【正文】 研究學(xué)習(xí)。電梯控制技術(shù)涉及到電氣自動(dòng)化專業(yè)的多門基礎(chǔ)課。 我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)仍然以較高的速度持續(xù)增長(zhǎng)，城市化水平不斷提高，導(dǎo)致了我國(guó)電梯行業(yè)的空前繁榮景象，我國(guó)已經(jīng)成為全球最大的電梯市場(chǎng)。目前電力是不可持續(xù)的并對(duì)環(huán)境有損害，我們應(yīng)當(dāng)減少能源消耗，尋找可持續(xù)發(fā)展的能源。從控制方式和性能 上來說，這兩種方法并沒有太大的區(qū)別。 電梯的起源和發(fā)展 1854 年，在 紐約 水晶宮舉行的 世界博覽會(huì) 上，美國(guó)人 伊萊沙奧的斯 第一次向世人展示了他的發(fā)明。它被裝設(shè)在 1889 年紐約德瑪利斯大廈。當(dāng)初設(shè)計(jì)的電梯純粹是為了省力。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r在經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，樓的高度已和經(jīng)濟(jì)發(fā)展同 樣的速度成長(zhǎng)起來。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，在電梯控制上采用微型計(jì)算機(jī)，取代傳統(tǒng)的繼電器控制方式越來越受到人們的重視。更突出的優(yōu)點(diǎn)是微型計(jì)算機(jī)具有算術(shù)運(yùn)算功能和靈活的邏輯運(yùn)算功能， 因此可以實(shí)現(xiàn)更完善的自動(dòng)控制。 電梯未來發(fā)展方向： （ 1）電梯群控系統(tǒng)將更加智能化； （ 2）超高速電梯速度越來越高； （ 3）藍(lán)牙技術(shù)在電梯上廣泛應(yīng)用； （ 4）綠色電梯將普及； （ 5）可視系統(tǒng)或人機(jī)對(duì)話。然而，人們的追求并沒有就此停止下來，仍在不斷地進(jìn)行研究改進(jìn)。電梯是載人的機(jī)電設(shè)備，要實(shí)現(xiàn)“綠色” ，也就是強(qiáng)調(diào)電梯更舒適、更安全地為人類的生產(chǎn)和生活服務(wù)，強(qiáng)調(diào)電梯與環(huán)境的協(xié)調(diào)與和諧。 電梯的主要性能指標(biāo) 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 電梯作為建筑物的垂直交通工具，其性能好壞直接影響到人們的生產(chǎn)生活，越來越引起人們的關(guān)注。 安全性 電梯是運(yùn)送乘客的，即使載貨電梯通常也有人伴隨，因此對(duì)電梯的第一要求便是安全。任何一個(gè)環(huán)節(jié)出了問題，都可能造成不安全的隱患，以致造成事故。 （ 2）撞底緩沖裝置 對(duì)三項(xiàng)交流電源，應(yīng)設(shè)有斷相保護(hù)裝置和相序保護(hù)裝置。 可靠性 電梯的可靠性也很重要，如果一部電梯工作起來經(jīng)常出故障， 就會(huì)影響人們正常的生產(chǎn)和生活，給人們?cè)斐珊艽蟮牟槐恪? 快速性與舒適感 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，快速可以節(jié)省時(shí)間，這對(duì)于處在現(xiàn)代社會(huì)中的乘客是很重要的，快速性主要通過以下方法得到：提高電梯額定速度；集中布置多臺(tái)電梯，通過增加電梯臺(tái)數(shù)來節(jié)省乘客候梯時(shí)間；盡可能的減少電梯起、停過程中加、減速所用時(shí)間。 停站準(zhǔn)確性 停站準(zhǔn)確性又稱平層 準(zhǔn)確度、平層精度。 振動(dòng)、噪聲及電磁干擾 節(jié)能 現(xiàn)代電梯應(yīng)合理的選擇拖動(dòng)方式，以達(dá)到節(jié)能的目的。對(duì)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(diǎn)。曳引系統(tǒng)主要由曳引鋼絲繩 ,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。 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。 重量平衡系統(tǒng) 系統(tǒng)的主要功能是相對(duì)平衡轎廂重量 ,在電梯工作中能使轎廂與對(duì)重間的重量差保持在限額之內(nèi) ,保證電梯的曳引傳動(dòng)正常。由限速器 ,安全鉗 ,緩沖器 ,端站保護(hù)裝置組成。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)。轎廂是運(yùn)載乘客或其他載荷的箱體部件，對(duì)重用 來平衡轎廂載荷、減少電動(dòng)機(jī)功率。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。安全裝置保證電梯運(yùn)行安全。具體地說電梯的控制主要是指對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止、運(yùn)行方向、層樓指示、層站召喚、轎廂內(nèi)指令等進(jìn)行處理。 電氣控制系統(tǒng)決定著電梯的性能、自動(dòng)化程度和運(yùn)行可靠性。繼電器控制系統(tǒng)的電梯故障率高，大大降低了電梯的運(yùn)行可靠性和安全性，所以基本上已經(jīng)被淘汰。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 第二章 PLC 可編程序控制器 PLC 的定義 PLC 即可編程控制器（ Programmable logic Controller） ，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì) 時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?！? PLC 的特點(diǎn) 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。