【文章內(nèi)容簡介】 撞底保護作用，還有切斷總電源的極限保護裝置。電氣方面的安全保護在電梯的各個運行環(huán)節(jié)中都有體現(xiàn)。 電梯的工作原理 曳引繩兩 端分別連著轎廂和對重，纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動機通過減速器變速后帶動曳引輪轉(zhuǎn)動，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實現(xiàn)轎廂和對重的升降運動，達到運輸目的。固定在轎廂上的導(dǎo)靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導(dǎo)軌往復(fù)升降運動，防止轎廂在運行中偏斜或擺動。常閉塊式制動器在電動機工作時松閘，使電梯運轉(zhuǎn)，在失電情況下制動，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止狀態(tài)，供人員和貨物出入。轎廂是運載乘客或其他載荷的箱體部件，對重用來平衡轎廂載荷、減少電動機功率。補償裝置用來補償曳引繩運動中的張力和重量變化，使 曳引電動機負載穩(wěn)定，轎廂得以準確?？俊ｋ姎庀到y(tǒng)實現(xiàn)對電梯運動的控制，同時完成選層、平層、測速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時顯示轎廂的運動方向和所在樓層位置。安全裝置保證電梯運行安全。 電梯的 PLC控制系統(tǒng)的功能分析 整個升降電梯控制系統(tǒng)的組成由核心控制元件 PLC、電機馬達開關(guān)、開關(guān)、按鈕、指示燈、和外部光電傳感器等元部件組成。其中由面板旋鈕開關(guān)或帶鎖的鑰匙旋鈕開關(guān)選擇整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，通過狀態(tài)安全繼電器的得電或失電來區(qū)分自動運行和手動運行的輸出電源的通和斷。這樣就使得系統(tǒng)只有在自動運行狀態(tài)下時PLC 的輸出端子才有輸出電壓，當(dāng)系統(tǒng)在手動運行狀態(tài)下時， PLC 輸出端子上無輸出電壓。馬達開關(guān)作用為當(dāng)系統(tǒng)指令電機以工頻方式工作時，起到保護電機的作用。人機界面能夠方便操作人員對設(shè)備進行操作和監(jiān)控，實時顯示設(shè)備工作狀態(tài)。指示燈向 PLC 傳輸外部狀態(tài)信號，指示電梯的工作狀態(tài)。自動化控制系統(tǒng)中的安全部分的緊急停止按鈕擁有最高的設(shè)備輸出中止權(quán)，即無論在手動還是自動狀態(tài)下，只要天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 級 專科生畢業(yè)論文 16 緊停按鈕被按下，設(shè)備都會立即停止任何動作。電梯井除了在高處和低處安裝了感應(yīng)電梯吊籃位置的光電傳感器，還在井架極限高位和極限低位安裝了機械式的行程限位 開關(guān)，確保電梯轎廂不發(fā)生沖頂和撞底事故。 電梯 PLC 控制系統(tǒng)的解決思路 電梯系統(tǒng)電氣部分的主要組成就是電機拖動，信號元件以及轎內(nèi)和外部的控制按扭。如何合理的設(shè)置和使用這些資源，對于解決這類問題至關(guān)重要。設(shè)計中首先要了解控制對象的特點，從而確定有關(guān)的 PLC輸入、輸出點的選擇。 對于一個四層電梯的控制，要解決的主要問題包括以下幾個方面： （ 1）轎內(nèi)按扭以及各層門廳按扭的設(shè)置； （ 2）電梯運行位置的監(jiān)測； （ 3）電梯和各層門廳開關(guān)門狀態(tài)的監(jiān)測； （ 4）確定控制的邏輯。 