【正文】 的不適感。 （ 6）節(jié)能 現(xiàn)代電梯應(yīng)該合理的選擇拖動方式，以達(dá)到節(jié)能的目的。 圖 31 典型 PLC 控制系統(tǒng)的硬件組成圖 硬件的組成 圖 31 為典型 PLC 控制系統(tǒng)的硬件組成圖。系統(tǒng)規(guī)?？筛鶕?jù)實際應(yīng)用的需要而定，可大可小。 1. 主控模塊 除了早期生產(chǎn)的整體式 PLC（ PLC 的各個不見都在同一機(jī)殼內(nèi)）外，目前市場多數(shù)的PLC 都已采用模塊化的結(jié)構(gòu)（ PLC 的各個部件獨立封裝，稱之為模塊）。在這個系統(tǒng)中最核心的模塊是主控模塊（也稱 CPU），它包括： CPU，存儲器，通信接口等部分。生產(chǎn)過程有許多控制變量，如溫度，壓力，液位，速度，電壓，開關(guān)量，繼電器狀態(tài)等，因此，需要有相應(yīng)的 I/O 模塊作為 CPU 與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的橋梁。目前，生產(chǎn)廠家已開發(fā)出各種型號的模塊供用戶選擇。還有智能模塊，它本身帶 CPU，存儲器和監(jiān)控系統(tǒng)，可獨立完成各種運算。 3. 電源模塊 該模塊將交流電源轉(zhuǎn)換成供 CPU 存儲器所需的直流電源，是整個 PLC 系統(tǒng)的能源供給中心。目前，大多數(shù) PLC 采用高質(zhì)量的開關(guān)式穩(wěn)壓電源，與普通電源相比， PLC 的電源工作穩(wěn)定性好，抗干擾能力也強。 4. I/O 電路 PLC 的基本功能就是控制，它采集被控對象的各種信號。輸入電路就是被控對象（需要進(jìn)行控制的機(jī)器，設(shè)備和生產(chǎn)過程）進(jìn)行檢測，采集，轉(zhuǎn)換和輸入。輸出電路的功能就是接受 PLC 輸出的控制信號，對被控對象執(zhí)行控制任務(wù)。常用的有編程器，可編程終端，打印機(jī)，條碼讀入機(jī)等等。因此，它 的主要任務(wù)是輸入程序，調(diào)試程序和監(jiān)控程序的執(zhí)行過程。人可以通過觸摸屏幕將信息輸入 PLC 中同樣可編程終端也可以將 PLC 的輸入數(shù)據(jù)和信息顯示在屏幕上 【 9】 。 1. PLC 系統(tǒng)軟件與工作過程 PLC 系統(tǒng)軟件是 PLC 工作所必須的軟件。PLC 的這種工作方式就稱之為循環(huán)掃描。隨著 PLC應(yīng)用領(lǐng)域范圍的不斷擴(kuò)大，應(yīng)用水平的提高， PLC 應(yīng)用軟件也大大豐富起來了。生產(chǎn)工藝要求不同，控制的功能也就要求不同，即使是相同的生產(chǎn)過程，由于各種設(shè)備的工藝參數(shù)不一樣，控制實現(xiàn)的方式也不一樣。 (2)應(yīng)用軟件與硬件緊密相關(guān)。設(shè)計必須根據(jù)硬件系統(tǒng)，接口的實際情況進(jìn)行相應(yīng)的程序設(shè)計。特別是 PLC 網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)， PLC 控制系統(tǒng)不再是一個單獨的裝置。因此在進(jìn)行軟件設(shè)計時，實現(xiàn)和處理某種控制功能都離不開計算機(jī)，自動控制和通信技術(shù)。 3. 編程語言及編程支持工具軟件 PLC 有多種編程語言：梯形圖語言，助記符語言，邏輯功能圖語言，布爾代數(shù)語言和某些高級語言（ Basic， C 語言等）?，F(xiàn)在世界上各個 PLC 生產(chǎn)廠家都研制了自己的 PLC 編程支持工具軟件和監(jiān)控組態(tài)軟件。 PLC 控制系統(tǒng)抗干擾措施 自動化系統(tǒng)中所使用的各種類型 PLC，有的是集中安裝在控制室，有的是分散安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場的各單機(jī)設(shè)備上，雖然它們大多處在 強電電路和強電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中，但 PLC 是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而設(shè)計的控制裝置，在設(shè)計和制造過程中采用了多層次抗干擾和精選元件措施，故具有較強的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力、運行穩(wěn)定性和較高的可靠性，因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境使用，但是由于它直接和現(xiàn)場的 I/O 設(shè)備相連，外來干擾很容易通過電源線 或 I/O 傳輸線侵入，從而引起控制系統(tǒng)的誤動作。