【正文】 96 1下行輸出 116 2低速運(yùn)行 變頻調(diào)速系統(tǒng)的分析及選擇80 年代初，通用變頻器實(shí)現(xiàn)了商品化。在近 20 年的時(shí)間內(nèi)，經(jīng)歷了由模擬控制到全數(shù)字控制和由采用 BJT 到采用 IGBT 兩個(gè)大的進(jìn)展過程。目前從一般要求的小范圍調(diào)速傳動(dòng)到高精度、快響應(yīng)、大范圍的調(diào)速傳動(dòng)，從單機(jī)傳動(dòng)到多機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，幾乎都可采用交流調(diào)速傳動(dòng)。因此可以說在電氣調(diào)速傳動(dòng)領(lǐng)域內(nèi)，以變頻器應(yīng)用技術(shù)為代表的交揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 流調(diào)速傳動(dòng)已經(jīng)成為電氣調(diào)速傳動(dòng)的主流。電梯調(diào)速除了要求一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能外，舒適度是一項(xiàng)重要指標(biāo)。本設(shè)計(jì)中拖動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵在于保證電梯按理想的給定速度曲線運(yùn)行，以改善電梯運(yùn)行的舒適感；另外，由于電梯在建筑物內(nèi)的耗電量占建筑物總用電量的相當(dāng)大的比例，因此，電梯節(jié)約用電日益受到重視?？紤]以上各種因素，通過對各主要生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品的性能指標(biāo)價(jià)格比分析，選用日本安川公司的變頻器。帶 PG(脈沖發(fā)生器)矢量控制方式的調(diào)速范圍寬廣，速度控制精度高，可以用于各種伺服驅(qū)動(dòng)、高精度速度控制和力矩控制。但是帶有 PG 矢量控制功能的變頻器(例如安川的 G7 系列)的價(jià)格相當(dāng)高，基于性價(jià)比方面因素的考慮，本次電梯調(diào)速控制的設(shè)計(jì)選用的是 VS616G5 型通用變頻器, 選擇有 PG 矢量控制作為曳引鼠籠式電動(dòng)機(jī)的控制方式。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 控制，而且還實(shí)現(xiàn)了矢量控制，通過其本身的自動(dòng)調(diào)諧功能與/uf無速度傳感器電流矢量控制，很容易得到高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與較高的調(diào)速范圍。VS616G5 變頻器的特點(diǎn)如下:；；，因此，功能全、體積小；、維修性能好； LCD 操作裝置，可提高操作性能。PLC 通過向安川 616G5 變頻器發(fā)出電梯上行輸出和電梯下行輸出信號，從而控制曳引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，決定電梯的上/下行運(yùn)動(dòng)；PLC 通過向安川 616G5 變頻器發(fā)出電梯高速運(yùn)行和電梯低速運(yùn)行信號，從而間接控制曳引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，決定電梯的高速/低速運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)通過脈沖發(fā)生器(編碼器)和 PG 卡將速度信號及時(shí)反饋給安川變頻器，從而形成速度閉環(huán)控制 [4]。接線圖如圖 所示。揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 圖 變頻器拖動(dòng)部分線路圖揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)　　硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成以后，為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制，還需要用西門子STEP 軟件對雙電梯聯(lián)動(dòng)控制程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于電梯控制系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)，因此單純采用順序控制或邏輯控制是不能夠滿足要求的，而應(yīng)該在設(shè)計(jì)中采用隨機(jī)邏輯控制方式。同時(shí)，由于梯形圖之間的相互關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)，程序設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，因此在雙電梯聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件部分時(shí)，主要采用模塊化的編程思想來進(jìn)行設(shè)計(jì)。PLC的梯形圖按照其功能分成以下幾個(gè)模塊:呼叫信號登記模塊、樓層顯示模塊、上行程序模塊、下行程序模塊、換速程序模塊、開關(guān)門程序模塊和故障處理模塊。　　