【導讀】電梯是高層建筑不可缺少的垂直方向的交通運輸工具。面得到了極大的發(fā)展。新制造的電梯都采用了對電動機實現(xiàn)線性。自保護功能，因而十分安全可靠。線的特點為電梯舒適度的提高，提供了技術支持。采用PLC對電梯信號系統(tǒng)進行控制，提高了電梯的控。電梯的主要參數(shù)及性能指標...

　　

【正文】 豐富的軟元件，如定時器、計數(shù)器、輔助繼電器等，利用它們來設計一些程序，可以屏蔽輸入元件的錯誤信號，防止輸出元件的誤動作。在設計應用程序時，可以利用 看門狗 方法實現(xiàn)對系統(tǒng)各組成部分運行狀態(tài)的監(jiān)控。如用 PLC 控制某一運動部件時，編程時可定義一個定時器作“看門狗”用，對運動部件的工作狀態(tài)進行監(jiān)視。定時器的設定值，為運動部件所需要的最大可能時間。在發(fā)出該部件的動作指令時，同時啟動 看門狗定時器。若運動部件在規(guī)定時間 內(nèi)達到指定位置，發(fā)出一個動作完成信號，使定時器清零，說明監(jiān)控對象工作正常；否則，說明監(jiān)控對象工作不正常，發(fā)出報警或停止工作信號。 山東科技大學本科 畢業(yè)論文 27 消抖 在振動環(huán)境中，行程開關或按鈕常常會因為抖動而發(fā)出誤信號，一般的抖動時間都比較短，針對抖動時間短的特點，可用 PLC內(nèi)部計時器經(jīng)過一定時間的延時，得到消除抖動后的可靠有效信號，從而達到抗干擾的目的。 用軟件數(shù)字濾波的方法提高輸入信號的信噪比 為了提高輸入信號的信噪比，常采用軟件數(shù)字濾波來提高有用信號真實性。對于有大幅度隨機干擾的系統(tǒng)，采用程序限幅法，即連續(xù)采樣五次，若某一次采樣值遠遠大于其它幾次采樣的幅值，那么就舍去之。對于流量、壓力、液面、位移等參數(shù)，往往會在一定范圍內(nèi)頻繁波動，則采用算術平均法。即用 n 次采樣的平均值來代替當前值。一般認為：流量 n= 12，壓力 n=4 最合適。對于緩慢變化信號如溫度參數(shù)，可連續(xù)三次采樣，選取居中的采樣值作為有效信號。對于具有積分器 A/D 轉換來說，采樣時間應取工頻周期 (20ms)的整數(shù)倍。實踐證明其抑制工頻干擾能力超過單純積分器的效果。 輸入輸出（ I/O）點數(shù)的估算 本系統(tǒng)控制四層電梯 ,采用集選控制方式。為了完成 設定的控制任務 ,主要根據(jù)電梯輸入 /輸出點數(shù)確定 PLC 的機型。 根據(jù)電梯控制的要求，電梯應具有內(nèi)呼和外呼按鈕、行程開關、開關門按鈕，以及相應的指示燈，估算所需 I/O 口的數(shù)量，并繪制 I/O 口分配表，見表 31。 山東科技大學本科 畢業(yè)論文 28 表 36 I/O 口分配表 序號 名 稱 輸入點 序號 名 稱 輸出點 0 一層內(nèi)呼 0 一層內(nèi)呼指示 1 二層內(nèi)呼 1 二層內(nèi)呼指示 2 三層內(nèi)呼 2 三層內(nèi)呼指示 3 四層內(nèi)呼 3 四層內(nèi)呼指示 4 一層外呼上 4 一層外呼上指示 5 二層外呼下 5 二層外呼下指示 6 二層外呼上 6 二層外呼上指示 7 三層外呼下 7 三層外呼下指示 8 三層外呼上 8 三層外呼上指示 9 四層外呼下 9 四層外聽下指示 10 開門開關 10 電梯上行門 11 關門開關 11 電梯下行門 12 一層平層 12 門電機開 13 二層平層 13 門電機關 14 三層平層 14 電梯上行指示 15 四層平層 15 電梯下行指示 16 開門限位 16 超重指示 17 關門限位 17 警報器 18 電梯上升極限位 18 一層指示 19 電梯下降極限位 19 二層指示 20 超重 20 三層指示 山東科技大學本科 畢業(yè)論文 29 21 警報器按鈕 21 四層指示 22 激 光傳感器 22 變頻器的選擇 隨著變頻器性能價格比的提高，交流變頻調(diào)速己應用到許多領域，由于變頻調(diào)速的諸多優(yōu)點，使得交流變頻調(diào)速在電梯行業(yè)也得到廣泛應用。目前有為電梯控制而設計的專用變頻器早已問世，其功能較強，使用靈活，但價格相對較貴。因此，本設計沒有采用專用變頻器，而是選用了通用變頻器通過合理的配置、設計和編程，同樣可以達到專用變頻器的控制效果。這是本設計的特點之一。 