【正文】 平穩(wěn)性、高速性、準(zhǔn)確性、高效性等一系列靜、動(dòng)態(tài)性能提出了更高的要求。 （ 1）超高速電梯 高等職業(yè)學(xué)院 4 隨著人們生活節(jié)奏的加快，高層建筑的增加，全功能的塔式建筑將會(huì)促使超高速電梯繼續(xù)成為研究方向， 5m/s 以上運(yùn)行速度的超高速電梯，成為人們關(guān)注的重點(diǎn)和市場發(fā)展的新趨向。 （ 3）新型自動(dòng)扶梯導(dǎo)軌 隨著社會(huì)進(jìn)步、城府對(duì)人文關(guān)懷日益重視，促使城市公共設(shè)施對(duì)自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行市化水平的提高以及越來越多的國家逐漸步入老齡化社會(huì)，各國政道的需求加速增長。 （ 4）無機(jī)房電梯導(dǎo)軌 對(duì)于高度在 20層以下的民用建筑，可以通過改變曳引機(jī)的安裝方式去除電梯機(jī)房的設(shè)計(jì)，從而降低建筑總高度、保持整體造型、節(jié)省建筑成本。 高等職業(yè)學(xué)院 5 第 2 章 變頻器及 PLC 的選擇 本設(shè)計(jì)通過多種方案的比較和對(duì)照，完成了電梯控制系統(tǒng)中變頻器和可編程控制器的選擇。又因?yàn)殡娞菔请p向運(yùn)行的，所以 PLC 還需具有可逆計(jì)數(shù)器。 S7200 PLC 的特點(diǎn) S7200 PLC 是 SMIATIC S7 家族中的小型可編程控制器，適用于各 行各業(yè)、各種應(yīng)用場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動(dòng)化。 S7200 將高性能與小體積集成一體，運(yùn)行快速，并且提供了豐富的通信選項(xiàng)，具有極高的性能 /價(jià)格比。 S7200 系統(tǒng)堅(jiān)持一貫的模塊化設(shè)計(jì)，不但能夠經(jīng)濟(jì)地滿足目前的項(xiàng) 目要求，也為將來擴(kuò)展提供了開放的接口。 所有的 S7200 CPU 都有一個(gè)為 CPU、擴(kuò)展模塊和其他 24 VDC 用戶電源要求提供電源的內(nèi)部電源。選用擴(kuò)展模塊時(shí)，必須確保 CPU 可提供所選擴(kuò)展模塊要求的 5V 電源；如果配置設(shè)備要求的電源超出 CPU 提供的電源范圍，則必須拆卸一個(gè)模塊，或選擇一個(gè)功能更大的 CPU。如果外接設(shè)備電源要求超過傳感器電源的預(yù)算，就必須在系統(tǒng)中增加一個(gè)外接 24 VDC 電源。要想進(jìn)一步減小電氣噪聲，則應(yīng)將不同電源的公共導(dǎo)線（ M）連接在一起。 表 21 SIMATIC S7200 CPU 主要性能表 項(xiàng) 目 CPU 221 CPU 222 CPU 224 CPU 226 程序存儲(chǔ)器 4KB 4KB 8KB 8KB 用戶存儲(chǔ)器類型 EEPROM EEPROM EEPROM EEPROM 本機(jī) I／ 0 6 入／ 4 出 8 入／ 6 出 14 入／ 10 出 24 入／ 16 出 護(hù)展模塊數(shù)量 無 2 個(gè)模塊 7 個(gè)模塊 7 個(gè)模塊 數(shù)字量 I／ 0 128 入／ 128出 128 入／ 128出 128入／ 128出 128 入／ 128出 模擬量 I／ 0 無 16 入／ 16 出 32 入／ 32 出 32 入／ 32 出 33MHz 下布爾指令執(zhí)行速度 0． 37μ s／指令 0． 37μ s／指令 0． 37μ s／指令 0． 37μ s／指令 內(nèi)部繼電器 256 256 256 256 計(jì)數(shù)器／定時(shí)器 256／ 256 256／ 256 256／ 256 256／ 256 順序控制繼電器 256 256 256 256 內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器 4 個(gè) (20kHz) 4 個(gè) (20kHz) 6 個(gè) (20kHz) 6 個(gè) (20kHz) 模擬量調(diào)節(jié)電位器 1 1 2 2 脈沖輸出 2(20kHz， DC) 2(20kHz， DC) 2(20kHz， DC) 2(20kHz， DC) 通信中斷 1 發(fā)送器／ 2 接收器； 1 發(fā)送器／ 2 接收器； 1 發(fā)送器／ 2 接收器； 1 發(fā)送器／ 2 接收器； 定時(shí)中斷 2(1～ 255ms) 2(1～ 