【文章內(nèi)容簡介】 脈沖數(shù)的計算為了提高檢測位置的精度，應該選擇用每轉(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)編碼器價格越貴。通常需要每個脈沖所對應的位移，應保證平層精度和換速距離的要求，實際電梯中一般應該做到小于5毫米/脈沖。由于無齒輪曳引機的轉(zhuǎn)速較低,為了保證驅(qū)動裝置速度反饋的精度，要求用于速度檢測的編碼器具有較高的精度，這對于無齒輪曳引機獲得良好的調(diào)速性能是至關重要的?？紤]到樓間距較小，設旋轉(zhuǎn)編碼器每個脈沖對應的轎廂移動距離即計數(shù)精度為S（單位mm/脈沖），則可以計算出所需旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)的脈沖個數(shù)P的數(shù)值。由上述的計算知道，曳引電動機旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時轎廂移動的距離為Dπ=120mm（D為曳引輪的直徑），則考慮到上述的計算結(jié)果，并考慮經(jīng)濟性等原因，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個脈沖。旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖頻率的計算電動機額定運行時旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖最終會送到PLC高速計數(shù)器的脈沖輸入端子，而PLC對所接收的脈沖輸入信號是有一定頻率限制的，在此對所選的旋轉(zhuǎn)編碼器在電動機額定運行時所發(fā)出的脈沖頻率加以核算。由于電動機的額定速度167r/min，而旋轉(zhuǎn)編碼器一轉(zhuǎn)發(fā)出1200個脈沖，所以旋轉(zhuǎn)編碼器一秒發(fā)出3360個脈沖，也就是說旋轉(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、安全保護信號、VVVF控制調(diào)速電路、轎箱開關電路、樓層顯示電路及一些其他輔助電路等等。 PLC接口電路設計本設計電梯模型要實現(xiàn)六層電梯的控制，同時要求能夠通過上位機的組態(tài)軟件實現(xiàn)電梯的模擬仿真運行和對實際電梯模型系統(tǒng)的監(jiān)控，所以在分配地址空間上和一般的實際電梯有著較大的區(qū)別。要實現(xiàn)實際電梯的控制運行，則要像一般電梯控制裝置一樣分配好PLC的輸入輸出端子，同時為了實現(xiàn)上位機的組態(tài)模擬運行，需要使用PLC的內(nèi)部輔助繼電器對應著分配好一套地址，用于組態(tài)程序模擬實際電梯的相應輸入輸出從而控制電梯的運行。輸入地址分配見表31所示，輸出地址分配見表32所示。根據(jù)地址的分配，可以設計PLC接口電路如圖33所示。 主拖動電路及反饋電路設計變頻器主電路電源端子R、S、T應該通過自動空氣斷路器和交流接觸器與電源連接，無需考慮相序。變頻器輸出電源必須接到端子U、V、W上，如果接錯，將會損壞變頻器。由此指導思想可以設計出圖34所示的主拖動電路。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接觸器主觸點用于接通或斷開整個系統(tǒng)的電源，其線圈由上班或下班時通過鑰匙開關SQ17間接控制。XJ為相序繼電器，其常開觸點控制安全繼電器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系統(tǒng)和制動器系統(tǒng)的電源，二次側(cè)輸出端子10103的交流輸出用于門聯(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)指令信號燈、廳呼梯信號燈以及樓層顯示和運行方向的電源。