【正文】 電梯，在電梯歷史上具有劃時代的意義。1903年，奧的斯公司設(shè)計出了槽輪式驅(qū)動電梯。其設(shè)計思想為長行程并具有高度安全性的現(xiàn)代電梯奠定了基礎(chǔ)。從19世紀末電梯問世開始，對于調(diào)速性能要求較高的電梯，都是采用直流電機控制。然而，早期的直流電機控制系統(tǒng)往往是直流發(fā)電機一電動機組調(diào)速系統(tǒng)，其體積、重量、能耗和噪聲都很大。交流雙速電梯是靠改變定子繞組接線以變換電動機極對數(shù)P的方法進行調(diào)速。 1967年，由于電子技術(shù)及半導(dǎo)體器件的發(fā)展，出現(xiàn)了交流調(diào)壓調(diào)速(ACVV)控制。交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)采用調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)晶閘管交流調(diào)壓電路中晶閘管的觸發(fā)脈沖相位，即調(diào)節(jié)電動機的端電壓，達到改變轉(zhuǎn)速的目的。其制動減速可采用能耗制動、反接制動等方式，乘坐舒適感、平層精度均優(yōu)于變極調(diào)速雙速電梯，其缺點是電動機轉(zhuǎn)子的發(fā)熱較大、能量消耗較大。在1980年，出現(xiàn)了將微機用于速度控制和運行管理控制的全電子化交流反饋控制的電梯，其精確的控制使電梯的舒適感和群控性能得到進一步提高。1984年，由于固態(tài)功率器件的不斷發(fā)展及微機技術(shù)的應(yīng)用，出現(xiàn)了交流變頻調(diào)速(VVVF)電梯控制系統(tǒng)。它通過電壓、電流和速度的信號反饋，由計算機對交流電動機進行精確調(diào)節(jié)控制，使電梯運行效率大大提高，運行性能更加完善。由于其具有優(yōu)越的調(diào)速性能、顯著的節(jié)能效果，已取代交流調(diào)壓調(diào)速電梯成為電梯控制方式的主流。并已經(jīng)開始淘汰16位以下微機控制系統(tǒng)。它們都采用閉環(huán)反饋單微處理機控制系統(tǒng)或多微處理機協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。在交流電機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)中通常采用矢量控制技術(shù)，這種控制方式能使得電機在各種速度運行時具有良好的機械特性，特別是在低速控制性能尤為突出。 電梯的發(fā)展趨勢(1) 電梯品種的變化電梯技術(shù)的研究與發(fā)展以及新產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)該適應(yīng)市場和社會發(fā)展的需要。隨著超高層建筑的增多，就需要高速、大容量的電梯。無機房電梯是在電梯驅(qū)動裝置及其布置方式上具有獨特風(fēng)格的一種產(chǎn)品。它代表了電梯技術(shù)的一種發(fā)展趨勢。智能化的電梯首先要與智能化的大廈所有自動化信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，如與消防、保安、樓宇設(shè)備控制等系統(tǒng)交互聯(lián)系，使電梯成為安全舒適、高效優(yōu)質(zhì)的服務(wù)工具。電梯困人故障一直因擾著電梯的承包商，遠程監(jiān)控服務(wù)系統(tǒng)集通訊、故障、診斷、微處理機為一體，可以通過市話線傳遞電梯的運行和故障信息到遠程服務(wù)中心。(3) 綠色電梯綠色電梯的研究的重點主要在電梯的制造、配置以及安裝和使用過程中的節(jié)能和減少環(huán)境污染等方面。而減少能耗的另一途徑是電梯運行過程的能耗控制。利用電梯機房在樓頂?shù)膬?yōu)勢，充分利用太陽能作為電梯的補充能源也將是新的課題。(2) 系統(tǒng)的保養(yǎng)、維修及故障檢查無需較高的技術(shù)和特殊的工具、儀器。(4) 多年來我國一直生產(chǎn)這類電梯，技術(shù)成熟，己形成系列化產(chǎn)品，技術(shù)資料圖紙齊全，熟悉、掌握的人員較多。(2) 普通控制電器及硬件接線方法難以實現(xiàn)較復(fù)雜的控制功能，使系統(tǒng)的控制功能不易增加，技術(shù)水平難以提高。(4) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機械動作噪音大。