【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 度地提高電機(jī)功率因數(shù)和電機(jī)效 率，同時(shí)降低了電機(jī)運(yùn)行損耗，特別適合電梯類(lèi)負(fù)載頻繁變化的 場(chǎng)合。 另外 ER740 變頻器的起動(dòng)、制動(dòng)具有可任意調(diào)節(jié)的 S 曲線(xiàn)和零頻仍可輸出 150%力矩的特點(diǎn)，配以高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器，控制精度可達(dá) %,使得電梯運(yùn)行舒適感好，零速抱閘，平層精度高。無(wú)須配專(zhuān)用電機(jī)，可自學(xué)習(xí)所配電機(jī)的各個(gè)參數(shù)，精確控制任何品牌的電機(jī)。采用高性能 IGBT，載波頻率 20KHZ， 從而使變頻器輸出一個(gè)不失真的正弦流波形，使電機(jī)始終運(yùn)行于靜噪音狀態(tài)。 14 第三章 可編程序控制器 (PLC) PLC 發(fā)展歷史 與特點(diǎn) 歷史 20 世紀(jì) 70 年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使 PLC 增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。此時(shí)的 PLC 為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來(lái)后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為 Programmable Logic Controller（ PLC）。 20 世紀(jì) 70 年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高 的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、 PID 功能及極高的性?xún)r(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。 20 世紀(jì) 80 年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得廣泛應(yīng)用。世界上生產(chǎn)可編程控制器的國(guó)家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。 20 世紀(jì) 80 年代至 90年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為30~40%。在這時(shí)期， PLC 在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高， PLC 逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地 位的 DCS 系統(tǒng)。 20 世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易 . 特點(diǎn) ⑴ 結(jié)構(gòu)靈活 ： 不受環(huán)境的限制，有電即可組建網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)可以靈活擴(kuò)展接入端口數(shù)量，使資源保持較高的利用率，在移動(dòng)性方面可與 WLAN 媲美。 ⑵ 傳輸效果好 ： 可以很平順的在線(xiàn)觀(guān)賞 DVD 影片，它所提供的 14Mbps 帶寬可以為很多應(yīng)用平臺(tái)提供保證。最新的電力線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) HomePlug AV 傳輸速度已經(jīng)達(dá)到了200Mbps；為了確保 QoS， HomePlug AV 采用了時(shí)分多路訪(fǎng)問(wèn)（ TDMA）與帶有沖突檢測(cè)機(jī)能的載體偵聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)（ CSMA）協(xié)議，兩者結(jié)合，能夠很好地傳輸流媒體。 ⑶ 范圍廣 ： 無(wú)所不在的電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)也是這種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。雖然無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可以做到不破墻，但對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，其必需布設(shè) N多個(gè) AP 才能滿(mǎn)足需求，而且同樣不能避 15 免信號(hào)盲區(qū)的存在。而電力線(xiàn)是最基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)，它的規(guī)模之大，是其他 任何網(wǎng)絡(luò)無(wú)法比擬的。由此，運(yùn)營(yíng)商就可以輕松地把這種網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)滲透到每一處有電力線(xiàn)的地方。