PLC在電梯升降控制畢業(yè)論文.doc

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1、 摘 要3ABSTRACT4前 言51概述71.1PLC的概述71.1.1PLC的基本概念71.1.2 PLC的特點(diǎn)71.1.3 PLC的分類81.2電梯的發(fā)展、分類81.2.1電梯的定義及現(xiàn)狀81.2.2電梯的分類91.2.3電梯的基本結(jié)構(gòu)91.2.4電梯定性分析122變頻技術(shù)在電梯控制中的應(yīng)用132.1 變頻拖動(dòng)系統(tǒng)132.1.1電梯變壓變頻（VVVF）拖動(dòng)控制系統(tǒng)的原理132.1.2電梯變頻矢量控制原理142.2 變頻電梯系統(tǒng)運(yùn)行原理142.3電梯拖動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)153 PLC電梯控制系統(tǒng)的組成173.1可編程序邏輯控制器（PLC）173.2輸入、輸出部分183.3電梯控制過程184 FX2

2、N系列PLC集選控制四層四站交流雙速電梯控制系統(tǒng)184.1控制要求194.2PLC的機(jī)型和I/O點(diǎn)的點(diǎn)數(shù)選擇194.3I/O編號(hào)分配194.4拖動(dòng)回路、門電路及系統(tǒng)連接214.5控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的作用及其梯形圖實(shí)現(xiàn)224.6系統(tǒng)的調(diào)試運(yùn)行295PLC電梯位移控制應(yīng)用295.1硬件電路305.1.1主電路305.1.2PLC控制電路305.1.3電流、速度雙閉環(huán)電路315.1.4位移控制電路315.2程序設(shè)計(jì)315.2.1樓層計(jì)數(shù)325.2.2快速換速及原理325.2.3門區(qū)信號(hào)345.2.4脈沖信號(hào)故障檢測(cè)346FX2N系列PLC在電梯變頻調(diào)速控制系統(tǒng)中的應(yīng)用346.1系統(tǒng)總體構(gòu)成356.2電梯

3、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)介紹356.3控制系統(tǒng)介紹366.3.1硬件系統(tǒng)組成366.3.2軟件部分說明376.4電梯邏輯控制系統(tǒng)416.5控制系統(tǒng)特點(diǎn)41結(jié)論43致 謝44參考文獻(xiàn)45摘 要PLC（可編程控制器）作為一種工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)，它以其編程方便、操作簡單尤其是它的高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。它應(yīng)用大規(guī)模集成電路，微型機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展成果，逐步形成了具有多種優(yōu)點(diǎn)和微型，中型，大型，超大型等各種規(guī)格的系列產(chǎn)品，應(yīng)用于從繼電器控制系統(tǒng)到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的許多控制領(lǐng)域。 隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，樓房越來越高，而電梯成為了高層樓房的必須設(shè)備。電梯從手柄開關(guān)操縱電梯、按鈕控制電梯發(fā)展到了現(xiàn)

4、在的群控電梯，為高層運(yùn)輸做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。 PLC在電梯升降控制上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在它的邏輯開關(guān)控制功能。由于PLC具有邏輯運(yùn)算，計(jì)數(shù)和定時(shí)以及數(shù)據(jù)輸入輸出的功能。在電梯升降過程中，各種邏輯開關(guān)控制與PLC很好的結(jié)合，很好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)升降的控制。本文介紹了電梯的發(fā)展以及PLC在電梯控制中的應(yīng)用。具體的闡述了利用三菱公司的PLC技術(shù)對(duì)電梯進(jìn)行速度的控制以及用PLC控制變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)電流、速度雙閉環(huán)的基礎(chǔ)上，在不增加硬件設(shè)備的條件下，實(shí)現(xiàn)電流、速度、位移三環(huán)控制。關(guān)鍵字：PLC；電梯；變頻ABSTRACTPLC (Programmable Logical Controller) took one k

5、ind most important, the application situation most industries control microcomputer, it is convenient, operation simple in particular by its programming merit and so on redundant reliability, obtained the widespread application in the industrial production process. It applies the large scale integra

6、ted circuit, the miniature machine technology and the communication technology development achievement, gradually formed had the many kinds of merits and miniature, medium, large-scale, ultra large-scale and so on each kind of specification series product, applied to monitors between the computer fr

7、om the control system many controls domain. Along with societys unceasing development, the building is more and more high, but the elevator became the high level building to have the equipment. After humanitys more than centuries unremitting endeavors, the elevator already from the handle switch ope

8、ration elevator, the push-button control elevator develops to the present group control elevator, has made the indelible contribution for the high level transportation. PLC in the control in the elevator the application mainly to manifest in its logical switch control function. This function enable

9、PLC to have the logic operation, counts with fixed time as well as the data feeds output function. Rises and falls in the process in the elevator, each logical switch control and PLC very good union, very good realization to fluctuation control. This article introduced the elevator development as we

10、ll as PLC in theelevator control application. The concrete elaboration has carried onthe speed using Mitsubishi Corporations PLC technology to theelevator the control as well as controls the frequency conversionvelocity modulation realization electric current, in the speed doubleclosed loop foundati

11、on with PLC, in does not increase the hardwareequipment under the condition, the realization electric current, thespeed, move three links controls. Essential character: PLC; Elevator; Frequency conversion前 言可編程控制器簡稱PLC，它是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令并能

12、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)械生產(chǎn)或生產(chǎn)過程。它可靠性高，抗干擾能力強(qiáng);配套齊全，功能完善，適應(yīng)性強(qiáng)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短，維護(hù)方便改造容易等特點(diǎn)。電氣控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究以及其它各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，以經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化的重要手段之一。盡管電器控制設(shè)備種類繁多、功能各異，但其控制理論、基本線路、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是類似的。電氣控制與可編程控制器技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)的一種新興技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究及其它領(lǐng)域自動(dòng)化的法寶，電梯的實(shí)現(xiàn)，就是兩種技術(shù)的結(jié)合與發(fā)展。電梯作為在高層建筑中運(yùn)輸人員或貨物的提升工具，以方便、靈活、安全的特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于各個(gè)

13、工廠，商場(chǎng)，住宅等高層建筑物，是一種不可缺少的垂直運(yùn)輸設(shè)備。其運(yùn)行特點(diǎn)是啟動(dòng)、停止、升降變化頻率和承載變化大。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機(jī)作為信號(hào)控制單元，完成電梯信號(hào)的采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電梯的自動(dòng)調(diào)度和集選運(yùn)行功能，拖動(dòng)控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)集選控制。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。國內(nèi)廠家大多選擇第二種方式，其原因在于生產(chǎn)規(guī)模較小，自己設(shè)計(jì)和制造微機(jī)控制裝置成本較高；而PLC可靠性高，程序設(shè)計(jì)方便靈活。本設(shè)計(jì)在用PLC控制變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)電流、速度雙閉環(huán)的基礎(chǔ)上，在不增加硬件設(shè)備的條件下，

14、實(shí)現(xiàn)電流、速度、位移三環(huán)控制。本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，首先是強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性，但又不失系統(tǒng)性。設(shè)計(jì)時(shí)在取材方面，對(duì)一般文獻(xiàn)中反映較多的內(nèi)容，僅作簡要敘述以保持內(nèi)容的連貫性，而將重點(diǎn)放在工程中的實(shí)際問題上，安排了完整的工程設(shè)計(jì)實(shí)例貫穿于本設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)還注重內(nèi)容的新穎性，按中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)電氣自動(dòng)化委員會(huì)最近在“戰(zhàn)略發(fā)展建議”中擔(dān)出的學(xué)科范圍，力求在某種程度上反映近年來國內(nèi)外的最新發(fā)展，其中包括設(shè)計(jì)者本人的工程實(shí)踐和研究結(jié)果。 本設(shè)計(jì)內(nèi)容具有一定的廣泛性，討論了可靠性設(shè)計(jì)有關(guān)問題等。根據(jù)當(dāng)前電梯的發(fā)展趨勢(shì)，注重反映新的PLC技術(shù)，將其融合到電梯控制中。使本設(shè)計(jì)更加接近當(dāng)今控制技術(shù)，力求具有實(shí)用性、先進(jìn)性和系統(tǒng)性。在

