升降機(jī)的自動控制

1、前言1. 課題的必要性與發(fā)展概況進(jìn)入九十年代,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,人們對升降機(jī)的安全性、可靠性的要求越來越高,繼電器控制的弱點(diǎn)就越來越明顯?？删幊绦蚩刂破?PLC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(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,升降機(jī)的繼電器控制方式已逐漸被PLC控制代替。同時,由于電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展電梯的拖動方式已由原來直流調(diào)速逐漸過渡到了交流變頻調(diào)速。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(diǎn)。PLC是一種用于自動化控制的專用計(jì)算機(jī),實(shí)質(zhì)上屬于計(jì)算機(jī)控制方PLC控制一般具有可靠性高、易操作、維修、編

2、程簡單、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。升降機(jī)采用了PLC控制,用軟件實(shí)現(xiàn)對升降機(jī)運(yùn)行的自動控制,可靠性大大提高?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,外部線路簡化.另外可方便地增加或改變控制功能。也可進(jìn)行故障自動檢測與報(bào)警顯示,提高運(yùn)行安全性,并便于檢修。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的飛速發(fā)展,交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展也十分迅速。電動機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)是當(dāng)今節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速性能和起制動性能、高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果,廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點(diǎn)而被國內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。變頻調(diào)速升降機(jī)使用了先進(jìn)的SPWM技術(shù),明顯改善了

3、升降機(jī)運(yùn)行質(zhì)量和性能;調(diào)速范圍廣、控制精度高,動態(tài)性能好,舒適、安靜、快捷,幾乎可與直流電機(jī)媲美。同時明顯改善了電動機(jī)供電電源的質(zhì)量,減少了諧波,提高了效率和功率因數(shù),節(jié)能顯著。MCGS(Monitor and Control Generated System,通用監(jiān)控系統(tǒng)是一套用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件,能夠在Windows平臺上運(yùn)行。通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理。以動畫顯示、報(bào)警處理、流程控制、實(shí)時曲線、歷史曲線和報(bào)表輸出等多種方式。向用戶提供解決實(shí)際工程問題的方案。充分利用windows圖形功能完備、界面一致性好、易學(xué)易用的特點(diǎn)。比以往使用專用機(jī)開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具通用性.

4、在自動化領(lǐng)域有著更廣泛的應(yīng)用。本文利用MCGS組態(tài)軟件檢驗(yàn)電梯PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況。2.方案選擇本設(shè)計(jì)通過多種方案的比較和對照,完成了升降機(jī)控制系統(tǒng)中變頻器和可編程控制器的選擇。2. 1 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(diǎn),使得交流變頻調(diào)速在升降機(jī)行業(yè)也得到廣泛應(yīng)用。目前,有為升降機(jī)控制而設(shè)計(jì)的專用變頻器,其功能較強(qiáng),使用靈活,但其價格昂貴。因此,本設(shè)計(jì)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(jì)和編程,同樣可以達(dá)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,而電升降機(jī)行業(yè)中使用的變頻器的品牌也不少

5、,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。升降機(jī)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)往往是選擇的一項(xiàng)重要內(nèi)容。本設(shè)計(jì)中拖動調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵在于保證升降機(jī)按理想的給定速度曲線運(yùn)行,以改善升降機(jī)運(yùn)行的舒適感;另外,由于升降機(jī)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,升降機(jī)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-61665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)功率因數(shù)和電機(jī)效率,同時降低了電機(jī)運(yùn)行損耗,特別適合升降機(jī)類負(fù)載頻繁變化的場合。2. 2可編程序控制器(PLC的

6、選擇根據(jù)選擇的轎廂樓層位置檢測方法,要求可編程控制器必須具有高數(shù)計(jì)數(shù)器。又因?yàn)樯禉C(jī)是雙向運(yùn)行的,所以PLC還須具有可逆計(jì)數(shù)器。綜合考慮后,本設(shè)計(jì)選擇了日本三菱公司生產(chǎn)的FX系列機(jī)。FX系列機(jī)具有體積小,功能較強(qiáng),價格便宜,使用靈活、方便等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)按三層的升降機(jī)考慮。3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3. 1 變頻器參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置原則:(1為減小啟動沖擊及增加調(diào)速的舒適感,其速度環(huán)的比例系數(shù)宜小些,而積分時間常數(shù)宜大些;(2為了提高運(yùn)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Oft,帶速抱閘將影響舒適感;(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

7、。3. 1. 1 變頻器容量計(jì)算變頻器的功率可根據(jù)曳引機(jī)電機(jī)功率、升降機(jī)運(yùn)行速度、升降機(jī)載重與配重進(jìn)行選取。設(shè)升降機(jī)曳引機(jī)電機(jī)功率為P1升降機(jī)運(yùn)行速度為v,升降機(jī)自重為w1,升降機(jī)載重為W2配重為W3重力加速度為g,變頻器功率為P。在最大載重下,升降機(jī)上升所需曳引功率為P2:P2=(W1+W2-W3g+F1v3. 1. 2 變頻器制動電阻參數(shù)的計(jì)算由于升降機(jī)為位能負(fù)載,升降機(jī)運(yùn)行過程中產(chǎn)生再生能量,所以變頻調(diào)速裝置應(yīng)具有制動功能.帶有逆變功能的變頻調(diào)速裝置通過逆變器雖然能夠?qū)⒃偕芰炕仞侂娋W(wǎng),但成本太高.采用能耗制動方式通過制動單元將再生能量消耗在制動電阻上,成本較低而且具有良好的使用效果.能

8、耗制動電阻R1的大小應(yīng)使制動電流I1的值不超過變頻器額定電流的一半,即/R1I/2I1=Uo3. 2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)升降機(jī)PLC的控制系統(tǒng)和其他類型的升降機(jī)控制系統(tǒng)一樣主要由信號控制系統(tǒng)和拖動控制系統(tǒng)兩部分組成。圖3.1為升降機(jī)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)信號通過PLC輸入接口送入PLC,存儲在存儲器并由PLC軟件運(yùn)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,向拖動和門機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號。3. 3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

9、 4 工藝過程與控制要求4.1 呼叫控制:升降機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)時應(yīng)處于某個樓層,將呼叫按鈕、平層傳感器分別組合成數(shù)值編碼,二者進(jìn)行數(shù)值比較。當(dāng)呼叫數(shù)值大于平層數(shù)值時,升降機(jī)上行;當(dāng)呼叫數(shù)值小于平層數(shù)值時,升降機(jī)下行;當(dāng)呼叫數(shù)值等于平層數(shù)值時,升降機(jī)停止。4.2 平層控制:升降機(jī)運(yùn)行中接近某個樓曾的平層傳感器時,發(fā)出對應(yīng)的代碼,使升降機(jī)停止,升降機(jī)升至某個樓層時,應(yīng)在該層停留一定的時間后方可再次處理其他樓層的呼叫信號。4.3 呼叫優(yōu)先權(quán):呼叫優(yōu)先權(quán)是有多個呼叫信號時,控制系統(tǒng)有限處理的一種機(jī)制。同方向出現(xiàn)多個呼叫信號時,升降機(jī)按正常方式運(yùn)行。上、下方向出現(xiàn)混合呼叫時,升降機(jī)上行優(yōu)先。升降機(jī)處于上、下行

