三層貨梯的PLC控制和變頻啟動設(shè)計

1、 摘要 20世紀 60年代末， 為了克服傳統(tǒng)繼電器的種種應(yīng)用上的缺點，人們研制出了一種先進的可 編程序控制器 PLC （ Programmable logic Controller ），由于 PLC 具有優(yōu)良的技術(shù)性能，因此它一 問世就很快得到了推廣應(yīng)用。 隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展， PLC 在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi) 得到廣泛的應(yīng)用愈加明顯。 PLC 是一種基于數(shù)字計算機技術(shù)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的 電子控制裝置，它采用可編程程序的存儲器，用來存儲用戶指令，通過數(shù)字或模擬的輸入/輸出， 完成一系列邏輯、順序、定時、記數(shù)、運算等確定的功能，來控制各種類型的機電一體化設(shè)備和 生產(chǎn)過程。具

2、體來講 PLC 主要具有以下的特點： （ 1）可靠性高，抗干擾能力強； （ 2）編程 方法簡單、直觀； （ 3）體積小、耗能低、重量輕； （ 4）硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng) 性強； （ 5）系統(tǒng)的設(shè)計 /安裝、調(diào)試工作量少； （ 6）維修工作量小、維護方便； （ 7）接口 模塊功能強、品種多。 PLC 在貨梯控制上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在它的邏輯開關(guān)控制功能。由于 PLC 具有邏輯運算， 計數(shù)和定時以及數(shù)據(jù)輸入輸出的功能。 在電梯控制過程中， 各種邏輯開關(guān)控制與 PLC 很好的結(jié)合，很好的實現(xiàn)了對電梯的控制。 本論文是以三菱廣泛應(yīng)用的整體中型機 FX2N-128 為背景機，詳細介紹其系統(tǒng)配置，兼

3、顧介紹，指令系統(tǒng)，編程方法和控制系統(tǒng)設(shè)計方 法， 同時也介紹了模塊式 PLC 的一些智能單元。 本人畢業(yè)設(shè)計的貨梯自動運行、 消防運行、 PLC 綜合控制三個系統(tǒng)。論文對 PLC 的結(jié)構(gòu)、特點、性能以及與現(xiàn)場控制對象的連線進行了具體的 研究，并通過 PLC 實現(xiàn)了貨梯的自動控制以及消防運行。通過此次畢業(yè)設(shè)計,提高了我們運用理 論知識，分析、處理和解決實際問題的綜合能力 關(guān)鍵詞 可編程序控制器，貨梯控制， 目錄 1. 緒論 2 1.1 載貨電梯的特點與技術(shù)現(xiàn)狀 2 1.3 本文的研究內(nèi)容、目的與意義 2 1.1 PLC的概述 6 1.2 PLC的組成及工作原理 9 1.3 PLC的功能及特點 9

4、 3. 貨梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 9 3 1 可編程控制器（ PLC） 9 3.2 變頻器 17 3.3 貨梯控制系統(tǒng)的設(shè)計思想 21 3.4 本章小結(jié) 26 4. 制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 27 4.1 貨梯運行時控制的主要指標： 27 4.2 輸入信號與編排 28 4.3 貨梯轎廂內(nèi)、外控制按鈕的動作要求 29 4.4 控制程序流程圖 29 4.6 貨梯上行梯形圖 32 4.6 本章小結(jié) 36 5. 貨梯的通訊與監(jiān)控 36 5.1 貨梯的通訊 36 5.2 貨梯的監(jiān)控 39 5.3 貨梯監(jiān)控的軟件設(shè)計 41 5.4 本章小結(jié) 43 結(jié)論 44 參考文獻 45 1.緒論 1.1 載貨電梯的特點與技術(shù)現(xiàn)

5、狀 載貨電梯是主要為運送貨物而設(shè)計的并有人伴隨的電梯，通常有專職司機操作。 一般用在事業(yè)單位、商場、工礦企業(yè)、倉庫等場所，貨梯的樓層停站大多數(shù)在 10 層 以下，運行速度一般在 0.63m/s 以下。 解放前，全國總共只有電梯 2000 臺，貨梯的數(shù)量就更加的微乎其微，而且國內(nèi) 幾乎沒有電梯生產(chǎn)企業(yè)。解放后，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，電梯企業(yè)應(yīng)運而生。我 國的電梯企業(yè)由 60 年代開始起步，到了 70 年代己初具規(guī)模。 改革開放后， 隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展， 我國載貨電梯的需求量急劇上升。 在我國通 過引進國際電梯標準以及發(fā)達國家的先進產(chǎn)品和技術(shù)， 產(chǎn)生了一支以中外合資企業(yè)為 主體的外向型企業(yè)隊伍。

6、如中國迅達公司、天津奧梯斯公司、上海三菱公司、蘇州迅 達公司和廣州電梯工業(yè)公司等企業(yè)， 就是通過合資和補償貿(mào)易方式， 引進發(fā)達國家的 先進管理和技術(shù)， 不斷改善現(xiàn)有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和管理體制， 使企業(yè)素質(zhì)和產(chǎn)品質(zhì)量都提高 到了一個新水平， 推出一代電梯新產(chǎn)品。 為我國載貨電梯的快速發(fā)展奠定了堅實的基 礎(chǔ)。 1.3 本文的研究內(nèi)容、目的與意義 當(dāng)今世界，電梯的生產(chǎn)情況與使用數(shù)量已經(jīng)成為衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化程度的 標志之一。 在一些發(fā)達的工業(yè)國家， 電梯的使用相當(dāng)普遍。世界上有名的幾家電梯公 司，諸如：美國奧梯斯公司、瑞士訊達公司、日本三菱和日立公司、芬蘭科恩等，其 電梯的產(chǎn)量已占世界市場的 51%。其

7、中，奧梯斯公司和三菱公司是世界上最大的電梯 生產(chǎn)企業(yè)。 早期的電梯控制裝置主要是由繼電器、 接觸器控制邏輯電路組成，存在功 能弱、故障多、壽命短等缺點。目前，已經(jīng)廣泛采用可編程序控制器（PLC）來控制 電梯 PLC 作為新一代工業(yè)控制器，以其接線簡單，高可靠性和技術(shù)先進性，在貨梯 控制得到廣泛應(yīng)用， 從而使貨梯由傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展為計算機控制的一個重 要方向，成為當(dāng)前電梯控制和技 3 術(shù)改造的熱點之一。 本設(shè)計的目的就在于用PLC代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器接觸控制邏輯電路，充分利用PLC 的優(yōu)點和交流變頻變壓調(diào)速系統(tǒng)， 通過串行通訊和遠程監(jiān)控使貨梯的實際運行更加的 安全、高效。 設(shè)計內(nèi)容包括電梯的