根據(jù)電梯的運(yùn)行規(guī)律,設(shè)置了有/ 無司機(jī)、檢修、優(yōu)先服務(wù)、消防等四種工作方式。其編制的程序主要遵循以下控制規(guī)律:揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 　　兩臺電梯都遵守集選規(guī)則，即將呼叫信號先進(jìn)行登記，對與電梯運(yùn)行同向的呼叫信號逐一應(yīng)答，當(dāng)同向指令和召喚應(yīng)答完畢后電梯可以自動(dòng)換向。除此以外，電梯并聯(lián)運(yùn)行還遵循的相應(yīng)的調(diào)度原則：正常情況下，當(dāng)電梯使用以后，二號電梯作為忙梯會首先自動(dòng)上升至第三層待命，一號電梯則作為基站電梯在第一層樓待命。當(dāng)某層站有門廳呼叫信號時(shí)，則“忙梯”立即啟動(dòng)并定向運(yùn)行去接該層站的乘客。當(dāng)兩臺電梯因轎廂內(nèi)指令而到達(dá)基站后關(guān)門待命時(shí)，則應(yīng)按照有效利用的原則，執(zhí)行相互交替程序段。原先充當(dāng)忙梯的電梯現(xiàn)在即作為基站電梯來使用，而原先作為基站電梯使用的電梯此時(shí)即成為忙梯。不論是一號電梯還是二號電梯均停留在最后停靠的層站待命。當(dāng)忙梯正在上行時(shí)，若其上方出現(xiàn)任何方向的門廳呼叫信號或是其下方出現(xiàn)向下的門廳呼叫信號，則均由忙梯在一周行程中去完成，而基站電梯不予應(yīng)答運(yùn)行。但是，若在忙梯的下方出現(xiàn)向上的門廳呼叫信號，則由基站電梯來應(yīng)答信號而發(fā)車運(yùn)行接客?！　‘?dāng)忙梯正在下行時(shí)，若其下方出現(xiàn)任何方向的門廳呼叫信號，則均由忙梯在一周行程中去完成，而基站電梯不予應(yīng)答運(yùn)行。但是，若在忙梯的上方出現(xiàn)任何向上或是向下的門廳呼叫信號，則由基站電梯來應(yīng)答信號而發(fā)車運(yùn)行接客。當(dāng)其中一臺電梯由于故障而停止運(yùn)行，另一臺電梯則自動(dòng)承擔(dān)全部的運(yùn)行任務(wù)，遵循單臺電梯的運(yùn)行規(guī)則?！　o論是作為一號電梯還是二號電梯,由于轎內(nèi)呼叫信號而使電梯定向的,電梯都必須啟動(dòng)運(yùn)行。電梯停用以后，不論當(dāng)前處在哪一層，都會自動(dòng)下降至底層 [56]。 程序框圖PLC程序流程框圖如圖 。揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 PLC 程序流程框圖 PLC 編程 電梯升降模塊是電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié),在PLC程序設(shè)計(jì)過程中,一要堅(jiān)持功能完善、面面俱到的原則,保證電梯安全有效地運(yùn)行；二要遵循結(jié)構(gòu)簡練、易讀易改的原則,盡量減少程序量,采用模塊化設(shè)計(jì),并采用PLC中的主控指令、跳轉(zhuǎn)指揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 令、功能指令等指令優(yōu)化程序,縮短PLC程序掃描時(shí)間,保證電梯的控制精度。 電梯升降模塊(a) 所示,(b)所示。 (a) 電梯上升梯形圖 (b) 電梯下降梯形圖圖 電梯升降梯形圖 二樓上升、下降梯形圖(a)所示,(b)所示。三樓、四樓的上升、下降梯形圖和二樓類似。揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 (a) 二樓上升梯形圖(b) 二樓下降梯形圖圖 二樓上升、下降梯形圖 二樓向下指示燈。二樓向上指示燈及三樓、四樓指示燈梯形圖與二樓向下類似, 這里不再重復(fù)。 圖 二樓向下指示燈 一樓、五樓指示燈梯形圖 (a)所示, (b) 所示。 一樓內(nèi)呼燈。二樓、三樓、四樓、五樓與一樓類似, 這里不再重復(fù)。揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 (a) 一樓指示燈梯形圖(b) 五樓指示燈梯形圖圖 一樓、五樓指示燈梯形圖圖 一樓內(nèi)呼燈 轎內(nèi)指令控制梯形圖。 門廳召喚控制梯形圖如圖 所示。揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 圖 轎 內(nèi) 指 令 控 制 梯 形 圖揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 圖 門廳召喚控制梯形圖6 電梯監(jiān)控系統(tǒng)的 MCGS 組態(tài)設(shè)計(jì) PLC 編程 MCGS 組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成MCGS 系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個(gè)部分。用戶的所有組態(tài)配置過程都在組態(tài)環(huán)境中進(jìn)行，組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件，它幫助用戶設(shè)計(jì)和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。用戶組態(tài)生成的結(jié)果是一個(gè)數(shù)據(jù)庫文件，稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫。運(yùn)行環(huán)境是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫中用戶指定的方式進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。運(yùn)行環(huán)境本身沒有任何意義，必須與組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫一起作為一個(gè)整體，才能構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)。一旦組態(tài)工作完成，運(yùn)行環(huán)境和組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫就可以離開組態(tài)環(huán)境而獨(dú)立運(yùn)行在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上。組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫完成了 MCGS系統(tǒng)從組態(tài)環(huán)境向運(yùn)行環(huán)境的過渡。它們之間的關(guān)系如圖 所示。圖 組態(tài)環(huán)境與運(yùn)行環(huán)境關(guān)系圖MCGS 組態(tài)軟件由 MCGS 組態(tài)環(huán)境和 MCGS 運(yùn)行環(huán)境組成，二者相互獨(dú)立，又緊密相關(guān)。其具體的相互關(guān)系如圖 所示。圖 組態(tài)運(yùn)行環(huán)境關(guān)系框圖 組態(tài)環(huán)境：組態(tài)生成應(yīng)用系統(tǒng)組態(tài)結(jié)果 數(shù)據(jù)庫 運(yùn)行環(huán)境：解釋執(zhí)行組態(tài)結(jié)果揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 MCGS 組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性[16][17]。其具體的組成結(jié)構(gòu)如圖 所示。圖 MCGS 組態(tài)軟件的組成結(jié)構(gòu)框圖 MCGS 組態(tài)設(shè)計(jì)的一般過程運(yùn)用 MCGS 組態(tài)軟件完成一項(xiàng)工程的設(shè)計(jì)，有其一般的設(shè)計(jì)過程和步驟，其具體過程如下所示： ① 工程項(xiàng)目系統(tǒng)分析 了解整個(gè)工程的系統(tǒng)構(gòu)成和工藝流程，弄清控制對象的特征，明確主要的監(jiān)控要求和技術(shù)要求等。在此基礎(chǔ)上，在建立工程，構(gòu)造實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，做好工程的整體規(guī)劃。② 設(shè)計(jì)用戶操作菜單 在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，為了便于畫面的切換和變量的提取，通常用戶要建立自己的菜單，第一步是建立菜單的框架，第二步是對菜單進(jìn)行功能組態(tài)。③ 制作動(dòng)態(tài)監(jiān)控畫面 先建立靜態(tài)畫面，然后對一些圖形進(jìn)行動(dòng)畫設(shè)計(jì)。④ 編寫控制流程程序 完成大部分復(fù)雜的動(dòng)畫效果和數(shù)據(jù)之間的連接。⑤ 完善菜單按鈕功能 對于一些功能比較強(qiáng)大、關(guān)聯(lián)比較多的控制系統(tǒng)，有時(shí)還需要制定一些按鈕或文字來連接其他的變量和畫面。⑥ 編寫程序調(diào)試工程 編寫模擬程序來進(jìn)行系統(tǒng)初調(diào)。揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 ⑦ 連接設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 系統(tǒng)最后要實(shí)現(xiàn)與設(shè)備的連接，在進(jìn)行連通之前，要正確裝入驅(qū)動(dòng)程序和定義通信協(xié)議。⑧ 工程完工綜合測試 實(shí)現(xiàn)與設(shè)備的實(shí)際整體調(diào)試。 建立電梯監(jiān)控系統(tǒng)工程進(jìn)入 MCGS 組態(tài)環(huán)境后,建立如圖 所示的電梯監(jiān)控系統(tǒng)工程。圖 創(chuàng)建完成的電梯監(jiān)控系統(tǒng)工程圖 電梯監(jiān)控畫面的編輯與設(shè)計(jì)MCGS 以窗口為單位來組建應(yīng)用系統(tǒng)的圖形界面，創(chuàng)建用戶窗口后，通過放置各種類型的圖形對象，定義相應(yīng)的屬性，為用戶提供漂亮、生動(dòng)、具有多種風(fēng)格和類型的動(dòng)畫構(gòu)件。利用 MCGS 提供的編輯工具編輯完成后的完整監(jiān)控畫面如圖 所示。揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 圖 完整的監(jiān)控畫面 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的建立與動(dòng)畫連接畫面編輯好了之后，此時(shí)的畫面是靜止的，要讓畫面動(dòng)起來，需要進(jìn)行動(dòng)畫連接，這時(shí)需要在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行數(shù)據(jù)對象的定義。