【文章內(nèi)容簡介】 控制而專門設計的控制裝置，它具有比通用計算機控制更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了精簡化的編程語言，編程出錯率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設計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。采用先進的工藝制造流水線制造。對干擾的屏蔽、隔離和濾波等；對電源的斷電保護。對存儲器內(nèi)容的保護等。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。簡化編程語言等。 其次，易操作性，PLC的易操作性表現(xiàn)在下列幾個方面:：1）操作方便 對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)所需要的地址編號或接點號進行搜索或順序尋找，然后進行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT上顯示。2）編程方便 PLC有多種程序設計語言可供使用。對電氣技術人員來說，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言時，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維修人員維修技能的要求降低。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過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)在以下幾個方面:：1）編程的靈活性。PLC采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖，功能模塊和語句描述編程語言。編程方法的多樣性使編程方便、應用面拓展。2）擴展的靈活性。PLC的擴展靈活性是它的一個重要特點。它可根據(jù)應用的規(guī)模不同，即可進行容量的擴展、功能的擴展、應用和控制范圍的擴展。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：(1)在電梯控制中采用了PLC，用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，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)結構簡單，外部線路簡化。(3)PLC可實現(xiàn)各種復雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。 (4)PLC可進行故障自動檢測與報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修。(5)用于群控調配和管理，并提高電梯運行效率。(6)更改控制方案時不需改動硬件接線。為便于比較PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)優(yōu)缺點現(xiàn)列表如下，詳見表21。從表21可以看出，PLC控制系統(tǒng)具有繼電器控制系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點，因此傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)將逐漸被PLC控制系統(tǒng)所取代是大勢所趨。表21 PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)比較項目繼電器控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)控制功能實現(xiàn)有許多繼電器，采用接線的方式來完成控制功能各種控制功能通過編制的程序來實現(xiàn)對控制要求變更適應性適應性差，需要重新設計，改變繼電器和接線適應性強，只需針對程序進行修改控制速度 低，靠機械動作實現(xiàn)極快，靠微處理器進行處理特殊功能一般沒有有安裝，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可擴展性困難容易維護工作量大，故障不易查找有自診能力，維護工作量小 PLC控制系統(tǒng)與計算機控制系統(tǒng)比較計算機控制系統(tǒng)在工業(yè)控制領域中，其主機一般采用能夠在惡劣工業(yè)環(huán)境下可靠運行的工控機。工控機有通用微機應用發(fā)展而來，在硬件結構方面總線標準化程度高，品種兼容性強，軟件資源豐富，能提供實時操作系統(tǒng)的支持，故對要求快速，實時性強，模型復雜的工業(yè)對象的控制占有優(yōu)勢。但是，它的使用和維護要求工作人員應具有一定的專業(yè)知識，技術水平較高，且工控機在整機水平上尚不能適應惡劣工作環(huán)境?？