【文章內(nèi)容簡介】 主要功能是限制轎 廂和對重的活動自由度 ， 使轎廂和對重只能沿著導軌作升降運動 。 導向系統(tǒng)主要由導軌 、 導靴和導軌架組成 。 （ 3） 轎廂 轎廂是運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） 門系統(tǒng) 基于 PLC的載貨電梯控制系統(tǒng)設計 6 門系統(tǒng)的主要功能是封住層站入口和轎廂入口 。 門系統(tǒng)由轎廂門 、 層門 、 開門機 、 門鎖裝置組成 。 （ 5） 重量平衡系統(tǒng) 系統(tǒng)的主要功能是相對平衡轎廂重量 ， 在電梯工作中能使轎廂與對重間的重量差保持在限額之內(nèi) ， 保證電梯的曳引傳動正常 。 系統(tǒng)主要由對重和重量補償裝置組成 。 （ 6） 電力拖動系統(tǒng) 電力拖動系統(tǒng)的功能 是提供動力 ， 實行電梯速度控制 。 電力拖動系統(tǒng)由曳引電動機 、 供電系統(tǒng) 、 速度反饋裝置 、 電動機調(diào)速裝置等組成 。 （ 7） 電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)的主要功能是對電梯的運行實行操縱和控制 。 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 、 端站保護裝置組成 。 電梯的主要拖動技術 (1)單雙速交流電動機拖動技術 大家都知道交流電動機具有結(jié)構(gòu)緊湊 ， 維修簡單等特點 。 單雙速交流電 動機拖動系統(tǒng)采用開環(huán)方式控制 。 線路簡單 ， 價格較低 ， 因此目前仍在電梯上廣泛應用 。 但它的缺點是舒適感較差 ， 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) 交流電動機定子調(diào)壓調(diào)速拖動技術 交流電動機定子調(diào)壓調(diào)速拖動系統(tǒng)國外已大量應用于電梯 。 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 ， 平層準確度高 ， 而造價卻比直流電梯低 ， 結(jié)構(gòu)簡單 ， 易于維護 ， 多用于 2 米 /秒以下的電梯 。 基于 PLC的載貨電梯控制系統(tǒng)設計 7 (3) 直流發(fā)電機 — 電動機可控 硅勵磁拖動技術 直流電動機具有調(diào)速性能好 ， 調(diào)速范圍大的特點 。 因此很早就應用于電梯 ， 采用發(fā)電機 電動機組形式驅(qū)動 。 它控制的電梯速度達 4m/s。 但是 ， 機組結(jié)構(gòu)體積大 。 耗電大 ， 維護工作量較大 ， 造價高 。 因此常用于對對速度 、 舒適感要求較高的建筑物中 。 (4) 可控硅直流供電拖動技術 可控硅直接供電拖動系統(tǒng)在工業(yè)上早有應用 。 但用于電梯上卻要解決舒適感問題 (尤其是低速段 )。 應此應用較晚 ， 它幾乎與微機同時應用 ， 比起電動機 發(fā)電機組形式的直流電梯 ， 它有很多優(yōu)點如 :機房占地節(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 1:1200。 (5)交流調(diào)速拖動技術 80 年代初， VVVF 變頻變壓系統(tǒng)控制的電梯問世。當電動機具有調(diào)壓（ variable voltage 縮寫為 VV）調(diào)速裝置時稱為交流調(diào)速電梯，它采用交流電動機驅(qū)動，卻可以達到直流電動機的水平，其速度一般不高于 。當電動機具有調(diào)壓調(diào)頻（ variable voltage variable frequency，縮寫為 VVVF）調(diào)速裝置時稱為交流調(diào)頻調(diào)壓電梯，簡稱VVVF 控制電梯，目前控制速度已達 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。是目前最新的電梯拖動系統(tǒng)。本設計應用的就是這種拖動技術。 電梯的主要控制技術 (1) 繼電器控制技術 繼電器由兩個主要的部件構(gòu)成，一是 (電磁 )線圈，二是 (常開、常閉 )接點 .一旦繼電器線圈經(jīng)接點 A 接通電源，電流就流過線圈 (稱為得電 )，使電磁鐵吸動銜鐵。銜鐵通過機械作用使原來呈閉合狀態(tài)的常閉接點斷開 (成為吸斷 )，緊接著使原來呈斷開狀態(tài)的常開接點閉合 (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 (簡稱復 位 )，常開接點也隨之斷開復位 (稱為釋斷 )，緊接著常閉接點也復位閉合 (稱為釋合 )。 (2) 交流變頻變壓控制技術 基于 PLC的載貨電梯控制系統(tǒng)設計 8 PWM 控制技術是通用型變頻器中應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，而且動態(tài)響應較好。在 頻率控制、效率等諸方面都有著十分顯著的優(yōu)點。 ① PWM 控制的原理 PWM 是 Pulse Width Modulation 的縮寫，即脈寬調(diào)制。 PWM 控制是利用半導體開關器件的導通與關斷把直流電壓變?yōu)殡妷好}沖序列，并通過控制電壓脈沖寬度或周期以達到改變電壓的目的，或者控 制電壓脈沖寬度和脈沖序列的周期以達到變壓變頻的目的。在變頻調(diào)速應用中，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。控制系統(tǒng)通過比較電路將調(diào)制三角波與各相的控制波進行比較，變換為邏輯電平，并通過驅(qū)動電路使功率器件交替導通和關斷，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 逆變器開關模式信號通常情況下利用三相對稱的正 弦波參考信號（控制波）與一個共用的三角波載頻信號（調(diào)制波）互相比較來生成。 控制上常有單極性和雙極性兩種情況所謂單極性控制，是指在輸出的半個周波內(nèi)同一相的兩個導電臂僅一個反復通斷而另一個始終截止。所謂雙極性控制是指在輸出的半個周波內(nèi)同一相的兩個導電臂互補交替通斷，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)設計 9 第 3章 貨梯控制系統(tǒng)的硬件設計 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)展與計算機技術、半導體集成技術、控制技術、數(shù)字技術、通信網(wǎng)絡技術等高新技術的發(fā)展息息相關。