【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 達(dá)45%。因電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量相當(dāng)小，故在機(jī)房?jī)?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(fù)載低，所需緊急供電裝置小 河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 在加速階段，所需起動(dòng)電流小于 倍的額定電流。且起動(dòng)電流峰值時(shí)間短。由于起動(dòng)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(zhǎng)。 具有先進(jìn)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(jìn)，經(jīng)久耐用。在系統(tǒng)中由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)不會(huì)增加電機(jī)的發(fā)熱，而且還能減小電機(jī)的應(yīng)力，使電梯運(yùn)行性能非?？煽?，延長(zhǎng)使用壽命。 ⑷ 舒適感好 在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中。其驅(qū)動(dòng)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(yùn)行是跟隨最佳給定的速度曲線運(yùn)行的。其特性可適應(yīng)人體感受，并保證運(yùn)行噪聲小，制動(dòng)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(gè)運(yùn)行期間準(zhǔn)確地給位置信號(hào)加上精確地按樓層距離直接?？康恼{(diào)節(jié)系統(tǒng)，在 VVVF 控制系統(tǒng)中其直接?？坑?PC機(jī)，變頻器，曲線卡三個(gè)方面組成。曲線卡的輸入信號(hào)有起動(dòng)信號(hào)，轉(zhuǎn)換信號(hào)。輸出信號(hào)有運(yùn)行信號(hào)，總控信號(hào)，轉(zhuǎn)換應(yīng)答信號(hào)等。曲線卡在接受到起動(dòng)信號(hào)時(shí)，給變頻器一條運(yùn)行曲線，輸出運(yùn)行信號(hào)，電梯開始運(yùn)行；在受到換速信號(hào)時(shí)，給變頻器調(diào)節(jié)裝置一條減速曲線，當(dāng)?shù)竭_(dá)停車位置時(shí)，曲線卡撤消運(yùn)行信號(hào)，電梯即直接?？繕菍悠矫妫瓿梢淮芜\(yùn)行，故使電梯在每個(gè)樓層都能準(zhǔn)確平層，便于乘客 進(jìn)出不會(huì)絆倒。 ⑹ 運(yùn)行平穩(wěn)無(wú)噪聲 在轎廂內(nèi)，機(jī)房?jī)?nèi)及鄰近區(qū)域確保噪聲小。因?yàn)槠湎到y(tǒng)中采用了高時(shí)鐘頻率。始終產(chǎn)生一個(gè)不失真的正弦波供電電流。電動(dòng)機(jī)不會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)距脈動(dòng)。因此，消除了振動(dòng)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(dòng)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(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 表 15 各種調(diào)速方式對(duì)比圖 調(diào)速方式 一次變流 二次變流 三次變流 直流電機(jī) GM 系統(tǒng) 機(jī)械 機(jī)械 直流電機(jī)相控調(diào)速方式 電子 機(jī) 械 直流電機(jī) PWM 系統(tǒng) 電子 電子 機(jī)械 交流電機(jī)”交 直 交”變頻系統(tǒng) 電子 電子 交流電機(jī)”交 交”變頻系統(tǒng) 電子 交流電機(jī)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(dá)到很寬的調(diào)速范圍和很好的性能。故只能在有限的場(chǎng)合中適用。其他四種調(diào)速方式都可以達(dá)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(jī)系統(tǒng)時(shí)，不管采用何種方式都必須進(jìn)行機(jī)械變流。顯然，這就是直溜電機(jī)的致命缺陷，是直流電機(jī)最終被交流電機(jī)代替的根本原因。 電梯的工作原理 當(dāng) 曳引 機(jī)組的 曳引 輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(dòng)鋼絲繩來(lái)升降轎廂， 曳引 鋼絲繩一端掛著轎廂，另一端懸掛對(duì)重，產(chǎn)生拉力分別為 S1和 S2。當(dāng) S1 和 S2 的差值等于或小于繩槽之間摩擦力時(shí)，電梯正常運(yùn)行，繩槽之間無(wú)打滑現(xiàn)象。具體圖形見圖 13。 河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 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(dāng)轎廂滿載，并以額定速度下降制動(dòng)時(shí)： ?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(duì)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(shí) 0330?? ，計(jì)算時(shí)用弧度值 自然對(duì)數(shù)底數(shù) e =； 39。f 鋼絲繩與 曳引 輪槽間的當(dāng)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(duì)重裝置重量（ N）； ? 河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 電梯加速度。 （ 2）當(dāng)轎廂空載時(shí)，以額定速度上升制動(dòng)時(shí)， ?fSS ??21 （式 3） , )/1(1 gGs ??? ， )/1(2 gWs ??? 河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁(yè) 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(gè)領(lǐng)域，繼電器控制系統(tǒng)通?？梢钥闯杏奢斎腚娐罚刂齐娐?，輸出電路和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)這 4 個(gè)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(hào)。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(duì)象，如電動(dòng)機(jī)，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(guò)導(dǎo)線將各個(gè)分立的繼電器，電子元器件連接起來(lái)對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施控制；生產(chǎn) 現(xiàn)場(chǎng)是指被控制的對(duì)象（如電動(dòng)機(jī)等）或生產(chǎn)過(guò)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(kuò)大，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，繼電器控制系統(tǒng)已越來(lái)越難以適應(yīng)，因?yàn)槔^電器控制電路通常是針對(duì)著某一固定的動(dòng)作順序或生產(chǎn)工藝而設(shè)計(jì)的。它的控制功能也僅僅只局限于邏輯控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)等這樣一些簡(jiǎn)單的控制，一旦動(dòng)作順序或生產(chǎn)工藝發(fā)生變化，就必須進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，布線，裝配，和調(diào)試。顯然，這樣的控制系統(tǒng)完全無(wú)法滿足日新月異且競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。這就迫使人們要放棄原來(lái)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(guó)通用汽車公司（ GM）于 1968 年提出了公開招標(biāo)研制新型的工業(yè)控制器的設(shè)想，第二年，即 1969 年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）就研制出了世界上第一臺(tái)可編程序控制器。在這一時(shí)期，可編程序控制器雖然采用了計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想，但實(shí)際上只能完成順序控制，僅有邏輯運(yùn)算，定時(shí)，計(jì)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(jì) 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(diǎn)運(yùn)算，函數(shù)運(yùn)算，查表等。這樣可編程序控制器不僅可以進(jìn)行邏輯控制，還可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制。