10、狀態(tài)時,來自任何反方向的呼叫信號均無效。第一章 緒論繼電器組成的順序控制系統(tǒng)是最早的一種實(shí)現(xiàn)升降機(jī)控制的方法。但是,進(jìn)入九十年代,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,人們對電梯的安全性、可靠性的要求越來越高,繼電器控制的弱點(diǎn)就越來越明顯?？删幊绦蚩刂破?PLC最早是根據(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(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,升降機(jī)的繼電器控制方式己逐漸被PLC控制所代替。同時,由于電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展,升降機(jī)的拖動方式己由原來直流調(diào)速逐漸過渡到了交流變頻調(diào)速。因此,PLC控制技術(shù)加變頻調(diào)速技術(shù)己成為現(xiàn)代電梯行業(yè)的一個熱點(diǎn)。1. 1

11、升降機(jī)繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及存在問題1. 1. 1 升降機(jī)繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)(1所有控制功能及信號處理均由硬件實(shí)現(xiàn),線路直觀,易于理解和掌握,適合于一般技術(shù)人員和技術(shù)工人所掌握。(2系統(tǒng)的保養(yǎng)、維修及故障檢查無需較高的技術(shù)和特殊的工具、儀器。(3大部分電器均為常用控制電器,更換方便,價格較便宜。(4多年來我國一直生產(chǎn)這類升降機(jī),技術(shù)成熟,已形成系列化產(chǎn)品,技術(shù)資料圖紙齊全,熟悉、掌握的人員較多。1. 1. 2 電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問題(1系統(tǒng)觸點(diǎn)繁多、接線線路復(fù)雜,且觸點(diǎn)容易燒壞磨損,造成接觸不良,因而故障率較高。(2普通控制電器及硬件接線方法難以實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制功能,使系統(tǒng)的控制功能不

12、易增加,技術(shù)水平難以提高。(3電磁機(jī)構(gòu)及觸點(diǎn)動作速度比較慢,機(jī)械和電磁慣性大,系統(tǒng)控制精度難以提高。(4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大,能耗較高,機(jī)械動作噪音大。(5由于線路復(fù)雜,易出現(xiàn)故障,因而保養(yǎng)維修工作量大,費(fèi)用高;而且檢查故障困難,費(fèi)時費(fèi)工。升降機(jī)繼電器控制系統(tǒng)故障率高,大大降低了升降機(jī)的可靠性和安全性,經(jīng)常造成停機(jī),給乘用人員帶來不便和驚憂。且升降機(jī)一旦發(fā)生沖頂或蹲底,不但會造成升降機(jī)機(jī)械部件損壞,還可能出現(xiàn)人身事故。1. 2 PLC及在電梯控制中的應(yīng)用特點(diǎn)1. 2. 1 PLC的特點(diǎn)PLC是一種用于工業(yè)自動化控制的專用計(jì)算機(jī),實(shí)質(zhì)上屬于計(jì)算機(jī)控制方式。PLC與普通微機(jī)一樣,以通用或?qū)Ｓ肅PU作為字處

13、理器,實(shí)現(xiàn)通道(字的運(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲,另外還有位處理器(布爾處理器,進(jìn)行點(diǎn)(位運(yùn)算與控制。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、維修、編程簡單、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。(1可靠性:對可維修的產(chǎn)品,可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。A. PLC不需要大量的活動元件和接線電子元件,它的接線大大減少,與此同時,系統(tǒng)的維修簡單,維修時間短。B. PLC采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì),例如,冗余設(shè)計(jì),斷電保護(hù),故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等,提高了MTBF,降低了ml TR使可靠性提高。C. PLC有較高的易操作性,它具有編程簡單,操作方便,維修容易等特點(diǎn),一般不易發(fā)生操作的錯誤。D. PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制

14、而專門設(shè)計(jì)的控制裝置,它具有比通用計(jì)算機(jī)控制更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了精簡化的編程語言,編程出錯率大大降低,而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計(jì)的硬件使可靠性大大提高。E.在PLC的硬件方面,采用了一系列提高可靠性的措施。例如,采用可靠性的元件:采用先進(jìn)的工藝制造流水線制造;對干擾的屏蔽、隔離和濾波等;對電源的斷電保護(hù);對存儲器內(nèi)容的保護(hù)等。F. PLC的軟件方面,也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如,采用軟件濾波;軟件自診斷;簡化編程語言等。(2易操作性,PLC的易操作性表現(xiàn)在下列幾個方面:A、操作方便對PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數(shù)PLC采用編程器進(jìn)行輸入和更改的操作

15、。編程器至少提供了輸入信息的顯示,對大中型的PLC,編程器采用了CRT屏幕顯示,因此,程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需要的地址編號或接點(diǎn)號進(jìn)行搜索或順序?qū)ふ?然后進(jìn)行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT上顯示。B、編程方便PLC有多種程序設(shè)計(jì)語言可供使用。對電氣技術(shù)人員來說,由于梯形圖與電氣原理圖較為接近,容易掌握和理解。采用布爾助記符編程語言時,十分有助于編程人員的編程。C、維修方便PLC具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求降低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時,通過硬件和軟件的自診斷,維修人員可以很快的找到故障的部位,以便維修。(3靈活性,PLC的靈活性表現(xiàn)在以下幾個方面:A.編程

16、的靈活性。PLC采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言。編程方法的多樣性使編程方便、應(yīng)用面拓展。B.擴(kuò)展的靈活性。PLC的擴(kuò)展靈活性是它的一個重要特點(diǎn)。它可根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不同,即可進(jìn)行容量的擴(kuò)展、功能的擴(kuò)展、應(yīng)用和控制范圍的擴(kuò)展。C.操作的靈活性。操作十分靈活方便,監(jiān)視和控制變得十分容易。1. 2. 2 PLC控制電梯的優(yōu)點(diǎn)(1在升降機(jī)控制中采用了PLC,用軟件實(shí)現(xiàn)對升降機(jī)運(yùn)行的自動控制,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)簡單,外部線路簡化。(3PLC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。(4PLC可進(jìn)行故障自動檢測與報(bào)

