【正文】 郭學忠：基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng)設計 44 參考文獻 [1] 李道霖 ， 電氣控制與 PLC 原理及應用 ,電子工業(yè)出版社 ， 2021． [2] 楊興瑤編著 .電動機調(diào)速的原理及系統(tǒng) .[M] 水利電力出版社出版， [3] 陳伯時，陳 敏遜編著 .交流調(diào)速系統(tǒng) .[M] 北京：機械工業(yè)出版社， [4] 王子文 ， 電梯 PLC 控制策略及其程序設計起重運輸機械 ． [5] 葉安麗 .電梯技術基礎 (第 1版 )[M].北京 : 中國電力出版社 ,2021. [6] 童夢菊 ,陳景和 .淺談電梯制動器電氣控制及其檢驗 [J].福建質(zhì)量信息 ,2021。 （ 3）遠程監(jiān)控系統(tǒng) 遠程監(jiān)控系統(tǒng)的應用，使得 電梯狀態(tài)監(jiān)控的智能可以在監(jiān)控中心就可以監(jiān)測到電梯的運行狀態(tài)，監(jiān)控中心隨時可以監(jiān)控電梯發(fā)生的故障，并且可以診斷出故障的類型和發(fā)生的位置，使電梯維護更加安全、方便。它是電梯發(fā)展過程中的一次意義深遠的變革，它所采用的一些關鍵技術將會被進一步推廣用到其它電梯產(chǎn)品上，進而促進整個電梯行業(yè)技術的進步。 面對問題，才有可能解決問題。由于時間的倉促、設 備條件和專業(yè)知識的限制，只能模擬電梯控制，用軟件進行仿真，未能對相關的元器件進行選型和制作電梯模型。 有此也 證明 了， 將 PLC可編程控制器和組態(tài) 王 軟件結合可以非常好地模擬電梯控制系統(tǒng)的測試運行．有利于 PLC 控制系統(tǒng)的設 計 、檢測，具有良好的應用價值。將PLC 中的串口驅動程序與組態(tài)軟件的需求響應相結合，加載驅動。通過 I/O 口的估算，合理的選擇 PLC 的型號。}// 所有的門都關閉，且沒有處在計時過程中，下降條件滿足，轎廂下降； 郭學忠：基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng)設計 42 動畫演示 進入到運行界面，三層呼梯，結果如下： 圖 67 電梯響應三層呼梯 華東交通大學畢業(yè)設計（論文） 43 第七章 結論與展望 amp。amp。amp。amp。amp。F5==0) {J 轎廂 =J 轎廂 +3。UPN==1amp。FM4==0amp。FM3==0amp。FM2==0amp。}//有內(nèi)選信號后不再等待，啟動轎廂 if(FM1==0amp。} if(F510){F5=0。F5=F5+1。amp。amp。amp。amp。amp。amp。amp。L1=0。L3=0。L4=0。L2=0。amp。L4=0。L1=0。amp。L4=0。L2=0。}} if(J 轎廂 0){F1=0。}if(FM1==0){SN1=0。amp。UPN=1。amp。amp。amp。amp。UN1==0){UN2=0。SN1==0amp。if(UN2==1amp。DN2=0。}if(F210){FM2=FM210。amp。amp。amp。amp。amp。UPN=1。amp。amp。amp。amp。amp。amp。amp。DN2==0){UN3=0。UN2==0amp。UN1==0amp。SN2==0amp。SN1==0amp。if(UN3==1amp。DN3=0。}if(F310){FM3=FM310。amp。amp。amp。amp。amp。amp。amp。amp。F6=0。J 轎廂 =J 轎廂 3。DOWNN=1。SN4=0。}if(F410){FM4=FM410。amp。UPN=0。amp。amp。amp。DN4==0){DN3=0。SN4==0amp。if(DN3==1amp。UN3=0。}if(F310){FM3=FM310。amp。amp。amp。amp。amp。UPN=0。amp。amp。amp。amp。amp。amp。DN4==0){DN2=0。DN3==0amp。SN4==0amp。SN3==0amp。UN3==0amp。if(DN2==1amp。UN2=0。}if(F210){FM2=FM210。amp。amp。amp。amp。amp。amp。amp。amp。F5=0。UPN=1。amp。amp。開門后，延時 3 秒，使得乘客從容進出； 在第 3 層時， 關門后延時 3 秒，等待內(nèi)選信號；若無任何內(nèi)選、 呼梯信號將前往第一層，并開門，防止有醉酒等情況的乘客困于電梯中。 轎廂的移動是一個垂直移動的動畫連接，而且需要利用 J 轎廂內(nèi)存變量完成在不同的層站中停留。 圖 64 第四層門 的開關動畫連接 圖 65 按鈕命令連接 華東交通大學畢業(yè)設計（論文） 39 本設計是仿真設計，故電梯的控制使用的是內(nèi)存變量。門的關閉開放使用的兩個矩形，開放時顏色填充動畫從中間向兩邊填充。 