無齒同步曳引電梯的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、無齒同步曳引電梯的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要隨著城市人口的增加和人們物質(zhì)文化生活水平的提高，高層建筑的數(shù)量在快速增加，電梯的使用量也隨之急劇增加。為滿足高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)電梯技術(shù)的需要，本文研究了六層電梯模型的設(shè)計(jì)方法。電梯監(jiān)控系統(tǒng)同樣是電梯技術(shù)的熱點(diǎn)。它為電梯維修保養(yǎng)單位和電梯使用單位對(duì)電梯的集中管理提供了一種強(qiáng)有力的手段。它能提供電梯運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)獲得對(duì)電梯日常運(yùn)行的記錄和監(jiān)測(cè)資料，實(shí)現(xiàn)故障的早期預(yù)告、診斷及處理，確保電梯的運(yùn)行、維護(hù)和管理。因此，本文在電梯模型的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了電梯的監(jiān)控系統(tǒng)。在分析現(xiàn)代常用電梯拖動(dòng)方案和控制方案的基礎(chǔ)上，本文采用了一種先進(jìn)的無齒曳引變頻驅(qū)動(dòng)方案和可靠的plc控制方案。無

2、齒輪電梯用低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電動(dòng)機(jī)在電梯的應(yīng)用是目前的熱點(diǎn)研究之一，其研究具有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。國內(nèi)在這方面的應(yīng)用尚處于起步階段。而在我國實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，plc由于具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、功能強(qiáng)大、可擴(kuò)展性強(qiáng)、成本低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。在進(jìn)行控制系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)，本文分析比較了控制系統(tǒng)各主要組成環(huán)節(jié)的硬件實(shí)現(xiàn)方式和特點(diǎn)，從而完成了整個(gè)控制系統(tǒng)的硬件選型與設(shè)計(jì)。在電梯的使用中最被人們重視的就是安全問題，所以對(duì)電梯的各種保護(hù)環(huán)節(jié)重點(diǎn)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。本課題控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)分兩部分進(jìn)行。一方面是下位機(jī)plc用戶程序的設(shè)計(jì)，它包括了十個(gè)環(huán)節(jié)，重點(diǎn)是保護(hù)程序的設(shè)計(jì)和測(cè)取減速點(diǎn)程序的設(shè)計(jì)。另一方面是

3、上位機(jī)組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)，本文采用組態(tài)王6.52完成了各種動(dòng)畫畫面的制作，完成了控制系統(tǒng)的組態(tài)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視軟件設(shè)計(jì)。組態(tài)軟件的畫面運(yùn)行效果良好。關(guān)鍵詞：電梯；plc；組態(tài)軟件；監(jiān)控abstract with the increase in urban population and peoples material and cultural improvement of living standards, the number of high-rise buildings rapid increase so that the use of elevators also will be increa

4、sed dramatically. to meet the needs of elevator technology of experimental teaching, the six-story elevator model has been designed.elevator monitor system is also a hotspot of elevator technique, which is a strong concentrated management means for those people who maintain and use elevator. we can

5、get the elevator daily running record and information through monitor its running condition by this technique that can help people know the elevator failure in advance then make judgment and take action accordingly,which benefit to elevator management. therefore, this paper designed the elevator mon

6、itoring system based on the model of elevator.based on the analysis of dragging system and control system, an advanced gearless drive and reliable plc control are uesd in this paper.nowadays，the research on low speed and high-torque permanent magnetic synchronous machine which using in gearless elev

7、ator are getting more and more attention in the flelds of motors，and has great science significance and application value. however，the study of this kind of motor in our country just starts. in actual engineering design in our country, plc is popular applied in virtue of its advantage such as high-r

8、eliability,excellent anti-jamming ability,strong function,wonderful expansibility and low cost etc.when we use the hardware to construct the control system ,this artic analyzes and compares the hardware realization way and the characteristic of main composition link of control system,thus it complet

9、es hardware shaping and designing of the entire control system.in the using of elevator, safety is the most important topic, many protections about elevator are designed carefully.the control system software design of this article has two parts:one is the lower position machine plc software design,i

10、t includes 10 parts.the programme of deceleration point and protection has designed carefully.the other is the top machine configuration software design:it completes the data collection and the monitoring software design using king view software 6.52 and the making of various animation pictures.conf

11、iguration software screen is running well.keywords:elevator model; plc; configuration software; monitor 目錄摘要1abstract2第1章緒論1第2章電梯電氣方案設(shè)計(jì)22.1主拖動(dòng)方式的選擇設(shè)計(jì)22.1.1交流調(diào)壓調(diào)速電力拖動(dòng)方式22.1.2變頻調(diào)速電力拖動(dòng)方式22.1.3永磁同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)方式32.2控制系統(tǒng)的選擇設(shè)計(jì)42.2.1微機(jī)控制系統(tǒng)42.3可編程控制器（plc）控制系統(tǒng)5第3章電梯硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)63.1主要器件的選擇63.1.1曳引電動(dòng)機(jī)63.1.2plc的選擇73.1.3變頻器的

12、選擇83.1.4旋轉(zhuǎn)編碼器的選擇93.2主電路及輔助電路的設(shè)計(jì)113.2.1plc接口電路設(shè)計(jì)113.2.2主拖動(dòng)電路及反饋電路設(shè)計(jì)113.2.3電梯保護(hù)環(huán)節(jié)的硬件綜合設(shè)計(jì)153.2.4開放及關(guān)閉電梯和照明電路183.3本章小結(jié)18第4章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)194.1下位機(jī)控制軟件設(shè)計(jì)194.1.1電梯超載和防夾人控制程序194.1.2測(cè)取每層減速點(diǎn)的程序214.1.3電梯上下行控制程序244.1.4制動(dòng)等其它相關(guān)程序254.2上位機(jī)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)284.2.1組態(tài)軟件簡(jiǎn)介284.2.2電梯監(jiān)控系統(tǒng)工程的建立284.2.3組態(tài)界面的設(shè)計(jì)294.2.4采集歷史數(shù)據(jù)、顯示趨勢(shì)曲線和報(bào)表輸出304.2.5報(bào)

13、警系統(tǒng)31參考文獻(xiàn)33致謝3433第1章 緒論隨著人口的增加、科學(xué)技術(shù)日新月異地發(fā)展和人們物質(zhì)文化生活的逐步提高，導(dǎo)致了現(xiàn)代化城市的高速發(fā)展。城市化的急劇擴(kuò)張，致使土地資源日益緊張，從而建筑業(yè)得以迅速發(fā)展，一幢幢的高樓拔地而起，十幾層至幾十層的賓館、飯店、辦公樓鱗次櫛比。在這些高層建筑中每天有大量的人和物需要由電梯來進(jìn)行垂直輸送，電梯產(chǎn)品在人們物質(zhì)生活中的地位已經(jīng)和汽車一樣，成為重要的運(yùn)輸設(shè)備之一。電梯是一種相當(dāng)復(fù)雜的機(jī)電綜合產(chǎn)品，具有零碎、分散、垂直運(yùn)行、頻繁啟制動(dòng)、總裝配和調(diào)試需要在遠(yuǎn)離制造廠的使用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行等特點(diǎn)。由于電梯不是一目了然的機(jī)電綜合產(chǎn)品，在技術(shù)上較難全面掌握。隨著微機(jī)技術(shù)、變頻

