湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）445-摘要PLC（可編程控制器）作為一種工業(yè)控制微型計算機(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，在工業(yè)生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。變頻技術(shù)的發(fā)展推動了PLC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)控計算機(jī)之間的許多控制領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代城市的發(fā)展，高層建筑日益增多，電梯成為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚拇焦ぞ?。電梯性能的好壞對人們生活的影響越來越顯著，因此必須努力提高電梯系統(tǒng)的性能，保證電梯的運行即高效節(jié)能又安全可靠。本文詳細(xì)闡述了四層集選控制電梯自動運行程序的設(shè)計過程，內(nèi)容包括電梯電力拖動方式的選擇，電氣控制方式的選擇，以及程序的軟硬件設(shè)計和說明。關(guān)鍵詞：電梯，PLC，變頻調(diào)速AbstractPLC(ProgrammableLogicalController)tookonekindmostimportant,theapplicationsituationmostindustriescontrolmicrocomputer,itisconvenient,operationsimpleinparticularbyitsprogrammingmeritandsoonredundantreliability,obtainedthewidespreadapplicationintheindustrialproductionprocess.Itappliesthelargescaleintegratedcircuit,theminiaturemachinetechnologyandthecommunicationtechnologydevelopmentachievement,graduallyformedhadthemanykindsofmerits.Withthedevelopmentofmoderncities,theincreasinghigh-risebuildings,elevatorsbecomeanindispensablemeansoftransportfordailylife.Elevatorperformanceisgoodorbadinfluenceonpeople'slivesmoresignificantly,itmuststrivetoimprovetheperformanceofelevatorsystemtoensurethatenergy-efficientelevatoroperationsafeandreliable.Thisthesisparticularlyexpatiatethedesignprocessofthefour-layselevatorautomaticcirculation.thecontentsincludesthechoiceoftheelectricdragmode,theelectriccontrolsmodeandthesoft-hardwareofthedesignprocedurewithexplains.Keywords:elevator;PLC;VVVF目錄TOC\o"1-2"\h\u24498第一章緒論 -4-1492第二章電梯概論 -5-33382.1電梯的定義與簡介 -5-153052.2電梯的發(fā)展概況 -6-38012.3電梯的發(fā)展展望 -6-129102.4電梯的主要組成 -7-3422.5電梯的分類 -10-306832.6電梯的主要性能指標(biāo) -12-31237第三章設(shè)計方案的確定 -12-215163.1電梯電力拖動方案選擇 -12-121153.2電梯的電氣控制系統(tǒng)方案選擇 -17-149第四章電梯的硬件設(shè)計 -26-179184.1基于PLC的電梯系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) -26-253194.2電梯調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 -31-15021第五章電梯的軟件設(shè)計 -44-1542參考文獻(xiàn) -45-20845結(jié)束語 -46-第一章緒論1854年，在紐約水晶宮舉行的世界博覽會上，美國人伊萊沙·格雷夫斯·奧的斯第一次向世人展示了他的發(fā)明－歷史上第一部安全升降梯。從那以后，升降梯在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。以奧的斯的名字而命名的電梯公司也開始了她輝煌的旅程。150年以來，她已經(jīng)發(fā)展成為世界、亞洲和中國領(lǐng)先的電梯公司。自從我國實行改革開放政策以來，全國各地高層建筑不斷涌現(xiàn)，作為高樓的垂直交通工具—電梯，其需求量日益增長。各種類型、規(guī)格繁多的電梯已在高樓內(nèi)投入運行。電梯是垂直運輸工具，屬于位能負(fù)載，并且要求頻繁起停，隨著載客量多少的變化、上下行的變換，在空載上行或重載下行時，電動機(jī)的負(fù)載最小，甚至是處于發(fā)電狀態(tài)，而電梯在重載上行或空載下行時，電動機(jī)的負(fù)載最大，是處于電動狀態(tài)，這就要求電動機(jī)在四象限運行。傳統(tǒng)的電梯曳引電動機(jī)采用接觸器來實現(xiàn)電動機(jī)工作狀態(tài)的改變，雙速異步電動機(jī)在定子回路中串電抗與電阻來實現(xiàn)電動機(jī)的調(diào)速，這滿足不了乘客的舒適感；另外，傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)由繼電器控制邏輯組成，存在著電氣元件多、功能弱、電氣故障頻繁，可靠性差和工作壽命短等缺陷。可編程控制器（PLC:ProgrammableLogicController）是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點，目前，電梯的繼電器控制方式已由原來直流調(diào)速逐漸過渡到了交流變頻調(diào)速，不僅能滿足乘客的舒適感和保證平層的精度，還可以降低能耗，節(jié)約能源，減小運行費用。因此，PLC控制技術(shù)加變頻調(diào)速已成為現(xiàn)代電梯行業(yè)的一個熱點。第二章電梯概論2.1電梯的定義與簡介英譯:elevator(一般商業(yè)用此詞）；lift；movingstaircase一種以電動機(jī)為動力的垂直升降機(jī)，裝有箱狀吊艙，用于多層建筑乘人或載運貨物。也有臺階式，踏步板裝在履帶上連續(xù)運行，俗稱自動電梯。服務(wù)于規(guī)定樓層的固定式升降設(shè)備。它具有一個轎廂，運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)形式便于乘客出入或裝卸貨物。習(xí)慣上不論其驅(qū)動方式如何，將電梯作為建筑物內(nèi)垂直交通運輸工具的總稱。2.2電梯的發(fā)展概況1.電梯的速度要求越來越快，高速、超高速電梯的數(shù)量愈來愈多。2.電梯的拖動技術(shù)有了較大的發(fā)展，直流電梯由于能耗大、維修量大等缺點。逐步被交流電梯所代替，液壓電梯由于運行平穩(wěn)，機(jī)房位置靈活到呢個特點，使得在低樓層場合得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。交流拖動電梯更是得到迅速的發(fā)展，已由以前的變極調(diào)速（AC-VP）發(fā)展成為調(diào)壓調(diào)速（AC-VV）及調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速（AC-VVVF），使得電梯的速度、加速度控制更加符合人們的生理要求，電梯的舒適感大為改善。3.電梯的邏輯控制已從過去的繼電器——接觸器控制發(fā)展為可編程控制器（PLC）和微機(jī)控制，控制方式也從手柄控制、信號控制發(fā)展為集選控制、并聯(lián)控制、群控等，電梯可靠性得到很大的提高。4.電梯的管理功能不斷加強(qiáng)，電梯廣泛采用微機(jī)控制技術(shù)，不斷滿足用戶的使用功能要求。5.智能群控管理得到廣泛應(yīng)用。6.機(jī)械傳動方面，由于國際上機(jī)構(gòu)加工水平的不斷提高，使斜齒傳動和行星齒輪傳動在電梯上的應(yīng)用日益廣泛，已使電梯的傳動形式多樣化。2.3電梯的發(fā)展展望1.結(jié)構(gòu)不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化。隨著新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的發(fā)展，電梯的機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單化、體積小型化、材料輕型化、工藝先進(jìn)化、外觀漂亮化。同時，無機(jī)房電梯在新世紀(jì)將會有較大速度發(fā)展。2.技術(shù)含量更高，性能更好。電梯行業(yè)技術(shù)發(fā)展非常迅速，幾年前推出的具有先進(jìn)性能、高舒適性的VVVF電梯，如今已成為電梯行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)配置，因為永磁同步無齒倫曳引機(jī)逐步成為新型曳引機(jī)的主流；由于永磁技術(shù)的先進(jìn)性，將來很有可能取代VVVF技術(shù)。另外，網(wǎng)絡(luò)控制和智能群控系統(tǒng)以其控制的先進(jìn)性、快速性、準(zhǔn)確性和可靠性亦是電梯的發(fā)展潮流。