4.8.1 程序流程图 21 4.8.2 程序梯型图 22 4.9 用梯形图語言实现开关门电机的启动和关闭控制 23 第5章 程序调试、运行 5.1 正常情况下程序调试 25 5.2 过程分析 25 5.3 用指示灯来模拟电梯的运行过程 25 总结 32 附录A 34 附录B 41 参栲文献 56 致谢 57 前 言 随着生产的发展和城市的崛起电梯越来越接近我们的工作和生活。电梯作为一种垂直方向上的运输工具广泛地进入了賓馆、仓库、住宅等场合，现代电梯在可靠性、速度、舒适、豪华等方面的要求越来越高电梯性能的好坏对人们生活的影响越来越显著，因此必须努力提高电梯系统的性能保证电梯的运行既高效节能又安全可靠。 1949年出现了群控电梯;1962年美国出现了半导体逻辑控制电梯;1967年晶閘管应用于电梯使电梯拖动系统大为简化，性能得到提高;1971年集成电路用于电梯;1975年出现了电子计算机控制的电梯电梯控制技术真正使用叻微电子技术和软件技术，进入了现代电梯群控系统的发展时期 在这以后，发达国家出现了变压即VVVF交流电梯最高速度可达到12.5m/s以上，从洏开辟了电梯电力拖动的新领域结束了直流电梯占主导地位的局面。 电梯发展到今天已经成为一个典型的变频系统工程和机电一体话產品，并复合了多种先进技术直流电动机由于其调速性能好，很早就用于电梯拖动上采用发电机电动机形式驱动，可用于高速电梯泹其体积大、耗电大、效率低、造价高、维护量大。晶闸管直接供电给直流电动机系统在电梯上应用较晚需要解决低速段的舒适感问题。与机组形式的直流电梯相比可以节省占地面积35，重量减轻40节能20,30。世界上最高速度10m/s的电梯就是采用这种驱动系统其调速比达11200。 1983年第┅台变压变频电梯诞生性能完全达到直流电梯的水平。它具有体积小、重量轻、效率高、节省电能等一系列优点是现代化电梯理想的電力驱动系统。由于电梯桥箱是沿垂直方向作上下直线运动更理想的驱动方案是交流直线电动机驱动系统，从而省去了由旋转运动变为矗线运动的交换机构 1989年诞生了第一台交流直线电动机变频驱动电梯，它取消了电梯的机房对电梯的传统技术作了重大的革新，使电梯技术进入了一个崭新的时期由于晶闸管调压调速装置的一些固有缺点，使其调速范围不够宽调节不够平滑，特别是在低速段时不平稳舒适感与平层精度不够理想，难以实现再生制动等如果均匀地改变定子供电电源的频率，则可平滑地改变交流电动机的同步转速在調速时，为了保持电动机的最大转矩不变需要维持气隙磁通恒定，这就要求定子电压也随之作相应调节通常是保持v/f常数。因此要求姠电动机供电的同时要兼有调压与调频两种功能，通常简称VVVF型变频器用于电梯时常称为VVVF型电梯，简称变频电梯 我国电梯控制系统主要囿三种方式继电器控制系统、微机控制系统和PLC控制系统。其中PLC控制系统以其显著的优点成为电梯控制系统的主流八十年代初投入使用的電梯大部分采用继电器控制、交流调速方式，这类电梯普遍存在起动电流大、调速性能差、结构复杂、舒适感差、能耗大等问题加之使鼡年限较长、电梯零部件残旧老化、故障频繁、配件缺乏等原因，我们提出了采用VVVF变频调速器将该类电梯改造成VVVF型电梯从一九九七年底臸一九九八年底，利用可编程控制器PLC与VVVF变频器结合 PLC控制系统主要有双速电梯系统和变压变频调速系统，后者通过改变电机供电的电压和頻率平滑调节电梯速度，可以获得更好的乘坐舒适感它平层精度高，并具有显著的节能效果保障了电梯的可靠性。 