【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 主要功能是限制轎 廂和對(duì)重的活動(dòng)自由度 ， 使轎廂和對(duì)重只能沿著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng) 。 導(dǎo)向系統(tǒng)主要由導(dǎo)軌 、 導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成 。 （ 3） 轎廂 轎廂是運(yùn)送乘客和貨物的電梯組件 ， 是電梯的工作部分 。 轎廂由轎廂架和轎廂體組成 。 （ 4） 門(mén)系統(tǒng) 基于 PLC的載貨電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 門(mén)系統(tǒng)的主要功能是封住層站入口和轎廂入口 。 門(mén)系統(tǒng)由轎廂門(mén) 、 層門(mén) 、 開(kāi)門(mén)機(jī) 、 門(mén)鎖裝置組成 。 （ 5） 重量平衡系統(tǒng) 系統(tǒng)的主要功能是相對(duì)平衡轎廂重量 ， 在電梯工作中能使轎廂與對(duì)重間的重量差保持在限額之內(nèi) ， 保證電梯的曳引傳動(dòng)正常 。 系統(tǒng)主要由對(duì)重和重量補(bǔ)償裝置組成 。 （ 6） 電力拖動(dòng)系統(tǒng) 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的功能 是提供動(dòng)力 ， 實(shí)行電梯速度控制 。 電力拖動(dòng)系統(tǒng)由曳引電動(dòng)機(jī) 、 供電系統(tǒng) 、 速度反饋裝置 、 電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置等組成 。 （ 7） 電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)的主要功能是對(duì)電梯的運(yùn)行實(shí)行操縱和控制 。 電氣控制系統(tǒng)主要由操縱裝置 、 位置顯示裝置 、 控制屏 (柜 )、 平層裝置 、 選層器等組成 。 （ 8） 安全保護(hù)系統(tǒng) 保證電梯安全使用 ， 防止一切危及人身安全的事故發(fā)生 。 由限速器 、 安全鉗 、 緩沖器 、 端站保護(hù)裝置組成 。 電梯的主要拖動(dòng)技術(shù) (1)單雙速交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)技術(shù) 大家都知道交流電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊 ， 維修簡(jiǎn)單等特點(diǎn) 。 單雙速交流電 動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)采用開(kāi)環(huán)方式控制 。 線路簡(jiǎn)單 ， 價(jià)格較低 ， 因此目前仍在電梯上廣泛應(yīng)用 。 但它的缺點(diǎn)是舒適感較差 ， 所以一般被用于載貨電梯上 。 這種系統(tǒng)控制的電梯速度在 1 米 /秒以下 。 (2) 交流電動(dòng)機(jī)定子調(diào)壓調(diào)速拖動(dòng)技術(shù) 交流電動(dòng)機(jī)定子調(diào)壓調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)國(guó)外已大量應(yīng)用于電梯 。 這種系統(tǒng)采用可控硅閉環(huán)調(diào)速 ， 加上能耗或渦流等制動(dòng)方式 ,使得它所控制的電梯能在中低速范圍內(nèi)大量取代直流快速和交流雙速電梯 。 它的舒適感好 ， 平層準(zhǔn)確度高 ， 而造價(jià)卻比直流電梯低 ， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 易于維護(hù) ， 多用于 2 米 /秒以下的電梯 。 基于 PLC的載貨電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 (3) 直流發(fā)電機(jī) — 電動(dòng)機(jī)可控 硅勵(lì)磁拖動(dòng)技術(shù) 直流電動(dòng)機(jī)具有調(diào)速性能好 ， 調(diào)速范圍大的特點(diǎn) 。 因此很早就應(yīng)用于電梯 ， 采用發(fā)電機(jī) 電動(dòng)機(jī)組形式驅(qū)動(dòng) 。 它控制的電梯速度達(dá) 4m/s。 但是 ， 機(jī)組結(jié)構(gòu)體積大 。 耗電大 ， 維護(hù)工作量較大 ， 造價(jià)高 。 因此常用于對(duì)對(duì)速度 、 舒適感要求較高的建筑物中 。 (4) 可控硅直流供電拖動(dòng)技術(shù) 可控硅直接供電拖動(dòng)系統(tǒng)在工業(yè)上早有應(yīng)用 。 但用于電梯上卻要解決舒適感問(wèn)題 (尤其是低速段 )。 