通過上述問題的分析，可以完成對所需 PLC 的控制點數(shù)的選擇，同樣作為一個邏輯控制為主的系統(tǒng)，需要將被控電機作為唯一的控制目標，所有的邏輯實現(xiàn)都是針對這一目標進行的，而對此目標的控制又分成了正向 /反向。當(dāng)電梯轎內(nèi)或門廳呼叫按鈕按下時，根據(jù)監(jiān)測到的上行或下行指令給出 相應(yīng)的信號，從而控制電梯的驅(qū)動電機進行相應(yīng)的動作。當(dāng)有多個呼叫信號到達時，執(zhí)行方式為優(yōu)先響應(yīng)電梯運行方向上的信號，再響應(yīng)另一方向信號。對未及時響應(yīng)的信號要進行保留。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 級 ?？粕厴I(yè)論文 17 4 電梯硬件設(shè)計 上行要求： 1層或 2層、或 3層時，按 S4按鈕呼梯則電梯上升至 LS4停。 1 層，若按 S2 按鈕呼梯，則電梯上升 LS2 停，若按 S3 按鈕呼梯，則電梯轎箱上升至 LS3停。 2層，若按 S3 按鈕呼梯，則電梯上升到 LS3 停， 1層而 S S3 按鈕均有人呼梯時，電梯上升到 LS2 暫停 5秒后繼續(xù)上升到 LS3停。 2層，而 S S4按鈕均有人呼梯時，電梯上升到 LS3 暫停 5 秒后繼續(xù)上升到 LS4 暫停。 、停于 1層，而 S S4 按鈕均有人呼梯時，電梯上升到 LS2 暫停 5秒后，繼續(xù)上升到 LS4 停。 1層，而 S S4按鈕均有 人呼梯時，電梯上升到 LS3 暫停 5 秒后繼續(xù)上升到 LS4 停。 1 層，而 S S S4 按鈕均有人呼梯時，電梯上升到 LS2 暫停 5秒后繼續(xù)上升到 LS3 暫停 5秒后繼續(xù)上升到 LS4 停。 下行要求： 4層或 3層或 2層時，按 S1呼梯，則電梯下降到 LS1 停。 4層，若按 S3 呼梯，則電梯下降到 LS3停，若按 S2呼梯，則電梯下降到 LS2停。 3層，若按 S2 按鈕呼梯，則電梯下降到 LS2停止。 4 層，而 S S3 按鈕均有人呼梯時，電梯下降到 LS3 暫停 5 秒后繼續(xù) 下降至 LS2停。 4 層，而 S S1 均有人呼梯時，電梯下降到 LS3 暫停 5 秒，繼續(xù)下降到 LS1停止。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 級 ?？粕厴I(yè)論文 18 4 層，而 S S S1 按鈕均有人呼梯，則電梯下降到 LS3 暫停5秒繼續(xù)下降到 LS2 暫停 5秒后，繼續(xù)下降到 LS1 停止。 3 層，而 S S1 按鈕均有人呼梯，則電梯下降到 LS2 暫停 5 秒后繼續(xù)下降到 LS1停止。 2 層，而 S S S4 按鈕均有人呼梯，則電梯先下降至 LS1 暫停 5 秒后，再上升。 3 層，而 S S S4 按鈕均有人呼梯，則電梯 先下降至 LS2 暫停 5 秒后，繼續(xù)下降到 LS1暫停 5秒，再上升至 LS4 停止。 注：選擇方向與運行方向不一致時，呼叫無效，內(nèi)選同上。 可編程控制器機型的選擇 為了完成設(shè)定的控制任務(wù) ,主要根據(jù)電梯控制方式與輸入 /輸出點數(shù)和占用內(nèi)存的多少來確定 PLC 的機型。本系統(tǒng)為四層樓的電梯 ,采用集選控制方式。所需輸入 /輸出點數(shù)與內(nèi)存容量估算如下 : 1．輸入 /輸出點的估算： 采用 PLC 構(gòu)成四層簡易電梯電氣控制系統(tǒng)。電梯的上、下行由一臺電動機拖動，電動機正轉(zhuǎn)為電梯上升，反轉(zhuǎn)為下降。一層有上升呼叫按鈕 K1 和指示燈 H1，二層有上 升呼叫按鈕 K2 和指示燈 H2 以及下降呼叫按鈕 K4 和指示燈 H4，三層有上升呼叫按鈕 K3 和指示燈 H3 以及下降呼叫按鈕 K5 和指示燈 H5，四層有下降呼叫按鈕 K6 和指示燈 H6。