【導(dǎo)讀】必不可少的代步工具。而電梯性能的好壞，除了電機(jī)等硬件以外，電梯控制系統(tǒng)。維修養(yǎng)護(hù)方便和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在電梯控制領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛。電梯的舒適度，提高運(yùn)行速度。此外還用到了不間斷電源UPS電源，電梯在斷電。的緊急情況下使電梯可以安全的?？吭谥付ǖ陌踩恢谩１疚囊匀釬X2N系列。的調(diào)試仿真和電梯硬件選取等方面，詳細(xì)的闡述了PLC在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，的控制平臺上運(yùn)行。

　　

【正文】 配以高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器，控制精度可達(dá) 0. 01～ 0. 02%使得電梯運(yùn)行舒適感好，零速抱閘，平層精度高。無須配專用電機(jī)，可自學(xué)習(xí)所配電機(jī)的各個參數(shù)，精確控制任何品牌的電機(jī)。采用高性能 IGBT，載波頻率 20KHZ，從而使變頻器輸出一個不失真的正弦流波形，使電機(jī)始終運(yùn)行于靜噪音狀態(tài)。 VS616G5 型變頻器是安川電機(jī)公司面向世界推出的 21世紀(jì)通用型變頻器。這種變頻器不僅考慮了 V/f 控制，而且還實(shí)現(xiàn)了矢量控制，通過其本身的自動調(diào)諧河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 異步電動機(jī)變頻器調(diào)速的控制原則 18 功能與無速度傳感器電流矢量控制，很容易得到高起動轉(zhuǎn)矩與較高的調(diào)速圍。 VS616G5 變頻器的特點(diǎn)如下 : (1) 包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。 (2) 有豐富的內(nèi)藏與選擇功能。 (3) 由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。 (4) 保護(hù)功能完善、維修性能好。 (5) 通過 LCD操作裝置，可提高操作性能。 VS616G5 型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格如 表 所示。 表 VS616G5 型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格 220V級 輸出特性 最大輸出電壓 3相 ,200/208/220/230V(對應(yīng)于輸入電壓 ) 額定輸出頻率 最大 400Hz 額定輸入電壓和 頻率 3 相， 200/208/220V 50Hz 200/208/220/230V 60Hz 電源 允許電壓波動 +10%， 15% 允許頻率波動 177。5% 400V級 輸出特性 最大輸出電壓 3相 ,380/400/415/440/460V(對應(yīng)于輸入電壓 ) 額定輸出頻率 最大 400Hz 額定輸入電壓和 頻率 3相 ,380/400/415/440/460V 5060Hz 電源 允許電壓波動 +10%， 15% 允許頻率波動 177。5% 控制 特性 控制方式 正弦波 PWM (V/f 控制、帶 PG 反饋的 V/F控制、開環(huán)矢量、閉環(huán)矢量控制 4種控制方式任選性 ) 啟動力矩 150%/1Hz(帶 PG, 150%/Ormin) 速度控制范圍 1:100(帶 PG, 1:1000) 速度控制精度 177。0. 2% (帶 PG， 177。0. 02% ) 速度響應(yīng) 5Hz(帶 PG, 30Hz) 力矩限制 可采用 (參數(shù)設(shè)定： 4 級可變 ) 力矩精度 177。5% 力矩響應(yīng) 20Hz(帶 PG, 40Hz) 頻率控制范圍 0. 1～ 400Hz 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 異步電動機(jī)變頻器調(diào)速的控制原則 19 頻率控制精度 數(shù)字指令 :0. 