【正文】 電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源提供給電動(dòng)機(jī)，變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制四個(gè)部分組成。 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。 序號(hào) 名 稱 輸入點(diǎn) 序號(hào) 名 稱 輸出點(diǎn) 0 一層平層 0 電梯上行記憶 1 二層平層 1 電梯下行記憶 2 三層平層 2 電機(jī)正轉(zhuǎn) 3 四層平層 3 電機(jī)反轉(zhuǎn) 4 內(nèi)呼一樓 4 內(nèi)呼一樓指示 5 內(nèi)呼二樓 5 內(nèi)呼二樓指示 6 內(nèi)呼三樓 6 內(nèi)呼三樓指示 7 內(nèi)呼四樓 7 內(nèi)呼四樓指示 8 一層外呼上行 8 一層外呼上行指示 9 二層外呼上行 9 二層外呼上行指示 10 三樓外呼上行 10 三樓外呼上行指示 11 二樓外呼下行 11 二樓外呼下行指示 12 三樓外呼下行 12 三樓外呼下行指示 13 四樓外呼下行 13 四樓外呼下行指示 14 手動(dòng)開門 14 門電機(jī)正轉(zhuǎn) 15 手動(dòng)關(guān)門 15 門電機(jī)反轉(zhuǎn) 16 開門限位 17 關(guān)門限位 18 電梯上升極限位 19 電梯下降極限位 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)速已應(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。是具有較強(qiáng)控制力的控制器，用于控制電梯的運(yùn)行 [16]。 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 根據(jù)電梯控制的要求，需要 22個(gè)輸入 21個(gè)輸出點(diǎn)，可選用 CPU226CN 作為主控制器。 S7200CNCPU 型號(hào)包括 CPU222CN， CPU224CN,CPU226CN 等。 (4)系統(tǒng)外觀高檔，控制靈活，精確度高；故障率極低，節(jié)省維護(hù)成本。而且 PLC 采用的梯形圖語(yǔ)言簡(jiǎn)單易學(xué) ，容易上手，不 像 單片機(jī)控制系統(tǒng)那樣復(fù)雜而且一旦定型不易修改，不能根據(jù)客戶需求變化。 (2)編程方便。本設(shè)計(jì)再考慮到以下幾個(gè)方面，因此選用 西門子 PLC 來(lái)實(shí)現(xiàn)四層樓電梯的電氣控制 : (1)配置簡(jiǎn)單。 PLC 的選型 根據(jù)以上選擇的轎廂樓層位置檢測(cè)方法，要求可編程控制器必須具有高數(shù)計(jì)數(shù)器。 (3) 利用旋轉(zhuǎn)編碼器 :目前， PLC 一般都有高速脈沖輸入端或?qū)Ｓ糜?jì)數(shù)單元，計(jì)數(shù)準(zhǔn)確，使用方便，因而在電梯 PLC 控制系統(tǒng)中，可用編碼器測(cè)取電梯運(yùn)行過(guò)程中的準(zhǔn)確位置，編碼器可直接與 PLC 高速脈沖輸入端相連，電源也可利用PLC 內(nèi)置 24V直流電源，硬件連接可謂簡(jiǎn)單方便。 轎廂樓層位置檢測(cè)方法 主要方法有如下幾種 : 郭學(xué)忠：基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 (1) 用干簧管磁感應(yīng)器或其它位置開關(guān) :這種方法直觀、簡(jiǎn)單，但由于每層需使用一個(gè)磁感應(yīng)器，當(dāng)樓層較高時(shí)，會(huì)占用 PLC 太多的輸入點(diǎn)。由于 PLC具有以上特點(diǎn)，因此，與傳統(tǒng)的繼電器 — 接觸器控制和現(xiàn)在流行 的電腦控制相比較，在電梯這樣的大型電氣設(shè)備的控制系統(tǒng)中采用 PLC 實(shí)現(xiàn)控制應(yīng)是最佳選擇。50 mV、 177。 （ 4）功能完善，接口功能強(qiáng) 目前的 PLC 具有數(shù)字量和模擬量的輸入輸出、邏輯和算術(shù)運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順 序控制、通信、人機(jī)對(duì)話、自檢、記錄和顯示等功能，使設(shè)備控制水平大大提高；其接口功率驅(qū)動(dòng)范圍較大，不象普通的計(jì)算機(jī)輸出信號(hào)需放大才能驅(qū)動(dòng)負(fù)載，極大地方便了用戶。由于 PLC 產(chǎn)品已標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，模塊化，因此能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成規(guī)模不同、功能不同的控制系統(tǒng)。 （ 3）適應(yīng)性好 PLC 是通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)控制的。