【正文】 （ 1）電梯可能發(fā)生的事故隱患和故降 ① 轎廂失控、超速運(yùn)行：由于電磁制動器失靈，減速器中的蝸輪、蝸桿的輪齒、軸、銷、鍵等折斷以及曳引繩在曳引輪嚴(yán)重打滑等情況發(fā)生，那么正常的制。 圖 電梯 PLC信號系統(tǒng)框圖 貨梯的安全保護(hù)裝置 貨梯是高層建筑物不可缺少的垂直運(yùn)輸工具，長時期地頻繁地載人在空間上上下下的運(yùn)行，必須有足夠的安全性。貨梯是根據(jù)外部呼叫信號，行程信號以及自身控制規(guī)律運(yùn)行的。 邏輯部分 邏輯部分主要由 PLC 來進(jìn)行控制。如果電梯因不應(yīng)有的原因，上行超越平層位置，電梯將反向平層。電梯進(jìn)入換速狀態(tài)后，便可在最近樓層平層停止。 （ 4）電梯的換速、平層電路 電梯通常以快 速起動，而在減速時斷開快速繞組，接入慢速繞組。通過接通上、下行接觸器來改變電梯的運(yùn)行方向。上行時應(yīng)保留下行的信號，下行時應(yīng)保留上行的信號。同理，當(dāng)電梯向下時，相應(yīng)的樓層感應(yīng)繼電器也接通指層繼電器。因此分為上感應(yīng)干簧管觸點(diǎn)和下感應(yīng)干簧管觸點(diǎn)。 電梯各主要部分的運(yùn)行機(jī)理 （ 1）樓層感應(yīng) 樓層感應(yīng)器通過感應(yīng)器的干簧管觸點(diǎn)的接通和斷開來感應(yīng)出樓層信號。 開、關(guān)門：有廳門、轎門電器觸點(diǎn)開關(guān) ， 用于保證電梯廳、轎門都關(guān)好，開關(guān)接通時電梯才能運(yùn)行 ， 開、關(guān)門極限開關(guān) ， 手動開關(guān)門按鈕。 樓層感應(yīng)器：位于井道每一層的相應(yīng)位置上，當(dāng)轎廂到達(dá)每一層的相應(yīng)位置時，樓層感應(yīng)器干簧管觸點(diǎn)因隔磁板插入而斷開，該觸點(diǎn)信號用于選向、選層，轎內(nèi)指令、門廳召喚的消號和指層電路。 圖 電梯電氣控制系統(tǒng)框圖 I/O 點(diǎn)數(shù) 較典型的 I/O 點(diǎn)數(shù)有： 轎內(nèi)指令按鈕：位于轎內(nèi)的操縱箱上，每層各有一個。 電氣控制系統(tǒng) [6] 電梯的控制線路主要由以下幾個部分組成：轎內(nèi)指令線路，廳門招呼線路，定向選層線路，起動運(yùn)行線路，平層線路，指層線路，開關(guān)門控制線路， 安全保護(hù)電路。 調(diào)速部分 電梯在起動過程中，為了限制起動電流，減少電網(wǎng)電及起動的加速度，改善乘客乘坐的舒適感和防止對機(jī)件的沖擊，一般在定子電路中串入電抗、電阻或電阻與電抗的組合體，進(jìn)行降壓起動。 貨梯控制系統(tǒng)的設(shè)計思想 貨梯控制系統(tǒng)可分為調(diào)速部分和邏輯控制部分 [5]。 （ 4）保護(hù)功能完善、維修性能好。 22 （ 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(zhuǎn)矩與較高的調(diào)速范圍。因此，本設(shè)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(shè)計和編程，同樣可以達(dá)到專用變頻器的控制效果。隨著變頻器性能價格比的提高，使得交流變頻調(diào)速在電梯行業(yè)也得到廣泛應(yīng)用。 變頻調(diào)速電梯使用先進(jìn)的 SPWM 和 SVPWM 技術(shù)，明顯改善了電 動機(jī)供電電源的質(zhì)量，減少了諧波，提高了效率和功率因數(shù)，節(jié)能明顯 [4]。 電梯變頻調(diào)速使用的是異步電動機(jī)，比同容量的直流電動機(jī)具有體積小、占空間小、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、可靠性高、價格低等優(yōu)點(diǎn)。電動機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)是當(dāng)今節(jié)電改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動技術(shù)進(jìn)步的一種 主要手段。即如果在電機(jī)調(diào)速過程中始終維持定子電流的磁場電流分量 I1M 不變，而控制轉(zhuǎn)矩電流分量 I1T，它就相當(dāng)于直流電動機(jī)中維持磁 21 場電流不變，而通過控制電樞電流來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩一樣，能夠使系統(tǒng) 具 有較好的動態(tài)特性。