電梯繼電器控制系統(tǒng)故障率高，大大降低了電梯的可靠性和安全性，經(jīng)常造成停梯，給乘用人員帶來不便和驚憂。 PLC及其在電梯控制中的應(yīng)用特點 PLC的特點 PLC控制制系統(tǒng)由于運行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強，設(shè)計和調(diào)試周期較短等優(yōu)點，倍受人們重視等優(yōu)點，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式，目前也廣泛用十傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的技術(shù)改造。由于PLC具有性能穩(wěn)定、抗干擾能力強、設(shè)計配置靈活等特點。自80年代后期PLC引入我國電梯行業(yè)以來，由PLC組成的電梯控制系統(tǒng)被許多電梯制造廠家普遍采用。在傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)的改造工程中，PLC系統(tǒng)一直是主流控制系統(tǒng)。調(diào)速部分的性能對電梯運行是乘客的舒適感有著重要影響，而邏輯控制部分則是電梯安全可靠運行的關(guān)鍵?？删幊炭刂破?Programmable Logic controller，簡稱PLC)是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)與自動化技術(shù)而開發(fā)的新一代工業(yè)控制器。 PLC控制電梯的優(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。(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。(5) 用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運行效率。 變頻調(diào)速控制電梯的特點隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和計算機控制技術(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。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)外公認為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式[3]。(2) 變頻調(diào)速電源使用了先進的SPWM技術(shù)SVPWM技術(shù)，明顯改善了電梯運行質(zhì)量和性能。(3) 變頻調(diào)速電梯使用先進的SPWM和SVPWM技術(shù)，明顯改善了電動機供電電源的質(zhì)量，減少諧波，提高了效率和功率因數(shù)，節(jié)能明顯。目前有為電梯控制而設(shè)計的專用變頻器早已問世，其功能較強，使用靈活，但價格相對較貴。這是本設(shè)計的特點之一。 變頻器的分類 變頻器的種類很多，下面根據(jù)不同的分類方法對變頻器分類:(1) 按變換頻率的方法分 交─直─交變頻器 交─交變頻器(2) 按主電路工作方式分 電壓型變頻器 電流型變頻器(3) 按變頻器調(diào)壓方法的不同分 PAM變頻器 PWM變頻器(4) 按工作原理分類 U/f控制變頻器 VC控制變頻器 SF控制變頻器(5) 按照用途分類 通用變頻器 高性能專用變頻器 高頻變頻器 簡述通用變頻器概況通用變頻器的發(fā)展上個世紀80年代初，通用變頻器實現(xiàn)了商品化。到了90年代初，BJT通用變頻器的容量達到了600KVA, 400KVA以下的已經(jīng)系列化。(2) 結(jié)構(gòu)的小型化變頻器主電路中功率電路的模塊化，控制電路采用大規(guī)模集成電路(LSI)和全數(shù)字控制技術(shù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計上采用“平面安裝技術(shù)”等一系列措施，促進了變頻電源裝置的小型化。(3) 多功能和智能化電力電子器件和控制技術(shù)的不斷進步，使變頻器向多功能化和高性能化方向發(fā)展。人們總結(jié)了交流調(diào)速電氣傳動控制的大量實踐經(jīng)驗，并不斷融入軟件功能。