删幊炭刂破鲗Υ诉M行了改進，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，更適應過程控制的要求。PLC控制系統(tǒng)與計算機系統(tǒng)比較見表22。從表22可見，在控制功能方面，PLC與通用計算機相比，工作更穩(wěn)定可靠，而且編程簡單，使用方便，應用設計和調試周期可大大縮短，加之又能在惡劣的工業(yè)環(huán)境下和強電一起工作，容易實現(xiàn)機電一體化。表22 PLC控制系統(tǒng)與通用計算機系統(tǒng)的比較比較項目通用計算機系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)工作目的科學計算工業(yè)自動控制工作環(huán)境對工作環(huán)境要求高對工作環(huán)境要求低，可在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場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的系統(tǒng)軟件一般只需簡單的監(jiān)控程序采用的特殊措施掉電保護等一般性措施采用多種抗干擾措施，自診斷，斷電保護，可在線維修編程語言匯編語言，高級語言，如BASIC，C等梯形圖，助記符語言，SFC標準化語言對操作人員的要求 需專門培訓，并具有一定的計算機基礎一般的技術人員，稍加培訓即可操作使用對內(nèi)存的要求容量大容量小價格價格高價格低其他若用于控制，一般需自行設計機種多，模塊種類多，易于集成系統(tǒng) 電梯控制系統(tǒng)方案設計本設計通過多種方案的比較和參照，可看出PLC控制具有顯著的優(yōu)點：在電梯控制中采用了PLC，用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高；可實現(xiàn)各種復雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能；可進行故障自動檢測與報警顯示，提高運行安全性和可靠性，并便于檢修；用于群控調配和管理，并提高電梯運行效率。綜上所述，本設計采用PLC控制。第三章 電梯控制系統(tǒng)框圖設計 電梯控制系統(tǒng)原理框圖設計，主要由轎箱內(nèi)指令電路、門廳呼叫電路、主拖動電機電路、開關門電路、檔層顯示電路、按鈕記憶燈電路、樓層檢測與平層檢測傳感器及PLC電路等組成的。平層感應器平層拖動減速減速點信號定向平層樓層信號位置信號起動指層轎內(nèi)指令、廳內(nèi)召喚 電梯控制系統(tǒng)原理框圖 電梯控制系統(tǒng)硬件結構框圖系統(tǒng)由轎廂、開關門機構、曳引機構、控制系統(tǒng)等組成。曳引機門機顯示現(xiàn)場信號PLC變頻器電源PGggGgGGFGGG 電梯控制系統(tǒng)硬件結構框圖第四章 主要元器件選型 門拖動元器件的選擇 永磁同步伺服系統(tǒng)的重點選擇電梯門機控制系統(tǒng)要使電梯門開關動作時快速起、停、加速、減速，且運行平穩(wěn)，到位準確。要實現(xiàn)這個目標，需解決好電機的選擇問題，控制電路的選擇及設計問題。 眾所周知，在所有的電機中，直流電機的調速特性最好，但其不可避免的有刷結構制約了其應用場合。在工業(yè)生產(chǎn)中大量應用的交流異步電機雖然控制簡單，卻有著調速精度不高的問題，而交流同步電機存在著控制復雜，容易失步的缺點。相對而言，永磁同步電機結合了直流電機與交流同步電機的優(yōu)點，具有體積小，壽命長，控制簡單，調速精度高，且不會失步的特點。因此，門拖動系統(tǒng)采用三相交流永磁同步伺服電機。三相交流永磁同步伺服電機簡稱交流伺服電機（AC server motor)或伺服電機，由于它具有高響應、高精度、運行平穩(wěn)、恒轉矩輸出、能過載、低噪聲、結構簡介、可靠性高、免維護等優(yōu)點，是目前旋轉電機中最佳的控制電機。 伺服電機的電源及運轉狀態(tài)是由驅動器提供和控制的。驅動器的驅動能力及驅動指標的優(yōu)異，影響伺服電機的機械輸出特性；伺服電機性能參數(shù)的優(yōu)異，影響驅動器的驅動和控制效果。伺服電機的選型是多個因素綜合考慮、合理選擇的過程，一般應著重注意這幾個參數(shù)的選擇：電機的額定轉矩、電機運行的最高轉速、負載慣量及電機轉子慣量、加減速時所需要的過載能力、電機起停頻率等。綜合考慮各種因素，為滿足設計要求，采用安川∑Ⅱ系列伺服系統(tǒng)。本系統(tǒng)的伺服驅動器內(nèi)置了伺服電機全部的參數(shù)，采用先進的控制算法及伺服電機優(yōu)良的性能，性價比極佳。安川∑Ⅱ系列伺服系統(tǒng)不僅具有伺服快速響應性、高速高精度的特性，而且具有如下優(yōu)點： 簡單（1）設定簡單在線自學習功能能夠自動測定機械的必要參數(shù)，自動設定必要的伺服增益，初學者也能很快得心應手的應用。（2）電機自動識別自動識別伺服電機的容量和型號，自動設定電機參數(shù)。（3）維護簡單主控回路分離布線，用戶參數(shù)可在控制器上直接設定，減少了配線（絕對編碼器配線數(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、維護更加簡單方便。