15、本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，存在了不少的困難。但在老師和同學(xué)們的幫助和支持下，特別是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師李花老師的熱情輔導(dǎo)，及時(shí)更正了設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤和不妥之處，深表感謝！1概述本章重點(diǎn)介紹關(guān)于PLC和電梯的基礎(chǔ)知識(shí)。關(guān)于PLC的特點(diǎn)和分類，以及電梯的發(fā)展、分類和定性分析等內(nèi)容。將PLC應(yīng)用到電梯技術(shù)當(dāng)中，使之更加的完善。1.1PLC的概述1.1.1PLC的基本概念可編程序控制器是在繼電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備。它以微處理器為核心，集自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)為一體，目前被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域中。國際電工委員會(huì)（IEC）頒布的可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案

16、中對(duì)可編程序控制器作了如下的定義：“可編程序控制器是一中數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。他采用可編程序的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)和執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式和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。可編程序控制器及有關(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！笔聦?shí)上，PLC就是配置了輸入/輸出模塊的工控計(jì)算機(jī)。1.1.2 PLC的特點(diǎn) 可編程控制器是面向用戶的專業(yè)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，具有許多明顯特點(diǎn)。1）可靠性高由于制造PLC時(shí)在硬件和軟件兩個(gè)方面采用了一系列抗干擾措施，如評(píng)比、濾波、隔離、故障診斷等

17、，使PLC具有很強(qiáng)的抗干擾能力，其平均無故障運(yùn)行時(shí)間可達(dá)到5萬10萬小時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。2）編程簡單PLC是面向工控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)的，考慮到大多數(shù)電氣工程技術(shù)人員熟悉電氣控制電路的特點(diǎn)，他經(jīng)常采用的是一種面向控制過程的梯形圖語言，梯形圖語言與繼電器原理圖相類似，具有形象直觀，易學(xué)易懂的優(yōu)點(diǎn)，熟悉電氣原理圖的工程技術(shù)人員只需要幾天的時(shí)間就可熟悉梯形圖的語言3）使用方便使用PLC時(shí)只需進(jìn)行和輸入、輸出接口相關(guān)的少量電氣接線，當(dāng)控制要求發(fā)生改變時(shí)梯形圖程序修改非常容易。PLC的功能強(qiáng)大，目前的PLC一般有邏輯控制、定時(shí)控制、計(jì)數(shù)控制、步進(jìn)控制、數(shù)據(jù)處理等基本功能，有的PLC還有

18、A/D、D/A轉(zhuǎn)換，通信聯(lián)網(wǎng)的功能。1.1.3 PLC的分類PLC通?？砂摧斎?輸出點(diǎn)數(shù)多少及結(jié)構(gòu)特征兩種方法分類。按輸入/輸出點(diǎn)數(shù)多少PLC可分為微型、小型、中型及大型機(jī)。微型、小型PLC輸入/輸出點(diǎn)數(shù)小于128點(diǎn)，以上兩種機(jī)型通常為低檔PLC；中型PLC輸入/輸出點(diǎn)數(shù)為128512點(diǎn)；大型PLC輸入/輸出點(diǎn)數(shù)在512點(diǎn)以上。按結(jié)構(gòu)特征PLC可分為整體式、模塊式、整體模塊混合式三種類型。整體PLC一般都是小型或微型機(jī)，集中CPU、輸入/輸出單元、電源、通信接口等部件都集成到一個(gè)機(jī)殼內(nèi)。模塊式PLC是將CPU、輸入/輸出單元、電源、通信接口等分別制成模塊，在應(yīng)用中可以按照需要進(jìn)行模塊組裝，大、

19、中型PLC一般都是模塊式結(jié)構(gòu)，整體模塊混合式PLC將CPU、電源模塊、通信模塊及一定數(shù)量的輸入/輸出單元集成到一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，當(dāng)其中的輸入/輸出模塊不夠使用時(shí)再進(jìn)行模塊擴(kuò)展。1.2電梯的發(fā)展、分類1.2.1電梯的定義及現(xiàn)狀隨著現(xiàn)代化城市高速發(fā)展，為建筑物內(nèi)提供上下交通運(yùn)輸?shù)碾娞莨I(yè)也迅速發(fā)展起來。電梯不僅是生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備，更是人們生活和工作中必備的交通工具。和汽車一樣，電梯已成為人們頻繁使用的交通運(yùn)輸設(shè)備。在高層建筑中，電梯的作用在一定程度上比建筑物本身更為重要，設(shè)計(jì)上稍有疏忽，就很容易降低建筑物的使用功能，或造成垂直交通擁擠。因此，在現(xiàn)代建筑物中，電梯和扶梯的設(shè)計(jì)、使用和監(jiān)控管理有著舉足輕重

20、的地位。電梯的安裝、使用和控制方式的好壞，直接影響著整個(gè)建筑的使用效率。生活中，人們經(jīng)常在使用電梯和自動(dòng)扶梯，而很多人對(duì)電梯和自動(dòng)扶梯沒有正確的概念，甚至將電梯和自動(dòng)扶梯都稱為電梯。這是不對(duì)的，那究竟什么是電梯，什么是自動(dòng)扶梯呢？正確的定義如下：電梯服務(wù)于規(guī)定樓層的固定式升降設(shè)備。它具有一個(gè)轎廂，運(yùn)行在至少兩列垂直的或傾斜角小于15的剛性導(dǎo)軌之間。轎廂尺寸與結(jié)構(gòu)型式便于乘客出入或裝卸貨物。自動(dòng)扶梯帶有循環(huán)運(yùn)行梯級(jí)，用于向上或向下傾斜送乘客的固定電力驅(qū)動(dòng)設(shè)備。自動(dòng)人行道帶有循環(huán)運(yùn)行（板式或帶式）走道，用于水平或傾斜不大于12輸送乘客的固定電力驅(qū)動(dòng)設(shè)備。由此可見，自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道是電梯家族的一

21、個(gè)分支或近親，但不同與電梯。1.2.2電梯的分類電梯的分類有多種方式，可按以下幾種形式分類。一、按用途分類：乘客電梯（客梯）、載貨電梯（貨梯）、客貨兩用梯、住宅電梯、雜物梯（服務(wù)電梯）、病床電梯、特種電梯。二、按速度分類：低速電梯、快速電梯、高速電梯、超高速電梯。三、按驅(qū)動(dòng)方式分類：交流電梯、直流電梯、液壓電梯、齒輪齒條式電梯。四、按有無減速器分類：有減速器的電梯、無減速器的電梯。五、按曳引機(jī)房的位置分類：機(jī)房位于井道上部的電梯、機(jī)房位于井道下部的無機(jī)房電梯。六、按控制方式分類：轎內(nèi)手柄開關(guān)控制的電梯、轎內(nèi)按鈕控制的電梯、轎內(nèi)或外按鈕控制的電梯、信號(hào)控制的電梯、集選控制的電梯、2臺(tái)或3臺(tái)并聯(lián)控

