【文章內(nèi)容簡介】 達45%。因電動機產(chǎn)生的熱量相當小，故在機房內(nèi)不需要專用的通風(fēng)降溫系統(tǒng)，沒有額外的能量損耗。 ⑵ 電路負載低，所需緊急供電裝置小 河北機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁 在加速階段，所需起動電流小于 倍的額定電流。且起動電流峰值時間短。由于起動電流大幅度減小，故功耗和供電纜線直徑可減小很多。所需的緊急供電裝置的尺寸也比較小。 ⑶ 可靠性高，使用壽命長。 具有先進的半導(dǎo)體變頻器把交流換成直流。再把直流逆變成電壓幅度和頻率可變的交流。由于元器件性能可靠性可靠，工藝先進，經(jīng)久耐用。在系統(tǒng)中由電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)不會增加電機的發(fā)熱，而且還能減小電機的應(yīng)力，使電梯運行性能非?？煽?，延長使用壽命。 ⑷ 舒適感好 在整個運行過程中。其驅(qū)動系統(tǒng)具有良好的調(diào)節(jié)性能。故乘坐電梯舒適感極好。電梯運行是跟隨最佳給定的速度曲線運行的。其特性可適應(yīng)人體感受，并保證運行噪聲小，制動平穩(wěn) ⑸ 平層精度高 采用現(xiàn)在傳感技術(shù)和數(shù)字軟件控制系統(tǒng)。在整個運行期間準確地給位置信號加上精確地按樓層距離直接停靠的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在 VVVF 控制系統(tǒng)中其直接?？坑?PC機，變頻器，曲線卡三個方面組成。曲線卡的輸入信號有起動信號，轉(zhuǎn)換信號。輸出信號有運行信號，總控信號，轉(zhuǎn)換應(yīng)答信號等。曲線卡在接受到起動信號時，給變頻器一條運行曲線，輸出運行信號，電梯開始運行；在受到換速信號時，給變頻器調(diào)節(jié)裝置一條減速曲線，當?shù)竭_停車位置時，曲線卡撤消運行信號，電梯即直接?？繕菍悠矫?，完成一次運行，故使電梯在每個樓層都能準確平層，便于乘客 進出不會絆倒。 ⑹ 運行平穩(wěn)無噪聲 在轎廂內(nèi)，機房內(nèi)及鄰近區(qū)域確保噪聲小。因為其系統(tǒng)中采用了高時鐘頻率。始終產(chǎn)生一個不失真的正弦波供電電流。電動機不會出現(xiàn)轉(zhuǎn)距脈動。因此，消除了振動和噪聲。 直流調(diào)速方式有 GM 調(diào)速，相位控制調(diào)壓調(diào)速和斬波控制（ PWM）調(diào)壓調(diào)速等不同的電氣驅(qū)動技術(shù)。其調(diào)速系統(tǒng)的變流方式與交流的變流方式有所不同見表15。 河北機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計 第 16 頁 表 15 各種調(diào)速方式對比圖 調(diào)速方式 一次變流 二次變流 三次變流 直流電機 GM 系統(tǒng) 機械 機械 直流電機相控調(diào)速方式 電子 機 械 直流電機 PWM 系統(tǒng) 電子 電子 機械 交流電機”交 直 交”變頻系統(tǒng) 電子 電子 交流電機”交 交”變頻系統(tǒng) 電子 交流電機調(diào)壓系統(tǒng) 電子 上述反復(fù)一次變流的最后兩種調(diào)速方式，由于不能達到很寬的調(diào)速范圍和很好的性能。故只能在有限的場合中適用。其他四種調(diào)速方式都可以達到很高的性能。因此在性能電梯中得到廣泛的使用。但使用直流電機系統(tǒng)時，不管采用何種方式都必須進行機械變流。顯然，這就是直溜電機的致命缺陷，是直流電機最終被交流電機代替的根本原因。 電梯的工作原理 當 曳引 機組的 曳引 輪旋轉(zhuǎn)時，依靠嵌在 曳引 輪槽中的鋼絲繩與 曳引 槽之間的摩擦力，驅(qū)動鋼絲繩來升降轎廂， 曳引 鋼絲繩一端掛著轎廂，另一端懸掛對重，產(chǎn)生拉力分別為 S1和 S2。當 S1 和 S2 的差值等于或小于繩槽之間摩擦力時，電梯正常運行，繩槽之間無打滑現(xiàn)象。具體圖形見圖 13。 河北機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計 第 17 頁 圖 13 電梯的工作原理 曳引 鋼絲繩與 曳引 輪槽不打滑的條件是： （ 1）當轎廂滿載，并以額定速度下降制動時： ?521 ess ? （式 1） 式中： S1曳引 鋼絲繩轎廂 一邊的拉力（ N）； S2曳引 鋼絲繩對重一邊的拉力（ N） ；θ 曳引 繩在 曳引 輪上的包角，一般 00 150130 ～?? ；復(fù)繞時 0330?? ，計算時用弧度值 自然對數(shù)底數(shù) e =； 39。f 鋼絲繩與 曳引 輪槽間的當量摩擦系數(shù)，它的大小與輪槽的形型尺寸及鋼絲繩和輪間的摩擦系數(shù) f 有關(guān)，常取 ～f ? ff ???? ?? ???? ?? 2s in2s in22 )s in( s in439。 （式 2） 式中， sin? ， sin? ， sin2 ? ， sin2? 中的， ??, 的值用角度值代入； 2? ， 2? 中的值用弧度值代入。 00 120902 ～?? ； 00 1601402 ～?? 。 式（ 1）中的 )/1)((1 gQGs ???? ， )/1(2 gWs ??? 上式中： G轎廂自重（ N）； Q額定載重量（ N）； W對重裝置重量（ N）； ? 河北機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計 第 18 頁 電梯加速度。 （ 2）當轎廂空載時，以額定速度上升制動時， ?fSS ??21 （式 3） , )/1(1 gGs ??? ， )/1(2 gWs ??? 