梯形圖語(yǔ)言與繼電器原理圖相類似，形象直觀，易學(xué)易懂，電氣工程師和具有一定知識(shí)的電氣技術(shù)人員都可在短時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)間的隔閡在 PLC 上完全不存在。 圖 41 電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖 可編程控制器 (PLC)的選擇 可編程控制器 (PLC)的特點(diǎn) （ 1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) PLC 是為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的，除了對(duì)器件的嚴(yán)格篩選外，在硬件和軟件兩個(gè)方面還采用可屏蔽、濾波、隔離、故障診斷和自動(dòng)恢復(fù)等措施，使可編程控制器具有很強(qiáng)的抗干擾能力，其平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)到 (3～ 5)104h 以上。 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)斷開主電路。 圖 33 電梯曳引系統(tǒng) 工作原理 示意圖 轎廂操縱盤 廳外呼梯 輸入接口 PC主機(jī) CPU 存儲(chǔ)器 輸出接口 調(diào)整器 拖動(dòng)控制 井道裝置 安全裝置 指層器 門機(jī)控制 郭學(xué)忠：基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 第四章 硬件選型、設(shè)計(jì)及計(jì)算 四層電梯曳引電機(jī)及門電機(jī)電路圖 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 51 所示。 曳引電梯最常用的曳引比有 1： 1 和 2； 1 兩種，其工作原理如圖 33 所示。 7)行車時(shí)不能手動(dòng)開門或本層呼梯開門 ,開門不能行車。 4)內(nèi)選信號(hào)、呼梯信號(hào) 、行車方向、行車樓層位置均由信號(hào)燈指示 5)停層時(shí)可延時(shí)自動(dòng)開門、手動(dòng)開門、 (關(guān)門過(guò)程中 )本層順向呼梯開門 。 2)行車途中如遇呼梯信號(hào)時(shí) ,順向截車 ,反向不截車 。 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，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器及召喚指示燈華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 等發(fā)出顯示信號(hào)，向拖動(dòng)和門機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào) [12]。 圖 31 電梯 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 PLC 控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 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(hào)控制系統(tǒng)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)兩部分組成。 郭學(xué)忠：基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 第三章 運(yùn)行方案設(shè)計(jì) 總體方案的確定 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(hào)控制系統(tǒng)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)兩部分組成。 14）井道深度（ mm）：由井道底面至機(jī)房樓房或隔音層樓房板下最突出構(gòu)件之間的垂直距離。 13）底坑深度（ mm）：由層底端站樓面至井道底面之間的垂直距離。 12）頂層高度（ mm） :由頂層端站樓面至機(jī)房樓板或隔音層樓板下最突出構(gòu)件之的垂直距離。 10）停層站數(shù)（站）：凡在建 筑物內(nèi)各層樓用于出入轎廂的地點(diǎn)均稱為站。 9）電氣控制系統(tǒng)：包括控制方式、拖動(dòng)系統(tǒng)的形式等。全繞 1： 1 吊索法，轎廂的運(yùn)行速度等于鋼絲的運(yùn)行速度。 7）曳引方式：常用的有半繞 1： 1 吊索法，轎廂的運(yùn)行速度等于鋼絲的運(yùn)行速度。 5）開門寬度（ mm）：轎廂門和廳門完全開啟的凈寬度。 3）轎廂形式：有單或雙面開門及其它特殊要求等，以及對(duì)轎頂、轎底、轎壁的處理，顏色的選擇，對(duì)電風(fēng)扇、電話的要求等。 （ 6）節(jié)能 現(xiàn)代電梯應(yīng)該合理的選擇拖動(dòng)方式，以達(dá)到節(jié)能的目的 ： 1）額定載重量（ kg）：制造和設(shè)計(jì)規(guī)定的電梯載重量。