255ms) 2(1～ 255ms) 2(1～ 255ms) 硬件輸入中斷 4，輸入濾波器 4，輸入濾波器 4，輸入濾波器 4，輸入濾波器 通信口數(shù)量 (RS485) 1 1 1 2 高等職業(yè)學(xué)院 7 支持協(xié)議 0 號(hào)口： 1 號(hào)口： PPI， DP／ T， 由口 N／ A PPI， DP／ T， 由口 N／ A PPI， DP／ T， 由口 N／ A PPI， DP／ T， 由口 N／ A PROFIBUS 點(diǎn)到點(diǎn) (NETR／ NETW) (NETR／ NETW) (NETR／ NETW) (NETR ／NETW) 根據(jù)輸入 /輸出量的要求，我們選擇 CPU226CN、集成的數(shù)字量輸入 /輸出為24入 /16出、還不能滿足需要，我們可以借助擴(kuò)展模塊來達(dá)到需求。目前，有為電梯控制而設(shè)計(jì)的專用變頻器早己問世，其功能較強(qiáng)，使用靈活，而且與 PLC 是一個(gè)生產(chǎn)廠家，維修方便等特點(diǎn)。這是本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)之一。 變頻器的基本作用就是將工頻電源變?yōu)檫m當(dāng)頻率的交流電源。目前的交流調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)可以與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美。交－交變頻器可將工頻交流直接變換成頻 率、電壓均可控制的交流電，又稱直接變頻器。目前通用變頻器都是交一直一交變頻器。這種變頻器在恒定轉(zhuǎn)矩（ CT）控制方式下功率范圍為 120W— 200KW，在可變轉(zhuǎn)矩（ VT）控制方式下功率可達(dá) 250KW，有很多型號(hào)可供用戶選用。MICROMASTER440 型變頻器的特點(diǎn)如下 : (1)易于安裝、調(diào)試。 (4)對(duì)控制信號(hào)的響應(yīng)是快速和可重復(fù)的。 （ 6） 具有多個(gè)繼電器輸出，多個(gè)模擬量輸出 （ 7） 6個(gè)帶隔離的數(shù)字輸入，并可切換為 NPN/PNP接線。 高等職業(yè)學(xué)院 9 （ 9） 具有 V/f控制性能，有兩種 V/f控制方式： 1）磁通電流控制（ FCC） 能改善動(dòng)態(tài)響應(yīng)和電動(dòng)機(jī)的控制特性。 大型復(fù)雜產(chǎn)品，機(jī)械部分相當(dāng)于人的軀體，電器部分相當(dāng)于人的神經(jīng)。下面簡單介紹電梯機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)，而我們的主要目的是怎樣來控制它。 曳引系統(tǒng)主要由曳引機(jī)、曳引鋼絲繩、導(dǎo)向輪、反繩輪組成。導(dǎo)向系統(tǒng)主要由導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。 轎廂由轎廂架和轎廂體組成。 門系統(tǒng)由轎廂門 ,層門 ,開門機(jī) ,門鎖裝置組成。系統(tǒng)主要由對(duì)重和重量補(bǔ)償裝置組成。 電力拖動(dòng)系統(tǒng)由曳引電動(dòng)機(jī)，供電系統(tǒng) ,速度反饋裝置，電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置等組成。 電氣控制系統(tǒng)主要由操縱裝置，位置顯示裝置，控制屏 (柜 )，平層裝置，選層 器等組成。 高等職業(yè)學(xué)院 11 由電梯限速器、安全鉗、緩沖器、安全觸板、層門門鎖、電梯安全窗、電梯超載限制裝置、限位開關(guān)裝置組成。圖 32為電梯 PLC 控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖，主要硬件包括 PLC 主機(jī)及擴(kuò)展、機(jī)械系統(tǒng)、轎廂操縱盤、廳外呼梯盤、指層器、門機(jī)、調(diào)速裝置與主拖動(dòng)系統(tǒng)等。 (1）曳引電動(dòng)機(jī)： 齒輪曳引系統(tǒng)作為電梯的提升機(jī)構(gòu)，主要由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、電磁制動(dòng)器（也稱電磁抱閘）、減速器及曳引輪組成。只有當(dāng)電梯?？