3.安裝更方便、更快捷。高效、安全、可重復(fù)使用的無腳手架安裝，將是高層電梯安裝的主要方式，隨著技術(shù)的開發(fā)、應(yīng)用，電梯的硬件系統(tǒng)給安裝帶來更大的方便，使電梯安裝更快、效率更高。此外，電梯的雙向安全裝置、無地坑、無線控制、綠色環(huán)?！踩h(huán)保、節(jié)能、舒適，也將是未來電梯的重要發(fā)展方向。2.4電梯的主要組成電梯是一種復(fù)雜的機(jī)電產(chǎn)品，一般由機(jī)房、轎廂、廳門及井道和井底設(shè)備等四個基本部分組成。2.4.1機(jī)房機(jī)房位于電梯井道的最上方或最下方，用于裝設(shè)曳引機(jī)、控制柜、限速器、選層器、地震監(jiān)測儀、配線板、總電源開關(guān)及通風(fēng)設(shè)備等。機(jī)房結(jié)構(gòu)必須堅固，防震和隔音，有足夠的面積，、高度、承重能力和良好的通風(fēng)條件，而且室內(nèi)經(jīng)常保持有適度的照明亮度，保持干燥清潔等。通常有如下的規(guī)定：1.面積一般至少為井道側(cè)面積的2倍以上，對交流電梯，一般為2～2.5倍；對直流電梯，一般為3～3.5倍。2.高度指機(jī)房地面至頂板的垂直距離。對客梯、病房梯，一般為2.2～2.8m以上；對貨梯，一般為2.2～2.4m以上。3．承重能力機(jī)房的地板要求能承重6kPa(雜物梯為4kPa)的均部載荷。在曳引機(jī)安裝的上方，應(yīng)設(shè)吊鉤用于維修。鉤的承重能力如下：對額定載重量500～3000kg的電梯，應(yīng)大于2000kg；對額定載重量5000kg的電梯，應(yīng)大于3000kg。2.4.2曳引機(jī)曳引機(jī)是電梯升降的動力源，由曳引電動機(jī)、電磁制動器、減速器、曳引輪和盤車手輪等組成，通過業(yè)余繩與曳引繩輪的摩擦產(chǎn)生的牽引力來實現(xiàn)轎廂和平衡對重升降驅(qū)動裝置。按曳引電動機(jī)與曳引輪之間有無減速箱，又可以分為有齒輪曳引機(jī)和無齒輪曳引機(jī)。有齒輪曳引機(jī)采用渦輪蝸桿減速傳動。1.曳引電動機(jī)：根據(jù)梯形的不同，可分別采用籠型單速電動機(jī)、籠型雙速電動機(jī)、籠型三速電動機(jī)或直流電動機(jī)。2.電磁制動器：采用閉式雙制動瓦塊直流電磁制動器，電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時松閘，停止時制動，以保持轎廂位置不變。3.曳引輪：具有V形、半圓形或帶缺口的繩槽輪，靠摩擦力曳引起動。d)盤車手輪：裝在曳引電動機(jī)的后端軸上，供盤手時使用。2.4.3轎廂與對重轎廂轎廂是用來安全運送乘客及物品到目的層的箱體裝置，它的運行軌跡是在曳引鋼絲的牽引下沿導(dǎo)軌上下運行。它由轎廂架和轎廂體組成。轎廂架是轎廂體的承重構(gòu)架。是由上橫梁、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)操縱按鈕等組成；轎廂體空間的大小由額定載重量和額定載客量決定。對重對重又稱平衡重，起到平衡轎廂的作用。對重與轎廂通過曳引鋼絲繩連接，利用曳引鋼絲繩與曳引輪槽之間的摩擦力驅(qū)動轎廂的上升和下降。2.4.4門系統(tǒng)門系統(tǒng)由轎廂門、層門、開門機(jī)、聯(lián)動機(jī)構(gòu)、門鎖等組成。轎廂門社在轎廂入口，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、門靴和門鎖裝置及開鎖裝置組成；開門機(jī)設(shè)在轎廂上，是轎廂門和層門啟閉的動力源。廳門是為確保在每一層候梯廳的乘客安全而設(shè)置的開閉裝置，門上帶有機(jī)器鎖及電氣接點，只有在轎廂停層和平層時才被打開?？吞荻酁樽詣娱_關(guān)門，開關(guān)門由轎廂門上的開門刀帶動廳門上的橡皮勒轆來完成的，而轎廂門是由轎廂上的開關(guān)門裝置驅(qū)動的。2.4.5井道與井底設(shè)備曳引鋼絲繩連接轎廂與對重，驅(qū)動轎廂上下運行。井道由圍壁、頂板及底坑圍成一個在納電梯轎廂和對重的有限空間。為了出人，在每個層站開有入口。圍壁它的作用是將電梯與外界分隔開，當(dāng)導(dǎo)軌架直接安裝在圍壁上時，它還應(yīng)承受費切力。圍壁的結(jié)構(gòu)分為封閉式和空格式。導(dǎo)軌使轎廂和平衡對重在井道內(nèi)垂直升降的導(dǎo)向裝置。限速鋼絲繩、張緊裝置用以防止限速鋼絲繩的松弛或搖動，把轎廂速度正確地傳送到限速器的輔助裝置。補償鏈由于轎廂升降，轎廂側(cè)與對重側(cè)的曳引鋼絲繩重量比隨之變化。為了修正這個變化，減輕曳引電動機(jī)負(fù)載，將轎廂與對重用補償鏈連接起來，一般用于提升高度超過30m的電梯。終端保護(hù)裝置由終端電氣保護(hù)裝置和機(jī)械緩沖裝置兩部分組成，終端電氣保護(hù)裝置由換速開關(guān)、限位開關(guān)和極限開關(guān)組成。機(jī)械緩沖裝置指位于底坑的各種緩沖器，他們是電梯安全保護(hù)的最后一道措施，設(shè)置在井道底坑中且正對轎廂和對重，其作用時防止轎廂和對重沖頂撞底。常用的緩沖器有彈簧緩沖器和油壓緩沖器。2.4.6電力拖動系統(tǒng)不論采用交流拖動系統(tǒng)還是用直流拖動系統(tǒng)，電梯的電力拖動系統(tǒng)主要由曳引電機(jī)、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、調(diào)速裝置等部分組成。如圖1所示。圖1電力拖動系統(tǒng)框圖曳引電動機(jī)是電梯的動力源，根據(jù)電梯的配置可采用交流電動機(jī)或直流電動機(jī)；供電系統(tǒng)是為電動機(jī)提供電源的裝置；速度反饋裝置是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運行速度信號，一般采用測速發(fā)電機(jī)或速度脈沖發(fā)生器，與電動機(jī)相連；調(diào)速裝置對曳引電動機(jī)實行調(diào)速控制。2.4.7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,它們的作用是對電梯的運行實行操縱和控制。2.4.8安全保護(hù)系統(tǒng)電梯安全保護(hù)系統(tǒng)主要包括機(jī)械安全裝置和電氣安全裝置兩部分。機(jī)械安全裝置主要有：限速器一種用于將曳引繩制動的離心式裝置，它會帶動轎廂安全裝置，當(dāng)電梯向下的速度超過預(yù)定值時，它會起動斷電開關(guān)并剎住電梯。安全鉗設(shè)置在電梯轎廂下部的，用于電梯超速下降時動作的安全鉗。在達(dá)到限速器動作時，甚至在懸掛鋼絲繩斷裂的情況下，安全鉗應(yīng)能保證使?jié)M載轎廂制停在導(dǎo)軌上，并能保持靜止?fàn)顟B(tài)。緩沖器設(shè)在井道底坑的地面上，若由于某種原因，當(dāng)轎廂或?qū)χ匮b置超越極限位置發(fā)生蹲底時，用來吸收轎廂或?qū)χ匮b置動能的制停裝置。安全窗、盤車手輪等。電氣安全裝置:除必須在電氣控制環(huán)節(jié)予以精心設(shè)計外，根據(jù)1987年頒布、1995年修改的GB7588—87的《電梯制造與安裝安全規(guī)范》的要求，不論何種電梯均要符合標(biāo)準(zhǔn)中的安全保護(hù)要求。主要是：超速斷繩保護(hù)當(dāng)電梯下降速度超過額定速度的一定值時，限速器和安全鉗先后動作，強(qiáng)令電梯停止。層門鎖保護(hù)各樓層的層門必須要有機(jī)械和電氣的聯(lián)鎖保護(hù)。電梯門的安全保護(hù)環(huán)節(jié)主要指在關(guān)門過程中防止夾傷乘客等人員，一般有：安全觸板、光電保護(hù)或電子光幕保護(hù)裝置和關(guān)門力限制保護(hù)等。上、下端站的強(qiáng)迫減速保護(hù)為了防止電梯在兩端站的永磁感應(yīng)器或選層器觸點等失效而產(chǎn)生不了減速信號所導(dǎo)致的快速沖頂或蹲底，在電梯井道內(nèi)的兩端設(shè)置強(qiáng)迫減速裝置。上、下方向限位保護(hù)及終端保護(hù)當(dāng)電梯運行至兩端站，若由于平層停車裝置不起作用時，則應(yīng)通過設(shè)置的SQ11（或SQ21）開關(guān)起作用而切斷電梯的運行方向繼電器或接觸器，從而使電梯強(qiáng)行停車。缺相、錯想保護(hù)為防止檢修時不慎而造成三相動力線的相序與原相序有所不同而使得電梯原定的運行方向變更為相反的方向，或者電源缺相情況下的不正常運轉(zhuǎn)而導(dǎo)致燒損電機(jī)現(xiàn)象的發(fā)生，必須在電梯控制系統(tǒng)中設(shè)置缺相、錯想的保護(hù)繼電器。電梯電氣控制系統(tǒng)中的短路保護(hù)均用不同容量的熔斷器進(jìn)行短路保護(hù)。曳引電動機(jī)的過載保護(hù)一般最常用的過載保護(hù)是熱繼電器保護(hù)。除了上述的短路保護(hù)和過載保護(hù)外，現(xiàn)在也常用帶有失壓、短路過載等保護(hù)作用的空氣自動開關(guān)作為電梯電源的主控制開關(guān)。本設(shè)計即采用了此種方式保護(hù)電梯電源。2.5電梯的分類2.5.1按用途分類乘客電梯

乘客電梯為運送乘客而設(shè)計的電梯，必須有完善的安全設(shè)施以及一定的轎內(nèi)裝飾。載貨電梯

載貨電梯主要為運送貨物而設(shè)計,