01% ( 10 0C～ +40 ℃ ) 模擬指令 :% (250℃ ～ 177。10 ℃ ) 變頻器的參數(shù)設(shè)置 由于采用 PLC 作為邏輯控制部件，故變頻器和 PLC 通訊時采用開關(guān)量而不用模擬量。 (1) VS616G5 變頻器的參數(shù) 616G5 變頻器共有 9 組參數(shù)，每一組參數(shù)的設(shè)定都具有特定的含義 。常用參數(shù)如表。 表 VS616G5 變頻器的參數(shù) 參數(shù) 功用 A組 B組 C組 D組 E組 F組 G組 確定控制模式 選擇運(yùn)行功能 確定加減速時間及轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償時間 選擇頻率 確定運(yùn)行壓頻曲線 保護(hù)設(shè)置 確定偏差標(biāo)準(zhǔn) (2) 參數(shù)設(shè)計(jì)的原則： ① 減小啟動沖擊及增加調(diào)速的舒適感，其速度環(huán)比例系數(shù)宜小些，而積分時間常數(shù)宜大些。 ② 提高了運(yùn)行效率，快車頻率應(yīng)選為工頻，而爬行頻率要盡可能低些，以減小停車擊。 ③ 零速一般設(shè)計(jì)為 0Hz，速抱閘功能將影響舒適感。 ④ 變頻器其他常用參數(shù)可根據(jù)電 網(wǎng)電壓和電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)直接輸入，具體的設(shè)置如表 安川 616G5 變頻器主要參數(shù)設(shè)置表 表 安川 616G5 變頻器主要參數(shù)設(shè)置 參數(shù) 名稱 設(shè)定值 說明 A102 控制方式選擇 2 不帶 PG矢量控制方式 B101 頻率指令選擇 1 B102 運(yùn)行指令選擇 1 B103 停止方法選擇 0 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 異步電動機(jī)變頻器調(diào)速的控制原則 20 表 安川 616G5變頻器主要參數(shù)設(shè)置 續(xù)表 1 B104 反轉(zhuǎn)禁止選擇 0 B201 零速電平選擇 B204 停止時直流制動時間 C103 加速時間 2 C104 減速時間 2 C201 加速開始時 s型曲線時間 C202 加速完了時 s型曲線時間 C203 減速開始時 s型曲線時間 C204 減速完了時 s型曲線時間 C501 ASR 比例增益 1 5 C502 ASR 積分時間 1 3S D109 檢修速度 200rpm E101 輸入電壓設(shè)置 380 E104 最高輸出頻率 50Hz E105 最大電壓 380 E106 額定電壓頻率 50Hz E109 最低輸出頻率電壓 0V E201 電機(jī)額定電流 按電機(jī)銘牌設(shè)置 E202 電機(jī)額定滑差 按電機(jī)銘牌設(shè)置 E203 電機(jī)空載電流 按電機(jī)銘牌設(shè)置 E204 電機(jī)極數(shù) 按電機(jī)銘牌設(shè)置 F101 PG 常數(shù) 根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器銘牌設(shè)置 F102 PG 斷線檢測時的動作選擇 0 F103 超速時的動作選擇 0 F104 超度偏差過大時的動作選擇 0 F105 PG 分頻比 根據(jù)電機(jī)極數(shù)設(shè)置 變頻器自學(xué)習(xí)功能的應(yīng)用方法 為了使變頻器工作在最佳狀態(tài)，在完成參數(shù)設(shè)置后，需使變頻器對所驅(qū)動的電動機(jī)進(jìn)行自學(xué)習(xí)，而 61665 就具有曳引機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)的功能，其方法是 :將曳引機(jī)制動輪與電機(jī)軸脫離，使電動機(jī)處于空載狀態(tài)，然后啟動電動機(jī)，讓變頻器自動識別并存儲電動機(jī)有關(guān)參數(shù)，變頻器將根據(jù)識別到的結(jié)果調(diào)整控制算法中的有關(guān)參數(shù)。