17、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,并提高升降機(jī)運(yùn)行效率。(6更改控制方案時不需改動硬件接線。1. 3 電梯變頻調(diào)速控制的特點(diǎn):隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的飛速發(fā)展,交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展也十分迅速。電動機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)是當(dāng)今節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速性能和起制動平穩(wěn)性能、高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果,廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點(diǎn)而被國內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。變頻調(diào)速升降機(jī)的特點(diǎn):(1變頻調(diào)速升降機(jī)使用的是異步電動機(jī),比同容量的直流電動機(jī)具有體積小、占空間小,結(jié)構(gòu)簡單,維護(hù)

18、方便、可靠性高、價格低等優(yōu)點(diǎn)。(2變頻調(diào)速電源使用了先進(jìn)的SPWM技術(shù)SVPWM技術(shù),明顯改善了升降機(jī)運(yùn)行質(zhì)量和性能;調(diào)速范圍寬、控制精度高,動態(tài)性能好,舒適、安靜、快捷,已逐漸取代直流電機(jī)調(diào)速。(3變頻調(diào)速升降機(jī)使用先進(jìn)的SPWM和SVPWM技術(shù),明顯改善了電動機(jī)供電電源的質(zhì)量,減少了諧波,提高了效率和功率因數(shù),節(jié)能明顯。第二章 升降機(jī)及其發(fā)展動態(tài)2. 1 升降機(jī)設(shè)備2. 1. 1升降機(jī)的主要組成部分(1曳引部分通常由曳引機(jī)和曳引鋼絲繩組成。電動機(jī)帶動曳引機(jī)旋轉(zhuǎn)使轎廂上下運(yùn)動。(2轎廂和廳門轎廂由轎架、轎底、轎壁和轎門組成;廳門一般有封閉式、中分式、雙折式、雙折中分式和直分式等。(3電器設(shè)備

19、及控制裝置有曳引機(jī),選層器傳動及控制柜、轎廂操縱盤、呼梯按鈕和廳站指示器組成。(4其它裝置對重裝置、補(bǔ)償裝置等。2. 1. 2 升降機(jī)的安全保護(hù)裝置(1電磁制動器,裝于曳引機(jī)軸上,一般采用直流電磁制動器,啟動時通電松閘,停層后斷電制動。(2強(qiáng)迫減速開關(guān),其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,轎廂上的撞塊就觸動此開關(guān),通過電器傳動控制裝置,使電動機(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)立即動作,切斷電源并制動,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,此開關(guān)動作。(5急停按鈕,裝于轎廂司機(jī)操縱盤上,發(fā)生異常情況時,按此按鈕

20、切斷電源,電磁制動器制動,電梯緊急停車。(6廳門開關(guān),每個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;在運(yùn)行中如出現(xiàn)廳門開關(guān)斷開,電梯立即停車。(7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,發(fā)出信號,門電機(jī)停止關(guān)門,反向開門,延時重新開門,此外還有紅外線開關(guān)等。(8超載開關(guān),當(dāng)超載時轎底下降開關(guān)動作,電梯不能關(guān)門和運(yùn)行。(9其它的開關(guān),安全窗開關(guān),鋼帶輪的斷帶開關(guān)等。2. 2 升降機(jī)的發(fā)展動態(tài)隨著現(xiàn)代建筑的發(fā)展,日益增高的高層建筑已成為現(xiàn)代都市的重要標(biāo)志,作為高層建筑的垂直運(yùn)載工具升降機(jī)得到了快速發(fā)展。2. 2. 1 升降機(jī)技術(shù)發(fā)展概況(1 升降機(jī)的速

21、度要求越來越快,高速、超高速升降機(jī)的數(shù)量愈來愈多。(2 升降機(jī)的拖動技術(shù)有了較大的發(fā)展,直流升降機(jī)由于能耗大、維修量大等缺點(diǎn)。逐步被交流升降機(jī)所替代,液壓升降機(jī)由于運(yùn)行平穩(wěn),機(jī)房位置靈活等特點(diǎn),使得在低樓層場合得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。交流拖動升降機(jī)更是得到迅速的發(fā)展,己由以前的變級調(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-VVV F,使得升降機(jī)的速度、加速度、加加速度控制更加符合人們的生理要求,升降機(jī)的舒適感大為改善。(3 升降機(jī)的邏輯控制己從過去簡單的繼電器接觸器控制發(fā)展為可編程序控制(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,升

22、降機(jī)可靠性得到很大提高。(4 升降機(jī)的管理功能不斷加強(qiáng),升降機(jī)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。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)械傳動方面,由于國際上機(jī)械加工水平的不斷提高,使斜齒傳動和行星齒輪傳動在升降機(jī)上的應(yīng)用日益廣泛,已使升降機(jī)的傳動形式多樣化。2. 2. 2升降機(jī)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,升降機(jī)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)房升降機(jī)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。升降機(jī)行業(yè)技術(shù)發(fā)展非常迅

23、速,幾年前推出的具有先進(jìn)性能、高舒適性的VV VF升降機(jī),如今已成為升降機(jī)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、更潔掙、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)確性和可靠性亦是升降機(jī)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,將是高層升降機(jī)安裝的主要方式;隨著新技術(shù)的開發(fā)、應(yīng)用,升降機(jī)的硬件系統(tǒng)給安裝帶來更大的方便,使升降機(jī)安裝更快、效率更高。此外,升降機(jī)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)

24、能、舒適,也將是未來升降機(jī)的重要發(fā)展方向。第三章 基本方案選擇本設(shè)計(jì)通過多種方案的比較和對照,完成了升降機(jī)控制系統(tǒng)中變頻器和可編程控制器的選擇。3. 1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)速己應(yīng)用到許多領(lǐng)域,由于變頻調(diào)速的諸多優(yōu)點(diǎn),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,有為升降機(jī)控制而設(shè)計(jì)的專用變頻器早已問世,其功能較強(qiáng),使用靈活,但其價格相對較貴。因此,本設(shè)計(jì)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(jì)和編程,同樣可以達(dá)到專用變頻器的控制效果。這是本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)之一。目前,市場流行的通用變頻器的種類繁多,而升降機(jī)行業(yè)中使用的變頻器的品牌也不少,其控制系

25、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。3. 1. 1 通用變頻器概況3. 1. 1. 1 通用變頻器的發(fā)展上個世紀(jì)80年代初,通用變頻器實(shí)現(xiàn)了商品化。在近20年的時間內(nèi)經(jīng)歷了由模擬控制到全數(shù)字控制和由采用BJT到采用IGBT兩個大發(fā)展過程。A、容量不斷擴(kuò)大80年代初采用的BJT的PWM變頻器實(shí)現(xiàn)了通用化。到了90年代初,BJT通用變頻器的容量達(dá)到了b00KVA,400KVA以下的已經(jīng)系列化。前幾年主開關(guān)器件開始采用IGBT,僅三、四年的時一間,IGBT變頻器的單機(jī)容量己達(dá)1800KVA,隨著IGBT容量的擴(kuò)大,通用變頻器的容量也將隨之?dāng)U大。B、結(jié)構(gòu)的小型化變頻器主電路中功率電路的模

