【正文】 圖38 樓層信號(hào)顯示 轎內(nèi)指令與廳外召喚的登記和消號(hào)轎內(nèi)指令和廳外召喚登記的條件是按下要登記的按鈕，若此時(shí)電梯處在正常運(yùn)行狀態(tài)，而且電梯又不在登記的層樓，則該登記有效。本例中采用七段數(shù)碼管來表示樓層信號(hào)，其梯形圖如圖38。取得樓層信號(hào)后，就要將樓層信息通過指示燈或七段數(shù)碼管表示出來。其實(shí)現(xiàn)程序見圖37。變頻器 圖36 PLC外部接線圖 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 指層控制回路本例中樓層信號(hào)是通過安裝于每層井道內(nèi)的感應(yīng)器及安裝在轎頂?shù)母舸虐鍋韺?shí)現(xiàn)，但由于獲得的樓層信號(hào)不連續(xù)，因而需要通過程序?qū)崿F(xiàn)。 I/O分配表序號(hào)輸入序號(hào)輸出X1門連鎖電器Y0上行指示X2開門按鈕Y1下行指示X3關(guān)門按鈕Y2加速接觸器X4上強(qiáng)迫換速開關(guān)Y3減速接觸器X5下強(qiáng)迫換速開關(guān)Y4報(bào)警X6直駛、滿載開關(guān)Y5抱閘繼電器X7有/無司機(jī)開關(guān)Y10開門輸出X10轎內(nèi)一樓按鈕Y11關(guān)門輸出X11轎內(nèi)二樓按鈕Y12檢修速度X12轎內(nèi)三樓按鈕Y14A段X13轎內(nèi)四樓按鈕Y15B段X14轎內(nèi)五樓按鈕Y16C段X16一樓上召按鈕Y17D段X17二樓下召按鈕Y20E段X20二樓上召按鈕Y21F段X21三樓下召按鈕Y22G段X22三樓上召按鈕Y23上行指示方向燈X23四樓下召按鈕Y24下行指示方向燈X24四樓上召按鈕Y30一樓指令指示燈X25五樓下召按鈕Y31二樓指令指示燈X27消防信號(hào)Y32三樓指令指示燈X30門區(qū)感應(yīng)器Y33四樓指令指示燈X31上平層感應(yīng)器Y34五樓指令指示燈X32下平層感應(yīng)器Y35一樓上召指示燈X33一樓樓層感應(yīng)Y36二樓上召指示燈X34二樓樓層感應(yīng)Y37三樓上召指示燈X35三樓樓層感應(yīng)Y40四樓上召指示燈X36四樓樓層感應(yīng)Y41二樓下召指示燈X37五樓樓層感應(yīng)Y42三樓下召指示燈X41上限位開關(guān)Y43四樓下召指示燈X42下限位開關(guān)Y44五樓下召指示燈X43檢修開關(guān)M1～M5樓層輔助繼電器X44主接觸點(diǎn) M11～M15轎內(nèi)指令登記繼電器X46檢修上行開關(guān)M21～M241~4樓上召繼電器X47檢修下行開關(guān) M32～M352~5樓下召繼電器X0高速計(jì)數(shù)器 電梯PLC設(shè)計(jì)外部接線圖 根據(jù)電梯的輸入、輸出端口的具體分配，利用軟件畫出PLC的外部接線圖。經(jīng)過上述分析后，根據(jù)所確定的電梯層站數(shù)、控制方式等，計(jì)算控制系統(tǒng)的輸人信號(hào)及輸出信號(hào)的數(shù)量，同時(shí)對(duì)輸人、輸出信號(hào)是模擬量還是數(shù)字量要分開考慮，然后分類統(tǒng)計(jì)出各輸入、輸出量的電壓類型、等級(jí)、數(shù)量，共有輸入36個(gè)，輸出31個(gè)，考慮到要留有10％—15％的擴(kuò)充I/O接口，所以本設(shè)計(jì)按五層的電梯，采用三菱公司的FX2N80MR系列可編程控制器（總共40個(gè)輸入、40輸出點(diǎn)）。對(duì)于PLC的輸入輸出設(shè)備必須進(jìn)行I/O點(diǎn)的分配，即對(duì)每個(gè)I/O設(shè)備都給出一個(gè)I/O的分配號(hào)，以便PLC能識(shí)別它們。決定運(yùn)行方式和運(yùn)行條件等重要輸人信號(hào)應(yīng)排列在前面，如安全信號(hào)、門連鎖、有/無司機(jī)、門機(jī)信號(hào)、檢修、消防等輸人信號(hào)。對(duì)于開門情況完全與上述的關(guān)門情況一樣。此時(shí)關(guān)門限位開關(guān)動(dòng)作，使GMJ失電復(fù)位。當(dāng)門關(guān)至三分之二時(shí)，關(guān)門限位開關(guān)1GM動(dòng)作，使R2電阻被短接一部分，使流經(jīng)R2的電流增大，則總電流增大，從而使RD1上的壓降增大，也就是使電動(dòng)機(jī)的電樞端電壓下降。其電氣控制線路原理圖如圖35 所示。 圖34 電梯運(yùn)行過程 電梯門系統(tǒng)設(shè)計(jì)電梯門機(jī)設(shè)計(jì)是硬件設(shè)計(jì)的一個(gè)重要部分。