为了充分发挥PLC的內部资和功能应尽量减少其输入信号的点数，简化硬件线路提高电梯运行的可靠性。在电梯运行的关键问题是如何检测电梯在井道中嘚相对位置以往都采用在井道中不同的位置设置干簧感应器来检测减速、平层位置。这样不但使PLC的 输入点数增加而且还增加了在井道Φ的安装作业强度。而利用旋转编码器将电梯的运动位置转化为脉冲PLC对此脉冲进行高速计数，通过相应的计算自动生成电梯位置的有关數据控制电梯的减速、平层，对于层站数越多的电梯越能体现出利用旋转编码器的优点。 在对中、低速电梯主要采用拖动系统来构成其曳引系统应用变极方式实现电机的调速。因为种系统只能实现有级调速无法对电机的转速和加、减速进行准确的控制，所以此方式嘚舒适感和平层精度都较差后来又采用交流调压调速控制的电梯，进行速度闭环控制其舒适感和平层精度都有较大提高，但它却很难實现精确控制并且能耗大，输入功率因数也低影响了系统的整体性能。对于高速电梯过去主要采用晶闸管直流调速系统，存在维护難等问题并且调速系统的功率因数也不高。与前述方式相比较变频调速则是各种调速方法中效率、性能均较好的一种。因此简化电梯的硬件电路，提高电梯运行的可靠性彻底解决了原电梯存在的各种问题，达到了预期目的 第1章 VVVF电梯的电动机控制系统的控制方案 1.1 电梯的基本结构简介 电梯是机与电紧密结合的复杂产品，其基本组成包括机械部份和电气部份从空间上一般划分为以下几部份 机房部分 包括电源开关、曳引机、控制柜屏、选层器、导向轮、减速器、限速器、极限开关、制动抱闸装置、机座等。 井道部分 包括导轨、导轨支架、对重装置、缓冲器、限速器张紧装置、补偿链、随行电缆、底坑及井道照明等 层站部分 包括层门厅门、呼梯装置召唤盒、门锁装置、層站开关门装置、层楼显示装置等。 轿厢部分 包括轿厢、轿厢门、安全钳装置、平层装置、安全窗、导靴、开门机、轿内操纵箱、指层灯、通讯及报警装置等 1.2 采用电梯曳引机方案 电梯的核心部分是它的传动系统。电梯曳引驱动系统对电梯的起动加速、稳速运行和制动减速起着控制作用其性能直接影响电梯的起动、制动、加减速度、平层精度和乘坐舒适性等指标。目前电梯曳引电动机以感应电动机为主其驱动技术经历了从继电器控制的双速驱动到可编程序控制的调压调速驱动，进而到微机控制的调频调压及矢量控制驱动电梯曳引机作為驱动电梯的动力源，主要采用电机配以减速器的传动方式 曳引驱动是采用曳引轮作为驱动部件。钢丝绳悬挂在曳引轮上一端悬吊轿箱，另一端悬吊对重装置由钢丝绳和曳引轮之间的摩擦产生曳引力驱动轿厢作上下运行。 电梯曳引机的主要组成部分有曳引轮、曳引绳、导向轮、反绳轮等 1.2.1 曳引机 曳引机是电梯的主要拖动机械，它驱动电梯的轿厢和对重装置作上、下运动其组成部分主要有曳引机动机、制动器、减速箱、曳引轮和底座。根据需要有的曳引机还装有冷却风机、速度反馈装置光码盘、惯性轮等。根据电动机与曳引轮之间昰否有减速箱可分为有齿曳引机和无齿曳引机。 曳引机具有以下主要性能 1 具有能重复短时工作、频繁起、制动及正、反转运转的特性 2 具有能适应一定的电源电压波动，有足够的起动力矩能满足轿箱满负荷起动， 加速迅速的特性 3 具有起动电流小的特性。 4 具有发电制动嘚特性能由电动机本身的性质来控制电梯在满载下行或空载上 行时的速度。 5 具有较硬的机械特性不会因电梯运行时负荷的变化造成电梯运行速度的变 化。 6 有良好的调速性能 7 运转平稳、工作可靠、噪音小及维护简单。 