基于PLC的電梯控制程序設(shè)計(jì)

1、1基于 plc 七層乘客電梯的設(shè)計(jì)摘 要隨著現(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?duì)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(yùn)行既高效節(jié)能又安全可靠。采用 plc 對(duì)電梯信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行控制，開發(fā)出了完整的電梯控制軟件，提高了電梯的控制水平，并改善了電梯運(yùn)行的舒適感，使電梯達(dá)到了較為理想的控制效果。該系統(tǒng)具有先進(jìn)、可靠、經(jīng)濟(jì)的特色。該電梯控制系統(tǒng)具有手動(dòng)和自動(dòng)的功能，并且具有指層、廳召喚、選層、選向等功能。具有集選控制的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：電梯、plc、梯形圖design on control system of elevat

2、or based on plcabstractwith the development of modern cities, an increasing number of high-rise building, elevator become an indispensable means of transport of daily life. the quality of the lift performance of the impact on peoples lives becoming more and more obvious, it must strive to improve th

3、e performance of elevator systems, and ensure the operation of the lift is safe, reliable and energy efficient. the use of plc signals on the elevator control system, the development of a complete elevator control software, to improve the level of the elevator control and improve the operation of th

4、e elevator comfort, so that the lift to reach a more satisfactory control effect. the system has advanced, reliable and economic characteristics. the elevator control system has the drivers to run the operation and no drivers or manual and automatic functions, and has means layer, called the office

5、of the election story, election to the functions. with a set of features to control the election. keywords: elevator, plc, ladder diagram2目錄第 1 章 前言41.1 課題的提出51.2 課題的主要討論內(nèi)容51.3 電梯的功能要求5第 2 章 電梯設(shè)備及電梯發(fā)展動(dòng)態(tài)62.1 電梯的出現(xiàn)及發(fā)展62.2 電梯設(shè)備72.2.1 電梯的分類82.2.2 電梯的主要組成部分82.2.3 電梯的安全保護(hù)裝置9 2.2.4 電梯技術(shù)的發(fā)展 10 2.2.5 電梯未來的發(fā)展

6、趨勢(shì).11第 3 章 plc 的選擇及其硬件設(shè)計(jì) 113.1 可編程序控制器（plc）的選擇 113.1.1 轎廂位置檢測(cè)113.1.2 可編程控制器（plc）的選型 123.2 plc 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 123.3 設(shè)計(jì)思想133.4 i/o 點(diǎn)數(shù)的分配及機(jī)型的選擇 143.5 電梯 plc 輸入、輸連接出圖14第 4 章 軟件設(shè)計(jì)154.1 電梯內(nèi)部部件功能簡(jiǎn)介154.2 電梯的外部部件功能簡(jiǎn)介154.2 電梯的初始狀態(tài)、運(yùn)行中狀態(tài)和運(yùn)行后狀態(tài)分析164.3 電梯的控制要求164.4 軟件流程圖174.5 梯形圖程序17第 5 章 電梯控制系統(tǒng)特性185.1 電梯控制185.2 電梯理想運(yùn)

7、行曲線1835.3 智能變頻器的使用19.5.4.電梯速度曲線195.5 電梯控制系統(tǒng) 215.6 軟件設(shè)計(jì)特點(diǎn).25第 6 章電梯控制系統(tǒng)的模擬安裝調(diào)試256.1 電梯模擬調(diào)試.266.2 電梯安裝調(diào)試.27謝 辭28參考文獻(xiàn)284 前言今年來我國(guó)的經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人民生活水平的迅速梯高，工作居住條件得到了巨大的改善。電梯作為建筑物內(nèi)的垂直交通運(yùn)輸工具，與人們的生活息息相關(guān)。傳統(tǒng)的電梯曳引電動(dòng)機(jī)采用接觸器來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的改變，另外，傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)由繼電器接觸器控制邏輯組成，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?？删幊炭刂破鳎╬lc）是根據(jù)順序邏輯控制的需

8、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(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點(diǎn)，目前，電梯的繼電器控制方式已逐漸被 plc 控制代替。同時(shí)，由于電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動(dòng)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穩(wěn)的精度，還可以降低能耗，節(jié)約能源，減小運(yùn)行費(fèi)用。因此，plc 控制技術(shù)加變頻調(diào)速已成為現(xiàn)代電梯行列的一個(gè)熱點(diǎn)。本課題的研究題目“基于 plc 控制的電梯系統(tǒng)的研究”做詮釋如下 plc 控制是指電梯信號(hào)控制由 plc 及其軟件來實(shí)現(xiàn)，控制系統(tǒng)的核心為 plc。其次課題開發(fā)的主要任務(wù)和內(nèi)容是：建立“plc 控制交的電梯系統(tǒng)”的總體框架；信

9、號(hào)控制系統(tǒng)利用 plc 集中處理電梯運(yùn)行方式、安全保護(hù)信號(hào)、內(nèi)指令信號(hào)、外召喚信號(hào)、井道信號(hào)、門區(qū)信號(hào)、開關(guān)門及限位信號(hào)等信號(hào)，并顯示電梯所到樓層、運(yùn)行方向及呼梯應(yīng)答等，實(shí)現(xiàn)開關(guān)門控制；拖動(dòng)控制系統(tǒng)中曳引機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行、制動(dòng)停止，包括正反轉(zhuǎn)信號(hào)及多種速度信號(hào)，經(jīng) plc 運(yùn)算、判斷后通過電機(jī)來實(shí)現(xiàn)。達(dá)到的要求是：通過深入的理論研究和編程實(shí)踐，全面認(rèn)真的完成上述幾個(gè)內(nèi)容。本課題的核心問題有三個(gè)：一是運(yùn)行效率、平層精度和安全性的要求；。通過選擇合適的 plc，進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和編程便可以實(shí)現(xiàn)。plc 是日本三菱公司的 fx2n60mr 型可編程控制器。二是 plc 實(shí)現(xiàn)電梯信號(hào)控制及其軟件開發(fā)，根據(jù)

10、電梯所要實(shí)現(xiàn)的功能以及 plc 的順序執(zhí)行程序的特點(diǎn)，編寫 plc 程序主要是采取模塊化編程思想，即根據(jù)各功能實(shí)現(xiàn)的條件及原則編寫各個(gè)功能模塊來實(shí)現(xiàn)。三是電梯的變頻調(diào)速。方案選擇是通過多種方案的比較和對(duì)照，完成電梯控制系統(tǒng)中控制方法的進(jìn)行選擇5第一章 緒論1.1 課題的提出plc 以其優(yōu)越的性能，在很多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在電梯業(yè)也是如此，目前國(guó)內(nèi) 7080 年代安裝完成的電梯絕大部分是繼電器控制，線路復(fù)雜，節(jié)點(diǎn)接線多，故障率高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機(jī)械動(dòng)作噪音大，嚴(yán)重地影響電梯運(yùn)行質(zhì)量。應(yīng)對(duì)這些電梯進(jìn)行更新和改造。但是更新需要大量資金，對(duì)使用單位來說有一定困難，所以對(duì)電梯進(jìn)行局部改造