一至四層有到位行程開關(guān) SQ1～ SQ4。電梯內(nèi)有一至四層呼叫按鈕 K10～ K7 和指示燈 H10～ H7；電梯開門和關(guān)門按鈕 SB5 和 SB6，電梯開門和關(guān)門分別通過電磁鐵 KM3 和 KM4 控制，關(guān)門到位由行程開關(guān) ST1 檢測，開門到位由行程開關(guān) ST2 檢測。轎廂上行和下行由接觸器 KM1 和 KM2 控制，并有上行記憶和下行記憶兩路指示燈。輸入點共有 14 個，輸出點共有 16 個 ,總共 30個。 2. 內(nèi)存容量的估算 用戶控制程序所需內(nèi)存容量與內(nèi)存利用率、輸入 /輸出點數(shù)、用戶的程序編寫水平等因素有關(guān)。因此 ,在用戶程序編寫前只能根據(jù)輸入 /輸出點數(shù)、控制系統(tǒng)的復(fù)雜天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 級 ?？粕厴I(yè)論文 19 程度進行估算。本系統(tǒng)有開關(guān)量 I/O總點數(shù)有 30個，模擬量 I/O 數(shù)為 0個。利用估算 PLC 內(nèi)存總?cè)萘康挠嬎愎?: 存字數(shù) =開關(guān)量 I/O 總點數(shù) (10～ 15)+模擬量 I/O 總點數(shù) (150～ 250)再按30%左右預(yù)留余量。估算本系統(tǒng)需要約 1K字節(jié)的內(nèi)存容量。 綜合 I/O點數(shù)以及內(nèi)存容量， S7— 200 的 CPU226 輸入，輸出點數(shù)為 24／ 16，足以滿足要求。 輸入 /輸出點分配 該系統(tǒng)占用 PLC 的 30 個 I/O 口， 14 個輸入點， 16 個輸出點，具體的 I/O 分配如表 41 所示。 表 41 I/O分配表 序號 名 稱 輸入點 序號 名 稱 輸出點 0 一層平層 X000 0 電梯上行記憶 Y000 1 二層平層 X001 1 電梯下行記憶 Y001 2 三層平層 X002 2 電機正轉(zhuǎn) Y002 3 四層平層 X003 3 電機反轉(zhuǎn) Y003 4 內(nèi)呼一樓 X004 4 內(nèi)呼一樓指示 Y004 5 內(nèi)呼二樓 X005 5 內(nèi)呼二樓指示 Y005 6 內(nèi)呼三樓 X006 6 內(nèi)呼三樓指示 Y006 7 內(nèi)呼四樓 X007 7 內(nèi)呼四樓指示 Y007 8 一層外呼上行 X008 8 一層外呼上行指示 Y010 9 二層外呼上行 X009 9 二層外呼上行指示 Y011 10 三樓外呼上行 X010 10 三樓外呼上行指示 Y012 11 二樓外呼下行 X011 11 二樓外呼下行指示 Y013 12 三樓外呼下行 X012 12 三樓外呼下行指示 Y014 13 四樓外呼下行 X013 13 四樓外呼下 行指示 Y015 14 手動開門 X014 14 門電機正轉(zhuǎn) Y016 15 手動關(guān)門 X015 15 門電機反轉(zhuǎn) Y017 16 開門限位 X016 17 關(guān)門限位 X017 18 電梯上升極限位 X018 19 電梯下降極限位 X019 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 級 ?？粕厴I(yè)論文 20 PLC 外部接線圖 圖 41 PLC外部接線圖 本設(shè)計的 PLC外部接線圖如圖 41所示 .CPU226CN 的傳感器電源 24V(DC)可以輸出 600mA 電流，通過核算在本設(shè)計中 PLC 容量完全滿足要求， CPU226CN 的輸出繼 電器觸點容量為 2A，電壓范圍為 5~30V（ DC）或 5~250V（ AC） 變頻器參數(shù)設(shè)置及計算 變頻器參數(shù)設(shè)置 由于采用 PLC 作為邏輯控制部件，故變頻器和 PLC 通訊時采用開關(guān)量而不用模擬量。 