應(yīng)此應(yīng)用較晚 ， 它幾乎與微機(jī)同時(shí)應(yīng)用 ， 比起電動(dòng)機(jī) 發(fā)電機(jī)組形式的直流電梯 ， 它有很多優(yōu)點(diǎn)如 :機(jī)房占地節(jié)省 35%， 重量減輕 40%， 節(jié)能 25%到 35%。 世界上最高速度的 10m/s 電梯就是采用這種系統(tǒng) ， 其調(diào)速比達(dá) 1:1200。 (5)交流調(diào)速拖動(dòng)技術(shù) 80 年代初， VVVF 變頻變壓系統(tǒng)控制的電梯問(wèn)世。當(dāng)電動(dòng)機(jī)具有調(diào)壓（ variable voltage 縮寫(xiě)為 VV）調(diào)速裝置時(shí)稱為交流調(diào)速電梯，它采用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，卻可以達(dá)到直流電動(dòng)機(jī)的水平，其速度一般不高于 。當(dāng)電動(dòng)機(jī)具有調(diào)壓調(diào)頻（ variable voltage variable frequency，縮寫(xiě)為 VVVF）調(diào)速裝置時(shí)稱為交流調(diào)頻調(diào)壓電梯，簡(jiǎn)稱VVVF 控制電梯，目前控制速度已達(dá) 6m/s。它的 體積小，重量輕，效率高，節(jié)省能源等幾乎包括了以往電梯的所有優(yōu)點(diǎn)。是目前最新的電梯拖動(dòng)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)應(yīng)用的就是這種拖動(dòng)技術(shù)。 電梯的主要控制技術(shù) (1) 繼電器控制技術(shù) 繼電器由兩個(gè)主要的部件構(gòu)成，一是 (電磁 )線圈，二是 (常開(kāi)、常閉 )接點(diǎn) .一旦繼電器線圈經(jīng)接點(diǎn) A 接通電源，電流就流過(guò)線圈 (稱為得電 )，使電磁鐵吸動(dòng)銜鐵。銜鐵通過(guò)機(jī)械作用使原來(lái)呈閉合狀態(tài)的常閉接點(diǎn)斷開(kāi) (成為吸斷 )，緊接著使原來(lái)呈斷開(kāi)狀態(tài)的常開(kāi)接點(diǎn)閉合 (稱為吸合 )。反之，繼電器線圈斷電，電源不再給線圈供電 (稱為失電 )，那么銜鐵釋放返回原位 (簡(jiǎn)稱復(fù) 位 )，常開(kāi)接點(diǎn)也隨之?dāng)嚅_(kāi)復(fù)位 (稱為釋斷 )，緊接著常閉接點(diǎn)也復(fù)位閉合 (稱為釋合 )。 (2) 交流變頻變壓控制技術(shù) 基于 PLC的載貨電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 PWM 控制技術(shù)是通用型變頻器中應(yīng)用十分廣泛的一種電壓和頻率控制方法，它可以極為有效地抑制輸出電壓的諧波，而且動(dòng)態(tài)響應(yīng)較好。在 頻率控制、效率等諸方面都有著十分顯著的優(yōu)點(diǎn)。 ① PWM 控制的原理 PWM 是 Pulse Width Modulation 的縮寫(xiě)，即脈寬調(diào)制。 PWM 控制是利用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷把直流電壓變?yōu)殡妷好}沖序列，并通過(guò)控制電壓脈沖寬度或周期以達(dá)到改變電壓的目的，或者控 制電壓脈沖寬度和脈沖序列的周期以達(dá)到變壓變頻的目的。在變頻調(diào)速應(yīng)用中，則主要是后者即變壓變頻。 形成 PWM 波形的方法有很多種，其中最基本的方法是利用三角形調(diào)制波和控制波的比較?？刂葡到y(tǒng)通過(guò)比較電路將調(diào)制三角波與各相的控制波進(jìn)行比較，變換為邏輯電平，并通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路使功率器件交替導(dǎo)通和關(guān)斷，則變頻器輸出各相電壓波形。為使逆變器輸出電壓波形趨于正弦波，常采用 SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation)控制方式。 ② SPWM 控制 逆變器開(kāi)關(guān)模式信號(hào)通常情況下利用三相對(duì)稱的正 弦波參考信號(hào)（控制波）與一個(gè)共用的三角波載頻信號(hào)（調(diào)制波）互相比較來(lái)生成。 控制上常有單極性和雙極性兩種情況所謂單極性控制，是指在輸出的半個(gè)周波內(nèi)同一相的兩個(gè)導(dǎo)電臂僅一個(gè)反復(fù)通斷而另一個(gè)始終截止。所謂雙極性控制是指在輸出的半個(gè)周波內(nèi)同一相的兩個(gè)導(dǎo)電臂互補(bǔ)交替通斷，具體工作情況與單極性控制類似。 基于 PLC的載貨電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 第 3章 貨梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 可編程控制器（ PLC） 可編程控制器（ PLC）的發(fā)展 可編程序控制器的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。