目前，市場流行的通用變頻器的種類繁多，而電梯行業(yè)中使用的變頻器的品牌也不少，其控制系統(tǒng)的結構也不盡相同，但其總的 控制思想?yún)s是大同小異。 通用變頻器 上個世紀 80 年代初，通用變頻器實現(xiàn)了商品化。在近 20 年的時間內(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 兩個大發(fā)展過程： (1)容量不斷擴大 80 年代初采用的 BJT 的 PWM 變頻器實現(xiàn)了通用化。到了 90年代初， BJT 通用變頻器的容量達到了 600KVA, 400KVA 以下的已經(jīng)系列化?，F(xiàn)在 IGBT 變頻器的單機容量已 1800KVA，隨著 IGBT容量的擴大，通用變頻器的容量也將隨之擴大。 (2)結構的小型化 變頻器主電路中功率電路的模塊化，控制電路采用 大規(guī)模集山東科技大學本科 畢業(yè)論文 30 成電路和全數(shù)字控制技術，結構設計上采用平面安裝技術等一系列措施，促進了變頻電源裝置的小型化的發(fā)展。 (3)多功能和智能化 電力電子器件和控制技術的不斷進步，使變頻器向多功能化和高性能化方向發(fā)展。特別是微機的應用，為變頻器多功能化和高性能化提供了可靠的保證。人們總結了交流調(diào)速電氣傳動控制的大量實踐經(jīng)驗，并不斷融入軟件功能。日益豐富的軟件功能使通用變頻器的多功能化和高性能化為用戶提供了一種可能，即可以把原有生產(chǎn)機械的工藝水平升級，達到以往無法達到的境界，使其變成一種具有高度軟件控制功能的新機種。 (4)應用領域不斷擴大 通用變頻器經(jīng)歷了模擬控制、數(shù)字控制、數(shù)模混合控制，直到全數(shù)字控制的演變，逐步地實現(xiàn)了多功能化和高性能化，進而使之對各類生產(chǎn)機械、各類生產(chǎn)工藝的適應性不斷增強。 安川 VS616G5 型變頻器 電梯的調(diào)度要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動態(tài)性能外，他的舒適度指標往往是選擇中的一項重要內(nèi)容。本設計中拖動調(diào)速系統(tǒng)的關鍵在于保證電梯按理想的給定速度曲線運行，以改善電梯運行的舒適感；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比例，因此，電梯節(jié)約用電日益受到重視。 本次畢設采用安川 VS616G5 型全數(shù)字變頻器。它具有磁通矢量控制、轉差補償、負載轉矩自適應等一系列先進功能，可以最大限度地提高電機功率因數(shù)和電機效率，同時降低了電機運行損耗，特別適合電梯類負載頻繁變化的場合。而且， VS616G5 變頻器的啟動、制動具有可任意調(diào)節(jié)的 S曲線和零頻仍可輸出 150%力矩的特點，配以高精度的旋轉編碼器，控制精度可達 0. 01～ 0. 02%，使得電梯運行舒適感好，零速抱閘，平層精度高。無須配專用電機，可自學習所配電機的各個參數(shù)，精確控制任何品牌的電山東科技大學本科 畢業(yè)論文 31 機。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，使電機始終運行于靜噪音狀態(tài)。 VS616G5 型變頻器是安川電機公司面向世界推出的通用型變頻器。這種變頻器不僅考慮了 V/f 控制，而且還實現(xiàn)了矢量控制，通過其本身的自動調(diào)諧功能與無速度傳感器電流矢量控制，很容易得到高起動轉矩與較高的調(diào)速圍。 VS616G5 變頻器的特點如下 : (1)包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實現(xiàn)了標準化。 (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)保護功能完善、維修性能好。 (5)通過 LCD 操作裝置，可提 高操作性能 。 表 31 VS616G5 型變頻器標準規(guī)格 220V級 輸出特性 最大輸出電壓 3 相 ,200/208/220/230V(對應于輸入電壓 ) 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% 控制方式 正弦波 PWM (V/f 控制、帶 PG 反饋 V/F 控制、開、閉環(huán)矢量控制 4 種控制方式任選性 ) 山東科技大學本科 畢業(yè)論文 32 控制 特性 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 5Hz(帶 PG, 30Hz) 力矩限制 可采用 (參數(shù)設定： 4 級可變 ) 力矩精度 177。