11、是經(jīng)濟(jì)的、實(shí)際的。近年來，采用功能強(qiáng)、故障率低、可靠性高的可編程控制器（plc）來控制電梯，取得了良好效果。利用 plc 和變頻器對(duì)舊電梯進(jìn)行改造，不但可以增加電梯的舒適感、安全性、可靠性，還可以降低能耗，節(jié)約能源，減少運(yùn)行費(fèi)用。plc 控制電梯的優(yōu)點(diǎn)（1） 在電梯控制中采用了 plc，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行的自動(dòng)控制，可靠性大大提高。（2） 去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部線路簡(jiǎn)化。（3） plc 可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。（4） plc 可進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警顯示，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修。（5） 用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運(yùn)行效率。（6）

12、更改控制方案時(shí)不需改動(dòng)硬件接線。此外，微機(jī)控制系統(tǒng)雖在智能控制方面有較強(qiáng)的功能，但也存在抗擾性差，系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)等缺陷而沒被廣泛采用。plc控制系統(tǒng)由于運(yùn)行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強(qiáng)，設(shè)計(jì)和調(diào)試周期短等優(yōu)點(diǎn)，倍受人們重視等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容。針對(duì)老式電梯采用的繼電器邏輯控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作壽命短等缺陷，提出采用功能強(qiáng)、故障率低、可靠性高的可編程控制器（plc）來控制電梯。6設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容如下：1. 總結(jié)和介紹電梯系統(tǒng)采用可編程控制器（plc）的優(yōu)點(diǎn)2. 闡述了電梯控制系統(tǒng)的分類及特點(diǎn)，電

13、梯的控制系統(tǒng)分為調(diào)速和信號(hào)控制兩大部分。3確定系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，由 plc 來實(shí)現(xiàn)電梯信號(hào)控制，由變頻器實(shí)現(xiàn)調(diào)速。4.完成系統(tǒng)硬件開發(fā)，完成了 plc 的選型、i/o 點(diǎn)數(shù)分配與 plc 的連接。5.在分析了電梯系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方法基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出了軟件流程圖，提出模塊化編程思想，介紹系統(tǒng)的軟件開發(fā)。6.完成變頻器對(duì)電梯運(yùn)行速度的控制，包括接線圖和電梯上升下降的控制7.對(duì)電梯系統(tǒng)進(jìn)行模擬調(diào)試。1.3 電梯的功能要求（1）電梯運(yùn)行到指定位置后應(yīng)具有手動(dòng)或自動(dòng)開/關(guān)門的功能。（2）利用指示燈顯示電梯廂外的呼喚信號(hào)、電梯廂內(nèi)的指令信號(hào)和電梯的到達(dá)信號(hào)。（3）能自動(dòng)判斷電梯的運(yùn)行方向，并發(fā)出響應(yīng)的指示信號(hào)。

14、（4）電梯的上行下行有一臺(tái)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(tái)小功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)。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(dòng)、運(yùn)行、到站實(shí)現(xiàn)速度的調(diào)節(jié)。7第 2 章 電梯設(shè)備及電梯發(fā)展動(dòng)態(tài)2.1 電梯的出現(xiàn)及發(fā)展1854 年，在紐約水晶宮舉行的世界博覽會(huì)上，美國(guó)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?shī)W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(guó)領(lǐng)

15、先的電梯公司。自從我國(guó)實(shí)行改革開放政策以來，全國(guó)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(zhǎng)。各種類型、規(guī)格繁多的電梯已在高樓內(nèi)投入運(yùn)行。為了確保電梯正常運(yùn)行、安全使用，必須要了解電梯、熟悉電梯、管理電梯、維護(hù)好電梯。20 世紀(jì)初，美國(guó)出現(xiàn)了曳引式電梯，其結(jié)構(gòu)如圖 1-1 所示，從圖中可見，鋼絲繩懸掛在曳引輪上，一端與轎廂連接，而另一端與對(duì)重連接，隨曳引輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，靠鋼絲繩與曳引輪槽之間的摩擦力使轎廂與對(duì)重作一升一降的相反運(yùn)動(dòng)。顯然，鋼絲繩不用纏繞，因此鋼絲繩的長(zhǎng)度和股數(shù)均不受限，當(dāng)然轎廂的載重以及提升高度就等到了提高，從而滿足了人們對(duì)電梯的使用需求。因此，近一百年來，曳引

16、式電梯一直受到重視，并發(fā)展沿用至今。 圖 1-1 曳引式電梯示意圖 在后來的幾十年里，電梯的自動(dòng)平層控制系統(tǒng)以及 1轎廂 2曳引輪 3對(duì)重通過變換電動(dòng)機(jī)極數(shù)的調(diào)速方法來調(diào)整電梯的運(yùn)行速度的技術(shù)相繼研制成功，1933 年世界上第一臺(tái)運(yùn)行速度為 6m/s 的電梯被安裝在美國(guó)紐約的帝國(guó)大廈。第二次世界大戰(zhàn)后，建筑業(yè)的發(fā)展促使電梯進(jìn)入了高峰發(fā)展時(shí)期，代表新技術(shù)的電子技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電梯領(lǐng)域的同時(shí)，陸續(xù)出現(xiàn)了群控電梯、超高速電梯、交流變頻變壓調(diào)速電梯。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，晶閘管變流裝置越來越多地用于電梯系統(tǒng)，使電8梯的拖動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化，性能提高。同時(shí)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的研制和開發(fā)，使交流電梯的調(diào)速性能有了

17、明顯的改善。進(jìn)入 20 世紀(jì) 80 年代，通過控制電動(dòng)機(jī)定子供電電壓與頻率電梯運(yùn)行速度的調(diào)壓調(diào)頻技術(shù)研制成功，出現(xiàn)了交流變壓變頻（vvvf）調(diào)速電梯，開拓了電梯拖動(dòng)的新領(lǐng)域。1993 年，日本生產(chǎn)了 12.5m/s的世界高速交流變壓變頻調(diào)速電梯，結(jié)束了直流電梯獨(dú)占高速領(lǐng)域的歷史。電梯發(fā)展的今天，在使用需求和新技術(shù)應(yīng)用方面都進(jìn)入到全面發(fā)展時(shí)期，隨著智能化、信息化建筑的興起與完善，要求電梯不只是完成垂直運(yùn)輸?shù)幕竟δ?，還應(yīng)以人為本提高舒適度，特別從電梯運(yùn)行的控制智能化角度考慮，電梯的優(yōu)質(zhì)服務(wù)不再是單一的“時(shí)間最短”問題，而是采用模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等方法，以期實(shí)現(xiàn)單梯與群控管理的最佳模式。