26、塊化,控制電路采用大規(guī)模集成電路(LSI和全數(shù)字控制技術(shù),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用“平面安裝技術(shù)”等一系列措施,促進(jìn)了變頻電源裝置的小型化。另外,一種混合式功率集成器件,采用厚薄膜混合集成技術(shù),把功率電橋、驅(qū)動電路、檢測電路、保護(hù)電路等封裝在一起,構(gòu)成了一種“智能電力模塊”(Intelligent Module,IPM這種器件屬于絕緣金屬基底結(jié)構(gòu),所以防電磁干擾能力強(qiáng),保護(hù)電路和檢測電路與功率開關(guān)間的距離盡可能的小,因而保護(hù)迅速且可靠,傳感信號也十分迅速。C、多功能和智能化電力電子器件和控制技術(shù)的不斷進(jìn)步,使變頻器向多功能化和高性能化方向發(fā)展。特別是微機(jī)的應(yīng)用,為變頻器多功能化和高性能化提供了可靠的保證

27、。人們總結(jié)了交流調(diào)速電氣傳動控制的大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),并不斷融入軟件功能。日益豐富的軟件功能使通用變頻器的多功能化和高性能化為用戶提供了一種可能,即可以把原有生產(chǎn)機(jī)械的工藝水平“升級”,達(dá)到以往無法達(dá)到的境界,使其變成一種具有高度軟件控制功能的新機(jī)種。8位、16位及32位CPU奠定了通用變頻器全數(shù)字控制的基礎(chǔ)。32位數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processer-DSP的應(yīng)用將通用變頻器的性能提高一大步,實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩控制,推出了“無跳閘功能”。目前,新一代變頻器開始采用新的“精簡指令集計(jì)算機(jī)”(Reduced Instruction SetComputer-RISC,將指令執(zhí)行時間縮

28、短到納秒級。它是一種矢量微處理器, 其功能著重點(diǎn)放在常用基本指令的執(zhí)行效率上,舍棄了某些運(yùn)算復(fù)雜而使用率不高的指令,省下它們所占用的硬件資源用于提高基本的運(yùn)算速度,達(dá)到了以“每秒上億條指令”為單位來衡量運(yùn)算速度的程度。有文獻(xiàn)報(bào)道,RISC的運(yùn)算速度可達(dá)1000MIPS,即10億次/秒,相當(dāng)于巨型計(jì)算機(jī)水平。指令計(jì)算時間為ins量級,是一般微處理器所無法比擬的。有的變頻器廠家聲稱,以RISC為核心的數(shù)字控制,可以支持無速度傳感器矢量控制變頻器的矢量控制算法、轉(zhuǎn)速估計(jì)計(jì)算、PI D調(diào)節(jié)器在線實(shí)時運(yùn)算。目前出現(xiàn)了一類“多控制方式”通用變頻器。例如本設(shè)計(jì)所采用的安川公司的VS 16-G5變頻器就有:(

29、1無PG(速度傳感器V/f控制;(2有PG V/f控制;(3無PG矢量控制:(4有PG矢量控制等四種控制方式。通過控制面板,可以控制上述四種控制方式中的一種,以滿足用戶的需要。D、應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大通用變頻器經(jīng)歷了模擬控制、數(shù)字控制、數(shù)?；旌峡刂?直到全數(shù)字控制的演變,逐步地實(shí)現(xiàn)了多功能化和高性能化,進(jìn)而使之對各類生產(chǎn)機(jī)械、各類生產(chǎn)工藝的適應(yīng)性不斷增強(qiáng)。最初通用變頻器僅用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的節(jié)能調(diào)速和化纖工業(yè)中高速纏繞的多機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)行等,到目前為止,其應(yīng)用領(lǐng)域得到了相當(dāng)?shù)臄U(kuò)展。如搬運(yùn)機(jī)械,從反抗性負(fù)載的搬運(yùn)車輛、帶式運(yùn)輸機(jī)到位能負(fù)載的起重機(jī)、提升機(jī)、立體倉庫、立體停車廠等都已采用了通用變頻器;金屬加

30、工機(jī)械,從各類切削機(jī)床直到高速磨床乃至數(shù)控機(jī)床、加工中心超高速伺服機(jī)的精確位置控制都已應(yīng)用通用變頻器;在其它方面,如農(nóng)用機(jī)械、食品機(jī)械、木工機(jī)械、印刷機(jī)械、各類空調(diào)、各類家用電器甚至街心公園噴水池,可以說其應(yīng)用范圍相當(dāng)廣闊,并且還將繼續(xù)擴(kuò)大。3. 1. 1. 2 通用變頻器的功率輸出驅(qū)動技術(shù)動向采用變頻器的調(diào)速傳動技術(shù),近年來取得驚人的進(jìn)步。從技術(shù)發(fā)展動向來看,大致有如下幾個方面:A、 IGBT的應(yīng)用最近幾年來,工GBT的應(yīng)用正在迅速推進(jìn)。其顯著的特點(diǎn)是:開關(guān)頻率高,驅(qū)動電路簡單。用于通用變頻器時,有如下明顯的效果:a.由于載波效率的提高(20KHz或更高,負(fù)載電動機(jī)的噪聲明顯減少,實(shí)現(xiàn)了低噪

31、聲傳動。電動機(jī)的金屬鳴響聲因振動頻率超過了人耳可感知的程度而“消失”。b.同樣由于載波頻率的提高,使電動機(jī)的電流(特別是低速時的電流波形更加趨于正弦波,因而減少了電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的脈動和電動機(jī)的損耗。c.由于工GBT為電壓驅(qū)動型,因而簡化了驅(qū)動回路,使整個裝置更加緊湊,可靠性提高,成木降低。d.主開關(guān)器件如果采用工PM,上述效果將更加明顯。B、 網(wǎng)側(cè)變流器的fWM控制的變頻器目前上市的絕大多數(shù)通用變頻器,其網(wǎng)側(cè)變流器采用不可控的二極管整流器。雖然控制簡單,成本較低,但也有它的缺點(diǎn)。比如,網(wǎng)側(cè)電流波形嚴(yán)重畸變,影響電網(wǎng)的功率因數(shù),諧波損耗大,電動機(jī)制動時的再生能量無法回饋給電網(wǎng)等。現(xiàn)已開發(fā)出一種新型的