14、技術(shù)和plc技術(shù)導(dǎo)入電梯行業(yè)，對(duì)電梯的從業(yè)技術(shù)人員要求越來越高，導(dǎo)致了我國電梯專業(yè)人員人才異常缺乏。為了滿足市場(chǎng)的需求，適應(yīng)社會(huì)對(duì)電梯行業(yè)技術(shù)人才的需求，使一批專業(yè)的電梯技術(shù)人才脫穎而出，許多高校設(shè)置了建筑電氣及其智能化本科專業(yè)。在該專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃中，都將電梯控制技術(shù)有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容作為重要的教學(xué)內(nèi)容。 如何能夠安全且直觀地了解電梯的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并且了解當(dāng)前電梯的主要拖動(dòng)方式和控制方式及其主要發(fā)展方向，以便更好地為電梯的教學(xué)服務(wù)，一直是許多高校當(dāng)前研究的熱點(diǎn)話題之一。電梯作為垂直運(yùn)輸?shù)纳翟O(shè)備，其特點(diǎn)是在高層建筑物中所占的面積很小，同時(shí)通過電氣或其他的控制方式可以將乘客或貨物安全、合理、有效地運(yùn)送

15、到不同的樓層。目前，由于我國城市化的快速發(fā)展，我國已經(jīng)成為全球電梯需求量最大的國家，也是電梯產(chǎn)量最大的國家。由于電梯是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，涉及到的行業(yè)多，產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度比較大，所以是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)大推動(dòng)力之一。因此，電梯工業(yè)代表了一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展領(lǐng)域的發(fā)展水平，涉及到新材料，新工藝，新技術(shù)的利用。第2章 電梯電氣方案設(shè)計(jì)2.1 主拖動(dòng)方式的選擇設(shè)計(jì)電力拖動(dòng)系統(tǒng)是電梯的動(dòng)力來源，它驅(qū)動(dòng)電梯部件完成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)對(duì)電梯的啟動(dòng)加速、穩(wěn)定運(yùn)行和制動(dòng)減速等起著控制作用。拖動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)劣直接影響電梯的啟動(dòng)加速、制動(dòng)減速、平層精度和乘坐舒適性等指標(biāo)。在電梯中有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)：轎廂的升降運(yùn)動(dòng)和轎門及廳

16、門的開關(guān)運(yùn)動(dòng)。本節(jié)主要為轎廂的升降運(yùn)動(dòng)選擇拖動(dòng)方案。下面對(duì)電梯常用的幾種拖動(dòng)方案進(jìn)行具體分析，逐一比較，最終選擇適合本電梯的拖動(dòng)方案。2.1.1 交流調(diào)壓調(diào)速電力拖動(dòng)方式用改變異步電動(dòng)機(jī)定子電壓來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)稱為調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)。交流雙速電梯采用串電阻或電抗啟動(dòng)，其啟動(dòng)、減速舒適感較差，速度不平穩(wěn)。而閉環(huán)控制的交流變壓調(diào)速則用可控硅取代了啟、制動(dòng)電阻(或電抗)，使調(diào)速效果有了明顯提高。調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速性能也不是很高，在加減速階段要進(jìn)行嚴(yán)格的速度閉環(huán)控制，這也就增加了電梯控制的難度。由于調(diào)壓裝置輸出電壓的改變是通過控制晶閘管的導(dǎo)通角來實(shí)現(xiàn)的，因此加到電機(jī)上的電壓是非正弦的，尤其是低速時(shí)，定

17、子電壓要求較低，晶閘管導(dǎo)通角增大，加到定子上的電壓嚴(yán)重變形，致使消耗于轉(zhuǎn)子電路的功率很大，電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重，壽命減短，效率較低。所以，大部分使用調(diào)壓調(diào)速的電梯，在電機(jī)上都安裝有風(fēng)扇制冷裝置。另外，同樣載重量、梯速的電梯，交流調(diào)壓調(diào)速電梯相對(duì)于變壓變頻(vvvf)調(diào)速電梯，其電動(dòng)機(jī)容量要求相對(duì)較大。隨著電力電子器件及控制技術(shù)的飛速發(fā)展，調(diào)壓調(diào)速已被變壓變頻調(diào)速(vvvf)所取代。與調(diào)壓調(diào)速相比，變頻調(diào)速有其不可比擬的優(yōu)越性。對(duì)此，下面會(huì)進(jìn)行詳細(xì)介紹。2.1.2 變頻調(diào)速電力拖動(dòng)方式由于異步電動(dòng)機(jī)的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)在調(diào)速時(shí)轉(zhuǎn)差率不變，因此在各種異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中效率最高，性能也最好。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速

18、n=no(1-s)=60f1(1-s)/p，當(dāng)轉(zhuǎn)差率s變化不大且s1時(shí)，n基本上正比于no。所以，要改變交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，只需改變定子頻率f1即可。但是，在改變轉(zhuǎn)速的同時(shí)，希望勵(lì)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(fèi)；若增大磁通，將引起磁路過分飽和而使勵(lì)磁電流增加，功率因數(shù)降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)因繞組過熱而損壞電機(jī)。總之，變頻時(shí)還需變壓來保持磁通不變。但異步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成低速時(shí)，電動(dòng)機(jī)的溫升將會(huì)升高、效率會(huì)降低，性能不佳。而設(shè)計(jì)成高速則務(wù)必使用齒輪減速機(jī)構(gòu)，從而會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染等諸多缺點(diǎn)?？傊?，變頻調(diào)速電力拖動(dòng)方式是目前流行的電梯拖

19、動(dòng)方式，但還不是最理想的拖動(dòng)方式。2.1.3 永磁同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)方式1、永磁同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)概述及特點(diǎn)三相永磁同步電動(dòng)機(jī)(the permanent magnet synchronous motor,pmsm)變頻調(diào)速系統(tǒng)，基于先進(jìn)的dsp嵌入式處理器，采用矢量控制原理，實(shí)現(xiàn)了電流、速度雙閉環(huán)控制，較好的實(shí)現(xiàn)了同步電機(jī)的低速控制，有良好的抗干擾性能，滿足了無齒輪電梯電氣拖動(dòng)系統(tǒng)的要求。永磁同步電動(dòng)機(jī)由電壓源逆變器供電，選擇最優(yōu)開關(guān)矢量來控制定子磁鏈和定子轉(zhuǎn)矩，從而獲得最快的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)。永磁同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)方式具有如下的優(yōu)點(diǎn)：（1）永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、少維護(hù)。（2）能夠提高電梯曳引系統(tǒng)的安全