而異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩表達(dá)式為 M=C￠ MI2cos＆ 2，式中轉(zhuǎn)子阻抗角＆ 2=arctansx2/r2異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子電流 I2和氣隙有效磁通￠ m有關(guān)，且與轉(zhuǎn)速 (轉(zhuǎn)差率 s)有關(guān)， I2和￠ M兩個參數(shù)既不 成直角又不是兩個獨(dú)立的變量，轉(zhuǎn)矩的這種復(fù)雜關(guān)系成為異步電動機(jī)難 以 控制的根本原因。直流電動機(jī)轉(zhuǎn)矩表達(dá)式為 M=CM￠ Ia，可以分別控制電樞電流 Ia 和磁通￠兩個參數(shù)，它們之間互成90176。它的想法是設(shè)法模擬直流電動機(jī)的控制特點(diǎn)來進(jìn)行交流電動機(jī)的控制。 （ 2）電壓型：直流環(huán)節(jié)的儲能元件是電容器 CF。目前普 遍 應(yīng)用的是占空比按正弦規(guī) 律安排的正弦波脈寬調(diào)制 (SPWM)方式。在中小容量變頻器中，這種方式已經(jīng)很少采用。由于把直流電逆變成交流電的環(huán)節(jié)較易控制，因此，在頻率的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，在改替變頻后電動機(jī)的特性等方面，都具有明顯的優(yōu)勢，通用變頻器就屬于這種形式。 （ 2） 交 — 直 — 交變頻器又稱為間接式變頻器。它是把頻率固定的交流電源直接變換成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電源。圖 所示為變頻器的使用 。高性能的變頻器目前 己經(jīng)采用微型計算機(jī)進(jìn)行全數(shù)字控制，盡可能簡化硬件電路，主要依靠軟件來完成各種功能。其主要任務(wù)是完成對逆變器的開關(guān)控制、對整流器的電壓控制以及完成各種保護(hù)功能等。這種無功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲能組件 (電容器或電抗器 )來緩沖 ， 所以又稱中間直流環(huán)節(jié)為中間直流儲能環(huán)節(jié)。無論電動機(jī)處于電動狀態(tài)或是發(fā)電制動狀態(tài)，其功率因數(shù)總不會為 1。只要有規(guī)律地控制逆變器中主開關(guān)器件的通與斷，就可以得到任意頻率的三相交 流電輸出。 逆變器負(fù)載側(cè)的變流器Ⅱ為逆變器。 變頻器的基本構(gòu)成 通用變頻器的基本 構(gòu)成主要由主電路 (包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器 )和控制電路組成。 在交流調(diào)速系統(tǒng)中，變頻器的作用是將頻率固定 (通常為工頻 50Hz)的交流電 (三相的或單相的 )變換成頻率連續(xù)可調(diào) (多數(shù)為 0400Hz)的三相交流 電。目前從一般要求的小范圍調(diào)速傳動到高精度、快響應(yīng)、大范圍的調(diào)速傳動，從單機(jī)傳動到多機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，幾乎都可采用交流調(diào)速傳動。 變頻器 80 年代初通用變頻器實現(xiàn)了商品化。性價比高 （ MP2A 型機(jī)采用的是箱體結(jié)構(gòu) ） ，其價格便宜，可靠性高，易于擴(kuò)展（該機(jī)型的任一種 CPU 箱和任一種擴(kuò)展箱均可配置在一起）。因為 CMP2A 型機(jī)具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn) ： CMP2A 型機(jī)專用于開關(guān)控制，其體積小，安裝起來節(jié)省空間，功能強(qiáng)。 18 可編程控制器 （ PLC）的選擇 可編程控制器作為工業(yè)自動化的核心設(shè)備其應(yīng)用極為廣泛可以說只要有工廠，有控制要求，就會有 PLC 的應(yīng)用。較高檔次的可編程控制器都有位置控制模塊，用于控制步進(jìn)電動機(jī)或伺服電動機(jī)，實現(xiàn)對各種機(jī)械的位置控制。 （ 3） 數(shù)據(jù)處理 ： 一般可編程控制器都設(shè)有四則運(yùn)算指令，可以很方便的對生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 （ 2）過程控制：在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度 、 壓力、電流等。