例如三菱公司生產(chǎn)的 F 系列 PLC 平均無故障時(shí)間高達(dá) 30 萬小時(shí)。從 PLC 的機(jī)外電路來說，使用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。加 上 PLC 通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。它接口容易，編程語言太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 易于為工程技術(shù)人員接受。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。 體積小，重量輕，能耗低 以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。 PLC 的結(jié)構(gòu)及工作原理 PLC 結(jié)構(gòu) CPU PLC 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上 與微型計(jì)算機(jī)相同。 縱：當(dāng)從編程器輸入的程序存入到用戶程序存儲(chǔ)器中，然后 CPU 根據(jù)系統(tǒng)所賦予的功能，把用戶程序翻譯成 PLC 內(nèi)部所認(rèn)可的用戶編譯程序。然后由 CPU 把數(shù)據(jù)和程序有機(jī)地結(jié)合在一起。 組成： CPU 由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成。 CPU 通過地址總線 、數(shù)據(jù)總線與 I/O 接口電路相連接。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用以存放系統(tǒng)程序，包括管理程序，監(jiān)控程序以及對(duì)用戶程序做編譯處理的解釋編譯程序。廠家使用的，內(nèi)容不可更改，斷電不消失。由隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ RAM）組成。斷電內(nèi)容消失。 輸入 /輸出接口 （ 1）輸入接口 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 光電耦合器由兩個(gè)發(fā)光二極 度管和光電三極管組成。 光電三級(jí)管：在光信號(hào)的照射下導(dǎo)通，導(dǎo)通程度與光信號(hào)的強(qiáng)弱有關(guān)。 輸入接口電路工作過程：當(dāng)開關(guān)合上，二極管發(fā)光，然后三極管在光的照射下導(dǎo)通，向內(nèi)部電路輸入信號(hào)。向內(nèi)部電路輸入信號(hào)。 （ 2）輸出接口 工作過程：當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號(hào) 1，有電流流過，繼電器線圈有電流，然后常開觸點(diǎn)閉合，提供負(fù)載導(dǎo)通的電流和電壓。也就是通過輸出接口電路把內(nèi)部的數(shù)字電路化成一種信號(hào)使負(fù)載動(dòng)作或不動(dòng)作。 晶體管輸出：無觸點(diǎn)、壽命長(zhǎng)、直流負(fù)載 。 （ 3）編程器 編程器分為兩種，一種是手持編程器，方便。二種是通過 STEP7 軟件向 PLC 內(nèi)部輸入程序。集中對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣。 輸入刷新過程。只有程序進(jìn)行下一次掃描時(shí)，新狀態(tài)才被讀入。 元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。 執(zhí)行指令的速度 數(shù) 。 PLC 控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的比較 以前電梯系統(tǒng)控制主要由繼電器來完成，隨著科技的不斷進(jìn)步，繼電氣控制顯現(xiàn)出一些不足之處， PLC 控制開始的優(yōu)勢(shì)逐漸明顯，并逐漸在取代繼電控制。 電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及存在問題 電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) （ 1）所有控制功 能及信號(hào)處理均由硬件實(shí)現(xiàn)，線路直觀，易于理解和掌握，適合于一般技術(shù)人員和技術(shù)工人所掌握。 （ 3）大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價(jià)格便宜。 電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問題 （ 1）系統(tǒng)觸點(diǎn)繁多接線線路復(fù)雜，且觸點(diǎn)容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而故障率較高。 （ 3）電磁機(jī)構(gòu)及觸點(diǎn)動(dòng)作速度比較慢，機(jī)械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度難以提高。 （ 5）由于線路復(fù)雜，易出現(xiàn)故障，因而保養(yǎng)維修工作量大，費(fèi)用高；而且檢查故障困難，費(fèi)時(shí)費(fèi)工。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會(huì)造成電梯機(jī)械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。