【正文】 b)估算法：用戶可根據(jù)控制規(guī)模和應用目的，按下面給出的公式進行估算。 2）用戶存儲器容量的估算用戶應用程序占用多少內(nèi)存與許多因素 (如 I/O點數(shù)、控制要求、運算處理量、程序結(jié)構等 )有關，存儲器容量的選擇一般有兩種方法 : a)根據(jù)編程實際使用的節(jié)點數(shù)計算。 1. PLC 機型的選擇 PLC 選擇的依據(jù)主要決定于由兩個方面：一是 I/O 的點數(shù)，二是用戶存儲 器分析控制對象，明確控制要求 PLC 型號選擇 硬件設計 軟件設計 總裝統(tǒng)調(diào) 是否符合 設計要求 設 計要求 調(diào)整硬件 調(diào)整軟件 投入運行 N N Y Y 河 南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 第四章 電梯控制系統(tǒng)硬件設計和軟件設計 22 的容量。哪些信號需要輸入 PLC， PLC 需要輸出哪些信號，以及采用何種編程方式都需要仔細分析。 3） PLC 控制系統(tǒng)程序設計的步驟 在對一個控制系統(tǒng)進行設計之前，最重要的工作就是深入了解和分析系統(tǒng)的控制要求，只有這樣才可能提出準確的、合理的系統(tǒng)總 體設計方案，進而實現(xiàn)各個階段的設計任務。 控制程序是控制整個系統(tǒng)工作的條件，是保證系統(tǒng)工作正常，安全、可靠的關鍵。對較復雜的控制系統(tǒng)，可用狀態(tài)流程圖的形式全面地表達出來。 E、設計控制程序。選擇 PLC,應包括機型的選擇、容量的選擇、 I/O 模塊的選擇、電源模塊的選擇等。 B、根據(jù)控制要求基本確定數(shù)字 I/O 點和模擬量通道數(shù)，進行 I/O 點初步分配，繪制 I/O 使用資源圖。 E、考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進，在選擇 PLC 容量時，應適當留有裕量。 C、在滿足控制要求前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便。故應遵循以下的設計基本原則： A、 PLC 的選擇除了應滿足技術指標的要求之外，特別應指出的是還應重點考慮該公司的產(chǎn)品的技術支持與售后服務的情況，應盡量選擇主流機型。 河 南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 第四章 電梯控制系統(tǒng)硬件設計和軟件設計 20 圖 電梯層門示意圖 轎廂內(nèi)控制屏示意圖 PLC 控制系統(tǒng)的設計分析 為了應用 PLC實現(xiàn)對電梯控制系統(tǒng)的預期控制，就必須對電梯控制系統(tǒng)進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計。在有司機工作狀態(tài)下還有指令專用開關，即只響應指令信號，不響應召喚信號。其中包括上行、下行顯示及 LED層樓位置的顯示。層門上方裝有 LED 數(shù)碼管，以顯示轎廂所在層樓位置，另外還有轎廂上行和下行指示燈。圖 。 LED顯示部分主要包括轎廂運行方向顯示、樓層顯示。 河 南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 第四章 電梯控制系統(tǒng)硬件設計和軟件設計 19 圖 六層電梯的簡化模型和控制柜示意圖 電梯控制柜是電梯電氣控制系統(tǒng)完成各種主要任務，實現(xiàn)各種性能的中心。升降電機為交流可逆電動機，轎廂套在鋼絲繩上，電機帶動鋼絲繩正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時，轎廂對應上升或下降。 電梯電氣控制系統(tǒng) 電梯模型結(jié)構 1）電梯模型的主體結(jié)構與控制柜 圖 。 圖 電梯運行速度曲線 圖 4. 3 中 ， 30t? 為加速過渡階段， 43 tt? 為穩(wěn)速運行階段（此時電梯速度為額定速度）， 74 tt? 為減速停車階段。同理，制動曲線也可按此方法調(diào)整。同理，增加 S曲線變化率起動曲線彎曲部分變緩，反之，起動曲線彎曲部分變急。因此通過改變起動加速時間可獲得不同的起動曲線斜率。加速斜率是以速度給定從 0加速到 1000 轉(zhuǎn) /分所需要的時間來定義的。 人們對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。我們也稱加加速度ρ為生理系數(shù)，在電梯行業(yè)里一般限制生理系數(shù)ρ不超過 sm ?！? 2．由加速度變化率引起的不適 人體不僅對加速度敏感，對加加速度（或稱加速度變化率）也很敏感。 河 南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 第四章 電梯控制系統(tǒng)硬件設計和軟件設計 17 電梯舒適性性能要求 1．