1.2.2 减速器 对于有齿轮曳引机在曳引电动机转轴和曳引輪轴之间安装减速器箱，目的是将电动机轴输出的较大转速降低到曳引轮所需的较低转速同时得到较大的曳引轮矩，以适应电梯运行的偠求 减速器多采用蜗轮蜗杆传动，根据减速器的不同结构按传动方式分为蜗轮蜗杆传动和斜齿传动，按蜗杆蜗轮的相对装配位置分为蝸杆上置式和蜗杆下置式 1.2.3 曳引轮 曳引轮是嵌挂曳引钢丝绳的轮子，也称曳引绳轮或驱绳轮绳的两端分别与轿厢和对重装置联接。对于囿齿轮曳引机它安装在减速器中的蜗轮轴上，而对于无齿轮曳引机则装在制动器的旁侧，与电动机轴、制动器轴在同一轴线上 当曳引轮转动时，通过曳引绳和曳引轮之间的摩擦力也叫曳引力驱动轿厢和对重装置上下运动。它是电梯赖以运行的主要部件之一 1.2.4 提高曳引能力的措施 1 改变绳槽形状及绳槽材料，提高摩擦系数 2 增大包角 3 增加轿厢自重 4钢丝绳在曳引轮槽中的比压计算 5 钢丝绳在绳槽中的摩擦系数 6 曳引轮绳槽磨损的原因 1.2.5 影响钢丝绳寿命的因素 一般也同样影响曳引轮的寿命有如下几方面的因素 1 曳引轮本身 2 钢丝绳的构造，材质及其物悝性能 3 轿厢运行高度 4 载荷 5曳引机和其它部件的技术参数 6 环境和保养 1.2.6 制动器 制动器是电梯的一个重要安全装置对主动转轴起制动作用。除叻安全钳以外只有它能使工作中的电梯轿厢停止运行，另外它还对轿厢与厅门地坎平层时的准确度起着重要作用 对于有齿轮曳引机，淛动器安装在电动机的旁边即在电动机轴与蜗轮轴相联的制动轮处;若是无齿轮曳引机，则安装在电动机与曳引轮之间 电梯制动器应能產生足够的制动力矩，而且制动力矩大小应与曳引机的转向无关;制动时对曳引电动机的轴和减速箱的蜗杆轴不应产生任何附加载荷;当制动器松闸或合闸时既要保证速度快，有要求平稳而且能满足频繁起、制动的工作要求;制动器的零件应有足够的刚性和强度;制动器应具有較高的耐磨性和耐热性;结构简单、紧凑、易于调整;应有人工松闸装置;噪音小。 当电梯动力电源失电时制动器能自动进行制动。 当轿厢载囿125额定载荷并以额定速度运行时制动器应能使曳引机停止运转。 电梯正常运行时制动器应在持续通电情况下保持松开状态，断开制动器的释放电路后电梯应无附加延迟地被有效制动。 切断制动器的电流至少应用两个独立的电气装置来实现。电梯停止时如果其中一個接触器的主触点未打开，最迟到下一次运行方向改变时应防止电梯再运行。 装有手动盘车手轮的电梯曳引机应能用手松开制动器并需要一持续力去保持其松开状态。 制动器的工作原理是当电梯处于静止状态时曳引电动机、电磁制动器的线圈中无电流通过，这时因制動电磁铁的铁心之间没有吸引力制动瓦块在制动弹簧的压力作用下，将制动轮抱紧保证了电梯处于不工作的静止状态;当曳引电动机通電旋转的瞬间，制动电磁铁中的线圈也同时通上电流电磁铁心迅速磁化吸合的同时，带动制动动臂克服制动弹簧的作用力使制动瓦块張开，与制动轮完全脱离从而使电梯在无制动力的情况下得以运行;当电梯轿厢到达所需层站停车时，曳引电动机失电制动电磁铁中的線圈也同时失电，电磁铁心中的磁力迅速消失铁心在制动弹簧的作用下通过制动臂复位，使制动瓦块再次将制动轮抱住则电梯停止。 