顯然，這一組自學(xué)習(xí)到的參數(shù)，是和變頻器匹配的最佳參數(shù)，使變頻器能對該電動機(jī)進(jìn)行最佳控制。 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 異步電動機(jī)變頻器調(diào)速的控制原則 21 變頻器 的功率計(jì)算 ① 變頻器容量的計(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 P2, P2=[(W1 +W2W3)g+F1]v (33) 其中 F1=K(W1+W2W3)g+f 為摩擦力， f 可忽略不計(jì)。 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 P≈ =15KW ② 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)行過程中產(chǎn)生再生能量，所以變頻調(diào)速裝置應(yīng)具有制動功能。帶有逆變功能的變頻調(diào)速裝置通過逆變器雖然能夠?qū)⒃偕芰炕仞侂娋W(wǎng)，但成本太高。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，成本較低而且具有良好的使用效果。能耗制動電阻 Rz 的大小應(yīng)使制動電流 Iz 的值不超過變頻器額定電流的一半，即 IZ=UD/RZ≤ IN/2 (34) 其中 UD 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 。 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) 22 4 硬件的設(shè)計(jì)與選擇 PLC 的硬件選擇 考慮到本次設(shè)計(jì)的電梯系統(tǒng)有 五 層，且開關(guān)量居多，模擬量較少；對于開關(guān)量控制為主的系統(tǒng)而言，一般 PLC 的響應(yīng)速度足以滿足控制的要求，在小型 PLC 中整體式比模塊式的價格便宜，體積也小， 綜合考慮后，系統(tǒng)選擇了日本三菱公司生產(chǎn)的 FX2N系統(tǒng) PLC。 FX2N系統(tǒng) PLC 具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)： ① FX2N配置靈活，除主機(jī)單元外，還可擴(kuò)展 I/O 模塊， A/D 模塊， D/A 模塊和其它特殊功能模塊。 ② FX2N指令功能豐富，有各種 指令 107 條，且指令執(zhí)行速度快。 ③ FX2N可用內(nèi)部輔助繼電器 M，狀態(tài)繼電器 S，定時器 T，寄存器 D，計(jì)數(shù)器 C的功能和數(shù)量滿足了系統(tǒng)控制要求的需要。 ④ FX2N 的編程可用編程器，也可以在 PC 機(jī)上使用三菱公司的專用編程軟件包MELSE MEDOC 來進(jìn)行。編程語言可用梯形圖或指令表。尤其是可用 PC 機(jī)對系統(tǒng)實(shí)時進(jìn)行監(jiān)控。為調(diào)試和維護(hù)提供了極大的方便。 經(jīng)過分析，本五層電梯控制系統(tǒng)中共需 40 個輸入量、 40 個輸出量，因此選擇三菱 FX2N系列中的 FX2N80MR001 型 PLC。 PLC 參數(shù)見表 和 圖 。 表 PLC 參數(shù) PLC 型號 輸入電源 輸出類型 輸入點(diǎn)數(shù) 輸出點(diǎn)數(shù) FX2N80MR001 AC 電源 DC24V 繼電器輸出 40 40 圖 FX2N80MR001 外觀圖 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) 23 其它硬件的選擇 轎廂位置檢測 裝置選擇 轎廂位置檢測裝置俗稱選層器，它檢測電梯轎廂運(yùn)行狀態(tài)，所處位置，及時向控制系統(tǒng)發(fā)出所需要的信號。