22、制的電梯、梯群控制的電梯。七、按拖動(dòng)形式分類：交流異步單速電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的電梯、交流異步雙速電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速拖動(dòng)的電梯、交流異步雙繞組雙速電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速拖動(dòng)的電梯、交流異步單速電動(dòng)機(jī)調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速拖動(dòng)的電梯、直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速拖動(dòng)的電梯。1.2.3電梯的基本結(jié)構(gòu)曳引式電梯是垂直交通運(yùn)輸工具中使用最普遍的一種電梯，現(xiàn)將其基本結(jié)構(gòu)介紹如下。1曳引系統(tǒng)曳引系統(tǒng)由曳引機(jī)、曳引鋼絲繩、導(dǎo)向輪及反繩輪等組成。曳引機(jī)由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速箱、機(jī)座、曳引輪等組成，它是電梯的動(dòng)力源。曳引鋼絲繩的兩端分別連接轎廂和對(duì)重（或者兩端固定在機(jī)房上），依靠鋼絲繩與曳引輪繩槽之間的摩擦力來驅(qū)動(dòng)轎廂升降。導(dǎo)向輪的作用是分開轎

23、廂和對(duì)重的間距，采用復(fù)繞型時(shí)還可增加曳引能力。導(dǎo)向輪安裝在曳引機(jī)架上或承重梁上。當(dāng)鋼絲繩的繞繩比大于1時(shí)，在轎廂頂和對(duì)重架上應(yīng)增設(shè)反繩輪。反繩輪的個(gè)數(shù)可以是1個(gè)、2個(gè)甚至3個(gè)，這與曳引比有關(guān)。2 導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)軌、導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架等組成。它的作用是限制轎廂和對(duì)重的活動(dòng)自由度，使轎廂和對(duì)重只能沿著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌固定在導(dǎo)軌架上，導(dǎo)軌架是承重導(dǎo)軌的組件，與井道壁聯(lián)接。導(dǎo)靴裝在轎廂和對(duì)重架上，與導(dǎo)軌配合，強(qiáng)制轎廂和對(duì)重的運(yùn)動(dòng)服從于導(dǎo)軌的直立方向。3門系統(tǒng)門系統(tǒng)由轎廂門、層門、開門機(jī)、聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)、門鎖等組成。轎廂門設(shè)在轎廂入口，由門扇、門導(dǎo)軌架、門靴和門刀等組成。層門設(shè)在層站入口，由門扇、門導(dǎo)軌架

24、、門靴、門鎖裝置及應(yīng)急開鎖裝置組成。開門機(jī)設(shè)在轎廂上，是轎廂門和層門啟閉的動(dòng)力源。4轎廂轎廂用以運(yùn)送乘客或貨物的電梯組件。它是由轎廂架和轎廂體組成。轎廂架是轎廂體的承重構(gòu)架，由橫梁、立柱、底梁和斜拉桿等組成。轎廂體由轎廂底、轎廂壁、轎廂頂及照明、通風(fēng)裝置、轎廂裝飾件和轎內(nèi)操縱按鈕板等組成。轎廂體空間的大小由額定載重量或額定載客人數(shù)決定。5重量平衡系統(tǒng)重量平衡系統(tǒng)由對(duì)重和重量補(bǔ)償裝置組成。對(duì)重由對(duì)重架和對(duì)重塊組成。對(duì)重將平衡轎廂自重和部分的額定載重。重量補(bǔ)償裝置是補(bǔ)償高層電梯中轎廂與對(duì)重側(cè)曳引鋼絲繩長度變化對(duì)電梯平衡設(shè)計(jì)影響的裝置。6電力拖動(dòng)系統(tǒng)電力拖動(dòng)系統(tǒng)由曳引電機(jī)、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、調(diào)

25、速裝置等組成，對(duì)電梯實(shí)行速度控制。曳引電機(jī)是電梯的動(dòng)力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電機(jī)或直流電機(jī)。供電系統(tǒng)是為電機(jī)提供電源的裝置。速度反饋裝置是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運(yùn)行速度信號(hào)。一般采用測(cè)速發(fā)電機(jī)或速度脈沖發(fā)生器，與電機(jī)相聯(lián)。調(diào)速裝置對(duì)曳引電機(jī)實(shí)行調(diào)速控制。7電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏、平層裝置、選層器等組成,它的作用是對(duì)電梯的運(yùn)行實(shí)行操縱和控制。操縱裝置包括轎廂內(nèi)的按鈕操作箱或手柄開關(guān)箱、層站召喚按鈕、轎頂和機(jī)房中的檢修或應(yīng)急操縱箱?？刂破涟惭b在機(jī)房中，由各類電氣控制元件組成，是電梯實(shí)行電氣控制的集中組件。位置顯示是指轎內(nèi)和層站的指層燈。層站上一般能顯示電梯運(yùn)行方向

26、或轎廂所在的層站。選層器能起到指示和反饋轎廂位置、決定運(yùn)行方向、發(fā)出加減速信號(hào)等作用。8安全保護(hù)系統(tǒng)安全保護(hù)系統(tǒng)包括機(jī)械和電氣的各類保護(hù)系統(tǒng)，可保護(hù)電梯安全使用。機(jī)械方面的有：限速器和安全鉗起超速保護(hù)作用；緩沖器起沖頂和撞底保護(hù)作用；還有切斷總電源的極限保護(hù)等。電氣方面的安全保護(hù)在電梯的各個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)都有。1-減速箱；2-曳引輪； 3-曳引機(jī)底座；4-導(dǎo)向輪； 5-限速器；6-機(jī)座； 7-導(dǎo)軌支架；8-曳引鋼絲繩； 9-開關(guān)碰鐵；10-緊急終端開關(guān)； 11-導(dǎo)靴； 12-轎架； 13-轎門； 14-安全鉗； 15-導(dǎo)軌； 16-繩頭組合； 17-對(duì)重， 18-補(bǔ)償鏈； 19-補(bǔ)償鏈導(dǎo)輪； 20-

27、張緊裝置； 21-緩沖器； 22-底坑； 23-層門； 24-呼梯盒； 25-層樓指示燈； 26-隨行電纜； 27-轎壁； 28-轎內(nèi)操縱箱； 29-開門機(jī)； 30-井道傳感器； 31-電源開關(guān)； 32-控制柜； 33-曳引電機(jī)； 34-制動(dòng)器圖1-1電梯的基本結(jié)構(gòu)剖視圖1.2.4電梯定性分析一.電梯理想運(yùn)行曲線根據(jù)大量的研究和實(shí)驗(yàn)表明,人可接受的最大加速度為am1.5m/s2,加速度變化率m3m/s3,電梯的理想運(yùn)行曲線按加速度可劃分為三角形、梯形和正弦波形，由于正弦波形加速度曲線實(shí)現(xiàn)較為困難，而三角形曲線最大加速度和在啟動(dòng)及制動(dòng)段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的加速度變化率均大于梯形曲線，即+m跳變到-m或由

28、-m跳變到+m的加速度變化率，故很少采用，因梯形曲線容易實(shí)現(xiàn)并且有良好加速度變化率頻繁指標(biāo)，故被廣泛采用。智能變頻器是為電梯的靈活調(diào)速、控制及高精度平層等要求而專門設(shè)計(jì)的電梯專用變頻器，可配用通用的三相異步電動(dòng)機(jī)，并具有智能化軟件、標(biāo)準(zhǔn)接口、菜單提示、輸入電梯曲線及其它關(guān)鍵參數(shù)等功能。其具有調(diào)試方便快捷，而且能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)單多層功能，并具有自動(dòng)優(yōu)化減速曲線的功能，由其組成的調(diào)速系統(tǒng)的爬行時(shí)間少，平層距離短，不論是雙繞組電動(dòng)機(jī)，還是單繞組電動(dòng)機(jī)均可適用，其最高設(shè)計(jì)速度可達(dá)4m/s，其獨(dú)特的電腦監(jiān)控軟件，可選擇串行接口實(shí)現(xiàn)輸入/輸出信號(hào)的無觸點(diǎn)控制。變頻器構(gòu)成的電梯系統(tǒng)，當(dāng)變頻器接收到控制器發(fā)出的呼梯

