【正文】 將系統(tǒng)可靠放在設計的重點，甚至考慮采用冗余控制系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 （1）一臺電機控制上升和下降。 （3）電梯到位后具有手動或自動開門關門功能。 （5）電梯內(nèi)外設有方向指示燈及電梯當前層號指示燈。 （7）自動關門與提早關門。 （8）按鈕開門。 （9）內(nèi)指令記憶。 （10）自動定向。 （11）呼梯記憶與順向截停。 （12）自動換向。 （13）自動關門待客。（14）自動返基站。 充分利用PLC提供的指令，根據(jù)模塊化設計思想，依次對各控制功能設計梯形圖。梯形圖設計完成后，可通過編程器將程序輸人PLC。模擬調(diào)試時，按電梯的運行條件，依次設置輸入信號，并觀察輸出信號正確與否，同時可通過編程器監(jiān)控內(nèi)部各點狀態(tài)。我們一般采用通用型變頻器加PLC對電梯進行控制。 變頻器的選擇 選擇合適的變頻器是電梯最關鍵的環(huán)節(jié)之一，必須根據(jù)電梯曳引電動機的各項參數(shù)，選擇與之匹配的變頻器。 在選用變頻器時，除了了解電梯的全面狀況和電梯的各種參數(shù)及電動機的各種參數(shù)外，應重點考慮其矢量控制功能和速度閉環(huán)調(diào)節(jié)功能；變頻器與電動機的容量適配；變頻器電流的適配；PWM的調(diào)制頻率；電壓頻率特性；調(diào)速范圍；過載能力；跳躍頻率及各種重要的保護功能等。根據(jù)各種特性本設計選擇安川VS616G5型變頻器。這種變頻器不僅考慮了V/F控制，而且還實現(xiàn)了矢量控制，通過其本身的自動調(diào)諧功能與無速度傳感器電流矢量控制，很容易得到高起動轉(zhuǎn)矩與較高的調(diào)速范圍。并且有豐富的內(nèi)藏與選擇功能，能滿足控制系統(tǒng)的需求。但就其總的控制思想?yún)s是大同小異。由于采用PLC作為邏輯控制部件，故變頻器和PLC通訊時采用開關量而不用模擬量。為了保證平層精度及運行的可靠性，曳引電動機的轉(zhuǎn)速控制應是閉環(huán)的。為使變頻器工作在最佳狀態(tài)，在完成參數(shù)設置后，需使變頻器對所驅(qū)動的電動機進行自學習，其方法是：將曳引機制動輪與電動機軸脫離，使電動機處于空載狀態(tài)，然后啟動電動機，變頻器便可自動識別并存儲電動機有關參數(shù)，使變頻器能對該電動機進行最佳控制。其中A組是用來確定控制模式；B組選擇運行功能；C組確定加減速時間及轉(zhuǎn)矩補償時間；D組是選擇頻率；E組確定運行壓頻曲線；F組是保護裝置；H組是確定偏差標準的設定。 616G5型變頻器的標準規(guī)格電 壓容 量 范 圍200V400V～110kVA～460kVA電 源電壓頻率200V：三相200/208/220V400V：三相380/400/415/440/460V電壓允許變動+10% 15%頻率允許變動5%～+5%主 控 制 特 性控 制方 式正弦波PWM控制 V/F控制無傳感器矢量控制（無PG）帶傳感器矢量控制（帶PG）帶傳感器V/F控制（用參數(shù)切換）啟動轉(zhuǎn)矩150%/1Hz（無PG） 150%/0r/m（帶PG）速度控制范圍1：100 （無PG） 1：1000（帶PG）速度控制精度% （無PG） %（帶PG）速度響應5Hz （無PG） 30Hz（帶PG）轉(zhuǎn)矩精度5%～+5%轉(zhuǎn)矩響應20Hz（無PG）以上150Hz（帶PG）以上頻率控制范圍～400Hz頻率精度（溫度變動）%（10C～+41C）%（25C～+10C）頻率設定分辨率（運算分辨率）輸出頻率分辨率過載量額定輸出電流150%1min頻率設定信號10V～10V，0～10V，4～20mV加速度時間～制動轉(zhuǎn)矩約20% 帶制動選擇150%主要控制功能瞬停再啟動，下降控制，零點伺服控制等保護功能電機保護，變頻器過載，瞬間過電流，電壓下降過電壓輸入缺相 