素綜合考慮、合理選擇的過(guò)程，一般應(yīng)著重注意這曳引機(jī) 門機(jī) 顯示 現(xiàn)場(chǎng)信號(hào) PLC 變頻器 電源 PGggGgGGFGGG 幾個(gè)參數(shù)的選擇：電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩、電機(jī)運(yùn)行的最高 轉(zhuǎn)速、負(fù)載慣量及電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量、加減速時(shí)所需要的過(guò)載能力、電機(jī)起停頻率等。 綜合考慮各種因素，為滿足設(shè)計(jì)要求，采用 安川∑ Ⅱ系列伺服 系統(tǒng)。本系統(tǒng)的 伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置了 伺服電機(jī)全部的參數(shù)，采用 先進(jìn)的控制算法及伺服電機(jī)優(yōu)良的性能 ， 性價(jià)比極佳。 安川∑ Ⅱ系列伺服 系統(tǒng)不僅具有伺服快速響應(yīng)性、高速高精度的特性，而且具有如下優(yōu)點(diǎn)： 簡(jiǎn)單 （ 1） 設(shè)定簡(jiǎn)單 在線自學(xué)習(xí)功能能夠自動(dòng)測(cè)定機(jī)械的必要參數(shù)，自動(dòng)設(shè)定必要的伺服增益，初學(xué)者也能很快得心應(yīng)手的應(yīng)用。 （ 2） 電機(jī)自動(dòng)識(shí)別 自動(dòng)識(shí)別伺服電機(jī)的容量和型號(hào)，自動(dòng)設(shè)定電機(jī)參數(shù)。 （ 3） 維護(hù)簡(jiǎn)單 主控回路分離布線，用戶參數(shù)可在控制器上直接設(shè)定，減少了配線（絕對(duì)編碼器配線數(shù)從 15 減少到 7 根，增量式從 9 根減少到 5 根），這些都使配線、維護(hù)更加簡(jiǎn)單方便。 高性能 （ 1） 整定時(shí)間短 擴(kuò)充了新的控制算法，實(shí)現(xiàn)了模式跟蹤控制、制振控制，強(qiáng)化了對(duì)振動(dòng)的抑制。對(duì)于低剛性機(jī)械，定位時(shí)間比原產(chǎn)品縮短了 2/3。 （ 2） 高速高精度 采用高分辨率的編碼器（ 16 位、 17 位），提高了位置控制精度。采用 dp 軸變換電流控制法，將轉(zhuǎn)矩控制精度從177。 5%提高到177。 2%。 （ 3） 平穩(wěn)運(yùn)行 采用速度跟蹤控制技術(shù)，減小了電機(jī) 轉(zhuǎn)速波動(dòng)，低速下也能極平穩(wěn)地運(yùn)行。 柔性化設(shè)計(jì) （ 1） 多合一控制 轉(zhuǎn)矩控制、位置控制和速度控制三位一體，控制方位切換采用參數(shù)設(shè)定切換。 （ 2） 廣泛適用 伺服控制器有基本功能型、擴(kuò)展功能型，伺服電機(jī)從小容量到大容量，制動(dòng)器和減速機(jī)都可選，充分考慮各種控制要求和安裝場(chǎng)合。 （ 3） 環(huán)境適用性強(qiáng) 保護(hù)等級(jí)： IP55 標(biāo)準(zhǔn) ， IP67 標(biāo)準(zhǔn) 。 耐振性： 耐振強(qiáng)度達(dá)到了 49m/s2 以下。 （ 4） 符合國(guó)際主要安全標(biāo)準(zhǔn)