正常情況下，在整個(gè)起動(dòng)、運(yùn)行、減速爬行段內(nèi)，變頻器的零速輸出點(diǎn)一直是閉合的。當(dāng)平層信號(hào)到來后，STF與COM之間和RL與COM之間同時(shí)斷開，PLC撤消爬行信號(hào)，同時(shí)發(fā)出停梯信號(hào)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)從6Hz減速到0Hz，電梯停梯。此時(shí)爬行的輸出頻率為6Hz。曳引電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)（或反轉(zhuǎn)）控制及高速控制信號(hào)有效時(shí)，電動(dòng)機(jī)開始從 0Hz到50Hz開始起動(dòng)，STF與COM之間和RH與COM之間同時(shí)接通，起動(dòng)時(shí)間在3s左右，電梯上行加速，加速到額定速度時(shí)，然后維持在50Hz的速度一直運(yùn)行，完成起動(dòng)及運(yùn)行段的工作。PLC接收來自操作面板和呼梯盒的召喚信號(hào)、轎廂和門系統(tǒng)的功能信號(hào)以及井道和變頻器的狀態(tài)信號(hào)，經(jīng)程序判斷與運(yùn)算后實(shí)現(xiàn)電梯的集選控制，PLC在輸出顯示和監(jiān)控信號(hào)的同時(shí)向變頻器發(fā)出運(yùn)行方向、啟動(dòng)、加速、減速、運(yùn)行和制動(dòng)停梯信號(hào)。拖動(dòng)系統(tǒng)的功能可由變頻器內(nèi)部的參數(shù)來設(shè)定，而電梯的運(yùn)行則由完成電梯集選控制的可編程序控制器來控制。能量再生反饋單元FRH。 系統(tǒng)主電路圖 VVVF變頻器構(gòu)成的電梯曳引系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖43所示。為防止計(jì)數(shù)脈沖高電平期間反復(fù)計(jì)數(shù)，采用樓層計(jì)數(shù)信號(hào)上沿觸發(fā)樓層計(jì)數(shù)。當(dāng)高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值與換速點(diǎn)對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)相等時(shí)，且目的層有有效的選層信號(hào)或呼梯信號(hào)，則發(fā)出換速信號(hào)，電梯轉(zhuǎn)入爬行階段。從而進(jìn)行樓層計(jì)數(shù)、發(fā)出換速信號(hào)和平層信號(hào)。運(yùn)行前通過編程方式將各信號(hào)，如換速點(diǎn)位置、平層點(diǎn)位置、制動(dòng)停車點(diǎn)位置等所對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)，分別存人相應(yīng)的內(nèi)存單元。隨著曳引電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，這樣就可以從旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖輸出端獲得正比于電梯運(yùn)行距離的脈沖個(gè)數(shù)。旋轉(zhuǎn)編碼器可將電梯在井道中移動(dòng)的距離轉(zhuǎn)化為脈沖個(gè)數(shù)輸出。（2）變頻器反饋給PLC的信號(hào)。為使PLC對(duì)變頻器進(jìn)行有效的速度閉環(huán)控制，PLC與變頻器之間還存在如下的信號(hào)傳輸。若以A，B相脈沖的前沿或后沿產(chǎn)生計(jì)數(shù)脈沖，可以形成代表正向位移和反向位移的脈沖序列。根據(jù)A，B相脈沖的相序，可判斷電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。旋轉(zhuǎn)編碼器與電動(dòng)機(jī)同軸連接，產(chǎn)生A，B兩相脈沖。 旋轉(zhuǎn)編碼器與主電動(dòng)機(jī)同軸連接，通過PG卡（又名編碼器連接板）對(duì)電動(dòng)機(jī)測(cè)速和反饋電梯的位置。為此，系統(tǒng)還配置了與電動(dòng)機(jī)同軸連接的旋轉(zhuǎn)編碼器及PG卡，完成速度檢測(cè)及反饋，一起構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)的速度控制系統(tǒng)。 