8位、16位及32位CPU奠定了通用變頻器全數(shù)字控制的基礎(chǔ)。目前，新一代變頻器開始采用新的“精簡指令集計算機”(Reduced Instruction set ComputerRISC)，將指令執(zhí)行時間縮短到納秒級。有文獻報道，RISC的運算速度可達1000MIPS,即10億次/秒，相當(dāng)十巨型計算機水平。有的變頻器廠家聲稱，以RISC為核心的數(shù)字控制，可以支持無速度傳感器矢量控制變頻器的矢量控制算法、轉(zhuǎn)速估計計算、PID調(diào)節(jié)器在線實時運算。(4) 應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大通用變頻器經(jīng)歷了模擬控制、數(shù)字控制、數(shù)?；旌峡刂疲钡饺珨?shù)字控制的演變，逐步地實現(xiàn)了多功能化和高性能化，進而使之對各類生產(chǎn)機械、各類生產(chǎn)工藝的適應(yīng)性不斷增強。如搬運機械，從反抗性負載的搬運車輛、帶式運輸機到位能負載的起重機、提升機、立體倉庫、立體停車廠等都已采用了通用變頻器。在其它方面，如農(nóng)用機械、食品機械、木工機械、印刷機械、各類空調(diào)、各類家用電器甚至街心公園噴水池，可以說其應(yīng)用范圍相當(dāng)廣闊，并巨還將繼續(xù)擴大。本設(shè)計中拖動調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵在于保證電梯按理想的給定速度曲線運行，以改善電梯運行的舒適感；另外，由于電梯在建筑物內(nèi)的耗電量占建筑物總用電量的相當(dāng)比例，因此，電梯節(jié)約用電日益受到重視。它具有磁通矢量控制、轉(zhuǎn)差補償、負載轉(zhuǎn)矩自適應(yīng)等一系列先進功能，可以最大限度地提高電機功率因數(shù)和電機效率，同時降低了電機運行損耗，特別適合電梯類負載頻繁變化的場合。無須配專用電機，可自學(xué)習(xí)所配電機的各個參數(shù)，精確控制任何品牌的電機。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。VS616G5變頻器的特點如下:(1) 包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實現(xiàn)了標準化。(3) 由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。(5) 通過LCD操作裝置，可提高操作性能。 VS616G5型變頻器的標準規(guī)格220V級輸出特性最大輸出電壓3相,200/208/220/230V(對應(yīng)于輸入電壓)額定輸出頻率最大400Hz額定輸入電壓和頻率3 相，200/208/220V 50Hz200/208/220/230V 60Hz電源允許電壓波動+10%，15%允許頻率波動177。5%控制特性控制方式正弦波PWM (V/f控制、帶PG反饋的V/F控制、開環(huán)矢量、閉環(huán)矢量控制4種控制方式任選性)啟動力矩150%/1Hz(帶PG, 150%/Ormin)速度控制范圍1:100(帶PG, 1:1000)速度控制精度177。0. 02%)速度響應(yīng)5Hz(帶PG, 30Hz)力矩限制可采用(參數(shù)設(shè)定：4級可變)力矩精度177。10 ℃) 變頻器的參數(shù)設(shè)置由于采用PLC作為邏輯控制部件，故變頻器和PLC通訊時采用開關(guān)量而不用模擬量。 VS616G5變頻器的參數(shù)參數(shù)功用A組B組C組D組E組F組G組確定控制模式選擇運行功能確定加減速時間及轉(zhuǎn)矩補償時間選擇頻率確定運行壓頻曲線保護設(shè)置確定偏差標準(2) 參數(shù)設(shè)計的原則：① 減小啟動沖擊及增加調(diào)速的舒適感，其速度環(huán)比例系數(shù)宜小些，而積分時間常數(shù)宜大些。③ 零速一般設(shè)計為0Hz，速抱閘功能將影響舒適感。1980年P(guān)LC問世后，由美國電氣制造商協(xié)會(National Electric Manufacturer Association NEMA)對PLC下過如下的定義:PLC是一種數(shù)字式的電子裝置。