【正文】 當(dāng)開(kāi)關(guān)門繼電器 (KA1， KA2)失電復(fù)位后，則電機(jī) MD 所具有的動(dòng)能將全部消耗在 R2和 R1 電阻上了，也即進(jìn)入強(qiáng)烈能耗 (因 R2 電阻由于 SA2 開(kāi)關(guān)仍處于被接通狀態(tài)，其阻值很小 )制動(dòng)狀態(tài)，很快的使 MD 電動(dòng)機(jī)停車，這樣直流伺服電動(dòng)機(jī)的開(kāi)關(guān)門系統(tǒng)中就無(wú)需機(jī)械制動(dòng)器 (剎車 )來(lái)迫使電機(jī)停轉(zhuǎn)。至此關(guān)門過(guò)程結(jié)束。 當(dāng)門關(guān)至門寬的三分之二時(shí)， SA1 限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使 R2 電阻被短接一部分，使流經(jīng)R2 電阻中的電流增大，則總電流增大，從而使 RDl 的限流電阻上的壓降增大，也就是使MD 電動(dòng)機(jī)的電樞端電壓下降，此時(shí) MD 的轉(zhuǎn)速隨其端電壓的降低而降低也就是關(guān)門速度自動(dòng)減慢。當(dāng)關(guān)門繼電器 KA2 吸合后，直流 110V 電源的“ +”極 (02 號(hào)線 )經(jīng)熔斷器 FU2，首先供電給直流伺服電動(dòng)機(jī) (MD)的勵(lì)磁繞組 MD0，同時(shí)經(jīng)可調(diào)電阻 RDl→ KA2 的 ( 2)常開(kāi)觸點(diǎn)，→ MD 的電樞繞組→ KA2 的 ( 4)常開(kāi)觸點(diǎn)至電源“ ”極 (01 號(hào)線 )。 ⑥ 門電機(jī)要具有一定的堵轉(zhuǎn) 能力。 ④ 關(guān)門時(shí)間一般為 35s，而開(kāi)門時(shí)間一般為 。 ② 當(dāng)轎廂門和某層樓的層門閉合后，應(yīng)由電氣機(jī)械設(shè)備的機(jī)械鉤子和電氣接點(diǎn)予以表現(xiàn)和考核?，F(xiàn)就兩種驅(qū)動(dòng)類型的自動(dòng)開(kāi)關(guān)門環(huán)節(jié)工作原理說(shuō)明如下。 M 13 ~L 1L 2L 3Q SF U 1K M 1 K M 2K M 3K M 4F R 1 F R 2M 23 ~ 圖 電梯曳引電機(jī)及門電機(jī)電路圖 基于 PLC的變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 28 頁(yè) 共 72 頁(yè) 電梯自動(dòng)門的設(shè)計(jì) 任何種類的電梯絕大多數(shù)均要有開(kāi)關(guān)門的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可以是人工手動(dòng)的，也可以是電氣機(jī)械自動(dòng)的。 FR1， FR2 為起過(guò)載保護(hù)作用的熱繼電器，用于電梯運(yùn)行過(guò)載時(shí)斷開(kāi)主電路。 電梯曳引電機(jī)及門電機(jī)電路設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖 所示。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。理想的電梯速度給定曲線如圖所示，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(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，故將加速時(shí)間和 S 曲線加速時(shí)間配合調(diào)整，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。加速到 1000 轉(zhuǎn) /秒 2 所需要的時(shí)間。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。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。直至最高層自動(dòng)反向應(yīng)答下行召喚和轎廂召喚。 (3) 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。 自動(dòng)返基站。 自動(dòng)關(guān)門待客。 自動(dòng)換向。 呼梯記憶與順向截停。 自動(dòng)定向。 內(nèi)指令記憶。 按鈕開(kāi)門。 待客自動(dòng)開(kāi)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(kāi)門迎客。 電梯內(nèi)設(shè)有層樓指令鍵，開(kāi)關(guān)門按鍵，警鈴風(fēng)扇及照明按鍵。 各層設(shè)上 /下呼叫開(kāi)關(guān) (最頂層與起始層只設(shè)一只 )。電梯信號(hào)控制系統(tǒng)如圖 所示，輸入到 PLC的控制信號(hào)有 :運(yùn)行方式選擇、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)門及限位信號(hào)、門區(qū)和平層信號(hào)等。 系統(tǒng)控制核心為 PLC 主機(jī)，操縱盤、呼梯盤、井道及安全保護(hù)信號(hào)通過(guò) PLC 輸入接口送入 PLC，由 PLC 作出正確的控制決策，向拖動(dòng)和門機(jī)系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)，完成電梯門的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。 基于 PLC的變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) 共 72 頁(yè) PLC 的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 電梯 PLC的控制系和其他類型的電梯控制系統(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。 (4) 適應(yīng)發(fā)展的需要 由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，設(shè)計(jì) 時(shí)要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。例如 :應(yīng)該保證 PLC 程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而在非正常情況下 (如突然掉電再上電、按鈕按錯(cuò)等 )，也能正常工作。 (2) 保證 PLC 控制系統(tǒng)安全可靠 保證 PLC 控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。因此，在設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則 : (1) 最大限度 地滿足被控對(duì)象的控制要求 充分發(fā)揮 PLC 的功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則。調(diào)速部分主要是對(duì)變頻器的參數(shù)設(shè)置，而 PLC 控制部分則首先闡述了設(shè)計(jì)思想，并對(duì) PLC 的選擇及 I/O 點(diǎn)數(shù)分配以及旋轉(zhuǎn)編碼器與 PLC 的連接。 ③ 零速一般 設(shè)計(jì)為 0Hz，速抱閘功能將影響舒適感。 表 VS616G5 變頻器的參數(shù) 參數(shù) 功用 A 組 B 組 C 組 D 組 E 組 F 組 G 組 確定控制模式 選擇運(yùn)行功能 確定加減速時(shí)間及轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償時(shí)間 選擇頻率 確定運(yùn)行壓頻曲線 保護(hù)設(shè)置 確定偏差標(biāo)準(zhǔn) (2) 參數(shù)設(shè)計(jì)的原則： ① 減小啟動(dòng)沖擊及增加調(diào)速的舒適感，其速度環(huán)比例系數(shù)宜小些，而積分時(shí)間常數(shù)宜大些。 (1) 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。5% 力矩響應(yīng) 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。0. 2%(帶 PG， 177。5% 400V 級(jí) 輸出特性 最大輸出電壓 3 相 ,380/400/415/440/460V(對(duì)應(yīng)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 ,380/400/415/440/460V 5060Hz 電源 允許電壓波動(dòng) +10%， 15% 允許頻率波動(dòng) 177。 基于 PLC的變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 共 72 頁(yè) VS616G5 型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格如表 所示。 (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(guò)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)速圍。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)。 另外， VS616G5變頻器的啟動(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) 0. 01～ 0. 02%使得電梯運(yùn)行舒適感好，零速抱閘，平層精度高。 考慮以上各種因素，本設(shè)計(jì)選用安川 VS616G5 型全數(shù)字變頻器。 VS616G5 型通用變頻器 電梯的調(diào)度要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能外，他的舒適度指標(biāo)往往是選擇中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。金屬加工機(jī)械，從各類切削機(jī)床直到高速磨床乃至數(shù)控機(jī)床、加工中心超高速伺服機(jī)的精確位置控制都已應(yīng)用通用變頻器 。最初通用變頻器僅用十風(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(guò)控制面板，可以控制上述四種控制方式中的一種，以滿足用戶的需要。指令計(jì)算時(shí)間為 Ins 量級(jí)，是一般微處理器所無(wú)法比擬的。它是一種矢量(超標(biāo)量 )微處理器，其功能著重點(diǎn)放在常用基本指令的執(zhí)行效率上，舍棄了某些運(yùn)算復(fù)雜而使用率不高的指令 ，省下它們所占用的硬件資源用十提高基本的運(yùn)算速度，達(dá)到了以“每秒上億條指令”為單位來(lái)衡量運(yùn)算速度的程度。 32 位數(shù)字信號(hào)處理器 (Digital Signal ProcessesDSP)的應(yīng)用將通用變頻器的性能提高一大步，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩控制，推出了“無(wú)跳閘功能”。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(jī)械的工藝水平“升級(jí)”，達(dá)到以往無(wú)法達(dá)到的境界，使其變成一種具 有高度軟件控制功能的新機(jī)種。特別是微機(jī)的應(yīng)用，為變頻器多功能化和高性能化提供了可靠的保證。另外，一種混合式功率集成器件，采用厚薄膜棍合集成技術(shù)，把功率電橋、驅(qū)動(dòng)電 基于 PLC的變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 共 72 頁(yè) 路、檢測(cè)電路、保護(hù)電路等封裝在一起，構(gòu)成了一種“能電力模塊” (Intelligent Module)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(kāi)關(guān)間的距離盡可能的小，因而保護(hù)迅速可靠，傳感信號(hào)也十分迅速。