旋轉(zhuǎn)編碼器的應(yīng)用對(duì)于電梯的速度控制和平層精度問題，單靠開環(huán)變頻器是很難準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)的。這種方案雖然簡(jiǎn)單，但在電梯中使用時(shí)存在著兩個(gè)缺點(diǎn)：一是在電梯運(yùn)行過程中將有較大的能量損耗，使電梯運(yùn)行的整體效率降低；二是所能產(chǎn)生的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小，且不穩(wěn)定，不能完全滿足高性能電梯的要求。 圖32 電梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖根據(jù)前面電梯對(duì)其拖動(dòng)系統(tǒng)要求的分析可知，當(dāng)電梯所需曳引力方向與運(yùn)行方向相反時(shí)，電梯減速運(yùn)行，電機(jī)處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，負(fù)載的位勢(shì)能量將被轉(zhuǎn)換成電能，并通過逆變器傳送到變頻器的中間直流環(huán)節(jié)中，如果不采取相應(yīng)的措施，變頻器中濾波電容的電壓將上升。圖中變頻器只完成調(diào)速功能，而邏輯控制部分是由PLC完成的。從電機(jī)產(chǎn)品中的JTD系列的電梯專用交流電動(dòng)機(jī)的規(guī)格表中選：JTD430電動(dòng)機(jī)?，F(xiàn)根據(jù)電梯要求來對(duì)曳引電動(dòng)機(jī)選型。 曳引電機(jī)的選型本設(shè)計(jì)的電梯型號(hào)為：TKJ1000/—JX。PLC是集計(jì)算機(jī)控制、自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)為一體的新型自動(dòng)控制裝置，其控制精度高，適應(yīng)性好，抗干擾能力強(qiáng)，能滿足電梯各性能方面的要求。通過編寫自學(xué)習(xí)程序可以取得不同樓層脈沖數(shù)和各平層點(diǎn)的脈沖數(shù)。為了使變頻器工作在最佳狀態(tài)，在完成參數(shù)設(shè)置后，需使變頻器對(duì)所驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行自學(xué)習(xí)，而616G5就具有曳引機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)的功能，其方法是：將曳引機(jī)制動(dòng)輪與電機(jī)軸脫離，使電動(dòng)機(jī)處于空載狀態(tài)，然后啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，讓變頻器自動(dòng)識(shí)別并存儲(chǔ)電動(dòng)機(jī)有關(guān)參數(shù)，變頻器將根據(jù)識(shí)別到的結(jié)果調(diào)整控制算法中的有關(guān)參數(shù)。在最大載重下，電梯上升所需曳引功率為P2： P2=[（W1+W2W3）g+F1]v其中F=K（W1+W2W3）g+δ為摩擦力，δ可以忽略不計(jì)。設(shè)電梯曳引電機(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。從表中可以看出，各參數(shù)是根據(jù)電梯運(yùn)行舒適感的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)的，其中有些參數(shù)是根據(jù)電網(wǎng)和電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)直接輸入的。 VS616G5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。為使變頻器工作在最佳狀態(tài)，在完成參數(shù)設(shè)置后，需使變頻器對(duì)所驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行自學(xué)習(xí)，其方法是：將曳引機(jī)制動(dòng)輪與電動(dòng)機(jī)軸脫離，使電動(dòng)機(jī)處于空載狀態(tài)，然后啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，變頻器便可自動(dòng)識(shí)別并存儲(chǔ)電動(dòng)機(jī)有關(guān)參數(shù)，使變頻器能對(duì)該電動(dòng)機(jī)進(jìn)行最佳控制。