20、性、可靠性。（3）降低了對(duì)環(huán)境的污染。永磁同步電動(dòng)機(jī)正常工作不產(chǎn)生諧波干擾，而當(dāng)過勵(lì)時(shí)能補(bǔ)償電網(wǎng)感性負(fù)載所需的無功功率，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)。（4）易于實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩，特別適合無齒輪曳引。永磁同步電動(dòng)機(jī)不需要?jiǎng)?lì)磁電流，采用金屬粘貼技術(shù)可使轉(zhuǎn)子制造變得非常容易，可以輕松地制成高極數(shù)，配合以低頻變頻器，很容易實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)速。正由于這個(gè)優(yōu)點(diǎn)，永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯拖動(dòng)系統(tǒng)就不需要減速機(jī)構(gòu)，非常適合無齒輪曳引電梯。（5）提高傳動(dòng)效率、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、具有較高的性能價(jià)格比。永磁同步無齒曳引技術(shù)具有優(yōu)越的低速轉(zhuǎn)矩特性和精確平穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性，有優(yōu)越的調(diào)速性能，能真正實(shí)現(xiàn)“零速抱閘”和“直接?？俊薄Ｓ来磐诫妱?dòng)機(jī)采

21、用了永磁材料，電動(dòng)機(jī)不需要?jiǎng)?lì)磁電流，定子電流的無功分量極低，功率因數(shù)可達(dá)到近似于1。（6）優(yōu)于直流無齒輪電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。永磁同步電動(dòng)機(jī)由于轉(zhuǎn)子采用了高磁能積的稀土材料，控制裝置都由大功率晶體管組成，電動(dòng)機(jī)的力矩慣性比大，動(dòng)態(tài)性能好，具有更高的低速性能、調(diào)速精度、快速響應(yīng)性能等優(yōu)點(diǎn)。與異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)相比，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)通過調(diào)整轉(zhuǎn)差來適應(yīng)，而同步電動(dòng)機(jī)則只是調(diào)節(jié)功角，因此同步電動(dòng)機(jī)響應(yīng)速度更快，也因此其控制系統(tǒng)需要有精確的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)裝置和電壓電流檢測(cè)裝置，以便隨時(shí)確定磁場(chǎng)的大小、方向。轉(zhuǎn)子位置的精確控制是永磁同步無齒輪曳引技術(shù)重要部分之一，它將直接關(guān)系到電梯啟動(dòng)、制動(dòng)的舒適性和

22、平層精確度。2、永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制方式永磁同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方式可分為兩大類：一類是他控式變頻調(diào)速系統(tǒng)；另一類是自控式變頻調(diào)速系統(tǒng)。他控式變頻調(diào)速系統(tǒng)中所用的變頻裝置是獨(dú)立的，其輸出頻率直接由速度給定信號(hào)決定，屬于速度開環(huán)控制系統(tǒng)。他控式變頻調(diào)速雖然能夠解決永磁同步電機(jī)的起動(dòng)問題，但仍存在失步、振蕩等問題，因此永磁同步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)一般采用自控式運(yùn)行。根據(jù)逆變器組成器件和工作方式的不同，可將自控式永磁同步電機(jī)作如下簡(jiǎn)單分類：一類電機(jī)為晶閘管無換向器電機(jī)，又稱為負(fù)載換向同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。另一類電機(jī)稱為自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)或者永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)。 根據(jù)電動(dòng)機(jī)反電勢(shì)的波形形狀又可分為無

23、刷直流電動(dòng)機(jī)(簡(jiǎn)稱bldcm)調(diào)速系統(tǒng)和三相永磁同步電動(dòng)機(jī)(簡(jiǎn)稱pmsm)調(diào)速系統(tǒng)兩種，它們的區(qū)別在于前者的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為梯形波，電流為方波，而后者的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流都為正弦波。3、拖動(dòng)方式的選擇具有低速大轉(zhuǎn)矩特性的無齒輪永磁同步曳引機(jī)以其節(jié)省能源、體積小、低速運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲低、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，越來越引起電梯行業(yè)的廣泛關(guān)注，本課題選用此種拖動(dòng)方式。電梯永磁同步無齒曳引拖動(dòng)系統(tǒng)原理見圖2所示圖 2-1 永磁同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)原理圖1.永磁同步電動(dòng)機(jī) 2.傳感器 3.曳引輪 4.對(duì)重 5轎廂 2.2 控制系統(tǒng)的選擇設(shè)計(jì)電梯繼電器控制系統(tǒng)故障率高，大大降低了電梯的可靠性和安全性，經(jīng)常造成停梯，給乘用人員

24、帶來不便和驚憂。如果電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底之類的嚴(yán)重故障，不但會(huì)造成電梯機(jī)械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。所以，本課題不使用這種控制方式。2.2.1微機(jī)控制系統(tǒng)微機(jī)具有體積小、成本低、自動(dòng)化程度高、通用性強(qiáng)、節(jié)省能源的特點(diǎn)。微機(jī)應(yīng)用于電梯控制，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能控制，并可以對(duì)電梯實(shí)施群控調(diào)度管理以提高運(yùn)行效率?；谏鲜鲈颍F(xiàn)在微機(jī)控制在電梯的并聯(lián)控制和群控方面得到廣泛應(yīng)用。由于目前使用微機(jī)的控制方式只在群控場(chǎng)合或高速場(chǎng)合使用，而本電梯模型模擬的是單個(gè)的中低檔的低速乘客電梯，所以本課題不適合這種控制方式。 2.3 可編程控制器（plc）控制系統(tǒng) plc是一種用于工業(yè)自動(dòng)化控制的專用計(jì)算機(jī)，它是

25、把計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)融為一體，是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)。它充分利用了微型計(jì)算機(jī)的原理與技術(shù)，既可以用來完成邏輯控制，也可以實(shí)現(xiàn)模擬控制；既可以用來控制工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備及自動(dòng)生產(chǎn)線，也可以同計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)成集散控制系統(tǒng)，已在很多領(lǐng)域取得了成功的應(yīng)用。可編程序控制器是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)計(jì)算機(jī)，其出現(xiàn)后就受到普遍重視，發(fā)展也十分迅速，在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中占有了極其重要的地位，最重要的原因是它與現(xiàn)有的各種控制方式相比較，具有如下獨(dú)一無二的特點(diǎn)：1、可靠性高plc開發(fā)時(shí)在硬件方面采用了屏蔽、濾波、電源調(diào)整與保護(hù)、隔離及模塊結(jié)構(gòu)等措施來增加plc的可靠性；在軟件方面，設(shè)置了自診斷、