29、方向信號(hào)，變頻器依據(jù)設(shè)定的速度及加速度值，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，達(dá)到最大速度后，勻速運(yùn)行，在到達(dá)目的層的減速點(diǎn)時(shí)，控制器發(fā)出切斷高速度信號(hào)，變頻器以設(shè)定的減速度將最大速度減至爬行速度，在減速運(yùn)行過程中，變頻器的能夠自動(dòng)計(jì)算出減速點(diǎn)到平層點(diǎn)之間的距離，并計(jì)算出優(yōu)化曲線，從而能夠按優(yōu)化曲線運(yùn)行，使低速爬行時(shí)間縮短至0.3s,在電梯的平層過程中變頻器通過調(diào)整平層速度或制動(dòng)斜坡來調(diào)整平層精度。即當(dāng)電梯停得太早時(shí)，變頻器增大低速度值或減少制動(dòng)斜坡值，反之則減少低速度值或增大制動(dòng)斜坡值，在電梯到距平層位置410cm時(shí)，有平層開關(guān)自動(dòng)斷開低速信號(hào)，系統(tǒng)按優(yōu)化曲線實(shí)現(xiàn)高精度的平層，從而達(dá)到平層的準(zhǔn)確可靠。2變頻技術(shù)在電

30、梯控制中的應(yīng)用2.1 變頻拖動(dòng)系統(tǒng)2.1.1電梯變壓變頻（VVVF）拖動(dòng)控制系統(tǒng)的原理 交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為：n=60f(1-s)/p；其中：f為定子的供電頻率，P為電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)，s為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率。 電梯是恒轉(zhuǎn)矩拖動(dòng)系統(tǒng)，為了獲得最佳的舒適感，在電梯的拖動(dòng)中一般采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩M=K（U/F）2，K為常數(shù)，由此可知，為了獲得恒定轉(zhuǎn)矩的調(diào)速特點(diǎn)，獲得最佳的舒適感，必須保證u/f不變，在變頻的同時(shí)按比例供給電動(dòng)機(jī)電壓。這種控制即為變頻（VVVF）控制。 變壓變頻（VVVF）拖動(dòng)控制在調(diào)速過程中從高速到低速都可以保證有限的轉(zhuǎn)差，電磁損耗小，因此全部調(diào)速范圍內(nèi)效率高，具有寬范圍和高精

31、度的調(diào)速性能。并且在VVVF電梯的啟動(dòng)和制動(dòng)過程中，通過均勻地改變電動(dòng)機(jī)供電的頻率和電壓，達(dá)到平滑調(diào)節(jié)電梯速度的目的，可以獲得良好的乘坐舒適感。 VVVF電梯與其他拖動(dòng)控制方式電梯比較，應(yīng)用在位能負(fù)載條件下，節(jié)能約40%，可以最佳地利用電網(wǎng)能量。同時(shí)VVVF系統(tǒng)還可以提高功率因素，降低電梯線路設(shè)備的容量和電動(dòng)機(jī)的容量20%以上。2.1.2電梯變頻矢量控制原理變頻器內(nèi)部帶有自動(dòng)電流調(diào)節(jié)器即電流反饋系統(tǒng)，保證輸出的力矩；通過編碼器采樣的脈沖作為速度反饋，變頻器組成自動(dòng)速度調(diào)節(jié)器，ASR，通過帶編碼器的矢量控制，逆變器能控制滿量程電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)量，包括0HZ，是電梯乘坐舒適，平層精度好。目前這是電梯

32、高性能變頻控制的主要采用的方式。2.2 變頻電梯系統(tǒng)運(yùn)行原理電力電網(wǎng)送來的380V動(dòng)力電源變?yōu)榭湛氐闹Я麟姡?jīng)微電腦全數(shù)字化正弦SPWN的脈沖調(diào)制，轉(zhuǎn)變?yōu)榭烧{(diào)的，頻率可變的變頻變壓三相正弦交流電，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。當(dāng)電梯檢修時(shí)，是點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行方式電梯主板或PLC向變頻器發(fā)出方向和檢修運(yùn)行信號(hào)，同時(shí)將預(yù)先編制好的速度指令（模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)）輸出給變頻器（一般點(diǎn)動(dòng)頻率為10HZ），變頻器再驅(qū)動(dòng)機(jī)上作上、下慢速運(yùn)行。當(dāng)電梯正常運(yùn)行時(shí)，電梯主板或PLC向變頻器發(fā)出方向或快速運(yùn)行信號(hào)，同時(shí)將預(yù)先編制好的速度指令（模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)）輸出給變頻器（一般滿速頻率為45HZ）運(yùn)行。當(dāng)需要減速時(shí)，斷開高速指令，

33、輸出沿理想曲線下降至停止。在降速過程中，由于系統(tǒng)的慣性作用將動(dòng)能通過能量回饋裝置消耗在制動(dòng)電阻上，因此牽引電機(jī)不會(huì)發(fā)熱，可以不用強(qiáng)迫冷卻風(fēng)機(jī)變頻器內(nèi)部帶電流反饋或速度反饋。電梯的速度通過編碼器反饋回變頻器，當(dāng)實(shí)際速度高于或低于給定速度時(shí)，變頻器會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電壓（電流）和頻率，使兩者想等。電梯的速度總是跟隨理想曲線的變化而變化的。由于VVVF調(diào)速具備優(yōu)異的調(diào)速性能和節(jié)能潛力，目前國內(nèi)外均已研制生產(chǎn)出電梯專用變頻器。所以，電梯拖動(dòng)調(diào)速方式以調(diào)頻調(diào)速為主流，PLC+變頻器的電梯控制系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛?？刂葡到y(tǒng)中，PLC主要完成邏輯控制，變頻器主要完成曳引拖動(dòng)的調(diào)速控制。這種控制形式在舊電梯的改造中也

34、得到廣泛應(yīng)用。2.3電梯拖動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)采用國產(chǎn)CVF-160L-4電梯專用變頻電動(dòng)機(jī)，其功率15kW，額定電壓330V，Y形接法，轉(zhuǎn)速1450r/min。與變頻電動(dòng)機(jī)配套，選用華為TD3100-4T0150E電梯專用變頻器。變頻器額定容量21KVA,額定電壓380V，三相交流供電，額定輸出電流32A，適配電動(dòng)機(jī)15kW。該變頻器綜合了國內(nèi)外多種電梯專用變頻器的特點(diǎn)，采用雙DSP+MCU結(jié)構(gòu)和先進(jìn)的模塊化設(shè)計(jì)，最高速為4.0m/s,最高樓層50層。圖2-1所示為該變頻器用于電梯拖動(dòng)的典型結(jié)構(gòu)。TD3100具有理想的電梯控制方式。（1）精確的距離控制 可運(yùn)用其智能井道自學(xué)習(xí)功能，通過運(yùn)行井

35、道自學(xué)習(xí)程序，準(zhǔn)確地測(cè)出每層的層高（脈沖數(shù)），并將其記憶在變頻器當(dāng)中。這樣雖然不在井道中設(shè)置減速感應(yīng)器，卻能準(zhǔn)確地確定每層的減速點(diǎn)，提高運(yùn)行控制精度。（2）優(yōu)化的速度控制功能 在傳統(tǒng)的速度控制基礎(chǔ)上，增加了靈活的S字曲線設(shè)定計(jì)算功能，具有加加速度、減減速度設(shè)置及加減速度S字設(shè)置。在保證電梯舒適感的同時(shí)，大大簡化了邏輯控制系統(tǒng)中對(duì)電梯速度的控制任務(wù)。S字曲線如圖2-2所示。圖2-1 變頻器用于電梯拖動(dòng)的典型結(jié)構(gòu)圖2-2 加速S字曲線（3）強(qiáng)迫減速控制 為防止轎廂沖頂和墩底，當(dāng)上、下強(qiáng)迫減速開關(guān)動(dòng)作時(shí)，如果檢測(cè)到電梯的實(shí)際速度大于設(shè)定的強(qiáng)迫減速值，表明電梯未正常減速，變頻器會(huì)立即按強(qiáng)迫減速曲線減速