通常有人伴隨的電梯，有必要的安全保護(hù)裝置?？拓浱荩ㄋ追Q服務(wù)梯）（Ⅱ類）主要是用作運送乘客，但也可以運送貨物的電梯。它與乘客電梯的區(qū)別就是在于轎廂內(nèi)部裝飾結(jié)構(gòu)和使用場合不同而言。病床電梯（俗稱醫(yī)梯）（Ⅲ類）為運送醫(yī)院病人及其病床二設(shè)計的電梯，其轎廂具有窄而長的特點。雜物電梯（Ⅴ類）供圖書館、辦公樓、飯店運送圖書、文件、食品等。而絕不允許人員進(jìn)入的小型運貨電梯。消防梯火警情況下能適應(yīng)消防員專用的電梯，在非火警情況下可作為一般客梯或客貨梯使用。其他類型的電梯如：船舶電梯、觀光電梯、汽車電梯等。2.5.2按驅(qū)動方式分類交流電梯曳引電動機(jī)是交流異步電動機(jī)的電梯,主要有：交流單速電梯、交流雙速電梯、交流調(diào)速電梯、交流高速電梯。直流電梯曳引電動機(jī)是電梯專用的直流電動機(jī)的電梯，主要有：直流快速電梯、直流高速電梯、液壓電梯電梯的升降是依靠液壓傳動的，有：柱塞直頂式、柱塞側(cè)頂式。2.5.3按曳引機(jī)有無減速箱分類有齒輪電梯電梯曳引輪的轉(zhuǎn)速與電動機(jī)的轉(zhuǎn)速不相等（電動機(jī)轉(zhuǎn)速＞曳引輪轉(zhuǎn)速）.無齒輪電梯電梯曳引輪轉(zhuǎn)速與電動機(jī)轉(zhuǎn)速相等，中間無蝸輪蝸桿減速箱或齒輪減速箱。2.5.4按電梯有無司機(jī)分類有司機(jī)電梯電梯的各種工作狀態(tài)由經(jīng)過專業(yè)安全技術(shù)培訓(xùn)的專職司機(jī)的操縱來實現(xiàn)。無司機(jī)電梯乘客自己操縱的電梯。有/無司機(jī)電梯這類電梯可以在司機(jī)操作下工作，也可以在無司機(jī)狀態(tài)下工作。基本上是按無司機(jī)控制設(shè)計的。2.5.5按操縱控制方式分類門外按鈕控制小型雜物電梯。轎廂手柄開關(guān)控制自平自動門電梯。內(nèi)外按鈕控制自平自動門電梯。選層按鈕控制自平自動門電梯。集選控制或向下集選控制電梯。兩臺并聯(lián)集選控制電梯。三臺并聯(lián)集選控制電梯。梯群控制電梯（群控電梯）。2.6電梯的主要性能指標(biāo)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。對電梯性能的要求，一般有安全性、可靠性、舒適感和快速性、停站準(zhǔn)確性、振動、噪聲及電磁干擾、節(jié)能和裝潢等幾項。2.7現(xiàn)代電梯的控制要求現(xiàn)代電梯的自動化程度和智能要求越來越高，可以有下列基本功能，這些功能有的是廠家作為標(biāo)準(zhǔn)功能配置在電梯上，有的是可按用戶要求配置。但是由于本次設(shè)計工作的時間有限，只能完成其中的一些主要的最基本的控制要求。（1）電梯運行到指定位置后應(yīng)具有手動或自動開/關(guān)門的功能。（2）利用指示燈顯示電梯廂外的呼喚信號、電梯廂內(nèi)的指令信號和電梯的到達(dá)信號。（3）能自動判斷電梯的運行方向，并發(fā)出響應(yīng)的指示信號。（4）電梯的上行下行有一臺電機(jī)牽引。電機(jī)正傳，電梯上升；電梯反轉(zhuǎn)，電梯下降。（5）電梯轎廂門由另一臺小功率電機(jī)驅(qū)動。電機(jī)正傳，轎廂門打開；電機(jī)反轉(zhuǎn)，轎廂門關(guān)閉。（6）每一層樓設(shè)有呼叫按鈕；轎廂內(nèi)設(shè)有開關(guān)轎廂門按鈕；轎廂內(nèi)的層面指令按（7）電梯啟動、運行、到站實現(xiàn)速度的調(diào)節(jié)。第三章設(shè)計方案的確定3.1電梯電力拖動方案選擇3.1.1電梯電力拖動系統(tǒng)的功能電梯的電力拖動系統(tǒng)應(yīng)具有如下功能：有足夠的驅(qū)動力和制動力，能夠驅(qū)動轎廂、轎門及廳門完成必要的運動和可靠的靜止。在運動中有正確的速度控制，以保證有良好的舒適性和平層準(zhǔn)確度。動作靈活、反應(yīng)迅速，在特殊情況下能夠迅速制停。系統(tǒng)工作效率高，節(jié)能環(huán)保。3.1.2幾種電梯主驅(qū)動系統(tǒng)性能比較自世界上第一臺真正的電梯問世100多年以來，經(jīng)過漫長的技術(shù)發(fā)展道路，現(xiàn)在基本上有兩大類：直流電梯主驅(qū)動系統(tǒng)：由直流發(fā)電機(jī)直接供電的發(fā)電機(jī)電動機(jī)的電梯驅(qū)動系統(tǒng)；由靜止器件整流供電的晶閘管電動機(jī)的電梯驅(qū)動系統(tǒng)；特點：電梯運行性能優(yōu)良，特別是動態(tài)性能極佳。交流電梯主驅(qū)動系統(tǒng)交流單速電梯驅(qū)動系統(tǒng)；具有兩種或多種速度的交流異步電動機(jī)作為電梯主驅(qū)動力的交流雙速或多速電梯驅(qū)動系統(tǒng)；同步電動機(jī)的交流電梯驅(qū)動系統(tǒng)；特點：用交流異步電動機(jī)作電梯主驅(qū)動系統(tǒng)的最大特點是交流電動機(jī)本身結(jié)構(gòu)簡單，因此制造成本低廉；無換向器，故價格便宜、維護(hù)保養(yǎng)方便，且可靠性大大優(yōu)于直流電動機(jī)。表1交流調(diào)速電梯與一般電梯的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性能比較性能交流調(diào)速電梯交流雙速電梯直流快速電梯運行時間停層前必須低速運行，采用直接?？渴?，可縮短運行時間。運行一層時間比交流雙速的可縮短15%~20%交流調(diào)速的運行時間不受負(fù)載影響為了平層，需要若干長的平層低速運行段運行時間按負(fù)載變化而變化與交流電梯一樣可進(jìn)行連續(xù)速度控制，但有較長的低速爬行段不受負(fù)載影響平層誤差進(jìn)行按速度反饋的減速控制，其平層誤差比交流雙速控制的少得多，一般不大于+/-10mm平層誤差受負(fù)載變化的影響較交流雙速的少得多用機(jī)械制動器停止方式的容易受負(fù)載變化的影響，誤差也較大進(jìn)行與符合變動有關(guān)的精確平層控制，所得到的平層精確度是穩(wěn)定的，一般不大于+/-10mm舒適感接近于直流快速電梯，其感覺像坐船一樣受負(fù)載變化的影響較少VVVF系統(tǒng)式，其感覺很好在起動和減速階段極對數(shù)變換時有沖擊不受負(fù)載的影響，乘坐舒適3.1.3電梯主驅(qū)動拖動方案的選擇如前文所述，本設(shè)計方案采用了交流異步電動機(jī)驅(qū)動的電梯主驅(qū)動系統(tǒng)，而交流調(diào)速電梯的主驅(qū)動控制系統(tǒng)主要有：變極對數(shù)和變電壓的驅(qū)動調(diào)速系統(tǒng)；動力制動控制的主驅(qū)動調(diào)速系統(tǒng)；典型：瑞士迅達(dá)電梯公司推廣的渦流制動系統(tǒng)直流能耗制動的主驅(qū)動調(diào)速系統(tǒng)；典型：直流“DB”系統(tǒng)；“Dia--Glide”系統(tǒng)反接制動的主驅(qū)動系統(tǒng)；典型：GAMMA—160系統(tǒng)；交流變壓變頻（VVVF）調(diào)速系統(tǒng)；等六種主要交流調(diào)速系統(tǒng)。VVVF控制的電梯相對于交流雙速電梯、交流調(diào)壓調(diào)速電梯(ACVV)都有十分突出的優(yōu)點。：變頻調(diào)速使電梯的起動加速和制動減速過程非常平穩(wěn)、舒適。由于驅(qū)動系統(tǒng)不僅可以工作在電動狀態(tài)（即工作在第Ⅰ、Ⅲ象限），也可工作在再生發(fā)電狀態(tài)（即工作在第Ⅱ、Ⅳ象限），因此可以說這種VVVF的主驅(qū)動調(diào)速系統(tǒng)可工作在“四個象限”內(nèi)。這樣使得系統(tǒng)的電能消耗進(jìn)一步減低。再加上驅(qū)動系統(tǒng)完全用電力半導(dǎo)體器件，而使驅(qū)動系統(tǒng)工作在高效率狀態(tài)?？刂葡到y(tǒng)可全部使用半導(dǎo)體集成器件，系統(tǒng)工作十分可靠。雖然VVVF系統(tǒng)維持了磁通與轉(zhuǎn)矩恒定的靜態(tài)穩(wěn)定關(guān)系，早年還沒像直流驅(qū)動系統(tǒng)那樣地考慮到“電腦慣性”影響的動態(tài)轉(zhuǎn)矩控制。自“矢量控制”技術(shù)發(fā)明以來，VVVF調(diào)速系統(tǒng)的性能已完全趕上甚至超過直流調(diào)速系統(tǒng)。下面與ACVV控制的電梯相比較。1.安全可靠。先進(jìn)的電腦控制技術(shù)，完善的檢測、自診斷、自保護(hù)功能最大限度地考慮了電梯在任何情況下出現(xiàn)故障的可能性，設(shè)置了各種防故障和應(yīng)急裝置。2.舒適感好。理想的電梯運行速度曲線，根據(jù)人體生理適應(yīng)能力由高性能的微電腦設(shè)計而成，采用矢量控制技術(shù)對交流電動機(jī)進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，使電梯運行極其平衡、舒適。3.高速高性能。高速運行，最佳召喚應(yīng)答處理和分配方式，根據(jù)乘客人流情況快速反應(yīng)自動調(diào)節(jié)，使電梯運行迅速、合理，最大限度地縮短乘客候梯時間，使電梯運行效率得到充分發(fā)揮。4.節(jié)約電能。全電腦控制的變壓變頻調(diào)速(VVVF)系統(tǒng)，不僅性能優(yōu)異、功能齊全、質(zhì)量可靠，而且具有優(yōu)異的節(jié)能效果，與目前同規(guī)格的ACVV相比，節(jié)能約40%，并可使用戶電源容量也大量減小。5.節(jié)省機(jī)房空間。超小型的機(jī)房全電腦控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的機(jī)房控制系統(tǒng)相比，體積減少1/2以上，重量大大減輕。因此，節(jié)省機(jī)房空間，減輕機(jī)房承重，提高建筑利用率，從而可節(jié)約建筑費用。6.利用率高。全電腦控制可以方便地使兩臺、三臺、四臺以上的電梯進(jìn)行群控，合理安排，合理分配，提高電梯的運行效率。7.準(zhǔn)確的平層精度。經(jīng)過電腦的高速、大量運算，采用高精度光電碼盤，將速度—轉(zhuǎn)矩—位置全閉環(huán)，停車時零速抱閘，平層精度在2mm以內(nèi)。8.自學(xué)習(xí)井道信息功能。自動學(xué)習(xí)電梯的提升高度、樓層間距，自動根據(jù)?？烤嚯x選擇運行曲線。9.維護(hù)方便。現(xiàn)代化高科技設(shè)計，全電腦控制，大規(guī)模集成電路和半導(dǎo)體大功率模塊在電梯控制中的應(yīng)用，使現(xiàn)代電梯控制部份的可靠性、免維護(hù)性大大提高；新技術(shù)、新材料的應(yīng)用，加強(qiáng)了電梯機(jī)械部件的耐磨損程度，提高了機(jī)械可靠性；自診斷能力和遠(yuǎn)程報警功能的實現(xiàn)，使得電梯維修保養(yǎng)工作越來越簡單，越來越有針對性，越來越快速。