這些高新技術的發(fā)展 推動了可編程序控制器的發(fā)展，而可編程序控制器的發(fā)展又對這些高新技術提出了更高更新的要求，促進了它們的發(fā)展。 從控制功能來看，可編程控制器的發(fā)展大致經(jīng)歷了 4 個階段： （ 1） 初級階段：從第一臺 PLC 問世到 20 世紀 70 年代中期 （ 2） 擴展階段：從 20 世紀 70 年代中期到 70 年代末期 （ 3） 通信階段： 20 世紀 70 年代末期到 80 年代中期 （ 4） 開放階段：從 20 世紀 80 年代中期開始 由于國際標準化組織提出了開放系統(tǒng)互連的參考模型 OSI，使 PLC 在開放功能上有較大發(fā)展。主要表現(xiàn)為通信系統(tǒng)的開放，使各制造廠商的產(chǎn)品可以通信， 通信協(xié)議開始標準化，使用戶得益。此外， PLC 開始采用標準化軟件系統(tǒng)，增加高級語言編程，并完成了編程語言的標準化工作。這一階段的產(chǎn)品有西門子公司的 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，對它下一個確切的定義是困難的。在二十世紀七十年代 PLC 問世后，由美國電氣制造商協(xié)會 (National ElectricManufacturer AssociationNEMA)對 PLC 下過如下的定義： PLC 是一種數(shù)字式的電子裝置。它使用可編程序的存儲器來存儲指令，實現(xiàn)邏輯運算、順序運算、計數(shù)計時和算術運算等功能，用來對各種機械或生產(chǎn)過程進行控制。 基于 PLC的載貨電梯控制系統(tǒng)設計 10 1987 年，國際電工委員會 (International Electrical CommitteeIEC)頒布了 PLC 標準草案，其第 3 版對 PLC 作了如下的定義： PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和控制系 統(tǒng)形成一個整體、易于擴展其功能的原則而設計。 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 模塊相當于人的大腦，它不斷地采集輸入信號，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)場和 CPU 模塊的橋梁。 輸入模塊用來接收和采集輸入信號。數(shù)字量（或開關量）輸入模塊用來接收從按鈕、選擇開關、數(shù)字撥碼開關、限位開關、接近開關、光電開關、壓力繼電器等來的數(shù)字輸入信號；模擬量輸入模塊用來接收電位器，測速發(fā)電機和各種變送提供的連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號。數(shù)字量輸出模塊用來控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、批示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等輸出設備。模擬量輸出模塊用來控制調(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隔離外部輸入電路和負載。 I/O 模塊除了傳遞信號外，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的作用。 （ 3） 編程裝置 編程裝置用來生成用戶程序，并對它進行編輯、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，價格便宜，一般用來給小型 PLC 編程，或者用來現(xiàn)場調(diào)試和維修。 基于 PLC的載貨電梯控制系統(tǒng)設計 11 （ 4） 電源 PLC 一般使用 220V 交流電源或 24V 直流電源。內(nèi)部的開關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（如接近開關）提供24V 直流電源，驅(qū)動 PLC 負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 PLC 運行時，用戶程序中眾多的操作需要執(zhí)行。但 CPU 是不能同時執(zhí)行多個操作的，它只能按分時操作原理每一時刻執(zhí)行一個操作。由于 CPU 的運算處理速度較高，使得外部出現(xiàn)的結(jié)果從宏觀上來看幾乎是同時進行的，這種分時操作的過程叫做CPU 對程序的掃描。掃描叢 0000 號存儲地址所存放的第一條用戶程序開始，再無中轉(zhuǎn)或跳轉(zhuǎn)的情況下，按存儲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)成一個掃描周期。然后再從頭開始掃描，并周而復始地重復。順序掃描的工作方式簡單，簡化了程序設計，并為 PLC 的可靠運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 設置的定時器來監(jiān)視每次掃描是否超過規(guī)定的時間，從而避免了由于 CPU 內(nèi)部故障使程序進入死循環(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)場信息：在系統(tǒng)軟件的控制下，順次掃描各輸 入點的狀態(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)容進行邏輯運算 。 ③ 輸出控制信號：根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，輸出狀態(tài)寄存器向各輸出點并行發(fā)出相應的控制信號，實現(xiàn)所要求的邏輯控制功能。上述過程執(zhí)行完后，又重新開始，反復地執(zhí)行。每執(zhí)行一遍所需的時間稱為掃描周期。 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)設計 12 圖 31 PLC 基本工作 過程圖 （ 2） 自診斷程序 每次掃描開始，先執(zhí)行一次自診斷程序，對各輸入輸出點、存儲器和 CPU 等進行診斷，診 斷的方法通常是測試出各部分的當前狀態(tài)，并與正常的標準狀態(tài)進行比較，若兩者一致，說明各部分工作正常，若不一致則認為有故障。此時， PLC 立即啟動關機程序，保留現(xiàn)行工作狀態(tài)，并關斷所有輸出點，然后停機。診斷結(jié)束后，如無故障， PLC繼