【導(dǎo)讀】濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）。內(nèi)指令外召喚信號(hào)的

　　

【正文】 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 變頻器結(jié)構(gòu)及參數(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(shí)采用開(kāi)關(guān)量 而不用模擬量。由于 616G5是通用型變頻器，因而用在電梯控制上為了滿足運(yùn)行效率、舒適感、平層精度和安全性的要求，其參數(shù)設(shè)置比專(zhuān)用型變頻器要復(fù)雜得多。 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 41[13]。 表 41 變頻器參數(shù) 參數(shù) 功用 A組 確定控制摸式 B組 選擇運(yùn)行功能 C組 確定加減速時(shí)間及轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償時(shí)間 D組 選擇頻率 E組 確定運(yùn)行壓頻曲線 F組 保護(hù)設(shè)置 H組 確定偏差標(biāo)準(zhǔn) 參數(shù)設(shè)置 參數(shù)設(shè)置的原則 ： 1． 為減小啟動(dòng)沖擊及增加調(diào)速的舒適感，其速度環(huán)的比例系數(shù)宜小些，而積分時(shí)間常數(shù)宜大些 ； 2． 為了提高運(yùn)行效率，快車(chē)頻率應(yīng)選為工頻，而爬行頻率要盡可能低些，以減小停車(chē)沖擊； 3． 零速一般設(shè)置為 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)置見(jiàn)表 42 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 表 42 安川 616G5變頻器主要參數(shù)設(shè)置表 參數(shù) 名稱(chēng) 設(shè)定值 說(shuō)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 B104 反轉(zhuǎn)禁止選擇 0 B201 零速電平選擇 B204 停止時(shí)直流制動(dòng)時(shí)間 10S C103 加速時(shí)間 2 C104 減速時(shí)間 2 C201 加速開(kāi)始時(shí) S型曲線時(shí)間 C202 加速完了時(shí) S型曲線時(shí)間 C203 減速開(kāi)始時(shí) S型曲線時(shí)間 C204 減 速完了時(shí) S 型曲線時(shí)間 C501 ASR比例增益 1 5 C502 ASR積分時(shí)間 1 3S D109 檢修速度 200rpm E101 輸入電壓設(shè)置 380v 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 0 v 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(cè)時(shí)的動(dòng)作選擇 0 F103 超速時(shí)的動(dòng)作選擇 0 F104 超度偏差過(guò)大時(shí)的動(dòng)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(duì)所驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行自學(xué)習(xí)，而 616G5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(dòng)輪與電機(jī)軸脫離，使電動(dòng)機(jī)處于空載狀態(tài)，然后啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，讓變頻器自動(dòng) 識(shí)別并存儲(chǔ)電動(dòng)機(jī)有關(guān)參數(shù)，變頻器將根據(jù)識(shí)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(duì)該電動(dòng)機(jī)進(jìn)行最佳控制 [14 ]。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 變頻器容量計(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 () 其中 F1=K(W1+ W2 W3)g+δ為摩擦力， δ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(duì)于 P2留有安全裕量 ,可取 P≈。 k=002， W1=20xxKg， W2=1000Kg， W3=2400Kg， g=, V=所以 :P2=(600?+108 ? )? ≈ 又所以 :P==。 由于采用變頻調(diào)速，效率高。依照計(jì)算結(jié)果選 ，取變頻器容量為15KW[15]。 變頻器制動(dòng)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(guò)程中產(chǎn)生再生能量，所以變頻調(diào)速裝置應(yīng)具有制動(dòng)功能。帶有逆變功能的變頻調(diào)速裝置通過(guò)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(dòng)方式通過(guò)制動(dòng)單元將再生能量消耗在制動(dòng)電阻上，成本較低而且具有良好的使用效果。