各類主驅(qū)動調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性能比較詳見表2。表2各類主驅(qū)動調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性能比較系統(tǒng)名稱性能特點直流DB系統(tǒng)VVVF系統(tǒng)東芝的反接制動系統(tǒng)瑞士的渦流制動系統(tǒng)起動控制開環(huán)控制，串電阻起動，單速或雙速電機(jī)閉環(huán)控制，變壓變頻起動閉環(huán)控制，用晶閘管整流器進(jìn)行調(diào)壓調(diào)速起動，單速電動機(jī)雙速電動機(jī)，利用兩個雙速繞組分段起動穩(wěn)速控制開環(huán)控制，按電動機(jī)的自然特性運行閉環(huán)控制閉環(huán)控制開環(huán)控制，按電動機(jī)自然特性運行制動控制直流能耗制動，閉環(huán)控制閉環(huán)控制，變壓變頻制動減速反接制動，閉環(huán)控制渦流制動器制動，閉環(huán)控制停車方式直接?？恐苯油？恐苯油？恐苯油？渴孢m感良好良好良好良好平層準(zhǔn)確度＜±10mm＜±5mm＜±5mm＜±7mm單層運行時間(層高2.7m、1.5/s)4.2s＜5s4.2s＜5s電力消耗制動時能量消耗在電動機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)熱上制動時能量可反饋到電源中去，或消耗在制動電阻上制動時能量消耗在電動機(jī)轉(zhuǎn)子的發(fā)熱上制動時能量消耗在渦流制動器鼓輪的發(fā)熱上設(shè)備復(fù)雜性要有兩套控制設(shè)備一套控制設(shè)備要有兩套控制設(shè)備有體積近似于電機(jī)渦流制動器3.1.4電梯門機(jī)拖動方案的選擇國家對電梯采用的自動開關(guān)門機(jī)構(gòu)有明確的要求：自動門機(jī)構(gòu)必須隨電梯轎廂移動；當(dāng)轎廂門和某層樓的層門閉合后，應(yīng)由電氣機(jī)械設(shè)備的機(jī)械鉤子和電氣接點予以表現(xiàn)和考核；開關(guān)門動作平穩(wěn)，不得有劇烈的抖動和異常響聲（其運行噪聲不得大于65dB）；關(guān)門時間一般為3~5s，而開門時間一般為2.5~4s;自動門系統(tǒng)調(diào)整簡單方便，便于維修；門電機(jī)要具有一定的堵轉(zhuǎn)能力。為了使電梯達(dá)到上述要求，必須對自動門機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，一般的調(diào)速方法有兩種：用小型直流伺服電動機(jī)作自動門機(jī)的驅(qū)動時，常用“電阻的”串、并聯(lián)調(diào)速方法(也即“電樞分流法”)。用小型三相交流力矩電動機(jī)作自動門機(jī)的驅(qū)動力時，常用VVVF調(diào)速電動機(jī)控制門的運行。直流門電動機(jī)控制系統(tǒng)，是采用小型直流伺服電動機(jī)作為驅(qū)動裝置。這種控制系統(tǒng)，使開門機(jī)系統(tǒng)具有傳動結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)速簡便等優(yōu)點。本設(shè)計方案即采用此種驅(qū)動系統(tǒng)。如下圖2所示。圖2自動門控制主電路3.2電梯的電氣控制系統(tǒng)方案選擇3.2.1電梯電氣控制系統(tǒng)簡介在電梯的電氣自動控制系統(tǒng)中，邏輯判定起著主要作用，也就是要求電氣自動控制系統(tǒng)根據(jù)轎內(nèi)外指令信號而自動進(jìn)行邏輯判定，決定出哪一臺電梯接受信號，自動定出那一臺電梯運行方向，并按內(nèi)外信號要求通過電氣自動控制系統(tǒng)而完成預(yù)定的控制目的。要達(dá)到此類控制目的，現(xiàn)在主要有如下幾種方法：繼電器—接觸器控制系統(tǒng)；半導(dǎo)體邏輯控制系統(tǒng)；微機(jī)控制系統(tǒng)；自70年代開始，隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)和發(fā)展，尤其自70年代末和80年代初開始，微處理機(jī)在各個領(lǐng)域內(nèi)廣泛應(yīng)用，國外先進(jìn)的工業(yè)國家已成功地把微機(jī)技術(shù)應(yīng)用于電梯控制系統(tǒng)，并取得了相當(dāng)驚人的成就。電梯的微機(jī)控制系統(tǒng)實質(zhì)上時使控制算法不再由“硬件”邏輯所固定，而是通過一種所謂“程序存儲器”中的程序（“軟件”）而固定下來的控制系統(tǒng)。因此對于有不同功能要求的電梯控制系統(tǒng)，只要修改“程序存儲器”中的程序指令——“軟件”即可，而無需變更或減少“硬件”系統(tǒng)的布線。因而十分便于使用、管理和改變功能要求。另一方面也減少了控制系統(tǒng)體積，降低能耗和降低維修保養(yǎng)費用。3.2.2可編程控制器的結(jié)構(gòu)PLC是以嵌入式CPU為核心，配以I/O等模塊，可以方便地用于工業(yè)控制領(lǐng)域的裝置。因此，它實際上就是“工業(yè)專用計算機(jī)”，其硬件結(jié)構(gòu)和微機(jī)是基本一致的。（如下圖3所示）圖3PLC控制系統(tǒng)示意圖可編程序控制器主要由CPU（中央處理單元）、存儲器（RAM和EPROM）、輸入/輸出模塊（簡稱I/O模塊）、編程器和電源五大部分組成。(1)CPU模塊CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進(jìn)入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。在使用者看來，不必要詳細(xì)分析CPU的內(nèi)部電路，但對各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。(2)I/O模塊I/O模塊是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。常用的I/O分類如下：開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。電源模塊PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。編程器編程器除了用來輸入和編輯程序外，還可以用來監(jiān)視可編程序控制器運行時梯形圖中各種編程元件的工作狀態(tài)。編程器可以永久地連續(xù)在可編程序控制器上，將它取下來后可編程序控制器也可以運行。一般只在程序輸入、調(diào)試階段和檢修時使用，一臺編程器可供多臺可編程序控制器公用。3.2.3可編程控制器的特點1、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。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。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)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。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)。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。2、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。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。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)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。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。3、易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機(jī)原理和匯編語言的人使用計算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。4、系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護(hù)也變得容易起來。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。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。5、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。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。3.2.4PLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較：（1）PLC與繼電器控制系統(tǒng)的比較幾十年來，繼電器控制系統(tǒng)為工業(yè)控制的發(fā)展起到了巨大的作用，而且目前仍然在工業(yè)領(lǐng)域中大量地應(yīng)用，然而其控制性能與自身的功能已無法滿足與適應(yīng)工業(yè)控制的要求和發(fā)展，與PLC相比較，存在著質(zhì)的差別。表3給出了PLC與繼電器控制系統(tǒng)功能與特點的比較。表3PLC與繼電器控制功能與特點比較比較項目繼電器控制PLC控制控制功能的實現(xiàn)通過對繼電器進(jìn)行硬接線完成相應(yīng)的控制功能對進(jìn)行編程實現(xiàn)所需控制要求對生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性需進(jìn)行重新設(shè)計與接線.