18、合理的配置與使用遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷、節(jié)能以及減少環(huán)境污染等。本文中著重電梯的升降控制邏輯，簡(jiǎn)單介紹調(diào)節(jié)主電動(dòng)機(jī)的升降速度以及電梯的安全保護(hù)措施。2.2 電梯設(shè)備的介紹2.2.1 電梯的分類電梯的分類有各式各樣。1. 按用途分類1） 乘客電梯2） 載貨電梯3） 客貨兩用電梯4） 病床電梯5） 雜物電梯6） 消防電梯7） 船用電梯8） 觀光電梯9） 汽車用電梯10） 自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道2. 按電梯額定速度分類1） 低速電梯 v1m/s ,通常用在 10 層以下的建筑物92） 快速電梯 1m/sv2m/s ，通常用在 10 層以上的建筑物。3） 高速電梯 2m/sv4m/s ，通常用于超高層建筑物

19、內(nèi)。3. 按拖動(dòng)方式分類1） 直流電梯2） 交流電梯 按交流方式分為交流單速、交流雙速、交流調(diào)壓調(diào)速電梯、交流變壓變頻調(diào)速電梯。3） 液壓電梯4. 按驅(qū)動(dòng)方式分類 1）曳引驅(qū)動(dòng) 2）強(qiáng)制驅(qū)動(dòng) 3）齒輪齒條驅(qū)動(dòng) 4）鏈輪鏈條驅(qū)動(dòng)5. 按控制方式 1）信號(hào)控制系統(tǒng) 即有司機(jī)電梯。其除了具有自動(dòng)平層和自動(dòng)開門功能外，還具有轎廂命令登記、廳外召喚登記、自動(dòng)停層、順向截停和自動(dòng)換向等功能。 2）集選控制 單臺(tái)自動(dòng)控制。不用司機(jī)操作，電梯將優(yōu)先、按順序應(yīng)答與轎廂運(yùn)動(dòng)同一方向的廳外召喚，當(dāng)該方向的召喚信號(hào)全部應(yīng)答完畢后，電梯將自動(dòng)應(yīng)答相反方向的召喚。 3）并聯(lián)控制 兩臺(tái)電梯的控制電路并聯(lián)起來進(jìn)行邏輯控制，公

20、用層站召喚按鈕，使兩臺(tái)電梯進(jìn)行高效運(yùn)行。 4）梯群程序控制 即群控，用微機(jī)控制和統(tǒng)一度多臺(tái)集中并列的電梯，它是多臺(tái)電梯的集中控制，共用廳外召喚按鈕，按規(guī)定程序集中調(diào)度和控制。 5）梯群職能控制 此電梯具有數(shù)據(jù)采集、交換、存儲(chǔ)功能，還能進(jìn)行分析、篩選、報(bào)告的功能。由計(jì)算機(jī)根據(jù)客流的情況，自動(dòng)選擇最佳的運(yùn)行控制方式。6. 按機(jī)房的位置分類 1）機(jī)房上置式 2）機(jī)房下置式10 3）機(jī)房側(cè)置式 4）無機(jī)房電梯2.2.2 電梯的主要組成部分電梯的定義電梯時(shí)是動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，利用沿剛性導(dǎo)軌運(yùn)行的箱體或者沿固定線路運(yùn)行的階梯，進(jìn)行升降或者平行送人、貨物的機(jī)電設(shè)備包括載人（貨） 、自動(dòng)扶梯、自動(dòng)人行道等。電梯的結(jié)構(gòu)

21、按照空間布局可以分為四個(gè)部分：機(jī)房安裝曳引機(jī)和有關(guān)設(shè)備的房間井道轎廂和對(duì)重裝置而設(shè)置的空間轎廂運(yùn)載乘客或其他載荷的部件層站電梯在各樓層的?？空?，乘客出入電梯的地方按照功能分為八個(gè)系統(tǒng)：曳引系統(tǒng)輸出與傳遞動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)電梯運(yùn)行。組成的重要部件與裝置包括曳引機(jī)、曳引鋼絲繩、導(dǎo)向輪、反繩輪等。導(dǎo)向系統(tǒng)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)軌上下運(yùn)動(dòng)。包括轎廂的導(dǎo)軌、對(duì)重的導(dǎo)軌及其導(dǎo)軌架。轎廂用以運(yùn)送乘客和貨物的組件。包括轎廂架和轎廂體。門系統(tǒng)乘客和貨物的進(jìn)出口，保證電梯安全。包括轎廂門、層門、開門機(jī)、聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)、門鎖等。重量不平衡系統(tǒng)相對(duì)轎廂重量以及補(bǔ)償高層電梯中曳引繩的影響。包括對(duì)重和重量補(bǔ)

22、償裝置等。 電力拖動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力，對(duì)電梯實(shí)行速度控制。包括供電系統(tǒng)、曳引機(jī)、速度反饋裝置、電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置。電氣控制系統(tǒng)對(duì)電梯的運(yùn)行實(shí)行操作和控制。包括操縱裝置、位置顯示裝置、控制柜、平層裝置、選層器等。安全保護(hù)系統(tǒng)保證電梯安全使用，防止一切危機(jī)人身安全事故發(fā)生。包括機(jī)械方面：限速器、安全鉗、緩沖器等。電氣方面：超速保護(hù)裝置，11供電系統(tǒng)斷、錯(cuò)相保護(hù)裝置、端站保護(hù)等。 。2.2.3 電梯的安全保護(hù)裝置（1） 電磁制動(dòng)器：裝于曳引機(jī)軸上，一般采用直流電磁制動(dòng)器，啟動(dòng)時(shí)通電松閘，停層后斷電制動(dòng)。（2） 強(qiáng)迫減速開關(guān)：起分別裝于井道的頂部和底部，當(dāng)轎廂駛過端站換速未減速時(shí)，轎廂上撞塊就觸動(dòng)此開關(guān)，通過

23、電器傳動(dòng)控制裝置，使電動(dòng)機(jī)強(qiáng)迫減速。（3） 限位開關(guān)：當(dāng)轎廂經(jīng)過端站平層位置后仍未停車，此限位開關(guān)立即動(dòng)作，切斷電源并制動(dòng)，強(qiáng)迫停車。（4） 行程極限保護(hù)開關(guān)：當(dāng)限位開關(guān)不起作用，轎廂經(jīng)過端站時(shí)，此開關(guān)動(dòng)作。（5） 相序繼電器 斷相和錯(cuò)相保護(hù)（6） 熱繼電器 過載保護(hù)保護(hù)（7） 急停按鈕：裝于轎廂司機(jī)操縱盤上，發(fā)生異常情況時(shí)，按此按鈕切斷電源，電磁制動(dòng)器制動(dòng)，電梯緊急停車。（8） 廳門開關(guān)：每個(gè)廳門都裝有門鎖開關(guān)。僅當(dāng)廳門關(guān)上才允許電梯啟動(dòng)；在運(yùn)行中如出現(xiàn)廳門開關(guān)斷開，電梯立即停車。（9） 關(guān)門安全開關(guān)：常見的是裝于轎廂門邊的安全觸板，在關(guān)門過程中如安全觸板碰到乘客時(shí)，發(fā)出信號(hào)，門電機(jī)停止關(guān)門