但是加速度和減速度的過(guò)分增大的 不合理變化又會(huì)造成乘客的不適感。因側(cè)要求電梯運(yùn)行平穩(wěn)，安靜，無(wú)電磁干擾。因此檢查平層準(zhǔn)確度時(shí)，分別以空載，滿載，上下運(yùn)行，到達(dá)同一層站停測(cè)量平衡誤差，取其最大值做平層站的平層準(zhǔn)確度。5 電梯轎廂的平層準(zhǔn)確度與電梯的額定速度，電梯的負(fù)載情況有密切關(guān)系。30 交直流快速電梯 — ≤177。 GB/T100581997《電梯技術(shù)條件》對(duì)轎廂的平層準(zhǔn)確度規(guī)定如下： 電梯類型 額定速度 (m/s) 平層準(zhǔn)確度 (mm) 交流雙速電梯 或 ≤177。要想提高可靠性，首先應(yīng)提高構(gòu) 成電梯的各個(gè)零部 件的可靠性，只有每個(gè)零部件都是可靠的，整個(gè)電梯才能使可靠的。電梯的安全與設(shè)計(jì)、制造、安裝調(diào)試及檢修各環(huán)節(jié)都有密切聯(lián)系，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出了問(wèn)題，都可能造成不安全的隱患，以致造成事故。 其他分類方式還有：按電梯有無(wú)司機(jī)分類等 [9]。 (3)按拖動(dòng)方式分 ： 交流電梯、直流電梯、液壓電梯、齒輪齒條式電梯、螺旋式電梯。高速梯，常指速度大于 。 目前，電梯行業(yè)及社會(huì)上對(duì)電梯的分類大致有以下幾種： (1)按用途分 ： 乘客電梯、載貨電梯、客貨電梯、病床電梯、住宅電梯、雜物電梯、觀光電梯、其他專用電梯。電梯要求安全可靠、輸送效率高、平層準(zhǔn)確和乘坐舒適等。 這些部分分別安裝在建筑物的井道和機(jī)房中。這種對(duì)電梯的論述，被稱作廣義電梯概念，既包括 上下運(yùn)送人、貨物的升降式電梯，也包括用于水平或傾斜輸送乘客的自動(dòng)人行道 (英語(yǔ)Passenger Conveyor)和自動(dòng)扶梯 (英語(yǔ) Escalator)。電梯的基本結(jié)構(gòu)如圖 21 所 示。各部分通過(guò)控制部分調(diào)度，密切協(xié)同，使電梯可靠運(yùn)行。在接下來(lái)的章節(jié)中，采用國(guó)內(nèi)使用非常普遍的工業(yè)控制組態(tài)軟件組態(tài)王 ，開發(fā)出了本電梯的上位機(jī)對(duì)電梯系統(tǒng)的仿真模擬，使本設(shè)計(jì)具有了一定的可視化效果。確定了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，由 PLC 來(lái)實(shí)現(xiàn)電梯信號(hào)控制，有雙速電機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，完成了電機(jī)和可編程控制器 （ PLC） 的選擇。 論文的主要內(nèi)容如下： 首先對(duì)電梯系統(tǒng)及可編程控制器（ PLC）及變頻器作了比較全面的總結(jié)和介紹。因此，對(duì)電梯控制技術(shù)進(jìn)行研究，找出一條適合國(guó)產(chǎn)老式電梯的改造之路，并進(jìn)而提高國(guó)產(chǎn)電梯的技術(shù)水平和質(zhì)量，具有十分重要的意義。 課題研究的內(nèi)容 課題所研究的內(nèi)容主要是用可編程控制器（ PLC）改造在用電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)。 圖 13 電梯運(yùn)行速度曲線 隨著時(shí)代的發(fā)展，對(duì)人在與外界隔離封閉的電梯轎廂內(nèi)，心理上的壓抑感和恐懼感也有所考慮。通過(guò)采用高載頻波矢量靜音變頻器，可降低噪聲變換頻率及電壓。這樣不僅可以保證乘客的身心健康，而且也可以保證大樓、大廈中的大樓的辦公自動(dòng)化 (0A)、樓宇自動(dòng)化 (BA)、通訊自動(dòng)化 (CA)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。②消除電磁輻射。該研究發(fā)展：視覺(jué)不協(xié)調(diào)的環(huán)境色彩對(duì)人的情緒、精神影響非常大。 (3)與環(huán)境的協(xié)調(diào)和平衡，包括以下幾個(gè)方面： ①視覺(jué)協(xié)調(diào)?？梢哉f(shuō)，電梯的全部其他工作都是以此為中心展開的，使電梯安全運(yùn)行更有保障。 圖 12 電梯門的智能控制 (2)安全。而真正的智能電梯應(yīng)更具人性化特點(diǎn)，不僅具有傳統(tǒng)的人工智能的所有優(yōu)點(diǎn)，而且還有傳統(tǒng)的人工智能無(wú)法比擬的東西，具有動(dòng)念和隨機(jī)處理各種問(wèn)題的能力，諸如能根據(jù)轎廂內(nèi)的情況和各層的候梯信息，自動(dòng)地制定每次最優(yōu)的運(yùn)動(dòng)速度和停車政策；自動(dòng)選擇運(yùn)動(dòng)方面；雙向語(yǔ)音交流；到達(dá)目的層的語(yǔ)音提示等，讓乘客有更多的主動(dòng)性，使大樓交通運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)真正的人機(jī)對(duì)話。