為了保證平層精度及運(yùn)行的可靠性，曳引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制應(yīng)是閉環(huán)的。由于采用PLC作為邏輯控制部件，故變頻器和PLC通訊時(shí)采用開關(guān)量而不用模擬量。但就其總的控制思想?yún)s是大同小異。并且有豐富的內(nèi)藏與選擇功能，能滿足控制系統(tǒng)的需求。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。根據(jù)各種特性本設(shè)計(jì)選擇安川VS616G5型變頻器。 在選用變頻器時(shí)，除了了解電梯的全面狀況和電梯的各種參數(shù)及電動(dòng)機(jī)的各種參數(shù)外，應(yīng)重點(diǎn)考慮其矢量控制功能和速度閉環(huán)調(diào)節(jié)功能；變頻器與電動(dòng)機(jī)的容量適配；變頻器電流的適配；PWM的調(diào)制頻率；電壓頻率特性；調(diào)速范圍；過載能力；跳躍頻率及各種重要的保護(hù)功能等。 選擇合適的變頻器是電梯最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，必須根據(jù)電梯曳引電動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)，選擇與之匹配的變頻器。我們一般采用通用型變頻器加PLC對(duì)電梯進(jìn)行控制。模擬調(diào)試時(shí)，按電梯的運(yùn)行條件，依次設(shè)置輸入信號(hào)，并觀察輸出信號(hào)正確與否，同時(shí)可通過編程器監(jiān)控內(nèi)部各點(diǎn)狀態(tài)。梯形圖設(shè)計(jì)完成后，可通過編程器將程序輸人PLC。 充分利用PLC提供的指令，根據(jù)模塊化設(shè)計(jì)思想，依次對(duì)各控制功能設(shè)計(jì)梯形圖。 （14）自動(dòng)返基站。 （13）自動(dòng)關(guān)門待客。 （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。 （7）自動(dòng)關(guān)門與提早關(guān)門。 （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。 （3）電梯到位后具有手動(dòng)或自動(dòng)開門關(guān)門功能。（1）一臺(tái)電機(jī)控制上升和下降。當(dāng)然對(duì)于不同的用戶要求的側(cè)重點(diǎn)有所不同，設(shè)計(jì)的原則應(yīng)有所區(qū)別，如何來提高產(chǎn)品產(chǎn)量和安全為目標(biāo)，則應(yīng)將系統(tǒng)可靠放在設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，甚至考慮采用冗余控制系統(tǒng)。（4）保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，搜集資料，并與機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同擬定電氣控制方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問題。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）PLC的選擇除了應(yīng)滿足技術(shù)指標(biāo)的要求之外，特別應(yīng)指出的是還應(yīng)重點(diǎn)考慮該公司的產(chǎn)品的技術(shù)支持與售后服務(wù)的情況，一般應(yīng)選擇在國(guó)內(nèi)特別是在所設(shè)計(jì)系統(tǒng)本地有著較為方便的技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)或較有實(shí)力的代理機(jī)構(gòu)的公司產(chǎn)品，同時(shí)應(yīng)盡量選擇主流機(jī)型。 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 為了應(yīng)用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的預(yù)期控制，就必須對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行深入的分析與研究，根據(jù)系統(tǒng)的控制要求提出有效的總體控制方案與設(shè)計(jì)，在本節(jié)中主要介紹PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與控制模式的確定，下面根據(jù)近年來PLC的應(yīng)用與發(fā)展情況對(duì)此加以簡(jiǎn)單的介紹。