【正文】 業(yè)生產(chǎn)過程中，由許多連續(xù)變化的物理量需要進(jìn)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(diǎn)數(shù)不多，同時(shí)混有較多的開關(guān)量時(shí)， PLC 具有其他控制裝置所無法比擬的優(yōu)勢(shì)。 (3)定時(shí)控制 PLC 具有很強(qiáng)的定時(shí)、計(jì)數(shù)功能，它可以為用戶提供數(shù)十甚至上百個(gè)定時(shí)與計(jì)數(shù)器。對(duì)于計(jì)數(shù)器，如果需要對(duì)于頻率較高的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，可以選擇高速計(jì)數(shù)器。 (5)信號(hào)連鎖系統(tǒng)信號(hào)連鎖是安全生產(chǎn)所需的。對(duì)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(duì)其中的邏輯運(yùn)算等，可采用冗余的 PLC 實(shí)現(xiàn)。其主要功能是：根據(jù)登記的內(nèi)選與外呼信號(hào)和轎廂的位置 關(guān)系，確定運(yùn)行方向；當(dāng)電梯將要到達(dá)所需停站的樓層時(shí)，給曳引電動(dòng)機(jī)減速信號(hào)，使其換速，當(dāng)平層停車后，發(fā)出信號(hào)以消去已應(yīng)答的選層、呼梯信號(hào)，并指示轎廂當(dāng)前位置，選層器種類較多，通常分為三大類，即機(jī)械選層器、繼電器選層器和微機(jī)選層器。這種方法直觀、簡(jiǎn)單。 ⑶利用旋轉(zhuǎn)編碼器。 考慮到位置檢測(cè)的準(zhǔn)確性、簡(jiǎn)單及可靠性，本系統(tǒng)中采用干簧管磁感應(yīng)器。 綜合多種因素考慮 ， 本設(shè)計(jì)選用日本三菱公司生產(chǎn) 的 FX2N系統(tǒng) PLC。 FX2N系統(tǒng) PLC 具有以下優(yōu)點(diǎn)：最大范圍地包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國(guó)不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，可以為工廠自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。 變頻器的選擇 隨著變頻器性能價(jià)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(diǎn)，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(jì)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(jì)和編程，同樣可以達(dá)到專用變頻器的控制效果。目前，市場(chǎng)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 27 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。采用模塊化設(shè)計(jì)，由于采用功率單元相互串聯(lián)的辦法解決了高壓的難題而得名，可直接驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)，無需輸出變壓器，更不需要任何形式的濾波器。每臺(tái)功率單元電路、結(jié)構(gòu)完全相同，可以互換，也可以互為備用。它們被平均分成 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 三大部分，每部分具有 6 副三相小繞組，之間均勻相位偏移 10 度。 ② 整流電路的多重化，脈沖數(shù)多達(dá) 36，功率因數(shù)高，輸入諧波小。 ④ 直接高壓輸出，無需輸出變壓器。 ⑥ 采用光纖通訊技術(shù)，提高了產(chǎn)品的抗干擾能力和可靠性。 隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，促進(jìn)了電氣傳動(dòng)的技術(shù)革命。交流電機(jī) 變頻調(diào)速是當(dāng)今節(jié)約電能，改善生產(chǎn)工藝流程，提高產(chǎn)品質(zhì)量，以及改善運(yùn)行環(huán)境的一種主要手段。 以前的高壓變頻器，由可控硅整流，可控硅逆變等器件構(gòu)成，缺點(diǎn)很多，諧波大， 對(duì)電網(wǎng)和電機(jī)都有影響。由它們構(gòu)成的高壓變頻器，性能優(yōu)異，可以實(shí) 現(xiàn) PWM 逆變，甚至是 PWM 整流。 按變換的環(huán)節(jié)分類 （ 1）交 直 交變頻器，則是先把工頻交流通過整流器變成直流，然后再把直流變換成頻率電壓可調(diào)的交流，又稱間接式變頻器，是目前廣泛應(yīng)用的 通用變強(qiáng) （ 2）可分為交 交變頻器，即將工頻交流直接變換成頻率電壓可調(diào)的交流，又稱直接式變頻器 按直流電源性質(zhì)分類 （ 1） 電壓型變頻器 29 電壓型變頻器特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)的 儲(chǔ)能元件 采用大電容，負(fù)載的 無功功率 將由它來緩沖，直流電壓比較平穩(wěn)，直流電源內(nèi)阻較小，相當(dāng)于電壓源，故稱電壓型變頻器，常選用于負(fù)載 電壓變化 較大 的場(chǎng)合。