26、警戒時(shí)鐘wdt、信息保護(hù)和恢復(fù)等措施。它具有了極高的可靠性和很強(qiáng)的抗干擾能力，被譽(yù)為“不會(huì)損壞的儀表”。2、控制程序可變，具有很好的柔性在生產(chǎn)工藝流程改變或設(shè)備更新時(shí)，如果需要改變控制功能，往往不必改變硬設(shè)備，只需改變一下應(yīng)用程序就可以達(dá)到目的。所以，從這個(gè)意義上說，它具有很突出的柔性控制能力。3、編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)目前，大多數(shù)plc編程采用的都是與繼電器控制電路相似的梯形圖，plc還針對(duì)具體問題，開發(fā)了順序功能圖語言，簡(jiǎn)化了復(fù)雜控制系統(tǒng)的編程。4、功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高現(xiàn)代plc不僅具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順控等功能，還具有較強(qiáng)的數(shù)值處理功能、模擬量輸入輸出處理功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能等。此外，還能

27、擴(kuò)展位置控制、運(yùn)動(dòng)控制等各種特殊功能的智能模塊。與相同功能的繼電器控制系統(tǒng)相比，它具有很高的性能價(jià)格比。5、體積小，重量輕，能耗低由于半導(dǎo)體集成電路的應(yīng)用，plc的體積相對(duì)很小。綜合比較上述三種控制方式的優(yōu)缺點(diǎn)以及各自的適用場(chǎng)合，結(jié)合本課題電梯模型模擬的實(shí)際對(duì)象，本課題采用的控制系統(tǒng)選用plc控制方式。第3章 電梯硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)本電梯設(shè)計(jì)為六層，各樓層外部面板都配有帶指示燈的工業(yè)用按鈕和用來顯示轎廂樓層數(shù)的數(shù)碼管。電梯上行和下行時(shí)，外部有上行下行箭頭顯示樓層走向。3.1 主要器件的選擇3.1.1 曳引電動(dòng)機(jī) 1、曳引電動(dòng)機(jī)額定功率的計(jì)算本電梯采用了有對(duì)重的無齒曳引系統(tǒng)，由力學(xué)關(guān)系不難推導(dǎo)出電動(dòng)機(jī)

28、額定功率： （3-1）上式中平衡系數(shù)（或稱對(duì)重系數(shù)） （3-2）電梯對(duì)重的質(zhì)量（kg）；電梯轎廂的質(zhì)量（kg）；電梯額定負(fù)載的重量（kg）；國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定kp=0.4-0.5；系數(shù)k=1.1-1.6；電梯額定梯速1.75m/s 電梯傳動(dòng)系統(tǒng)的效率，查電梯控制技術(shù)中的表3-4可以知道，對(duì)于無齒曳引且轎廂曳引方式為1：1繞法的電梯傳動(dòng)系統(tǒng)而言，=0.85。電梯的額定（轎廂）速度設(shè)計(jì)成電梯的1.75m/s，否則，考慮啟動(dòng)及減速轎廂永遠(yuǎn)不可能達(dá)到額定速度。代入式子3-1可得： (3-3)2、三相永磁同步電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選擇根據(jù)實(shí)際三相永磁同步電動(dòng)機(jī)功率系列，綜合考慮性能及價(jià)格等多方面因素，最終選用了蘇州市威

29、爾克電訊電機(jī)制造有限公司生產(chǎn)供應(yīng)的tdw系列永磁低速同步電動(dòng)機(jī)。tdw系列永磁低速同步電動(dòng)機(jī)是一種無減速齒輪裝置由電機(jī)直接得到低轉(zhuǎn)的新型同步電動(dòng)機(jī)。應(yīng)用本產(chǎn)品可簡(jiǎn)化傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，免除齒輪減速機(jī)構(gòu)的噪音。該產(chǎn)品為封閉式結(jié)構(gòu)。該產(chǎn)品可作為低速傳動(dòng)系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)元件。凡需要低速直接傳動(dòng)的場(chǎng)合，均可采用本產(chǎn)品，若配以變頻電源，則可變換電機(jī)轉(zhuǎn)速以適合各種需要。根據(jù)上述對(duì)電動(dòng)機(jī)額定功率的計(jì)算并考慮到tdw系列永磁低速同步電動(dòng)機(jī)的功率系列，最終選擇tdw-450型號(hào)的電機(jī)。該種電機(jī)為三相電動(dòng)機(jī)，電壓380v，頻率33.4hz，電流27.2a，功率11.7kw，轉(zhuǎn)速167r/min，額定轉(zhuǎn)矩670nm。3.1.2

30、plc的選擇1、型號(hào)的粗選由于本設(shè)計(jì)打算采用旋轉(zhuǎn)編碼器反饋回的脈沖數(shù)來檢測(cè)電梯運(yùn)行時(shí)的減速點(diǎn)，所以要求所選用的可編程控制器具有高速計(jì)數(shù)功能。綜合考慮性能價(jià)格比和可靠性后，本設(shè)計(jì)選擇了整體式箱體結(jié)構(gòu)的日本三菱公司生產(chǎn)的fx2n系列plc。fx2n系列每條基本指令執(zhí)行時(shí)間為0.08s。它不但具有27條基本指令、2條步進(jìn)指令和128種功能指令，還具有3072點(diǎn)輔助繼電器、1000點(diǎn)狀態(tài)繼電器、256點(diǎn)定時(shí)器、235點(diǎn)計(jì)數(shù)器、8000多點(diǎn)16位數(shù)據(jù)寄存器、128點(diǎn)跳步指針和15點(diǎn)中斷指針等。fx2n系列與fx2系列相比，面積、體積小50%?？傊?，fx2n是fx系列家族中運(yùn)行速度最快、功能最強(qiáng)、體積最小

31、的小型可編程控制器。2、plc i/o點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)根據(jù)電梯的層站數(shù)、梯型、控制方式、應(yīng)用場(chǎng)所及具體控制要求，計(jì)算出plc的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的數(shù)量。（1）plc輸入信號(hào)統(tǒng)計(jì)。電梯作為一種多層站、長(zhǎng)距離運(yùn)行的大型運(yùn)輸設(shè)備，在廳外及轎廂內(nèi)有大量的信號(hào)要通過輸入接口送入plc，現(xiàn)對(duì)本系統(tǒng)六層電梯模型的輸入點(diǎn)進(jìn)行分析并統(tǒng)計(jì)。1）對(duì)全集選方式的電梯而言，內(nèi)外指令信號(hào)數(shù)量為3n2（n為層站數(shù)），所以本設(shè)計(jì)內(nèi)外指令信號(hào)數(shù)量為16個(gè)。2）強(qiáng)迫減速開關(guān)和限位開關(guān)是防止電梯沖頂或蹲底的第一道防線和第二道防線，上下共4個(gè)數(shù)量。3）接收變頻器輸出的脈沖信號(hào)、運(yùn)行信號(hào)、故障信號(hào)和零速信號(hào)，共4個(gè)。4）開關(guān)門信號(hào)2個(gè)。5）其