1982年，國際電工委員會(International Electrical Committee IEC)頒布了PLC標準草案，1985年提交了第2版，1987年的第3版對PLC作了如下的定義：PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴展其功能的原則而設(shè)計。 PLC的主要功能和應(yīng)用PLC的主要功能和應(yīng)用如下：(1) 開關(guān)邏輯和順序控制這是PLC應(yīng)用最廣泛、最基本的場合。(2) 模擬控制在工業(yè)生產(chǎn)過程中，由許多連續(xù)變化的物理量需要進行控制，如溫度、壓力、流量、液位等，這些都屬于模擬量。特別是在系統(tǒng)中模擬量控制點數(shù)不多，同時混有較多的開關(guān)量時，PLC具有其他控制裝置所無法比擬的優(yōu)勢。(3) 定時控制PLC具有很強的定時、計數(shù)功能，它可以為用戶提供數(shù)十甚至上百個定時與計數(shù)器。對于計數(shù)器，如果需要對于頻率較高的信號進行計數(shù)，可以選擇高速計數(shù)器。(5) 信號連鎖系統(tǒng)信號連鎖是安全生產(chǎn)所需的。對安全要求高的系統(tǒng)還可采用多重的檢出元件和連鎖系統(tǒng)，而對其中的邏輯運算等，可采用冗余的PLC實現(xiàn)。 PLC的選型在工程應(yīng)用中可選用的PLC機型很多，比如三菱公司的FX系列、OMRON公司的C系列、西門子等，它們功能都差不多，在工程應(yīng)用中各有千秋，至于要選擇哪種機型，就要根據(jù)自己的設(shè)計需要及應(yīng)用水平。又因為電梯是雙向運行的，所以PLC還需具有可逆計數(shù)器。SIMATIC S7系列PLC是德國西門子公司在S5系列PLC基礎(chǔ)上于1995年陸續(xù)推出的性能價格比較高的PLC系統(tǒng)。SIMATIC S7系列PLC都采用了模塊化、無排風(fēng)扇結(jié)構(gòu)且具有易于用戶掌握等特點，使得S7系列PLC成為各種從小規(guī)模到中等性能要求以及大規(guī)模應(yīng)用的首選產(chǎn)品[7]。(2) 人機界面(HMI)方便的人機界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7300操作系統(tǒng)內(nèi)，因此人機對話的編程要求大大減少。(4) 口令保護多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術(shù)機密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改。這樣就能防止非法刪除或改寫用戶程序。(7) 浮點數(shù)運算用此功能可以有效的實現(xiàn)更為復(fù)雜的算術(shù)運算。SIMATIC S7300有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，主要包括：紡織機械、各種機床、通用機械工程應(yīng)用、電器制造工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)。當(dāng)任務(wù)規(guī)模擴大并且愈加復(fù)雜時，可隨時使用接口模塊對PLC進行擴展。除了電源模塊、CPU模塊和接口模塊外，一個機架上最多只能再安裝8個信號模塊或功能模塊。它的主要組成部分有導(dǎo)軌(RACK)、電源模塊(PS)、中央處理單元模塊(CPU)、接口模塊(IM)、信號模塊(SM)、功能模塊(FM)等。 S7300系列PLC系統(tǒng)構(gòu)成框圖 S7300系列PLC模塊性能簡介(1) CPU模塊S7300有CPU312 IFM、CPU31CPU31CPU314 IFM、CPU315/3152DP、CPU3162DP、CPU3182DP等8種不同的中央處理單元可供選擇。CPU以梯形圖LAD、功能塊FBD或語句表STL進行編程。數(shù)字量輸入模塊有直流輸入方式和交流輸入方式。輸入信號進入模塊后，一般都經(jīng)過光電隔離和濾波，然后才送至輸入緩沖器等待CPU采樣。 數(shù)字量輸入模塊SM321有四種型號模塊可供選擇，即直流16點輸入、直流32點輸入、交流16點輸入、交流8點輸入模塊。晶體管輸出模塊只能帶直流負載，屬于直流輸出模塊；可控硅輸出方式屬于交流輸出模塊；繼電器觸點輸出方式的模塊屬于交直流兩用輸出模塊。③ 模擬量輸入模塊SM331主要由A/D轉(zhuǎn)換部件、模擬切換開關(guān)、補償電路、恒流源、光電隔離部件、邏輯電路等組成。SM331可選四檔