在最大載重下，電梯上升所需曳引功率為P2： P2=[（W1+W2W3）g+F1]v其中F1=K（W1+W2W3）g+δ為摩擦力，δ可以忽略不計(jì)。設(shè)電梯曳引電機(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。從表中可以看出，各參數(shù)是根據(jù)電梯運(yùn)行舒適感的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)的，其中有些參數(shù)是根據(jù)電網(wǎng)和電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)直接輸入的。 VS616G5變頻器的參數(shù)設(shè)置 VS616G5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。變頻器其他常用參數(shù)可根據(jù)電網(wǎng)電壓和電機(jī)銘牌參數(shù)直接輸入。由于616G5為通用型變頻器，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。下面介紹用可編程序控制器控制的VS616G5變頻器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 VS616G5型變頻器結(jié)構(gòu)目前，在電梯行業(yè)中使用的變頻器的品牌較多，其控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也不盡相同。包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。VS616G5型變頻器是安川電機(jī)公司面向世界推出的21世紀(jì)通用型變頻器。 在變頻器與電動(dòng)機(jī)的匹配問題上，除了根據(jù)電動(dòng)機(jī)和調(diào)速要求選擇變頻器外，變頻器各項(xiàng)參數(shù)必須滿足匹配電動(dòng)和各項(xiàng)參數(shù)，必須準(zhǔn)確測(cè)量電動(dòng)機(jī)的各種參數(shù)，包括銅損、鐵損、機(jī)械損等等，并將其設(shè)置在變頻器中。變頻調(diào)速器在很大程度上決定電梯的主要性能，必須根據(jù)電梯對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的性能要求，經(jīng)過測(cè)試和科學(xué)分析，選擇最佳變頻器。本節(jié)主要講述變頻器的選型和設(shè)計(jì)過程。控制流程圖如下31圖31 通用變頻器的設(shè)計(jì) 變頻器分為專用型變頻器和通用型變頻器。初次設(shè)計(jì)后可對(duì)程序進(jìn)行模擬調(diào)試實(shí)際輸入信號(hào)及反饋信號(hào)用按鈕或開關(guān)模擬，輸出不用接負(fù)載，可由PLC輸出端的發(fā)光二極管顯示負(fù)載狀態(tài)。應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)清晰，程序簡(jiǎn)潔。當(dāng)電梯設(shè)有基站時(shí)，電梯在完成全部指令后，自動(dòng)駛回基站，停機(jī)待客。當(dāng)完成全部轎廂內(nèi)指令，又無層外呼梯信號(hào)時(shí)電梯應(yīng)自動(dòng)關(guān)門在調(diào)定時(shí)間內(nèi)自動(dòng)關(guān)閉轎廂照明。當(dāng)電梯完成全部順向指令后，應(yīng)能自動(dòng)換向，應(yīng)答相反方向的信號(hào)。電梯在運(yùn)行中應(yīng)能記憶層外的呼梯信號(hào)，對(duì)符合運(yùn)行方向的召喚，應(yīng)能自動(dòng)逐一停靠應(yīng)答。當(dāng)轎廂內(nèi)操縱盤上，選層指令相對(duì)與電梯位置具有不同方向時(shí)，電梯應(yīng)能按先入為主的原則，自動(dòng)確定運(yùn)行方向。當(dāng)轎廂內(nèi)操縱盤上有多個(gè)選層指令時(shí)，電梯應(yīng)能按順序自動(dòng)停靠車門，并能至調(diào)定時(shí)間，自動(dòng)確定運(yùn)行方