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會造成電梯機(jī)械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。 （ 5） 由于線路復(fù)雜，易出現(xiàn)故障，因而保養(yǎng)維修工作量大，費(fèi)用高 ； 而且檢查故障困難 ，費(fèi)時費(fèi)工。 （ 3）電磁機(jī)構(gòu)及觸點(diǎn)動作速度慢，機(jī)械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度難以提高。 但也存在一定的問題： （ 1）系統(tǒng)觸點(diǎn)繁多、接線線路復(fù)雜，且觸點(diǎn)容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而故障率較高。 17 （ 3）大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價格較便宜。以前，都使用電梯繼電器控制系統(tǒng)，雖然，該系統(tǒng)存在一定的優(yōu)點(diǎn)： （ 1）所有控制功能及信號處理均由硬件實現(xiàn)，線路直觀，易于理解和掌握，適合于一般技術(shù)人員和技術(shù)工人所掌握。 （ 6）更改控制方案時不需改動硬件接線。 （ 4） PLC 進(jìn)行故障自動檢測與報警等顯示，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修。 （ 2）去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化。 （ 6） PLC 體積小，調(diào)試周期短。 （ 4） PLC 技術(shù)較容易掌握，使用維護(hù)方便，對使用者的技術(shù)水平要求低。而計算機(jī)使用匯編語言或其他高級語言編程，比 PLC 編程復(fù)雜。 PLC 與微型機(jī)算機(jī)的比較 （ 1） PLC 輸入輸出接口較多，中大型 PLC 輸入輸出接口更多，便于多路多點(diǎn)控制。 （ 7） PLC 的適用范圍比繼電接觸控制的廣泛。 （ 5） PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計、施工與調(diào)試比繼電接觸控制系統(tǒng)周期短。 16 （ 3）繼電接觸控制功能改變，需拆線 ， 甚至更換元器件，麻煩； PLC 控制功能改變，只修改程序即可，很方便。 可編程控制器（ PLC）的特點(diǎn)與應(yīng)用 可編程控制器最初是為了替代繼電器控制系統(tǒng)而研制的，其自身又是一個計算機(jī)系統(tǒng)，所以它除了具備繼電器控制系統(tǒng)和微型計算機(jī)系統(tǒng)的原有功能外，還有其自己的特點(diǎn) ： PLC 與繼電接觸控制系統(tǒng)的比較 （ 1）繼電接觸控制全部用硬器件、硬觸點(diǎn)和“硬”線連接，為全硬件控制； PLC 內(nèi)部用“軟”電器、“軟”觸點(diǎn)和“軟”線連接，為軟件控制。 有的 PLC 還具有某些特種功能，例如自診斷功能，通信聯(lián)網(wǎng)功能，監(jiān)控功能，特殊功能模塊，遠(yuǎn)程 I/O 能力等。而每種繼電器點(diǎn)數(shù)也不一樣。 指令種類數(shù)和總條數(shù)用以表示 PLC 的編程和控制功能。 掃描速度以 ms/K 字為單位表示。 I/O 總點(diǎn)數(shù) PLC 的輸入和輸出量有開關(guān)量和模擬量兩種。通常，對于一般的邏輯操作指令，每條指令 占 1 個字，計時 /計數(shù)、移位指令占 2 個字，對于一般的數(shù)據(jù)操作指令，每條指令占 2 個字。約定 16 位二進(jìn)制數(shù)為一個字，每 1024 個字為 1K 字。不同的 PLC 可能采用不同的編程語言。 可編程控制器（ PLC）的性能指標(biāo) PLC 的性能，通常是用以下多種指標(biāo)綜合 表述，不同品種規(guī)格的 PLC 其性能指標(biāo)是不盡相同的，要根據(jù)具體悄況來分析。然后又從自診斷開始，進(jìn)行第二輪掃描。如果有則進(jìn)行相應(yīng)的處理，比如，接受編程器發(fā)來的命令，把要顯示的狀態(tài)數(shù)據(jù)、出錯信息送給編程器顯示等。此時， PLC立即啟動關(guān)機(jī)程序，保留現(xiàn)行工作狀態(tài)， 并關(guān)斷所有輸出點(diǎn)，然后停機(jī)。 PLC 的掃描周期通常為幾十毫秒。上述過程執(zhí)行完后，又重新開始，反復(fù)地執(zhí)行。