我們這罩所說(shuō)的智能化電梯是傳統(tǒng)的人工智能是無(wú)法勝任的。這也應(yīng)是綠色電梯的發(fā)展方向。 目前意義上的“綠色”，一般是強(qiáng)調(diào)“天然”的一面，強(qiáng)調(diào)與環(huán)境的協(xié)調(diào)與和諧。綠色是和平，綠色是天然，綠色是和諧。 隨著科技的進(jìn)步，電梯也更加安全、舒適。而 PlC 實(shí)際上是一種專用計(jì)算機(jī)，它采用巡回掃描的方式分時(shí)處理各項(xiàng)任務(wù)，而且依靠程序運(yùn)行，這就保證只有正確的程序才能運(yùn)行，否則電梯不會(huì)工作；又由于 PLC 中的內(nèi)部輔助繼電器及保持繼電器等實(shí)際上是 PLC 系統(tǒng)內(nèi)存工作單元，因此，它比繼電器控制有著明顯的優(yōu)越性，運(yùn)行壽命更長(zhǎng)，工作更加可靠安全，自動(dòng)化水平更高 [4]。因此，它已經(jīng)成為電梯運(yùn)行中的關(guān)鍵技術(shù)。 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 總之，電梯的控制是比較復(fù)雜的，可編程控制器的使用為電梯的控制提供了廣闊的空間。 PLC現(xiàn)已成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱 (PLC、CAD/CAM、 ROBOT)之一，以其可靠性、邏輯功能強(qiáng)、體積小、可在線修改控制程序、具有遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)功能，易與計(jì)算機(jī)接口、能對(duì)模擬量進(jìn)行控制、具備高速記數(shù)與位控等高性能模塊等優(yōu)異性能，同益取代由大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、記數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)的繼電一接觸控制系統(tǒng)，在機(jī)械、化工、石油、冶會(huì)、輕工、電子、紡織、食品、交通等行業(yè)德到廣泛應(yīng)用。這樣就破除了“電腦”的神秘感，推動(dòng)了計(jì)算機(jī)技術(shù) 的普遍應(yīng)用。它不僅充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)來(lái)滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)時(shí)控制要求，同時(shí)也照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維護(hù)人員的技能和習(xí)慣，摒棄了微機(jī)常用的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言的表達(dá)方式，獨(dú)具風(fēng)格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語(yǔ)言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學(xué)，調(diào)試和查錯(cuò)都很容易。 可編程序控制器，是微機(jī)技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是在順序控制器和微機(jī)控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型控制器，是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的專用計(jì)算機(jī) [2]。目前，由可編程序控制器 (PLC)和微機(jī)組成的電梯運(yùn)行邏輯控制系統(tǒng)，正以很快的速度發(fā)展著。美國(guó)一家保險(xiǎn)公司對(duì)電梯的安全性做過(guò)認(rèn)真地調(diào)查和科學(xué)計(jì)算，其結(jié)論是：乘電梯比走樓梯安全 5 倍。在國(guó)外，已“法規(guī)”實(shí)行電梯制造、安裝和維修一體化，實(shí)行由各制造企業(yè)認(rèn)可的、法規(guī)認(rèn)證的專業(yè)安裝隊(duì)伍維修單位，承擔(dān)安裝調(diào)試、定期維修和檢查試驗(yàn)，從而為電梯運(yùn)行的可靠性和安全性提供了保證。 在設(shè)計(jì)電梯的時(shí)候，對(duì)機(jī)械零部件和電器元件都采取了很大的安全系數(shù)和保險(xiǎn)系數(shù)。而對(duì)現(xiàn)代電梯而言，應(yīng)具有高度的安全性。在一些發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)家，電梯的使用相當(dāng)普遍 [1]。中國(guó)電梯在亞洲市場(chǎng)占有越來(lái)越重要的位置，每年銷售量己達(dá)