24、，反向開門，延時(shí)重新開門，此外還有紅外線開關(guān)等。（10） 超載開關(guān)：當(dāng)超載時(shí)轎底下降開關(guān)動(dòng)作，電梯不能關(guān)門和運(yùn)行。（11）其它的開關(guān)：安全窗開關(guān)，鋼帶輪的斷帶開關(guān)等。2.2.4 電梯技術(shù)發(fā)展情況（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(dòng)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(diǎn)。逐步被交流電梯所替代，液壓電梯由于運(yùn)行平穩(wěn)，機(jī)房位置靈活等特點(diǎn)，使得在低樓層場(chǎng)合得到愈來愈 廣泛的應(yīng)用。交流拖動(dòng)電梯更是得到迅速的發(fā)展，已由以前的變級(jí)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

25、人們的生理要求，電梯的舒12適感大為改善。（3） 電梯的邏輯控制已從過去簡(jiǎn)單的繼電器接觸器控制發(fā)展為可編程序控制器（plc）和微機(jī)控制，控制方式也從手柄控制、信號(hào)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)，不斷滿足擁護(hù)的使用功能要求。如緊急停車操作，消防員專用、防搗亂系統(tǒng)等。（5） 智能群控管理得到廣泛應(yīng)用。（6） 機(jī)械傳動(dòng)方面，由于國(guó)際上機(jī)構(gòu)加工水平的不斷提高，使斜齒傳動(dòng)和行星齒輪傳動(dòng)在電梯上的應(yīng)用日益廣泛，已使電梯的傳動(dòng)形式多樣化。2.2.5 電梯發(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)

26、、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(jiǎn)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(shí)，無機(jī)房電梯在新世紀(jì)將會(huì)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?yàn)橛来磐綗o齒輪曳引機(jī)具有更節(jié)能、更潔凈、更安全、更安靜、更經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，所以永磁同步曳引機(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

27、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、無底坑、無線控制、綠色環(huán)保安全、環(huán)保、節(jié)能、舒適，也將是未來電梯的重要發(fā)展方向。13第 3 章 plc 的選擇及其硬件設(shè)計(jì)3.1 可編程序控制器（plc）的選擇電梯 plc 控制系統(tǒng)不再使用繼電器控制系統(tǒng)中模擬轎廂運(yùn)動(dòng)的機(jī)械選層器。電梯運(yùn)行過程中，轎廂所處樓層位置如何檢測(cè)，plc 軟件如何根據(jù)給定的輸入信號(hào)及運(yùn)行條件判斷或計(jì)算樓層數(shù)，是電梯正常運(yùn)行的首要問題，是正確定向和選層換速的前提。 3.1.1 轎廂位置檢測(cè)轎廂位置檢測(cè)裝置俗稱選層器，

28、它檢測(cè)電梯轎廂運(yùn)行狀態(tài)，所處位置，及時(shí)向控制系統(tǒng)發(fā)出所需要的信號(hào)。其主要功能是：根據(jù)登記的內(nèi)選與外呼信號(hào)和轎廂的位置關(guān)系，確定運(yùn)行方向；當(dāng)電梯將要到達(dá)所需停站的樓層時(shí)，給曳引電動(dòng)機(jī)減速信號(hào)，使其換速；當(dāng)平層停車后，發(fā)出信號(hào)以消去已應(yīng)答的選層、呼梯信號(hào)，并指示轎廂當(dāng)前位置，選層器種類較多，通常分為三大類，即機(jī)械選層器、繼電器選層器和微機(jī)選層器。其中機(jī)械選層器與繼電器選層器將隨著繼電器控制電梯的逐步淘汰而淘汰。位置檢測(cè)方法主要有如下幾種：1）用于簧管磁感應(yīng)器或其它位置開關(guān)。這種方法直觀、簡(jiǎn)單，但由于每層需使用一個(gè)磁感應(yīng)器，當(dāng)樓層較高時(shí)，會(huì)占用 plc 太多的輸入點(diǎn)。2）利用穩(wěn)態(tài)磁保開關(guān)。這種方法需

29、對(duì)磁保開關(guān)的不同狀態(tài)進(jìn)行編碼，在各種編碼方式中適合電梯控制的只有格雷變形碼，進(jìn)行運(yùn)算時(shí)需采用 plc 指令譯碼，比較麻煩，軟件譯碼也使程序變的龐大。 因此，設(shè)計(jì)七層電梯的控制故選用感應(yīng)器檢測(cè)轎廂位置。因此，設(shè)計(jì)七層電梯的控制故選用感應(yīng)器檢測(cè)轎廂位置。143.1.2 可編程控制器（plc）的選型考慮到本次設(shè)計(jì)的電梯系統(tǒng)有七層，且開關(guān)量居多，模擬量較少；對(duì)于開關(guān)量控制為主的系統(tǒng)而言，一般 plc 的響應(yīng)速度足以滿足控制的要求，在小型 plc中整體式比模塊式的價(jià)格便宜，體積也小，綜合考慮后，系統(tǒng)選擇了日本三菱公司生產(chǎn)的 fx2n 系統(tǒng) plc。fx2n 系統(tǒng) plc 具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：1）fx2

30、n 配置靈活，除主機(jī)單元外，還可擴(kuò)展 i/o 模塊，a/d 模塊，d/a模塊和其它特殊功能模塊。2）fx2n 指令功能豐富，有各種指令 107 條，且指令執(zhí)行速度快。3）fx2n 可用內(nèi)部輔助繼電器 m，狀態(tài)繼電器 s，定時(shí)器 t，寄存器 d，計(jì)數(shù)器 c 的功能和數(shù)量滿足了系統(tǒng)控制要求的需要。4）fx2n 的編程可用編程器，也可以在 pc 機(jī)上使用三菱公司的專用編程軟件包 melse medoc 來進(jìn)行。編程語言可用梯形圖或指令表。尤其是可用 pc 機(jī)對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控。為調(diào)試和維護(hù)提供了極大的方便。3.2 plc 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)電梯 plc 的控制系統(tǒng)和其他類型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號(hào)

31、控制系統(tǒng)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)兩部分組成。圖 3-1 為電梯 plc 控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖，主要硬件包括 plc 主機(jī)及擴(kuò)展、機(jī)械系統(tǒng)、轎廂操縱盤、廳外呼梯盤、指層器、門機(jī)、調(diào)速裝置與主拖動(dòng)系統(tǒng)等。系統(tǒng)控制核心為 plc 主機(jī)、操縱盤、呼梯盤、井道及安全保護(hù)信號(hào)通過 plc 輸入接口送入 plc，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號(hào)，向拖動(dòng)和門機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)。15圖 3-1 電梯控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)3.3 設(shè)計(jì)思想1）信號(hào)控制系統(tǒng)電梯信號(hào)控制基本由 plc 軟件實(shí)現(xiàn)。電梯信號(hào)控制系統(tǒng)如圖 3-2 所示，輸入到 plc 的控制信號(hào)有：運(yùn)行方式選擇（如自動(dòng)、有/無司機(jī)、檢修、消防運(yùn)行方式等） 、運(yùn)

