【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 脈沖數(shù)的計(jì)算為了提高檢測(cè)位置的精度，應(yīng)該選擇用每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)多的旋轉(zhuǎn)編碼器。但每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)越多，旋轉(zhuǎn)編碼器價(jià)格越貴。通常需要每個(gè)脈沖所對(duì)應(yīng)的位移，應(yīng)保證平層精度和換速距離的要求，實(shí)際電梯中一般應(yīng)該做到小于5毫米/脈沖。由于無(wú)齒輪曳引機(jī)的轉(zhuǎn)速較低,為了保證驅(qū)動(dòng)裝置速度反饋的精度，要求用于速度檢測(cè)的編碼器具有較高的精度，這對(duì)于無(wú)齒輪曳引機(jī)獲得良好的調(diào)速性能是至關(guān)重要的?？紤]到樓間距較小，設(shè)旋轉(zhuǎn)編碼器每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的轎廂移動(dòng)距離即計(jì)數(shù)精度為S（單位mm/脈沖），則可以計(jì)算出所需旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)的脈沖個(gè)數(shù)P的數(shù)值。由上述的計(jì)算知道，曳引電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)轎廂移動(dòng)的距離為Dπ=120mm（D為曳引輪的直徑），則考慮到上述的計(jì)算結(jié)果，并考慮經(jīng)濟(jì)性等原因，最終選擇了武漢松野智能儀表有限公司生產(chǎn)的EH100光電旋轉(zhuǎn)編碼器，分辨率為每轉(zhuǎn)1200個(gè)脈沖。旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖頻率的計(jì)算電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖最終會(huì)送到PLC高速計(jì)數(shù)器的脈沖輸入端子，而PLC對(duì)所接收的脈沖輸入信號(hào)是有一定頻率限制的，在此對(duì)所選的旋轉(zhuǎn)編碼器在電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)所發(fā)出的脈沖頻率加以核算。由于電動(dòng)機(jī)的額定速度167r/min，而旋轉(zhuǎn)編碼器一轉(zhuǎn)發(fā)出1200個(gè)脈沖，所以旋轉(zhuǎn)編碼器一秒發(fā)出3360個(gè)脈沖，也就是說(shuō)旋轉(zhuǎn)編碼器輸出脈沖頻率的頻率3360Hz。圖32 硬件結(jié)構(gòu)圖Fig 32 The Chart of Hardware Architecture電梯控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖32所示。包括按鈕輸入電路、安全保護(hù)信號(hào)、VVVF控制調(diào)速電路、轎箱開(kāi)關(guān)電路、樓層顯示電路及一些其他輔助電路等等。 PLC接口電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)電梯模型要實(shí)現(xiàn)六層電梯的控制，同時(shí)要求能夠通過(guò)上位機(jī)的組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)電梯的模擬仿真運(yùn)行和對(duì)實(shí)際電梯模型系統(tǒng)的監(jiān)控，所以在分配地址空間上和一般的實(shí)際電梯有著較大的區(qū)別。要實(shí)現(xiàn)實(shí)際電梯的控制運(yùn)行，則要像一般電梯控制裝置一樣分配好PLC的輸入輸出端子，同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的組態(tài)模擬運(yùn)行，需要使用PLC的內(nèi)部輔助繼電器對(duì)應(yīng)著分配好一套地址，用于組態(tài)程序模擬實(shí)際電梯的相應(yīng)輸入輸出從而控制電梯的運(yùn)行。輸入地址分配見(jiàn)表31所示，輸出地址分配見(jiàn)表32所示。根據(jù)地址的分配，可以設(shè)計(jì)PLC接口電路如圖33所示。 主拖動(dòng)電路及反饋電路設(shè)計(jì)變頻器主電路電源端子R、S、T應(yīng)該通過(guò)自動(dòng)空氣斷路器和交流接觸器與電源連接，無(wú)需考慮相序。變頻器輸出電源必須接到端子U、V、W上，如果接錯(cuò)，將會(huì)損壞變頻器。由此指導(dǎo)思想可以設(shè)計(jì)出圖34所示的主拖動(dòng)電路。