與相同功能的繼電器相比，具有很高的性能價(jià)格比。用戶能靈活方便的進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同的功能、不規(guī)模的系統(tǒng)。 PLC 有很強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和交流接觸器。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障， PLC 用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少互繼電器控制系統(tǒng)的 1/101/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少 PLC 用軟件功能取代了繼電器控制系 統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。 PLC 的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號(hào)用小開關(guān)來模擬，通過 PLC 上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)。 編程方法簡(jiǎn)單 梯形圖是使 用得最多的可編程序控制器的編程語言，其電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只要花幾天時(shí)間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。 維修工作量少，維修方便 PLC 的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 體積小，能耗低 對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用 PLC 后，可以減少大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，小型PLC 的體積相當(dāng)于幾個(gè)繼電器大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的確 1/21/10。 PLC 的選型 考慮到本次設(shè)計(jì)的電梯系統(tǒng)有 五 層，且開關(guān)量居多，模擬量較少；對(duì)于開關(guān)量控制為主的系統(tǒng)而言，一般 PLC 的響應(yīng)速度足 以滿足控制的要求，在小型 PLC 中整體式比模塊式的價(jià)格便宜，體積也小， 綜合考慮后，系統(tǒng)選擇了德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的 S7200 系統(tǒng) PLC。 S7200 系統(tǒng) PLC 具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)： S7200 配置靈活，除主機(jī)單元外，還可擴(kuò)展 I/O 模塊， A/D 模塊， D/A 模塊和其它特殊功能模塊。 S7200 可用內(nèi)部 輔助繼電器 M，狀態(tài)繼電器 S，定時(shí)器 T，寄存器 D，計(jì)數(shù)器 C 的功能和數(shù)量滿足了系統(tǒng)控制要求的需要。編程語言可用梯形圖或指令表。為調(diào)試和維護(hù)提供了極大的方便。目前，我們所使用的變頻器主要采用交一直一交方式，即先把工頻電源 (50Hz)經(jīng)過整流裝置整流成直流，再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可變的交流電。整流由整流橋?qū)崿F(xiàn)，將方向不斷改變的交流電變成方向單一的直流電，中間直流環(huán)節(jié)起濾波、儲(chǔ)能、緩沖無功功率的作用，逆變器為 IGBT 二相橋式逆變器，輸出 PWM波形。它以可靠性高、精度高、功能強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便、體積小、重量輕、轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn)，不斷替換以前的調(diào)速方式，從而使變頻調(diào)速?gòu)V泛應(yīng)用各個(gè)行業(yè)，諸如機(jī)械、化工、石油、建筑、鋼鐵、電子、醫(yī)藥、電梯、城市供水、中央空調(diào)、污水處理等各領(lǐng)域。變頻器可以根據(jù)給定的信號(hào)，輸出對(duì)應(yīng)的頻率。給定信號(hào)為模擬量信號(hào) 時(shí)，變頻器輸出的頻率精度略有下降，通常為士 %以內(nèi)。變頻器外部有若干個(gè)輸入端，用以控制多段速度，輸入端子的通斷 (1/0)，按照二進(jìn)制組合形成一個(gè)值，使變頻器輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)的頻率。變頻器起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)頻率可以很低，加速時(shí)間可以由用戶自行給定，這樣有效的解決了起動(dòng)電動(dòng)機(jī)電流大和機(jī)械沖擊的問題。為避免上述情況， 可進(jìn)行減速時(shí)間的合理選擇。有些機(jī)械裝置，對(duì)十速度的要求是不同的，如運(yùn)輸皮帶類的控制對(duì)象，被輸送物體的慣性力與加速度成正比，加速度太大，被輸送的物體很容易滑落或跌落，又如電梯，起動(dòng)、停止速度太快，會(huì)使乘客感到不舒服。大多數(shù)變頻器都提供了自動(dòng)節(jié)能功能，只需用戶加以選擇，變頻器就可以自動(dòng)搜索最佳工作點(diǎn)，達(dá)到節(jié)能的目的。變頻器擁有過電流、過電壓、過載保護(hù)的功能。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文