電梯在制停过程中电梯运动部件的动能因摩擦制动而转化为制动轮上的热量，若闸瓦表面温度过高会降低制动轮与闸瓦的摩擦系数，鉯致降低制动力矩 对大多数电梯来说，不必进行制动器的热性能计算特别是近几年来，对于所有交通流量密集的乘客电梯其拖动控淛系统中都采用了零速抱闸制动技术，使机械摩擦制动过程减少到极限状态对交通流量较少的乘客电梯和载货电梯，每小时的起动次数較少因而，每小时吸收的动能也较少但对于平层速度较高或运动部件惯性较大的电梯，对其热性能应进行分析计算 1.3 电梯曳引驱动系統的现状及发展前景 电梯曳引机作为驱动电梯的动力源，主要采用电机配以减速器的传动方式这种方式有许多不足，系统的整体传动效率低;产生机械噪音;曳引机必须整体安装;需较高的精度要求 由于电梯传统驱动方式的不足，诸多的电梯公司都在寻求取消减速机构的直接驅动方式永磁同步电动机以其特有的优势而倍受重视。 电梯曳引机在运行过程中需频繁的起动、制动而且荷负变化大，需要专用的电動机对曳引电动机有如下的技术性能要求 1电动机为短时重复工作制，应能频繁起动、制动及正反转运行; 2能适应一定的电源电压波动有足够起动力矩，能满足轿厢满足负荷起动、加速的要求; 3起动电流要小; 4要有较硬的机械特性不会因电梯载重的变化而引起电梯运行速度的過大变化; 5要有良好的调速性能，尤其在低速时转矩不能下降太大，避免造成电机步进; 6应运行平稳、工作可靠、噪音小且维护简单 第2章 VVVF變频电梯的主电路控制系统 电梯的电力驱动系统对电梯的启动加速，稳速运行制动减速起着控制作用。驱动系统的优劣直接影响电梯的起动制动加减速度，平层精度乘座的舒适性等指标。 2.1 VVVF型电梯的基本原理 根据电机学理论可知交流电动机的转速公式为n60fll-s/P 式中fl为定子的电源频率P为极对数，s为转差率n为转速。由公式可知转速n与三个变量因素有关 2.2 各种调速方式系统 2.2.1 变极调速系统 改变电机极对数p可以改变電机转速，这就是“交流双速梯”采用的调速方法电机极数少的绕组称为快速绕组，极数多的绕组称为慢速绕组变极调速是一种有极調速，调速范围不大因为过大地增加电机的极数，就会显著地增大电机的外形尺寸 快速绕组作为起动和稳速之用，而慢速绕组作为制動和慢速平层停车用 2.2.2 交流调压调速系统 改造定子绕组电压大小来改变转差率s以达到调速目的，这就是“交流调速梯”采用的调速方法雙速梯采用串电阻或电抗起动，变极减速平层一般起制动加减速度大，运行不平稳因此可用可控硅取代起，制动用电阻电抗器，从洏控制起制动电流，并实现系统闭环控制通常采用速度反馈，运行中不断检查电梯运行速度是否符合理想速度曲线要求以达到起制動舒适，运行平稳的目的这种系统由于无低速爬行时间，使电梯的总输送效率大大提高而且按距离制动直接停靠楼层，电梯的平层精喥可控制在10mm之内调压调速电梯也常以制动方式来划分，有如下几种 1能耗制动型 - 采用可控硅调压调速再加直流能耗制动组成 2涡流制动器調速系统 - 通常由电枢和定子两部份组成。 3反接制动方式 - 电梯减速时把定子绕组中的两相交叉改变其相序，使定子磁场的旋转方向改变洏转子的转向仍未改娈，即电机转子逆磁场旋转方向运转产生制动 力矩，使转速逐渐降低此时电机以反相序运转于第2象限。当速度下降到零时需立即切断电机电源，抱闸制动否则电机就自动反转。 2.2.3 变压变频调速系统 改变定子电源频率f亦可达到调速目的但f最大不能超过电机额定频率，电梯作为恒转矩负载调速时为保持最大转矩不变，根据转矩公式 MCmIΦcosΦ 式中Cm为电机常数I为转子电流，Φ为电机气隙磁通，cosΦ为转子功率因数，必须保持恒定。又根据电压公式 U4.44fWK 式中U为定子电压f为定子电压频率，W为定子绕组匝数K为电机常数。必须保持U/f為常数即变频器必需兼备变压、变频两种功能，简称为VVVF型变频器这亦就是VVVF型电梯的基本控制原理VVVFVary Voltage Vary 交流异步电动机的转速是施加于定子繞组上的交流电源频率的函数，均匀且连续地改变定子绕组的供电频率可平滑地改变电机的同步转速。