能耗制動(dòng)電阻 Rz的大小應(yīng)使制動(dòng)電流 Iz的值 不超過(guò)變頻器額定電流的一半，即 0 / / 2Z Z NI U R I?? （ ) 02 / 2 513 / ( )NR U I? ? ? ? ? () 其中 U0為額定情況下變頻器的直流母線電壓由于制 動(dòng)電阻的工作不是連續(xù)長(zhǎng)期工作 ， 因此其功率可以大大小于通電時(shí)消耗的功率。 即： 2220 / 0 . 4 5 1 3 / 3 0 3 . 5zZp U R K w?? ? ? ? () 最后，選用的制動(dòng)電阻為 R=30Ω， 功率為 P=。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電梯 PLC的控制系統(tǒng)和其他類(lèi)型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號(hào)控制系統(tǒng)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)兩部分組成。圖 PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖，主要硬件包括 PLC主機(jī)及擴(kuò)展、機(jī)械系統(tǒng)、轎廂操縱盤(pán)、廳外呼梯盤(pán)、指層器、門(mén)機(jī)、調(diào)速裝置與主拖動(dòng)系統(tǒng)等。系統(tǒng)控制核心為 PLC主機(jī)，操縱盤(pán)、呼梯盤(pán)、井道及安全保護(hù)信號(hào)通過(guò) PLC輸入接口送入 PLC，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器及召 喚指示燈等發(fā)出顯示信號(hào)，向拖動(dòng)和門(mén)機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào) 。 圖 電梯 PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖 設(shè)計(jì)思想 一． 信號(hào)控制系統(tǒng) 電梯信號(hào)控制基本由 PLC軟件實(shí)現(xiàn)。電梯信號(hào)控制系統(tǒng)如圖 ，輸入到 PLC的控制信號(hào)有 ： 運(yùn)行方式選擇 (如自動(dòng)、有司機(jī)、檢修、消防運(yùn)行方式等 )、運(yùn)行控制、轎內(nèi)指令、層站召喚、安全保護(hù)信息、旋轉(zhuǎn)編碼器光電脈沖、開(kāi)關(guān)門(mén)及限位信號(hào)、門(mén)區(qū)和平層信號(hào)等 。 轎廂操縱盤(pán) 安全裝置 指層器 調(diào)整器 拖動(dòng)控制 門(mén)機(jī)控制 輸 入 接 口 廳外呼梯 井道裝置 PC 機(jī) CPU 存儲(chǔ)器 輸 出 接 口 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 電梯 PLC信號(hào)控制系統(tǒng)框圖 二． 電梯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 1． 一臺(tái)電機(jī)控制上升和下降 2． 各層設(shè)上 /下呼叫開(kāi)關(guān) (最頂層與起始層只設(shè)一只 ) 3． 電梯到位后具有手動(dòng)或自動(dòng)開(kāi)門(mén)關(guān)門(mén)功能 4． 電梯內(nèi)設(shè)有層樓指令鍵，開(kāi)關(guān)門(mén)按鍵，警鈴風(fēng)扇及照明按鍵 5． 電梯內(nèi)外設(shè)有方向指示燈及電梯當(dāng)前層號(hào)指示燈 6． 待客自動(dòng)開(kāi)門(mén)，當(dāng)電梯在某層停梯待客時(shí)，按下層外召喚按鈕，應(yīng)能自動(dòng)開(kāi)門(mén)迎客 7． 自動(dòng)門(mén)與提早關(guān)門(mén)在一般情況下，電梯停站 46秒應(yīng)能自動(dòng)關(guān)門(mén) 。在延時(shí)時(shí)間內(nèi)，若按下關(guān)門(mén)按鈕，門(mén)將不經(jīng)延時(shí)提前實(shí)現(xiàn)關(guān)門(mén)動(dòng)作。 8．按鈕開(kāi)門(mén)。在 開(kāi)關(guān)過(guò)程中或門(mén)關(guān)閉后，電梯啟動(dòng)前，按下操縱盤(pán)上 關(guān)按鈕，打開(kāi)。 9． 內(nèi)指令記憶。當(dāng)轎廂內(nèi)操縱盤(pán)上有多個(gè)選層指令時(shí)，電梯應(yīng)能按順序自動(dòng)?？寇?chē)門(mén)，并能至調(diào)定時(shí)間，自動(dòng)確定運(yùn)行方向。 10． 自動(dòng)定向。當(dāng)轎廂內(nèi)操縱盤(pán)上，選層指令相對(duì)與電梯位置具有不同方向時(shí)，電梯應(yīng)能按先入為主的原則，自動(dòng)確定運(yùn)行方向。 11． 呼梯記憶與順向截停。電梯在運(yùn)行中應(yīng)能記憶層外的呼梯信號(hào)，對(duì)符合運(yùn)行方向的召喚，應(yīng)能自動(dòng)逐一?？繎?yīng)答。 