在電源和變頻器之間接入合適變頻器功率的通斷電源用的斷路器QF1。KM3接觸器主觸點(diǎn)用于接通或斷開(kāi)整個(gè)系統(tǒng)的電源，其線(xiàn)圈由上班或下班時(shí)通過(guò)鑰匙開(kāi)關(guān)SQ17間接控制。XJ為相序繼電器，其常開(kāi)觸點(diǎn)控制安全繼電器KA1。TC為控制變壓器，其二次側(cè)輸出端子002的直流輸出用于電梯門(mén)系統(tǒng)和制動(dòng)器系統(tǒng)的電源，二次側(cè)輸出端子10103的交流輸出用于門(mén)聯(lián)鎖回路和安全回路的電源，輸出端子40403的直流輸出用作內(nèi)指令信號(hào)燈、廳呼梯信號(hào)燈以及樓層顯示和運(yùn)行方向的電源。表31輸入地址分配Table 31 The Allocation of Input Address輸入點(diǎn)功能輸入點(diǎn)功能X0、X1一、二級(jí)上限位開(kāi)關(guān)SQSQ2X15制動(dòng)接觸器KM1輔閉輸入X2變頻器PG輸出X16上班繼電器KA3常閉輸入XX4一、二級(jí)下限位開(kāi)關(guān)SQSQ4X17司機(jī)工作狀態(tài)開(kāi)關(guān)SA1X5平層光電開(kāi)關(guān)SQ5X20變頻器運(yùn)行信號(hào)X6門(mén)連鎖繼電器KA2信號(hào)X21變頻器故障信號(hào)X7安全運(yùn)行繼電器KA1輸入信號(hào)X22變頻器零速信號(hào)X10超載開(kāi)關(guān)KPX23檢修開(kāi)關(guān)SA2X11開(kāi)門(mén)按鈕SB1X24～X311～6層內(nèi)選按鈕SB4～SB9X12關(guān)門(mén)按鈕SB2X32～33慢上、慢下按鈕SB10～SB11X13直駛按鈕SB3X34～401～5層上行呼梯按鈕SB12～SB16X14變頻器自學(xué)習(xí)端子X(jué)41～452～6層下行呼梯按鈕SB17～SB21表32 輸出地址分配Table 32 The Allocation of Output Address輸出點(diǎn)功能輸出點(diǎn)功能Y0運(yùn)行接觸器KM2Y11～161～6層內(nèi)選指示燈HLN1～HLN6Y1風(fēng)扇FSY17～231～5層上行呼梯指示燈HLS1～HLS5Y2超載繼電器KA4Y24～302～6層下行呼梯指示燈HLX2～HLX6Y4電源接觸器KM3(SQSQ7為上下兩個(gè)極限限位開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn))Y31～33樓層指示電子裝置Y5開(kāi)門(mén)繼電器KA5Y34～35上、下運(yùn)行方向指示Y6關(guān)門(mén)繼電器KA6Y40～41變頻器正、反運(yùn)行Y7制動(dòng)接觸器KM1Y42～44多段速指令3輸入Y10蜂鳴器FM(超載指示燈HL0)Y45變頻器點(diǎn)動(dòng)輸入圖33 PLC接口電路Fig 33 The Chart of PLC Interface Circuit圖34 主電路及反饋電路Fig 34 The Chart of Main Circuit and Feedback Circuit設(shè)計(jì)的反饋回路也見(jiàn)圖34所示。VS616G5的PG速度控制卡有四種類(lèi)型，分別為PGAPGBPGDPGX2,其中PGB2為有PG矢量控制方式專(zhuān)用，根據(jù)電梯的實(shí)際控制要求，本系統(tǒng)選用PGB2速度卡。PGB2速度卡的TA1接線(xiàn)端子有六個(gè)端子，TA1TA12是變頻器提供的脈沖發(fā)生器PG的電源，TA11是直流12V（+5%，）端子，TA12是電源用接地端子；TA1TA14是A相脈沖輸入端子，TA1TA16是B相脈沖輸入端子，TA1TA16為A、B相脈沖的輸入公共端，TA1TA15為+8～12V；TA2接線(xiàn)端子有四個(gè)輸出端子，依次為A、B相脈沖監(jiān)視輸出端子，本系統(tǒng)根據(jù)控制要求打算使用一相一計(jì)數(shù)輸入的計(jì)數(shù)器，故只使用了A相脈沖監(jiān)視輸出端子TA2TA22。TA3為屏蔽線(xiàn)接線(xiàn)端子。在隨后的控制程序中，打算使用一相一計(jì)數(shù)輸入的計(jì)數(shù)器C237，通過(guò)查表可知，它屬于32位雙向高速計(jì)數(shù)器，其計(jì)數(shù)信號(hào)來(lái)自于PLC的輸入端子X(jué)002，所以A相脈沖監(jiān)視輸出端子TA21接于PLC的輸入端子X(jué)002處，輸出端子TA22接于PLC的輸入公共端子COM。變頻器的輸入信號(hào)包括對(duì)運(yùn)行/停止、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)等運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行操作的數(shù)字操作信號(hào)。