安川616G5變頻器主要參數(shù)設置表參數(shù)名稱設定值說明A1—02控制方式選擇 2 不帶PG矢量控制方式B1—01頻率指令選擇 1B1—02運行指令選擇 1B1—03停止方法選擇 0B1—04反轉(zhuǎn)禁止選擇 0B2—01零速電平選擇B2—04停止時直流制動時間 C1—03加速時間2C1—04減速時間3C2—01加速開始時S型曲線時間C2—02加速完了時S型曲線時間 C2—03減速開始時S型曲線時間C2—04減速完了時S型曲線時間C5—01ASR比例增益1 5C5—02ASR積分時間1 3SD1—09檢修速度 200rpmE1—01輸入電壓設置 380vE1—04最高輸出頻率 50HzE1—05最大電壓 380E1—06額定電壓頻率 50HzE2—01電機額定電流35A按電機銘牌設置E2—02電機額定滑差按電機銘牌設置E2—03電機空載電流按電機銘牌設置E2—04電機級數(shù)按電機銘牌設置F1—01PG常數(shù)根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器銘牌設置F1—02PG斷線檢測時的動作選擇 0F1—03超速時的動作選擇 0F1—04超速偏差過大的動作選擇 0F1—05PG分頻比根據(jù)電機級數(shù)設置 變頻器的容量選擇變頻器的功率可以根據(jù)曳引電動機功率，電梯運行速度，電梯載重與配重進行計算。變頻器功率為P。 電機功率P1,變頻器功率P應接近于電機功率P1,相對于P2留有安全裕度，可取P≈。 任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象（生產(chǎn)設備或生產(chǎn)過程）的工藝要求,高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 （2）最大限度地滿足被控對象的控制要求。（3）在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便。 （5）考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進，在選擇PLC容量時，應適當留有裕量。如果要求系統(tǒng)改善信息管理，則應將系統(tǒng)通信能力與總線網(wǎng)絡設計加以強化。 （2）各層設上/下呼叫開關（最頂層與起始層只設一只）。 （4）電梯內(nèi)設有層樓指令鍵，開關門按鍵，警鈴。 （6）待客自動開門，當電梯在某層停梯待客時，按下層外召喚按鈕，應能自動開門迎客。在一般情況下，電梯停站46秒應能自動關門；在延時時間內(nèi)，若按下關門按鈕，門將不經(jīng)延時提前實現(xiàn)關門動作。在開關過程中或門關閉后，電梯啟動前，按下操縱盤上開關按鈕，門將打開。當轎廂內(nèi)操縱盤上有多個選層指令時，電梯應能按順序自動?？寇囬T，并能至調(diào)定時間，自動確定運行方向。當轎廂內(nèi)操縱盤上，選層指令相對與電梯位置具有不同方向時，電梯應能按先入為主的原則，自動確定運行方向。電梯在運行中應能記憶層外的呼梯信號，對符合運行方向的召喚，應能自動逐一?？繎?。當電梯完成全部順向指令后，應能自動換向，應答相反方向的信號。當完成全部轎廂內(nèi)指令，又無層外呼梯信號時電梯應自動關門在調(diào)定時間內(nèi)自動關閉轎廂照明。當電梯設有基站時，電梯在完成全部指令后，自動駛回基站，停機待客。應盡量使結(jié)構(gòu)清晰，程序簡潔。 初次設計后可對程序進行模擬調(diào)試實際輸入信號及反饋信號用按鈕或開關模擬，輸出不用接負載，可由PLC輸出端的發(fā)光二極管顯示負載狀態(tài)。 變頻器分為專用型變頻器和通用型變頻器。本節(jié)主要講述變頻器的選型和設計過程。變頻調(diào)速器在很大程度上決定電梯的主要性能，必須根據(jù)電梯對調(diào)速系統(tǒng)的性能要求，經(jīng)過測試和科學分析，選擇最佳變頻器。 