由加速度引起的不適 人在加速上升或減速下降時 ，加速度引起的慣性力疊加到重力之上，使人產(chǎn)生超重感，各器官承受更大的重力；而在加速下降或減速上升時，加速度產(chǎn)生的慣性力抵消了部分的重力，使人產(chǎn)生上浮感，感到內(nèi)臟不適，頭暈目眩。電梯是一個頻繁起、制動的設備，在起、制動階段不能太慢， GB/T10058— 1997《電梯控制技術》中就規(guī)定了電梯加減速度的最小值：“直流快速電梯平均加、減速度不小于 sm ，直流高速電梯平均加、減速度不小于 sm 。但電梯的臺數(shù)增加不是無限制 的，通常在乘客高峰期時，使乘客的平均候梯時間小于 30S 即可。 2）集中布置多臺電梯。電梯的額定速度提高，運行的時間縮短，達到了為乘客節(jié)省時間的目的?？焖倏梢怨?jié)省時間，這對于處在快節(jié)奏的現(xiàn)代社會中的乘客是很重要的。然而快速 性和舒適性是一對相互矛盾的要求。顯然，這一組自學習到的參數(shù)，是和變頻器匹配的最佳參數(shù)，使變頻器能對該電動機進行最佳控制。 4）變頻器其他常用參數(shù)可根據(jù)電網(wǎng)電壓和電機銘牌數(shù)據(jù)直接輸入。 2）為了提高運行效率，快車頻率應選為工頻，而爬行頻率要盡可能低些，以減小停車沖擊。由于制動電阻的工作不是連續(xù)長期工作，因此其功率可以大大小于通電時消耗的功率。 2）變頻器制動電阻參數(shù)的計算 由于電梯為位能 負載，電梯運行過程中產(chǎn)生再生能量，所以變頻調(diào)速裝置應具有制動功能，帶有逆變功能的變頻調(diào)速裝置通過逆變器雖然能夠?qū)⒃偕芰炕仞侂娋W(wǎng)，但成本太高。在最大載重下，電梯上升所需曳引功率為 2P 有： ? ?? ?VFgWWP 1322 1 ???? 其中 ? ? sgWWWKF ???? 3211 為摩擦力， s 可忽略不計。 變頻器計算 1）變頻器功率的計算 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選取。 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。 VS616G5 變頻器的標準規(guī)格： 表 4— 1 616G5型變頻器的標準規(guī)格 電壓 220V 400V 容量范圍 — 110KVA — 460KVA 河 南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 第四章 電梯控制系統(tǒng)硬件設計和軟件設計 14 電 源 電壓頻率 200V： 三相 200V/208V/220V 400V： 三相 380V/400V/415V/440V/460V 電壓允許變動 +10% 15% 頻率允許變動 士 5% 控 制 特 性 控制方式 正弦波 PWM控制， V/f控制 無傳感器矢量控制 (無 PG)， 帶傳感器矢量控制 (帶 PG) 帶傳感器 V/f控制 (用參數(shù)切換 ) 啟動轉(zhuǎn)矩 150%/1 Hz(無 PG) I50%/0 r/min(帶 PG) 速度控制范圍 1:100(無 PG) 1:1000(帶 PG) 速度控制精度 士 %(無 PG) %(帶 PG) 速度響應 5Hz(無 PG) 30Hz(帶 PG) 轉(zhuǎn)矩精度 士 5% 轉(zhuǎn)矩響應 20Hz(無 PG)以上 150HZ(帶 PG)以上 頻率控制范圍 — 4000HZ 頻率精度 數(shù)字式指令士 %(10C— y+40C) 模擬指令士 0. 1%(25C— 士 l OC) 頻率設定 分辨率 數(shù)字式指令 Hz/100Hz 模擬式指令 輸出頻率分辨率 過載量 額定輸出電流的 150% 1 min 頻率設定信號 10— 10V 0— 10V 4— 20MA 加減速時間 —— 6000S 制動轉(zhuǎn)矩 約 20% 抑制高次諧波 直流電抗器 內(nèi)帶 (200V 24kVA 400V 26kVA以下可選擇 ) 12 相整流 不能變動 主要控制功能 再起動，下降控制，轉(zhuǎn)矩控制 .零點伺服控制 操作裝置 16字 X2線日語液晶顯示 接通插件板可選擇 16種（最多可裝 3塊） 保護功能 電機保護，變頻器過載，瞬時電流、電壓下降，過電壓，電壓缺相。 VS616G5 型變頻器是安川電機公司面向世界推出的 21 世紀通用型變頻器。 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，此外電梯節(jié)約用電也日益受到重視。目前，為電梯控制而設計的專用變頻器早已問世，其功能較強，使用靈活，但其價格相對較貴。此無功功率要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲能元件（電容或電抗）來緩沖，故又稱中間直流環(huán)節(jié)為中間直流儲能環(huán)節(jié)。 中間直流環(huán)節(jié)。 逆變器又稱負載變流器，最常見的結(jié)構形式是利用 6個半導體主開關器件組成的三相橋式逆變電路。 