在實際的生產(chǎn)環(huán)境下，外部干擾是隨機(jī)的，與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無關(guān)，且干擾源是無法消除的，只能針對具體情況加以限制； 內(nèi)部干擾與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有關(guān)，主要通過系統(tǒng)內(nèi)交流主電路，模擬量輸入信號等引起，可合理設(shè)計系統(tǒng)線路來削弱和抑制內(nèi)部干擾和防止外部干擾。 PLC 控制系統(tǒng)的安裝和使用環(huán)境 PLC 是專為工業(yè)控制設(shè)計的，一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境使哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計 16 用。PLC 使用環(huán)境溫度通常在 0℃ ～ 55℃ 范圍內(nèi)，應(yīng)避免太陽光直接照射，安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱量大的器件，同時應(yīng)保證有足夠大 的散熱空間和通風(fēng)條件。在含有腐蝕性氣體、濃霧或粉塵的場合，需將 PLC 封閉安裝。 PLC 的電源與接地 PLC 本身的抗干擾能力一般都很強。但是，如果遇上特殊情況，電源干擾特別嚴(yán)重，可加接一個帶屏蔽層的隔離變壓器以減少設(shè)備與地之間的干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。良好的接地是保證 PLC 安全可靠運行的重要條件。若達(dá)不到這種要求，也可采用公共接地方式，如圖 32（ b）。此外，接地線要足夠粗，接地電阻要小，接地點應(yīng)盡可能靠近 PLC 。完善的接地系統(tǒng)是 PLC控制系統(tǒng)抗干擾的重要措施之一。這里的接地是指決定系統(tǒng)電位的地，而不是信號系統(tǒng)歸路的接地。交流地是 PLC 控制系統(tǒng)供電所必需的，它通過變壓器中心點構(gòu)成供電兩條回路之一。因此交流地線、直流地線、模擬地和數(shù)字地等必須分開。地線各點之 間的電位差盡可能小，盡量加粗地線，有條件可采用環(huán)形地線。 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計 17 PLC 的輸入、輸出設(shè)備 輸入電路是 PLC 接受開關(guān)量、模擬量等輸入信號的端口，其元器件質(zhì)量的優(yōu)劣、接線方式及是否牢靠也是影響控制系統(tǒng)可靠性的重要因素。機(jī)械限位開關(guān)是容易產(chǎn)生故障的元件，設(shè)計時，應(yīng)盡量選用可靠性高的接近開關(guān)代替機(jī)械限位開關(guān)。在設(shè)計電路時，應(yīng)盡量選用可靠性高的元器件，對于模擬量輸入信號來說，常用的有 4～ 20mA、 0～ 20mA 直流電流信號； 0～ 5V、 0～ 10V 直流電壓信號，電源為直流 24V。如晶閘管輸出只能用于交流負(fù)載，晶體管輸出只能用于直流負(fù)載。外接繼電器、接觸器、電磁閥等執(zhí)行元件的質(zhì)量，是影響系統(tǒng)可靠性的重要因素。這一方面可以通過選用高質(zhì)量的元器件來提高可靠性，另一方面，在對系統(tǒng)可靠性及智能化要求較高的場合，可以根據(jù)電路中電流異常的情況對輸出單元的一些重點部位進(jìn)行診斷，當(dāng)檢測到異常信號時，系統(tǒng)按程序自動轉(zhuǎn)入故障處理，從而提高系統(tǒng)工作的可靠性。 為了防止或減少外部配線的干擾，交流 輸入、輸出信號與直流輸入、輸出應(yīng)分別使用各自的電纜；對于集成電路或晶體管設(shè)備的輸入、輸出信號線、必須使用屏蔽電纜，屏蔽電纜在輸入、輸出側(cè)懸空，而在控制側(cè)接地，其處理方式如圖 33。 利用 “看門狗 ”方法對系統(tǒng)的 運動狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控 PLC 內(nèi)部具有豐富的軟元件，如定時器、計數(shù)器、輔助繼電器等，利用它們來設(shè)計一些程序，可以屏蔽輸入元件的錯誤信號，防止輸出元件的誤動作。如用 PLC 控制某一運動部件時，編程時可定義一個定時器作 “看門狗 ”用，對運動部件的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。在發(fā)出該部件的動作指令時，同時啟動 看門狗 定時器。 消抖 在振動環(huán)境中，行程開關(guān)或按鈕常常會因為抖動而發(fā)出誤信號，一般的抖動時間都比較短，針對抖動時間短的特點，可用 PLC 內(nèi)部計時器經(jīng)過一定時間的延時，得到消除抖動后的可靠有效信號，從而達(dá)到抗干擾的目的。對于有大幅度隨機(jī)干擾的系統(tǒng)，采用程序限幅法，即連續(xù)采樣五次，若某一次采樣值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它幾次采樣的幅值，那 么就舍去之。即用 n 次采樣的平均值來代替當(dāng)前值。