這一技術(shù)一旦全面進(jìn)入商業(yè)化階段，將給互聯(lián)網(wǎng)普及帶來(lái)極大的發(fā)展空間。終端用戶(hù)只需要插上電力貓，就可以實(shí)現(xiàn)因特網(wǎng)接入，電視頻道接收節(jié)目，打電話(huà)或者是可視電話(huà)。 ⑷ 低成本 ： 充分利用現(xiàn)有的低壓配電網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，無(wú)需任何布線(xiàn)，節(jié)約了資源。無(wú)需挖溝和穿墻打洞，避免了對(duì)建筑物、公用設(shè)施、家庭裝潢的破壞，同時(shí)也節(jié)省了人力。相對(duì)傳統(tǒng)的組網(wǎng)技術(shù)， PLC 成本更低，工期短，可擴(kuò)展性和可管理性更強(qiáng)。目前國(guó)內(nèi)已開(kāi) 通電力寬帶上網(wǎng)的地方，其包月使用費(fèi)用一般為 5080 元 /月左右，這樣的價(jià)格和很多地方的 ADSL 包月相持平。 ⑸ 適用面廣 ： PLC 作為利用電力線(xiàn)組網(wǎng)的一種接入技術(shù)，提供寬帶網(wǎng)絡(luò) “ 最后一公里 ” 的解決方案，廣泛適用于居民小區(qū)，酒店，辦公區(qū)，監(jiān)控安防等領(lǐng)域。它是利用電力線(xiàn)作為通信載體，使得 PLC 具有極大的便捷性，只要在房間任何有電源插座的地方，不用撥號(hào)，就立即可享受 ~45Mbps 的高速網(wǎng)絡(luò)接入，來(lái)瀏覽網(wǎng)頁(yè)﹑撥打電話(huà)，和觀(guān)看在線(xiàn)電影，從而實(shí)現(xiàn)集數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻，以及電力于一體的 “ 四網(wǎng)合一 ” 。 可編程序控制器 (PLC)的選擇 : ⑴ 用干簧管磁感應(yīng)器或其它位置開(kāi)關(guān) :這種方法直觀(guān)、簡(jiǎn)單，但由于每層需使用一個(gè)磁感應(yīng)器，當(dāng)樓層較高時(shí)，會(huì)占用 PLC 太多的輸入點(diǎn)。 ⑵ 利用穩(wěn)態(tài)磁保開(kāi)關(guān) :這種方法需對(duì)磁保開(kāi)關(guān)的不同狀態(tài)進(jìn)行編碼，在各種編碼方式中適合電梯控制的只有格雷變形碼，但它是無(wú)權(quán)代碼，進(jìn)行運(yùn)算時(shí)需采用 PLC 指令譯碼，比較麻煩，軟件譯碼也使程序變的龐大。 ⑶ 利用旋 轉(zhuǎn)編碼器 :目前， PLC 一般都有高速脈沖輸入端或?qū)Ｓ糜?jì)數(shù)單元，計(jì)數(shù)準(zhǔn)確，使用方便，因而在電梯 PLC 控制系統(tǒng)中，可用編碼器測(cè)取電梯運(yùn)行過(guò)程中的準(zhǔn)確源，硬件連接可謂簡(jiǎn)單方便。由以上分析可見(jiàn)，用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)轎廂位置優(yōu)于其他方法，故本設(shè)計(jì)采用此法。 要求可編程控制器必須具有高數(shù)計(jì)數(shù)器。又因?yàn)殡娞菔请p向運(yùn)行的，所以 PLC 還須具有可逆計(jì)數(shù)器。綜合考慮后，本設(shè)計(jì)選擇了日本三菱公司生產(chǎn)的 FX 系列機(jī)。 FX 系列機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn) : ⑴ 體積極小 ⑵ 先進(jìn)美觀(guān)的外部結(jié)構(gòu) ⑶ 提供多種子系列供用戶(hù)選用 16 ⑷ 靈活多變的系統(tǒng)配置 ⑸ 功能強(qiáng)、使用方便 三菱 PLC的產(chǎn)品系列 PLC 是一種集成型小型單元式 PLC。且具有完整的性能和通訊功能等擴(kuò)展性。如果考慮安裝空間和成本是一種理想的選擇。 ⑴ FX1N 系列 : 是三菱電機(jī)推出的功能強(qiáng)大的普及型 PLC。具有擴(kuò)展輸入輸出，模擬量控制和通訊、鏈接功 能等擴(kuò)展性。是一款廣泛應(yīng)用于一般的順序控制三菱 PLC。 ⑵ FX2N 系列 : 是三菱 PLC 是 FX家族中最先進(jìn)的系列。具有高速處理及可擴(kuò)展大量滿(mǎn)足單個(gè)需要的特殊功能模塊等特點(diǎn)，為工廠(chǎng)自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。 ⑶ FX3U: 是三菱電機(jī)公司新近推出的新型第三代三菱 PLC,可能稱(chēng)得上是小型至尊產(chǎn)品?；拘阅艽蠓嵘?，晶體管輸出型的 基本單元 內(nèi)置了 3 軸獨(dú)立最高 100kHz的定位功能，并且增加了新的定位指令，從而使得定位控制功能更加強(qiáng)大，使用更為方便。 ⑷ FX1NC FX2NCFX3UC 三菱 PLC: 在保持了原有強(qiáng)大功能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了極為可觀(guān)的規(guī)?？s小 I/O 型接線(xiàn)接口降低了接線(xiàn)成本，并大大節(jié)省了時(shí)間。 PLC 三菱機(jī)公司推出的大型 PLC,CPU 類(lèi)型有基本型 CPU，高性能型 CPU，過(guò)程控制 CPU,運(yùn)動(dòng)控制 CPU,冗余 CPU 等?？