在變頻器與電動機的匹配問題上，除了根據(jù)電動機和調(diào)速要求選擇變頻器外，變頻器各項參數(shù)必須滿足匹配電動和各項參數(shù)，必須準確測量電動機的各種參數(shù)，包括銅損、鐵損、機械損等等，并將其設置在變頻器中。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。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。目前，在電梯行業(yè)中使用的變頻器的品牌較多，其控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也不盡相同。下面介紹用可編程序控制器控制的VS616G5變頻器的結(jié)構(gòu)特點。由于616G5為通用型變頻器，因而用在電梯控制上為了滿足運行效率、舒適感、平層精度和安全性的要求，其參數(shù)設置比專用型變頻器要復雜得多。變頻器其他常用參數(shù)可根據(jù)電網(wǎng)電壓和電機銘牌參數(shù)直接輸入。變頻器的標準規(guī)格如表41所示。其中A組是用來確定控制模式；B組選擇運行功能；C組確定加減速時間及轉(zhuǎn)矩補償時間；D組是選擇頻率；E組確定運行壓頻曲線；F組是保護裝置；H組是確定偏差標準的設定。 變頻器的功率可以根據(jù)曳引電動機功率，電梯運行速度，電梯載重與配重進行計算。變頻器功率為P。 電機功率P1,變頻器功率P應接近于電機功率P1,相對于P2留有安全裕度，可取P≈。顯然，這一組自學習到的參數(shù)，是和變頻器匹配的最佳參數(shù)，使變頻器能對該電動機進行最佳控制。 為了適應電梯的迅速發(fā)展，利用PLC控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器控制已成為發(fā)展主流。本節(jié)對PLC控制系統(tǒng)的進行具體的闡述。表示為交流調(diào)速乘客客梯，額定載重量是1000KG，采用集選控制方式。通過經(jīng)驗公式P=MGV,其中M為電梯額定載重,G為重力加速度，V為額定速度， kW。其基本參數(shù)介紹如下：功率：電壓：AC380V頻率：50Hz 轉(zhuǎn)速：1460rmp電梯控制系統(tǒng)硬件由轎廂操縱盤、廳門信號、PLC、變頻器調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖32所示。PLC負責處理各種信號的邏輯關系，從而向變頻器發(fā)出起停信號，同時變頻器也將本身的工作狀態(tài)輸送給PLC，形成雙向聯(lián)絡關系。為了解決這個問題，通常有兩種方案：一種是變頻器外接一個制動器將這部分回饋的能量消耗在電阻上。為此我們采用了第二種方案，即變頻器外接一個能量再生反饋電路FRH，它能將電機制動時回饋到變頻器中間直流環(huán)節(jié)的能量傳送到電網(wǎng)中去，這樣不僅可以節(jié)約能量，提高系統(tǒng)整體運行效率，而且還可獲得足夠的制動轉(zhuǎn)矩，保證電梯的穩(wěn)定運行。因此有必要在開環(huán)變頻器的外圍增設速度反饋，構(gòu)成閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，以獲得滿意的平層精度和準確的速度控制。從而滿足了電梯大范圍速度控制和準確平層精度的要求。選用OMRON公司的1024脈動增量式光電脈沖旋轉(zhuǎn)編碼器。當A相脈沖超前于B相脈沖90度時，認為電動機處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)；當A相脈沖滯后于B相脈沖90度時，認為電動機處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)。