但是根据电机和电梯为恒转矩负載的要求在变频调速时需保持电机的最大转矩不变，维持磁通恒定这就要求定子绕组供电电压要作相应的调节。因此其电动机的供電电源的驱动系统应能同时改变电压和频率。即对电动机供电的变频器要求有调压和调频两种功能使用这种变频器的电梯常称为VVVF型电梯。 2.3 系统构成及原理 2.3.1 系统结构方框图 图1 系统结构方框图 2.3.2 工作原理 采用PLC控制系统集中处理电梯的内、外呼召唤信号开、关门信号，井道信号变频器状态信号，高速计数信号等通过逻辑运算，形成变频器运行必需的控制信号如正/反转信号多段速度信号，停止信号以及楼层顯示信号方向信号，门机构驱动信号 VVVF变频器与PG构成闭环矢量控制系统。VS616G5型变频器还具备转差补偿功能转矩补偿功能及“S”曲线特性。转差补偿功能对电梯的空、满载时上、下行速度稳定非常有利避免超、欠速运行。例如电梯正常速度为50 Hz以频率表示空载上行时，速喥较平衡时快转差补偿-0.5Hz，满载上行时速度较平衡时慢，转差补偿0.5Hz从而保证在各种状态下速度稳定。转矩补偿功能对满载起动时转矩提升非常有效能达到正常值的150。而“S”曲线特性可防止启动、换速或停止时产生振动这在电梯中最为适用。可使乘坐舒适感大大改善此外，该变频器的故障诊断、检测、记忆等功能对系统维护亦非常方便、实用 2.3.3 速度曲线长站运行情形 图2 交流双速电梯速度曲线 图3 VVVF电梯速度曲线 2.3.4 控制方式对电机参数的影响 电梯用VVVF电机一般采用矢量控制，且基本保持恒转矩运行矢量控制是将供给电机的定子电流在理论上汾成产生磁场的电流分量磁场电流和与磁场垂直、产生转矩的电流分量转矩电流两个部分，并分别进行控制在电梯要求停止时，这种控淛式仍能控制电机所产生的静止转矩电机磁通关系式如下 ΦmE/4.44fWK, 式中 Φm主磁通 E定子电势 f定子频率 W定子绕组匝数 K,定子绕组系数 从式中可知，E/f为恒值时电机的磁通为常数，电机的转矩和励磁电流也基本保持不变在调频调压控制中，是调电机的端电压U而不是调电势E，从电机的T形等效电路图图4可以看出端电压U与电势E之间有一定的电压降。即 EK,U K,电势系数约为0.85,0.95 图4 T形等效电路 第3章 VVVF电梯电器元件、设备的选择 3.1 主回路 选鼡日本安川变频器型号为VS-616G5-CIMRG5A4015及旋转编码器或称脉冲发生器PG。其主要参数512p/r带A、B相输出构成VVVF闭环系统，只用原电机的高速绕组四极绕组而低速绕组六极绕组及涡流绕组均不用。 3.2 控制回路 选用三菱FX2-128MR主单元和FX2-48ER扩展单元代替原继电器控制部分;采集和处理内、外呼召唤信号变频器状態信号，井道信号高速计数信号等，实现对电梯的有序控制 3.3 检测回路 选用OMRON光电开关代替原双稳态开关/磁环装置，用于产生楼层计数、精确平层、门区信号此外，井道部分、机械部分、用户界面部分均按实际需要进行适当改造 3.4 轿厢和对重 在曳引电梯中，轿厢和对重悬掛于曳引轮两侧轿厢是运送乘客或货物的承载部件，也是唯一乘客看到的电梯结构部件使用对重的目的是为了减轻电动机的负担，提高曳引效率 轿厢一般由轿厢架，轿底轿壁，轿顶等主要构件组成各类电梯的轿厢基本结构相同，由于用途不同在具体结构及外形上將有一定的差异轿厢架是轿厢的主要承载构件，它由立柱底梁，上梁和拉条组成轿厢体由轿底板，轿厢壁轿厢顶等组成。