【正文】 AIW2 AIW10 AIW4 AIW12 AIW6 AIW14 高等職業(yè)學(xué)院 16 圖 34 電梯 PLC控制系統(tǒng)硬件接線圖（ 1） 高等職業(yè)學(xué)院 17 表 32 PLC控制系統(tǒng) I/O分配表 輸入元件 輸出元件 K 門鎖輸入行 KM1 開門繼電器 SB1 開門按鈕 KM2 關(guān)門繼電器 SQ1 開門限位 KM3 上行繼電器 SB2 關(guān)門按鈕 KM4 下行繼電器 SQ2 關(guān)門限位 E1 上行指示燈 SQ3 上行限位 E2 下行指示燈 SQ4 下行限位 E3 1層指示燈 SB3 1樓內(nèi)選 E4 2 層指示燈 SB4 2樓內(nèi)選 E5 3層指示燈 SB5 3樓內(nèi)選 E6 4層指示燈 SB6 4樓內(nèi)選 E7 1層內(nèi)選指示燈 1SB1 1樓上行 E8 2層內(nèi)選指示燈 2SB1 2樓上行 E9 3層內(nèi)選指示燈 3SB1 3樓上行 E10 4層內(nèi)選指示燈 2SB2 2樓下行 E11 1樓上呼記憶燈 3SB2 3樓下行 E12 2樓上呼記憶燈 4SB2 4樓下行 E13 3樓上呼記憶燈 1KR 1樓感應(yīng)器 E14 2樓下呼記憶燈 2KR 2樓感應(yīng)器 E15 3樓下呼記憶燈 3KR 3樓感應(yīng)器 E16 4樓下呼記憶燈 4KR 4樓感應(yīng)器 變頻正轉(zhuǎn) 5KR 平層樓感應(yīng)器 變頻反轉(zhuǎn) 一速控制 二速控制 三速控制 高等職業(yè)學(xué)院 18 變頻器的設(shè)置 . 變頻器的工作方式 變頻器的工作方式設(shè)定為 外部模擬電壓控制的工作方式。還需要加擴(kuò)展模塊 1。 為了保證速度控制的精度及低速運行時變頻器輸出電流不減小，使得電動機(jī)輸出的電磁轉(zhuǎn)矩仍能滿足負(fù)載機(jī)械的要求，變頻器和電動機(jī)之間通過軸編碼器引入了速度閉環(huán)，從而使得變頻器工作于閉環(huán)編碼器反饋矢量控制方式，該控制方式的優(yōu)點是電動機(jī)零速時 仍然具有額定轉(zhuǎn)矩的負(fù)載能力；速度控制的精度更高；速度控制和轉(zhuǎn)矩控制的動態(tài)性能得到改善。 PLC 對控制系統(tǒng)各種輸入及反饋信號進(jìn)行分析后，向變頻器發(fā)出速度給定信號和正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及啟動和停車命令信號。從而，保證了電梯正常工作運行的安全。電氣系統(tǒng)實現(xiàn)對電梯運動的控制，同時完成選層、平層、測速、照明工作。轎廂是運載乘客或其它載荷的箱體部件，對重用來平衡轎廂載荷、減少發(fā)動機(jī)功率。固定在轎廂上的導(dǎo)靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導(dǎo)軌往復(fù)升降運動，防止轎廂在運行中產(chǎn)生偏斜或擺動。當(dāng)電梯運行至上、下極限位置時仍不停車，上、下限位開關(guān) SQ SQ2 動作，發(fā)出停車信號，若仍不能停車，將壓下上、下強(qiáng)迫停止開關(guān)，強(qiáng)制電梯停止運行；若還不能停車，將通過機(jī)械裝置帶動極限開關(guān) SQ0 動作切斷電梯曳引電動機(jī)的電源，以達(dá)到停車目的，避免電梯出現(xiàn)沖頂與礅底事故。限速器時用以檢查電梯運行速度的機(jī)械裝置，當(dāng)電梯超速運行時，限速器動作，帶動安全 鉗使電梯停止運行。 電梯的轎廂頂部開有安全窗，供緊急情況下疏散乘客，當(dāng)安全窗打開時，電梯不允許運行。 (7）停層裝置 高等職業(yè)學(xué)院 13 在電梯的井道內(nèi)每層站裝有一只磁鐵板，當(dāng)轎廂運動到相應(yīng)層站時，磁鐵板插入平層感應(yīng)器內(nèi)，以此檢測電磁所處位置和產(chǎn)生平層信號。 (6）平層及開門裝置 該裝置由磁鐵板和上、下平層感應(yīng)器 1KR、 2KR 組成。 (5）操縱箱 操縱箱安裝在轎廂內(nèi)，供 司機(jī)及乘客對電梯發(fā)布動作指令。按鈕帶有呼梯記憶燈，燈亮?xí)r表示呼梯信號已經(jīng)被接收并記憶；當(dāng)電梯滿足呼梯要求并停層開門時，呼梯記憶燈熄滅。常安裝在廳門外，離地 1m左右的墻壁上。 (3）層樓指示 層樓指示也叫層顯，過去常由低壓燈泡構(gòu)成，安裝在每層站廳門的上方和轎廂內(nèi)轎門的上方；現(xiàn)多由數(shù)碼管或 LED 點陣結(jié)構(gòu)組成，與呼梯盒、運行方向指示做成一體結(jié)構(gòu)。 (2）自動門機(jī) 用來完成電梯的開門與關(guān)門：電梯的門由廳門（每層站一個）和轎門高等職業(yè)學(xué)院 12 （只有一個）。 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 通過 PLC輸入接口送入 PLC，存儲在存儲器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號，向拖動和門機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號。 電梯的主要電氣設(shè)備 電梯 PLC 的控制系統(tǒng)和其他類型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號控制系統(tǒng)和拖動控制系統(tǒng)兩部分組成。 （ 8）安全保護(hù)系統(tǒng) 保證電梯安全使用 ,防止一切危及人身安全的事故發(fā)生。 （ 7）電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)的主要功能是對電梯的運行實行操縱和控制。 （ 6）電力拖動系統(tǒng) 電力拖動系統(tǒng)的功能是提供動力，實行電梯速度控制。 （ 5）重量平衡系統(tǒng) 系統(tǒng)的主要功能是相對平衡轎廂重量，在電梯工作中能使轎廂與對重間的重量差保持在限額之內(nèi)，保證電梯的曳引傳動正常。 (4）門系統(tǒng) 門系統(tǒng)的主要功能是封住層站入口和轎廂入口。 （ 3）轎廂 轎廂是運送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作部分。 （ 2）導(dǎo)向系統(tǒng) 導(dǎo)向系統(tǒng)的主要功能是限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌作升降運動。 （ 1）曳引系統(tǒng) 高等職業(yè)學(xué)院 10 曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動力，使電梯運行。機(jī)與電的高度合一，使電梯成了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的綜合產(chǎn)品 .對于電梯的結(jié)構(gòu)而言，傳統(tǒng)的方法是分為機(jī)械部分和電氣部分，但以功能系統(tǒng) 來描述，則更能反映電梯的特點。 2）多點 V/f特性控制 第 3 章 電梯系統(tǒng)硬件設(shè)計 電梯的結(jié)構(gòu)分析 電梯的組成 系統(tǒng)由轎廂、開關(guān)門機(jī)構(gòu)、曳引機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)等組成，如圖 31所示。 （ 8） 2個模擬輸入： AIN1（ 0— 10V， 020mA、 10— +10）和 AIN2（ 010V， 020mA)； 2個模擬輸入也可作為第 7和第 8個數(shù)字輸入。 (5)參數(shù)設(shè)置功能強(qiáng)大，參數(shù)設(shè)置的范圍很廣，確保它可對廣泛的應(yīng)用對象進(jìn)行配置。 (2)具有牢固的 EMC設(shè)計 (3)可由 IT 中性點不接地電源供電。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。 交一直一交變頻器的基本構(gòu)成如圖 21所示，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，各部分作用分述如下： （ 1） MICROMASTER440 型變頻器的特點 MICROMASTER440 型變頻器簡稱 MM440 變頻器，是德國西門子公司一種三項電動機(jī)速度控制和轉(zhuǎn)矩控制的變頻器系列其應(yīng)用廣泛。而交－直－交變頻器則是先把工頻交流電通過整流器變成直流電，然后再把直流高等職業(yè)學(xué)院 8 電通過逆變器變換成頻率、電壓均可控制的交流電，它又稱為間接變頻器。 變頻器工作原理 變頻器分為交－交和交－直－交兩種形式 。早期的變頻器性能差，效率低，進(jìn)入 20 世紀(jì) 80 年代后，由于電力電子器件和微電子技術(shù)及計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)得到了高速的發(fā)展。 目前，市場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)計采用德國西門子公司的 MICROMASTER440 型變頻器，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。 變頻器合理選擇 隨著變頻器性能價格比的提高，交直變頻調(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，使得交流變頻調(diào)速在電梯行業(yè)也得到廣泛應(yīng)用。 CPU 型號的選擇 S7200系列 PLC的 常見 CPU型號及性能見表 21。安裝一個外接 24 VDC 電源，必須核實外接電源不得與 S7200 CPU 傳感器電源并連。 所有的 S7200 CPU 還提供一個 24 VDC 傳感器電源，可為輸入點、擴(kuò)高等職業(yè)學(xué)院 6 展模塊上的繼電器線圈電源或其他要求提供 24 VDC。 S7200 CPU 提供系統(tǒng)中任何擴(kuò)展所需的 5 VDC 邏輯電源。 S7200 易于編程，引入了編程 工具箱（ ToolBox）概念，設(shè)計了許多編程向?qū)В?Wizard）以方便用戶完成一些比較復(fù)雜的程序設(shè)計工作。 S7200 的系統(tǒng)的硬件、軟件都易于使用。 S7200 的使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制，到極復(fù)雜的自動化控制，應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛。綜合考慮后，本設(shè)計選擇了德國西門子公司生產(chǎn)的 S7200 系列 P型機(jī)。 PLC 的選型 根據(jù)以上選擇的轎廂樓層位置檢測方法，要求可編程控制器必須具有高數(shù)計數(shù)器。 此外，人們要求電梯節(jié)能、電磁兼容性強(qiáng)、噪聲低、 長壽命、采用綠色裝潢材料、與建筑物協(xié)調(diào)等，甚至有人設(shè)想在大樓頂部的機(jī)房利用太陽能作為電梯驅(qū)動補充能源等等，而這些都會對電梯導(dǎo)軌的運行技術(shù)不斷提出新的要求。為實現(xiàn)公共場所的無障礙通行，大量的體育場館、地鐵、機(jī)場、商場、寫字樓、賓館等需要加裝自動扶梯和自動人行道。 （ 2）大型超載重電梯用導(dǎo)軌 隨著大型公共場所、購物場所等公用建筑的增加，大型超載重電梯的運用日益廣泛，對于垂直電梯、自動扶梯的載重 量和運行平穩(wěn)性提出了新的要求。電梯今后的發(fā)展將主要呈現(xiàn)以下趨勢。 (3)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。 (2)變頻調(diào)速電源使用了先進(jìn)的 SPWM 技術(shù) SVPWM 技術(shù)，明顯改善了電梯運行質(zhì)量和性能 。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速性能和起制動平穩(wěn)性能、高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點而被國 內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。 變頻調(diào)速控制的特點 隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和計算機(jī)控制技術(shù)的飛速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展也十分迅速。 (5)用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運行效率。 (3)PLC 可實現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方 便地增加或改變控制功能。 電梯控制中 PLC 控制的優(yōu)點 (1)在電梯控制中采用了 PLC，用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。 。 PLC 的擴(kuò)展靈活性是它的一個重要特點。編程方法的多樣性使編程方便、應(yīng)用面拓展。 (3)靈活性， PLC的靈活性表現(xiàn)在以下幾個方面 : 。 C、維修方便 PLC 具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求降低。對電氣技術(shù)人員來說，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和了解。更改的信息可在液晶屏或 CRT 上顯示。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對大中型的 PLC，編程器采用了 CRT屏幕顯示，因此，程序的輸入直接可以顯示。 高等職業(yè)學(xué)院 2 (2)易操作性， PLC的易操作性表現(xiàn)在下列幾個方面 : A、操作方便對 PLC 的操作包括程序輸入和程序更改的操作。軟件自診斷 。 的軟件方面 ，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。對電源的斷電保護(hù) 。采用先進(jìn)的工藝制造流水線制造 。 PLC 的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。 是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設(shè)計的控制裝置，它具有比通用 計算機(jī)控制更簡單的編程語言和更可靠的硬件。 ，例如，冗余設(shè)計，斷電保護(hù)，故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等，提高了 MTBF，降低了 MTTR，使可靠性提高。 (1)可靠性 :對可維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。 PLC 與普通微機(jī)一樣，以通用或?qū)Ｓ?CPU 作為字處理器，實現(xiàn)通道 (字 )的運算和數(shù)據(jù)存儲，另外還有位處理器 (布爾處理器 )，進(jìn)行點 (位 )運算與控制。 電梯的程序分為手動和自動，通過電梯低部的轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行控制，S7200 完成對變頻器的啟?？刂?，變頻器的升降速度按照它本身的參數(shù)運行，因此通過對變頻器的參數(shù)進(jìn)行設(shè) 置可以改變它的升降速度和頻率。 本變頻器調(diào)速電梯組由曳引系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、門系統(tǒng)、轎廂系統(tǒng)、重要平衡系統(tǒng)、電力拖動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)等組成。廂的上下運行使用一臺西門子變頻器。 本次系統(tǒng)采用的是西門子的可編程控制器。變頻器調(diào)速技術(shù)。 本論文在已有的通用變頻器的基礎(chǔ)上，采用 PLC 和變頻器對電梯進(jìn)行控制，通過合理的選擇和設(shè)計，提高了電梯的控 制水平，并改善了電梯運行的舒適感，使電梯達(dá)到了較為理想的控制效果。 隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和自動控制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入一個嶄新的時代，其應(yīng)用越來越廣。高等職業(yè)學(xué)院 1 摘 要 電梯是隨著高層建筑的興建而發(fā)展起來的一種垂直運輸工具，多層廠房和多層倉庫需要有貨梯、高層住宅需要有住宅梯、百貨大樓和賓館需要有客梯等等。電梯的使用量已成為衡量現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。其拖動技