高性能 （1）整定時間短擴充了新的控制算法，實現(xiàn)了模式跟蹤控制、制振控制，強化了對振動的抑制。對于低剛性機械，定位時間比原產(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，將轉矩控制精度從177。5%提高到177。2%。（3）平穩(wěn)運行采用速度跟蹤控制技術，減小了電機轉速波動，低速下也能極平穩(wěn)地運行。柔性化設計（1）多合一控制轉矩控制、位置控制和速度控制三位一體，控制方位切換采用參數(shù)設定切換。（2）廣泛適用伺服控制器有基本功能型、擴展功能型，伺服電機從小容量到大容量，制動器和減速機都可選，充分考慮各種控制要求和安裝場合。（3）環(huán)境適用性強保護等級：IP55標準，IP67標準。耐振性： 耐振強度達到了49m/s2以下。（4）符合國際主要安全標準一、安川∑Ⅱ系列伺服系統(tǒng)伺服電機介紹伺服電機采用Yaskawa安川電機SGMSH型 。SGMSH型伺服電機特性見表43。表43 SGMSH伺服電機特性電壓等級200V級 400V級額定功率 / W 額定轉矩 / Nm 瞬間最大轉矩 / Nm 額定轉速 / r/min13000最高轉速 / r/min15000允許負載慣量電機慣量5倍以下額定功率響應率 / kW/s 127 137 166 202適用編碼器標準增量式，或選項絕對式，所選編碼器的基本指標如下：工作時間 連接 耐熱等級 F 環(huán)境溫度 0～＋40℃ 環(huán)境濕度 20～80%（不結露） 振動等級 V15保護方式 全封閉自冷IP67（除輸出軸承）抗振性能 ()安裝方式 法蘭安裝二、安川∑Ⅱ系列伺服系統(tǒng)伺服驅動器介紹安川∑Ⅱ系列伺服系統(tǒng)伺服驅動器使用選件單元，擴張功能、性能強，主要包括： （1） MECHATROLINK I/F 單元 伺服信息（位置、速度、輸入輸出）的讀出和各種指令的變更，可以通過實時控制來實現(xiàn)。一個上位控制器可以最多實現(xiàn)15站點的多軸運動控制。 （2） DeviceNet I/F 單元 ＆ PROFIBUSDP I/F 單元 對應DeviceNet及PROFIBUSDP通信網(wǎng)絡。PointtoPoint定位（可多段速定位）和站編號方式內(nèi)置豐富的定位功能，因此可以用PLC或PC進行設定和保養(yǎng)。 （3） 全閉 I/F 單元 在機械前端所發(fā)生的位置偏移，可以用最近的方式 。用脈沖指令可以對應閉環(huán)位置控制，即使精度上升，仍能高速驅動并且在安全上也能起到作用。 安川∑Ⅱ系列伺服系統(tǒng)伺服驅動器 為了實現(xiàn)更高的生產(chǎn)效率，∑Ⅱ系列以最佳的控制機械的最高性能，與原有機型相比，CPU運算時間為其1/2，通過擴充新控制算法，定位時間縮短到原有產(chǎn)品的1/3，實現(xiàn)了出類拔萃的響應性。與其他系統(tǒng)比較其優(yōu)點有：整定時間縮短 由于新控制算法的擴充，實現(xiàn)了模式跟蹤控制，制振控制，強化了對振動的控制。因此，即使低剛性機械其定位整定時間亦可縮短1/3(與本公司產(chǎn)品相比較)。 高速?高精度驅動 實現(xiàn)了最高轉速6000/rpm(SGMUH形)。此外，因采用了高分辨率串行編碼器(16，17bits)，提高了定位精度。dq軸變換電流控制系統(tǒng)的采用，轉矩控制精度(重復性)亦提高了177。5%至177。2%。 平滑運轉 采用了速度觀測控制，使電機的速度波動大幅度減低，低速下亦可平滑運轉。 設定簡單 為了在短時間內(nèi)建立高度系統(tǒng)，∑Ⅱ系列徹底追求了使用的簡便性。靈活使用“在線自動調整功能”，自動的進行與機械特性相吻合的伺服系統(tǒng)的調整。 在線自動調整 自動測定機械特性，設置所需要的伺服增益。即使初次接觸，亦可在短時間內(nèi)完成最佳設定。 電機自動識別 伺服驅動器自動判別伺服電機的功率、規(guī)格，自動設定電機參數(shù)。 再生電阻連接端子標準配備 配備了外置再生電阻的連接端子，可簡便的連接再生電阻器。 維護簡便 利用主回路?控制回路電源分離及報警跟蹤記憶功能等，可簡便的進行維護。 主回路?控制回路電源分離 主回路與控制回路的電源完全分離，報警時可只關斷主回路電源，容易維護。 變頻器的選擇電機加減速過程中良好的運行特性可使電梯門開關平穩(wěn)，減小電機所受的負載沖擊，增加系統(tǒng)的壽命和可靠性。因此如何實現(xiàn)加減速過程中的S曲線控制至關重要。門拖動變頻器選用安川公司的676GL5IP電梯專用矢量控制變頻器。除了具備通用變頻器的功能外，還具有啟動力矩補償、停電時控制(蓄電池運轉)、自動加減速運行、抱閘控制、超速檢測等電梯專用功能 ?？墒褂闷胀ˋ、B、Z相編碼器檢測目前所有永磁同步電動機的磁極位置。 旋轉編碼器的選擇編碼器有兩方面的作用，一是用于位置的檢測；二是用于測量轉差。在關門過程鐘，當轉差大于設置值時 (即編碼器輸入的轉速與變頻器輸出的頻率相差大于一定值時)，控制門停止關門，并反向開門。在開門過程中，出現(xiàn)轉差大于設置值，則停止開門。在本設計中，永磁同步電動機所使用的編碼器，不僅僅要向拖動控制系統(tǒng)