吭谀硨诱緯r(shí)，此層廳門才允許開啟（由門機(jī)拖動(dòng)轎門，轎門帶動(dòng)廳門完成）；也只有當(dāng)廳門、轎門全部關(guān)閉后才允許啟動(dòng)運(yùn)行（檢修狀態(tài)時(shí)，可以在不關(guān)門的狀態(tài)下運(yùn)行）。 (4）呼梯盒 呼梯盒也叫呼喚按鈕或外呼盒，用以在每層站召喚電梯?；九c頂站只有一個(gè)按鈕，中間層站由上呼和下呼兩個(gè)按鈕組成?；镜暮籼莺猩?，常帶有鑰匙開關(guān)，供電梯管理員開關(guān)電梯。操縱箱上設(shè)有與電梯層數(shù)相同的內(nèi)層選按鈕（帶指示記），上、下行啟動(dòng)按鈕 (帶上、下行指示記憶燈，檢修時(shí)用 )，開、關(guān)門按鈕，急停按鈕，電梯運(yùn)行狀態(tài)選擇鑰匙開關(guān)（選擇電梯是自動(dòng)運(yùn)行還是檢修狀態(tài)）以及風(fēng)扇、照明等的控制開關(guān)。上行時(shí)， 1KR首先插入隔鐵磁板，發(fā)出減速信號(hào)，電梯開始減速，至 2KR 插入隔磁鐵板時(shí)，發(fā)出停車及開門信號(hào)，電機(jī)停轉(zhuǎn)，機(jī)械抱閘；下行時(shí)， 2KR 首先插入隔磁鐵板，發(fā)出減速信號(hào)至 1KR插入隔磁鐵板時(shí)， 發(fā)出停車及開門信號(hào)。 (8）安全窗及其開關(guān)，安全鉗及其開關(guān)，限速器及其開關(guān)，上、下行限位開關(guān)，上、下行強(qiáng)迫停止開關(guān)，極限開關(guān)。安全鉗是為防止電梯曳引鋼繩斷裂及超速運(yùn)行的機(jī)械裝置，用以在上述情況下將轎廂挾持在導(dǎo)軌上。以上三種裝置的動(dòng)作通過其相應(yīng)開關(guān)來檢測。 電梯工作原理 曳引繩兩端分別連著轎廂與對(duì)重（又稱配重），纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動(dòng)機(jī)通過減速器變速后帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實(shí)現(xiàn)轎廂和對(duì)重的升降運(yùn) 動(dòng)，達(dá)到運(yùn)輸目的。常閉式制動(dòng)器在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)間松閘，使電梯運(yùn)轉(zhuǎn)，在失電情況下制動(dòng)，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止?fàn)顟B(tài)，供人員和貨物出入。補(bǔ)償裝置用來補(bǔ)償曳引繩運(yùn)動(dòng)中的張力和重量變化，使曳引電動(dòng)機(jī)負(fù)載穩(wěn)定，轎廂得以準(zhǔn)確停靠。指示呼叫系統(tǒng)隨時(shí)顯示轎廂的運(yùn)動(dòng)方向和 所在樓層位置。 高等職業(yè)學(xué)院 14 控制方案選擇 控制系統(tǒng)采用 PLC 為信號(hào)處理裝置，采用變頻器提供變頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)?？刂葡到y(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖 33所示。 電梯的硬件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)按四層電梯為例有 22個(gè)輸入信號(hào)， 20個(gè)輸出信號(hào)，選擇 S7200可編程控制器不能滿足需要。 CPU 模塊的 I/O 配置及地址分配見表 31，電梯 PLC 硬件接線如圖 34 所示， I/O 點(diǎn)分配見表32。操作臺(tái)上的主令控制器通過傳動(dòng)裝置與一個(gè)滑動(dòng)電位器相連，司機(jī)通過操作臺(tái)上的主令控制器給出 10V～ +10V模擬電壓信號(hào)，此信號(hào)經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換后再送入 PLC，經(jīng)過 PLC 處理后再送入 D/A 轉(zhuǎn)換器變換為 0～ 10V 模擬電壓，然后再送入變頻器的模擬電壓輸入端 AIN1。 . 變頻器的停車和制動(dòng)功能 （ 1） OFF1 這一命令使變頻器按照選定的斜坡下降速率減速并停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 ON 命令和后繼的 OFF1 命令必須來自同一信號(hào)源。 （ 2） OFF2 這一命令使電動(dòng)機(jī)依慣性滑行，最后停車。 