【正文】 號(hào) [18]。電梯的調(diào)速部分選用高性能的矢量控制變頻器 ,利用光電編碼器測(cè)量 曳引 電機(jī)的轉(zhuǎn)速 ,構(gòu)成閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)。 圖 36 PLC實(shí)物圖 電梯控制系統(tǒng) 硬件電路 設(shè) 計(jì) 本控制系統(tǒng)是采用 ORMON 3G2JV型變頻器和西門(mén)子 S7200 型 PLC 組成的頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng) ,電氣控制硬件框圖如圖 37所示。 CPU226 的輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)為 24 入 /16 出， EM223 為 16 入 /16 出， 形成輸入點(diǎn)數(shù)共 40點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù) 32 點(diǎn)，滿足系統(tǒng)要求。 (2)PLC 的選型 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 14 頁(yè) 共 41 頁(yè) 本系 統(tǒng)按照 5層電梯進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)控制要求，共需輸入點(diǎn)數(shù) 33 點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)29 點(diǎn) ， 考慮 大約 12%的裕量。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)和算式運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程。 綜上所述，旋轉(zhuǎn)編碼器有明顯優(yōu)于其它兩種方法的優(yōu)勢(shì)，故 本 系統(tǒng)采 用此法。電梯的轎廂所處的位置及運(yùn)行速度用碼盤(pán)來(lái)檢測(cè)，檢測(cè)所得的位置及速度作為位置反饋信號(hào)和速度指示信號(hào)。 編碼器實(shí)物和原理如圖 35所示。 圖 34 雙穩(wěn)態(tài)磁保開(kāi)關(guān) (3)采用旋轉(zhuǎn)編碼器 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 13 頁(yè) 共 41 頁(yè) 目前的 PLC一般都具有專(zhuān)用計(jì)數(shù)單元或高速脈沖輸入端，所以為獲取電梯運(yùn)行的準(zhǔn)確位置，可采用編碼器。 (2)用 雙 穩(wěn)態(tài)磁保開(kāi)關(guān) 該方法需要對(duì)磁保開(kāi)關(guān)的不同狀態(tài)進(jìn)行編碼，較麻煩。于是根據(jù)電梯的控制要求，可將傳感器安裝在轎廂的頂部，隔磁板固定于井道相應(yīng)位置的導(dǎo)軌上。當(dāng)隔磁板沒(méi)有插入U(xiǎn)型槽內(nèi)時(shí)，那么磁場(chǎng)作用下的常閉觸點(diǎn) 3閉合；隔板插入 U 型槽時(shí)，永久磁鐵磁場(chǎng)經(jīng)過(guò)隔磁板和空氣間隙形成閉合磁路。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 12 頁(yè) 共 41 頁(yè) 位置檢測(cè)元件的 選型 (1)用干簧感應(yīng)器或其它位置開(kāi)關(guān) 干簧感應(yīng)器 如圖 33所示。本設(shè)計(jì)中保證電梯按理想的給定速度曲線運(yùn)行并保證舒適感的關(guān)鍵是電梯的拖動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)。能耗制動(dòng)電阻 Rz 的大小應(yīng)使得制動(dòng)電流工作時(shí)的值不超過(guò)變頻器額定電流的一半，即 1 01 /2ZI U R I?? (32) 其中 U0為額定情況下變頻器的直流母線電壓 .由于制動(dòng)電阻的工作不是連 續(xù)長(zhǎng)期工作，因此其功率可以大大小于通電時(shí)消耗的功率 [22]。雖然帶有逆變功能的變頻調(diào)速裝置通過(guò)逆變器能夠?qū)⒃偕芰炕仞侂娋W(wǎng)，但造價(jià)太高。 電機(jī)功率 P1，變頻器功率 P應(yīng)接近于電機(jī)功率 P1，相對(duì)于 P2留有安全裕量 ，可取? 。設(shè)電梯曳引機(jī)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，變頻器功率為 P。這期間變頻器的 容量不斷增大 、 體積越來(lái)越小 、 功能 越來(lái)越多也更加的智能化，使得變頻器的 應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大 [20]。 