【正文】 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： 0。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。減速制動(dòng)階段速度曲線與加速起動(dòng)階段相對(duì)稱 [16]。理想的電梯速度給定曲線如圖 ，圖中a為加速度， v為速度。而 S曲線變化率的變化，也可通過改變 S曲線起始、終了加速時(shí)間來實(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。增大加速時(shí)間值起動(dòng)曲線變緩，反之，起 動(dòng)曲線變急。其意義為加速度由 0加速到 1000轉(zhuǎn) /秒 2所需要的時(shí)間。 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。 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)。直至最高層自動(dòng)反向應(yīng)答下行召喚和轎廂召喚。 電梯操作方式 單轎廂下集選控制登記所有轎廂和廳門下行召喚 ； 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)答廳門下行召喚。 14． 自動(dòng)返基站。 13． 自動(dòng)關(guān)門待客。 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 開關(guān)門信號(hào) 門區(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 開關(guān)門控制 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。 11． 呼梯記憶與順向截停。 10． 自動(dòng)定向。 9． 內(nèi)指令記憶。 8．按鈕開門。 轎廂操縱盤 安全裝置 指層器 調(diào)整器 拖動(dòng)控制 門機(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)開門關(guān)門功能 4． 電梯內(nèi)設(shè)有層樓指令鍵，開關(guān)門按鍵，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)開門，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)開門迎客 7． 自動(dòng)門與提早關(guān)門在一般情況下，電梯停站 46秒應(yīng)能自動(dòng)關(guān)門 。 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)。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、廳外呼梯盤、指層器、門機(jī)、調(diào)速裝置與主拖動(dòng)系統(tǒng)等。 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=。采用能耗制動(dòng)方式通過制動(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。 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。 由于采用變頻調(diào)速，效率高。 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≈。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。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]。 常用參數(shù)如表 41[13]。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)置比專用型變頻器要復(fù)雜得多。 本章小結(jié) 本章對(duì)變頻器的類型進(jìn)行了概述，并確定由 PLC來實(shí)現(xiàn)電梯信號(hào)控制，完成了電梯控制系統(tǒng)中變頻器的選擇。 C系列 P型機(jī)具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn) ： 1． P型機(jī)專用于開關(guān)量控制，其體積小，安裝起來節(jié)省空間 ； 2． 其功能較強(qiáng)，具有 2kHz的高速計(jì)數(shù)器，可作為定位控制的標(biāo)準(zhǔn)硬件使用 ； 在指令方面， P型機(jī)有編碼、譯碼、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，可逆 計(jì)數(shù)等功能。又因?yàn)殡娞菔请p向運(yùn)行的，所以 PLC還需具有可逆計(jì)數(shù)器。 由以上分析可見，用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)轎廂位置優(yōu)于其他方法，故本設(shè)計(jì)采用此法。 2． 利用穩(wěn)態(tài)磁保開關(guān) ： 這種方法需對(duì)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，但它是無(wú)權(quán)代碼，進(jìn)行運(yùn)算時(shí)需采用 PLC指令譯碼，比較麻煩，軟件譯碼也使程序變的龐大。電梯運(yùn)行過程中，轎廂所處樓層位置如何檢測(cè)， PLC軟件如何根據(jù)給定輸入信號(hào)及運(yùn)行條件判斷或計(jì)算樓層數(shù)，是電梯正常運(yùn)行的首要問題，是正確定向和選層換速的必要前提。 10C） 頻率設(shè)定分辨率 (運(yùn)算分辨率 ) 數(shù)字式指令 模擬式指令 輸出頻率分辨率 過載量 額定輸出電流的 150%1min 頻率設(shè)定信號(hào) 10V10V， 010V， 420mA 加速度時(shí)間 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 約 20% 帶制動(dòng)選擇 150% 抑制高次 諧波電源 直流電抗器 內(nèi)帶（ 200V 24KVA 400V 26KVA以下可選） 12相整流 不能變動(dòng) 主要控制功能 瞬停再啟動(dòng) ， 下降控制 ， 轉(zhuǎn)矩控制 ， 零點(diǎn)伺服 操作裝置 16字 179。 %（ 10C+40C） 模擬指令 177。 %(無(wú) PG) %(帶 PG) 速度響應(yīng) 5Hz(無(wú) PG) 30Hz(帶 PG) 轉(zhuǎn)矩極限 有 轉(zhuǎn)矩精度 177。 二． 616G5型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格 616G5型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格如表 31 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 表 31 616G5型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格 電壓 200V 400V 容量范圍 電 源 電壓頻率 200V： 三相 200/208/220V 400V： 三相 380/400/415/440/460V 電壓允許變動(dòng) +10% 15% 頻率允許變動(dòng) 177。 4． 保護(hù)功能完善、維修性能好。 