36、至爬行速度，停車。（4）特殊運(yùn)行方式控制 設(shè)有專門用于電梯檢修的運(yùn)行方式，一旦檢修輸入有效，立即將速度設(shè)定在檢修速度（低速）；設(shè)有停電應(yīng)急運(yùn)行方式，當(dāng)停電時(shí)，變頻器會(huì)依靠蓄電池供電，自動(dòng)、控制電梯在就近層?？俊⒎湃?。（5）完善的保護(hù)功能 除變頻器自己的保護(hù)外，TD3100在電梯運(yùn)行的安全性方面設(shè)置了保護(hù)功能。有超速、輸入輸出故障、強(qiáng)迫減速信號(hào)故障、接觸器抱閘故障、平層信號(hào)錯(cuò)等保護(hù)功能。在設(shè)計(jì)中，充分利用TD3100的功能特點(diǎn)，一方面提高電梯拖動(dòng)系統(tǒng)乃至整個(gè)控制系統(tǒng)的性能，另一方面大大簡化邏輯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)。設(shè)計(jì)時(shí)，只需將PLC的有關(guān)信號(hào)與變頻器進(jìn)行對(duì)接，便可完成PLC與變頻器的連接。如運(yùn)行

37、方向、強(qiáng)迫減速、平層信號(hào)、檢修信號(hào)、變頻器保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、安全保護(hù)信號(hào)等。由于變頻器具有485通信接口，使得變頻器與PLC的數(shù)據(jù)通信更加方便。3 PLC電梯控制系統(tǒng)的組成PLC電梯控制系統(tǒng)的組成如圖3-1所示。主拖動(dòng)控制電磁制動(dòng)器自動(dòng)開關(guān)門控制召喚指示指令指示層樓指示報(bào)警器輸出（O）端子PLC CPU輸入（I）端子召喚按鈕指令按鈕層樓平層感應(yīng)器運(yùn)行方式安全開關(guān)檢修開關(guān)圖3-1 PLC電梯控制系統(tǒng)的組成3.1可編程序邏輯控制器（PLC）PLC采用8為或16位微處理器為核心，配置有可編程序存儲(chǔ)器對(duì)指令存儲(chǔ)，具備邏輯、順序、計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)傳送等功能。工作原理是：采用循環(huán)掃描方式，

38、對(duì)輸入信號(hào)（來自按鈕、傳感器和行程開關(guān)等輸入部件）不斷地進(jìn)行采樣，根據(jù)檢測(cè)到的信號(hào)狀態(tài)，通過根據(jù)控制系統(tǒng)的要求設(shè)計(jì)和存儲(chǔ)的程序隨即作出反應(yīng)，并將這些反應(yīng)以輸出信號(hào)的形式，由輸出部件輸出，輸出信號(hào)控制系統(tǒng)的外部負(fù)載，如繼電器、電動(dòng)機(jī)、指示燈和報(bào)警器等，產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作。通過以上過程完成對(duì)電梯的控制。3.2輸入、輸出部分輸入、輸出部分涵蓋了控制系統(tǒng)與電梯各個(gè)部位及與部件有聯(lián)系的所有信號(hào)，將電梯中發(fā)出指令或檢測(cè)信號(hào)的按鈕、開關(guān)、傳感器（如基站總電源鑰匙開關(guān)、轎內(nèi)指令選層按鈕、廳門呼梯按鈕、安全鉗開關(guān)、超速開關(guān)、安全觸板開關(guān)、限位開關(guān)、廳轎門連鎖開關(guān)、安全窗開關(guān)、換速感應(yīng)器、平層感應(yīng)器、門區(qū)感應(yīng)器等）作

39、為PLC的輸入，同時(shí)在系統(tǒng)中設(shè)有有/無司機(jī)操作的轉(zhuǎn)換開關(guān)及檢修慢車開關(guān)，以實(shí)現(xiàn)有/無司機(jī)轉(zhuǎn)換和檢修狀態(tài)下的要求。這些信號(hào)通過PLC的輸入端子進(jìn)入PLC內(nèi)部，作為控制、系統(tǒng)分析判斷的第一手資料。將控制系統(tǒng)經(jīng)過分析判斷后產(chǎn)生的輸出信號(hào)（控制命令）送到相應(yīng)的執(zhí)行部件，如拖動(dòng)控制部分（包括速度、方向和電磁制動(dòng)器）、轎內(nèi)和廳外層樓指示燈、指令和召喚指示、運(yùn)行方向指示、門機(jī)的開關(guān)門、開關(guān)門減速控制、報(bào)警器等。3.3電梯控制過程1有司機(jī)操作2無司機(jī)操作3檢修慢車狀態(tài)4停電保持5應(yīng)急處理4 FX2N系列PLC集選控制四層四站交流雙速電梯控制系統(tǒng)4.1控制要求實(shí)現(xiàn)四層四站集選控制電梯的控制系統(tǒng)，主拖動(dòng)采用交流雙

40、速電動(dòng)機(jī)進(jìn)行拖動(dòng)，集選控制，有/無司機(jī)方式，門機(jī)驅(qū)動(dòng)采用直流門電動(dòng)機(jī)。4.2PLC的機(jī)型和I/O點(diǎn)的點(diǎn)數(shù)選擇系統(tǒng)采用三菱FX2N系列PLC，根據(jù)四層四站交流雙速電梯的控制要求，選用FX2N-48MR，24點(diǎn)輸入，24點(diǎn)輸出，滿足系統(tǒng)I/O點(diǎn)要求。4.3I/O編號(hào)分配系統(tǒng)I/O分配如表4-1所示。內(nèi)部輔助繼電器使用分配如表4-2所示。表4-1 I/O分配表I/O點(diǎn)作用I/O點(diǎn)作用X0換速信號(hào)X1上終端限位X2下終端限位X31內(nèi)指令（含1上行召喚）輸入X42內(nèi)指令輸入X53內(nèi)指令輸入X64內(nèi)指令輸入X72上行召喚輸入X103上行召喚輸入X112下行召喚輸入X123下行召喚輸入X13門鎖信號(hào)輸入X1

41、4平層信號(hào)輸入X15門區(qū)信號(hào)輸入X16開門信號(hào)輸入X17關(guān)門信號(hào)輸入X20強(qiáng)迫向上按鈕輸入X21強(qiáng)迫向下按鈕輸入X22司機(jī)/自動(dòng)運(yùn)行方式X23檢修運(yùn)行方式X24安全觸板信號(hào)輸入X25直駛信號(hào)按鈕輸入Y0換速動(dòng)作輸出Y1、Y2、Y3層樓指層BCD碼輸出）Y41內(nèi)指令繼電器Y52內(nèi)指令繼電器Y63內(nèi)指令繼電器Y74內(nèi)指令繼電器（含4下行召喚）Y102上行召喚繼電器Y113上行召喚繼電器Y122下行召喚繼電器Y133下行召喚繼電器Y14上方向指示Y15下方向指示Y16上運(yùn)行繼電器Y17下運(yùn)行繼電器Y20快車?yán)^電器Y21快加速繼電器Y22慢車?yán)^電器Y231慢減速繼電器I/O點(diǎn)作用I/O點(diǎn)作用Y242慢