表31輸入地址分配Table 31 The Allocation of Input Address輸入點功能輸入點功能X0、X1一、二級上限位開關SQSQ2X15制動接觸器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、二級下限位開關SQSQ4X17司機工作狀態(tài)開關SA1X5平層光電開關SQ5X20變頻器運行信號X6門連鎖繼電器KA2信號X21變頻器故障信號X7安全運行繼電器KA1輸入信號X22變頻器零速信號X10超載開關KPX23檢修開關SA2X11開門按鈕SB1X24～X311～6層內(nèi)選按鈕SB4～SB9X12關門按鈕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變頻器自學習端子X41～452～6層下行呼梯按鈕SB17～SB21表32 輸出地址分配Table 32 The Allocation of Output Address輸出點功能輸出點功能Y0運行接觸器KM2Y11～161～6層內(nèi)選指示燈HLN1～HLN6Y1風扇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為上下兩個極限限位開關的觸點)Y31～33樓層指示電子裝置Y5開門繼電器KA5Y34～35上、下運行方向指示Y6關門繼電器KA6Y40～41變頻器正、反運行Y7制動接觸器KM1Y42～44多段速指令3輸入Y10蜂鳴器FM(超載指示燈HL0)Y45變頻器點動輸入圖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設計的反饋回路也見圖34所示。VS616G5的PG速度控制卡有四種類型，分別為PGAPGBPGDPGX2,其中PGB2為有PG矢量控制方式專用，根據(jù)電梯的實際控制要求，本系統(tǒng)選用PGB2速度卡。PGB2速度卡的TA1接線端子有六個端子，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接線端子有四個輸出端子，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數(shù)輸入的計數(shù)器，故只使用了A相脈沖監(jiān)視輸出端子TA2TA22。TA3為屏蔽線接線端子。在隨后的控制程序中，打算使用一相一計數(shù)輸入的計數(shù)器C237，通過查表可知，它屬于32位雙向高速計數(shù)器，其計數(shù)信號來自于PLC的輸入端子X002，所以A相脈沖監(jiān)視輸出端子TA21接于PLC的輸入端子X002處，輸出端子TA22接于PLC的輸入公共端子COM。變頻器的輸入信號包括對運行/停止、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)、點動等運行狀態(tài)進行操作的數(shù)字操作信號。變頻器通常利用繼電器接點或者晶體管集電極開路形式得到這些運行信號，如PLC的繼電器輸出電路或PLC的晶體管輸出電路。也就是說，PLC的輸出端口可以和變頻器的上述信號端子直接相連接，從而實現(xiàn)PLC對變頻器的控制。由此指導思想可以設計出圖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)運行，也就是控制電梯的上、下運行。圖31中多功能輸入端子和多功能輸出端子的功能為出廠時所設定，我們根據(jù)電梯模型的實際控制需要，利用變頻器的數(shù)字操作器對這些端口重新進行了功能設定。用數(shù)字操作器對參數(shù)H101～H106進行設定，從而使變頻器的5～8端子具有了全新的功能，最多可達9段速運行。設定情況及其功能如表33所示。表33 多速參數(shù)的設定Table 33 The Allocation of Output Address端子對應參數(shù)設定值內(nèi)容5H1033多段速指令16H1044多段速指令27H1055多段速指令38H1066點動頻率選擇 電梯保護環(huán)節(jié)的硬件綜合設計沖頂保護和蹲底保護沖頂保護和蹲底保護又稱為終端超越保護，它是為了防止電梯的電氣系統(tǒng)失靈，轎廂越過上、下端站后仍繼續(xù)運行，繼而發(fā)生沖頂或蹲底事故，而在轎廂導軌的上、下終端支架上安裝的裝置。終端超越保護由強迫減速開關、限位開關和極限開關以及相應的打板等附件組成。強迫減速開關是為了防止電梯失控時造成沖頂或蹲底的第一道防線。當電梯出現(xiàn)失控，轎廂已到達頂層或底層減速點而不能減速時，裝在轎廂上的打板就會隨轎廂的運行而與強迫減速開關接觸，發(fā)出減速信號，迫使電梯停駛。