32、行控制、轎內(nèi)指令、層站召喚、安全保護(hù)信息、開關(guān)門及限位信號(hào)、門區(qū)和平層信號(hào)等。2）電梯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能電梯的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如下功能： 一臺(tái)電機(jī)控制上升和下降，各層設(shè)上/下呼叫開關(guān)（最頂層與起始層只設(shè)一只）。電梯到位后，具有手動(dòng)或自動(dòng)開門關(guān)門功能。16圖 3-2 電梯 plc 控制系統(tǒng)框圖電梯內(nèi)設(shè)有方向指示燈及電梯當(dāng)前層號(hào)指示燈及層樓指令鍵。待客自動(dòng)開門，當(dāng)電梯在某層停梯待客時(shí)，按下層外召喚按鈕，應(yīng)能自動(dòng)開門迎客。自動(dòng)關(guān)門待客。自動(dòng)關(guān)門與提早關(guān)門，在一般情況下，電梯停站 46s 應(yīng)能自動(dòng)關(guān)門；在延時(shí)時(shí)間內(nèi)，若按下關(guān)門按鈕，門將不經(jīng)延時(shí)提前實(shí)現(xiàn)關(guān)門動(dòng)作。按鈕開門。在開關(guān)過程中或門關(guān)閉后，電梯啟動(dòng)前

33、，按下操縱盤上開關(guān)按鈕，門將打開。內(nèi)指令記憶。當(dāng)轎廂內(nèi)操縱盤上有多個(gè)選層指令時(shí)，電梯應(yīng)能按順序?？寇囬T，并能至調(diào)定時(shí)間，自動(dòng)確定運(yùn)行方向。電梯應(yīng)能按先入為主的原則，自動(dòng)確定運(yùn)行方向。自動(dòng)換向，當(dāng)電梯完成全部順向指令后，應(yīng)能自動(dòng)換向，應(yīng)答相反方向的信號(hào)。呼梯記憶與順向截停。電梯在運(yùn)行中應(yīng)能記憶層外的呼梯信號(hào)，對(duì)符合運(yùn)行方向的召喚，應(yīng)能自動(dòng)逐一停靠應(yīng)答。自動(dòng)返基站。當(dāng)電梯設(shè)有基站時(shí)，電梯在完成全部指令后，自動(dòng)駛回基站，停機(jī)待客。3）電梯操作方式單臺(tái)電梯的操作方式有手柄操縱控制、按鈕控制、信號(hào)控制和集選控制等。在乘客電梯中幾乎全部采用集選控制方式。 單轎廂下集選控制：登記所有轎廂和廳門下行召喚；轎廂

34、上行時(shí)，只答應(yīng)轎17廂召喚，直至最高層；自動(dòng)改變運(yùn)行方向?yàn)橄滦?，?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(shí)順應(yīng)答轎廂和廳門上召喚，cxd 直至最高層自動(dòng)反向應(yīng)答下行召喚和轎廂召喚。系統(tǒng)采用全集選操作方式。3.4機(jī)型的選擇及 i/o 點(diǎn)數(shù)的分配系統(tǒng)按七層的電梯為例，根據(jù)需要控制的開關(guān)，設(shè)備大約有 30 個(gè)輸入點(diǎn)，33 個(gè)輸出點(diǎn)，需進(jìn)行控制，考慮 1015的裕量，故選擇 fx2n-80mr，i/o 分配表如 3-1 所編程時(shí)可用手持編程器或計(jì)算機(jī)軟件編程，通過編程口傳輸至 plc 程序存儲(chǔ)區(qū)，可進(jìn)行獨(dú)立控制和遠(yuǎn)程控制。程序中使用的內(nèi)部繼電器說明見表 3-2。3.5 電梯 pl

35、c 輸入、輸連接出圖將電梯運(yùn)行過程中的各種主令信號(hào)，送入 plc 的輸入口構(gòu)成其輸入電路圖。完成電梯運(yùn)行的各種執(zhí)行元件及指示電梯運(yùn)行狀態(tài)的各種指示燈，均要受到 plc輸出口的控制，構(gòu)成其輸出電路。其輸入、輸出電路第 4 章系 電梯控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 電梯內(nèi)部部件在電梯內(nèi)部，應(yīng)該有 7 個(gè)樓層(17 層)按鈕、開門和關(guān)門按鈕以及樓層顯示器。上升和下降顯示器。當(dāng)乘客進(jìn)入電梯后，電梯內(nèi)應(yīng)有能讓乘客按下的代表其要去的目的地的樓層按鈕，稱為內(nèi)呼按鈕。電梯停下時(shí)，應(yīng)具有開門、關(guān)門的功能，即電梯門可以自動(dòng)打開，經(jīng)過一定延時(shí)后，又可自動(dòng)關(guān)閉。而且，在電梯內(nèi)部也應(yīng)有控制電梯開門、關(guān)門的按鈕，使乘客可以在電梯

36、停下時(shí)隨時(shí)地控制電梯的開門與關(guān)門。電梯內(nèi)部還應(yīng)配有指示燈，用來顯示電梯現(xiàn)在所在的狀態(tài)，即電18梯是上升還是下降以及電梯處在樓層的第幾層，這樣可以使乘客清楚地知道自己所處的位置，離自己要到的樓層還有遠(yuǎn)，電梯是上升還是下降等。4.2 電梯的外部部件電梯的外部共分 7 層，每層都應(yīng)該設(shè)置呼叫按鈕、呼叫指示燈、上升和下降指示燈及樓層顯示器。呼叫按鈕是乘客用來發(fā)出呼叫的工具，呼叫指示燈在完成相應(yīng)的呼叫請(qǐng)求之前應(yīng)一直保持亮，它和上升指示燈，下降指示燈、樓層顯示器一樣，都是用來顯示電梯所處的狀態(tài)的。7 層樓中，1 層只有上呼叫按鈕，7 層只有下呼叫按鈕，其余 5 層都具有上呼叫和下呼叫按鈕。而上升、下降指示

37、燈以及樓層顯示器，7 層電梯均應(yīng)該相同。4.2 電梯的初始狀態(tài)、運(yùn)行中狀態(tài)和運(yùn)行后狀態(tài)分析（1）電梯的初始狀態(tài)。為了方便分析，假設(shè)電梯位于 1 層待命，各層顯示器都被初始化，電梯處于以下狀態(tài)： 各層呼叫燈均不亮。 電梯內(nèi)部及外部各層顯示器均為“ 1” 。 電梯內(nèi)部及外部各層電梯門均關(guān)。（2）電梯在運(yùn)行過程中： 按下某層呼叫按鈕（17 層）后，該層呼叫燈亮，電梯響應(yīng)該層呼叫。 電梯上行時(shí)，若呼叫層處于電梯當(dāng)前運(yùn)行之上目標(biāo)運(yùn)行層之下，則電梯在完成前一指令之前先上行至該層，完成改層呼叫后再由近及遠(yuǎn)的完成其他各個(gè)呼叫動(dòng)作。若呼叫層處于電梯當(dāng)前層之下，則電梯在完成前一指令之前不響應(yīng)該指令，直至電梯重新處