32、采用PWM控制方式的自換相交流器,并己經(jīng)成功地用作變流器中的網(wǎng)側(cè)變流器。電器結(jié)構(gòu)形式與逆變器完全相同,每個橋臂均由一個自關(guān)斷器件和一個二極管反并聯(lián)組成。其特點(diǎn)是:直流輸出電壓連續(xù)可調(diào),輸入電流(網(wǎng)側(cè)電流波形基本為正弦,功率因數(shù)可保持為1,并且能量可以雙向流通。網(wǎng)側(cè)變流器采用PWM控制交流器又稱為“雙PWM控制變頻器”。這種再生能量回饋式高性能通用變頻器,代表著另一個新的技術(shù)動向。它的大容量化,對于制動頻繁的或可逆運(yùn)行的生產(chǎn)設(shè)備十分有意義。但因其價位高、投資大,所以在某種程度上限制了它的發(fā)展速度.C、矢量控制變頻器的通用化在造紙、軋鋼等應(yīng)用領(lǐng)域,要求精度高,響應(yīng)快,一般性的通用變頻器已經(jīng)不能勝任

33、,往往要采用矢量控制方案.但是矢量控制往往需要速度傳感器,運(yùn)算復(fù)雜、調(diào)整麻煩,對電動機(jī)的參數(shù)依賴性較大.目前,國內(nèi)正在努力使矢量控制變頻器實(shí)現(xiàn)通用化.因此,對無速度傳感器的矢量控制系統(tǒng)的理論研究和實(shí)用化的開發(fā)代表著另一個新的技術(shù)發(fā)展方向。保護(hù)功能 電機(jī)保護(hù),變頻器過載,瞬間過電流,電壓下降,過電壓,輸入缺相 3. 1. 2 VS-61665型變頻器簡介3. 1. 2. 1 61665型變頻器的特點(diǎn)VS-61665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(shí)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

34、與較高的調(diào)速范圍。VS-61665變頻器的特點(diǎn)如下:(1包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實(shí)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,可提高操作性能。3. 1. 2. 2 61665型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格61665型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格如下表3. 1 升降機(jī)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(xiàng)重要內(nèi)容。本設(shè)計(jì)中拖動調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵在于保證升降機(jī)按理想的給定速度曲線運(yùn)行,以改善升降機(jī)運(yùn)行的舒適感;另外,由于升降機(jī)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

35、,升降機(jī)節(jié)約用電日益受到重視。考慮以上各種因素,本設(shè)計(jì)選用安川VS-61665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)功率因數(shù)和電機(jī)效率,同時降低了電機(jī)運(yùn)行損耗,特別適合升降機(jī)類負(fù)載頻繁變化的場合。另外,61665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(diǎn),配以高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器,控制精度可達(dá)0.01-0.02%,使得升降機(jī)運(yùn)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,

36、使電機(jī)始終運(yùn)行于靜噪音狀態(tài)。3. 2 可編程序控制器(PLC的選擇升降機(jī)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)動的機(jī)械選層器。升降機(jī)運(yùn)行過程中,轎廂所處樓層位置如何檢測,PLC軟件如何根據(jù)給定輸入信號及運(yùn)行條件判斷或計(jì)算樓層數(shù),是升降機(jī)正常運(yùn)行的首要問題,是正確定向和選層換速的必要前提。3. 2. 1 轎廂樓層位置檢測方法:主要方法有如下幾種:(1用干簧管磁感應(yīng)器或其它位置開關(guān):這種方法直觀、簡單,但由于每層需使用一個磁感應(yīng)器,當(dāng)樓層較高時,會占用PLC太多的輸入點(diǎn)。(2利用穩(wěn)態(tài)磁保開關(guān):這種方法需對磁保開關(guān)的不同狀態(tài)進(jìn)行編碼,在各種編碼方式中適合升降機(jī)控制的只有格雷變形碼,但它是無

37、權(quán)代碼,進(jìn)行運(yùn)算時需采用PLC指令譯碼,比較麻煩,軟件譯碼也使程序變的龐大。(3利用旋轉(zhuǎn)編碼器:目前,PLC一般都有高速脈沖輸入端或?qū)Ｓ糜?jì)數(shù)單元,計(jì)數(shù)準(zhǔn)確,使用方便,因而在升降機(jī)PLC控制系統(tǒng)中,可用編碼器測取升降機(jī)運(yùn)行過程中的準(zhǔn)確位置,編碼器可直接與PLC高速脈沖輸入端相連,電源也可利用PLC內(nèi)置24V直流電源,硬件連接可謂簡單方便。由以上分析可見,用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測轎廂位置優(yōu)于其他方法,故本設(shè)計(jì)采用此法。3. 2. 2 PLC的選型根據(jù)以上選擇的轎廂樓層位置檢測方法,要求可編程控制器必須具有高數(shù)計(jì)數(shù)器。又因?yàn)樯禉C(jī)是雙向運(yùn)行的,所以PLC還需具有可逆計(jì)數(shù)器。綜合考慮后,本設(shè)計(jì)選擇了日本三菱公

38、司生產(chǎn)的FX系列機(jī)。FX系列機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn):1 體積極小2 先進(jìn)美觀的外部結(jié)構(gòu)3 提供多種子系列供用戶選用4 靈活多變的系統(tǒng)配置5 功能強(qiáng)、使用方便第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4. 1 變頻器結(jié)構(gòu)及參數(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。由于61665是通用型變頻器,因而用在升降機(jī)控制上為了滿足運(yùn)行效率、舒適感、平層精度和安全性的要求,其參數(shù)設(shè)置比專用型變頻器要復(fù)雜得多.4. 1. 1 VS-61665變頻器的參數(shù)61665變頻器共有9組參數(shù),每一組參數(shù)的設(shè)定都具有特定的含義。常用參數(shù)如表4.1 4. 1. 2 參數(shù)設(shè)置積分時間常數(shù)宜大些:(2為了提高運(yùn)行

39、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)的比例系數(shù)宜小些,而沖擊;(3零速一般設(shè)置為OHz,速抱閘功能將影響舒適感;(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,具體的設(shè)置見表4.2 4. 1. 3 變頻器自學(xué)習(xí)功能的應(yīng)用方法為了使變頻器工作在最佳狀態(tài),在完成參數(shù)設(shè)置后,需使變頻器對所驅(qū)動的電動機(jī)進(jìn)行自學(xué)習(xí),而61665就具有曳引機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)的功能,其方法是:將曳引機(jī)制動輪與電機(jī)軸脫離,使電動機(jī)處于空載狀態(tài),然后啟動電動機(jī),讓變頻器自動識別并存儲電動機(jī)有關(guān)參數(shù),變頻器將根據(jù)識別到的結(jié)果調(diào)整控制算法中