32、它信號(hào)包括：門連鎖信號(hào)、直駛信號(hào)、制動(dòng)器信號(hào)、工作方式信號(hào)、光電開關(guān)信號(hào)、上班信號(hào)、檢修信號(hào)、自學(xué)習(xí)信號(hào)、超載信號(hào)、安全信號(hào)等10個(gè)?？傊醪焦浪阈枰?6個(gè)輸入信號(hào)。（2）plc輸出信號(hào)統(tǒng)計(jì)。plc將執(zhí)行結(jié)果通過輸出接口控制以下輸出設(shè)備。1）對(duì)全集選方式的電梯，內(nèi)外選指示信號(hào)的數(shù)量為3n2，所以有16個(gè)指示燈信號(hào)。2）接觸器及中間繼電器有制動(dòng)接觸器、開門繼電器、關(guān)門繼電器、電源接觸器、超載繼電器、運(yùn)行接觸器和風(fēng)扇共7個(gè)。3）和變頻器連接的信號(hào)有上下運(yùn)行2個(gè)、多段速指令3個(gè)及點(diǎn)動(dòng)信號(hào)1個(gè)，共6個(gè)。4）其它信號(hào)包括：樓層顯示指示信號(hào)3個(gè)、上下行指示信號(hào)2個(gè)、蜂鳴器1個(gè)，共6個(gè)?？傊醪焦浪阈枰?/p>

33、35個(gè)輸出信號(hào)。由上述分析可知，現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)共36個(gè)，輸出信號(hào)共35個(gè)，共71個(gè)信號(hào)需要plc進(jìn)行處理?？紤]到fx2n的點(diǎn)數(shù)序列，并考慮留有一定的余量，選擇80點(diǎn)的plc(40個(gè)輸入點(diǎn)/40個(gè)輸出點(diǎn))。可編程控制器的輸出接口電路有三種輸出方式，其中的繼電器輸出方式是觸頭輸出，它既可以帶交流負(fù)載，也可以帶直流負(fù)載，并且?guī)лd能力強(qiáng)，適合上述信號(hào)的性質(zhì)。所以，本設(shè)計(jì)選擇繼電器輸出方式的plc。綜上所述，選擇日本三菱公司生產(chǎn)的fx2n-80mr型號(hào)的plc。 3.1.3變頻器的選擇無齒輪永磁同步曳引機(jī)具有優(yōu)良的低速、大轉(zhuǎn)矩特性，能較好地滿足電梯曳引要求，這種性能的實(shí)現(xiàn)還必須基于與之配套的驅(qū)動(dòng)裝置的良好

34、性能和良好匹配性。本設(shè)計(jì)中拖動(dòng)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(yùn)行，以改善電梯運(yùn)行的舒適感。另外，考慮電梯在建筑物內(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(jì)選用安川vs-616g5型全數(shù)字變頻器，它具有磁通矢量控制、轉(zhuǎn)差補(bǔ)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)的運(yùn)行效率，同時(shí)降低電機(jī)的運(yùn)行損耗，特別適合電梯類負(fù)載頻繁變化的場(chǎng)合。另外，616g5變頻器的啟動(dòng)、制動(dòng)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(diǎn)，配以高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器，控制精度可達(dá)0.01-0.02%, 使得電梯運(yùn)行舒適感好，零速抱閘，平

35、層精度高。vs-616g5變頻器的特點(diǎn)如下：1、有豐富的內(nèi)藏與選擇功能。2、由于采用了最新式的硬件，因此功能全、體積小。3、保護(hù)功能完善、維修性能好。本設(shè)計(jì)需要用數(shù)字操作器將參數(shù)h1-03h1-06設(shè)定為36，從而將端子58的功能重新設(shè)定為多段速指令13和點(diǎn)動(dòng)頻率即可，實(shí)際工作過程中只用三級(jí)速度即可。圖3-1 vs-616g5變頻器端口功能圖fig 3-1 the chart of vs-616g5 inverter interface function3.1.4旋轉(zhuǎn)編碼器的選擇旋轉(zhuǎn)編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式測(cè)量裝置，通常安裝在被測(cè)的電機(jī)軸上，隨被測(cè)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，用以測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)量，并把它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式的

36、輸出信號(hào)。旋轉(zhuǎn)編碼器有兩種基本形式，即增量式編碼器和絕對(duì)值式編碼器。根據(jù)工作原理和結(jié)構(gòu)，編碼器又分為接觸式、光電式等類型。光電式編碼器是目前使用最多的一種，它沒有觸點(diǎn)磨損，允許的轉(zhuǎn)速高，并且精度高。所以，光電式增量編碼器是電梯系統(tǒng)中最常用的編碼器。光電式增量編碼器的轉(zhuǎn)軸上有與其一起轉(zhuǎn)動(dòng)脈沖碼盤，碼盤上有均勻刻制的光柵，即在碼盤上均勻分布著若干個(gè)透光區(qū)段和遮光區(qū)段。這兩種區(qū)段分得越密，則分辨率越高。利用由光電發(fā)射管、光電接收管組成的光電耦合器將轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過的角度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電氣脈沖信號(hào)。光電式增量編碼器的設(shè)計(jì)制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，使用方便，常常被用來測(cè)量電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，它的輸出信號(hào)接到變頻器的脈沖輸

37、入端，作為變頻器的轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)。由以上分析可見，用光電式旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)轎廂位置優(yōu)于其它方法，故本設(shè)計(jì)采用此法。2、旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)的計(jì)算為了提高檢測(cè)位置的精度，應(yīng)該選擇用每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)多的旋轉(zhuǎn)編碼器。但每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)越多，旋轉(zhuǎn)編碼器價(jià)格越貴。通常需要每個(gè)脈沖所對(duì)應(yīng)的位移，應(yīng)保證平層精度和換速距離的要求，實(shí)際電梯中一般應(yīng)該做到小于5毫米/脈沖。由于無齒輪曳引機(jī)的轉(zhuǎn)速較低,為了保證驅(qū)動(dòng)裝置速度反饋的精度，要求用于速度檢測(cè)的編碼器具有較高的精度，這對(duì)于無齒輪曳引機(jī)獲得良好的調(diào)速性能是至關(guān)重要的?？紤]到樓間距較小，設(shè)旋轉(zhuǎn)編碼器每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的轎廂移動(dòng)距離即計(jì)數(shù)精度為s（單位mm/脈沖），考慮設(shè)計(jì)s的不大于0