在設(shè)置了 OFF3 的情況下，為了起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，二進(jìn)制輸入端必須閉合 (高電平 )。如果 OFF3 為低電平，電動(dòng)機(jī)就不能 起動(dòng)。 OFF3 可以同時(shí)具有直流制動(dòng)功能。向電動(dòng)機(jī)注入直流電流時(shí)，電動(dòng)機(jī)將快速停止。電動(dòng)機(jī)在工作頻率下降過程中，將處于再生制動(dòng)狀態(tài)，拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能要反饋到直流電路中，使直流電壓UD不斷上升，甚至可能達(dá)到危險(xiǎn)的地步。制動(dòng)電阻 RB就是用來消耗這部分能量的。設(shè)定 P0010=30和 P0970=1，按下 P鍵，開始復(fù)位，復(fù)位過程大約需要 3min,結(jié)果可使變頻器的參數(shù)恢復(fù)到工廠默認(rèn)值。本例設(shè)計(jì)電梯的額定載重量為 1000kg，額定速度為 ，大約能承載 13人。電梯運(yùn)行的受力情況比較復(fù)雜。 故電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 YTD225S，電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)置見表 置完成后，設(shè) P0010=0，變頻器當(dāng)前處于準(zhǔn)備狀態(tài)，可正常運(yùn)行。 表 33 電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)置 參數(shù)號(hào) 設(shè)置號(hào) 說明 P003 1 1 設(shè)用戶訪問級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)級(jí) P0010 0 1 快速調(diào)試 P0100 0 0 工作地區(qū)：功率 KW 表示，頻率為 50Hz 高等職業(yè)學(xué)院 20 P0304 230 380 電動(dòng)機(jī)額定電壓（Ｖ） P0305 電動(dòng)機(jī)額定電流（Ａ） P0307 電動(dòng)機(jī)額定功率（ kw） P0308 0 電動(dòng)機(jī)額定功率因數(shù)（ cosψ） P0310 50 50 電動(dòng)機(jī)額定頻率（ Hz） P0311 0 2800 電動(dòng)機(jī)額 定轉(zhuǎn)速（ r/min） 表 34 數(shù)字輸入控制端口參數(shù) 參數(shù)號(hào) 出廠值 設(shè)置值 說明 P003 1 2 設(shè)用戶訪問級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)級(jí) P0700 2 2 命令源選擇由端子排輸入 P0701 1 1 ON接通正轉(zhuǎn)， OFF停止 P0702 1 2 ON接通反轉(zhuǎn)， OFF停止 P1000 2 1 由鍵盤（電動(dòng)電位 ） 輸入設(shè)定值 P1080 0 0 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的最低頻率（ Hz） P1082 50 50 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的最高頻率（ Hz） P1040 5 40 設(shè)定鍵盤控制的頻率值 1）恢復(fù)變頻器工廠默認(rèn)值。 2）設(shè)置電動(dòng)機(jī)參數(shù)。 3）設(shè)置三段固定頻率控制參數(shù)，如表 35 所示，速度運(yùn)行曲線如圖 35所示，三段速頻率接線圖如圖 36所示。 高等職業(yè)學(xué)院 21 （ 1）第一速控制。 （ 2）第二速控制。 （ 3）第三速控制。 （ 4）電動(dòng)機(jī)停車。 表 35 三段固定頻率等主要控制參數(shù)表 參數(shù)值 出廠值 設(shè)置值 說明 P0703 1 1 端子 3接通正轉(zhuǎn)， OFF停止 P0704 1 1 端子 4接通反轉(zhuǎn)， OFF停止 P1000 2 3 選擇固定頻率設(shè)定值 P1001 0 5 設(shè)定固定頻率 1（ HZ） P1002 5 20 設(shè)定固定頻率 2（ HZ） P1003 10 50 設(shè)定固 定頻率（ HZ） 高等職業(yè)學(xué)院 22 聯(lián)機(jī)多段速頻率控制 通過 S72