【文章內(nèi)容簡介】 大發(fā)展 過程 。這期間變頻器的 容量不斷增大 、 體積越來越小 、 功能 越來越多也更加的智能化，使得變頻器的 應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大 [20]。 (2)變頻器的選型 ★ 變頻器容量計(jì)算 變頻器的功率可根據(jù)曳引機(jī)電機(jī)功率、電梯運(yùn)行速度、電梯載重與配重進(jìn)行計(jì)算。設(shè)電梯曳引機(jī)電機(jī)功率為 P1，電梯運(yùn)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 2P : 2 1 2 3 1[ ( ) ]P W W W g F v? ? ? ? (31) 其中 1 2 3( + ) +F K W W W g ?? 為摩擦力， ? 可忽略不計(jì) [17]。 電機(jī)功率 P1，變頻器功率 P應(yīng)接近于電機(jī)功率 P1，相對于 P2留有安全裕量 ，可取? 。 ★ 變頻器制動電阻參數(shù)的計(jì)算 由于電梯為位能負(fù)載，電梯運(yùn)行過程中會產(chǎn)生再生能量，所以變頻調(diào)速裝置應(yīng)具有制動功能。雖然帶有逆變功能的變頻調(diào)速裝置通過逆變器能夠?qū)⒃偕芰炕仞侂娋W(wǎng)，但造價太高。如果采用能耗制動方式通過制動單元將再生能量消耗在制動電阻上，成本較低且具有良好的使用效果。能耗制動電阻 Rz 的大小應(yīng)使得制動電流工作時的值不超過變頻器額定電流的一半，即 1 01 /2ZI U R I?? (32) 其中 U0為額定情況下變頻器的直流母線電壓 .由于制動電阻的工作不是連 續(xù)長期工作，因此其功率可以大大小于通電時消耗的功率 [22]。 ★ 變頻器的選型 電梯的調(diào)速除了對一般的工業(yè)控制的靜態(tài)、動態(tài)性能的要求外，其舒適度的指標(biāo)通常也要考慮。本設(shè)計(jì)中保證電梯按理想的給定速度曲線運(yùn)行并保證舒適感的關(guān)鍵是電梯的拖動調(diào)速系統(tǒng)。 考慮以上各種因素，本設(shè)計(jì) 最終選用 ORMON 3G2JV 型變頻器 。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 12 頁 共 41 頁 位置檢測元件的 選型 (1)用干簧感應(yīng)器或其它位置開關(guān) 干簧感應(yīng)器 如圖 33所示。 1干簧管 ； 2常閉觸點(diǎn) ； 3轉(zhuǎn)換觸點(diǎn) ； 4常開觸點(diǎn) ； 5永久磁鐵 ； 6隔磁 圖 33 干簧感應(yīng)器 干簧感應(yīng)器就是在 U型槽的兩側(cè)分別放置干簧管與永久磁鐵。當(dāng)隔磁板沒有插入U型槽內(nèi)時，那么磁場作用下的常閉觸點(diǎn) 3閉合；隔板插入 U 型槽時，永久磁鐵磁場經(jīng)過隔磁板和空氣間隙形成閉合磁路。那么，在簧片的彈性作用下，觸點(diǎn) 3 常開， 4 則閉合。于是根據(jù)電梯的控制要求，可將傳感器安裝在轎廂的頂部，隔磁板固定于井道相應(yīng)位置的導(dǎo)軌上。 采用這種方法具有直觀、簡單 的優(yōu)點(diǎn)，但是因?yàn)槊繉佣夹枰粋€感應(yīng)器，當(dāng)樓層較高時，就會占用過多的 PLC輸入點(diǎn) [15]。 (2)用 雙 穩(wěn)態(tài)磁保開關(guān) 該方法需要對磁保開關(guān)的不同狀態(tài)進(jìn)行編碼，較麻煩。 雙 穩(wěn)態(tài)磁保開關(guān) 如圖 34所示。 圖 34 雙穩(wěn)態(tài)磁保開關(guān) (3)采用旋轉(zhuǎn)編碼器 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 13 頁 共 41 頁 目前的 PLC一般都具有專用計(jì)數(shù)單元或高速脈沖輸入端，所以為獲取電梯運(yùn)行的準(zhǔn)確位置，可采用編碼器。編碼器可以直接與 PLC 高速脈沖輸入端相連，利用 PLC 內(nèi)置 24V 直流電源作為其電源。 編碼器實(shí)物和原理如圖 35所示。 