電流型變頻器的特點(diǎn)（優(yōu)點(diǎn)）是能扼制 負(fù)載電流 頻繁而急劇的變化。 按主電路工作方法分類 電壓型變頻器、電流型變頻器 按照工作原理分類 可以分為 V/f 控制變頻器、 轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等 按照開關(guān)方式分類 可以分為 PAM 控制變頻器、 PWM 控制變頻器和高載頻 PWM 控制變頻器 按照用途分類 可以分為通用變頻器、高性能 專用變頻器 、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。 按變頻器調(diào)壓方法 ⑴ 、 PAM 變頻器是一種通過改變電壓 源 Ud 或電流源 Id 的幅值進(jìn)行輸出控制的。 按工作原理分 ⑴ 、 U/f 控制變頻器（ VVVF 控制） ⑵ 、 SF 控制變頻器（轉(zhuǎn)差頻率控制） ⑶ 、 VC 控制變頻器（ Vectory Control 矢量控制 )。 按電壓等級(jí)分類 ⑴ 、高壓變頻器： 3KV、 6KV、 10KV ⑵ 、中壓變頻器： 660V、 1140V ⑶ 、 低壓變頻器 ： 220V、 380V 31 按電壓性質(zhì)分類 ⑴ 、交流變頻器： ACDCAC（交 直 交）、 ACAC（交 交） ⑵ 、直流變頻器： DCAC（直 交） 通用變頻器 上個(gè) 世紀(jì) 80年代初，通用變頻器實(shí)現(xiàn)了商品化。 到 了 90 年代初 ， BJT 通 用 變 頻 器 的 容 量 達(dá) 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)模集成電路和全數(shù)字控制技術(shù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用平面安裝技術(shù)等一系列措施 ， 促進(jìn)了變頻電源裝置的小型化的發(fā)展。特別是微機(jī)的應(yīng)用 ， 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(jí)，達(dá)到以往無 32 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 VS— 616G5 型變頻器 本次 設(shè)計(jì) 采用安 川 VS616G5 型全數(shù)字變頻器。 VS616G5 變頻器的啟動(dòng)、制動(dòng)具有可 任意調(diào)節(jié) S 曲線和零頻仍可輸出 150%力矩的特點(diǎn)，配以高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器，控制精度可達(dá) ～ %，使得電梯運(yùn)行舒適感好，零速抱閘，平層精度高。采用高性能 IGBT，載波頻率 20KHZ， 從而使變頻器輸出一個(gè)不失真的正弦流波形 ， 使電機(jī)始終運(yùn)行于靜噪音狀態(tài)。這種變頻器不僅考慮了 V/f 控制，而且還實(shí)現(xiàn)了矢量控制，通過其本身的自動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)矩與較高的調(diào)速圍。 (2)有豐富的內(nèi)藏與選擇功能。 (4)保護(hù)功能完善、維修性能好。 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(shí)采用開關(guān)量而不用模擬量。常用參數(shù)如表 33 所示 表 33 VS616G5 變頻器的參數(shù) 參數(shù)設(shè)計(jì)的原則： （１）減小啟動(dòng)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(shí)間常數(shù)宜大些；（２）提高了運(yùn)行效率，快車頻率應(yīng)選為工頻，而爬行頻率要盡可能低些，以 34 減小停車沖擊；（３）零速一般設(shè)計(jì)為 0Ｈ Z，速抱閘功能將影響舒適感；變頻器其他常用參數(shù)可根據(jù)電網(wǎng)電壓和電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)直接輸入 。電梯在三種工作狀態(tài)之間 來回切換，構(gòu)成了完整的電梯工作過程。為滿足處于響應(yīng)呼叫就緒狀態(tài) 這一條件，必須使電梯處于平層狀態(tài)已知樓層且電梯門處于關(guān)閉狀態(tài)。 35 電梯的正常工作狀態(tài) 電梯的正常工作狀態(tài) 電梯完 成一個(gè)呼叫響應(yīng)的步驟如下 : (1) 電梯在檢測(cè)到門廳或轎廂的呼叫信號(hào)后將此樓層信號(hào)與轎廂所在的樓層信號(hào)比 較，通過選向模塊進(jìn)行選向。轎廂運(yùn)動(dòng)速度要經(jīng)過低速 轉(zhuǎn)變?yōu)橹兴僭俎D(zhuǎn)變?yōu)楦咚?，并以高速運(yùn)行至減速點(diǎn)。 (4) 平層后，經(jīng)過一定延時(shí)后關(guān)門，直到碰到關(guān)門到位行程開關(guān) 。電梯控制系 統(tǒng)始終實(shí)時(shí)顯示轎廂所在樓層?？刂婆_(tái)上消防 / 檢修按鈕按下后，使電梯立刻停止原來的運(yùn)行，然后按下強(qiáng)迫上行 (或下行 )按鈕，電梯 上行 (或下行 )。 