變頻器通常利用繼電器接點(diǎn)或者晶體管集電極開(kāi)路形式得到這些運(yùn)行信號(hào)，如PLC的繼電器輸出電路或PLC的晶體管輸出電路。也就是說(shuō)，PLC的輸出端口可以和變頻器的上述信號(hào)端子直接相連接，從而實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)變頻器的控制。由此指導(dǎo)思想可以設(shè)計(jì)出圖34所示的PLC輸出端子和變頻器輸入端子連接的反饋回路。結(jié)合前述的變頻器端子功能，可以知道PLC的輸出端子Y0Y041控制變頻器的2端子，即是控制變頻器的正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行，也就是控制電梯的上、下運(yùn)行。圖31中多功能輸入端子和多功能輸出端子的功能為出廠(chǎng)時(shí)所設(shè)定，我們根據(jù)電梯模型的實(shí)際控制需要，利用變頻器的數(shù)字操作器對(duì)這些端口重新進(jìn)行了功能設(shè)定。用數(shù)字操作器對(duì)參數(shù)H101～H106進(jìn)行設(shè)定，從而使變頻器的5～8端子具有了全新的功能，最多可達(dá)9段速運(yùn)行。設(shè)定情況及其功能如表33所示。表33 多速參數(shù)的設(shè)定Table 33 The Allocation of Output Address端子對(duì)應(yīng)參數(shù)設(shè)定值內(nèi)容5H1033多段速指令16H1044多段速指令27H1055多段速指令38H1066點(diǎn)動(dòng)頻率選擇 電梯保護(hù)環(huán)節(jié)的硬件綜合設(shè)計(jì)沖頂保護(hù)和蹲底保護(hù)沖頂保護(hù)和蹲底保護(hù)又稱(chēng)為終端超越保護(hù)，它是為了防止電梯的電氣系統(tǒng)失靈，轎廂越過(guò)上、下端站后仍繼續(xù)運(yùn)行，繼而發(fā)生沖頂或蹲底事故，而在轎廂導(dǎo)軌的上、下終端支架上安裝的裝置。終端超越保護(hù)由強(qiáng)迫減速開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)和極限開(kāi)關(guān)以及相應(yīng)的打板等附件組成。強(qiáng)迫減速開(kāi)關(guān)是為了防止電梯失控時(shí)造成沖頂或蹲底的第一道防線(xiàn)。當(dāng)電梯出現(xiàn)失控，轎廂已到達(dá)頂層或底層減速點(diǎn)而不能減速時(shí)，裝在轎廂上的打板就會(huì)隨轎廂的運(yùn)行而與強(qiáng)迫減速開(kāi)關(guān)接觸，發(fā)出減速信號(hào)，迫使電梯停駛。用上強(qiáng)迫減速開(kāi)關(guān)SQ1的常閉觸點(diǎn)接于PLC的X000輸入口，下強(qiáng)迫減速開(kāi)關(guān)SQ3的常閉觸點(diǎn)接于PLC的X003輸入口，在以后的程序中用它們的常閉觸點(diǎn)分別和運(yùn)行軟繼電器Y040和Y041常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)控制減速繼電器置位指令即可。也就是說(shuō)，強(qiáng)迫減速開(kāi)關(guān)SQ1或 SQ3動(dòng)作后，減速信號(hào)M7馬上為ON，電梯開(kāi)始減速。限位開(kāi)關(guān)是為了防止電梯沖頂或蹲底的第二道防線(xiàn)。它由上下兩個(gè)開(kāi)關(guān)組成，分別裝在強(qiáng)迫減速開(kāi)關(guān)的上下方。當(dāng)轎廂越出頂層或底層的位置，而強(qiáng)迫減速開(kāi)關(guān)又未能使電梯減速停駛時(shí)，上或下限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作，迫使電梯停駛。上限位開(kāi)關(guān)SQ2接于PLC的X001輸入接口，下限位開(kāi)關(guān)SQ4接于PLC的X004輸入接口，在以后的程序中用它們的常閉觸點(diǎn)分別和運(yùn)行軟繼電器Y041和Y040常閉觸點(diǎn)串聯(lián)后并聯(lián)一起控制制動(dòng)器繼電器Y007和運(yùn)行繼電器Y000的復(fù)位指令即可。由此可知，限位開(kāi)關(guān)SQ2 或SQ4動(dòng)作時(shí)PLC通過(guò)程序使Y000和Y007為OFF，接觸器KM1和KM2斷電釋放，制動(dòng)器馬上制動(dòng)，迫使電梯立即停梯。當(dāng)電梯失控后，第一道及第二道防線(xiàn)均不能使電梯停止工作時(shí)，轎廂的打板就會(huì)隨著電梯的繼續(xù)運(yùn)行碰觸第三道防線(xiàn)——極限開(kāi)關(guān)QS的碰輪。碰輪的動(dòng)作，通過(guò)鋼絲繩迫使只有人工才能復(fù)位的極限開(kāi)關(guān)動(dòng)作，切斷主電路電源，從而迫使轎廂停止運(yùn)行，防止其沖頂或蹲底。