38、于待命狀態(tài)為止。 電梯下行時(shí)，若呼叫層處于電梯當(dāng)前運(yùn)行之下目標(biāo)運(yùn)行層之上，則電梯在完成前一指令之前先下行至該層，完成改層呼叫后再由近及遠(yuǎn)的完成其他各個(gè)呼叫動(dòng)作。若呼叫層處于電梯當(dāng)前層之上，則電梯在完成前一指令之前不響應(yīng)該指令，直至電梯重新處于待命狀態(tài)為止。各樓層顯示隨電梯移動(dòng)而改變，各層指示燈也隨之而變。19運(yùn)行中電梯門始終關(guān)閉，到達(dá)指定層時(shí)，門才打開。在電梯運(yùn)行過程中支持其它呼叫。（3）電梯運(yùn)行后狀態(tài)：在到達(dá)指定樓層后，電梯會(huì)繼續(xù)待命，直至新命令產(chǎn)生。電梯在到達(dá)指定樓層后，電梯門會(huì)自動(dòng)打開，經(jīng)一段延時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，在此過程中，支持手動(dòng)開門或關(guān)門；各樓層顯示值為該層所在位置，且上行下行指示燈均滅。

39、4.3 電梯的控制要求（1）當(dāng)接受到按鈕（包括內(nèi)部和外部的呼叫）的呼叫命令，并做出相應(yīng)的響應(yīng)。（2）電梯停在某一層（例如 3 層）時(shí)，此時(shí)按動(dòng)該層（3 層）的呼叫按鈕（上呼叫或下呼叫） ，則相當(dāng)于發(fā)出打開電梯門命令，進(jìn)行開門的動(dòng)作過程；若此時(shí)電梯的轎廂不在該層（在其余 6 層） ，則等到電梯關(guān)門后，按照不換向原則控制電梯向上或向下運(yùn)行。 （電梯運(yùn)行的不換向原則是指優(yōu)先響應(yīng)不改變現(xiàn)在電梯運(yùn)行方向的呼叫，直到這些命令全部響應(yīng)完畢后才響應(yīng)使電梯反向運(yùn)行的呼叫。例如現(xiàn)在電梯位置在 2 層和 3 層之間上行，此時(shí)出現(xiàn)了 2 層上呼叫、3 層下呼叫和 4 層上呼叫，則電梯首先響應(yīng) 4 層上呼叫，然后再依次

40、響應(yīng) 3 層下呼叫和 2 層上呼叫。 ）（3）電梯在每一層都有一個(gè)光電開關(guān)，當(dāng)電梯碰到某層光電開關(guān)時(shí)，表示電梯已經(jīng)到達(dá)該層。（4)當(dāng)按動(dòng)某個(gè)呼叫按鈕后，響應(yīng)的指示等亮并保持，直到電梯響應(yīng)該呼叫為止。（5)當(dāng)電梯停在某層時(shí)，在電梯內(nèi)部按動(dòng)開門按鈕，則電梯門打開，按動(dòng)電梯內(nèi)部的關(guān)門按鈕，則電梯門關(guān)閉。但在電梯行進(jìn)期間電梯門是不能被打開的。（6)當(dāng)電梯運(yùn)行到某層后，相應(yīng)的指示燈亮，直到電梯運(yùn)行到前方一層時(shí)樓層指示燈改變。4.4 電梯運(yùn)行的軟件流程（見附圖）204.5 梯形圖程序（見附圖）電梯 plc 程序應(yīng)在未帶載情況下模擬調(diào)試好，在接觸器等輸出狀態(tài)正確后，再將電機(jī)接上，模擬調(diào)試完成后，則進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安

41、裝，并進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，確定參數(shù)，完善程序，最后交付運(yùn)行使用。 第五章 電梯系統(tǒng)特性分析5.15.1 電梯控制系統(tǒng)分析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(guó)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，抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器

42、來實(shí)現(xiàn)。 5.2.5.2.電梯理想運(yùn)行曲線電梯理想運(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-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，采用梯形加速度曲線電梯的理想運(yùn)行曲線如圖 1 所示：215.35.3 智能變頻器的使用 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

43、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

44、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。5.4.5.4.電梯速度曲線電梯運(yùn)行的舒適性取決于其運(yùn)行過程中加速度 a 和加速度變化率 p 的大小，過大的加速度或加速度變化率會(huì)造成乘客的不適感。同時(shí)，為保證電梯的

45、運(yùn)行效率，a、p的值不宜過小。能保證 a、p 最佳取值的電梯運(yùn)行曲線稱為電梯的理想運(yùn)行曲線。電22梯運(yùn)行的理想曲線應(yīng)是拋物線-直線綜合速度曲線，即電梯的加、減過程由拋物線和直線構(gòu)成。電梯給定曲線是否理想，直接影響實(shí)際的運(yùn)行曲線。5.4.1 速度曲線產(chǎn)生方法采用的 fx2-64mrplc，并考慮輸入輸出點(diǎn)要求增加了 fx-8eyt、fx-16eyr、fx-8eyr 三個(gè)擴(kuò)展模塊和 fx2-40aw 雙絞線通信適配器，fx2-40aw 用于系統(tǒng)串行通信。利用 plc 擴(kuò)展功能模塊 d/a 模塊實(shí)現(xiàn)速度理想曲線輸出，事先將數(shù)字化的理想速度曲線存入 plc 寄存器，程序運(yùn)行時(shí)，通過查表方式寫入 d/a

46、，由 d/a 轉(zhuǎn)換成模擬量后將速度理想曲線輸出。5.4.2 加速給定曲線的產(chǎn)生8 位 d/a 輸出 05v/010v，對(duì)應(yīng)數(shù)字值為 16 進(jìn)制數(shù) 00ff，共 255 級(jí)。若電梯加速時(shí)間在 2.53 秒之間。按保守值計(jì)算，電梯加速過程中每次查表的時(shí)間間隔不宜超過 10ms。由于電梯邏輯控制部分程序最大，而 plc 運(yùn)行采用周期掃描機(jī)制，因而采用通常的查表方法，每次查表的指令時(shí)間間隔過長(zhǎng)，不能滿足給定曲線的精度要求。在 plc運(yùn)行過程中，其 cpu 與各設(shè)備之間的信息交換、用戶程序的執(zhí)行、信號(hào)采集、控制量的輸出等操作都是按照固定的順序以循環(huán)掃描的方式進(jìn)行的，每個(gè)循環(huán)都要對(duì)所有功能進(jìn)行查詢、判斷和