36 元件相互間的接線圖 電梯系統(tǒng)總體接線圖 37 電梯中可編程序控制器 （ PLC）的設(shè)計(jì) 電梯中 PLC 輸入信號(hào)的地址 名稱 符號(hào) 輸入點(diǎn) 名稱 符號(hào) 輸入點(diǎn) 開門按鈕 SB1 X000 一層內(nèi)指令按鈕 SB3 X014 關(guān)門按鈕 SB2 X001 二層內(nèi)指令按鈕 SB4 X015 開門到位行程開關(guān) SQ1 X002 三層內(nèi)指令按鈕 SB5 X016 關(guān)門到位行程開關(guān) SQ2 X002 一樓向上召喚按鈕 SB6 X017 向上運(yùn)行旋轉(zhuǎn)開關(guān) SQ3 X004 二樓向上召喚按鈕 SB7 X020 向下運(yùn)行旋轉(zhuǎn)開關(guān) SQ4 X005 二樓向下召喚按鈕 SB8 X021 38 紅外傳感器（左） SL1 X006 三樓向下召喚按鈕 SB9 X022 紅外傳感器（右） SL2 X007 一樓上接近開關(guān) SB8 X023 門鎖輸入信號(hào) K X010 二樓上接近開關(guān) SB9 X024 一層接近開關(guān) SQ5 X011 三樓下接近開關(guān) SB10 X025 二層接近開關(guān) SQ6 X012 二樓下接近開關(guān) SB11 X026 三層接近開關(guān) SQ7 X013 電梯中 PLC輸出信號(hào)的地址 名稱 符號(hào) 輸出點(diǎn) 名稱 符號(hào) 輸出點(diǎn) 開門繼電器 KM1 Y000 二層指示燈 E4 Y023 關(guān)門繼電器 KM2 Y001 三層指示燈 E5 Y024 上行繼電器 KM3 Y002 一 層內(nèi) 指令 指示燈 E6 Y025 下行繼 KM4 Y003 二 層內(nèi) 指令 指 E7 Y026 39 電器 示燈 快速繼電器 KM5 Y004 三 層內(nèi) 指令 指示燈 E8 Y027 加速繼電器 KM6 Y005 一 樓向 上召 喚燈 E9 Y030 慢速繼電器 KM7 Y006 二 樓向 上召 喚燈 E10 Y031 上行方向燈 E1 Y020 二 樓向 下召 喚燈 E11 Y032 下行方向燈 E2 Y021 三 樓向 下召 喚燈 E12 Y033 一層指示燈 E3 Y022 梯形圖編寫 電梯開關(guān)門梯形圖 電梯的開門分為手動(dòng)和自動(dòng)。而自動(dòng)開門是在電梯到達(dá)指定樓層后 X00 X002 或 X003 任意一個(gè)繼電器接通后電梯自動(dòng)門。而當(dāng)繼電器 X00 X007 或 M0 任意一個(gè)繼電器接通電梯執(zhí)行 關(guān)門程序。輔助繼電器 M2 和 M3 分別是單、雙層指示燈互鎖控制。 42 電梯到層指示圖 4— 3 層呼叫指示燈控制 如圖 4— 4，當(dāng)有乘客在轎廂外的某一層按下呼叫按鈕 SB SBSB8 和 SB9 中的任一個(gè)后 ，對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn) X01 X0 X021 和 X022中的某一個(gè)就會(huì)閉合，同時(shí)所對(duì)應(yīng)的層指示燈就亮，指示有人呼叫。 43 層呼叫指示燈控制圖 4— 4 電梯啟動(dòng)和方向選擇及變速控制 電梯啟動(dòng)和方向選擇及變速控制梯形圖如圖 4— 5 和 4— 6 所示。 電梯啟動(dòng)后快速運(yùn)行， 2s 后加速，在接近目標(biāo)樓層時(shí)，相應(yīng)的接近開關(guān)動(dòng)作，電梯開始轉(zhuǎn)為慢速運(yùn)行，直至電梯到達(dá)目標(biāo)樓層時(shí)停止。整 45 個(gè)設(shè)計(jì)過程不僅是學(xué)習(xí)理論的過程，更是進(jìn)一步學(xué)習(xí)與探索的過程。最重要的是本設(shè)計(jì)是理論與實(shí)踐相結(jié)合的過程。 在闡述電梯的結(jié)構(gòu)和可編程序控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，針對(duì)三層電梯，使用三菱 FX2N— 48MR 可編程序控制器與安川公司的 VS— 616G5 型號(hào)變頻器，通過合理的設(shè)計(jì)，使得本設(shè)計(jì)變得更加完善。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束之時(shí)，我在這里要向一直關(guān)心和幫助我的指導(dǎo)老師 —— 張恒艷老師表示衷心的感謝，以及同學(xué)們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中給予我的幫助，再次表示感謝，如果沒有他們的幫助，我想我不會(huì)那么順利的完成本次設(shè)計(jì)。 參考文獻(xiàn) ， PLC、變頻器、觸摸屏綜合應(yīng)用實(shí)訓(xùn) .北京：中國(guó)電力 46 出版社， 2021 ，模塊化生產(chǎn)加工系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù) .北京：電子工業(yè)出版社， 2021 杜文雄 邵于寧 .變頻器與 ：湖南科技出版社， 2021 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