8、拖動和控制技術(shù)， 貨梯控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計 （梯形圖程序 設(shè)計），系統(tǒng)通訊，貨梯的監(jiān)控等組成部分。 2. 電梯的拖動與控制技術(shù) 2.1 電梯的定義與種類 2.1.1 電梯的定義 國家標準 （GB7024.1-86 電梯名詞術(shù)語規(guī)定，電梯的定義 :用電力拖動，具有 乘客或載貨轎廂，其運行于垂直的或與垂直方向傾斜不大于 15 度角的兩側(cè)剛性導(dǎo)軌 之間，運送乘客和 （或）貨物的固定設(shè)備。 另外，國家標準GB7588-87電梯制造與安裝規(guī)范，對電梯的技術(shù)含義作了如 下敘述 :乘客方便的進出，轎廂至少部分的在兩根垂直的或與垂直方向成傾斜角小于 15 度的剛性導(dǎo)軌之間運行。 從以上的兩個條文可以理解電梯的

9、含義：（1）電梯是由電力來驅(qū)（拖）動的。沿著垂 直方向運行的一種提升設(shè)備，可以是乘客的，也可以是載貨的。 （3）轎廂要方便于乘 坐乘客或承載貨物。 2.1.2 電梯的種類 按運行速度分類 低速電梯（lm/s及以下的電梯。女口 0.25，0.5，0.75, 1m/s；通常用在10層以 快速電梯（lm/s而v-2m/s的電梯。女口 1.5m/s, 1.75m/s；通常用在10層以上 的建筑物內(nèi)）。 高速電梯（2-3m/s的電梯。女口 2m/s, 2.5m/s, 3m/s等;通常用在16層以上的建 筑物內(nèi)）。 超高速電梯（3m/s-10m/s或更高的電梯，通常用于超高層建筑物內(nèi)）。 按用途分類 乘客

10、電梯 載貨電梯 客貨（兩用）電梯 病床電梯 住宅電梯 雜物電梯 船用電梯 觀光電梯 車輛電梯代號 按有無司機分類 有司機電梯 無司機電梯 有/無司機電梯 按控制方式分類 手柄控制電梯 按鈕控制電梯 信號控制電梯 集選控制電梯 下（或）上集選控制電梯 并聯(lián)控制電梯 梯群程序控制電梯 梯群智能控制電梯 微機控制電梯 按拖動方式分類 直流電梯 交流電梯 液壓電梯 齒輪齒條電梯 螺桿式電梯 直線電機驅(qū)動電梯 2.2 貨梯的主要組成 2.2.1 電梯在空間上的組成 機房部分 包括電源開關(guān)、曳引機、控制柜（屏） 、選層器、導(dǎo)向輪、減速器、極限開關(guān)、 制動抱閘裝置、機座等。 井道部分 包括導(dǎo)軌、導(dǎo)軌支架、對

11、重裝置、緩沖器、限速緊張裝置、補償鏈、隨行電纜、 底坑及井道照明等。 層站部分 包括層門（廳門）、呼梯裝置（召喚盒）、門鎖裝置、層站開門裝置、層樓顯示裝 置等。 轎廂部分 包括轎廂、轎廂門、安全鉗裝置、平層裝置 , 開門機、轎內(nèi)操縱箱、指層燈、通 信機報警裝置。 2.2.2 電梯功能的組成 曳引系統(tǒng) 曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動力 ,使電梯運行。曳引系統(tǒng)主要由曳引鋼絲 繩,導(dǎo)向輪,反繩輪組成。 導(dǎo)向系統(tǒng) 導(dǎo)向系統(tǒng)的主要功能是限制轎廂和對重的活動自由度， 使轎廂和對重只能沿著導(dǎo) 軌作升降運動。 導(dǎo)向系統(tǒng)主要由導(dǎo)軌、導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。 轎廂 轎廂是運送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作部分。

12、轎廂由轎廂架和轎廂體組成。 門系統(tǒng) 門系統(tǒng)的主要功能是封住層站入口和轎廂入口。 門系統(tǒng)由轎廂門、層門、開門機、門鎖裝置組成。 重量平衡系統(tǒng) 系統(tǒng)的主要功能是相對平衡轎廂重量， 在電梯工作中能使轎廂與對重間的重量差 保持在限額之內(nèi)，保證電梯的曳引傳動正常。 系統(tǒng)主要由對重和重量補償裝置組成。 電力拖動系統(tǒng) 電力拖動系統(tǒng)的功能是提供動力，實行電梯速度控制。 電力拖動系統(tǒng)由曳引電動機、 供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、 電動機調(diào)速裝置等組成。 電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)的主要功能是對電梯的運行實行操縱和控制。 電氣控制系統(tǒng)主要由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏 （柜）、平層裝置、選層器 等組成。 安全保護系統(tǒng)

13、 保證電梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故發(fā)生。 由限速器、安全鉗、緩沖器、端站保護裝置組成。 2.3 電梯的主要拖動技術(shù) 2.3.1 單雙速交流電動機拖動技術(shù) 大家都知道交流電動機具有結(jié)構(gòu)緊湊， 維修簡單等特點。 單雙速交流電動機拖 動系統(tǒng)采用開環(huán)方式控制。線路簡單，價格較低，因此目前仍在電梯上廣泛應(yīng)用。但 它的缺點是舒適感較差，所以一般被用于載貨電梯上。這種系統(tǒng)控制的電梯速度在 1 米/秒以下。 2.3.2 交流電動機定子調(diào)壓調(diào)速拖動技術(shù) 交流電動機定子調(diào)壓調(diào)速拖動系統(tǒng)國外已大量應(yīng)用于電梯。 這種系統(tǒng)采用可控硅 閉環(huán)調(diào)速，加上能耗或渦流等制動方式 ,使得它所控制的電梯能在中低速范圍內(nèi)大