運(yùn) 行 方 式 選擇 運(yùn)行控制信號(hào) 安 全 保 護(hù) 信號(hào) 內(nèi)指令信號(hào) 外指令信號(hào) 光電脈沖 開(kāi)關(guān)門(mén)信號(hào) 門(mén)區(qū)或平層 信號(hào) 信號(hào)信號(hào) 拖動(dòng)控制系統(tǒng) 呼 梯信號(hào)指示 運(yùn) 行 方 式 指 示示 呼梯鈴 開(kāi)關(guān)門(mén)控制 樓層顯示 輸 入 接 口 PLC 輸 出 接 口 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 12． 自動(dòng)換向。當(dāng)電梯完成全部順向指令后，應(yīng)能自動(dòng)換向，應(yīng)答相反 方向的信號(hào)。 13． 自動(dòng)關(guān)門(mén)待客。當(dāng)完成全部 轎廂內(nèi)指令，又無(wú)層外呼梯信號(hào)時(shí)電梯應(yīng)自動(dòng)關(guān)門(mén)在調(diào)定時(shí)間內(nèi)自動(dòng)關(guān)閉轎廂照明。 14． 自動(dòng)返基站。當(dāng)電梯設(shè)有基站時(shí)，電梯在完成全部指令后，自動(dòng)駛回基站，停機(jī)待客。 電梯操作方式 單轎廂下集選控制登記所有轎廂和廳門(mén)下行召喚 ； 轎廂上行是只答應(yīng)轎廂召喚，直至最高層 ； 自動(dòng)改變運(yùn)行方向?yàn)橄滦?，?yīng)答廳門(mén)下行召喚。 單轎廂全集選登記所有廳門(mén)和轎廂召喚 ； 上行時(shí)順應(yīng)答轎廂和廳門(mén)上召喚。直至最高層自動(dòng)反向應(yīng)答下行召喚和轎廂召喚。 本設(shè)計(jì)采用全集選操作方式。 三． 速度給定曲線 為了滿足舒適感提高運(yùn)輸效率及正確平層要求，電 梯的速度給定曲線是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。人們對(duì)于速度變化的敏感度主要是加速度的變化率，舒適感就意味著要平滑的加速和減速。 為了獲得良好的舒適感，將電梯的起制動(dòng)速度曲線設(shè)計(jì)成由兩段拋物線 (S曲線 )及一段直線構(gòu)成，而這一曲線形狀的構(gòu)成及改變，則是由加速度斜率及 S曲線變化率決定的。加速斜率是以速度給定從 0加速到 1000轉(zhuǎn) /分所需要的時(shí)間來(lái)定義的。其意義為加速度由 0加速到 1000轉(zhuǎn) /秒 2所需要的時(shí)間。因此通過(guò)改變起動(dòng)加速時(shí)間可獲得不同的起動(dòng)曲線斜率。增大加速時(shí)間值起動(dòng)曲線變緩，反之，起動(dòng)曲線變急。同理，增加 S曲線變化率起動(dòng) 曲線彎曲部分變緩，反之，起動(dòng)曲線彎曲部分變急。而 S曲線變化率的變化，也可通過(guò)改變 S曲線起始、終了加速時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)，本設(shè)計(jì)采用的 616G5變頻器就具有 S曲線加速時(shí)間設(shè)定功能，即可獲得理想的起動(dòng)曲線。同理，故將加速時(shí)間和 S曲線加速時(shí)間配合調(diào)整，制動(dòng)曲線也可按此方法調(diào)整。理想的電梯速度給定曲線如圖 ，圖中a為加速度， v為速度。濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 圖 速度運(yùn)行曲線 在 30~t 時(shí)間內(nèi)加速啟動(dòng)階段，其中 10~t 和 23~tt時(shí)間內(nèi)為拋物線速度曲線，在 12~tt時(shí)間內(nèi)為直線速度曲線； 34~tt時(shí)間內(nèi)為穩(wěn)速運(yùn)行階段； 4~tT時(shí)間內(nèi)為減速制動(dòng)階段。減速制動(dòng)階段速度曲線與加速起動(dòng)階段相對(duì)稱(chēng) [16 ]。 四． 減速及平層控制 電梯的工作特點(diǎn)是頻繁起制動(dòng)，為了提高工作效率、改善舒適感，要求電梯能平滑減速至速度為零時(shí)，準(zhǔn)確平 層，即“無(wú)速停車(chē)抱閘”，不要出現(xiàn)爬行現(xiàn)象或低速抱閘，即直接停止，要做到這一點(diǎn)關(guān)鍵是準(zhǔn)確發(fā)出減速信號(hào)，在接近層樓面時(shí)按距離精確的自動(dòng)矯正速度給定曲線。本設(shè)計(jì)采用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)轎廂位置，只要電梯一運(yùn)行，計(jì)數(shù)器就可以精確地確定走過(guò)的距離，達(dá)到與減速點(diǎn)相應(yīng)的預(yù)制數(shù)時(shí)即可發(fā)出減速命令。不論哪種方式產(chǎn)生的減速命令，由于負(fù)載的變化、電網(wǎng)波動(dòng)、鋼絲繩打滑等，都會(huì)使減速過(guò)程不符合平層技術(shù)要求，為此一般在離層樓 100200mm處需設(shè)置一個(gè)平層矯正器，以確保平層的長(zhǎng)期準(zhǔn)確性。 I/0 點(diǎn)數(shù)的分配及機(jī)型的選擇 本設(shè)計(jì)按 七層的電梯為例，根 據(jù)需要控制的開(kāi)關(guān)、設(shè)備大約有 52個(gè)輸入點(diǎn)，34個(gè)輸出點(diǎn)需進(jìn)行控制，考慮 10%15%的裕量，故選擇 C60P主機(jī)模塊 +C40P擴(kuò)展單元，其 I/O點(diǎn)數(shù)可達(dá) 56/44個(gè)， I/O分配如下 ： t 1 t 6 t 2 2 t 1 t 3 t 4 t5 v a ,v 0 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 輸入部分： 0000 高速計(jì)數(shù)器輸入端 0013