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是 MCGS 系統(tǒng)的核心，是工程各個(gè)部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將 MCGS 工程的各個(gè)部分連接成一個(gè)有機(jī)的整體。數(shù)據(jù)變量是構(gòu)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的基本單元，建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的過程也即是定義數(shù)據(jù)變量的過程。定義數(shù)據(jù)變量的內(nèi)容主要包括：指定數(shù)據(jù)變量的名稱、類型、初始值和數(shù)值范圍，確定與數(shù)據(jù)變量存盤相關(guān)的參數(shù)，如存盤的周期、存盤的時(shí)間范圍和保存期限等。（1）根據(jù)電梯監(jiān)控系統(tǒng)的控制要求分析，電梯 1 的數(shù)據(jù)對象如表 所示，電梯2 的數(shù)據(jù)對象如表 所示。表 電梯 1 數(shù)據(jù)對象列表數(shù)據(jù)對象名稱 數(shù)據(jù)對象類型 數(shù)據(jù)對象初值 數(shù)據(jù)對象解釋T1C1 開關(guān)型 0 1 部電梯 1 層內(nèi)呼按鈕T1C2 開關(guān)型 0 1 部電梯 2 層內(nèi)呼按鈕T1C3 開關(guān)型 0 1 部電梯 3 層內(nèi)呼按鈕T1C4 開關(guān)型 0 1 部電梯 4 層內(nèi)呼按鈕揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 T1C5 開關(guān)型 0 1 部電梯 5 層內(nèi)呼按鈕T1S1 開關(guān)型 0 1 部電梯 1 層上行呼叫按鈕T1S2 開關(guān)型 0 1 部電梯 2 層上行呼叫按鈕T1X2 開關(guān)型 0 1 部電梯 2 層下行呼叫按鈕T1S3 開關(guān)型 0 1 部電梯 3 層上行呼叫按鈕T1X3 開關(guān)型 0 1 部電梯 3 層下行呼叫按鈕T1S4 開關(guān)型 0 1 部電梯 4 層上行呼叫按鈕T1X4 開關(guān)型 0 1 部電梯 4 層下行呼叫按鈕T1X5 開關(guān)型 0 1 部電梯 5 層下行呼叫按鈕T1SXZS 開關(guān)型 0 1 部電梯上行指示T1XXZS 開關(guān)型 0 1 部電梯下行指示T1C1ZS 開關(guān)型 0 1 部電梯 1 層指示T1C2ZS 開關(guān)型 0 1 部電梯 2 層指示T1C3ZS 開關(guān)型 0 1 部電梯 3 層指示T1C4ZS 開關(guān)型 0 1 部電梯 4 層指示T1C5ZS 開關(guān)型 0 1 部電梯 5 層指示T1KM 開關(guān)型 0 1 部電梯開門按鈕T1KMXW 開關(guān)型 0 1 部電梯開門限位開關(guān)T1GM 開關(guān)型 0 1 部電梯關(guān)門按鈕T1GMXW 開關(guān)型 0 1 部電梯關(guān)門限位開關(guān)CZYDL1 數(shù)值型 0 1 部電梯轎廂的升降控制T1C1ZY 數(shù)值型 0 1 部電梯 1 層門的左移控制T1C1YY 數(shù)值型 0 1 部電梯 1 層門的右移控制T1C2ZY 數(shù)值型 0 1 部電梯 2 層門的左移控制T1C2YY 數(shù)值型 0 1 部電梯 2 層門的右移控制T1C3ZY 數(shù)值型 0 1 部電梯 3 層門的左移控制T1C3YY 數(shù)值型 0 1 部電梯 3 層門的右移控制T1C4ZY 數(shù)值型 0 1 部電梯 4 層門的左移控制T1C4YY 數(shù)值型 0 1 部電梯 4 層門的右移控制T1C5ZY 數(shù)值型 0 1 部電梯 5 層門的左移控制T1C5YY 數(shù)值型 0 1 部電梯 5 層門的右移控制定時(shí)器啟動(dòng)（116）開關(guān)型 0 控制定時(shí)器（116）起停，1 啟動(dòng)定時(shí)器復(fù)位 116 開關(guān)型 0 控制定時(shí)器（116）復(fù)位，1 復(fù)位計(jì)時(shí)時(shí)間 116 數(shù)值型 0 控制定時(shí)器（116）的計(jì)時(shí)時(shí)間時(shí)間到 116 開關(guān)型 0 定時(shí)器（116）計(jì)時(shí)時(shí)間到T1C1XW 開關(guān)型 0 1 部電梯 1 層限位開關(guān)表 電梯 2 數(shù)據(jù)對象列表數(shù)據(jù)對象名稱 數(shù)據(jù)對象類型 數(shù)據(jù)對象初值 數(shù)據(jù)對象解釋T1C2XW 開關(guān)型 0 1 部電梯 2 層限位開關(guān)T1C2XW 開關(guān)型 0 1 部電梯 2 層限位開關(guān)揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 T1C3XW 開關(guān)型 0 1 部電梯 3 層限位開關(guān)T1C4XW 開關(guān)型 0 1 部電梯 4 層限位開關(guān)T1C5XW 開關(guān)型 0 1 部電梯 5 層限位開關(guān)T1