梢詽M(mǎn)足各種復(fù)雜的控制需求。三菱電 機(jī) 中國(guó) 事業(yè)的快速發(fā)展，為了更好地滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)用戶(hù)對(duì)三菱 PLC， Q系列產(chǎn)品高性能、低成本的要求，三菱電機(jī)自動(dòng)化特推出經(jīng)濟(jì)型 QUTESET 型三菱 PLC，即一款以自帶 64點(diǎn)高密度混合單元的5 槽 Q00JCOUSET；另一款自帶 2 塊 16 點(diǎn)開(kāi)關(guān)量輸入及 2 塊 16 點(diǎn)開(kāi)關(guān)量輸出的 8 槽Q00JCPUS8SET，其性能指標(biāo)與 Q00J 完全兼容，也完全支持 GXDeveloper 等 軟件 ，故具有極佳的性?xún)r(jià)比。 PLC\A系列 使用三菱專(zhuān)用順控芯片（ MSP），速度 /指令可媲美大型三菱 PLC。A2ASCPU 支持 32個(gè) PID 回路。而 QnASCPU 的回路數(shù)目無(wú)限制，可隨內(nèi)存容量的大小而改變；程序容量由 8K 步至 124K 步，如使用存儲(chǔ)器卡， QnASCPU 則內(nèi)存量可擴(kuò)充到 2M字節(jié)；有多種特殊模塊可選擇，包括網(wǎng)絡(luò)，定位控制，高速計(jì)數(shù)，溫度控制等模塊。 三菱 PLC工作 原理與特性 17 。 ⑴ CPU 運(yùn)算和控制中心 ， 起 “ 心臟 ” 作用。 縱：當(dāng)從編程器輸入的程序存入到用戶(hù)程序存儲(chǔ)器中，然后 CPU 根據(jù)系統(tǒng)所賦予的功能（系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器的解釋編譯程序），把用戶(hù)程序翻譯成 PLC 內(nèi)部所認(rèn)可的用戶(hù)編譯程序。 橫：輸入狀態(tài)和輸入信息從輸入接口輸進(jìn)， CPU 將之存入工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中或輸入映象寄存器。然后由 CPU 把數(shù)據(jù)和程序有機(jī)地結(jié)合在一起。把結(jié)果存入輸出映象寄存器或工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，然后輸出到輸出接口、控制外部驅(qū)動(dòng)器。 組成： CPU 由控制器、運(yùn)算器和 寄存器組成。這些電路集成在一個(gè)芯片上。 CPU通過(guò)地址總線(xiàn)、數(shù)據(jù)總線(xiàn)與 I/O 接口電路相連接。 ⑵ 存儲(chǔ)器 具有記憶功能的半導(dǎo)體電路 ， 分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶(hù)存儲(chǔ)器。 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用以存放系統(tǒng)程序，包括管理程序，監(jiān)控程序以及對(duì)用戶(hù)程序做編譯處理的解釋編譯程序。由只讀存儲(chǔ)器組成。廠(chǎng)家使用的，內(nèi)容不可更改，斷電不消失。 用戶(hù)存儲(chǔ)器：分為用戶(hù)程序存儲(chǔ)區(qū)和工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。由隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ RAM）組成。用戶(hù)使用的。斷電內(nèi)容消失。常用高效的鋰電池作為后備電源，壽命一般為 3~5年。 ⑶ 輸入 /輸出接口 輸入接口 ： 光電耦合器由兩個(gè)發(fā)光二極度管和光電三極管組成。 發(fā)光二級(jí)管：在光電耦合器的輸入端加上變化的電信號(hào)，發(fā)光二極管就產(chǎn)生與輸入信號(hào)變化規(guī)律相同的光信號(hào)。 光電三級(jí)管：在光信號(hào)的照射下導(dǎo)通，導(dǎo)通程度與光信號(hào)的強(qiáng)弱有關(guān)。在光電耦合器的線(xiàn)性工作區(qū)內(nèi)，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)有線(xiàn)性關(guān)系。 輸入接口電路工作過(guò)程：當(dāng)開(kāi)關(guān)合上，二極管發(fā)光，然后三極管在光的照射下導(dǎo)通，向內(nèi)部電路輸入信號(hào)。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，二極管不發(fā)光，三極管不導(dǎo)通。向內(nèi)部電路輸入信號(hào)。也就是通過(guò)輸入接口電路把 外部的開(kāi)關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)化成 PLC 內(nèi)部所能接受的數(shù)字信號(hào)。 輸出接口 :PLC 的繼電器輸出接口電路 ,工作過(guò)程：當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號(hào) 1，有電流流過(guò)，繼電器線(xiàn)圈有電流，然后常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，提供負(fù)載導(dǎo)通的電流和電壓。