38、.1mm/脈沖，則可以計(jì)算出所需旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)的脈沖個(gè)數(shù)p的數(shù)值。由上述的計(jì)算知道，曳引電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)轎廂移動(dòng)的距離為d=120mm（d為曳引輪的直徑），則考慮到上述的計(jì)算結(jié)果，并考慮經(jīng)濟(jì)性等原因，最終選擇了武漢松野智能儀表有限公司生產(chǎn)的eh100光電旋轉(zhuǎn)編碼器，分辨率為每轉(zhuǎn)1200個(gè)脈沖。3、旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖頻率的計(jì)算電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖最終會(huì)送到plc高速計(jì)數(shù)器的脈沖輸入端子，而plc對(duì)所接收的脈沖輸入信號(hào)是有一定頻率限制的，在此對(duì)所選的旋轉(zhuǎn)編碼器在電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)所發(fā)出的脈沖頻率加以核算。由于電動(dòng)機(jī)的額定速度167r/min，亦即每秒2.8轉(zhuǎn)，而旋轉(zhuǎn)編碼器一轉(zhuǎn)發(fā)出1200

39、個(gè)脈沖，所以旋轉(zhuǎn)編碼器一秒發(fā)出3360個(gè)脈沖，也就是說旋轉(zhuǎn)編碼器輸出脈沖頻率的頻率3360hz。3.2主電路及輔助電路的設(shè)計(jì)圖3-2 硬件結(jié)構(gòu)圖fig 3-2 the chart of hardware architecture電梯控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。包括按鈕輸入電路、安全保護(hù)信號(hào)、vvvf控制調(diào)速電路、轎箱開關(guān)電路、樓層顯示電路及一些其他輔助電路等等。3.2.1 plc接口電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)電梯模型要實(shí)現(xiàn)六層電梯的控制，同時(shí)要求能夠通過上位機(jī)的組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)電梯的模擬仿真運(yùn)行和對(duì)實(shí)際電梯模型系統(tǒng)的監(jiān)控，所以在分配地址空間上和一般的實(shí)際電梯有著較大的區(qū)別。要實(shí)現(xiàn)實(shí)際電梯的控制運(yùn)行，則要

40、像一般電梯控制裝置一樣分配好plc的輸入輸出端子，同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的組態(tài)模擬運(yùn)行，需要使用plc的內(nèi)部輔助繼電器對(duì)應(yīng)著分配好一套地址，用于組態(tài)程序模擬實(shí)際電梯的相應(yīng)輸入輸出從而控制電梯的運(yùn)行。輸入地址分配見表3-1所示，輸出地址分配見表3-2所示。根據(jù)地址的分配，可以設(shè)計(jì)plc接口電路如圖3-3所示。3.2.2 主拖動(dòng)電路及反饋電路設(shè)計(jì)變頻器主電路電源端子r、s、t應(yīng)該通過自動(dòng)空氣斷路器和交流接觸器與電源連接，無需考慮相序。變頻器輸出電源必須接到端子u、v、w上，如果接錯(cuò)，將會(huì)損壞變頻器。由此指導(dǎo)思想可以設(shè)計(jì)出圖3-4所示的主拖動(dòng)電路。在電源和變頻器之間接入合適變頻器功率的通斷電源用的斷路器

41、qf1。km3接觸器主觸點(diǎn)用于接通或斷開整個(gè)系統(tǒng)的電源，其線圈由上班或下班時(shí)通過鑰匙開關(guān)sq17間接控制。xj為相序繼電器，其常開觸點(diǎn)控制安全繼電器ka1。tc為控制變壓器，其二次側(cè)輸出端子01、02的直流輸出用于電梯門系統(tǒng)和制動(dòng)器系統(tǒng)的電源，二次側(cè)輸出端子101、103的交流輸出用于門聯(lián)鎖回路和安全回路的電源，輸出端子401、403的直流輸出用作內(nèi)指令信號(hào)燈、廳呼梯信號(hào)燈以及樓層顯示和運(yùn)行方向的電源。表3-1輸入地址分配table 3-1 the allocation of input address輸入點(diǎn)功能輸入點(diǎn)功能x0、x1一、二級(jí)上限位開關(guān)sq1、sq2x15制動(dòng)接觸器km1輔閉輸入

42、x2變頻器pg輸出x16上班繼電器ka3常閉輸入x3、x4一、二級(jí)下限位開關(guān)sq3、sq4x17司機(jī)工作狀態(tài)開關(guān)sa1x5平層光電開關(guān)sq5x20變頻器運(yùn)行信號(hào)x6門連鎖繼電器ka2信號(hào)x21變頻器故障信號(hào)x7安全運(yùn)行繼電器ka1輸入信號(hào)x22變頻器零速信號(hào)x10超載開關(guān)kpx23檢修開關(guān)sa2x11開門按鈕sb1x24x3116層內(nèi)選按鈕sb4sb9x12關(guān)門按鈕sb2x3233慢上、慢下按鈕sb10sb11x13直駛按鈕sb3x344015層上行呼梯按鈕sb12sb16x14變頻器自學(xué)習(xí)端子x414526層下行呼梯按鈕sb17sb21表3-2 輸出地址分配table 3-2 the all

43、ocation of output address輸出點(diǎn)功能輸出點(diǎn)功能y0運(yùn)行接觸器km2y111616層內(nèi)選指示燈hln1hln6y1風(fēng)扇fsy172315層上行呼梯指示燈hls1hls5y2超載繼電器ka4y243026層下行呼梯指示燈hlx2hlx6y4電源接觸器km3(sq6、sq7為上下兩個(gè)極限限位開關(guān)的觸點(diǎn))y3133樓層指示電子裝置y5開門繼電器ka5y3435上、下運(yùn)行方向指示y6關(guān)門繼電器ka6y4041變頻器正、反運(yùn)行y7制動(dòng)接觸器km1y4244多段速指令1、2、3輸入y10蜂鳴器fm(超載指示燈hl0)y45變頻器點(diǎn)動(dòng)輸入圖3-3 plc接口電路fig 3-3 the

44、chart of plc interface circuit圖3-4 主電路及反饋電路fig 3-4 the chart of main circuit and feedback circuit設(shè)計(jì)的反饋回路也見圖3-4所示。vs616-g5的pg速度控制卡有四種類型，分別為pg-a2、pg-b2、pg-d2、pg-x2,其中pg-b2為有pg矢量控制方式專用，根據(jù)電梯的實(shí)際控制要求，本系統(tǒng)選用pg-b2速度卡。pg-b2速度卡的ta1接線端子有六個(gè)端子，ta11、ta12是變頻器提供的脈沖發(fā)生器pg的電源，ta11是直流12v（+5%，max.200ma）端子，ta12是電源用接地端子；ta

45、13、ta14是a相脈沖輸入端子，ta15、ta16是b相脈沖輸入端子，ta14、ta16為a、b相脈沖的輸入公共端，ta13、ta15為+812v；ta2接線端子有四個(gè)輸出端子，依次為a、b相脈沖監(jiān)視輸出端子，本系統(tǒng)根據(jù)控制要求打算使用一相一計(jì)數(shù)輸入的計(jì)數(shù)器，故只使用了a相脈沖監(jiān)視輸出端子ta21、ta22。ta3為屏蔽線接線端子。在隨后的控制程序中，打算使用一相一計(jì)數(shù)輸入的計(jì)數(shù)器c237，通過查表可知，它屬于32位雙向高速計(jì)數(shù)器，其計(jì)數(shù)信號(hào)來自于plc的輸入端子x002，所以a相脈沖監(jiān)視輸出端子ta21接于plc的輸入端子x002處，輸出端子ta22接于plc的輸入公共端子com。變頻器的