這些高新技術(shù)的發(fā)展 推動(dòng)了可編程序控制器的發(fā)展，而可編程序控制器的發(fā)展又對(duì)這些高新技術(shù)提出了更高更新的要求，促進(jìn)了它們的發(fā)展。 從控制功能來(lái)看，可編程控制器的發(fā)展大致經(jīng)歷了 4 個(gè)階段： （ 1） 初級(jí)階段：從第一臺(tái) PLC 問(wèn)世到 20 世紀(jì) 70 年代中期 （ 2） 擴(kuò)展階段：從 20 世紀(jì) 70 年代中期到 70 年代末期 （ 3） 通信階段： 20 世紀(jì) 70 年代末期到 80 年代中期 （ 4） 開(kāi)放階段：從 20 世紀(jì) 80 年代中期開(kāi)始 由于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織提出了開(kāi)放系統(tǒng)互連的參考模型 OSI，使 PLC 在開(kāi)放功能上有較大發(fā)展。主要表現(xiàn)為通信系統(tǒng)的開(kāi)放，使各制造廠商的產(chǎn)品可以通信， 通信協(xié)議開(kāi)始標(biāo)準(zhǔn)化，使用戶得益。此外， PLC 開(kāi)始采用標(biāo)準(zhǔn)化軟件系統(tǒng)，增加高級(jí)語(yǔ)言編程，并完成了編程語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)化工作。這一階段的產(chǎn)品有西門(mén)子公司的 S7 系列， AB 公司的 PLC5， SLC500，德維森的 V80 和 PPC11，加拿大 ONLINECONTROL 公司與合控電氣公司所開(kāi)發(fā)的 OPENPLC 等。 可編程控制器（ PLC）的定義 由于 PLC 在不斷發(fā)展，因此，對(duì)它下一個(gè)確切的定義是困難的。在二十世紀(jì)七十年代 PLC 問(wèn)世后，由美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì) (National ElectricManufacturer AssociationNEMA)對(duì) PLC 下過(guò)如下的定義： PLC 是一種數(shù)字式的電子裝置。它使用可編程序的存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)指令，實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)和算術(shù)運(yùn)算等功能，用來(lái)對(duì)各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。 基于 PLC的載貨電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 1987 年，國(guó)際電工委員會(huì) (International Electrical CommitteeIEC)頒布了 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案，其第 3 版對(duì) PLC 作了如下的定義： PLC 是一種專門(mén)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(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和控制系 統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 可編程控制器（ PLC）的基本結(jié)構(gòu) PLC 主要由 CPU 模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程裝置組成。 （ 1） CPU 模塊 在 PLC 系統(tǒng)中， CPU 模塊相當(dāng)于人的大腦，它不斷地采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出。 （ 2） I/O 模塊 輸入（ Input）模塊和輸出（ Output）模塊簡(jiǎn)稱 I/O 模塊，它們是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)和 CPU 模塊的橋梁。 輸入模塊用來(lái)接收和采集輸入信號(hào)。數(shù)字量（或開(kāi)關(guān)量）輸入模塊用來(lái)接收從按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、數(shù)字撥碼開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、壓力繼電器等來(lái)的數(shù)字輸入信號(hào)；模擬量輸入模塊用來(lái)接收電位器，測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變送提供的連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號(hào)。數(shù)字量輸出模塊用來(lái)控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、批示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等輸出設(shè)備。