14、量 取代直流快速和交流雙速電梯。 它的舒適感好， 平層準確度高，而造價卻比直流電梯 低，結(jié)構(gòu)簡單，易于維護，多用于 2 米/秒以下的電梯 2.3.3 直流發(fā)電機 電動機可控硅勵磁拖動技術(shù) 直流電動機具有調(diào)速性能好， 調(diào)速范圍大的特點。 因此很早就應(yīng)用于電梯，采用 發(fā)電機-電動機組形式驅(qū)動。它控制的電梯速度達 4m/s。但是，機組結(jié)構(gòu)體積大。耗 電大，維護工作量較大，造價高。因此常用于對對速度、 舒適感要求較高的建筑物中。 2.3.4 可控硅直流供電拖動技術(shù) 可控硅直接供電拖動系統(tǒng)在工業(yè)上早有應(yīng)用。 但用于電梯上卻要解決舒適感問題 （尤其是低速段 ）。應(yīng)此應(yīng)用較晚， 它幾乎與微機同時應(yīng)用，比起電

15、動機 -發(fā)電機組形式 的直流電梯， 它有很多優(yōu)點如 :機房占地節(jié)省 35%，重量減輕 40%，節(jié)能 25%到 35%。 世界上最高速度的10m/s電梯就是采用這種系統(tǒng)，其調(diào)速比達 1:1200。 2.3.5 交流調(diào)速拖動技術(shù) 80 年代初， VVVF 變頻變壓系統(tǒng)控制的電梯問世。當(dāng)電動機具有調(diào)壓（ variable voltage 縮寫為 VV ）調(diào)速裝置時稱為交流調(diào)速電梯，它采用交流電動機驅(qū)動，卻可以 達到直流電動機的水平，其速度一般不高于1.75m/so當(dāng)電動機具有調(diào)壓調(diào)頻（variable voltage variable frequency,縮寫為VVVF ）調(diào)速裝置時稱為交流調(diào)頻調(diào)壓

16、電梯，簡稱 VVVF控制電梯，目前控制速度已達 6m/s。它的體積小，重量輕，效率高，節(jié)省能 源等幾乎包括了以往電梯的所有優(yōu)點。 是目前最新的電梯拖動系統(tǒng)。 本設(shè)計應(yīng)用的就 是這種拖動技術(shù)。 2.4 電梯的主要控制技術(shù) 2.4.1 繼電器控制技術(shù) 對使用者來說，在編制程序時，可以不考慮微處理器及存儲器內(nèi)部的復(fù)雜結(jié)構(gòu)， 也不必用各種計算機使用的語言，而是把 PLC 看成內(nèi)部由許多“軟繼電器”組成的 控制器， 以便于提供使用者按設(shè)計繼電器控制線路的形式進行編程。 這樣，從功能上 來講，可以把 PLC 的控制部分看作是由許多“軟繼電器”組成的等效電路。必須注 意的是電路中的繼電器并不是實際的物理繼電

17、器， 它實質(zhì)上是存儲器中的一位的觸發(fā) 器。觸發(fā)器為“ 1”態(tài)，相當(dāng)于繼電器接通 ;為“0”態(tài)，相當(dāng)于繼電器斷開。 PLC 為用戶提供的繼電器一般是 :輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、特 殊功能繼電器、移位寄存器、計時器、計數(shù)器等。這些繼電器統(tǒng)稱為 PLC 的元素。 其中，輸入、輸出繼電器與外部用戶輸入，輸出設(shè)備連接，而其他繼電器與外部用戶 設(shè)備沒有聯(lián)系，因此統(tǒng)稱為內(nèi)部繼電器。 繼電器由兩個主要的部件構(gòu)成，一是 （電磁 ）線圈，二是 （常開、常閉 ）接點 .一旦 繼電器線圈經(jīng)接點 A 接通電源，電流就流過線圈 （稱為得電 ），使電磁鐵吸動銜鐵。銜 鐵通過機械作用使原來呈閉合狀態(tài)的常閉接點斷開

18、 （成為吸斷 ），緊接著使原來呈斷開 狀態(tài)的常開接點閉合 （稱為吸合 ）。反之，繼電器線圈斷電，電源不再給線圈供電 （稱為 失電），那么銜鐵釋放返回原位 （簡稱復(fù)位 ），常開接點也隨之?dāng)嚅_復(fù)位 （稱為釋斷 ），緊 接著常閉接點也復(fù)位閉合 （稱為釋合 ）。 2.4.2 交流變頻變壓控制技術(shù) PWM 控制技術(shù)是通用型變頻器中應(yīng)用十分廣泛的一種電壓和頻率控制方法， 它可以極為有效地抑制輸出電壓的諧波，而且動態(tài)響應(yīng)較好。在 頻率控制、效率等 諸方面都有著十分顯著的優(yōu)點。 （1）PWM 控制的原理 PWM 是 Pulse Width Modulation 的縮寫，即脈寬調(diào)制。 PWM 控制是利用半導(dǎo) 體

19、開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷把直流電壓變?yōu)殡妷好}沖序列， 并通過控制電壓脈沖寬度或 周期以達到改變電壓的目的， 或者控制電壓脈沖寬度和脈沖序列的周期以達到變壓變 頻的目的。在變頻調(diào)速應(yīng)用中，則主要是后者即變壓變頻。 形成 PWM 波形的方法有很多種， 其中最基本的方法是利用三角形調(diào)制波和控 制波的比較。 控制系統(tǒng)通過比較電路將調(diào)制三角波與各相的控制波進行比較， 變換為 邏輯電平，并通過驅(qū)動電路使功率器件交替導(dǎo)通和關(guān)斷， 則變頻器輸出各相電壓波形。 為 使 逆 變 器 輸 出 電 壓 波 形 趨 于 正 弦 波 ， 常 采 用 SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation

20、） 控制方式。 （2）SPWM 控制 逆變器開關(guān)模式信號通常情況下利用三相對稱的正弦波參考信號 （控制波） 與 一個共用的三角波載頻信號（調(diào)制波）互相比較來生成。 控制上常有單極性和雙極性兩種情況所謂單極性控制， 是指在輸出的半個周波 內(nèi)同一相的兩個導(dǎo)電臂僅一個反復(fù)通斷而另一個始終截止。 所謂雙極性控制是指在輸 出的半個周波內(nèi)同一相的兩個導(dǎo)電臂互補交替通斷，具體工作情況與單極性控制類 似。 2.5 本章小結(jié) 本章先對電梯的定義、種類、組成進行闡釋，從而對電步了解。本章主要介紹 的是電梯的拖動和控制技術(shù)。 本文主要用的調(diào)速拖動技術(shù)。 電梯的控制技術(shù)包括繼電 器控制技術(shù)和交流變頻變 技術(shù)。繼電器控