圖 35 旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)物圖及工作原理 旋轉(zhuǎn)編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式測量裝置，安裝于被測軸上并隨被測軸一起轉(zhuǎn)動，用來測量轉(zhuǎn)動量 (主要為轉(zhuǎn)角 )，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式的輸出信號。電梯的轎廂所處的位置及運(yùn)行速度用碼盤來檢測，檢測所得的位置及速度作為位置反饋信號和速度指示信號。旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)軸與 曳引 電動機(jī)轉(zhuǎn)軸直接相連，當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，編碼器輸出與轉(zhuǎn)動量對應(yīng)的脈沖數(shù)，通過累積脈沖數(shù)可以直接計(jì)算出轎廂對應(yīng)的位置行程，從而確定電梯運(yùn)行時轎廂所處的樓層位置，進(jìn)而確定出換速點(diǎn)、開門地點(diǎn)、到站停車點(diǎn)等 [21]。 綜上所述，旋轉(zhuǎn)編碼器有明顯優(yōu)于其它兩種方法的優(yōu)勢，故 本 系統(tǒng)采 用此法。 PLC 的概述及選型 (1)PLC 的概述 PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)數(shù)、計(jì)時和算式運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械和生產(chǎn)過程。 PLC 具有以下 特點(diǎn) ① 高可靠性，強(qiáng)抗干擾能力 ② 配套齊全、功能完善、適用性強(qiáng)③ 重量輕、體積小、能耗低 ④ 系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建造的工作量小，維護(hù)方便，易改造 ⑤ 學(xué)用容易，深受歡迎 [18]。 (2)PLC 的選型 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 14 頁 共 41 頁 本系 統(tǒng)按照 5層電梯進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)控制要求，共需輸入點(diǎn)數(shù) 33 點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)29 點(diǎn) ， 考慮 大約 12%的裕量。另外，由于要采用旋轉(zhuǎn)編碼器定位，需要 PLC 具有高速脈沖輸入，故最終選擇西門子 S7200 系列 CPU226 PLC 為主機(jī)，并配以 EM223DC24V 數(shù)字量 16 輸入 /16 輸出擴(kuò)展模塊。 CPU226 的輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)為 24 入 /16 出， EM223 為 16 入 /16 出， 形成輸入點(diǎn)數(shù)共 40點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù) 32 點(diǎn)，滿足系統(tǒng)要求。如圖 36為 PLC實(shí)物圖。 圖 36 PLC實(shí)物圖 電梯控制系統(tǒng) 硬件電路 設(shè) 計(jì) 本控制系統(tǒng)是采用 ORMON 3G2JV型變頻器和西門子 S7200 型 PLC 組成的頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng) ,電氣控制硬件框圖如圖 37所示。 圖 37控制系統(tǒng)框圖 它由 曳引 電機(jī)、門電機(jī)、變頻器、可編程控制器 PLC 及其他電氣元件構(gòu)成。電梯的調(diào)速部分選用高性能的矢量控制變頻器 ,利用光電編碼器測量 曳引 電機(jī)的轉(zhuǎn)速 ,構(gòu)成閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)。電路的邏輯部分由 PLC 來實(shí)現(xiàn) , PLC 接受來自現(xiàn)場的呼叫、轉(zhuǎn)速、樓層、位置等信號。