適應(yīng)性差只需對程序進(jìn)行修改.適應(yīng)性強(qiáng)可靠性元器件多、觸點多，容易出現(xiàn)故障采用大規(guī)模集成電路.絕大部分是軟繼電器，可靠性高柔韌性與靈活性差具有種類齊全的擴(kuò)展單元，擴(kuò)展靈活控制的實時性機(jī)械動作時間常數(shù)大，實時性差微處理器控制，實時性非常好占用空間與安裝控制柜體積大、笨重，安裝、施工工作量大體積小，重量輕，安裝工作量小使用壽命易損.壽命短壽命長復(fù)雜控創(chuàng)能力極差很強(qiáng)價格較低較高維護(hù)復(fù)雜、工作量大工作量?。?）PLC與計算機(jī)控制系統(tǒng)的比較通用計算機(jī)具有十分強(qiáng)大的計算與數(shù)據(jù)處理能力，同時數(shù)據(jù)的處理速度已經(jīng)達(dá)到極高的水平，但是應(yīng)用通用計算機(jī)進(jìn)行工業(yè)控制，在很多方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有PLC功能強(qiáng)大。表4給出了它們的對比。表4PLC與計算機(jī)控制系統(tǒng)功能與特點比較比較項目通用計算機(jī)PLC工作方式中斷方式掃描方式編程語言匯編語言、高級語言助記符語句表、梯形圖等工作環(huán)境要求較高可在較差的環(huán)境下工作對使用者的要求需要進(jìn)行專業(yè)的培訓(xùn)才能夠掌握語言易學(xué)，稍加培訓(xùn)即可可靠性商業(yè)級要求工業(yè)級，且有多種特殊設(shè)計，包括監(jiān)視計時器功能系統(tǒng)軟件功能強(qiáng)大，但占用存儲空間過大功能專用，占用存儲空間小適用領(lǐng)域辦公、管理，科學(xué)計算、家庭工業(yè)控制從上邊的論述和比較可以看出。由PLC的硬件決定了它的可靠性和控制功能比繼電器控制系統(tǒng)高的多，它是專門為工業(yè)控制場合設(shè)計的，所以他的穩(wěn)定性也比一般通用計算機(jī)要好的多，而且它操作簡單靈活，易于實現(xiàn)系統(tǒng)升級和功能擴(kuò)展所以在本設(shè)計中采用PLC來進(jìn)行邏輯控制。3.2.5電梯調(diào)速系統(tǒng)的控制要求在電梯拖動控制系統(tǒng)中速度曲線圖形直接影響著電梯的舒適感和平層準(zhǔn)確度。如果電梯在啟動加速和減速制動時，速度曲線圖性的加、減交界處不圓滑，乘客會感覺很不舒服，為了滿足舒適感提高運輸效率及正確平層要求，電梯的速度給定曲線是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。人們對于速度變化的敏感度主要是加速度的變化率，舒適感就意味著要平滑的加速和減速。為了獲得良好的舒適感，將電梯的起制動速度曲線設(shè)計成由兩段拋物線(S曲線)及一段直線構(gòu)成，而這一曲線形狀的構(gòu)成及改變，則是由加速度斜率及S曲線變化率決定的。加速斜率是以速度給定從0加速到1000轉(zhuǎn)/分所需要的時間來定義的。其意義為加速度由0加速到1000轉(zhuǎn)/秒所需要的時間。因此通過改變起動加速時間可獲得不同的起動曲線斜率。增大加速時間值起動曲線變緩，反之，起動曲線變急。同理，增加S曲線變化率起動曲線彎曲部分變緩，反之，起動曲線彎曲部分變急。理想的電梯速度給定曲線如圖2.3.1所示，圖中a為加速度，v為速度。圖4理想的電梯速度曲線3.2.6電梯電動機(jī)的調(diào)速方法及經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較本電梯采用的是三相交流異步電動機(jī)。異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速表達(dá)式為:n=式（1）式中:為同步轉(zhuǎn)速，為電源頻率,p為電動機(jī)的磁極對數(shù)。，S為異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率。從上式可以看出，要調(diào)節(jié)異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以從改變下列三個參數(shù)如手:改變異步電動機(jī)定子繞組的磁極數(shù)--即變極調(diào)速;改變異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率--即改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速;改變供電電源的頻率--即變頻調(diào)速。1、變極調(diào)速對于鼠籠型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的異步電動機(jī)，其轉(zhuǎn)子的極對數(shù)能自動地與定子極對數(shù)相對應(yīng)。改變定子繞組的接法，以改變定子的極對數(shù)，使異步電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速=60得到改變，達(dá)到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的目的。變極調(diào)速的優(yōu)點:操作簡便、機(jī)械特性硬、效率高、可獲得恒轉(zhuǎn)矩與恒功率調(diào)速。其缺點是:只能有極調(diào)速，而且調(diào)速等級有限，只適用于不要求平滑調(diào)速的場合。2、改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速常見的利用改變轉(zhuǎn)差率進(jìn)行速度調(diào)節(jié)的方法有下列幾種:轉(zhuǎn)子電路串接電阻調(diào)速;改變定子電壓調(diào)速;滑差電機(jī)調(diào)速;串極調(diào)速及脈沖調(diào)速等。下面依次介紹上述調(diào)速方法的簡單原理及其優(yōu)缺點。(1)轉(zhuǎn)子電路串接電阻調(diào)速。其優(yōu)點是調(diào)速方法簡單、初期投人少，一般適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。其缺點是當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時，轉(zhuǎn)子電路效率，隨之降低，轉(zhuǎn)子損耗增大，經(jīng)濟(jì)性變差;由于轉(zhuǎn)子電路串接電阻，使機(jī)械特性變軟，而且串接電阻的數(shù)值越大，特性就越軟，因而在低速下穩(wěn)定性差;只能獲得有級調(diào)速，平滑性不高;調(diào)速范圍受負(fù)載轉(zhuǎn)矩的影響，當(dāng)輕載時，調(diào)速范圍很小。(2)改變定子電壓調(diào)速。當(dāng)轉(zhuǎn)速低于與最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)速時，其機(jī)械特性部分對恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載不能穩(wěn)定運行，因此調(diào)速范圍很小。對于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，在增加異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電阻的基礎(chǔ)上，改變定子電壓，可獲得較寬的調(diào)速范圍。但它的機(jī)械特性變軟，使運行不大穩(wěn)定。而且低壓時，過載能力低，負(fù)載波動較大時，適應(yīng)性差，調(diào)速時效率低，功率因數(shù)較轉(zhuǎn)子電路串接電阻時更低，在低速時，電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重。(3)滑差電機(jī)調(diào)速。其特點是在異步電動機(jī)的軸上裝一個電磁滑差離合器?；铍姍C(jī)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護(hù)方便、可實現(xiàn)平滑調(diào)速。其缺點是這種調(diào)速方式在不同的勵磁電流下其機(jī)械特性很軟，并且勵磁電流越小，特性越軟。在任何轉(zhuǎn)速下，離合器的傳遞效率為n2/n，在低速下它的效率很低。由于磨擦與剩磁的存在，使其存在不可控區(qū)，即當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于10%的額定轉(zhuǎn)矩時可能失控。(4)串極調(diào)速。繞線型轉(zhuǎn)子的異步電機(jī)與其它電機(jī)或電子設(shè)備(例如由晶閘管組成的逆變器)串級連接，以實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)。串極調(diào)速的優(yōu)點是在調(diào)速過程中其機(jī)械特性硬度不變，穩(wěn)定性好;轉(zhuǎn)速可以調(diào)節(jié)至很低，調(diào)速范圍較寬;可實現(xiàn)自動控制無極調(diào)速;轉(zhuǎn)差功率可返回電網(wǎng)，效率較高。其缺點是只適用于繞線型轉(zhuǎn)子的異步電機(jī)，在使用上有其局限性;必須有一個與轉(zhuǎn)子電勢頻率相同的外加電勢。由于外加電勢的頻率也得隨之變化，這在技術(shù)上是比較復(fù)雜的，設(shè)備較多，這是串極調(diào)速的一個主要缺點。3、VVVF變壓變頻調(diào)速VVVF電梯，采用交流單速電動機(jī)，通過對交流電動機(jī)調(diào)節(jié)供電電壓、供電頻率來調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到線性化，將交流電動機(jī)轉(zhuǎn)速運行曲線線性段區(qū)域擴(kuò)大。