硬件選型 變頻器的概述及選型 (1)變頻器的概述 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 11 頁(yè) 共 41 頁(yè) 上 個(gè)世紀(jì) 80 年代初，通用變頻器實(shí)現(xiàn)了商品化。 (2)轎廂的平層與停車(chē) 轎廂運(yùn)行后需要確定停車(chē)樓層，平層是指停車(chē)時(shí)轎廂底與門(mén)廳地面齊平，不過(guò)在實(shí)際中無(wú)法達(dá)到百分之百的精確，通常都有平層誤差規(guī)定。 井道信號(hào)系統(tǒng) 設(shè)計(jì) (1)電梯位置的確定與顯示 轎廂內(nèi)的乘客與門(mén)廳中等待電梯的乘客需要知道電梯目前所在位置 ,電梯要確定是否能夠響應(yīng)新的召喚指令及何時(shí)減速平層制動(dòng)，這些都需要明確電梯當(dāng)前的準(zhǔn)確位置。 ② 考慮到人對(duì)加速度引起的超重、失重的承受能力，加速、減速段的最大加速度數(shù)值不得大于 ，再加上拋物線段的逐漸過(guò)渡，使得電梯的加速、減速段的時(shí)間比較長(zhǎng)。 電梯速度曲線的特點(diǎn) 電梯的速度曲線與生產(chǎn)機(jī)械的速度曲線不同是由于乘客對(duì)電梯的舒適性的要求，電梯要兼顧快速性與舒適性。畫(huà)出上述速度曲線的加速度、加加速度曲線 [15]見(jiàn)圖 31所示 。加速段速度曲 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 9 頁(yè) 共 41 頁(yè) 線 AEFB 段的 AE段是一條拋物線， EF 段是一條在 E 點(diǎn)與拋物線 AE 相切的直線，而 FB 段則是一條反拋物線，它與 AE 段拋物線以 EF 段直線的中點(diǎn)相對(duì)稱(chēng)。圖 31 中曲線 ABCD 就是這樣的速度曲線 。人們對(duì)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。 電梯的速 度曲線 在電梯拖動(dòng)控制系統(tǒng)中速度曲線圖形直接影響著電梯的平層準(zhǔn)確度和舒適感。其次，變頻器必須具有零速 150%以上的轉(zhuǎn)矩輸出，可以保證良好的啟動(dòng)和停車(chē)舒適感。否則，取得不了優(yōu)越的性能。如果電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，在電梯松閘的時(shí)刻產(chǎn)生的倒溜就會(huì)很小。另外，對(duì)于一些改造的雙速舊梯用曳引機(jī)，由于多次高低速切換的巨大沖擊，造成連接套軸中的橡膠墊片嚴(yán)重磨損，也會(huì)造成上述現(xiàn)象。曳引機(jī)的機(jī)械間隙對(duì)電梯的影響 主要體現(xiàn)在電梯在加減速過(guò)程中，在電機(jī)速率發(fā)生變化時(shí)，電動(dòng)運(yùn)行和發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)將發(fā)生切換，造成電梯的振動(dòng)，極大地影響了電梯的舒適感。我們也稱(chēng)加加速度為生理系數(shù)，在電梯行業(yè)一般限制生理系數(shù)ρ不超過(guò) m/s2[11]。大量實(shí)驗(yàn)證明，人體不但對(duì)加速度敏感，對(duì)加加速度（或稱(chēng)加速度變化率）也比較敏感。 考慮到人體生理上對(duì)加、減速度的承受能力， GB/T1581997《電梯技術(shù)條件》中規(guī)定：“電梯的起制動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)、迅速，加、減速度最 大值不大于 m/s2。 電梯舒適度的要求 電梯引起乘客生理不適主要是由于以下兩點(diǎn)原因造成的： ① 由加速度引起的不適。但是起、制動(dòng)時(shí)間縮短意味著加、減速度的增大，而加、減速度的過(guò) 分增大和不合理的變化有將造成乘客的不舒適感。 ③ 盡可能的減少電梯起、停過(guò)程中的加、減速時(shí)間?？焖傩灾饕ㄟ^(guò) 以下 方法得到： ① 提高電梯額定速度 V，則電梯的額定速度提高，運(yùn)行時(shí)間縮短，達(dá)到為乘客節(jié)省時(shí)間的目的。 電梯調(diào)速系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 電梯的快速性要求 電梯作為一種交通工具 ，對(duì)于快速性的要求是必不可少的。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 7 頁(yè) 共 41 頁(yè) 3 系統(tǒng) 硬件設(shè)計(jì) 一個(gè)完整的控制系統(tǒng) 總是包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng) ,本章集中介紹電梯控制系統(tǒng)涉及到的硬件設(shè)計(jì)。脈沖發(fā)生器輸出脈沖， PG卡接收到脈沖以后，再將此反饋給變頻器內(nèi)部，以便進(jìn)行運(yùn)算調(diào)節(jié)。