發(fā)給調(diào)速系統(tǒng)的速度信號、門機(jī)的開關(guān)門信號、樓層顯示及呼叫顯示信號 [18]。 PLC 控制系統(tǒng)的系統(tǒng)配置及 I/O 地址分配 本系統(tǒng)為 5 層電梯設(shè)計(jì)，根據(jù)控制要求，共需輸入點(diǎn)數(shù) 33 點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù) 29 點(diǎn)， 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 15 頁 共 41 頁 考慮 10%15%的裕量。另外，由于要采用旋轉(zhuǎn)編碼器定位，需要 PLC 具有高速脈沖輸入，故最終選擇西門子 S7200 系列 CPU226 PLC 為主機(jī)，配以 EM223DC24V 數(shù)字量 16 入 /16 出擴(kuò)展模塊。 CPU226S 輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)為 24 入 /16 出， EM223 為 16 入 /16 出，共形成輸入點(diǎn)數(shù) 40 點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù) 32 點(diǎn)，滿足系統(tǒng)要求，其地址編號 如圖 38所示。 圖 38 PLC 主機(jī)、擴(kuò)展模塊 I/O 分配 PLC 輸入信號有：外呼按鈕、內(nèi)選按鈕、旋轉(zhuǎn)編碼器輸出信號、限位開關(guān)、轎廂開 /關(guān)按鈕、手動開關(guān)等。輸出信號有：外呼信號指示、內(nèi)選信號指示、電梯上 /下行信息、樓層顯示信息、變頻器控制信號、語音提示信號等。輸入 /輸出信號的具體分配如表 31 所示。 表 31 I/O 地址分配表 PLC輸入點(diǎn) 電梯實(shí)物內(nèi)部接口（ I/O） PLC 輸入點(diǎn) 電梯實(shí)物內(nèi)部接口（ I/O） 編碼器高速計(jì)數(shù)輸入 A 相 RH 編碼器高速計(jì) 數(shù)輸入 B 相 RL 轎廂安全開關(guān) STF 底層外呼上按鈕 STR 一層外呼下按鈕 關(guān)門驅(qū)動 一層外呼上按鈕 開門驅(qū)動 二層外呼下按鈕 底層外呼上指示 二層外呼上按鈕 一層外呼上指示 三層外呼下按鈕 一層外呼下指示 三層外呼上按鈕 二層外呼上指示 四層外呼下按鈕 二層外呼下指示 四層外呼上按 鈕 三層外呼上指示 五層外呼下按鈕 三層外呼下指示 下基準(zhǔn)限位開關(guān) 四層外呼上指示 下極限限位開關(guān) 四層外呼下指示 檢修開關(guān) 五層外呼下指示 手動開門按鈕 顯示驅(qū)動 A 手動關(guān)門按鈕 顯示驅(qū)動 B 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 16 頁 共 41 頁 手動上行按鈕 顯示驅(qū)動 C 手動下行按鈕 顯示驅(qū)動 D 急停按鈕 電梯上行指示 消防按鈕 電梯下行指示 關(guān)門限位開關(guān) 五層內(nèi)呼指示 開門限位開關(guān) 四層內(nèi)呼指示 五層內(nèi)呼按鈕 三層內(nèi)呼指示 四層內(nèi)呼指示 二層內(nèi)呼指示 三層內(nèi)呼指示 一層內(nèi)呼指示 二層內(nèi)呼指示 底層內(nèi)呼指示 一層內(nèi)呼指示 電子報站 底層內(nèi)呼指示 轎廂開門按鈕 轎廂關(guān)開門按鈕 上極限位開關(guān) 旋轉(zhuǎn)編碼 器與 PLC 脈沖檢測 旋轉(zhuǎn)編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式測量裝置，通常安裝在被測軸上，并隨被測軸一起轉(zhuǎn)動，用以測量轉(zhuǎn)角，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式的輸出信號。 旋轉(zhuǎn)編碼器的兩相輸出分別與 PLC 的 、 點(diǎn)相連。由于旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖頻率較高，普通計(jì)數(shù)器無法計(jì)數(shù)，必須采用高速計(jì)數(shù)器。 CPU226 擁有 6 個高速計(jì)數(shù)器，分別為 HSC0HSC5。