用上強迫減速開關SQ1的常閉觸點接于PLC的X000輸入口，下強迫減速開關SQ3的常閉觸點接于PLC的X003輸入口，在以后的程序中用它們的常閉觸點分別和運行軟繼電器Y040和Y041常開觸點串聯(lián)控制減速繼電器置位指令即可。也就是說，強迫減速開關SQ1或 SQ3動作后，減速信號M7馬上為ON，電梯開始減速。限位開關是為了防止電梯沖頂或蹲底的第二道防線。它由上下兩個開關組成，分別裝在強迫減速開關的上下方。當轎廂越出頂層或底層的位置，而強迫減速開關又未能使電梯減速停駛時，上或下限位開關動作，迫使電梯停駛。上限位開關SQ2接于PLC的X001輸入接口，下限位開關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分別和運行軟繼電器Y041和Y040常閉觸點串聯(lián)后并聯(lián)一起控制制動器繼電器Y007和運行繼電器Y000的復位指令即可。由此可知，限位開關SQ2 或SQ4動作時PLC通過程序使Y000和Y007為OFF，接觸器KM1和KM2斷電釋放，制動器馬上制動，迫使電梯立即停梯。當電梯失控后，第一道及第二道防線均不能使電梯停止工作時，轎廂的打板就會隨著電梯的繼續(xù)運行碰觸第三道防線——極限開關QS的碰輪。碰輪的動作，通過鋼絲繩迫使只有人工才能復位的極限開關動作，切斷主電路電源，從而迫使轎廂停止運行，防止其沖頂或蹲底。超載保護曳引式結(jié)構(gòu)的電梯，是對超載問題更為敏感的一種運輸工具。電梯的超載存在著因曳引力不足而造成溜梯的危險（實際電梯中，超載是指超過額定載重量的15%，并不小于75kg）。實際電梯中當超載報警裝置檢測到超載信號后，能夠發(fā)出蜂鳴器響的警告信號以及燈的閃爍。本電梯模型是在轎廂的底部設置了一個按動開關來模擬一個壓力繼電器KP，實驗人員在轎廂開門期間用手按動KP，可以假設超載情況的發(fā)生。按動KP后，通過用戶程序可以使開門電動機工作、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閃爍報警?？傊?，模擬超載的情況后，電梯報警不關門，電梯自然也不會運行了。防夾人保護廳門、轎門是乘客出入電梯的必經(jīng)之路，因此需設置安全保護裝置，以免在關門過程中夾傷人員。在實際電梯中有安全觸板、光電式保護裝置等多種措施來實現(xiàn)此種保護，但實質(zhì)上都是切斷關門電路隨即接通開門電路。由于電梯模型的門系統(tǒng)比較小，無法真正實現(xiàn)和實際電梯一樣的防夾人保護，所以在模型中是用關門期間按動開門按鈕來模擬實現(xiàn)這種保護功能的。 困人救援裝置目前在解救電梯困人過程中，不再提倡安全窗形式的自救，而是強調(diào)報警求救加專業(yè)人員實施救援的形式。電梯的報警措施有兩種，一種是轎箱內(nèi)的報警裝置或內(nèi)部公布的緊急求救電話，本電梯模型沒有采用這種方式；另一種方式是更為先進的遠程監(jiān)控在第一時間發(fā)現(xiàn)困人現(xiàn)象。本電梯模型屬于后者方式。在通過上述方式發(fā)現(xiàn)情況后，電梯模型可以手動松開制動器，然后手動盤曳引機的手動盤車手輪，使轎廂平層?？浚儆晒ぷ魅藛T用專用鑰匙在轎廂?？繉拥膹d外打開廳門及轎門，放出轎廂內(nèi)部的被困人員。短路保護、過載保護在上述設計的主電路中，斷路器QF1具有過載保護功能。除了極限開關QS（鐵殼開關）具有短路保護外，QF1也具有短路保護功能。電源相序保護、超速保護及急停等（1）電源相序保護當電源缺相或錯相時應該停止電梯的運行。為防止電源出現(xiàn)這種現(xiàn)象，特在主電路中設置了相序繼電器XJ。（2）超速保護為了防止因控制失靈、電力不足、制動器失效、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，應該設置限速器裝置，用來防止電梯的超速（當轎廂運行速度超過額定速度的115%即為超速）。限速器裝置由限速器、鋼絲繩和漲緊裝置組成。在實際電梯運行過程中，當由于故障轎廂超速時，限速器停止運行，并借助夾繩機構(gòu)提拉起安裝在轎廂梁上的連桿機構(gòu)，迫使安全鉗動作，從而使轎廂強行制停在轎廂導軌上。同時，發(fā)出信號切斷控制電路。由于實際電梯超速器和安全鉗動作時會發(fā)出信號，超速器和安全鉗的常閉觸點斷開，切斷相關電路，所以在本模型中只能僅僅使用兩個常閉的按鈕來模擬這兩個功能。（3）急停功能急停