對于緩慢變化信號如溫度參數(shù)，可連續(xù)三次采樣，選取居中的采樣值作為有效信號。實踐證明其抑制工頻干擾能力超過單純積分器的效果。為了完成設(shè)定的控制任務(wù) ,主要根據(jù)電梯輸入 /輸出點數(shù)確定 PLC 的機(jī)型。 表 31 I/O 口分配表 序號 名 稱 輸入點 序號 名 稱 輸出點 0 一層內(nèi)呼 0 一層內(nèi)呼指示 1 二層內(nèi)呼 1 二層內(nèi)呼指示 2 三層內(nèi)呼 2 三層內(nèi)呼指示 3 四層內(nèi)呼 3 四層內(nèi)呼指示 4 一層外呼上 4 一層外呼上指示 5 二層外呼下 5 二層外呼下指示 6 二層外呼上 6 二層外呼上指示 7 三層外呼下 7 三層外呼下指示 8 三層外呼上 8 三層外呼上指示 9 四層外呼下 9 四層外聽下指示 10 開門開關(guān) 10 電梯上行門 11 關(guān)門開關(guān) 11 電梯下行門 12 一層平層 12 門電機(jī)開 13 二層平層 13 門電機(jī)關(guān) 14 三層平層 14 電梯上行指示 15 四層平層 15 電梯下行指示 16 開門限位 16 超重指示 17 關(guān)門限位 17 警報器 18 電梯上升極限位 18 一層指示 19 電梯下降極限位 19 二層指示 20 超重 20 三層指示 21 警報器按鈕 21 四層指示 22 激光傳感器 22 變頻器的選擇 隨著變頻 器性能價格比的提高，交流變頻調(diào)速己應(yīng)用到許多領(lǐng)域，由于變頻調(diào)速的諸多優(yōu)點，使得交流變頻調(diào)速在電梯行業(yè)也得到廣泛應(yīng)用。因此，本設(shè)計沒有采用專用變頻器，而是選用了通用變頻器通過合理的配置、設(shè)計和編程，同樣可以達(dá)到專用變頻器的控制效果。 目前，市場流行的通用變頻器的種類繁多，而電梯行業(yè)中使用的變頻器的品牌也不少，其控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也不盡相同，但其總的控制思想?yún)s是大同小異。在近 20 年的時間內(nèi)，經(jīng)歷了由模擬控制到全數(shù)字控制和由采用 BJT 到采用 IGBT 兩個大發(fā)展過程： (1)容量不斷擴(kuò)大 80 年代初采用的 BJT 的 PWM 變頻器實現(xiàn)了通用化?，F(xiàn)在 IGBT 變頻器的單機(jī)容量已1800KVA，隨著 IGBT 容量的擴(kuò)大，通用變頻器的容量也將隨之?dāng)U大。 (3)多功能和智能化 為變頻器多功能化和高性能化提供了可靠的保證。日益豐富的軟件功能使通用變頻器的多功能化和高性能化為用戶提供了一種可能，即可以把原有生產(chǎn)機(jī)械的工藝水平升級，達(dá)到以往無法達(dá)到的境界，使其變成一種具有高度軟件控制功能的新機(jī)種。 安川 VS616G5 型變頻器 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(fù)載轉(zhuǎn)矩自適應(yīng)等一系列先進(jìn)功能，可以最大限度地提高電機(jī)功率因數(shù)和電機(jī)效率，同時降低了電機(jī)運行損耗，特別適合電梯類負(fù)載頻繁變化的場合。采用高性能 IGBT，載波頻率 20KHZ，從而使變頻器輸出一個不失真的正弦流波形，使電機(jī)始終運行于靜噪音狀態(tài)。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(biāo)準(zhǔn)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 。5% 400V 級 輸出特性 最大輸出電壓 3 相 ,380/400/415/440/460V(對應(yīng)輸入電壓 ) 額定輸出頻率 最大 400Hz 額定輸入電壓和 頻率 3 相 ,380/400/415/440/460V 5060Hz 電源 允許電壓波動 +10%， 15% 允許頻率波動 177。0. 2%(帶 PG， 177。5% 力矩響應(yīng) 20Hz(帶 PG, 40Hz) 頻率控制范圍 0. 1～ 400Hz 頻率控制精度 數(shù)字指令 :0. 01% ( 10 0C～ +40 ℃ ) 模擬指令 :% (250℃ ～ 177。圖中 M1， M2為曳引電機(jī)和門電機(jī)，交流接觸器 KM1~KM4 通過控制兩臺電動機(jī)的運行來控制轎廂和廳門，從而進(jìn)行對電梯的控制。 FU1 為熔斷器，起過電流保護(hù)作用。 接線圖分為 DC 輸入端和 DC 輸出端。輸入開關(guān)的一端接到 DC24V 的正極，輸入開關(guān)的另一端連接到 CPU224 或 ME223 各輸入端。輸出負(fù)載的一端接到 DC24V 的負(fù)極，輸入開關(guān)的另一端連接到 CPU224 或 EM223 各輸出端。假設(shè)電梯停在 N（ N=1,2,3,4）樓 ,M 樓有信號 ,M ＞ N 時，電梯上行； M＜ N 時，電梯下行。 電梯應(yīng)具有最遠(yuǎn)反向外梯響應(yīng)功能。 電梯響應(yīng)流程圖見圖 45 所