46、輸入信號(hào)包括對(duì)運(yùn)行/停止、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)等運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行操作的數(shù)字操作信號(hào)。變頻器通常利用繼電器接點(diǎn)或者晶體管集電極開路形式得到這些運(yùn)行信號(hào)，如plc的繼電器輸出電路或plc的晶體管輸出電路。也就是說，plc的輸出端口可以和變頻器的上述信號(hào)端子直接相連接，從而實(shí)現(xiàn)plc對(duì)變頻器的控制。由此指導(dǎo)思想可以設(shè)計(jì)出圖3-4所示的plc輸出端子和變頻器輸入端子連接的反饋回路。結(jié)合前述的變頻器端子功能，可以知道plc的輸出端子y040、y041控制變頻器的1、2端子，即是控制變頻器的正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行，也就是控制電梯的上、下運(yùn)行。圖3-1中多功能輸入端子和多功能輸出端子的功能為出廠時(shí)所設(shè)定，我們根據(jù)電梯模型的實(shí)

47、際控制需要，利用變頻器的數(shù)字操作器對(duì)這些端口重新進(jìn)行了功能設(shè)定。用數(shù)字操作器對(duì)參數(shù)h1-01h1-06進(jìn)行設(shè)定，從而使變頻器的58端子具有了全新的功能，最多可達(dá)9段速運(yùn)行。設(shè)定情況及其功能如表3-3所示。表3-3 多速參數(shù)的設(shè)定table 3-3 the allocation of output address端子對(duì)應(yīng)參數(shù)設(shè)定值內(nèi)容5h1-033多段速指令16h1-044多段速指令27h1-055多段速指令38h1-066點(diǎn)動(dòng)頻率選擇3.2.3 電梯保護(hù)環(huán)節(jié)的硬件綜合設(shè)計(jì)1、沖頂保護(hù)和蹲底保護(hù)沖頂保護(hù)和蹲底保護(hù)又稱為終端超越保護(hù)，它是為了防止電梯的電氣系統(tǒng)失靈，轎廂越過上、下端站后仍繼續(xù)運(yùn)行，

48、繼而發(fā)生沖頂或蹲底事故，而在轎廂導(dǎo)軌的上、下終端支架上安裝的裝置。終端超越保護(hù)由強(qiáng)迫減速開關(guān)、限位開關(guān)和極限開關(guān)以及相應(yīng)的打板等附件組成。強(qiáng)迫減速開關(guān)是為了防止電梯失控時(shí)造成沖頂或蹲底的第一道防線。當(dāng)電梯出現(xiàn)失控，轎廂已到達(dá)頂層或底層減速點(diǎn)而不能減速時(shí)，裝在轎廂上的打板就會(huì)隨轎廂的運(yùn)行而與強(qiáng)迫減速開關(guān)接觸，發(fā)出減速信號(hào)，迫使電梯停駛。用上強(qiáng)迫減速開關(guān)sq1的常閉觸點(diǎn)接于plc的x000輸入口，下強(qiáng)迫減速開關(guān)sq3的常閉觸點(diǎn)接于plc的x003輸入口，在以后的程序中用它們的常閉觸點(diǎn)分別和運(yùn)行軟繼電器y040和y041常開觸點(diǎn)串聯(lián)控制減速繼電器置位指令即可。也就是說，強(qiáng)迫減速開關(guān)sq1或 sq3動(dòng)

49、作后，減速信號(hào)m7馬上為on，電梯開始減速。限位開關(guān)是為了防止電梯沖頂或蹲底的第二道防線。它由上下兩個(gè)開關(guān)組成，分別裝在強(qiáng)迫減速開關(guān)的上下方。當(dāng)轎廂越出頂層或底層的位置，而強(qiáng)迫減速開關(guān)又未能使電梯減速停駛時(shí)，上或下限位開關(guān)動(dòng)作，迫使電梯停駛。上限位開關(guān)sq2接于plc的x001輸入接口，下限位開關(guān)sq4接于plc的x004輸入接口，在以后的程序中用它們的常閉觸點(diǎn)分別和運(yùn)行軟繼電器y041和y040常閉觸點(diǎn)串聯(lián)后并聯(lián)一起控制制動(dòng)器繼電器y007和運(yùn)行繼電器y000的復(fù)位指令即可。由此可知，限位開關(guān)sq2 或sq4動(dòng)作時(shí)plc通過程序使y000和y007為off，接觸器km1和km2斷電釋放，制動(dòng)

50、器馬上制動(dòng)，迫使電梯立即停梯。當(dāng)電梯失控后，第一道及第二道防線均不能使電梯停止工作時(shí)，轎廂的打板就會(huì)隨著電梯的繼續(xù)運(yùn)行碰觸第三道防線極限開關(guān)qs的碰輪。碰輪的動(dòng)作，通過鋼絲繩迫使只有人工才能復(fù)位的極限開關(guān)動(dòng)作，切斷主電路電源，從而迫使轎廂停止運(yùn)行，防止其沖頂或蹲底。2、超載保護(hù)曳引式結(jié)構(gòu)的電梯，是對(duì)超載問題更為敏感的一種運(yùn)輸工具。電梯的超載存在著因曳引力不足而造成溜梯的危險(xiǎn)（實(shí)際電梯中，超載是指超過額定載重量的15%，并不小于75kg）。實(shí)際電梯中當(dāng)超載報(bào)警裝置檢測(cè)到超載信號(hào)后，能夠發(fā)出蜂鳴器響的警告信號(hào)以及燈的閃爍。本電梯模型是在轎廂的底部設(shè)置了一個(gè)按動(dòng)開關(guān)來模擬一個(gè)壓力繼電器kp，實(shí)驗(yàn)人員

51、在轎廂開門期間用手按動(dòng)kp，可以假設(shè)超載情況的發(fā)生。按動(dòng)kp后，通過用戶程序可以使開門電動(dòng)機(jī)工作、蜂鳴器fm工作，超載繼電器ka4的振蕩工作致使超載指示燈hl0閃爍報(bào)警。總之，模擬超載的情況后，電梯報(bào)警不關(guān)門，電梯自然也不會(huì)運(yùn)行了。3、防夾人保護(hù)廳門、轎門是乘客出入電梯的必經(jīng)之路，因此需設(shè)置安全保護(hù)裝置，以免在關(guān)門過程中夾傷人員。在實(shí)際電梯中有安全觸板、光電式保護(hù)裝置等多種措施來實(shí)現(xiàn)此種保護(hù)，但實(shí)質(zhì)上都是切斷關(guān)門電路隨即接通開門電路。由于電梯模型的門系統(tǒng)比較小，無法真正實(shí)現(xiàn)和實(shí)際電梯一樣的防夾人保護(hù)，所以在模型中是用關(guān)門期間按動(dòng)開門按鈕來模擬實(shí)現(xiàn)這種保護(hù)功能的。 4、困人救援裝置目前在解救電梯