模擬量輸出模塊用來(lái)控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝置。 CPU 模塊的工作電壓一般是 DC5V，而 PLC 的輸入 /輸出信號(hào)電壓一般較高，如DC5V 和 AC220V。從外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲 可能損壞 CPU 模塊中的元器件，或影響 PLC 的正常工作。在 I/O 模塊中，用光電耦合器、小型繼電器等器件來(lái)隔離外部輸入電路和負(fù)載。 I/O 模塊除了傳遞信號(hào)外，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的作用。 （ 3） 編程裝置 編程裝置用來(lái)生成用戶程序，并對(duì)它進(jìn)行編輯、檢查和修改。手持式編程器不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編輯指令表程序，因此又叫做指令編程器。它的體積小，價(jià)格便宜，一般用來(lái)給小型 PLC 編程，或者用來(lái)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維修。 基于 PLC的載貨電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 （ 4） 電源 PLC 一般使用 220V 交流電源或 24V 直流電源。內(nèi)部的開(kāi)關(guān)電源為各模塊提供各種直流電 源。小型 PLC 一般可以為輸入電路和外部的電子傳感器（如接近開(kāi)關(guān)）提供24V 直流電源，驅(qū)動(dòng) PLC 負(fù)載的直流電源一般由用戶提供。 可編程控制器（ PLC）的工作原理 當(dāng) PLC 運(yùn)行時(shí)，用戶程序中眾多的操作需要執(zhí)行。但 CPU 是不能同時(shí)執(zhí)行多個(gè)操作的，它只能按分時(shí)操作原理每一時(shí)刻執(zhí)行一個(gè)操作。由于 CPU 的運(yùn)算處理速度較高，使得外部出現(xiàn)的結(jié)果從宏觀上來(lái)看幾乎是同時(shí)進(jìn)行的，這種分時(shí)操作的過(guò)程叫做CPU 對(duì)程序的掃描。掃描叢 0000 號(hào)存儲(chǔ)地址所存放的第一條用戶程序開(kāi)始，再無(wú)中轉(zhuǎn)或跳轉(zhuǎn)的情況下，按存儲(chǔ)地址遞增的方向順序逐條掃描 用戶程序即執(zhí)行，直到程序結(jié)束。每掃描完一次程序，就構(gòu)成一個(gè)掃描周期。然后再?gòu)念^開(kāi)始掃描，并周而復(fù)始地重復(fù)。順序掃描的工作方式簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化了程序設(shè)計(jì)，并為 PLC 的可靠運(yùn)行提供了可靠的保障。一方面，所掃描的程序被執(zhí)行后，其結(jié)果馬上就可以被將要掃描到的指令所利用；另一方面，還可以利用 CPU 設(shè)置的定時(shí)器來(lái)監(jiān)視每次掃描是否超過(guò)規(guī)定的時(shí)間，從而避免了由于 CPU 內(nèi)部故障使程序進(jìn)入死循環(huán)而造成故障的影響。 （ 1） PLC 的基本工作如下 （圖 31） ： ① 輸入現(xiàn)場(chǎng)信息：在系統(tǒng)軟件的控制下，順次掃描各輸 入點(diǎn)的狀態(tài) 。 ② 執(zhí)行程序：順次掃描用戶程序中的各條指令，根據(jù)輸入狀態(tài)和指令內(nèi)容進(jìn)行邏輯運(yùn)算 。 ③ 輸出控制信號(hào)：根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，輸出狀態(tài)寄存器向各輸出點(diǎn)并行發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)所要求的邏輯控制功能。上述過(guò)程執(zhí)行完后，又重新開(kāi)始，反復(fù)地執(zhí)行。每執(zhí)行一遍所需的時(shí)間稱為掃描周期。 PLC 的掃描周期通常為幾十毫秒。 基于 PLC的載貨電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 圖 31 PLC 基本工作 過(guò)程圖 （ 2） 自診斷程序 每次掃描開(kāi)始，先執(zhí)行一次自診斷程序，對(duì)各輸入輸出點(diǎn)、存儲(chǔ)器和 CPU 等進(jìn)行診斷，診 斷的方法通常是測(cè)試出各部分的當(dāng)前狀態(tài)，并與正常的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行比較，若兩者一致，說(shuō)明各部分工作正常，若不一致則認(rèn)為有故障。此時(shí)， PLC 立即啟動(dòng)關(guān)機(jī)程序，保留現(xiàn)行工作狀態(tài)，并關(guān)斷所有輸出點(diǎn)，然后停機(jī)。診斷結(jié)束后，如無(wú)故障， PLC繼