2． 有豐富的內(nèi)藏與選擇功能。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(dòng)調(diào)諧功能與無(wú)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 [11， 12]。采用高性能 IGBT，載波頻率20KHz，從而使變頻器輸出一個(gè)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) [10]。 另外， 616G5變頻器的起動(dòng)、制動(dòng)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(diǎn)，配以高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器，控制精度可達(dá) %%， 使得電梯運(yùn)行舒適 感好，零速抱閘，平層精度高。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)比例，因此，電梯節(jié)約用電日益受到重濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 視。 因此，對(duì)無(wú)速度傳感器的矢量控制系統(tǒng)的理論研究和實(shí)用化的開發(fā)代表著另一個(gè)新的技術(shù)發(fā)展方向。 但是矢量控制往往需要速度傳感器，運(yùn)算復(fù)雜、調(diào)整麻煩，對(duì)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)依賴性較大 。但因其價(jià)位高、投資大，所以在某種程度上限制了它的發(fā)展速 度 。這種再生能量回饋式高性能通用變頻器，代表著另一個(gè)新的技術(shù)動(dòng)向。其特點(diǎn)是 :直流輸出電壓連續(xù)可調(diào)，輸入電流 (網(wǎng)側(cè)電流 )波形基本為正弦，功率因數(shù)可保持為 1，并且能量可以雙向流通。 現(xiàn)己開發(fā)出一種新 型的采用 PWM控制方式的自換相交流器，并已經(jīng)成功地用作變流器中的網(wǎng)側(cè)變流器。雖然控制簡(jiǎn)單，成本較低，但也有它的缺點(diǎn)。 4． 主開關(guān)器件如果采用 IPM，上述效果將更加明顯。 2． 同樣由于載波頻率的提高，使電動(dòng)機(jī)的電流 (特別是低速時(shí)的電流 )波形更加趨于正弦波，因而減少了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)和電動(dòng)機(jī)的損耗。用于通用變頻器時(shí)，有如下明顯的效果 ： 1． 由于載波效率的提高 (20KHz或更高 )，負(fù)載電動(dòng)機(jī)的噪聲明顯減少，實(shí)現(xiàn)了低噪聲傳動(dòng)。從技術(shù)發(fā)展動(dòng)向來看，大致有如下幾個(gè)方面 : 一． IGBT的應(yīng)用 最近幾年來， IGBT的應(yīng)用正在迅速推進(jìn)。 可以說其應(yīng)用范圍相當(dāng)廣闊，并且還將繼續(xù)擴(kuò)大 [9]。最初通用變頻器僅用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的節(jié)能調(diào)速和化纖工業(yè)中高速纏繞的多機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)行等，到目前為止，其應(yīng)用領(lǐng)域得到了相當(dāng)?shù)臄U(kuò)展。通過控制面板，可以控制土述四種控制方式中的一種，以滿足用戶的需要。 目前出現(xiàn)了一類 “ 多控制方式 ” 通用變頻器。有文獻(xiàn)報(bào)道， RISC 的運(yùn)算速度可達(dá) 1000M/PS， 即 10 億次 /秒，相當(dāng)于巨型計(jì)算機(jī)水平，指令計(jì)算時(shí)間為 1ns量級(jí)，是一般微處理器所無(wú)法比擬的。目前，新一代變頻器開始采用新的 精 簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī) “ （ Reduced Instruction Set ComputerRISC） ” ,將指令執(zhí)行時(shí)間縮短到納秒級(jí)。 8 位、 16 位及 32 位 CPU 奠定了通用變頻器全數(shù)字控制的基礎(chǔ)。 人們總結(jié)了交流調(diào)速電氣傳動(dòng)控制的 大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)， 并不斷融入軟件功能。另 外 一種混合式功率集成器件，采用厚薄膜混合集成技術(shù)，把功率電橋，驅(qū)動(dòng)電路，檢測(cè)電路，保護(hù)電路等封裝在一起，構(gòu)成了一種 “ 智能電力模塊（ Intelligent Module,IPM） 這種器件屬于絕緣金屬基底結(jié)構(gòu)，所以防電磁干擾能力強(qiáng)，保護(hù)電路和檢測(cè)電路與功率開關(guān)間的距離盡可能的小，因而保護(hù)迅速且可靠，傳感信號(hào)也十分迅速 [8]。前幾年主開關(guān)器件開始采用 IGBT， 僅三、四年的時(shí)間， IGBT變頻器的單機(jī)容量己達(dá) 1800KVA隨著 IGBT容量的擴(kuò)大，通用變頻器的容量也將隨之?dāng)U大 [7]。 一． 容量不斷擴(kuò)大 80年代初采用的 BJT的 PWM變頻器實(shí)現(xiàn)了通用化。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 通用變頻器的發(fā)展 上個(gè)世紀(jì) 80年代初，通用變頻器實(shí)現(xiàn)了商品化。采用通用變頻器構(gòu)成變頻調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)的主要目的是： 一． 為了滿足提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高設(shè)備自動(dòng)化程度、提高生活質(zhì)量及改善生活環(huán)境等要求。 6． 變頻器具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩特性。 4． 電梯的啟動(dòng)和停車都要平穩(wěn)。 2． 所選擇通用變頻器的類型與被控制異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)匹配?？偟膩碚f從生產(chǎn)成本來作合適的選擇 [6]。選擇結(jié)果多數(shù)情況下變頻器標(biāo)稱功率與電動(dòng)機(jī)匹配，少數(shù)情況需要放大。 3． 按照電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行電流選擇：多用于改造工程。根據(jù)具體工程的情況，可以有以下幾種不同的變頻器規(guī)格選擇方式： 1． 按照標(biāo)稱功率選擇：一般作初步投資估算依據(jù)。 變頻器的分類 變頻器的種類很多，下面根據(jù)不同的分類方法對(duì)變頻器分類 ： 1． 按變換頻率的方法分 交一直一交變頻器 交一交變頻器 2． 按主電路工作方式分 電壓型變頻器 電流型變頻器 3． 按變頻器調(diào)壓方法的不同分 PAM變頻器 PWM變頻器 4． 按工作原理分類 U/f控制變頻器 VC控制變頻器 SF控制變頻器 5． 按照用途分類 通用變頻器 高性能專用變頻器 高頻變頻器 濰