轿内设置一般轿内设有如下部分或全部装置操纵电梯用的按钮操作箱;显示电梯运行方向及位置的轿内指示板;通讯联络用的警铃，电话或对讲系統;风扇或抽风机等通风设备;保证有足够照明度的照明器具;标有电梯额定载重量额定载客数及电梯制造厂名称或相应识别标志的铭牌;电源忣有/无司机操纵的钥匙开关等。轿厢的称重装置分为机械式橡胶块式和负重传感器式。 对重是曳引电梯不可缺少的部件它可以平衡轿廂的重量和部分电梯负载重量，减少电机功率的损耗 3.5 补偿装置 电梯在运行中，轿厢侧和对重侧的钢丝绳以及轿厢下的随行电缆的长度在鈈断变化随着轿厢和对重位置的变化，这个总重量将轮流地分配到曳引轮的两侧为了减少电梯传动中曳引轮所承受的载荷差，提高电梯的曳引性能宜采用补偿装置。补偿装置的型式采用补偿链补偿绳或补偿缆。 3.6 PLC的选型 用PLC组成的控制系统省掉了接口电路的制作，系統结构简单、紧凑、可靠性高直接将电梯的内外呼梯信号、层位检测信号、限位信号、开门关门信号等开关量接到PLC的开关量输入端，PLC提供的24V直流电源可作为指示灯的电源用PLC的输出点直接控制变频器实现电机的正转、反转、停和多段速控制等，系统的硬件构成如图5所示 圖5 系统硬件构成图 考虑到以下几个方面，因此选用PLN PLCFX2N-48MR来实现四层楼电梯的电气控制 1FX2N的输入输出点数能满足系统要求且FX2N配置灵活，除主机外还可以扩展I/O模块，A/D模块D/A模块和其它功能模块; 2FX2N指令功能丰富，有各种指令107条且指令执行速度快; 3FX2N PLC的内部辅助继电器M，状态继电器S定时器T，寄存器C的功能和数量能满足系统控制要求尤其是高速计数器C235等能接受脉冲编码器的脉冲; 4FX2N PLC的体积比FX2 PLC小50以上，但控制功能和性能相同; 5FX2N PLC的編程可用编程器，也可以在电脑上使用三菱公司的专用编程包MELSEMEDOC进行编程语言可用梯形图或指令表。还可对系统实时进行监控为调试囷维护提供了极大的方便。 3.6.1 PLC的特点 1可靠性高抗干扰能力强 PLC是为工业控制而设计的，除了对器件的严格筛选外在硬件和软件两个方面还采用可屏蔽、滤波、隔离、故障诊断和自动恢复等措施，使可编程控制器具有很强的抗干扰能力其平均无故障时间达到3,5104h以上。 2编程直观、简单 考虑到大多数电气技术人员熟悉电气控制线路的特点PLC没有采用微机控制中常用的汇编语言，而是采用了一种面向控制过程的梯形圖语言梯形图语言与继电器原理图相类似，形象直观易学易懂，电气工程师和具有一定知识的电气技术人员都可在短时间内学会计算机技术和传统的继电器控制技术间的隔阂在PLC上完全不存在。因此许多国家生产的PLC都把梯形图语言作为第一用户语言，此外还可采用指令表进行编程控制。 3适应性好 PLC是通过程序实现控制的当控制要求发生改变时，只要修改程序即可由于PLC产品已标准化，系列化模块囮，因此能灵活方便地进行系统配置组成规模不同、功能不同的控制系统。其适应能力非常强既可控制一台机器，一条生产线也可控制一个复杂的群控系统;既可以现场控制，又可以远距离控制 4功能完善，接口功能强 目前的PLC具有数字量和模拟量的输入输出、逻辑和算術运算、定时、计数、顺序控制、通信、人机对话、自检、记录和显示等功能使设备控制水平大大提高;其接口功率驱动范围较大，不象普通的计算机输出信号需放大才能驱动负载极大地方便了用户。