21、制技術(shù)從功能上把 PLC 的控制部分看作是由許多電器”組成的 等效電路。交流變頻變壓控制技術(shù)主要介紹的是 PWM 制技術(shù)即脈寬調(diào)制和 SPWM 控制。 后者有單極性和雙極性兩種情況， 變頻調(diào)速電梯使用的是異步電動機，電源使 用了先進的 SPWM 技術(shù)和 SVPWM 技術(shù)，明顯改善了電梯運行質(zhì)量和性能。 3. 貨梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 31 可編程控制器（ PLC ） 3.1.1可編程控制器（PLC）的發(fā)展 可編程序控制器的發(fā)展與計算機技術(shù)、 半導(dǎo)體集成技術(shù)、 控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、 通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。 這些高新技術(shù)的發(fā)展推動了可編程序控制 器的發(fā)展， 而可編程序控制器的發(fā)展又對

22、這些高新技術(shù)提出了更高更新的要求，促進 了它們的發(fā)展。 1968 年，通用汽車公司的液壓部門為了消除既復(fù)雜又昂貴的繼電器控制系統(tǒng)， 確立了第一個可編程控制器的招標指標。 該設(shè)計規(guī)格需要固態(tài)系統(tǒng)和電腦技術(shù)， 并要 求能夠在工業(yè)環(huán)境中生存， 也能夠方便地編程， 并且可以重復(fù)使用。該控制系統(tǒng)將大 大減少機器的停機時間，并為未來提供了可擴展性。該招標由 DEC 公司中標，這套 系統(tǒng)于1969年研制出來，這是第一臺可編程控制器，型號為PDP-14,應(yīng)用取得成功。 其后，美國的 MODICON 公司也推出了同名的 084控制器， 1971年日本推出了 DSC-80 控制器， 1973 年西歐國家的各種可編

23、程控制器也研制成功。這些早期的控制器滿足 了最初的要求，并且打開了新的控制技術(shù)的發(fā)展的大門。 從控制功能來看，可編程控制器的發(fā)展大致經(jīng)歷了 4個階段： 初級階段：從第一臺PLC問世到20世紀70年代中期 由于第一代 PLC 是為了取代繼電器的，因此，主要功能是邏輯運算和計時、計 數(shù)功能。CPU由中小規(guī)模數(shù)字集成電路構(gòu)成。主要產(chǎn)品有：MODICON公司的084, AB公司的PDQ-IL, DEC公司的PDP-14,日立公司的SCY-022等。第一階段就采用 了梯形圖語言作為編程方式，盡管有些枯燥，但卻形成了工廠的編程標準。 擴展階段：從20世紀70年代中期到70年代末期 這一階段PLC產(chǎn)品的控制

24、功能得到很大擴展。擴展的功能包括數(shù)據(jù)的傳送、數(shù) 據(jù)的比較和運算、 模擬量的運算等功能。 這一階段的產(chǎn)品有 MODICON 的 184, 284, 384,西門子公司的SIMATICS3系列，富士電機公司的SC系列產(chǎn)品。 通信階段： 20世紀 70年代末期到 80年代中期 這一階段產(chǎn)品與計算機通信的發(fā)展有關(guān), 形成了分布式通信網(wǎng)絡(luò)。 但是,由于 各制造商各自為政, 通信系統(tǒng)也是各有各的規(guī)范。 由于在很短的時間內(nèi), PLC 就已經(jīng) 從汽車行業(yè)迅速擴展到其它行業(yè), 作為繼電器的替代品進入了食品、 飲料、金屬加工、 制造和造紙等多個行業(yè)。其次,產(chǎn)品功能也得到很大的發(fā)展。同時,可靠性進一步提 高。這一階

25、段的產(chǎn)品有西門子公司的 SIMATICS6 系列, GOULD 公司的 M84, 884 等，富士電機的 MICRO和TI公司的TI530等。 開放階段：從20世紀80年代中期開始 由于國際標準化組織提出了開放系統(tǒng)互連的參考模型OSI，使PLC在開放功能 上有較大發(fā)展。 主要表現(xiàn)為通信系統(tǒng)的開放, 使各制造廠商的產(chǎn)品可以通信,通信協(xié) 議開始標準化， 使用戶得益。此外， PLC 開始采用標準化軟件系統(tǒng)，增加高級語言編 程，并完成了編程語言的標準化工作。這一階段的產(chǎn)品有西門子公司的S7系列，AB 公司的PLC-5，SLC500,德維森的 V80和PPC11，加拿大ONLINECONTROL公司 與

26、合控電氣公司所開發(fā)的OPENPLC等。 3.1.2可編程控制器(PLC)的定義 由于 PLC 在不斷發(fā)展，因此，對它下一個確切的定義是困難的。在二十世紀 七十年代PLC問世后，由美國電氣制造商協(xié)會(National ElectricManufacturer Associaten-NEMA)對PLC下過如下的定義：PLC是一種數(shù)字式的電子裝置。它使用 可編程序的存儲器來存儲指令， 實現(xiàn)邏輯運算、 順序運算、計數(shù)計時和算術(shù)運算等功 能，用來對各種機械或生產(chǎn)過程進行控制。 1987 年，國際電工委員會(International Electrical Committee-IEC)頒布了 PLC 標

27、準草案，其第3版對PLC作了如下的定義：PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而 設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。 它采用可以編制程序的存儲器， 用來在其內(nèi)部存儲 執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴展其功能的 原則而設(shè)計。 3.1.3可編程控制器（PLC）的基本結(jié)構(gòu) PLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程裝置組成。 CPU模塊 在PLC系統(tǒng)中，CPU莫塊相當(dāng)于人的大腦，它不斷地采集輸入信號，執(zhí)行用戶程 序，刷新系統(tǒng)的輸出。 I/O模塊 輸入（ Input ）模塊和輸出（ Output ）模塊簡稱 I/O 模塊，它們是系統(tǒng)的眼、 耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場和 C

28、PU莫塊的橋梁。 輸入模塊用來接收和采集輸入信號。 數(shù)字量（或開關(guān)量） 輸入模塊用來接收從 按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等來 的數(shù)字輸入信號； 模擬量輸入模塊用來接收電位器， 測速發(fā)電機和各種變送提供的連 續(xù)變化的模擬量電流電壓信號。數(shù)字量輸出模塊用來控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、 批示燈、 數(shù)字顯示裝置和報警裝置等輸出設(shè)備。 模擬量輸出模塊用來控制調(diào)節(jié)閥、 變 頻器等執(zhí)行裝置。 CPU模塊的工作電壓一般是DC5V而PLC的輸入/輸出信號電壓一般較高，如 DC5V和AC220V從外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲可能損壞 CPU模塊中的元器件， 或影響PLC的