42、減速繼電器Y253慢減速繼電器Y26開門繼電器Y27關(guān)門繼電器表4-2 內(nèi)部輔助繼電器使用分配表 輔助繼電器、時(shí)間繼電器作用輔助繼電器、時(shí)間繼電器作用M1011樓層樓繼電器M1022樓層樓繼電器M1033樓層樓繼電器M1044樓層樓繼電器M106換速微分信號(hào)M1向上運(yùn)行監(jiān)視M2向下運(yùn)行監(jiān)視M3上方向選擇M4下方向選擇M5上方向控制繼電器M6下方向控制繼電器M7上行召喚速M(fèi)8下行召喚速M(fèi)9指令換速M(fèi)11強(qiáng)迫向上M12強(qiáng)迫向上M13關(guān)門啟動(dòng)M14啟車?yán)^電器M15運(yùn)行繼電器M16安全觸板繼電器M17直駛繼電器T0快加速時(shí)間繼電器T1停站時(shí)間繼電器T21慢減速時(shí)間繼電器T32慢減速時(shí)間繼電器T43慢減

43、速時(shí)間繼電器T5開門執(zhí)行時(shí)間繼電器4.4拖動(dòng)回路、門電路及系統(tǒng)連接1主拖動(dòng)回路電梯控制的主拖動(dòng)回路如圖4-1所示。2門電路及安全回路門電路及安全回路如圖4-2所示。3系統(tǒng)連接系統(tǒng)連接如圖4-3所示。圖4-1 電梯控制主回路圖4-2 門電路及安全回路4.5控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的作用及其梯形圖實(shí)現(xiàn)1層樓繼電器電路的實(shí)現(xiàn)要對(duì)電梯進(jìn)行控制，首要的問題就是反映電梯實(shí)際所在位置（層樓）。層樓繼電器回路就是完成這一功能的。每一層對(duì)應(yīng)一個(gè)層樓繼電器，電梯在哪一層，對(duì)應(yīng)樓層的層樓繼電器就會(huì)動(dòng)作。傳統(tǒng)的繼電器控制層樓電路，需要在每層均設(shè)置感應(yīng)器，這種方法雖然簡單直觀，當(dāng)某層感應(yīng)器出現(xiàn)故障時(shí)，只影響本層，但由于設(shè)置感應(yīng)器

44、太多，占用PLC的I/O點(diǎn)也太多。由于PLC具有數(shù)據(jù)傳送、算術(shù)計(jì)算、數(shù)據(jù)比較處理等功能，所以用PLC很容易能實(shí)現(xiàn)層樓電路。啟用一數(shù)據(jù)寄存器D0，電梯在最下層端站時(shí)可將1送入D0，最上層端站時(shí)，將最高層數(shù)送入D0；電梯每上升一層D0將自動(dòng)加一，電梯每下降一層D0將自動(dòng)減一，這樣使D0中存放的始終是層數(shù)；然后，將D0分別與1、2、3、相比較，等于幾就說明電梯在幾層，這時(shí)驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的層樓繼電器，實(shí)現(xiàn)層樓電路。按上述方法，四層四站的層樓繼電器電路梯形圖如圖4-4所示。2指令和召喚回路指令和召喚回路的作用是：將轎內(nèi)指令和廳外召喚信號(hào)記憶并指示，將電梯響應(yīng)后自動(dòng)將其消除。記憶和消除可用PLC的SET和RST

45、指令實(shí)現(xiàn)。(1)指令回路 指令回路梯形圖如圖4-5所示。(2)召喚回路 由于除兩個(gè)端站外，其他各層均有兩個(gè)召喚（上行召喚、下行召喚），而且召喚的響應(yīng)是順向響應(yīng)。另外，若電梯在直駛運(yùn)行時(shí)不響應(yīng)召喚，此時(shí)召喚應(yīng)保留。所以，召喚回路與電梯的運(yùn)行方向及是否直駛關(guān)系密切，為此在召喚回路中加入了反映直駛和方向監(jiān)視的繼電器M1和M2。召喚回路梯形圖如圖4-6所示。圖4-5 指令回路梯形圖圖4-6 召喚回路梯形圖 當(dāng)電梯的層站數(shù)較多時(shí)，此時(shí)內(nèi)指令和外召喚的個(gè)數(shù)就會(huì)迅速增加，內(nèi)指令和外召喚的個(gè)數(shù)為3N-2，N為層站數(shù)，這樣占用PLC的I/O點(diǎn)數(shù)就非常多，造成系統(tǒng)成本增加（同一系列的PLC，一般情況下I/O點(diǎn)決定

46、價(jià)格）。所以，當(dāng)N較大時(shí)，召喚和指令輸入采用外部矩陣掃描輸入或編碼輸入，內(nèi)部譯碼分解的形式；輸出采用內(nèi)部編碼，外部譯碼的形式。當(dāng)然，一般的PLC均具備串行通信接口，也可采用串行通信手段進(jìn)行召喚和指令信號(hào)的輸入，同樣串行通信也可用于其他信號(hào)的輸入。3選向回路選向回路的作用是根據(jù)目前的位置和指令、召喚的情況，決定電梯的運(yùn)行方向是向上或是向下。電梯方向的選擇，實(shí)際就是將指令和召喚的位置與電梯實(shí)際位置相比較。若前者在上，（位置的上、下）電梯則選擇向上，相反則選擇向下。方向的實(shí)現(xiàn)：首先由層樓繼電器形成選向鏈，然后將每層的指令和召喚對(duì)應(yīng)接入。決定電梯的運(yùn)行方向有一下三種情況。（1）自然選向 根據(jù)前文分析，

47、電梯自動(dòng)判斷，選擇方向。（2）強(qiáng)迫選向 若電梯工作在有司機(jī)方式，可通過操縱箱上的向上或向下按鈕，來干預(yù)電梯的運(yùn)行方向，即強(qiáng)迫使其向上或向下。（3）檢修選向 若電梯工作在檢修方式，同樣可使用向上或向下按鈕，使電梯以檢修的速度向上或向下運(yùn)行?？紤]以上因素，電梯的選向回路梯形圖如圖4-7所示。4選擇電路電梯運(yùn)行中，在有些樓層停，在有些樓層不停，這是由選層電路決定的。選層意味著要減速（換速）準(zhǔn)備平層停車。電梯的選層分指令選層和召喚選層，即因某層有召喚或有該層的指令使用電梯在該層停車。其中，指令選層為絕對(duì)的：即若電梯運(yùn)行正常，指令一定能使電梯在該層減速停車。召喚選層是有條件的：一是召喚選層必須滿足同向，

48、即與電梯的運(yùn)行方向一致，所謂“順向截車”；二是直駛時(shí)可將召喚屏蔽，即電梯直駛時(shí)，即使同向的召喚也不能使電梯減速停車。根據(jù)以上情況，電梯選層回路梯形圖如圖4-8所示。5電梯的運(yùn)行線路運(yùn)行線路是電梯控制系統(tǒng)的核心。電梯是有曳引電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)（主回路），主回路的工作受運(yùn)行線路的控制，以形成如圖4-9所示的速度曲線，決定電梯何時(shí)啟動(dòng)加速，何時(shí)運(yùn)行，何時(shí)減速，何時(shí)平層停車。所以電梯的主要性能指標(biāo)（額定速度、舒適感、平層精度等）由運(yùn)行線路決定。（1）啟動(dòng) 電梯的啟動(dòng)，方向是首要條件，門鎖（廳門轎門是否關(guān)好）等安全因素也是必要的。（2）減速 當(dāng)電梯選中某層，意味著將在該層停車，達(dá)到換速點(diǎn)就應(yīng)減速，為平層停車做準(zhǔn)