其常用的数字量输入输出接口就电源而言有110 V、220 V交流和5V、48 V直流等多种，負载能力可在0.5,5 mA等多种规格可以很方便地将PLC与各种不同的现场控制设备顺序连接，组成应用系统由于PLC具有以上特点，因此与传统的继電器接触器控制和现在流行的电脑控制相比较，在电梯这样的大型电气设备的控制系统中采用PLC实现控制应是最佳选择近年来，PLC在处理速喥、控制功能、通信能力及控制领域等方面都不断有新的突破正向着电气控制、仪表控制、计算机控制一体化EIC方向发展，PLC装置已成为自動化系统的基本装置是构成FMS、COMC、FA的主控单元。 第4章 VVVF变频电梯的控制系统 4.1 变频调速电梯系统及其驱动技术 采用PLC控制的变频调速电梯系统原悝图如图6所示 图6 PLC控制的变频调速电梯系统原理框图 在电梯系统中要处理的信号十分多而且复杂，在设计时必须仔细考虑对信号快速准确嘚处理问题采用许多的先进驱动和控制技术就很有必要，其中包括矢量变换控制技术、高速CPU技术、DSP技术和采用新型大功率器件IGBT的高性能變频调速器图6中PLC主要处理一些监控信号，主要有楼层计数信号呼梯、选层信号，定向信号换速信号，主控制信号等此外还有开、關门控制，楼层显示呼梯、选层显示，单、双控制安全条件自动检测，自动平层、消防等各种控制信号 将变频器用于电梯时，常称為VVVF电梯一般变频器有交交、交直交两种类型。对于交直交变频器可以按直流环节电压、电流的特点由滤波的电容量和电感量决定划分為电压型和电流型变频器。电梯一般采用电压型变频器改变电动机定子的电源频率，就可实现对异步电动机的调速但为了保持调速时電动机最大转矩不变，需要维持磁通恒定应满足压频为常数，即变频时应协调地变压 目前，虽有电梯专用变频器但其价格昂贵，因此可以采用通用型变频器通过合理设计，可使其达到专用变频器的控制效果为满足电梯控制上的要求，参数设置比专用型变频器要复雜得多为减少启动冲击及增加调速的舒适感，其速度环的比例系数宜小些3s而积分时间常数宜大些5s。为了提高运行效率快车频率应选為工频50Hz，而爬行频率要尽可能低些4Hz以减少停车冲击，检修慢车频率可选10Hz为了保证平层精度及运行的可靠性，曳引电机的转速采用闭环控制其转速由旋转编码器检测。为使变频器工作在最佳状态需使变频器对所驱动的电机进行自学习，其方法是将曳机制动轮与电机轴脫离使电机处于空载状态，然后启动电机变频器便可自动识别并存储电机有关参数，使变频器能对该电机进行最佳控制 4.2 变频调速电梯系统的控制技术 电梯系统的控制主要可分为拖动系统的调速控制与选层系统的逻辑控制。VVVF电梯拖 动调速系统的实质就是采用交流异步电動机驱动及矢量变换控制技术VVVF电梯调速系统的特点是电梯启动采用降频软启动，电机启动电流很小不超过额定电流。在电梯的制动段电梯调速系统工作在发电制动状态，不需从供电网中取得电能从而降低了电能的消耗，避免了电机过热调速系统的功率因数比较高接近1。 调速控制是指对电梯从启动到平层整个过程中速度的变化规律进行控制从而减轻人在乘坐电梯时由于启、制动过程中加、减速产苼的不舒适感上浮、下沉感，并保证平层停车准确可靠与选层系统的逻辑控制相比，调速控制更为复杂其控制性能的优劣在很大程度仩决定着电梯的性能和质量。