发布时间 : 星期五 文章基于PLC的五层电梯控制系统的设计更新完毕开始阅读
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所以本系统最终能够选择以PLC控制电梯的运行方式。 2.2.2 电梯控制系统的控制要求
本设计主要设计一个五层层电梯控制系统，其主要控制要求如下： ①开关门控制
当某一楼层的电梯指示灯一直亮时，表示该层电梯正在进行开门、延时、关门的动作。为保证电梯运行的安全性，电梯的开关门信号和故障报警信号必须是互锁的，也就是说，当故障报警信号有效时，开关门信号都不会显示，同时楼层指示灯也不会亮。
②内外呼叫控制
一旦有乘客按下某层的呼叫按钮，该层相应的电梯指示灯就亮起来，不过不能立即开门。呼叫信号要一直保持到电梯到达该层后且呼叫信号的指示与电梯的运行方向相同时才会被撤消。
③上下行控制
电梯在每个楼层分别设置一个外呼按钮，电梯运行时楼层指示灯亮。但是上下行指示灯不能同时亮，各个楼层的指示灯也不可以同时亮。一个呼叫请求在完成之前如果收到另一个呼叫请求，则要判断两个呼叫请求是否是在同一个方向，如果是不再同一方向则不截车，反之则截车。在行车过程中，如果故障报警信号有效，则任何操作都无效，指示灯也不亮。在上下行期间，电梯的速度由变频器给定。 2.2.3 电梯控制系统总体方案的确定
本系统是主要由PLC、变频器、控制箱、显示器、曳引电动机组成的交流变频调速系统（简称VVVF）。通过PLC去控制电梯的运行方式，可以使得控制系统的可靠行更高，结构显得更加紧凑。本系统的硬件框图如图2-2所示。
图2-2 电梯控制系统框图
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从图3-2可以看出，该系统主要由两个部分组成，其中电梯控制的逻辑部分由PLC来实现。通过分析研究电梯的实际运行情况和控制规律，从而设计开发出电梯联动控制程序，使得PLC能够控制电梯的运行操作。电梯的调速部分则选用高性能的矢量控制变频器，配以脉冲发生器（编码器）测量鼠笼式曳引电动机的转速，从而够成电机的闭环矢量控制系统，实现鼠笼式曳引机电动机交流变频调速（VARIABLE VOLTAGE VARIABLE FREQUENCY,简称VVVF）运行[8]。
PLC首先接收来自电梯的呼梯信号、平层信号，然后根据这些输入信号的状态，通过其内部一系列复杂的控制程序，对各种信号的逻辑关系有序的进行处理，最后向直流门控电机、变频器和各类显示器适时地发出开关量控制信号，对电梯实施控制。在电梯控制系统中，由于电梯的控制属于随机性控制，各种输入信号之间、输出信号之间以及输入信号和输出信号之间的关联性很强，逻辑关系处理起来非常复杂，这就给PLC的编程带来很大难度。
在PLC向变频器发出开关量控制信号的同时，为了满足电梯的要求，变频器又需要通过鼠笼式曳引电动机同轴连接的脉冲发生器和PG卡，对电动机完成速度检测及反馈，形成闭环系统。脉冲发生器输出脉冲，PG卡接收到脉冲以后，再将此反馈给变频器内部，以便进行运算调节。根据脉冲的相序，可判断出电动机的转动方向，并可以根据脉冲的频率测得电动机的转速[10]。
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3 系统硬件设计
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一个完整的控制系统总是包括硬件系统和软件系统,本章集中介绍电梯控制系统涉及到的硬件设计。本章给出了五层电梯的硬件设计包括电梯的调速系统、井道信号系统、电梯的硬件选型以及各硬件的参数设置。
3.1 电梯调速系统设计
3.1.1 电梯的快速性要求
电梯作为一种交通工具，对于快速性的要求是必不可少的。快速则可节省时间，这对于处在快节奏的现代社会中的乘客是非常重要的。快速性主要通过以下方法得到：