在電梯控制系統(tǒng)中，由于電梯的控制屬于隨機(jī)性控制，各種輸入信號(hào)之間、輸出信號(hào)之間以及輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間的關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)，邏輯關(guān)系處理起來(lái)非常復(fù)雜，這就給 PLC 的編程帶來(lái)很大難度。電梯的調(diào)速部分則選用高性能的矢量控制變頻器，配以脈沖發(fā)生器（編碼器）測(cè)量鼠籠式曳引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而夠成電機(jī)的閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鼠籠式曳引機(jī)電動(dòng)機(jī)交流變頻調(diào)速（ VARIABLE VOLTAGE VARIABLE FREQUENCY,簡(jiǎn)稱(chēng) VVVF）運(yùn)行 [8]。 圖 22 電梯控制系統(tǒng) 框 圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 6 頁(yè) 共 41 頁(yè) 從圖 32可以看出，該系統(tǒng)主要由兩個(gè)部分組成，其中電梯控制的邏輯部分由 PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò) PLC 去控制電梯的運(yùn)行方式，可以使得控制系統(tǒng)的可靠行更高，結(jié)構(gòu)顯得更加緊湊。在上下行期間，電梯的速度由變頻器給定。一個(gè)呼叫請(qǐng)求在完成之前如果收到另一個(gè)呼叫請(qǐng)求，則要判斷兩個(gè)呼叫請(qǐng)求是否是在同一個(gè)方向，如果是不再同一方向則不截車(chē)，反之則截車(chē)。 ③ 上下行控制 電梯在每個(gè)樓層分別設(shè)置一個(gè)外呼按鈕，電梯運(yùn)行時(shí)樓層指示燈亮。 ② 內(nèi)外呼叫控制 一旦有乘客按下某層的呼叫按鈕，該層相應(yīng)的電梯指示燈就亮起來(lái)，不過(guò)不能立即開(kāi)門(mén)。 電梯控制系統(tǒng)的控制要求 本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)一個(gè)五層層電梯控制系統(tǒng)，其主要控制要求如下： ① 開(kāi)關(guān)門(mén)控制 當(dāng) 某一樓層的電梯指示燈一直亮?xí)r，表示該層電梯正在進(jìn)行開(kāi)門(mén)、延時(shí)、關(guān)門(mén)的動(dòng)作。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 4 頁(yè) 共 41 頁(yè) 圖 21 電梯的結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)控制方案 設(shè)計(jì) 控制方式的選擇 繼電器和 PLC 都可以控制 電梯的運(yùn)行方式 ,但控制方法的不同會(huì)使得電梯具有不同的特點(diǎn) ,如表 21為 PLC 與繼電器控制系統(tǒng)功能與特點(diǎn)的比較 。 電梯的結(jié)構(gòu)如圖 21所示。機(jī)械部分與電子電氣之間的有機(jī)結(jié)合，才能實(shí)現(xiàn)電梯的功能。安全裝置保證電梯運(yùn)行安全 [3]。 電氣 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)動(dòng)的控制，同時(shí)完成選層、平層、測(cè)速、照明工作。轎廂是運(yùn)載乘客或其他 載荷的箱體部件，對(duì)重用來(lái)平衡轎廂載荷、減少電動(dòng)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(yùn)動(dòng)，防止轎廂在運(yùn)行中偏斜或擺動(dòng)。這就要求我們編寫(xiě)符合實(shí)際的程序，并根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的硬件設(shè)備，以完成任務(wù)。然后，根據(jù)需要畫(huà)出控制面板圖，再根據(jù)控制面板圖計(jì)算出 I/O 點(diǎn)數(shù)，確定所選 PLC 機(jī)型，選定變頻器型 號(hào)，畫(huà)出連線圖，然后在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，寫(xiě)出控制系統(tǒng)的流程圖，梯形圖，寫(xiě)出語(yǔ)句 [5]。 本文的研究 目標(biāo) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)以五層電梯作為控制對(duì)象，以 PLC 作為工具對(duì)電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)