29、正常工作。在I/O模塊中，用光電耦合器、小型繼電器等器件來隔離外 部輸入電路和負載。 I/O 模塊除了傳遞信號外，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的作用。 編程裝置 編程裝置用來生成用戶程序， 并對它進行編輯、 檢查和修改。 手持式編程器不 能直接輸入和編輯梯形圖， 只能輸入和編輯指令表程序， 因此又叫做指令編程器。 它 的體積小，價格便宜，一般用來給小型 PLC編程，或者用來現(xiàn)場調(diào)試和維修。 使用編程軟件可以在屏幕上直接生成和編輯梯形圖、 指令表、功能塊圖和順序 功能圖程序，并可以實現(xiàn)不同的編程語言的相互轉(zhuǎn)換。程序被編譯后下載到PLC也 可以實現(xiàn)遠程編程和傳送。 可以用編程軟件設(shè)置PLC內(nèi)部的各種參數(shù)。通

30、過通信，可以顯示梯形圖中觸點 和線圈的通斷情況，以及運行時 PLC內(nèi)部的各種參數(shù)，對于查找故障非常有用。 電源 PLC般使用220V交流電源或24V直流電源。內(nèi)部的開關(guān)電源為各模塊提供各 種直流電源。小型PLC一般可以為輸入電路和外部的電子傳感器（如接近開關(guān)）提供 24V直流電源，驅(qū)動PLC負載的直流電源一般由用戶提供。 3.1.4可編程控制器（PLC）的工作原理 當(dāng) PLC 運行時，用戶程序中眾多的操作需要執(zhí)行。但 CPU 是不能同時執(zhí)行多 個操作的，它只能按分時操作原理每一時刻執(zhí)行一個操作。由于 CPU 的運算處理速 度較高， 使得外部出現(xiàn)的結(jié)果從宏觀上來看幾乎是同時進行的， 這種分時操作

31、的過程 叫做CPU對程序的掃描。掃描叢0000號存儲地址所存放的第一條用戶程序開始， 再 無中轉(zhuǎn)或跳轉(zhuǎn)的情況下， 按存儲地址遞增的方向順序逐條掃描用戶程序即執(zhí)行， 直到 程序結(jié)束。每掃描完一次程序，就構(gòu)成一個掃描周期。然后再從頭開始掃描，并周而 復(fù)始地重復(fù)。順序掃描的工作方式簡單，簡化了程序設(shè)計，并為 PLC 的可靠運行提 供了可靠的保障。 一方面， 所掃描的程序被執(zhí)行后，其結(jié)果馬上就可以被將要掃描到 的指令所利用；另一方面，還可以利用 CPU 設(shè)置的定時器來監(jiān)視每次掃描是否超過 規(guī)定的時間，從而避免了由于 CPU 內(nèi)部故障使程序進入死循環(huán)而造成故障的影響。 PLC的基本工作如下（圖3-1）：

32、 輸入現(xiàn)場信息：在系統(tǒng)軟件的控制下，順次掃描各輸入點的狀態(tài)。 執(zhí)行程序： 順次掃描用戶程序中的各條指令， 根據(jù)輸入狀態(tài)和指令內(nèi)容進行邏 輯運算。 輸出控制信號： 根據(jù)邏輯運算的結(jié)果， 輸出狀態(tài)寄存器向各輸出點并行發(fā)出相 應(yīng)的控制信號，實現(xiàn)所要求的邏輯控制功能。上述過程執(zhí)行完后，又重新開始，反復(fù) 地執(zhí)行。每執(zhí)行一遍所需的時間稱為掃描周期。 PLC 的掃描周期通常為幾十毫秒。 圖3-1 PLC基本工作過程圖 自診斷程序 每次掃描開始，先執(zhí)行一次自診斷程序，對各輸入輸出點、存儲器和CPU等進 行診斷，診斷的方法通常是測試出各部分的當(dāng)前狀態(tài)， 并與正常的標準狀態(tài)進行比較， 若兩者一致，說明各部分工作正

33、常，若不一致則認為有故障。此時， PLC立即啟動關(guān) 機程序，保留現(xiàn)行工作狀態(tài)，并關(guān)斷所有輸出點，然后停機。診斷結(jié)束后，如無故障， PLC繼續(xù)掃描，檢查是否有編程器等的通信請求。如果有則進行相應(yīng)的處理，比如， 接受編程器發(fā)來的命令，把要顯示的狀態(tài)數(shù)據(jù)、出錯信息送給編程器顯示等。處理完 通信后，PLC繼續(xù)往下掃描，輸入現(xiàn)場信息，順序執(zhí)行用戶程序，輸出控制信號，完 成一個掃描周期。然后又從自診斷開始，進行第二輪掃描。PLC就這樣不斷反復(fù)循環(huán)， 實現(xiàn)對機器的連續(xù)控制，直到接收到停機命令，或因停電、出現(xiàn)故障等才停止工作。 3.1.5可編程控制器（PLC）的性能指標 PLC 的性能，通常是用以下多種指標綜

34、合表述，不同品種規(guī)格的 PLC 其性能 指標是不盡相同的，要根據(jù)具體悄況來分析。 編程語言常用的有梯形圖語言、 助記符語言、 控制系統(tǒng)流程圖及某些高級語言 等。不同的 PLC 可能采用不同的編程語言。 用戶程序存貯容量用戶程序存貯器用以存貯通過編程輸入的用戶程序， 其存貯 容通常是以字為單位來計算。約定 16位二進制數(shù)為一個字，每 1024個字為 1K 字。 中小型的 PLC 存貯容量一般在 8K 以下，大型的 PLC 存貯量有的已達到 256K 及 2M, 在編程時每一條指令所占的存貯容 A 是 1個字、2 個字等。通常，對于一般的邏輯操 作指令，每條指令占 1 個字，計時 /計數(shù)、移位指令

35、占 2 個字，對于一般的數(shù)據(jù)操作 指令，每條指令占2個字。也有的PLC,用戶程序的存貯容量是用編程的步數(shù)來表示， 每編一條語句為一步。 I/O總點數(shù)PLC的輸入和輸出量有開關(guān)量和模擬量兩種。對于開關(guān)量I/O,其 I/O總數(shù)用最大I/O點數(shù)表示：對于模擬量I/O,其中I/O總數(shù)用最大I/O通道路數(shù)表示。 掃描速度以 ms/K 字為單位表示。例如 10ms/K 表示掃描 1K 字的用戶程序所 需的時間為 l0ms。 指令種類數(shù)和總條數(shù)用以表示 PLC 的編程和控制功能。 內(nèi)部繼電器種類和點數(shù)包括輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器（無斷電 記憶和帶斷電記憶的 ）、計時器/計數(shù)器、移位寄存器、特殊繼電