前幾年主開(kāi)關(guān)器件開(kāi)始采用IGBT，僅二、四年的時(shí)一間， IGBT 變頻器的單機(jī)容量已達(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。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)大發(fā)展過(guò)程： (1) 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。 目前，市場(chǎng)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(jié)構(gòu)也不盡相同，但其總的控制思想?yún)s是大同小異。 因此，本設(shè)計(jì)沒(méi)有采用專用變頻器，而是選用了通用變 頻器通過(guò)合理的配置、設(shè)計(jì)和編程，同樣可以達(dá)到專用變頻器的控制效果。 變頻器的選擇 隨著變頻器性能價(jià)格比的提高，交流變頻調(diào)速己應(yīng)用到許多領(lǐng)域，由于變頻調(diào)速的諸多優(yōu)點(diǎn)，使得交流變頻調(diào)速在電梯行業(yè)也得到廣泛應(yīng)用。 (5) 通訊處理器模塊 CP340/CP341 通訊處理模塊用于建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的低速連接，最大傳輸速率為 。如果需要，在擴(kuò)展機(jī)架可以安裝輔助電源。 IMS 接口代表發(fā)送， IMR 接口代表接收。 PS307 可安裝在 S7300 的專用導(dǎo)軌上，除了給 S7300 CPU 供電外，也可給 I/O 模塊提供負(fù)載電源。 (3) PS307 電源模塊 PS307 是西門子公司為 S7300 專配的 24VDC 電源。在輸出電壓時(shí)，可以采用 2 線回路和 4線回路兩種方式與負(fù)載相連。 ④ 模擬量輸出模塊 基于 PLC的變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 共 72 頁(yè) 模擬量輸出模塊 SM332 目前有三種規(guī)格型號(hào)，即 4AO l2 位模塊、 2AO 12 位模塊和 4AO l6 位模塊，分別為 4 通道的 12 位模擬量輸出模塊、 2 通道的 12 位模擬量輸出模塊、 4 通道的 16 位模擬量輸出模塊。 A/D 轉(zhuǎn)換部件是模塊的核心，其轉(zhuǎn)換原理采用積分方法，被測(cè)模擬量的精度是所設(shè)定的積分時(shí)間的正函數(shù)，也即積分時(shí)間越長(zhǎng)，被測(cè)值的精度越高。 從響應(yīng)速度上看，晶體管響應(yīng)最快，繼電器響應(yīng)最慢；從安全隔離效果及應(yīng)用靈活性角度來(lái)看，以繼電器觸點(diǎn)輸出型最佳。 ② 數(shù)字量輸出模塊 數(shù)字量輸出模塊 SM322 將 S7300 內(nèi)部信號(hào)電平轉(zhuǎn)換成過(guò)程所要求的外部信號(hào)電平，可直接用于驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器、小型電動(dòng)機(jī)、燈和電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器等。采樣時(shí)，信號(hào)經(jīng)過(guò)背板總線進(jìn)入到輸入映像區(qū)。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)輸入元件，僅要求提供開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)即可。 (2) 信號(hào)模塊 ① 數(shù)字量輸入模塊 數(shù)字量輸入模塊將現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程送來(lái)的數(shù)字信號(hào)電平轉(zhuǎn)換成 S7300 內(nèi)部信號(hào) 電平。 CPU3152DP、CPU3162DP、 CPU3182DP 都具有現(xiàn)場(chǎng)總線擴(kuò)展功能。它通過(guò) MPI 網(wǎng)的接口直接與編程器 PG、操作員面板OP 和其它 S7PLC 相連。其系統(tǒng)構(gòu)成如圖 所示。除了電源模塊、 CPU 模塊和接口模塊外，一個(gè)機(jī)架上最多只能再 安裝 8 個(gè)信號(hào)模塊或功能模塊。當(dāng)任務(wù)規(guī)模擴(kuò)大并且愈加復(fù)雜時(shí)，可隨時(shí)使用接口模塊對(duì) PLC 進(jìn)行擴(kuò)展。 SIMATIC S7300 有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，主要包括：紡織機(jī)械、各種機(jī)床、通用機(jī)械工程應(yīng)用、電器制造工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)。 (7) 浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算 用此功能可以有效的實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算。這樣就能防止非法刪除或改寫(xiě)用戶程序 。 (4) 口令保護(hù) 多級(jí)口令保護(hù)可以使用戶高度、有效地保護(hù)其技術(shù)機(jī)密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改。 (2) 人機(jī)界面 (HMI) 方便的人機(jī)界面服務(wù)已經(jīng)集成在 S7300 操作系統(tǒng)內(nèi)，因此人機(jī)對(duì)話的編程要求大大減少。 SIMATIC S7 系列 PLC 都采用了模塊化、無(wú)排風(fēng)扇結(jié)構(gòu)且具有易于用戶掌握等特點(diǎn)，使得 S7 系列 PLC 成為各種從小規(guī)模到中等性能要求以及大規(guī)模應(yīng)用的首選產(chǎn)品。 SIMATIC S7 系列 PLC 是德國(guó)西門子公司在 S5 系列 PLC 基礎(chǔ)上于 1995 年陸續(xù)推出的性能價(jià)格比較高的 PLC 系統(tǒng)。就本次四層電梯的設(shè)計(jì)