电梯的运行可分为启动、稳速、制动三个阶段稳速运行时考虑到节能和对电网的干扰，系统采用开环控制而启、制动运行时为使运行速度跟随给定理想速度运行，采用闭环控制理想速度运行综合了舒适感满足人体对加速度及加速度变化率偠求、运行效率及电机调速性能，按位置原则存储于程序存储器中调速控制系统由主回路和控制回路两部分组成，主回路包括曳引电动機三相异步电动机驱动及功能电路速度反馈信号来自与电机转子同轴的脉冲发生器，其输出脉冲的频率对应电梯运行速度速度的控制甴系统通过改变触发脉冲的控制角移相角实现，经相应的移相角延时时间后根据电梯实际速度与给定速度之差情况控制主回路工作状态。由于负载变化、电网波动、钢丝绳打滑、伸缩等因素使减速过程可能不符合直接停靠的平层要求，为此在离层楼100,200mm处设置1,2个平层校正器，当轿厢运行到此校正点时将实际速度与该点由平层校正器发出的平层速度给定值进行比较，如无差则按原减速曲线运行;若有差，則用差值校正原速度给定曲线斜率使之保证准确平层。 4.3 控制系统的主流程 用PLC构成的控制系统可以把主要精力用于软件编程实现系统的控制功能。现在市上的各种PLC都有比较强的软件功能尤其是各类功能指令或称应用指令，其功能更为丰富三菱FX2系列用以替代继电器、接觸器控制系统的基本逻辑指令有20条，但其功能令就有100条之多可以直接进行各种数据的算术运算、逻辑运算、传送比较、移位循环等，还囿一些直接的外部I/O指令编程的灵活性毫不比单片机逊色，但由于采用梯形图编程程序的编制、检查、调试极为方便，SFC的使用更使得各種联锁、分枝、选择等易于实现大大减轻了程序编制的工作量，缩短了控制系统的研制开发时间图7给出了用PLC实现的电梯控制系统的主程序流程。程序主流程很简洁其作用主要是控制程序的执行，进入各功能子程序或SFC流程在我们研制的PLC电梯控制系统中，“数据采集与顯示”就是通过子程序调用来实现“呼梯判断”及上行下行处理都有相应的SFC流程。 图7 系统主程序流程图 由于PLC的程序执行过程是一遍一遍哋对程序进行扫描每一次的扫描包括上、下行处理都是从头开始的。程序每一次扫描都调用子程序P0进行数据的采集与显示;M500和M502分别为上荇标志和下行标志，在程序执行的第一个周期被清零若没有呼梯，则程序进入S0开始的SFC流程中对采集的数据进行综合分析。若无呼梯就返回若有呼梯，则判断上行或下行并将判断结果放在M500和M502中;下一次扫描则根据上行或下行分别进S1或S2开始的SFC流程中进行上下行处理。 4.4 应用PLC進行电梯的实时控制 电梯的电气控制系统是一个控制逻辑十分复杂的大型控制系统主要完成两大功能，其一是对主机的控制即完成主機的启动、平层、停层、呼叫优先响应、信号回收、故障保护等控制功能，其中以呼叫优先响应的控制逻辑最为复杂;其二是对开关门电機的控制，即完成开关门电机的平层启动、呼叫响应、限时或信号关闭、故障保护等控制功能 在本课题种时四层楼电梯的电气控制系统，分别用PLC的指令表程序和梯形图语言来实现电梯主机的呼叫优先响应和开关门电机的启动和关闭控制 4.5 软件设计的思想 4.5.1 呼梯判断 呼梯判断甴一个SFC流程完成，主要依据是内呼梯优先由先判断内呼来保证这一点，内呼梯流程如图8所示由于篇幅所限，在此只给出每一步应完成嘚动作没有写出编码指令，为了清楚只给出了转移条件的内容而没有具体写出程序中的转移条件。 图8 内呼梯流程图 4.5.2 上行流程 在上下流程中遵守的主要原则是“内呼优先，上行上优先下行下优先”，上行流程与下行流程相对称因此下面只介绍上行流程，由于上行SFC

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