①提高电梯额定速度V，则电梯的额定速度提高，运行时间缩短，达到为乘客节省时间的目的。
②集中布置多台电梯，通过电梯数量的增加来节省乘客候梯时间。 ③尽可能的减少电梯起、停过程中的加、减速时间。
上诉三种方法中，前两种需要增加设备投资，第三种方法通常不需要增加设备投资，因此在电梯设计时，应尽量采用第三种方法减少起、制动时间。但是起、制动时间缩短意味着加、减速度的增大，而加、减速度的过分增大和不合理的变化有将造成乘客的不舒适感。因此，对电梯又提出了舒适性的要求。 3.1.2 电梯舒适度的要求
电梯引起乘客生理不适主要是由于以下两点原因造成的：
①由加速度引起的不适。人在加速上升或减速下降时，加速度引起的惯性力叠加到重力之上，使人产生超重感，各器官承受更大的重力；而在加速下降或减速上升时，加速度产生的惯性力抵消部分重力，使人产生上浮感，感到内脏不适，头晕目眩。
考虑到人体生理上对加、减速度的承受能力，GB/T158-1997《电梯技术条件》中规定：“电梯的起制动应平稳、迅速，加、减速度最大值不大于1.5 m/s2。”
②由加速度变化率引起的不适。大量实验证明，人体不但对加速度敏感，对加加速度（或称加速度变化率）也比较敏感。我们用a来表示加速度，用ρ来表示加加速度，则当加加速度ρ较大时，人的大脑就会感到晕眩、痛苦，它的影响比加速度a的影响还严重。我们也称加加速度为生理系数，在电梯行业一般限制生理系数ρ不超过1.3 m/s
2[11]
。
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而促进电梯舒适度的途径有以下几种途径： ①选用品质优良、稳定的曳引机
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曳引机是电梯运行的驱动装置，其性能直接关系到电梯运行的舒适感。曳引机的机械间隙对电梯的影响主要体现在电梯在加减速过程中，在电机速率发生变化时，电动运行和发电运行状态将发生切换，造成电梯的振动，极大地影响了电梯的舒适感。在电梯S曲线加减速过程中，一般各有一两次明显失重或者超重感觉，并伴随曳引机发出异响。另外，对于一些改造的双速旧梯用曳引机，由于多次高低速切换的巨大冲击，造成连接套轴中的橡胶垫片严重磨损，也会造成上述现象。因此，要想使得电梯具有良好的舒适性,必须选用品质优良、稳定的曳引机.
②选用品质优良的驱动电机
在保证曳引机质量的前提下，与曳引机配套的电机的性能也直接关系到电梯的起制动过程的性能，问题主要表现为启动舒适感的好坏。如果电机的启动转矩大，在电梯松闸的时刻产生的倒溜就会很小。
③选用性能优良的变频器
异步电机矢量控制是完全基于电机参数的矢量控制，因此电机参数必须能够进行自动学习。否则，取得不了优越的性能。因此，首先必须选用能够进行电机参数自学习的变频器。其次，变频器必须具有零速150%以上的转矩输出，可以保证良好的启动和停车舒适感。另外，需要非常好的过载能力，110%的额定负载，必须连续运行，特别对于高层电梯，需要满载运行超过30S以上的，更要考虑这一点[12]。 3.1.3 电梯的速度曲线
在电梯拖动控制系统中速度曲线图形直接影响着电梯的平层准确度和舒适感。如果电梯在启动加速和减速制动时，速度曲线图性的加、减交界处不圆滑，乘客会感觉很不舒服，为了满足舒适感提高运输效率及正确平层要求，电梯的速度给定曲线是一个关键环节。人们对于速度变化的敏感度主要是加速度的变化率，舒适感就意味着要平滑的加速和减速。
因此有必要设计电梯运行的速度曲线，让轿厢按照这样的速度曲线运行，既能满足快速性的要求，又能满足舒适性的要求，科学、合理的解决快速性与舒适性的矛盾。图3-1 中曲线 ABCD 就是这样的速度曲线。其中 AEFB 段是由静止起动到匀速运行的加速段速度曲线；BC 段是匀速运行段，其梯速为额定梯速；CF＇E＇D 段是由匀速运行制动到静止的减速度段速度曲线，通常是一条与起动段对称的曲线。加速段速度曲