一方面，所掃描的程序被執(zhí)行后，其結(jié)果馬上就可以被將要掃描到的指令所利用；另一方面，還可以利用 CPU 設(shè)置的定時器來監(jiān)視每次掃描是否超過規(guī)定的時間，從而避免了由于 CPU 內(nèi)部故障使程序進(jìn)入死循環(huán)而造成故障的影響。然后再從 頭開始掃描，并周而復(fù)始地重復(fù)。 掃描從 0000 號存儲地址所存放的第一條用戶程序開始，再無中轉(zhuǎn)或跳轉(zhuǎn)的情況下，按存儲地址遞增的方向順序逐條掃描用戶程序即執(zhí)行，直到程序結(jié)束。但 CPU 是不能同時執(zhí)行多個操作的，它只能按分時操作原理每一時刻執(zhí)行一個操作。 PLC的外部設(shè)備還有盒式錄音機(jī)、打印機(jī)、 EPROM 寫入器及 高分辨率屏幕彩色圖形監(jiān)控設(shè)備等 [3]。因此，多臺同型號的 PLC 可以只配一個編程器。 編程器是專用的，不同型號的 PLC 都有自己專用的編程器，不能通用。便攜式編程器體積小，重量輕，可隨身攜帶，便于在生產(chǎn)現(xiàn)場使用。由于輸入 — 內(nèi)部電路 — 輸出在電器上完全隔離，從而有效地防止了現(xiàn)場的強(qiáng)電干擾。前者由輸出數(shù)據(jù)寄存器、“選通”電路和中斷請求電路組成。微 機(jī) 的輸入接口電路一般由數(shù)據(jù)輸入寄存器、“選通”電路和中斷請求邏輯電路集成而成。 二極管和三極管是按完全隔離的，信號不會反饋。 （ 1）輸入接口電路一般由光電耦合電路和微 機(jī) 輸入接口電路組成。PLC將現(xiàn)場輸入信號轉(zhuǎn)換成微處理器能接受的信號，且最大程度排除干擾信號，提高可靠性；輸出能將微處理器送出的弱電信號放大成強(qiáng)電信號，驅(qū)動各種負(fù)載。程序分系統(tǒng)程序和用戶程序。其主要作用是：執(zhí)行用戶程序，從程序存儲器中逐條取出用戶程序，經(jīng)過解釋程序解釋后逐條執(zhí)行，完成程序規(guī)定的邏輯和算術(shù)運(yùn)算，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號去控制輸出電路，實現(xiàn)程序規(guī)定的各種操作。它主要由中央處 理單元 CPU、存儲器、輸入、輸出等部分組成。 PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計。 1987 年，國際電工委員會 (International Electrical CommitteeIEC)頒布了 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案，其第 3版對 PLC作了如下的定義： PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的 12 數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。在二十世紀(jì)七十年代 PLC 問世后，由美國電氣制造商協(xié)會 (National ElectricManufacturer AssociationNEMA)對 PLC 下過如下的定義： PLC 是一種數(shù)字式的電子裝置。這一階段的產(chǎn)品有西門子公司的 SYMATIC S5 和 S7 系列、 AB 公司的 PLC5 等。主要表現(xiàn)在通信系統(tǒng)的開放，使各制造企業(yè)的產(chǎn)品可以通信，通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化使用戶得到了好處。 第四階段：從 20 世紀(jì) 80 年代中期開始是 PLC 的開放階段。在該階段，由于生產(chǎn)過程控制的需要，對 PLC 的需求大大增加，產(chǎn)品的功能也得到了發(fā)展，數(shù)學(xué)運(yùn)算的功能得到了較大的擴(kuò)充，產(chǎn)品的可靠性進(jìn)一步提高。 第三階段：從 20 世紀(jì) 70 年代末期到 20 世紀(jì) 80年代中期，是 PLC 通信功能實現(xiàn)階段。因此，按習(xí)慣的分類方法，前者被稱為可編程序邏輯控制器 (PLC)，后者被稱為單回路或多回路控制器。 第二階段：從 20 世紀(jì) 70 年代中期到末期，是可編程序控制器的擴(kuò)展階段 。其典型產(chǎn)品包括有 MODICON 公司的 084\ALLENBRADLEY(AB)公司的 PDQ2,DEC 公司的 PDP1日立公司的SCY022 等。 第一階段：從第一臺可編程序控制器問世到 20 世紀(jì) 70 年代中期，是可編程序控制器的初 創(chuàng)