40、的有關(guān)參數(shù)。顯然,這一組自學(xué)習(xí)到的參數(shù),是和變頻器匹配的最佳參數(shù),使變頻器能對該電動機(jī)進(jìn)行最佳控制。4. 1. 4 變頻器容量計(jì)算變頻器的功率可根據(jù)曳引機(jī)電機(jī)功率、升降機(jī)運(yùn)行速度、升降機(jī)載重與配重進(jìn)行計(jì)算。設(shè)升降機(jī)曳引機(jī)電機(jī)功率為P1,升降機(jī)運(yùn)行速度為v,升降機(jī)自重為W1,升降機(jī)載重為W2,配重為W3;,重力加速度為g,變頻器功率為P。在最大載重下,升降機(jī)上升所需曳引功率為P2,P2=(W, +W,-W, g+F1 v其中F1=K (W1+W2-W3 g+&為摩擦力,&可忽略不計(jì)。電機(jī)功率P1,變頻器功率P應(yīng)接近于電機(jī)功率P1,相對于P2留有安全裕量,可取P l.5P24. 1

41、. 5變頻器制動電阻參數(shù)的計(jì)算由于升降機(jī)為位能負(fù)載,升降機(jī)運(yùn)行過程中產(chǎn)生再生能量,所以變頻調(diào)速裝置應(yīng)具有制動功能.帶有逆變功能的變頻調(diào)速裝置通過逆變器雖然能夠?qū)⒃偕芰炕仞侂娋W(wǎng),但成本太高.采用能耗制動方式通過制動單元將再生能量消耗在制動電阻上,成本較低而且具有良好的使用效果.能耗制動電阻R1的大小應(yīng)使制動電流I1的值不超過變頻器額定電流的一半,即I1=Uo /R1I/2其中U。為額定情況下變頻器的直流母線電壓.由于制動申阻的工作不是連續(xù)長期工作,因此其功率可以大大小于通電時消耗的功率.4. 2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)升降機(jī)PLC的控制系統(tǒng)和其他類型的升降機(jī)控制系統(tǒng)一樣主要由信號控制系統(tǒng)和拖動控制

42、系統(tǒng)兩部分組成。圖4. 1為升降機(jī)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)信號通過 PLC輸入接口送入PLC,存儲在存儲器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號,向拖動和門機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號。 4. 2. 1設(shè)計(jì)思想4. 2. 1. 1信號控制系統(tǒng)升降機(jī)信號控制基本由PLC軟件實(shí)現(xiàn)。升降機(jī)信號控制系統(tǒng)如圖4. 2所示,輸入到PLC的控制信號有:運(yùn)行方式選擇(如自動、有司機(jī)、檢修、消防運(yùn)行方式等、運(yùn)行控制、轎內(nèi)指令、層站召喚、安全保護(hù)信息、旋轉(zhuǎn)編碼器光電脈沖

43、、開關(guān)門及限位信號、門區(qū)和平層信號等。 4. 2. 1. 2 升降機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能(1一臺電機(jī)控制上升和下降(2各層設(shè)上/下呼叫開關(guān)(最頂層與起始層只設(shè)一只(3 升降機(jī)到位后具有手動或自動開門關(guān)門功能(4 升降機(jī)內(nèi)設(shè)有層樓指令鍵,開關(guān)門按鍵,警鈴風(fēng)扇及照明按鍵(5 升降機(jī)內(nèi)外設(shè)有方向指示燈及升降機(jī)當(dāng)前層號指示燈(6待客自動開門,當(dāng)升降機(jī)在某層停梯待客時,按下層外召喚按鈕,應(yīng)能自動開門迎客(7自動關(guān)門與提早關(guān)門.在一般情況下,升降機(jī)停站4-6秒應(yīng)能自動關(guān)門;在延時時間內(nèi),若按下關(guān)門按鈕,門將不經(jīng)延時提前實(shí)現(xiàn)關(guān)門動作.(8按鈕開門。在開關(guān)過程中或門關(guān)閉后,升降機(jī)啟動前,按下操縱盤上開關(guān)按鈕,門

44、將打開。(9內(nèi)指令記憶。當(dāng)轎廂內(nèi)操縱盤上有多個選層指令時,升降機(jī)應(yīng)能按順序自動?？寇囬T,并能至調(diào)定時間,自動確定運(yùn)行方向。(10自動定向。當(dāng)轎廂內(nèi)操縱盤上,選層指令相對與升降機(jī)位置具有不同方向時,升降機(jī)應(yīng)能按先入為主的原則,自動確定運(yùn)行方向。(11呼梯記憶與順向截停。升降機(jī)在運(yùn)行中應(yīng)能記憶層外的呼梯信號,對符合運(yùn)行方向的召喚,應(yīng)能自動逐一?？繎?yīng)答。(12自動換向。當(dāng)升降機(jī)完成全部順向指令后,應(yīng)能自動換向,應(yīng)答相反方向的信號。(13自動關(guān)門待客。當(dāng)完成全部轎廂內(nèi)指令,又無層外呼梯信號時升降機(jī)應(yīng)自動關(guān)門在調(diào)定時間內(nèi)自動關(guān)閉轎廂照明。(14自動返基站。當(dāng)升降機(jī)設(shè)有基站時,升降機(jī)在完成全部指令后,自動

45、駛回基站,停機(jī)待客。4. 2. 1. 3 升降機(jī)操作方式1單轎廂下集選控制登記所有轎廂和廳門下行召喚;轎廂上行是只答應(yīng)轎廂召喚,直至最高層;自動改變運(yùn)行方向?yàn)橄滦?應(yīng)答廳門下行召喚。2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。直至最高層自動反向應(yīng)答下行召喚和轎廂召喚。本設(shè)計(jì)采用全集選操作方式。4. 2. 1. 4 減速及平層控制升降機(jī)的工作特點(diǎn)是頻繁起制動,為了提高工作效率、改善舒適感,要求升降機(jī)能平滑減速至速度為零時,準(zhǔn)確平層,即“無速停車抱閘”,不要出現(xiàn)爬行現(xiàn)象或低速抱閘,即直接停止,要做到這一點(diǎn)關(guān)鍵是準(zhǔn)確發(fā)出減速信號,在接近層樓面時按距離精確的自動矯正速度給定曲線

46、。本設(shè)計(jì)采用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測轎廂位置,只要升降機(jī)一運(yùn)行,計(jì)數(shù)器就可以精確地確定走過的距離,達(dá)到與減速點(diǎn)相應(yīng)的預(yù)制數(shù)時即可發(fā)出減速命令。不論哪種方式產(chǎn)生的減速命令,由于負(fù)載的變化、電網(wǎng)波動、鋼絲繩打滑等,都會使減速過程不符合平層技術(shù)要求,為此一般在離層樓100-200mm處需設(shè)置一個平層矯正器,以確保平層的長期準(zhǔn)確性。4. 2. 2 I/0點(diǎn)數(shù)的分配及機(jī)型的選擇本設(shè)計(jì)按三層的升降機(jī)為例,根據(jù)需要控制的開關(guān)、設(shè)備大約有52個輸入點(diǎn),34個輸出點(diǎn)需進(jìn)行控制,考慮10%-150%的裕量,故選擇COUP主機(jī)模塊+C40P擴(kuò)展單元,其工I/O點(diǎn)數(shù)可達(dá)56/44個I/O分配如下: 4. 3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)由