52、困人過程中，不再提倡安全窗形式的自救，而是強(qiáng)調(diào)報(bào)警求救加專業(yè)人員實(shí)施救援的形式。電梯的報(bào)警措施有兩種，一種是轎箱內(nèi)的報(bào)警裝置或內(nèi)部公布的緊急求救電話，本電梯模型沒有采用這種方式；另一種方式是更為先進(jìn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)困人現(xiàn)象。本電梯模型屬于后者方式。在通過上述方式發(fā)現(xiàn)情況后，電梯模型可以手動(dòng)松開制動(dòng)器，然后手動(dòng)盤曳引機(jī)的手動(dòng)盤車手輪，使轎廂平層停靠，再由工作人員用專用鑰匙在轎廂?？繉拥膹d外打開廳門及轎門，放出轎廂內(nèi)部的被困人員。5、短路保護(hù)、過載保護(hù)在上述設(shè)計(jì)的主電路中，斷路器qf1具有過載保護(hù)功能。除了極限開關(guān)qs（鐵殼開關(guān)）具有短路保護(hù)外，qf1也具有短路保護(hù)功能。6、電源相序保護(hù)、

53、超速保護(hù)及急停等（1）電源相序保護(hù)當(dāng)電源缺相或錯(cuò)相時(shí)應(yīng)該停止電梯的運(yùn)行。為防止電源出現(xiàn)這種現(xiàn)象，特在主電路中設(shè)置了相序繼電器xj。（2）超速保護(hù)為了防止因控制失靈、電力不足、制動(dòng)器失效、曳引力不足及曳引鋼絲繩斷裂等原因?qū)е罗I廂的超速墜落，應(yīng)該設(shè)置限速器裝置，用來防止電梯的超速（當(dāng)轎廂運(yùn)行速度超過額定速度的115%即為超速）。限速器裝置由限速器、鋼絲繩和漲緊裝置組成。在實(shí)際電梯運(yùn)行過程中，當(dāng)由于故障轎廂超速時(shí)，限速器停止運(yùn)行，并借助夾繩機(jī)構(gòu)提拉起安裝在轎廂梁上的連桿機(jī)構(gòu)，迫使安全鉗動(dòng)作，從而使轎廂強(qiáng)行制停在轎廂導(dǎo)軌上。同時(shí)，發(fā)出信號(hào)切斷控制電路。由于實(shí)際電梯超速器和安全鉗動(dòng)作時(shí)會(huì)發(fā)出信號(hào)，超速器

54、和安全鉗的常閉觸點(diǎn)斷開，切斷相關(guān)電路，所以在本模型中只能僅僅使用兩個(gè)常閉的按鈕來模擬這兩個(gè)功能。（3）急停功能急停開關(guān)是實(shí)現(xiàn)急停功能的手動(dòng)低壓電器。它是在維修中或其它緊急情況下，防止電梯造成危險(xiǎn)的重要安全措施。實(shí)際電梯在機(jī)房、轎頂、底坑等處均應(yīng)設(shè)置急停開關(guān)，便于檢修人員使用。如果將安全回路直接接入可編程序控制器，而不經(jīng)過具有安全觸點(diǎn)性質(zhì)的接觸器或繼電器開關(guān)元件，是錯(cuò)誤的。計(jì)的針對(duì)電源相序保護(hù)、超速保護(hù)、急停等功能設(shè)計(jì)的電路如圖3-6所示。圖中sb22為常閉的急停按鈕，xj為相序繼電器（相序無誤時(shí)常開觸點(diǎn)閉合）。（4）門聯(lián)鎖功能在電梯廳門沒有關(guān)好的情況下轎廂就運(yùn)行，將對(duì)廳中的人員產(chǎn)生很大的危險(xiǎn)。

55、在轎廂門沒有關(guān)好的情況下轎廂就運(yùn)行，將對(duì)轎箱內(nèi)的人員產(chǎn)生很大的危險(xiǎn)。總之，電梯的所有門必須關(guān)好轎廂才可能運(yùn)行，有關(guān)這個(gè)功能實(shí)現(xiàn)的電路見圖3-6所示。sq11sq16為每層的廳門限位開關(guān)，當(dāng)廳門關(guān)閉時(shí)各自對(duì)應(yīng)的限位開關(guān)常開觸點(diǎn)閉合。sqj為轎廂門限位開關(guān)，當(dāng)轎廂門關(guān)閉后，sqj的常開觸點(diǎn)閉合。電梯所有的廳門和轎門都處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，ka2線圈得電吸合，也就是說ka2常開觸點(diǎn)的閉合是電梯曳引機(jī)運(yùn)行的必要條件。由上述plc接口電路知道，ka2的常開觸點(diǎn)接于plc的輸入口x006，程序中用x006軟觸點(diǎn)作為電機(jī)運(yùn)行的必要條件。 圖3-6保護(hù)環(huán)節(jié)綜合電路fig 3-6 the chart of integ

56、rated protection circuit3.2.4 開放及關(guān)閉電梯和照明電路啟動(dòng)電梯時(shí)，工作人員轉(zhuǎn)動(dòng)鑰匙開關(guān)，sq20常開觸點(diǎn)閉合，ka3得電吸合，plc輸出接口com2和y004之間的ka3常開觸點(diǎn)閉合，從而使km3接觸器線圈得電吸合。二次輸出101、103使安全電路得到電源，使plc輸出接口電路中直流部分得到工作電源。圖3-7啟閉電梯和照明電路fig 3-7 the chart of startup or shutdown lift and illumination circuit3.3 本章小結(jié)本章在上章確定系統(tǒng)方案的前提下，選擇了系統(tǒng)所用曳引電動(dòng)機(jī)、可編程控制器、變頻器和旋轉(zhuǎn)編碼器等主要器件的型號(hào)。利用所選低壓電器設(shè)計(jì)了主電路和各種輔助電路，具體包括plc接口電路、主拖動(dòng)電路及反饋電路、開關(guān)門電路及制動(dòng)器電路、電梯保護(hù)環(huán)節(jié)的硬件綜合電路和啟閉電梯與照明電路，其中對(duì)電梯保護(hù)環(huán)節(jié)重點(diǎn)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。第4章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 下位機(jī)控制軟件設(shè)計(jì)本文的控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)主要內(nèi)容:一是下位機(jī)plc控制器的電梯控制軟件的設(shè)計(jì)開發(fā)；二是上位機(jī)組態(tài)王電梯的仿真運(yùn)行和監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)開發(fā)。其中plc程序包括各種信號(hào)控制部分和速度控制部分