36、器等。而每種繼電器 點數(shù)也不一樣。 工作環(huán)境一般都能在下列環(huán)境條件下工作：溫度0-55攝氏度，濕度 小于 85%（無結(jié)露 ）。 特種功能有的 PLC 還具有某些特種功能，例如自診斷功能，通信聯(lián)網(wǎng)功能， 監(jiān)控功能，特殊功能模塊，遠程 I/O 能力等。 其它除以上基本功能指標以外，對于不同的PLC，還可能列出其它一些指標， 如輸入輸出方式、一些主要硬件（如CPU、存貯器）的型號以及PLC的環(huán)境適應(yīng)性能 3.1.6可編程控制器（PLC）的特點與應(yīng)用 PLC的特點 為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境使用，與一般控制裝置相比較，PLC機有以下特點: 可靠性高，抗干擾能力強 通用性強，控制程序可變，使用方便 PLC品種齊全的

37、各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必 自己再設(shè)計和制作硬件裝置。 用戶在硬件確定以后， 在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備 更新的情況下，不必改變 PLC的硬設(shè)備，只需改編程序就可以滿足要求。因此， PLC 除應(yīng)用于單機控制外，在工廠自動化中也被大量采用。 功能強，適應(yīng)面廣 現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運算、計時、計數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量 的輸入輸出、功率驅(qū)動、通信、人機對話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺生 產(chǎn)機械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個生產(chǎn)過程。 編程簡單，容易掌握 目前，大多數(shù)PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統(tǒng)控 制線路的清晰直觀，又考

38、慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及編程水平， 所以非常容易接受和掌握。 梯形圖語言的編程元件的符號和表達方式與繼電器控制電 路原理圖相當(dāng)接近。通過閱讀PLC的用戶手冊或短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員和技術(shù)工很 快就能學(xué)會用梯形圖編制控制程序。同時還提供了功能圖、語句表等編程語言。 PLC在執(zhí)行梯形圖程序時，用解釋程序?qū)⑺g成匯編語言然后執(zhí)行（PLC內(nèi)部 增加了解釋程序） 。與直接執(zhí)行匯編語言編寫的用戶程序相比，執(zhí)行梯形圖程序的時 間要長一些， 但對于大多數(shù)機電控制設(shè)備來說， 是微不足道的，完全可以滿足控制要 求。 減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計及施工的工作量 由于PLC采用了軟件來取代繼電器控制系統(tǒng)中

39、大量的中間繼電器、時間繼電器、 計數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計安裝接線工作量大為減少。同時，PLC的用戶程序可以 在實驗室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場的調(diào)試工作量。 并且，由于PLC的低故障率及很強 的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。 體積小、重量輕、功耗低、維護方便 PLC是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，堅固，體積小，重量 輕，功耗低。并且由于PLC的強抗干擾能力，易于裝入設(shè)備內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化 的理想控制設(shè)備。以三菱公司的 F1-40M型PLC為例：其外型尺寸僅為 305X110X 110mm重量2.3kg，功耗小于25VA而且具有很好的抗振、適應(yīng)環(huán)境溫、濕度變化 的能力

40、?，F(xiàn)在三菱公司又有FX系列PLC與其超小型品種F1系列相比：面積為47%, 體積為36%在系統(tǒng)的配置上既固定又靈活，輸入輸出可達24128點。 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域 目前， PLC 在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、 汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾 類。 開關(guān)量的邏輯控制 這是 PLC 最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控 制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注 塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連

41、續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度 等都是模擬量。 為了使可編程控制器處理模擬量， 必須實現(xiàn)模擬量（ Analog ）和數(shù)字 量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換 模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 運動控制 PLC 可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用 于開關(guān)量 I/O 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。 如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要 PLC 廠家 的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 過程控制 過程控

42、制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機， PLC 能編制各種各樣的控制算法程序， 完成閉環(huán)控制。 PID 調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng) 中用得較多的調(diào)節(jié)方法。 大中型 PLC 都有 PID 模塊，目前許多小型 PLC 也具有此功 能模塊。 PID 處理一般是運行專用的 PID 子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、 鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算） 、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可 以與存儲在存儲器中的參考值比較， 完成一定的控制操作， 也可以利

43、用通信功能傳送 到別的智能裝置， 或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制 的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控 制系統(tǒng)。 通信及聯(lián)網(wǎng) PLC 通信含 PLC 間的通信及 PLC 與其它智能設(shè)備間的通信。 隨著計算機控制的 發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各 PLC 廠商都十分重視 PLC 的通信功能，紛紛 推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 3.2 變頻器 3.2.1 變頻器的基本構(gòu)成 通用變頻器的基本本構(gòu)成主要由主電路 （ 包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器 ） 和控制電路組成。 整流器電網(wǎng)側(cè)的變流

44、器I是整流器，它的作用是把三相（也可以是單相）交流電 整流成直流電。 逆變器負載側(cè)的變流器U為逆變器。最常見的結(jié)構(gòu)形式是利用六個半導(dǎo)體主開 關(guān)器件組成三相橋式逆變電路。 只要有規(guī)律地控制逆變器中主開關(guān)器件的通與斷， 就 可以得到任意頻率的三相交流電輸出。 中間直流環(huán)節(jié)由于逆變器的負載為異步電動機， 屬于感性負載。 無論電動機處 于電動狀態(tài)或是發(fā)電制動狀態(tài)，其功率因數(shù)總不會為 1。因此，在中間直流環(huán)節(jié)和電 動機之間總會有無功功率的交換。這種無功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲能組件 （電容 器或電抗器 ）來緩沖。所以又稱中間直 流環(huán)節(jié)為中間直流儲能環(huán)節(jié)。 控制電路控制電路常由運算電路、 檢測電路、 控制

45、信號的輸入、 輸出電路和驅(qū) 動電路等構(gòu)成其主要任務(wù)是完成對逆變器的開關(guān)控制、 對整流器的電壓控制以及完成 各種保護功能等。 控制方法可以采用模擬控制或數(shù)字控制。 高性能的變頻器目前己經(jīng) 采用微型計算機進行全數(shù)字控制， 盡可能簡化硬件電路， 主要依靠軟件來完成各種功 能。由于軟件的靈活性，數(shù)字控制方式常可以完成模擬控制方式難以完成的控制。 網(wǎng)側(cè)變流器1中間直流環(huán)節(jié)III負載側(cè)變流器II 整流器 一工 逆變器 DC 控制指令 控制指令 控制電路 運行指令 圖3.2變頻器的使用 322變頻器的分類 按變換的環(huán)節(jié)分類： 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；