47、轎廂、開關(guān)門機(jī)構(gòu)、曳引機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)等組成,如圖4.5所示。 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1 升降機(jī)運(yùn)行及樓層顯示5. 1 .1 升降機(jī)上行a.當(dāng)升降機(jī)停于1樓(1F或2F時,3樓呼叫,則上行到3樓碰到行程開關(guān)后停止。b. 升降機(jī)停于1F時,2F呼叫,則上行,碰到2F行程開關(guān)后停止。c. 升降機(jī)停于1F時,2F,3F同時呼叫,則升降機(jī)上行到2F后,聽5S,繼續(xù)上行到3F后停止。d. 升降機(jī)停于2樓,3樓呼叫,升降機(jī)上行到3樓停止。5. 1. 2 升降機(jī)下行a. 升降機(jī)停于3樓或2樓,1樓呼叫,升降機(jī)下行到1樓停止。b. 升降機(jī)停于3樓,2樓呼叫,升降機(jī)下行到2樓停止。c. 升降機(jī)停于3樓,2樓、1

48、樓同時呼叫,升降機(jī)下行到2樓,停5秒,繼續(xù)下行到1樓停止。5. 1. 3 樓層顯示 5.2 MCGS軟件控制界面設(shè)計(jì)MCGS軟件具有全中文、面向窗口的可視化操作界面。實(shí)時性強(qiáng),有良好的并行處理性能和豐富生動的多媒體畫面。MCGS組態(tài)軟件的開放式結(jié)構(gòu)擁有廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能。同時。提供良好的安全機(jī)制,為多個不同級別用戶設(shè)定不同的操作權(quán)限。MCGS組態(tài)軟件支持多種硬件設(shè)備,實(shí)現(xiàn)"設(shè)備無關(guān)",用戶不必因外部設(shè)備的局部改動,而影響整個系統(tǒng)。MCGS組態(tài)軟件由"MCGS組態(tài)環(huán)境"和"MCGS運(yùn)行環(huán)境"兩個系統(tǒng)組成。兩部分互相獨(dú)立。

49、又緊密相關(guān)。在MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)。在設(shè)備組態(tài)窗口中選擇適當(dāng)?shù)拇谕ㄓ嵲O(shè)備.正確設(shè)置其屬性。正確設(shè)置組態(tài)軟件中數(shù)據(jù)變量設(shè)備通道的連接,即可實(shí)現(xiàn)PLC與組態(tài)軟件的通訊。將PLC中的串口驅(qū)動程序與組態(tài)軟件的需求響應(yīng)相結(jié)合,使電腦對PLC發(fā)出的信號有響應(yīng)。在MCGS組態(tài)軟件的用戶窗口中,制作一個動畫界面。在界面上設(shè)置各個控件的屬性,使設(shè)置的控件按照真實(shí)的情況動作,檢驗(yàn)和測試電梯PLC控制系統(tǒng)對電梯的運(yùn)行狀態(tài)的控制效果。MCGS用主控窗口、設(shè)備窗口和用戶窗口來構(gòu)成一個應(yīng)用系統(tǒng)的人機(jī)交互圖形界面.組態(tài)配置各種不同類型和功能的對象或構(gòu)構(gòu)?？梢詫?shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理。組態(tài)過程如附錄圖所示。輸入 輸出PLC

50、地址 電氣符號 狀態(tài) 功能說明 PLC地址電氣符號狀態(tài) 功能說明I0.0 S1 NC 一層按鈕 Q0.0 K1M * 升降機(jī)上行I0.1 S2 NC 二層按鈕 Q0.1 K2M * 升降機(jī)下行I0.2 S3 NC 三層按鈕 Q0.2 H1 * 一層指示燈I0.5 B1 NC 一層平層傳感器 Q0.3 H2 * 二層指示燈I0.6 B2 NC 二層平層傳感器 Q0.4 H3 * 三層指示燈I0.7 B3 NC 三層平層傳感器 Q0.7 ZTD * 狀態(tài)指示燈I1.2 S0 NO 急停按鈕I1.3 RF1 NO 升降機(jī)電機(jī)過載數(shù)據(jù)對象是實(shí)時數(shù)據(jù)庫的基本單元。在MCGS生成應(yīng)用系統(tǒng)時,應(yīng)對實(shí)際工程問

51、題進(jìn)行簡化和抽象化處理,將代表工程特征的所有物理量,作為系統(tǒng)參數(shù)加以定義,定義中不只包含了數(shù)值類型,還包括參數(shù)的屬性及其操作方法,這種把數(shù)值、屬性和方法定義成一體的數(shù)據(jù)就稱為數(shù)據(jù)對象。構(gòu)造實(shí)時數(shù)據(jù)庫的過程,就是定義數(shù)據(jù)對象的過程。在實(shí)際組態(tài)過程中,一般無法一次全部定義所需的數(shù)據(jù)對象,而是根據(jù)情況需要逐步增加。MCGS中定義的數(shù)據(jù)對象的作用域是全局的,像通常意義的全局變量一樣,數(shù)據(jù)對象的各個屬性在整個運(yùn)行過程中都保持有效,系統(tǒng)中的其它部分都能對實(shí)時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象進(jìn)行操作處理。定義數(shù)據(jù)對象時,在組態(tài)環(huán)境工作臺窗口中,選擇“實(shí)時數(shù)據(jù)庫”標(biāo)簽,進(jìn)入實(shí)時數(shù)據(jù)庫窗口頁,顯示已定義的數(shù)據(jù)對象,如下圖所示

52、。 對于新建工程,窗口中顯示系統(tǒng)內(nèi)建的四個字符型數(shù)據(jù)對象,分別是InputETime、InputSTime、InputUser1和InputUser2。當(dāng)在對象列表的某一位置增加一個新的對象時,可在該處選定數(shù)據(jù)對象,鼠標(biāo)單擊“新增對象”按鈕,則在選中的對象之后增加一個新的數(shù)據(jù)對象;如不指定位置,則在對象表的最后增加一個新的數(shù)據(jù)對象。新增對象的名稱以選中的對象名稱為基準(zhǔn),按字符遞增的順序由系統(tǒng)缺省確定。對于新建工程,首次定義的數(shù)據(jù)對象。缺省名稱為Data1。需要注意的是,數(shù)據(jù)對象的名稱中不能帶有空格,否則會影響對此數(shù)據(jù)對象存盤數(shù)據(jù)的讀取。接下來就是對數(shù)據(jù)對象進(jìn)行屬性設(shè)置。 在“實(shí)時數(shù)據(jù)庫”窗口頁