47、操作。這種順序和格式不能人為改變。通常一個(gè)掃描周期，基本要完成六個(gè)步驟的工作，包括運(yùn)行監(jiān)視、與編程器交換信息、與數(shù)字處理器交換信息、與通訊處理器交換信息、執(zhí)行用戶程序和輸入輸出接口服務(wù)等。在一個(gè)周期內(nèi)，cpu 對(duì)整個(gè)用戶程序只執(zhí)行一遍。這種機(jī)制有其方便的一面，但實(shí)時(shí)性差。過長(zhǎng)的掃描時(shí)間，直接影響系統(tǒng)對(duì)信號(hào)響應(yīng)的效果，在保證控制功能的前提下，最大限度地縮短 cpu 的周期掃描時(shí)間是一個(gè)很復(fù)雜的問題。一般只能從用戶程序執(zhí)行時(shí)間最短采取方法。電梯邏輯控制部分的程序掃描時(shí)間已超過 10ms，盡管采取了一些減少程序掃描時(shí)間的辦法，但仍無法將掃描時(shí)間降到 10ms 以下。同時(shí)，制動(dòng)段曲線采用按距離原則，每

48、段距離到的響應(yīng)時(shí)間也不宜超過 10ms。為滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求，在速度曲線的產(chǎn)生方式中，采用中斷方法，從而有效地克服了 plc 掃描機(jī)制的限制。起動(dòng)加速運(yùn)行由定周期中斷服務(wù)程序完成。這種中斷不能由程序進(jìn)行開關(guān)，一旦設(shè)定，就一直按設(shè)定時(shí)間間隔循環(huán)中斷，所以，起動(dòng)運(yùn)行條件需放在中斷服務(wù)程序中，23在不滿足運(yùn)行條件時(shí)，中斷即返回。5.4.3 減速制動(dòng)曲線的產(chǎn)生為保證制動(dòng)過程的完成，需在主程序中進(jìn)行制動(dòng)條件判斷和減速點(diǎn)確定。在減速點(diǎn)確定之前，電梯一直處于加速或穩(wěn)速運(yùn)行過程中。加速過程由固定周期中斷完成，加速到對(duì)應(yīng)模式的最大值之后，加速程序運(yùn)行條件不再滿足，每次中斷后，不再執(zhí)行加速程序，直接從中斷返回。

49、電梯以對(duì)應(yīng)模式的最大值運(yùn)行，在該模式減速點(diǎn)到后，產(chǎn)生高速計(jì)數(shù)中斷，執(zhí)行減速服務(wù)程序。在該中斷服務(wù)程序中修改計(jì)數(shù)器設(shè)定值的條件，保證下次中斷執(zhí)行。在 plc 的內(nèi)部寄存器中，減速曲線表的數(shù)值由大到小排列，每次中斷都執(zhí)行一次“表指針加 1”操作，則下一次中斷的查表值將小于本次中斷的查表值。門區(qū)和平層區(qū)的判斷均由外部信號(hào)給出，以保證減速過程的可靠性。5.55.5 電梯控制系統(tǒng)5.5.1 電梯控制系統(tǒng)特性在電梯運(yùn)行曲線中的啟動(dòng)段是關(guān)系到電梯運(yùn)行舒適感指標(biāo)的主要環(huán)節(jié),而舒適感又與加速度直接相關(guān),根據(jù)控制理論,要使某個(gè)量按預(yù)定規(guī)律變化必須對(duì)其進(jìn)行直接控制,對(duì)于電梯控制系統(tǒng)來說,要使加速度按理想曲線變化就必

50、須采用加速度反饋,根據(jù)電動(dòng)機(jī)的力矩方程式:mmz=m=j（dn/dt），可見加速度的變化率反映了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)距的變化，控制加速度就控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)距 m=mmz。故在此段采用加速度的時(shí)間控制原則，當(dāng)啟動(dòng)上升段速度達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的 90%時(shí)，將系統(tǒng)由加速度控制切換到速度控制，因?yàn)樵诜€(wěn)速段，速度為恒值控制波動(dòng)較小，加速度變化不大，且采用速度閉環(huán)控制可以使穩(wěn)態(tài)速度保持一定的精度，為制動(dòng)段的精確平層創(chuàng)造條件。在系統(tǒng)的速度上升段和穩(wěn)速段雖都采用 pi 調(diào)節(jié)器控制，但兩段的 pi 參數(shù)是不同的，以提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)指標(biāo)。在系統(tǒng)的制動(dòng)段，即要對(duì)減速度進(jìn)行必要的控制，以保證舒適感，又要嚴(yán)格地按電梯運(yùn)行的速度和距離的

51、關(guān)系來控制，以保證平層的精度。在系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速降至120r/min 之前，為了使兩者得到兼顧，采取以加速度對(duì)時(shí)間控制為主，同時(shí)根據(jù)在每一制動(dòng)距離上實(shí)際轉(zhuǎn)速與理論轉(zhuǎn)速的偏差來修正加速度給定曲線的方法。例如在距離平層點(diǎn)的某一距離 l 處，速度應(yīng)降為vm/s，而實(shí)際轉(zhuǎn)速高為 vm/s，則說明所加的制動(dòng)轉(zhuǎn)距不夠，因此計(jì)算出此處的給定減速度值-ag 后，使其再加上一個(gè)負(fù)偏差 ，即使此處的減速度給定值修正為-（ag+）使給定減速度與實(shí)際速度負(fù)偏差加大，從而加大了制動(dòng)轉(zhuǎn)距，使速度很快降到標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降到24120r/min以后，此時(shí)轎廂距平層只有十幾厘米，電梯的運(yùn)行速度很低，為防止未到平層區(qū)就停車的現(xiàn)

52、象出現(xiàn)，以使電梯能較快地進(jìn)入平層區(qū)，在此段采用比例調(diào)節(jié)，并采用時(shí)間優(yōu)化控制，以保證電梯準(zhǔn)確及時(shí)地進(jìn)入平層區(qū)，以達(dá)到準(zhǔn)確可靠平層。5.5.2 電梯控制構(gòu)成由于電梯的運(yùn)行是根據(jù)樓層和轎廂的呼叫信號(hào)、行程信號(hào)進(jìn)行控制，而樓層和轎廂的呼叫是隨機(jī)的，因此，系統(tǒng)控制采用隨機(jī)邏輯控制。即在以順序邏輯控制實(shí)現(xiàn)電梯的基本控制要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)隨機(jī)的輸入信號(hào)，以及電梯的相應(yīng)狀態(tài)適時(shí)的控制電梯的運(yùn)行。另外，轎廂的位置是由脈沖編碼器的脈沖數(shù)確定，并送 plc 的計(jì)數(shù)器來進(jìn)行控制。同時(shí)，每層樓設(shè)置一個(gè)接近開關(guān)用于檢測(cè)系統(tǒng)的樓層信號(hào)。為便于觀察，對(duì)電梯的運(yùn)行方向以及電梯所在的樓層進(jìn)行顯示，采用 led 和發(fā)光管顯示，而對(duì)