圖 變頻器主電路圖 其整流電路采用的是不可控的二極管整流電路，而變頻器的輸出頻率和輸出電壓均由逆變器按 PWM方式來完成。主電路如圖 所示。電梯的速度總是跟隨理想曲線的變化而變化的。當電梯檢修時， PLC 向變頻器發(fā)出方向和檢修運行信號，系統(tǒng)按預先編好的速度指令使電梯轎廂作上、下慢速運行。 變頻電梯系統(tǒng)運行原理 電力電網(wǎng)送來的 380V 動力電源變?yōu)榭煽氐闹绷麟?，?jīng)變頻器轉(zhuǎn)變?yōu)榭烧{(diào)的頻率可變的變頻變壓三相正弦交流電，驅(qū)動電動機平穩(wěn)運行。 而本次電梯控制系統(tǒng)的設計我采用變頻器來實現(xiàn)對電動機的控制和產(chǎn)生電梯運行時序，保證電梯按照速度給定曲線運行，實現(xiàn)無級變速。 電梯電力拖動控制系統(tǒng) 電梯在起動過程中為了限制起動電流，減小起動的加速度，改善乘客乘坐的舒適感和防止對機件的沖擊，一般在定子電路中串入電抗、電阻或電抗與電阻的組合體進行降壓起動。電梯控制系統(tǒng)框圖如下： 圖 電梯控制系統(tǒng)框圖 由上圖可以看到，電梯控制系統(tǒng)主要由電梯電力拖動控制系統(tǒng)（調(diào)速控制變頻器系統(tǒng)）和電梯電氣控制系統(tǒng)構成。電梯又同人的生命枚關，為了保證安全，不得不增加各種附屬裝置以提高電梯的安全性，導致電梯控制系統(tǒng)結(jié)構相當復雜。此外，開放式通信網(wǎng)絡技術也得到了突破，其結(jié)果是將 PLC融入更加開放的工業(yè)控制行業(yè) 。隨著軟 PLC(SoftPLC)控制組態(tài)軟件技術的誕生與進一步完善和發(fā)展，使傳統(tǒng) PLC 供應商在思想上已經(jīng)發(fā)生了變化，他們必須面對現(xiàn)實，在傳統(tǒng) PLC 的技術發(fā)展與提高方面作出更加開放的高姿態(tài)。 PLC 技術將繼續(xù)向開放式控制系統(tǒng)方向轉(zhuǎn)移，尤其是基于工業(yè) PC 的控制系統(tǒng)。而 PLC制造商 則 認為，雖然在工業(yè)現(xiàn)場安裝有大量的 PLC控制設備，但他們?nèi)匀恍枰?lián)合工控軟件公司，以便開發(fā)他們自己的基于工業(yè) PC 的過程控制軟件。有專家甚至認為，新商務活動所帶來的新技術和開放技術規(guī)范將會埋葬傳統(tǒng) PLC。 可編程序控制器（ PLC）的發(fā)展趨勢 長期以來， PLC 始終處于工業(yè)自動化控制領域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設備提供了非?？煽康目刂茟?，但 PLC 技術 發(fā) 展的最終趨勢仍然是人們所爭論的焦點之一。 主要作用：將交流電轉(zhuǎn)換成 PLC內(nèi)部所需的直流電源。 PLC 輸入 /輸出接口均采用光電耦合隔離或繼電器隔離電路， 使工業(yè)現(xiàn)場設備的輸入 /輸出信號與 PLC 之間沒有直接的電路連接，減少現(xiàn)場電磁信號對 PLC的影響，提高 PLC的抗干擾能力。根據(jù)不同類型的輸出負載，其類型有3 種：繼電器輸出，晶體管輸出，晶閘管輸出。主要作用：接收主令元件，檢測元件傳來的信號。 3）輸入 /輸出模塊： 輸入單元通過 PLC的輸入端子把來自現(xiàn)場設備的控制信號轉(zhuǎn)換成 CPU可以接受的數(shù)字信號。 PLC 存儲器可分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。 主要任務：處理和運行用戶程序，進行邏輯和數(shù)學運算，控制整個系統(tǒng)，使之協(xié)調(diào)的工作。當 PLC 投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入 I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。它是由控制器，運算器和寄存器組成，這些電路都集中在一塊芯片上，通過地址總線，數(shù)據(jù)總線，控制總線，與存儲器的輸入，輸出接口電路相連。 PLC 也可以通過通信接口或通信模塊實現(xiàn) PLC 與 PLC 之間、 PLC 與上位機之間的數(shù)據(jù)通信，構成 PLC 工業(yè)控制 局域網(wǎng)或集散型控制系統(tǒng)。根據(jù)實際應用中的工藝要求，配備不同的外部設備，可構成不同控制功能的 PLC控制系統(tǒng)。 PLC 各個部分或模塊之間均通過總線進行信息交換。本設計中所采用的編程語言為梯形圖語言。 河 南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 第三章 可編程序控制器（ PLC）概述 8 可編程序控制器的編程語言 可編程序控制器的編程語言有梯形圖語言、助記符語言、功能塊圖和功能表圖及某些高級語言等。 PLC 在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)