由于系統(tǒng)采用高精度電光碼盤，微機(jī)全數(shù)字化控制，使電梯平層精度達(dá)到毫米級，并且絕對保證電動機(jī)零速下閘，舒適感非常好。交流變壓變頻調(diào)速的基本原理：由式1可知異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速當(dāng)轉(zhuǎn)差率s變化不大時，s<<1，因此，n基本上正比于。所以，要改變交流電動機(jī)轉(zhuǎn)速，只需改變定子頻率即可。但是，在改變轉(zhuǎn)速的同時，希望勵磁電流和功率因數(shù)基本保持不變。磁通太弱，則沒有充分利用鐵芯，電機(jī)容許的輸出轉(zhuǎn)速下降，電機(jī)的功率得不到充分利用而浪費;若增大磁通，將引起磁路過分飽和而使勵磁電流增加，功率因數(shù)降低，嚴(yán)重時會因繞組過熱而損壞電機(jī)，在交流異步電動機(jī)中:式（2）式中：定子每相的氣隙磁通感應(yīng)電勢有效值；：定子頻率；：定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)；：基波繞組系數(shù)；：每極氣隙磁通量。對于固定電機(jī)，為常量，因此，要想在改變的時候磁通保持不變，只需同步地改變使/=常量式（3）然而，繞組中的感應(yīng)電勢是難以直接控制的，當(dāng)電勢較高時，可以忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，此時定子相電壓。從而我們認(rèn)為當(dāng)式（4）此時基本恒定，即和成正比例函數(shù)。但是，當(dāng)頻率較低時，和都較小，定子繞組的漏磁阻抗壓降不能忽略，此時可以簡單地把電壓適當(dāng)抬高，以便近似地補償定子壓降。在電梯的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電機(jī)的實際最大轉(zhuǎn)速為其額定轉(zhuǎn)速，因此，電梯的變頻調(diào)速屬“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”。從上面的分析可看出，只有同時改變電源的電壓和頻率，才能滿足變頻調(diào)速的要求。這樣的裝置統(tǒng)稱為變壓變頻裝置，即VVVF裝置(VVVF是英文VariableVoltageVariableFrequency的縮寫)。VVVF控制的電梯相對于交流雙速電梯、交流調(diào)壓調(diào)速電梯(ACVV)都有十分突出的優(yōu)點。下面與ACVV控制的電梯相比較。1.安全可靠先進(jìn)的電腦控制技術(shù)，完善的檢測、自診斷、自保護(hù)功能最大限度地考慮了電梯在任何情況下出現(xiàn)故障的可能性，設(shè)置了各種防故障和應(yīng)急裝置。2.舒適感好理想的電梯運行速度曲線，根據(jù)人體生理適應(yīng)能力由高性能的微電腦設(shè)計而成，采用矢量控制技術(shù)對交流電動機(jī)進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，使電梯運行極其平衡、舒適。3.高速高性能高速運行，最佳召喚應(yīng)答處理和分配方式，根據(jù)乘客人流情況快速反應(yīng)自動調(diào)節(jié)，使電梯運行迅速、合理，最大限度地縮短乘客候梯時間，使電梯運行效率得到充分發(fā)揮。4.節(jié)約電能全電腦控制的變壓變頻調(diào)速(VVVF)系統(tǒng)，不僅性能優(yōu)異、功能齊全、質(zhì)量可靠，而且具有優(yōu)異的節(jié)能效果，與目前同規(guī)格的ACVV相比，節(jié)能約40%，并可使用戶電源容量也大量減小。5.節(jié)省機(jī)房空間超小型的機(jī)房全電腦控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的機(jī)房控制系統(tǒng)相比，體積減少1/2以上，重量大大減輕。因此，節(jié)省機(jī)房空間，減輕機(jī)房承重，提高建筑利用率，從而可節(jié)約建筑費用。6.利用率高全電腦控制可以方便地使兩臺、三臺、四臺以上的電梯進(jìn)行群控，合理安排，合理分配，提高電梯的運行效率。7.準(zhǔn)確的平層精度經(jīng)過電腦的高速、大量運算，采用高精度光電碼盤，將速度—轉(zhuǎn)矩—位置全閉環(huán)，停車時零速抱閘，平層精度在2mm以內(nèi)。8.自學(xué)習(xí)井道信息功能自動學(xué)習(xí)電梯的提升高度、樓層間距，自動根據(jù)停靠距離選擇運行曲線。9.維護(hù)方便現(xiàn)代化高科技設(shè)計，全電腦控制，大規(guī)模集成電路和半導(dǎo)體大功率模塊在電梯控制中的應(yīng)用，使現(xiàn)代電梯控制部份的可靠性、免維護(hù)性大大提高；新技術(shù)、新材料的應(yīng)用，加強(qiáng)了電梯機(jī)械部件的耐磨損程度，提高了機(jī)械可靠性；自診斷能力和遠(yuǎn)程報警功能的實現(xiàn)，使得電梯維修保養(yǎng)工作越來越簡單，越來越有針對性，越來越快速。第四章電梯的硬件設(shè)計4.1基于PLC的電梯系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)控制核心為PLC主機(jī)，通過PLC輸入接口送入PLC，由存儲器的PLC軟件運算處理，然后經(jīng)輸出接口分別向指層器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號，向主拖動系統(tǒng)發(fā)出控制信號，具體的電梯控制信號原理如圖5所示：安全保護(hù)信號運行控制信號運行方式選擇安全保護(hù)信號運行控制信號運行方式選擇樓層顯示樓層顯示內(nèi)指令信號內(nèi)指令信號輸輸入P出接L接口C口輸輸入P出接L接口C口呼梯信號指示呼梯信號指示外召喚信號外召喚信號運行方式指示運行方式指示開關(guān)門信號開關(guān)門信號開關(guān)門控制開關(guān)門控制拖動系統(tǒng)門區(qū)或平層信號拖動系統(tǒng)門區(qū)或平層信號圖5電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖電梯控制系統(tǒng)的控制核心是PLC。哪些信號需要輸入PLC，PLC要驅(qū)動哪些負(fù)載，以及采用何種編程方式，輸入輸出點的確定，是設(shè)計整個控制系統(tǒng)的首要問題，決定系統(tǒng)的程序及線路設(shè)計方案。4.2PLC選型4.2.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則任何一種控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則：1、

最大限度地滿足被控對象的控制要求充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計人員在設(shè)計前就要深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國內(nèi)、國外資料。同時要注意和現(xiàn)場的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計中的重點問題和疑難問題。2、

保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠保證PLC控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設(shè)計控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計者在系統(tǒng)設(shè)計、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確保控制系統(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯等），也能正常工作。3、

力求簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便一個新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高指標(biāo)。4、

適應(yīng)發(fā)展的需要由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高，設(shè)計時要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點數(shù)和內(nèi)存容量時，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。4.2.2PLC機(jī)型的選擇為了完成設(shè)定的控制任務(wù),主要根據(jù)電梯控制方式與輸入/輸出點數(shù)和占用內(nèi)存的多少來確定PLC的機(jī)型。本系統(tǒng)為五層樓的電梯,采用集選控制方式。所需輸入/輸出點數(shù)與內(nèi)存容量估算如下:1、輸入/輸出點的估算。輸入點有:廳外按鈕8個,轎廂內(nèi)按鈕5個,樓層感應(yīng)器6個,轎廂門限位開關(guān)2個,檢修開關(guān)1個,平層及門區(qū)感應(yīng)器3個，安全繼電器2個，門鎖繼電器2個，換速開關(guān)2個，抱閘接觸器1個，主回路控制接觸器1個，減速感應(yīng)器2個，滿載、過載測量器各1個，PG卡1個，障礙檢測光電傳感器1個共39個。\o"轉(zhuǎn)貼并收藏"輸出點有：轎廂內(nèi)按鈕指示燈5個，門廳召喚按鈕指示等8個，樓層顯示用七段碼顯示器引腳7個，開關(guān)門電動機(jī)驅(qū)動線圈2個，變頻器控制引腳5個，電梯上下行指示燈2個、警鈴、轎廂風(fēng)扇及轎廂照明各1個，抱閘、主回路接觸器各1個，共約36個。