當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號(hào) 0，則沒(méi)有電流流過(guò)，繼電器線(xiàn)圈沒(méi)有電流，然后常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，斷開(kāi)負(fù)載的電流或電壓。也就是通過(guò)輸出接口電路把內(nèi)部的數(shù)字電路化成一種信號(hào)使負(fù)載動(dòng)作或不動(dòng)作。 ⑷ 三種類(lèi)型： 繼電器輸出：有觸點(diǎn)、壽命短、頻率低、交直流負(fù)載 、 晶體管輸 18 出：無(wú)觸點(diǎn)、壽命長(zhǎng)、直流負(fù)載 晶閘管輸出：無(wú)觸點(diǎn)、壽命長(zhǎng)、交流負(fù)載 ⑸ 編程器 編程器分為兩種，一種是手持編程器，方便。我們實(shí)驗(yàn)室使用的就是手持編程器。二種是通過(guò) PLC 的 RS232 口。與計(jì)算機(jī)相連。然后敲擊鍵盤(pán)。通過(guò) NSTPGR 軟件（或WINDOWS 下軟件）向 PLC 內(nèi)部輸入程序。 的基本工作原理 ⑴ PLC 采用 “ 順序掃描，不斷循環(huán) ” 的工作方式 ⑵ 每次掃描過(guò)程。集中對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣。集中對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行刷新。 ⑶ 輸入刷新過(guò)程。當(dāng)輸入端口關(guān)閉時(shí)，程序在進(jìn)行執(zhí)行階段時(shí)，輸入端有新?tīng)顟B(tài)，新?tīng)顟B(tài)不能被讀入。只有程序進(jìn)行下一次掃描時(shí)，新?tīng)顟B(tài)才被讀入。 ⑷ 一個(gè)掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。 ⑸ 元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。 ⑹ 掃描周期的長(zhǎng)短由三條決定 :CPU 執(zhí)行指令的速度 、 指令本身占有的時(shí) 、 指令條數(shù) 。 (7)由于采用集中采樣。集中輸出的方式。存在輸入 /輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入 /輸出響應(yīng)延 遲。 與繼電器控制系統(tǒng)、微機(jī)區(qū)別 ⑴ PLC 與繼電器控制系統(tǒng)區(qū)別 。 前者工作方式是 “ 串行 ” ，后者工作方式是 “ 并行 ” 。 前者用 “ 軟件 ” ，后者用“ 硬件 ” 。 ⑵ PLC 與微機(jī)區(qū)別 前者工作方式是 “ 循環(huán)掃描 ” 。后者工作方式是 “ 待命或中斷 ” PLC 最突出的優(yōu)點(diǎn)采用 “ 軟繼電器 ” 代替 “ 硬繼電器 ” 。用 “ 軟件編程邏輯 ” 代替 “ 硬件布線(xiàn)邏輯 ” 。PLC 編程語(yǔ)言有梯形圖、布爾助記符語(yǔ)言，等等。尤其前兩者為常用。 ⑶ 每個(gè)梯形圖由 多個(gè)梯級(jí)組成。 ⑷ 梯形圖中左右兩邊的豎線(xiàn)表示假想的邏輯電源。當(dāng)某一梯級(jí)的邏輯運(yùn)算結(jié)果為“1” 時(shí)，有假想的電流通過(guò)。 ⑸ 繼電器線(xiàn)圈只能出現(xiàn)一次，而它的常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)可以出現(xiàn)無(wú)數(shù)次。 ⑹ 每一梯級(jí)的運(yùn)算結(jié)果，立即被后面的梯級(jí)所利用。 19 用戶(hù)程序存儲(chǔ)容量：是衡量可存儲(chǔ)用戶(hù)應(yīng)用程序多少的指標(biāo)。通常以字或 K 字為單位。 16 位二進(jìn)制數(shù)為一個(gè)字，每 1024 個(gè)字為 1K字。 PLC 以字為單位存儲(chǔ)指令和數(shù)據(jù)。一般的邏輯操作指令每條占 1 個(gè)字。定時(shí) /計(jì)數(shù)，移位指令占 2 個(gè)字。數(shù)據(jù)操作指令占 2~4 個(gè)字。 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電梯 PLC 的控制系統(tǒng)和其他類(lèi)型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號(hào)控制系統(tǒng)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)兩部分組成。包括 PLC 主機(jī)及擴(kuò)展、機(jī)械系統(tǒng)、轎廂操作盤(pán)、廳外呼梯盤(pán)、門(mén)機(jī)、調(diào)速裝置與主拖動(dòng)系統(tǒng)等。如下圖 31 圖 31電梯 PLC控制基本結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)由轎廂、開(kāi)關(guān)門(mén)機(jī)構(gòu)、曳引機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)等組成 .如下圖 32 圖 32系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 第四章 電梯