變量動畫連接 由圖形搭建的的圖形界面是靜止不動的，需要對這些圖形對象進行動畫設計，真是的描述外界的狀態(tài)變化，達到過程實施監(jiān)控的目的。 圖 62 仿真 PLC 定義 華東交通大學畢業(yè)設計（論文） 37 圖 63 數(shù)據(jù)變量的定義 將離散型變量屬性初始值設置為 0。數(shù)據(jù)變量是構成實時數(shù)據(jù)庫的基本單元，定義實時數(shù)據(jù)庫也是定義數(shù)據(jù)變量的過程。 設計監(jiān)控畫面 在組態(tài)平臺上，創(chuàng)建“四層電梯實驗監(jiān)控”用戶窗口。 在用組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)編制工程時，要依照此過程考慮三個方面： 畫面的“開發(fā)系統(tǒng)”和“運行系統(tǒng)”由“工程瀏 覽器”調(diào)用，且兩個系統(tǒng)可以獨立于“工程瀏覽器”工作。TOUCHVIEW 從工業(yè)控制對象中采集數(shù)據(jù)，并記錄在實時數(shù)據(jù)庫中。運行系統(tǒng) (TOUCHMAK)：組態(tài)王軟件的實時運行環(huán)境。TOUCHMAK 具有先進完善的圖形生成功能；數(shù)據(jù)庫中有多種數(shù)據(jù)類型，能合理地抽象控制對象的特性；對變量報警、趨勢曲線、過程記錄、安全防范等重要功能都有簡單的操作辦法。開發(fā)系統(tǒng) (TOUCHMAK)：開發(fā)系統(tǒng)是應用程序的開發(fā)環(huán)境。 在工程瀏覽器中可以創(chuàng)建工程，并對工程進行管理。 g．安全系統(tǒng)：采用分級和分區(qū)保護的雙重保護策略，使工程的安 全性大大提高。 d．控件：支持 Windows 標準的 Active X 控件 (主要為可 視控件 )，包括Microsoft 提供的標準 Active X 控件和用戶自制的 Active X 控件；新增三個功能強大的控件，即數(shù)據(jù)表格控件、歷史曲線控件、 PID 調(diào)節(jié)控件． e． OPT：開發(fā)人員可以從任何一個 OPC 服務器直接獲取動態(tài)數(shù)據(jù)，并集成到組態(tài)王中；同時組態(tài)王作為 OPC 服務器，可向其他符合 OPC 規(guī)范的廠商的控郭學忠：基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng)設計 34 制系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。 b．報警和事件系統(tǒng)：分布式報警管理提供多種報警管理功能，還可以記錄應用程序事件和操作員操作信息。 組念王是亞控科技公司自主開發(fā)的組態(tài)技術軟件，其技術在不斷的創(chuàng)新中，組態(tài)王 主要的性能特點簡要列舉如下： a．畫面制作系統(tǒng)：支持無限色和過渡色， 使用戶輕松構造面無限逼真、美觀的畫面。本文使用的組態(tài)王軟件的較新版本組態(tài)王 [20]。 組態(tài)王軟件是國內(nèi)第一家較有影響的組態(tài)軟件開發(fā)公司北京亞控科技發(fā)展有限公司開發(fā)的在國內(nèi)使用較廣泛的軟件品牌 (更早的品牌多數(shù)已經(jīng)湮滅 )。組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。可實現(xiàn)即時開關門。 華東交通大學畢業(yè)設計（論文） 29 郭學忠：基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng)設計 30 各樓層停車信號 自動開關門 如梯形圖所示，電梯到層停車后，延時 2s 開門， 5s 后自動關門。開關門執(zhí)行一次之后，信號取消。 華東交通大學畢業(yè)設計（論文） 25 電梯的平層信號處理 選層定向及反向截梯 郭學忠：基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng)設計 26 華東交通大學畢業(yè)設計（論文） 27 郭學忠：基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng)設計 28 到 層信號取消。起動運行 ,在 運行途中實現(xiàn)順向截梯、 廳呼梯信號和轎內(nèi)選擇指令的記憶等操作 . 到達選層層站后 ,換速平層并消號 ,并完成開、 關門操作等 .PLC 程序采用模塊化設計實現(xiàn)上述功能 ,其結構清晰、便于調(diào)試 , 如轎廂內(nèi)外指令的登記與消號自動定向、 選層換速、 順向截梯及層樓數(shù)指示等模塊 .