53、中,可以象在Windows95的文件操作窗口中一樣,能夠以大圖標(biāo)、小圖標(biāo)、列表、詳細(xì)資料四種方式顯示實(shí)時數(shù)據(jù)庫中已定義的數(shù)據(jù)對象,可以選擇按名稱的順序或按類型順序來顯示數(shù)據(jù)對象,也可以剪切、拷貝、粘貼指定的數(shù)據(jù)對象,還可以直接修改數(shù)據(jù)對象的名稱。1.建立用戶窗口步驟如下:1在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕,建立“窗口0”。 2選中“窗口0”,單擊“窗口屬性”,進(jìn)入“用戶窗口屬性設(shè)置”。 3將窗口名稱改為:升降機(jī)自動控制;窗口標(biāo)題改為:升降機(jī)自動控制;窗口位置選中“最大化顯示”,其它不變,單擊“確認(rèn)”。4在“用戶窗口”中,選中“升降機(jī)自動控制”,點(diǎn)擊右鍵,選擇下拉菜單中的“設(shè)置為啟動窗口”選

54、項(xiàng),將該窗口設(shè)置為運(yùn)行時自動加載的窗口。2. 制作監(jiān)控畫面1 選中“升降機(jī)自動控制”窗口圖標(biāo),單擊“動畫組態(tài)”,進(jìn)入動畫組態(tài)窗口,開始編輯畫面。最后生成的畫面見附錄。2 在用戶窗口內(nèi)使用系統(tǒng)提供的繪圖工具箱,創(chuàng)建圖形對象,制作圖形界面。創(chuàng)建圖形對象的過程,就是從工具箱中選取所需的圖形對象,繪制新的圖形對象的過程。除此之外,還可以采取復(fù)制、剪貼、從元件庫中讀取圖形對象等方法,加快創(chuàng)建圖形對象的速度,使圖形界面更加漂亮。3 在用戶窗口內(nèi)完成圖形對象的創(chuàng)建之后,可對圖形對象進(jìn)行各種編輯工作。MCGS提供了一套完善的編輯工具,使用戶能快速制作各種復(fù)雜的圖形界面,以清晰美觀的圖形表示外部物理對象。3.連

55、接變量對所創(chuàng)建的圖形對象進(jìn)行屬性設(shè)置,按任務(wù)書要求的動作進(jìn)行設(shè)置。4. 連接動畫由圖形對象搭制而成的圖形畫面是靜止不動的,需要對這些圖形對象進(jìn)行動畫設(shè)計(jì),真實(shí)地描述外界對象的狀態(tài)變化,達(dá)到過程實(shí)時監(jiān)控的目的。MCGS實(shí)現(xiàn)圖形動畫設(shè)計(jì)的主要方法是將用戶窗口中圖形對象與實(shí)時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立相關(guān)性連接,并設(shè)置相應(yīng)的動畫屬性。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中,圖形對象的外觀和狀態(tài)特征,由數(shù)據(jù)對象的實(shí)時采集值驅(qū)動,從而實(shí)現(xiàn)了圖形的動畫效果。在用戶權(quán)限管理中,主要是設(shè)置用戶名、用戶密碼、用戶組名。每個用戶名具有獨(dú)立的密碼,而每個用戶組中可以包含有若干個用戶,用戶可以被多次分配到不同的用戶組中,只要對用戶組規(guī)定了行使

56、的權(quán)限,那組中所包含的全體用戶便同時享有該權(quán)利。在MCGS軟件中,負(fù)責(zé)人行使最高的權(quán)限,用戶只能修改其密碼而不能刪除負(fù)責(zé)人。負(fù)責(zé)人可以建立新用戶或刪除已有的用戶,作為系統(tǒng)提供的管理員于是負(fù)責(zé)人所不能刪除的(不要再建立新的管理員組,否則將不能被刪除。凡是具有操作功能的按鈕、菜單、構(gòu)件等都可以實(shí)施權(quán)限的設(shè)定。規(guī)定了不同的權(quán)限,就是建立了安全的運(yùn)行機(jī)制。在工作臺“主控窗口”頁中,選中主控窗口圖標(biāo),按“菜單組態(tài)”按鈕,或用鼠標(biāo)雙擊主控窗口圖標(biāo),即彈出菜單組態(tài)窗口,在該窗口內(nèi)完成菜單的組態(tài)工作。只有菜單命令才對用戶的按鍵動作作出響應(yīng),菜單分隔線只是對菜單命令進(jìn)行分組的標(biāo)志,使菜單看起來比較清晰。按照窗口

57、內(nèi)的欄目設(shè)置相關(guān)的屬性。在工作臺“設(shè)備窗口”中雙擊“設(shè)備窗口”圖標(biāo)進(jìn)入。如下圖所示。 點(diǎn)擊工具條中的“工具箱”圖標(biāo),打開“設(shè)備工具箱”。單擊“設(shè)備工具箱”中的“設(shè)備管理”按鈕,彈出如圖所示窗口: 在可選設(shè)備列表中,雙擊“通用設(shè)備”。雙擊“模擬數(shù)據(jù)設(shè)備”,在下方出現(xiàn)模擬設(shè)備圖標(biāo)。雙擊模擬設(shè)備圖標(biāo),即可將“模擬設(shè)備”添加到右測選定設(shè)備列表中。選中選定設(shè)備列表中的“模擬設(shè)備”,單擊“確認(rèn)”,“模擬設(shè)備”即被添加到“設(shè)備工具箱”中。進(jìn)入模擬設(shè)備屬性設(shè)置窗口,單擊此按鈕進(jìn)入“內(nèi)部屬性”設(shè)置。單擊“確認(rèn)”,完成“內(nèi)部屬性”設(shè)置。點(diǎn)擊通道連接標(biāo)簽,進(jìn)入通道連接設(shè)置。進(jìn)入“設(shè)備調(diào)試”屬性頁,即可看到通道值中數(shù)據(jù)在變化。按“確認(rèn)”按鈕,完成設(shè)備屬性設(shè)置。然后定義PLC的通信協(xié)議、開通PLC通道并與數(shù)據(jù)庫變量實(shí)現(xiàn)連接。1. 運(yùn)行策略的建立如下圖所示,在工作臺“運(yùn)行策略”窗口頁中,按“新建策略”按鈕,即可新建一個用戶策略塊(窗口中增加一個策略塊圖標(biāo),缺省名稱定義為“策略×”(