46、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)用的通用型變頻器。 按直流電源性質(zhì)分類： 電流型變頻器電流型變頻器特點是中間直流環(huán)節(jié)采用大電感作為儲能環(huán)節(jié)，緩 沖無功功率，即扼制電流的變化，使電壓接近正弦波，由于該直流內(nèi)阻較大，故稱電 流源型變頻器（電流型）。電流型變頻器的特點（優(yōu)點）是能扼制負載電流頻繁而急 劇的變化。常選用于負載電流變化較大的場合。 電壓型變頻器電壓型變頻器特點是中間直流環(huán)節(jié)的儲能元件采用大電容，負載 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

47、用于負載電壓變化較大的場合。 輸出電壓的調(diào)制方式分： PAM脈幅調(diào)制）:變頻器輸出電壓的大小通過改變直流電壓的大小來進行調(diào)制 在中小容量變頻器中，這種方式已經(jīng)很少采用。 PWM脈寬調(diào)制)：變頻器輸出電壓的大小通過改變輸出脈沖的占空比來進行調(diào) 制。目前普通應(yīng)用的是占空比按正弦規(guī)律安排的正弦波脈寬調(diào)制(SPWM方式。 此外，按控制方式分類，按主開關(guān)元器件分類，按輸入電壓高低分類。 3.2.3 變頻器的工作原理 我們知道，交流電動機的同步轉(zhuǎn)速表達式位： n = 60 f(1 s)/p 式中 n 異步電動機的轉(zhuǎn)速； f 異步電動機的頻率； s 電動機轉(zhuǎn)差率； p電動機極對數(shù)。 由式 可知，轉(zhuǎn)速n與頻率

48、f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機的轉(zhuǎn)速， 當(dāng)頻率f在050Hz的范圍內(nèi)變化時，電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過 改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。 3.2.4 電梯變頻調(diào)速控制的特點 目前變頻調(diào)速器已全部采用了數(shù)字化技術(shù) , 并且日趨小型化、高可靠性和高精度。 從應(yīng)用角度看，其不僅具有顯著的節(jié)電性能，而且還具有如下的優(yōu)良性能： 高速響應(yīng)、低噪聲、大范圍、高精度平滑無級調(diào)速； 體積小、重量輕、可掛墻安裝，占地面積小； 保護功能完善，能自診斷顯示故障所在，維護簡便； 操作方便、簡單； 內(nèi)設(shè)功能多，可滿足不同工藝要求； 具有通用的外部接口端子，可同

49、計算機、PLC聯(lián)機，便于實現(xiàn)自動控制； 軟起動、軟停機，具有電流限定和轉(zhuǎn)差補償控制； 電動機直接在線起動，起動轉(zhuǎn)矩大，起動電流小，減小對電網(wǎng)和設(shè)備的沖 擊，并具有轉(zhuǎn)矩提升功能，節(jié)省軟起動裝置； 功率因數(shù)高，節(jié)省電容補償裝置； 與鼠籠式；轉(zhuǎn)子電動機結(jié)合，使調(diào)速系統(tǒng)維護更加簡單經(jīng)濟。 3.2.5 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)速已應(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。 目前，有為電梯控制而 設(shè)計的專用變頻器，其功能較強，使用靈活，但其價格昂貴。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

50、，同樣可以達到 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。 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， 他的舒適度指標往往是 選擇的一項重要內(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?？紤]以上各種因素，本設(shè) 計選用安川 V一 616G5型全數(shù)字變頻器，它有磁通矢量控制、轉(zhuǎn)差補償、負載轉(zhuǎn)矩 自適應(yīng)等一系列先進功能， 可

51、以最大限度地提高電機功率因數(shù)和電機效率， 同時降低 了電機運行損耗，特別適合電梯類負載頻繁變化的場合。 616G5型變頻器的特點 VS-616G5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。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-616G5變頻器的特點如下： 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。 有豐富的內(nèi)藏與選擇功能。 由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。 保護功能完善、維修性能好。 通過LCD操作裝置，可提高操作性能。 616G5

52、型變頻器的標準規(guī)格 616G5型變頻器的標準規(guī)格如表3.1 表3. 1616G5型變頻器的標準規(guī)格 電斥 200V 400V 容量范EH 1.2110KVA 1.4460KVA 電 源 電壓頻率 200V：三相 200/200/220V 4007= 三相 380/400/415/440/460V 電壓允許變動 + 10% -15% 頻率允許變動 土 5% 控 制 特 ft 控制方式 疋弦波PWM控制 無傳感器矢量挖制無PG） 帶傳感器矢量控制帶PG） V/f控制 無傳感器 Wf控制（用參數(shù)切換） 啟動轉(zhuǎn)距 150%/1 Hz（ PG） 150%/0 r/min C 帶 PG 速度控制范圍 10

53、0 （無 PG）1： 1000 帶 PG） 速度控制精度 土0 2 （無 PG）土0.02% （帶 PG） 速度響應(yīng) 5Hz （X PG）30Hz帶 PG） 轉(zhuǎn)距極限 肓 轉(zhuǎn)距精度 5% 轉(zhuǎn)距響應(yīng) 20Hz以上（無PG） 1S0HZ以上帶PG） 頻率控制范田 0 1 400Hz 頻率精度 （溫度變動） 數(shù)字式指令：0 01% O1D乜+4CTC） 模擬式捋令：0.1% （25X?10X?） 頻率設(shè)定分辨率 （運算分辨率） 數(shù)字式指令：0 01 Hz/100 Hz 模擬式指令：0.03HZ/60 Hz 輸出頻率分辨率 0 01 Hz 過載量 額定輸出屯流的150%/min 頻率設(shè)定信號 -101