河北機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計 第 19 頁 2 PLC 可編程序控制器 PLC 的起源與發(fā)展 在可編程控制器誕生之前，繼電器控制系統(tǒng)已廣泛的用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，繼電器控制系統(tǒng)通常可以看承由輸入電路，控制電路，輸出電路和生產(chǎn)現(xiàn)場這 4 個部分組成的。其中輸入電路也是由按鈕，行程開關(guān)，限位開關(guān)，傳感器等構(gòu)成。用已向系統(tǒng)送入控制信號。輸出電路部分是由接觸器，電磁閥等執(zhí)行元件構(gòu)成，用以控制各種被控制對象，如電動機，電爐，閥門等。繼電器控制電路部分是控制系統(tǒng)的核心部分。它通過導(dǎo)線將各個分立的繼電器，電子元器件連接起來對工業(yè)現(xiàn)場實施控制；生產(chǎn) 現(xiàn)場是指被控制的對象（如電動機等）或生產(chǎn)過程。 繼電器控制系統(tǒng)在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中曾起著不可替代的重要作用，隨著生產(chǎn)規(guī)模的逐步擴大，市場經(jīng)濟競爭日趨激烈，繼電器控制系統(tǒng)已越來越難以適應(yīng)，因為繼電器控制電路通常是針對著某一固定的動作順序或生產(chǎn)工藝而設(shè)計的。它的控制功能也僅僅只局限于邏輯控制，定時，計數(shù)等這樣一些簡單的控制，一旦動作順序或生產(chǎn)工藝發(fā)生變化，就必須進行重新設(shè)計，布線，裝配，和調(diào)試。顯然，這樣的控制系統(tǒng)完全無法滿足日新月異且競爭激烈的市場經(jīng)濟發(fā)展的需要。這就迫使人們要放棄原來已占統(tǒng)治地位的繼電器控制系 統(tǒng)，研制可以替代繼電器控制系統(tǒng)的新型的工業(yè)控制系統(tǒng)。 出于上述考慮，美國通用汽車公司（ GM）于 1968 年提出了公開招標研制新型的工業(yè)控制器的設(shè)想，第二年，即 1969 年美國數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）就研制出了世界上第一臺可編程序控制器。在這一時期，可編程序控制器雖然采用了計算機的設(shè)計思想，但實際上只能完成順序控制，僅有邏輯運算，定時，計數(shù)等順序控制功能。所以人們將可遍程序控制器稱之為 PCL（ Programmable Logical Controller） ，即可編程序邏輯控制器 。 20 世紀 70 年代末 80 年代初，微處 理器技術(shù)日趨成熟，使可編程序控制器的處理速度大大提高，增加了許多特殊，如浮點運算，函數(shù)運算，查表等。這樣可編程序控制器不僅可以進行邏輯控制，還可以對模擬量進行控制。因此，美國電河北機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計 第 20 頁 氣制造協(xié)會 NEMA（ National Electrical Manufacturers Association） 將之正式命名為 PC（ Programmable Controller） 。值得注意的是，因為個人計算機的簡稱也是 PC（ Personal Computer） ，有時為了避免混淆，人們習(xí)慣上仍將可編程序控制器簡稱 PLC（盡管這是早期的 名稱）。本書采用 PLC 的稱呼。 20世紀 80年代后，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的迅猛發(fā)展，以 16 位和 32 位微處理器夠成的微機化可編程序控制器得到了驚人的發(fā)展，使之在概念上，設(shè)計上，性能價格比等方面有了重大突破?？删幊绦蚓哂辛烁咚儆嫈?shù)，中斷技術(shù)， PID 控制等功能，同時聯(lián)網(wǎng)通信功能也得到了加強，這些都使得可編程序控制器的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域不斷擴大。為了使這一新型的工業(yè)控制裝置的生產(chǎn)和發(fā)展規(guī)范化。國際電工委員會（ IEC）制定了 PLC 的標準，并給出了它的定義。 “可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境 下應(yīng)用而設(shè)計，它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部儲存執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)和算術(shù)運算等才操作，并通過數(shù)字式，模擬式的輸入與輸出，控制各類的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充功能的原則設(shè)計。” 綜上所述， PLC 是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)，自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用工業(yè)自動控制裝置。這種裝置具有體積小，功能強，程序設(shè)計簡單，靈活通用，維護方便等優(yōu)點，特別是它的高可靠性和較強的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力，得到了用戶的公認和好 評。他經(jīng)過短短的幾十年發(fā)展后，現(xiàn)在已成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（ PLC，機器人和 CAD/CAM）之一，被廣泛地應(yīng)用于機械，冶金，化工交通，電力等領(lǐng)域中。 以 PLC 作為控制器的 PLC 控制系統(tǒng)是從根本上改變了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)的工業(yè)原理和方式。