模塊間不完全獨立 ,它們之間存在著有機聯(lián)系通過修改 PLC 控制程序可實現(xiàn)多種電梯運行方式 [19]。這些端口通過 PLC 的擴展實現(xiàn)。、 分別為曳引機的正反轉輸入信號， 是變頻器故障輸入到 PLC， 是旋轉編碼器的輸入計數(shù)端。接口示意圖如上圖 44。根據(jù)這個原則，日本三菱公司為各種型號的變頻器配備了制動電阻，查閱變頻器的使用說明書可得，電機額定功率為 11 KW 時，選用的制動電阻型號為 。能耗制動電阻 Rz 的大小應使制動電流 Iz 的值不超過變頻器額定電流的一半，即 IZ=UD/RZ≤IN/2 (42) 其中 UD為額定情況下變頻器的直流母線電壓。帶有逆變功能的變頻調(diào)速裝置通過逆變器雖然能夠將再生能量回饋電網(wǎng)，但成本太高。電機功率 P1=11 KW，變頻器的功率 P 應接近于電機功率 P1，相對于 P2留有較大裕量，可取 P= P2=。 電機功率 P1，變頻器功率 P 應接近于電機功率 P1，相對于 P2留有安全裕量，可取 P≈ P2。 在最大載重下，電梯上升所需曳引功率為 P2, P2=[(W1 +W2W3)g+F1]v (41) 其 中 F1=K(W1+W2W3)g+f 為摩擦力， f 可忽略不計。 變頻器容量及制動電阻參數(shù)的計算 (1) 變頻器容量的計算 變頻器的功率可根據(jù)曳引機電機功率、電梯運行速度、電梯載重與配重進行E106 額定電壓頻率 50Hv E109 最低輸出頻率電壓 0v E201 電機額定電流 按電機銘牌設置 E202 電機額定滑差 按電機銘牌設置 E203 電機空載電流 按電機銘牌設置 E204 電機極數(shù) 按電機銘牌設置 F101 PG 常數(shù) 按 電機銘牌設置 F102 PG 斷線檢測時的動作選擇 0 F103 超速時的動作選擇 0 F104 超度偏差過大時的動作選擇 0 F105 PG 分頻比 根據(jù)電機極數(shù)設置 郭學忠：基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng)設計 20 計算。 表 44 安川 616G5 變頻器主要參數(shù)設置表 參數(shù) 名稱 設定值 說明 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 運行指令選擇 1 B103 停止方法選擇 0 B104 反轉禁止選擇 0 B201 零速電平選擇 華東交通大學畢業(yè)設計（論文） 19 B204 停止時直流制動時間 C103 加速時間 2 C104 減速時間 2 C201 加速開始時 S 型曲線時間 C202 加速完了時 S 型曲線時間 C203 減速開始時 S 型曲線時間 C204 減速完了時 S 型曲線時間 C501 ASR 比例增益 1 5 C502 ASR 積分時間 1 3s D109 檢修速度 200rpm E101 輸入電壓設置 380v E104 最高輸出頻率 50Hv E105 最大電壓 380 變頻器自學習功能的應用方法 為了使變頻器工作在最佳狀態(tài)，在完成參數(shù)設置后，需使變頻器對所驅動的電動機進行自學習，而 616G5 就具有曳引機參數(shù)自學習的功能， 其方法是 :將曳引機制動輪與電機軸脫離，使電動機處于空載狀態(tài)，然后啟動電動機，讓變頻器自動識別并存儲電動機有關參數(shù)，變頻器將根據(jù)識別到的結果調(diào)整 控制算法中的有關參數(shù)。常用參數(shù)如表 43 [10]。由于 616G5 是通用型變頻器，因而用在電梯控制上為了滿足運行效率、舒適感、平層精度和安全性的要求，其參數(shù)設置比專用型變頻器要復雜得多。 (4) 保護功能完善、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)速范圍?？紤]以上各種因素，本設計選用安川 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 [8]，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 [17]。 華東交通大學畢業(yè)設計（論文） 17 圖 43 變頻器的電路連接示意圖 變頻器的選擇 電梯的調(diào)速要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動態(tài)性能外，它的舒適度指標往往是選擇中的一項重要內(nèi)容。以此為電源再供給電機使用。 圖 42 變頻器的基本構成 變頻器是利用輸出功率可改變的交流電力拖動設備。中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。我們現(xiàn)代使用的變頻器主要采用交 直 交方式，先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然后再把直流