PLC的輸入輸出點數(shù)是PLC的基本參數(shù)之一。I/O點數(shù)的確定應(yīng)該以控制設(shè)備的所有輸入/輸出點數(shù)的總和為依據(jù)。在一般情況下，PLC的I/O點應(yīng)該有適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)再增加10%-20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點數(shù)的估算依據(jù)。因此，估算本電梯控制系統(tǒng)的PLC輸入/輸出點的個數(shù)都分別為40個左右。2、所需PLC的內(nèi)存估算存儲器容量是指可編程控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，各種PLC的存儲器容量大小可以從該PLC得基本的參數(shù)表中找到。許多文獻(xiàn)資料中給出了估算程序容量的不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點數(shù)的10-15倍，加上模擬I/O點數(shù)的200倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個字），另外再按此數(shù)的30%左右考慮余量。根據(jù)上文中本系統(tǒng)輸入/輸出點的估算量知道，本系統(tǒng)大約需要字量I/O點總數(shù)為80個，無模擬I/O點。因此，可以估算出本系統(tǒng)所需PLC的內(nèi)存大約為2K字節(jié)。4.2.3PLC機(jī)型型號的確定FX2N系列PLC是日本三菱公司推出的FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型可編程序控制器。FX2N系列PLC是整體式微型可編程控制器結(jié)構(gòu)緊湊、系列完整、功能完善，具有很高的性價比，可用于替代繼電器的簡單控制場合，也可用于復(fù)雜的自動控制系統(tǒng)。由于有很強(qiáng)的通信功能，在大中型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮作用。FX2N系列的基本指令執(zhí)行時間高達(dá)0.08us每條指令，遠(yuǎn)超很多大型可編程序控制器。用戶存儲器容量可擴(kuò)展到16K步，最大可擴(kuò)展到256個I/O點，有5種模擬量輸入/輸出模塊、高速計數(shù)器模塊、脈沖輸出模塊、4種位置控制模塊、多種RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模塊或功能擴(kuò)展板，以及模擬定時器功能擴(kuò)展板，使用特殊功能模塊和功能擴(kuò)展板，可以實現(xiàn)邏輯控制、順序控制、模擬量控制、位置控制、高速計數(shù)和聯(lián)網(wǎng)通信等功能，還能做數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)排列、三角函數(shù)運算、平方根以及浮點數(shù)運算、PID運算等更為復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理。所以FX2N系列PLC具有容量大，運行速度快，指令功能完善等特點。FX2N系列開發(fā)了多種具有不同性能的基本單元和擴(kuò)展單元，各基本單元和擴(kuò)展單元比較如下各表所示。表5FX2N系列基本單元型號輸入點數(shù)輸出點數(shù)擴(kuò)展模塊可用點數(shù)繼電器輸出可控硅輸出晶體管輸出FX2N-16MR-001FX2N-16MSFX2N-16MT8824~32FX2N-32MR-001FX2N-32MSFX2N-32MT161624~32FX2N-48MR-001FX2N-48MSFX2N-48MT242448~64FX2N-64MR-001FX2N-64MSFX2N-64MT323248~64FX2N-80MR-001FX2N-80MSFX2N-80MT404048~64FX2N-128MR-001FX2N-128MT646448~64表6FX2N系列擴(kuò)展單元型號輸入點數(shù)輸出點數(shù)擴(kuò)展模塊可用點數(shù)繼電器輸出可控硅輸出晶體管輸出FX2N-32ERFX2N-32ESFX2N-32ET161624~32FX2N-48ER--FX2N-48MT242448~64表7FX2N系列擴(kuò)展模塊型號輸入點數(shù)輸出點數(shù)輸入繼電器輸出可控硅輸出晶體管輸出FX2N-16EX16FX2N-16EX-C16FX2N-16EXL-C16FX2N-16EYRFX2N-16EYS16FX2N-16EYT16FX2N-16EYT-C16經(jīng)以上分析和比較，并結(jié)合本系統(tǒng)的實際，本電梯控制系統(tǒng)選擇日本三菱公司的FX2N-80MT較為合適。4.2.4PLC輸入/輸出模塊的擴(kuò)展根據(jù)系統(tǒng)控制的要求,本系統(tǒng)的輸入選用DC24V的輸入模塊。輸出模塊選用DC24V晶體管輸出形式。開關(guān)量輸出單元的作用是把PLC的內(nèi)部信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各種開關(guān)信號。按照現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用的電源的不同，可分為直流輸出單元（晶體管輸出方式，或者繼電器觸點輸出方式）和交流輸出單元（晶閘管輸出方式或者繼電器觸點輸出方式）。

PLC晶體管輸出與繼電器輸出的區(qū)別=1\*GB3①：晶體管輸出：高速輸出：如伺服／步進(jìn)使用于動作頻率高的輸出：如溫度ＰＩＤ控制，主要用在步進(jìn)電機(jī)控制，也有伺服控制，還有電磁閥控制（閥動作頻率高）。=2\*GB3②：使用壽命：繼電器是機(jī)械元件所以有動作壽命；晶體管是電子元件，只有老化，沒有使用次數(shù)限制。=3\*GB3③：電流：晶體管電流0.2A-0.3A；繼電器２Ａ。=4\*GB3④：電壓：晶體管最大２４Ｖ，繼電器可以接２２０Ｖ；晶體管直流，繼電器交流＋直流。=5\*GB3⑤：負(fù)載：用晶體管時，有時候要加其他東西來帶動大負(fù)載（如繼電器，固態(tài)繼電器等）。晶體管輸出型：CPU通過光耦合使晶體管通斷，以控制外部直流負(fù)載，響應(yīng)時間快（約0.2ms），可帶外部負(fù)載小。繼電器輸出型：CPU驅(qū)動繼電器線圈，令觸點吸合，使外部電源通過閉合的觸點驅(qū)動外部負(fù)載，其開路漏電流為零，響應(yīng)時間慢（約10ms），可帶較大的外部負(fù)載；FX2N-80MT型號的PLC本機(jī)自帶的數(shù)字量I/O數(shù)為40入/40出，本電梯控制系統(tǒng)所需的數(shù)字量輸入/輸出端口數(shù)都約為40個，所以不需要再擴(kuò)展數(shù)字量I/O端口。4.3電梯調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計4.3.1變頻器型號選擇隨著變頻器性價比的提高，交流變頻調(diào)速己應(yīng)用到許多領(lǐng)域，由于變頻隨著變頻器性能價格比調(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。目前有為電梯控制而設(shè)計的專用變頻器早已問世，其功能較強(qiáng)，使用靈活，但價格相對較貴。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。電梯的調(diào)速要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動態(tài)性能外，他的舒適度指標(biāo)往往是選擇中的一項重要內(nèi)容。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。考慮以上各種因素，本設(shè)計選用安川VS一616G5型全數(shù)字變頻器，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。另外，VS-616G5變頻器的起動、制動具有可任意調(diào)節(jié)的S曲線和零頻仍可輸出150%力矩的特點，配以高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器，控制精度可達(dá)0.01一0.02%，使得電梯運行舒適感好，零速抱閘，平層精度高。無須配專用電機(jī)，可自學(xué)習(xí)所配電機(jī)的各個參數(shù)，精確控制任何品牌的電機(jī)。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)。VS-616G5型變頻器的特點VS一616G5型變頻器是安川電機(jī)公司面向世界推出的21世紀(jì)通用型變頻器。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。VS一616G5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。(2)有豐富的內(nèi)藏與選擇功能。(3)由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。(4)保護(hù)功能完善、維修性能好。