根據(jù)A，B脈沖的頻率（或周期）可測得電動機的轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)編碼器將此脈沖輸出給PG卡，PG卡再將此反饋信號送給變頻器，以便進行調(diào)節(jié)。（1）PLC發(fā)往變頻器的控制信號，主要有：①PLC檢測電梯門連鎖、安全回路和系統(tǒng)工作正常，允許變頻器的工作信號；②電梯運行方向信號（上行或下行）；③電梯運行速度信號（檢修運行、單層運行、多層運行、爬行等）；④電梯減速和平層停車信號。主要有：①變頻器正常工作狀態(tài)；②電梯有速度信號；③速度一致（變頻器上的速度指令與電動機實際運行速度相匹配）；④減速及停車狀態(tài)。將旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在曳引電機齒輪減速箱輸出軸的軸端上，所以它能直接反映電梯的運行情況。然后將此脈沖通往PLC的高速計數(shù)器的存儲單位。在電梯運行過程中，通過旋轉(zhuǎn)編碼器檢測、軟件實時計算以下信號：電梯所在層樓位置、換速點位置、平層點位置。用PLC的高速計數(shù)器對PG卡的輸出脈沖進行計數(shù)，累加后與設定的脈沖數(shù)相比較。當轎廂到達各樓層計數(shù)點時，樓層數(shù)加1或減1。當高速計數(shù)器的計數(shù)值與平層點的計數(shù)脈沖相等時發(fā)出平層信號則電梯平層。該系統(tǒng)由電動機IM，脈沖編碼器PG，變頻器VS616G5以及PG卡組成。這些設備按圖中接線連接起來就構(gòu)成了一個能實現(xiàn)四象限運行的閉環(huán)交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，其本身的可靠性和保護功能已完全能滿足電梯對其拖動系統(tǒng)的要求。 圖33 系統(tǒng)主電路圖 電梯的工作過程電梯一次完整的運行過程，就是曳引電動機從起動、勻速運行到減速停車的過程。電梯運行控制的過程可用圖44加以說明。當換速信號到來后，PLC撤消高速信號RH與COM之間斷開，同時RL與COM之間接通時，電梯上行減速，減速到爬行速度時，電梯爬行上升。從50Hz到6Hz的減速過程在3s之內(nèi)完成，當達到6Hz速度時電梯停止減速，并以此速度爬行。電梯下行的過程與上行類似，只是將控制端STF改成STR。減至0Hz之后零速輸出點斷開，通過PLC抱閘及自動開門。本設計采用小型直流電動機作為自動門系統(tǒng)的驅(qū)動力。其工作原理如下：當按下關門按鈕，直流電源的正極經(jīng)熔斷器、GMJ再通過開門繼電器常閉觸點和R2電阻進行電樞分流而使門機M向關門方向轉(zhuǎn)動，電梯開始關門。此時電動機的轉(zhuǎn)速隨其端電壓的降低而降低，也就是關門速度減慢，直至輕輕地平穩(wěn)地完全關閉為止。至此關門過程結(jié)束。 圖35 門系統(tǒng)原理圖 .7I/O接口電路設計I/O電路表示PLC與操縱盤、井道以及控制柜其他電器之間的連接，根據(jù)輸人信號的作用和輸出類型進行I/O地址分配。負載電壓類型和等級相同的輸出合為一組，利用同一公共輸出點。不同的PLC的I/O的點數(shù)是不同的，設計時對I/O總體點數(shù)要考慮留有10%~15%的余量。根據(jù)選用的FX2N80MR的輸出、輸人點數(shù)分配情況及計算的I/O點數(shù)的實際情況，經(jīng)過綜合分析，列出I/。如圖36所示。X33~ X37分別為1~5層感應器在PLC的輸入端地址。 圖47 連續(xù)層樓控制回路上述程序中M1~M5為PLC內(nèi)部輔助繼電器，其作用相當于繼電器控制線路中的1~5樓的樓層輔助繼電器。若用指示燈表示層樓信號，程序非常簡單。Y14，Y15, Y16, Y17, Y20, Y21, Y22為七段碼中A, B, C, D, E, F, G各個筆畫的PLC輸出端地址。轎內(nèi)指令登記消號的條件是：當電梯正