53、樓層和轎廂的呼叫信號(hào)以指示燈顯示(開關(guān)上帶有指示燈)。為了提高電梯的運(yùn)行效率和平層的精度，系統(tǒng)要求 plc 能對(duì)轎廂的加、減速以及制動(dòng)進(jìn)行有效的控制。根據(jù)轎廂的實(shí)際位置以及交流調(diào)速系統(tǒng)的控制算法來實(shí)現(xiàn)。為了電梯的運(yùn)行安全，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置可靠的故障保護(hù)和相應(yīng)的顯示。采用 plc 實(shí)現(xiàn)的電梯控制系統(tǒng)由以下幾個(gè)主要部分構(gòu)成。5.5.31plc 控制電路；plc 接收來自操縱盤和每層呼梯的召喚信號(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)。電流、速度雙閉環(huán)電路；變頻器本

54、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)。5.5.4 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，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，通過累計(jì)脈沖數(shù)，經(jīng)式（1）計(jì)算出脈沖當(dāng)量，由此確定電梯位置。電梯位移h=si式中 i累計(jì)脈沖數(shù)；s脈沖當(dāng)量；s=pld/(pr)（1）25l減速比；d牽引輪直徑

55、；p旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)；rpg 卡分頻比。5.5.5 端站保護(hù)；當(dāng)電梯定向上行時(shí)，上行方向繼電器、快車輔助接觸器、快車運(yùn)行接觸器、門鎖繼電器、上行接觸器均得電吸合，抱閘打開，電梯上行。當(dāng)轎廂碰到上強(qiáng)迫換速開關(guān)時(shí)，plc 內(nèi)部鎖存繼電器得電吸合，定時(shí)器 tim10、tim11 開始定時(shí)，其定時(shí)的時(shí)間長(zhǎng)短可視端站層距和梯速設(shè)定。上強(qiáng)迫換速開關(guān)動(dòng)作后，電梯由快車運(yùn)行轉(zhuǎn)為慢車運(yùn)行，正常情況下，上行平層時(shí)電梯應(yīng)停車。如果轎廂未停而繼續(xù)上行，當(dāng) tim10 設(shè)定值減到零時(shí)，其常閉點(diǎn)斷開，慢車接觸器和上行接觸器失電，電梯停止運(yùn)行。在驕廂碰到上強(qiáng)迫換速開關(guān)后，由于某些原因電梯未能轉(zhuǎn)為慢車運(yùn)行，及快車運(yùn)

56、行接觸器未能釋放，當(dāng) tim11設(shè)定值減到零時(shí)，其常閉點(diǎn)斷開，快車運(yùn)行接觸器和上行接觸器均失電，電梯停止運(yùn)行。因此，不管是慢車運(yùn)行還是快車運(yùn)行，只要上強(qiáng)迫換速開關(guān)發(fā)出信號(hào)，不論端站其他保護(hù)開關(guān)是否動(dòng)作，借助 tim10 和tim11 均能使電梯停止運(yùn)行，從而使電梯端站保護(hù)更加可靠。當(dāng)電梯需要下行，只要有了選梯指令，下行方向繼電器得電其常開點(diǎn)閉合，鎖存繼電器被復(fù)位，tim10 和 tim11 均失電，其常閉點(diǎn)閉合為電梯正常下行做好了準(zhǔn)備。下端站的保護(hù)原理與上端站保護(hù)類似不再重復(fù)。5.5.6 樓層計(jì)數(shù)；樓層計(jì)數(shù)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)樓層高度脈沖數(shù)，對(duì)應(yīng) 17 層電梯分別存

57、入 16 個(gè)內(nèi)存單元 dm06dm21。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)。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)，采用樓層計(jì)數(shù)信號(hào)上沿觸發(fā)樓層計(jì)數(shù)器。5.5.7 快速換速當(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)。5.5.8 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)

58、。5.5.9 脈沖信號(hào)故障檢測(cè)脈沖信號(hào)的準(zhǔn)確采集和傳輸在系統(tǒng)中顯得尤為重要，為檢測(cè)26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。5.65.6 軟件設(shè)計(jì)特點(diǎn) 5.6.1 采用優(yōu)先級(jí)隊(duì)列根據(jù)電梯所處的位置和運(yùn)行方向，在編程中，采用了四個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，即上行優(yōu)先級(jí)隊(duì)列、上行次優(yōu)先級(jí)隊(duì)列、下行優(yōu)先級(jí)隊(duì)列、下行次優(yōu)先級(jí)隊(duì)列。其中，上行優(yōu)先級(jí)隊(duì)列為電梯向上運(yùn)行時(shí)，在電梯所處位置以上樓層所發(fā)出的向上運(yùn)行的呼叫信號(hào)，該呼叫信號(hào)所對(duì)應(yīng)的樓層所具有的脈沖數(shù)存放的寄存器所

59、構(gòu)成的陣列。上行次優(yōu)先級(jí)隊(duì)列為電梯向上運(yùn)行時(shí)，在電梯所處位置以下樓層所發(fā)出的向上運(yùn)行的呼叫信號(hào)，該呼叫信號(hào)所對(duì)應(yīng)的樓層所具有的脈沖數(shù)存放的寄存器所構(gòu)成的隊(duì)列?？刂葡到y(tǒng)在電梯運(yùn)行中實(shí)時(shí)排列的四個(gè)優(yōu)先級(jí)陳列，為實(shí)現(xiàn)隨機(jī)邏輯控制提供了基礎(chǔ)。 5.6.2 采用先進(jìn)先出隊(duì)列根據(jù)電梯的運(yùn)行方向，將同向的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的非零單元(有呼叫時(shí)此單元為七零單元，無呼叫時(shí)則此單元為零)送入寄存器隊(duì)列(先進(jìn)先出隊(duì)列 fifo)，利用先進(jìn)先出讀出指令 sfrdp 指令，將 fifo 第一個(gè)單元中的數(shù)據(jù)送入比較寄存器。 5.6.3 采用隨機(jī)邏輯控制當(dāng)電梯以某一運(yùn)行方向接近某樓層的減速位置時(shí)，判別該樓層是否有同向的呼叫信號(hào)(

60、上行呼叫標(biāo)志寄存器、下行呼叫標(biāo)志寄存器、有呼叫請(qǐng)求時(shí)，相應(yīng)寄存器為 l，否則為 0)，如有，將相應(yīng)的寄存器的脈沖數(shù)與比較寄存器進(jìn)行比較，如相同，則在該樓層減速停車：如果不相同，則將該寄存器數(shù)據(jù)送入比較寄存器，并將原比較寄存器數(shù)據(jù)保存，執(zhí)行該樓層的減速停車。該動(dòng)作完畢后，將被保存的數(shù)據(jù)重新送入比較寄存器，以實(shí)現(xiàn)隨機(jī)邏輯控制。5.6.4 采用軟件顯示系統(tǒng)利用行程判斷樓層，并轉(zhuǎn)化成 bcd 碼輸出，通過硬件接口電路以 led 顯示。5.6.5 對(duì)變頻器的控制plc 根據(jù)隨機(jī)邏輯控制的要求，可向變頻器發(fā)出正向運(yùn)行、反向運(yùn)行、減速以及制動(dòng)信號(hào)，再由變頻器根據(jù)一定的控制規(guī)律和控制算法來控制電機(jī)。同時(shí)，當(dāng)系