其主要功能是：根據(jù)登記的內(nèi)選與外呼信號和轎廂的位置關(guān)系，確定運(yùn)行方向；當(dāng)電梯將要到達(dá)所需停站的樓層時，給曳引電動機(jī)減速信號，使其換速；當(dāng) 平層停車后，發(fā)出信號以消去已應(yīng)答的選層、呼梯信號，并指示轎廂當(dāng)前位置，選層器種類較多，通常分為三大類，即機(jī)械選層器、繼電器選層器和微機(jī)選層器。其中機(jī)械選層器與繼電器選層器將隨著繼電器控制電梯的逐步淘汰而淘汰。 位置檢測方法主要有如下幾種： ① 用于簧管磁感應(yīng)器或其它位置開關(guān)。這種方法直觀、簡單，但由于每層需使用一個 或幾個 磁感應(yīng)器，當(dāng)樓層較高時，會占用 PLC 太多的輸入點(diǎn)。 ② 利用穩(wěn)態(tài)磁保開關(guān)。這種方法需對磁保開關(guān)的不同狀態(tài)進(jìn)行編碼，在各種編碼方式中適合電梯控制的只有格雷變形碼，進(jìn)行運(yùn)算時需采用 PLC 指令譯碼 ，比較麻煩，軟件譯碼也使程序變的龐大。 由于本文是五層電梯的控制故選用感應(yīng)器檢測轎廂位置。感應(yīng)器的選擇見表 與圖 。 表 永磁感應(yīng)器參數(shù) 產(chǎn)品型號 YG1 產(chǎn)品概述 永磁感應(yīng)器又稱電梯感應(yīng)開關(guān)，用于電梯平層限位控制，也可用其它限位控制。產(chǎn)品接點(diǎn)用防酸、防朝結(jié)構(gòu)的真空繼電器，在磁場的作用下動作，不需要電源工作。接點(diǎn)控制阻性 1A，能控制直流和交流 380V以下的電源電壓。 感應(yīng)器機(jī)械壽命 ≤12萬次。 產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn) 體積小 控制大 使用簡單 圖 電梯感應(yīng) 開關(guān)（永磁感應(yīng)器） 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) 24 牽引電機(jī)的選擇 因?yàn)闋恳娞莸膭恿﹄姍C(jī)都是短時工作制，其基本上都是工作在起動、恒速、制動 、停止四個狀態(tài)，這樣頻繁的起動、制動工作就要求所選的電機(jī)要有起動和過載能力慣性機(jī)械強(qiáng)度大、絕緣材料等級高的特點(diǎn)。所以根據(jù)電梯這種特殊的運(yùn)行狀態(tài)，考慮使用異步電動機(jī)，因?yàn)槠渚哂薪Y(jié)構(gòu)簡單、制造方便、價格便宜、維護(hù)次數(shù)和費(fèi)用都低以及運(yùn)行方便的特點(diǎn)，但考慮到電梯到了制定層要減速運(yùn)行時需要調(diào)速，所以所選電機(jī)應(yīng)具有調(diào)速能力。其次，電梯也對拖動的電機(jī)有以下要求： ① 高速或低速運(yùn)行時要有較大的 堵轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)矩和較 小的堵轉(zhuǎn)電流。低速制動時產(chǎn)生的制動轉(zhuǎn)矩應(yīng)使制動效果明顯而制動電流又不能過大，以保證電動機(jī)的可靠運(yùn)行。 ② 高速運(yùn)行時電動機(jī)有較高的效率和功率因數(shù)。 ③ 為了使電梯平穩(wěn)、舒適，電機(jī)應(yīng)具有良好的機(jī)械特性。 考慮到以上幾個方面決定選用 三相異步電動機(jī) 。 因?yàn)闋恳娞莸膭恿﹄姍C(jī)都是短時工作制， 其基本上都是工作在起動、恒速、制動 、停止四個狀態(tài)，這樣頻繁的起動、制動工作就要求所選的電機(jī)要有起動和過載能力慣性機(jī)械強(qiáng)度大、絕緣材料等級高的特點(diǎn)。所以根據(jù)電梯這種特殊的運(yùn)行狀態(tài)，考慮使用異步電動機(jī)，因?yàn)槠渚?有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、價格便宜、維護(hù)次數(shù)和費(fèi)用都低以及運(yùn)行方便的特點(diǎn)，但考慮到電梯到了制定層要減速運(yùn)行時考慮到電機(jī)的可靠運(yùn)行，電機(jī)的功率留有裕量，因此選用 三相 異步電 動 機(jī)。具體參數(shù)見表 。 表 三相 異步電 動 機(jī)參數(shù) 電機(jī)型號 級數(shù)