49、備。圖4-8 電梯選層回路梯形圖圖4-9電梯運(yùn)行速度曲線 （3）平層停車 當(dāng)減速運(yùn)行到平層點(diǎn)時(shí)，說明轎門門砍與廳門門砍基本平齊，可以停車，即將主回路曳引電動(dòng)機(jī)電源斷開，并實(shí)施電磁抱閘。一般平層感應(yīng)器置于轎廂頂上。注意：當(dāng)上、下平層感應(yīng)器全部動(dòng)作后，表示到平層點(diǎn)。6電梯門的控制門電路是電梯控制系統(tǒng)中較為獨(dú)立的單元。它的作用是實(shí)現(xiàn)電梯門的開和關(guān)。電梯的門有兩種：一是轎門，即轎廂的門，門電路通常是轎廂的門的控制線路，轎門是主動(dòng)的，它由專門的門電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，實(shí)現(xiàn)門的開、關(guān)，門電路的主回路如圖4-2所示：另一種門是廳門，即各層門廳的門，廳門是被動(dòng)門，不能自行開、關(guān)，只能由轎門帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)開、關(guān)，一般情況下，當(dāng)

50、轎廂到達(dá)某層停車后，轎廂門上帶有門刀，會(huì)自動(dòng)插入廳門的門鎖中，使門鎖打開，此時(shí)廳門在轎門的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)開、關(guān)，所以電梯若沒到該層，其廳門處于鎖閉狀態(tài)，不能打開，這是安全保障的要求。門電路和控制系統(tǒng)的聯(lián)系就在于這一點(diǎn)，由各廳門和轎門的門鎖電氣限位開關(guān)的常開觸點(diǎn)串聯(lián)后，作為門鎖信號(hào)（X13）。X13為ON，表示全部門安全關(guān)閉，可正常運(yùn)行，否則不能運(yùn)行。開、關(guān)門由門電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過開、關(guān)門繼電器KMJ、GMJ控制M的正、反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。因此，設(shè)計(jì)門的控制時(shí)只需考慮開門和關(guān)門的情況，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的繼電器KMJ或GMJ。（1）開門情況 上班開門、按鈕開門、觸板開門和門區(qū)提前開門。（2）關(guān)門情況 下班關(guān)門、按鈕關(guān)門、

51、停戰(zhàn)自動(dòng)延時(shí)關(guān)門和強(qiáng)迫向上（向下）啟動(dòng)關(guān)門?？紤]以上因素后，門電路的控制梯形圖如圖4-10所示。圖4-10 門電路的控制梯形圖7廳門、轎廂中的信號(hào)與PLC的連接為減少PLC的I/O點(diǎn)個(gè)數(shù)，減少井道中的電纜布線，同時(shí)為系統(tǒng)的維護(hù)提供方便，廳門和轎廂中的輸入、輸出信號(hào)與PLC采集串行通信方式。用89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)專用通信板：一方面實(shí)現(xiàn)PLC與廳門和轎廂的通信；另一方面完成廳門和轎廂輸入信號(hào)的采集，以及輸出信號(hào)的放大驅(qū)動(dòng)。不同通信板中的I/O信號(hào)占用不同的地址與PLC對(duì)應(yīng)通信，為了提高廳門通信板的通用性，特在其中設(shè)置地址開關(guān)用于多機(jī)通信地址設(shè)置。廳門通信板完成各廳門外召喚信號(hào)的采集與指示、樓層

52、指示器的指示、運(yùn)行方向的指示。廳門通信板原理結(jié)構(gòu)圖4-11所示?；就ㄐ虐宄陨吓渲猛猓€需設(shè)置開關(guān)門鑰匙開關(guān)、消防開關(guān)等。轎廂通信板完成轎內(nèi)指令信號(hào)、運(yùn)行方式、開關(guān)門指令、強(qiáng)迫方向指令、安全信號(hào)的采集，轎內(nèi)指令信號(hào)、樓層指示器、運(yùn)行方向的指示，還有自動(dòng)門機(jī)的控制等。由于轎廂通信板的通信地址可事先固定，因而不設(shè)地址開關(guān)。轎廂通信板原理結(jié)構(gòu)如圖4-11所示。圖4-11 廳門通信板原理結(jié)構(gòu)圖圖4-12 轎廂通信板原理結(jié)構(gòu)圖4.6系統(tǒng)的調(diào)試運(yùn)行1.將以上各單元梯形圖進(jìn)行編程。2.將指令輸入PLC。3.調(diào)試運(yùn)行。調(diào)試時(shí)應(yīng)充分運(yùn)用PLC的監(jiān)控、測(cè)試手段。首先進(jìn)行各單元的調(diào)試運(yùn)行，然后再整體調(diào)試。在進(jìn)行系

53、統(tǒng)調(diào)試時(shí)，必須弄清各單元之間的聯(lián)系，找出幾個(gè)關(guān)鍵的元件。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，關(guān)門啟動(dòng)繼電器M13和啟車?yán)^電器M14在電梯啟動(dòng)時(shí)非常重要。換速繼電器Y0在選層減速時(shí)起關(guān)鍵作用，在調(diào)試時(shí)，應(yīng)引起注意。5PLC電梯位移控制應(yīng)用本章采用PLC和變頻器實(shí)現(xiàn)電梯常規(guī)控制的基礎(chǔ)上，利用旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖信號(hào)構(gòu)成位置反饋，實(shí)現(xiàn)電梯的精確位移控制。通過PLC程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)樓層計(jì)數(shù)、換速信號(hào)、門區(qū)和平層信號(hào)的數(shù)字控制，取代井道位置檢測(cè)裝置，提高了系統(tǒng)的可靠性和平層精度。5.1硬件電路圖5-1電路原理圖系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖5-1 所示，其各部分功能說明如下。Q1三相電源斷路圖K1電源控制接觸器K2負(fù)載電機(jī)通斷控制接觸器V

54、S變頻器BU制動(dòng)單元RB能耗制動(dòng)電阻M主拖動(dòng)曳引電機(jī)5.1.1主電路 主電路由三相交流輸入、變頻驅(qū)動(dòng)、曳引機(jī)和制動(dòng)單元幾部分組成。由于采用交-直-交電壓型變頻器，在電梯位勢(shì)負(fù)載作用下，制動(dòng)時(shí)回饋的能量不能饋送回電網(wǎng)，為限制泵升電壓，采用受控能耗制動(dòng)方式。5.1.2PLC控制電路選用OMRON公司C系列60P型PLC。PLC接收來自操縱盤和每層呼梯盒的召喚信號(hào)、轎廂和門系統(tǒng)的功能信號(hào)以及井道和變頻器的狀態(tài)信號(hào)，經(jīng)程序判斷與運(yùn)算實(shí)現(xiàn)電梯的集選控制。PLC在輸出顯示和監(jiān)控信號(hào)的同時(shí)，向變頻器發(fā)出運(yùn)行方向、啟動(dòng)、加/減速運(yùn)行和制動(dòng)停梯等信號(hào)。5.1.3電流、速度雙閉環(huán)電路采用YASAKWA公司的VS-

55、616G5 CIMRG5A 4022變頻器。變頻器本身設(shè)有電流檢測(cè)裝置，由此構(gòu)成電流閉環(huán)；通過和電機(jī)同軸聯(lián)接的旋轉(zhuǎn)編碼器，產(chǎn)生a、b兩相脈沖進(jìn)入變頻器，在確認(rèn)方向的同時(shí)，利用脈沖計(jì)數(shù)構(gòu)成速度閉環(huán)。5.1.4位移控制電路電梯作為一種載人工具，在位勢(shì)負(fù)載狀態(tài)下，除要求安全可靠外，還要求運(yùn)行平穩(wěn)，乘坐舒適，?？繙?zhǔn)確。采用變頻調(diào)速雙環(huán)控制可基本滿足要求，但和國外高性能電梯相比還需進(jìn)一步改進(jìn)。本設(shè)計(jì)正是基于這一想法，利用現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)編碼器構(gòu)成速度環(huán)的同時(shí)，通過變頻器的PG卡輸出與電機(jī)速度及電梯位移成比例的脈沖數(shù)，將其引入PLC的高速計(jì)數(shù)輸入端口0000，通過累計(jì)脈沖數(shù)，經(jīng)世式（1）計(jì)算出脈沖當(dāng)量，由此確定電