超載保護(hù)曳引式結(jié)構(gòu)的電梯，是對(duì)超載問(wèn)題更為敏感的一種運(yùn)輸工具。電梯的超載存在著因曳引力不足而造成溜梯的危險(xiǎn)（實(shí)際電梯中，超載是指超過(guò)額定載重量的15%，并不小于75kg）。實(shí)際電梯中當(dāng)超載報(bào)警裝置檢測(cè)到超載信號(hào)后，能夠發(fā)出蜂鳴器響的警告信號(hào)以及燈的閃爍。本電梯模型是在轎廂的底部設(shè)置了一個(gè)按動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)模擬一個(gè)壓力繼電器KP，實(shí)驗(yàn)人員在轎廂開(kāi)門(mén)期間用手按動(dòng)KP，可以假設(shè)超載情況的發(fā)生。按動(dòng)KP后，通過(guò)用戶(hù)程序可以使開(kāi)門(mén)電動(dòng)機(jī)工作、蜂鳴器FM工作，超載繼電器KA4的振蕩工作致使超載指示燈HL0閃爍報(bào)警?？傊M超載的情況后，電梯報(bào)警不關(guān)門(mén)，電梯自然也不會(huì)運(yùn)行了。防夾人保護(hù)廳門(mén)、轎門(mén)是乘客出入電梯的必經(jīng)之路，因此需設(shè)置安全保護(hù)裝置，以免在關(guān)門(mén)過(guò)程中夾傷人員。在實(shí)際電梯中有安全觸板、光電式保護(hù)裝置等多種措施來(lái)實(shí)現(xiàn)此種保護(hù)，但實(shí)質(zhì)上都是切斷關(guān)門(mén)電路隨即接通開(kāi)門(mén)電路。由于電梯模型的門(mén)系統(tǒng)比較小，無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)和實(shí)際電梯一樣的防夾人保護(hù)，所以在模型中是用關(guān)門(mén)期間按動(dòng)開(kāi)門(mén)按鈕來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)這種保護(hù)功能的。 困人救援裝置目前在解救電梯困人過(guò)程中，不再提倡安全窗形式的自救，而是強(qiáng)調(diào)報(bào)警求救加專(zhuān)業(yè)人員實(shí)施救援的形式。電梯的報(bào)警措施有兩種，一種是轎箱內(nèi)的報(bào)警裝置或內(nèi)部公布的緊急求救電話(huà)，本電梯模型沒(méi)有采用這種方式；另一種方式是更為先進(jìn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)困人現(xiàn)象。本電梯模型屬于后者方式。在通過(guò)上述方式發(fā)現(xiàn)情況后，電梯模型可以手動(dòng)松開(kāi)制動(dòng)器，然后手動(dòng)盤(pán)曳引機(jī)的手動(dòng)盤(pán)車(chē)手輪，使轎廂平層停靠，再由工作人員用專(zhuān)用鑰匙在轎廂停靠層的廳外打開(kāi)廳門(mén)及轎門(mén)，放出轎廂內(nèi)部的被困人員。短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)在上述設(shè)計(jì)的主電路中，斷路器QF1具有過(guò)載保護(hù)功能。除了極限開(kāi)關(guān)QS（鐵殼開(kāi)關(guān)）具有短路保護(hù)外，QF1也具有短路保護(hù)功能。電源相序保護(hù)、超速保護(hù)及急停等（1）電源相序保護(hù)當(dāng)電源缺相或錯(cuò)相時(shí)應(yīng)該停止電梯的運(yùn)行。為防止電源出現(xiàn)這種現(xiàn)象，特在主電路中設(shè)置了相序繼電器XJ。（2）超速保護(hù)為了防止因控制失靈、電力不足、制動(dòng)器失效、曳引力不足及曳引鋼絲繩斷裂等原因?qū)е罗I廂的超速墜落，應(yīng)該設(shè)置限速器裝置，用來(lái)防止電梯的超速（當(dāng)轎廂運(yùn)行速度超過(guò)額定速度的115%即為超速）。限速器裝置由限速器、鋼絲繩和漲緊裝置組成。在實(shí)際電梯運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)由于故障轎廂超速時(shí)，限速器停止運(yùn)行，并借助夾繩機(jī)構(gòu)提拉起安裝在轎廂梁上的連桿機(jī)構(gòu)，迫使安全鉗動(dòng)作，從而使轎廂強(qiáng)行制停在轎廂導(dǎo)軌上。同時(shí)，發(fā)出信號(hào)切斷控制電路。由于實(shí)際電梯超速器和安全鉗動(dòng)作時(shí)會(huì)發(fā)出信號(hào)，超速器和安全鉗的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷相關(guān)電路，所以在本模型中只能僅僅使用兩個(gè)常閉的按鈕來(lái)模擬這兩個(gè)功能。（3）急停功能急停