參數(shù)設(shè)置的原則 : (1) 為減小啟動沖擊及增加調(diào)速的舒適感，其速度環(huán)的比例系數(shù)宜小些，而積分時間常數(shù)宜大些； 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 級 ?？粕厴I(yè)論文 21 (2) 為了提高運行效率，快車頻率應(yīng)選為工頻，而爬行頻率要盡可能低些，以減小停車沖擊 。 (3) 零速一般設(shè)置為 0HZ； (4) 變頻器其他常用參數(shù)可根據(jù)電網(wǎng)電壓和電機銘牌數(shù)據(jù)直接輸入 參數(shù) 名稱 設(shè)定值 A102 控制方式選擇 3 B101 頻率指令選擇 1 B102 運行指令選擇 1 B103 停止方式選擇 0 B104 反轉(zhuǎn)禁止選擇 0 B201 零速電平選擇 B204 停止時直流制動時間 C103 加速時間 2 C104 減速時間 2 C201 加速開始時 S 型曲線時間 C202 加速完了時 s 型曲線時間 C203 減速開始時 s 型曲線時間 C204 減速完了時 s 型曲線時間 C501 ASR 比例增益 1 5 C502 ASR 積分時間 1 1s E101 輸入電壓設(shè)置 380 E104 最高輸出頻率 50 E105 最大電壓 380 E106 額定電壓頻率 50 E109 最低輸出頻率電壓 0 E201 電機額定電流 按電機銘牌設(shè)置 E202 電機額定滑差 按電機銘牌設(shè)置 E203 電機空載電流 按電機銘牌設(shè)置 E204 電機極數(shù) 按電機名牌設(shè)置 F101 PG 常數(shù) 根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器銘牌 置 F102 PG 斷線檢測時的動作選擇 0 F103 超速時的動作選擇 0 F104 超度偏差過大時的動作選擇 0 F105 PG 分頻比 根據(jù)電機極數(shù)設(shè) 置 表 42 安川 616G5變頻器主要參數(shù)設(shè)置表 變頻器自學(xué)習(xí)功能的應(yīng)用方法 為了使變頻器工作在最佳狀態(tài)，在完成參數(shù)設(shè)置后，需使變頻器對所驅(qū)動的電動機進行自學(xué)習(xí)，而 616G5 就具有曳引機參數(shù)自學(xué)習(xí)的功能，其方法是 :將曳引機制天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 級 ?？粕厴I(yè)論文 22 動輪與電機軸脫離，使電動機處于空載狀態(tài)，然后啟動電動機，讓變頻器自動識別并存儲電動機有關(guān)參數(shù)，變頻器將根據(jù)識別到的結(jié)果調(diào)整控制算法中的有關(guān)參數(shù)。顯然，這一組自學(xué)習(xí)到的參數(shù)，是和變頻器匹配的最佳參數(shù)，使變頻器能對該電動機進行最佳控制。 變頻器容量計算 變頻 器的功率可根據(jù)曳引機電機功率、電梯運行速度、電梯載重與配重進行選取。設(shè)電梯曳引機電機功率為 P1 電梯運行速度為 v，電梯自重為 w1，電梯載重為W2 配重為 W3 重力加速度為 g，變頻器功率為 P。在最大載重下，電梯上升所需曳引功率為 P2: P2 = [(W1+W2W3) g+F1] v （ 41） 其中 F1=K (W1+W2W3) g+＆為摩擦力，＆可忽略不計。 電機功率 P1，變頻器功率 P 應(yīng)接近于電機功率 P1，相對于 P2 留有較大裕量，可取 P≈ 變頻器制動電阻參數(shù)的計算