56、梯位置。電梯位移： h=SI式中 I累計(jì)脈沖數(shù)S脈沖當(dāng)量S = lpD / (pr) （1）本系統(tǒng)采用的減速機(jī)，其減速比l = 1/32，曳引輪直徑D = 580mm，電機(jī)額定轉(zhuǎn)速ned = 1450r/min，旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)p = 1024，PG卡分頻比r = 1/18，代入式（1）得 ： S = 1.0mm / 脈沖5.2程序設(shè)計(jì)利用變頻器PG卡輸出端（TA2.1）將脈沖信號(hào)引入PLC的高速計(jì)數(shù)輸入端0000，構(gòu)成位置反饋。高速計(jì)數(shù)器（CNT47）累加的脈沖數(shù)反映電梯的位置。高速計(jì)數(shù)器的值不斷地與各信號(hào)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)進(jìn)行比較，由此判斷電梯的運(yùn)行距離、換速點(diǎn)、平層電和制動(dòng)停車點(diǎn)等

57、信號(hào)。理論上這種控制方式其平層誤差可在1個(gè)脈沖當(dāng)量范圍。在考慮減速機(jī)齒輪嚙合間隙等機(jī)械因素情況下，電梯的平層精度可達(dá)5mm內(nèi)，大大低于國標(biāo)15mm的標(biāo)準(zhǔn)，滿足電梯起制動(dòng)平滑，運(yùn)行平穩(wěn)，平層準(zhǔn)確的要求。電梯在運(yùn)行過程中，通過位置信號(hào)檢測(cè)，軟件實(shí)時(shí)計(jì)算以下位置信號(hào)：電梯所在樓層位置、快速換速點(diǎn)、中速換速點(diǎn)、門區(qū)信號(hào)和平層位置信號(hào)等。由此省去原來每層在井道中設(shè)置的上述信號(hào)檢測(cè)裝置，大大減少井道檢測(cè)元件和信號(hào)連線，降低成本。下面針對(duì)在實(shí)現(xiàn)集選控制基礎(chǔ)上新增添的樓層計(jì)數(shù)、快速換速、中速換速、門區(qū)和平層信號(hào)5個(gè)子程序進(jìn)行介紹。5.2.1樓層計(jì)數(shù)本設(shè)計(jì)采用相對(duì)計(jì)數(shù)方式。運(yùn)行前通過自學(xué)習(xí)方式，測(cè)出相應(yīng)樓層高度

58、脈沖數(shù)，對(duì)應(yīng)4層電梯分別存入3個(gè)內(nèi)存單元DM06 DM08。樓層計(jì)數(shù)器（CNT46）為一雙向計(jì)數(shù)器，當(dāng)?shù)竭_(dá)各層的樓層計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)，根據(jù)運(yùn)行方向進(jìn)行加1或減1計(jì)數(shù)。樓層計(jì)數(shù)程序流程圖如圖5-2 所示。圖5-2樓層計(jì)數(shù)子程序5.2.2快速換速及原理當(dāng)高速計(jì)數(shù)器值與快速換速點(diǎn)對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)相等時(shí)，若電梯處于快速運(yùn)行且本層有選層信號(hào)，發(fā)快速換速信號(hào)。若電梯中速運(yùn)行或雖快速運(yùn)行但本層無選層信號(hào)，則不發(fā)換速信號(hào)。程序流程圖如圖4-3所示。中速換速與快速換速判斷方法類似，不再重復(fù)。圖5-3快速換速子程序快速換速工作原理介紹，梯形圖如圖5-4所示圖5-4快速換速梯形圖圖中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元DM01為快速換速距離脈沖數(shù)，D

59、M30為樓層間距脈沖數(shù)，DM31為快速換速點(diǎn)對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)，DM34為高速換速比較區(qū)間下限，DM35為高速換速比較區(qū)間上限，HR01為快速換速點(diǎn)開始信號(hào)，1507為快速運(yùn)行信號(hào)，1700為選層信號(hào)，0010為零速信號(hào)，0503為快速換速輸出信號(hào)。以上行為例，DM31快速換速點(diǎn)對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)是樓層間距DM30與快速換速舉例DM01之差；DM31和DM30的值分別賦給DM34和DM35。運(yùn)行時(shí)高速計(jì)數(shù)器不斷累加脈沖數(shù)，每個(gè)掃描周期計(jì)數(shù)器的值與DM34 DM35區(qū)段進(jìn)行比較。當(dāng)其值進(jìn)入DM34與DM35區(qū)段時(shí)，HR01置位，表示進(jìn)入快速換速區(qū)間；若此時(shí)有選層信號(hào)且電梯為快速運(yùn)行，則發(fā)快速換速信號(hào)（050

60、3置ON）。5.2.3門區(qū)信號(hào)當(dāng)高速計(jì)數(shù)器CNT47數(shù)值在門區(qū)所對(duì)應(yīng)脈沖數(shù)范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)門區(qū)信號(hào)。程序流程圖如圖5-5所示。平層信號(hào)與區(qū)信號(hào)判斷方法類似，不再重復(fù)。圖5-5門區(qū)信號(hào)子程序5.2.4脈沖信號(hào)故障檢測(cè)脈沖信號(hào)的準(zhǔn)確采集和傳輸在本系統(tǒng)中顯得尤為重要，為檢測(cè)旋轉(zhuǎn)編碼器和脈沖傳輸電路故障，設(shè)計(jì)了有無脈沖信號(hào)和錯(cuò)漏脈沖檢測(cè)電路，通過實(shí)時(shí)檢測(cè)確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。為消除脈沖計(jì)數(shù)累計(jì)誤差，在基站設(shè)置復(fù)位開關(guān)，接入PLC高速計(jì)數(shù)器CNT47的復(fù)位端0001。運(yùn)行中，高速計(jì)數(shù)器累計(jì)值實(shí)時(shí)與樓層計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)進(jìn)行比較，相等時(shí)發(fā)出樓層計(jì)數(shù)信號(hào)，上行加1，下行減1。為防止計(jì)數(shù)器在計(jì)數(shù)脈沖高電平期間重復(fù)計(jì)數(shù)

61、，采用樓層計(jì)數(shù)信號(hào)上沿觸發(fā)樓層計(jì)數(shù)器。6FX2N系列PLC在電梯變頻調(diào)速控制系統(tǒng)中的應(yīng)用6.1系統(tǒng)總體構(gòu)成電梯的電氣控制系統(tǒng)分為拖動(dòng)調(diào)速部分和邏輯控制部分。拖動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)用電梯專用變頻器，采用VVVF調(diào)速方式。邏輯控制系統(tǒng)采用PLC，充分發(fā)揮PLC控制系統(tǒng)接線簡單、可靠性高、維護(hù)方便的特點(diǎn)。井道信號(hào)的采集，可充分利用專用變頻器功能，采用直接距離控制，除保留平層感應(yīng)器、上下終端強(qiáng)迫減速開關(guān)極限開關(guān)外，省去井道中的感應(yīng)器。各廳門幾轎廂與主控機(jī)房的電氣連接。為簡化接線，減少故障可能，在各廳門及轎廂設(shè)置通信板，采用RS-485通信總線，完成各廳門及轎廂與主機(jī)的信號(hào)通信。電梯電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖6-1所示。召喚盒廳門通信板召喚盒廳門通信板PLC變頻器曳引機(jī)光電編碼器轎廂通信板操縱箱轎廂操縱箱圖6-1 電梯電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)