(5)通過LCD操作裝置，可提高操作性616G5型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格如表8所示：表8VS-616G5型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格220V級輸出特性最大輸出電壓三相200//208/220/230V（對應(yīng)于輸入電壓額定輸出頻率最大400Hz額定輸入電壓和頻率三相200/208/220V50Hz、200//208/220/230V60HZ電源允許電壓波動+10%，-15%允許頻率波動±5%400V級輸出特性最大輸出電壓3相，380/400/415/440/460V(對應(yīng)于輸入電壓)額定輸出頻率最大400Hz額定輸入電壓和頻率3相，380/400/415/440/460V50-60Hz電源允許電壓波動+10%，-15%允許頻率波動±5%控制特性控制方式正弦波PWM（V/f控制、帶PG反饋的V/F控制、開環(huán)矢量、閉環(huán)矢量控制4種控制方式任選性）啟動力矩150%/1Hz（帶PG，150%/0rmin）速度控制范圍1：100（帶PG，1：1000）速度控制精度±0.2%（帶PG，±0.02%）速度響應(yīng)5Hz（帶PG，30Hz）力矩限制可采用（參數(shù)設(shè)定：4級可變）力矩精度±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℃～+40℃）模擬指令：0.1%（25℃～±10℃）頻率分辨率數(shù)字操作器基準(zhǔn)：±0.01Hz模擬指令：0.03Hz/60Hz（11位+符號位）輸出頻率分辨率0.01Hz過載能力150%額定輸出電流1分鐘頻率設(shè)定信號-10～10V，0～10V，4～20mA加/減速度時間0.01～6000.0秒（加/減速成時間可分4段分別設(shè)定）制動力矩大約20%（若用*3，可加至125%）控制功能瞬停再啟動、PID控制、下垂控制、速度搜索、過力矩限制、多段速運行、加/減速時間選擇、3-線定序、速度/力矩控制選擇、自動調(diào)整、力矩控制、提升控制（任選）保護(hù)功能電機(jī)保護(hù)電子式熱繼電器保護(hù)瞬時過電流200%額定電流時電機(jī)自由停機(jī)(18.5KW以下);180%額定電流時電機(jī)自由停車(22KW以上)保險絲熔斷保護(hù)電機(jī)在保險絲熔斷后自由停車過負(fù)荷電機(jī)在額定輸出電流的150%1分鐘后,自由停車過電壓220V級:主回路直流電壓約410V以上電機(jī)自由停車,400V級:約820V以上電機(jī)自由停車低電壓200V級:主回路直流電壓約190V以上電機(jī)自由停車,400V級:約380V以下電機(jī)自由停車瞬時停電補償出廠設(shè)定瞬間斷電15ms電機(jī)自由停車(外加電容可至2秒)散熱片過熱熱繼電器保護(hù)失速防止加速中、運轉(zhuǎn)中失速防止接地保護(hù)電子回路保護(hù)機(jī)殼封閉壁掛型（IP20，NEMAI）：15KW以下開啟型（IP00）：18.5KW以上4.3.2PG卡選擇與簡介本文所選用的安川VS-616G5通用變頻器可實現(xiàn)平穩(wěn)操作和精確控制，使電動機(jī)達(dá)到理想輸出。為滿足電梯的要求，變頻器又要通過與電動機(jī)同軸連接的旋轉(zhuǎn)編碼器和PG卡，完成速度檢測及反饋，形成閉環(huán)系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)編碼器與電動機(jī)同軸連接，對電動機(jī)進(jìn)行測速。旋轉(zhuǎn)編碼器輸出A、B兩相脈沖，旋轉(zhuǎn)編碼器根據(jù)A、B脈沖的相序，可判斷電動機(jī)轉(zhuǎn)動方向，并可根據(jù)A、B脈沖的頻率測得電動機(jī)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內(nèi)部，以便進(jìn)行運算調(diào)節(jié)。所以旋轉(zhuǎn)編碼器和PG卡實現(xiàn)了閉環(huán)運行。VS616-G5變頻器專用的PG速度控制卡有如下幾種，且分別對應(yīng)著不同的控制方式：PG-A2(有PGV/f控制方式專用)；PG-B2(有PG矢量控制方式專用)；PG-D2(有PGV/f控制方式專用)；PG-X2(有PG矢量控制方式專用)。按本系統(tǒng)的控制要求，本文應(yīng)選用PG-B2(有PG矢量控制方式專用)的PG卡。PG-B2的端子及其規(guī)格表9PG-B2的端子及其規(guī)格端子NO.內(nèi)容規(guī)格TA11脈沖發(fā)生器用電源DC+12V(±5%)Max.200mA2DCOV(電源用接地端子)3A相脈沖輸入端子H:+8～12VL:+1V以下(最高響應(yīng)頻率30kHz)4脈沖輸入公共端5B相脈沖輸入端子H:+8～12VL:+1V以下(最高響應(yīng)頻率30kHz)6脈沖輸出公共端TA21A相脈沖監(jiān)視輸出端子開路集電極輸出DC24VMax.30mA2A相脈沖監(jiān)視輸出公共端3B相脈沖監(jiān)視輸出端子開路集電極輸出DC24VMax.30mA4B相脈沖監(jiān)視輸出公共端TA3(E)屏蔽線接線端子——2、PG-B2參數(shù)的選定本文根據(jù)電梯平層精度要求選擇PG。根據(jù)GB1058/T-1997電梯技術(shù)條件中的要求，運行速度為0.5m/s調(diào)速電梯的平層精度為±15mm以內(nèi)。而平層精度與鋼絲繩的松緊度，平層干簧管的位移，PLC的輸入脈沖數(shù)有關(guān)。前二者為機(jī)械因素，而PLC的輸入脈沖來自于脈沖監(jiān)視輸出?？紤]PLC的自身頻率，為保證輸入脈沖的正確性，設(shè)定PG脈沖監(jiān)視輸出分頻比F1-06功能碼為16，既PG輸出脈沖的1/16作為PLC的輸入脈沖。PG-B2輸出脈沖檢出的最高值為32,767Hz。選擇附合在最高頻率輸出時的電機(jī)轉(zhuǎn)速情況下，能夠輸出接近20kHz要求的PG。式（5）（最高頻率輸出時的電機(jī)轉(zhuǎn)速，是指同期旋轉(zhuǎn)速度。）最高頻率輸出時的電機(jī)轉(zhuǎn)速與PG輸出頻率(脈沖數(shù))的選定舉例如表10所示。表10PG脈沖數(shù)的選定舉例最高頻率輸出時電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度(r/min)PG參數(shù)(p/rev)最高頻率輸出時(Hz)PG輸出頻率(Hz)1800600180001500800200001200100020000900120018000本文采用增量式圓光柵編碼器,它將測得的轉(zhuǎn)速脈沖反饋給變頻器，形成閉環(huán)控制。3、PG-B2接線示例如圖7所示：圖7PG-B2接線例(注：)1.PG電源為+12V。2.PG電源容量為200mA以上時，需配備電源(有必要瞬時停電處理的，要用電解電容等)。3.請將PG速度控制卡的控制信號線(端子TA1，TA2)與主回路連線及其他動力線或電源線分離走線。4.與PG的連接線，請使用屏蔽線，為了防止噪聲而引起誤動作，請按圖3.7那樣處理屏蔽線端末。并長度小于100米。3.屏蔽線，請接入屏蔽線連接端子(E)4.電線的線頭，請勿進(jìn)行搪錫處理，會引起接觸不良。5.不使用棒端子的場合，電線的剝線頭長度約為5.5mm。圖8屏蔽線的端末處理4.3.3變頻器參數(shù)設(shè)置由于采用PLC作為邏輯控制部件，故變頻器和PLC通訊時采用開關(guān)量而不用模擬量。變頻器與PLC、曳引機(jī)間的連接圖如圖9所示。圖9變頻器與PLC、曳引機(jī)間的連接圖圖9中TA1為變頻器的速度控制卡的脈沖輸入部分，接收來自旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖;TA2為速度控制卡的脈沖輸出部分，向PLC輸出脈沖。電梯從起動運行到減速停車方向使能信號和速度信號動作的時序如下:電梯運行方向確定后,在關(guān)門信號和門鎖信號符合要求的情況下,電梯開始起動運行,PLC正轉(zhuǎn)(或反轉(zhuǎn))及高速信號輸出有效,電動機(jī)從0Hz到50Hz開始起動,起動時間可由變頻器參數(shù)設(shè)置,然后維持高速一直運行,完成起動及運行段的工作。在接近目標(biāo)樓層時,相應(yīng)的接近開關(guān)動作,給PLC輸入換速信號,PLC撤消高速信號輸出,同時輸出爬行信號。爬行的輸出頻率由變頻器參數(shù)設(shè)置。從高速的頻率到爬行速度的頻率的減速時間變頻器參數(shù)設(shè)置,當(dāng)達(dá)到6Hz的速度后,電梯就以此速度爬行。電梯到達(dá)目標(biāo)樓層時,給PLC輸入平層信號,PLC撤消正轉(zhuǎn)(或反轉(zhuǎn))及爬行信號,電動機(jī)從爬行頻率減速到0Hz,減至0Hz后,零速輸出點斷開,通過PLC抱閘及自動開門。1、VS-616G5變頻器的參數(shù)616G5變頻器共有9組參數(shù)，每一組組參數(shù)的設(shè)定都具有特定的含義。常用參數(shù)如表3.7所示：表11VS-616G5變頻器的參數(shù)參數(shù)功能A組確定控制模式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組選擇頻率E組確定運行壓頻曲線F組保護(hù)設(shè)置H組確定偏差標(biāo)準(zhǔn)2、參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置的原則:(1)為減小啟動沖擊及增加調(diào)速的舒適感，其速度環(huán)的比系數(shù)宜小些，而積分時間常數(shù)宜大些:(2)為了提高運行效率，快車頻率應(yīng)選為工頻，而爬行頻率要盡可能低些，以減小停車沖擊;(3)零速一般設(shè)置為OHz;(4)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。表12變頻器主要參數(shù)設(shè)置表參數(shù)名稱設(shè)定值備注A1-02控制方式選擇3有PG矢量控制B1-01頻率指令輸入方法選擇1制御回路端子(模擬量輸入)B1-02運行指令的輸入方法的設(shè)定1B1-03停止方法的設(shè)定0減速停止B1-04反轉(zhuǎn)禁止選擇0可反轉(zhuǎn)B2-01減速停止時直流制動開始頻率0.1用HZ為單位設(shè)定B2-04停止時直流制動的時間1以秒為單位設(shè)定C1-01從最高輸出頻率的0%到100%所需加速時間3.0C1-02從最高輸出頻率的100%到0%所需加速時間3.0C2-01加速開始時S型曲線時間0.6參數(shù)