繼電器控制系統(tǒng)是控制功能是通過采用硬件接線的方式來實現(xiàn)的，而 PLC 控制系統(tǒng)的控制功能是通過存儲程序來實現(xiàn)的，不僅可以實現(xiàn)開關(guān)量控制，還可以進行模擬量控制，順序控制。另外，它的定時和計數(shù)功能也遠比繼電器控制系統(tǒng)強很多，一般可以為用戶提供幾十個甚至上百個定時器，計數(shù)器。隨著 計算機和通信幾刷的發(fā)展，現(xiàn)代 PLC 控制系統(tǒng)已遠不是幾十年前的哪個樣子，PLC 的控制從早期的單機控制發(fā)展到多機控制，實現(xiàn)了工廠自動化。盡管現(xiàn)在的河北機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計 第 21 頁 PLC 控制系統(tǒng)已發(fā)生了很大的變化，但是從自動控制的角度來看， PLC 控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的繼電器系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上仍有相似之處?，F(xiàn)在以集中型的 PLC 控制系統(tǒng)為例說明集中型 PLC 控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上有那些相同和不同之處，這對初學(xué)者理解 PLC 控制系統(tǒng)的工作原理是有幫助的。集中型 PLC 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。 將兩種系統(tǒng)相比，就會發(fā)現(xiàn) PCL 控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)輸入，輸出部分基本相 同，輸入電路也是由按鈕，開關(guān)，傳感器所構(gòu)成：輸出電路也好似由接觸器，執(zhí)行器，電磁閥多構(gòu)成的。不同的是繼電器控制系統(tǒng)在控制線路被 PLC 中的程序代替，這樣一旦生產(chǎn)工藝發(fā)生變化，就只需要修改程序就可以了。正是上述原因， PLC 控制系統(tǒng)除了可以完成傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)所具有的全部功能外，還可以實現(xiàn)模擬量控制，開環(huán)或閉環(huán)過程控制，甚至多級分布式控制。隨著微電子技術(shù)的進一步發(fā)展， PLC 的成本在降低，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)被 PLC 控制系統(tǒng)代替已是發(fā)展的必然趨勢。 河北機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計 第 22 頁 PLC 控制系統(tǒng)與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較 PLC 控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的比較 表 21 plc 與繼電器控制系統(tǒng)比較表 比較項目 繼電器控制系統(tǒng) PLC 控制系統(tǒng) 控制功能的實現(xiàn) 由許多繼電器，采用接線的方式來完成控制功能 各種控制功能是通過編制的程序來實現(xiàn)的 對生產(chǎn)工藝過程變更的適應(yīng)性 適應(yīng)性差。需要重新設(shè)計，改變繼電器和接線 適應(yīng)性強，只需對程序進行修改 控制速度 低?？繖C械動作實現(xiàn) 極快?？课⑻幚砥鬟M行處理 計數(shù)及其他特殊功能 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 ，因元器件采用了篩選和老化等可靠性措施 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 結(jié)論：由于 PLC 控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)相比具有無法比擬的優(yōu)點，因此，在今后的控制系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)被 PLC 控制系統(tǒng)所代替是大勢所趨。 PLC 控制系統(tǒng)與計算機系統(tǒng)的比較 20 世紀 60年代，由于小型計算機的出現(xiàn)，有人曾試圖用小型計算機來取代當時占統(tǒng)治地位的繼電器控制系統(tǒng)，結(jié)果未獲成功，代只的卻是 PLC 的出現(xiàn)。通過計算機與 PLC 本 身的工作目的，原理和方 式上都存在著較大的差異，其結(jié)果比較見表 22。 河北機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計 第 23 頁 表 22 PLC 與計算機系統(tǒng)比較表 比較項目 通用計算機系統(tǒng) PLC 控制系統(tǒng) 工作目的 科學(xué)計算，數(shù)據(jù)管理等 工業(yè)自動控制 工作環(huán)境 對工作環(huán)境要求比較高 對環(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)的軟件 一般只需要簡單的監(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 梯形圖，助記符語言， SFC 標準化語 言 對操縱人員的要求 需專門培訓(xùn)，并具有一定的計算機基礎(chǔ) 一般技術(shù)人員，稍加培訓(xùn)即可操作使用 對內(nèi)存的要求 容量大 容量小 價格 價格高 價格較低 其他 若用于控制，一般需自行設(shè)計 機種多，模塊種類多，易于集成系統(tǒng) 結(jié)論：一般情況下，在工