54、0V, 010 V, 420mA 加減速時間 0 01 6000.0s 制動轉(zhuǎn)距 約20%帶制動選擇150% 抑制島次 諧波電源 貢流電 抗器 內(nèi)帶（200V 24KVA 400V 26KVA 以下可選擇 12 繼流 不能變動 一主要控制功能 瞬停冉啟動.下降控制，轉(zhuǎn)距控制，零點伺服 控制等 操作裝置 16字線曰語液晶顯示器 3.3貨梯控制系統(tǒng)的設(shè)計思想 3.3.1控制對象 每層摟上都有指令按扭、層指示燈、召喚按扭等。 按扭 開門按鈕SB1 關(guān)門按鈕SB2 層內(nèi)指令按鈕SB3SB5 層召喚按鈕 SB6 SB9 開關(guān) 開、關(guān)門行程開關(guān) SQ1、SQ2 向上、下運行轉(zhuǎn)換開關(guān) SQ3、 SQ4 層接

55、近開關(guān)SQSQ7層接近開關(guān)SQ SQ11 繼電器 上、下行繼電器 KM3、 KM4 快、加、慢速繼電器 KM5 KM7 指示燈 上、下行方向燈 E1、E2 層指示燈 E3E5 層內(nèi)指令指示燈 E6E8 層召喚燈 E9E12 報警信號燈 E13 門鎖輸入信號 K 3.3.2 控制要求 貨梯的安全運行有以下一些主要控制要求： 貨梯位置的確定與顯示 轎廂中的工作人員及門廳中等待貨梯的工作人員都需要知道貨梯的位置， 因而轎 廂及門廳中都設(shè)有以樓層標志的貨梯位置。 但這還不夠， 貨梯的運行還需要更加準確 的貨梯位置信號， 以滿足制動停車等控制的需要。 傳統(tǒng)貨梯的位置信號一般由設(shè)在井 道中的位置開關(guān)磁感應(yīng)

56、器提供， 當(dāng)轎廂上設(shè)置的隔磁板插入感應(yīng)器時， 發(fā)出位置信號， 并啟動樓層指示。 轎廂內(nèi)的運行命令及門廳的召喚信號 工作人員可按下轎廂內(nèi)操控盤上的選層按鈕選定貨梯運行的目的樓層， 此為內(nèi)選 信號。 按鈕按下后， 該信號應(yīng)被記憶并使相應(yīng)的指示燈點亮。在門廳等候貨梯的工作 人員可以按門廳開、門繼電器 KM1 KM2的上行或下行召喚信號，此為外喚信號。該 信號也需記憶并點亮門廳的上行或下行指示燈， 這些保持信號在要求得到滿足時應(yīng)能 自動消號。 貨梯自動運行時的信號響應(yīng) 貨梯自動運行時應(yīng)根據(jù)內(nèi)選及外喚信號，決定貨梯的運行方向及在哪些站點停 站。一般情況下貨梯按先上后下的原則安排運送貨物的次序， 而且規(guī)定

57、在運行方向確 定之后，不響應(yīng)中途的反向呼喚要求，直到到達本方向的最遠站點才開始返程。 轎廂的啟動與運行 轎廂在運行方向確定， 轎廂門已關(guān)好時啟動運行， 運行的初始階段是加速運行階 段，其后是穩(wěn)定運行階段。 轎廂的平層與停車 轎廂運行后需確定在哪一層停車， 平層即是指停車時， 轎廂的底與門廳 “地平面” 應(yīng)相平齊，一般有具體的平層誤差規(guī)定，如平層時兩平面相差不得超過5mm平層停 車過程需在轎廂底面與停車樓面相平之前開始， 先是減速， 再是制動，以滿足平層的 準確性及工作人員的舒適感。 3.3.3 工作原理 電機啟動、換速、電機轉(zhuǎn)向是由PLC根據(jù)貨梯呼梯、減速等信號做出決策發(fā)出信 號給變頻器。當(dāng)貨

58、梯電源空氣開關(guān)合上，貨梯進入運行操作狀態(tài)，給PLC的輸入一個 開關(guān)信號，PLC掃描到該信號后就可以啟動電梯。同時另一個觸點閉合，使變頻器的 主接觸器有電，其常開主觸頭閉合，提供變頻器電源。這時，在底端廳外按下上行召 喚按鈕，貨梯門打開，工作人員進入轎廂，手動關(guān)門。進入轎廂后，按下要到達的目 的樓層按鈕，即選層按鈕，PLC按收到選層信號后進行記錄。例如：若選層在二樓， 則2層內(nèi)指令按鈕被按下，PLC記錄好后使選層指示燈亮，貨梯門關(guān)閉后，PLC根據(jù) 轎廂與召喚信號的相對位置進行邏輯判斷， 決定上行或下行方向。于是PLC指令繼電 器（丫4 丫5、丫6）發(fā)出信號給變頻變壓調(diào)速裝置（VVVF變頻器），電

59、梯就按變頻器內(nèi) 部調(diào)好的加速度曲線進行起動， 加速， 直至運行到達穩(wěn)速階段。在到達目的層的減速 點時，PLC控制器發(fā)出切斷高速度信號，變頻器以設(shè)定的減速度將最大速度減至爬行 速度。電梯進入短暫的爬行期時，直到平層開關(guān)起作用，PLC收到該信號，就使輸出 繼電器（丫4 丫5）都斷開，送到VVVF變頻器中，VVVF變頻就進入制動狀態(tài)，直至貨 梯減速到零， 進行抱閘制動， 則貨梯平穩(wěn)準確地停靠在所對應(yīng)的層站上。在貨梯的平 層過程中，變頻器通過調(diào)整平層速度來調(diào)整平層精度 , 在貨梯到距平層位置一定時 , ， 有平層開關(guān)自動斷開低速信號，從而達到平層的準確可靠。平層后，貨梯進行開，關(guān) 門動作 3.3.4

60、硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計 電梯控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能： 電梯無司機人工駕駛，完全自動響應(yīng)層站召喚和轎廂內(nèi)指令。 電梯起動后，轎廂在一樓，若一樓有呼梯信號，則開門。 當(dāng)電梯“懸?！睍r，若有呼梯信號且信號對應(yīng)的樓層高于當(dāng)前樓層時，則電梯 處于上升狀態(tài)，反之則下降。 電梯運行時只響應(yīng)順向呼梯信號，對反向呼梯信號只作記憶。 電梯在運行過程中應(yīng)具有自動換速、指層顯示狀戈押示、極限位置保護等功能 電梯操作方式： 單轎廂下集選控制登記所有轎廂和廳門下行召喚 : 轎廂上行是答應(yīng)轎廂召喚， 直至最高層 ;自動改變運行方向為下行，應(yīng)答廳門下行召喚。 單轎廂全集選登記所有廳門和轎廂召喚 :上行時順應(yīng)答轎廂和廳門上召喚。直 至最高層