因此，美國(guó)電河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 氣制造協(xié)會(huì) NEMA（ National Electrical Manufacturers Association） 將之正式命名為 PC（ Programmable Controller） 。值得注意的是，因?yàn)閭€(gè)人計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱也是 PC（ Personal Computer） ，有時(shí)為了避免混淆，人們習(xí)慣上仍將可編程序控制器簡(jiǎn)稱 PLC（盡管這是早期的 名稱）。本書采用 PLC 的稱呼。 20世紀(jì) 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(jī)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(jì)上，性能價(jià)格比等方面有了重大突破?？删幊绦蚓哂辛烁咚儆?jì)數(shù)，中斷技術(shù)， PID 控制等功能，同時(shí)聯(lián)網(wǎng)通信功能也得到了加強(qiáng)，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(kuò)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(guó)際電工委員會(huì)（ IEC）制定了 PLC 的標(biāo)準(zhǔn)，并給出了它的定義。 “可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)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(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部?jī)?chǔ)存執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等才操作，并通過(guò)數(shù)字式，模擬式的輸入與輸出，控制各類的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)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(gè)整體，易于擴(kuò)充功能的原則設(shè)計(jì)。” 綜上所述， PLC 是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用工業(yè)自動(dòng)控制裝置。這種裝置具有體積小，功能強(qiáng)，程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，靈活通用，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，特別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力，得到了用戶的公認(rèn)和好 評(píng)。他經(jīng)過(guò)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(jī)器人和 CAD/CAM）之一，被廣泛地應(yīng)用于機(jī)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(guò)采用硬件接線的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而 PLC 控制系統(tǒng)的控制功能是通過(guò)存儲(chǔ)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，不僅可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)量控制，還可以進(jìn)行模擬量控制，順序控制。另外，它的定時(shí)和計(jì)數(shù)功能也遠(yuǎn)比繼電器控制系統(tǒng)強(qiáng)很多，一般可以為用戶提供幾十個(gè)甚至上百個(gè)定時(shí)器，計(jì)數(shù)器。隨著 計(jì)算機(jī)和通信幾刷的發(fā)展，現(xiàn)代 PLC 控制系統(tǒng)已遠(yuǎn)不是幾十年前的哪個(gè)樣子，PLC 的控制從早期的單機(jī)控制發(fā)展到多機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)了工廠自動(dòng)化。盡管現(xiàn)在的河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) PLC 控制系統(tǒng)已發(fā)生了很大的變化，但是從自動(dòng)控制的角度來(lái)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(shuō)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(duì)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(huì)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(shí)現(xiàn)模擬量控制，開環(huán)或閉環(huán)過(guò)程控制，甚至多級(jí)分布式控制。隨著微電子技術(shù)的進(jìn)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(shì)。 河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) 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(xiàng)目 繼電器控制系統(tǒng) PLC 控制系統(tǒng) 控制功能的實(shí)現(xiàn) 由許多繼電器，采用接線的方式來(lái)完成控制功能 各種控制功能是通過(guò)編制的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的 對(duì)生產(chǎn)工藝過(guò)程變更的適應(yīng)性 適應(yīng)性差。需要重新設(shè)計(jì)，改變繼電器和接線 適應(yīng)性強(qiáng)，只需對(duì)程序進(jìn)行修改 控制速度 低?？繖C(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn) 極快?？课⑻幚砥鬟M(jìn)行處理 計(jì)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(diǎn)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(zhǎng) 可擴(kuò)展性 困難 容易 維護(hù) 工作量大，故障不易查找 有自診能力，維護(hù)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(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，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(shì)所趨。 PLC 控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的比較 20 世紀(jì) 60年代，由于小型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，有人曾試圖用小型計(jì)算機(jī)來(lái)取代當(dāng)時(shí)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(guò)計(jì)算機(jī)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(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè) 表 22 PLC 與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)比較表 比較項(xiàng)目 通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng) PLC 控制系統(tǒng) 工作目的 科學(xué)計(jì)算，數(shù)據(jù)管理等 工業(yè)自動(dòng)控制 工作環(huán)境 對(duì)工作環(huán)境要求比較高 對(duì)環(huán)境要求低，可在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)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(qiáng)的系統(tǒng)的軟件 一般只需要簡(jiǎn)單的監(jiān)控程序 采用的特殊措施 掉電保護(hù)等一般性措施 采用多種抗干擾措施，自診斷，斷電保護(hù)，可在線維修 編程語(yǔ)言 匯編語(yǔ)言，高級(jí)語(yǔ)言 梯形圖，助記符語(yǔ)言， SFC 標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ) 言 對(duì)操縱人員的要求 需專門培訓(xùn)，并具有一定的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ) 一般技術(shù)人員，稍加培訓(xùn)即可操作使用 對(duì)內(nèi)存的要求 容量大 容量小 價(jià)格 價(jià)格高 價(jià)格較低 其他 若用于控制，一般需自行設(shè)計(jì) 機(jī)種多，模塊種類多，易于集成系統(tǒng) 結(jié)論：一般情況下，在工