5% 力矩響應 20Hz(帶 PG, 40Hz) 頻率控制范圍 0. 1～ 400Hz 頻率控制精度 數(shù)字指令 :0. 01% ( 10 0C～ +40 ℃ ) 模擬指令 :% (250℃～ 177。10 ℃ ) 第 4 章 四層樓電梯控制系統(tǒng)設計 電梯控制系統(tǒng)模擬面板圖 外部模擬面板圖下圖所示： 山東科技大學本科 畢業(yè)論文 33 電動機控制電路圖 根據(jù)設計要求，本次設計的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖42 所示。圖中 M1， M2 為曳引電機和門電機，交流接觸 器KM1~KM4 通過控制兩臺電動機的運行來控制轎廂和廳門，從而進行對電梯的控制。 FR1， FR2 為起過載保護作用的熱繼電器，用于電梯運行過載時斷開主電路。 FU1 為熔斷器，起過電流保護作用。 山東科技大學本科 畢業(yè)論文 34 曳引電機 門電機 圖 42電動機控制電路圖 PLC 外部接線圖 PLC 外部接線圖見下圖 43，其中包含主控制器 CPU224CN 及擴展模塊 EM223。 接線圖分為 DC 輸入端和 DC 輸出端。輸入端 DC24V的負極接公共端 1M 和 2M。輸入開關的一端接到 DC24V 的正極，輸入開關的另一端連接到 CPU224 或 ME223 各輸入端。輸出端DC24V 的正極接 L+端。輸出負載的一端接到 DC24V 的負極，輸入開關的另一端連接到 CPU224 或 EM223 各輸出端。 山東科技大學本科 畢業(yè)論文 35 圖 43 PLC 外部接線圖 山東科技大學本科 畢業(yè)論文 36 流程圖 電梯上下行流程圖見圖 44。假設電梯停在 N（ N=1,2,3,4）樓 ,M 樓有信號 ,M ＞ N時，電梯上行； M＜ N 時，電梯下行。 山東科技大學本科 畢業(yè)論文 37 圖 44 電梯上下行流程圖 在電梯運行過程中，電梯上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信號均不響應，但如果反向外呼梯信號前方向無其它內(nèi)、外呼梯信號時，則電梯響應該外號。 電梯應具有最遠反向外梯響應功能。例如：電梯在一樓，而同時有二層向下外呼梯，三層向下外呼梯，四層向下外呼梯，則電梯先去四樓響應四層向下外呼梯信號。 電梯響應流程圖見圖 45。 圖 45 電梯響應流程圖 山東科技大學本科 畢業(yè)論文 38 當電梯到達系統(tǒng)控制的目標樓層時，控制系統(tǒng)發(fā)出開門信號，電梯門開，當門開到開門限位時，計時 3 秒鐘，然后關門，直到關門限位產(chǎn)生信號。此過程期間， 按開門按鈕電梯門打開，按關門電梯門關閉，并且當門關閉動作時，門間來人會使光電傳感器產(chǎn)生信號，控制系統(tǒng)發(fā)出開門信號，電梯開關門流程圖見圖 46。 圖 46 電梯開關門流程圖 山東科技大學本科 畢業(yè)論文 39 操作原理簡要說明 電梯由安裝在各樓層廳門口的上升和下降呼叫按鈕進行呼叫操縱，其操縱內(nèi)容為電梯運行方向。電梯轎箱內(nèi)設有樓層內(nèi)選按鈕 S1～ S4，用以選擇需?？康臉菍?。 L1 為一層指示、 L2 為二層指示、 L3 為三層指示、 L4 為四層指示， SQ1～ SQ4 為到位行程開關。具體如下： 開始時，電梯處于任意一層。 當有外呼梯信號到來時，電梯響應該呼梯信號，到達該樓層時，電梯停止運行，電梯門打開，延時 3S后自動關門。 當有內(nèi)呼梯信號到來時，電梯響應該呼梯信號，到達該樓層時，電梯停止運行，電梯門打開，延時 3S后自動關門。 在電梯運行過程中，電梯上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信號均不響應，但如果反向外呼梯信號前方向無其它內(nèi) 、外呼梯信號時，則電梯響應該外號。 電梯應具有最遠反向外梯響應功能。例如：電梯在一樓，而同時有二層向下外呼梯，三層向下外呼梯，四層向下外呼梯，則電梯先去四樓響應四層向下