plc和變頻器的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　袇袈肇蒈螃袇膀芀蠆袇莂蒆蚅袆肂荿薁裊膄薄袀襖芆莇螆袃莈薃螞袂肈蒞薈羂膀薁蒄羈芃莄螂羀肂蕿螈罿膅蒂蚄羈芇蚇薀羇荿蒀衿羆聿芃螅肆膁葿蟻肅芄芁薇肄羃蕆蒃肅膆芀袁肂羋薅螇肁莀莈蚃肀肀薃蕿肀膂莆袈腿芄薂螄膈莇莄蝕膇肆薀薆螃艿莃薂螃莁蚈袁螂肁蒁螇螁膃蚇蚃螀芅葿蕿蝿莈節(jié)袇袈肇蒈螃袇膀芀蠆袇莂蒆蚅袆肂荿薁裊膄薄袀襖芆莇螆袃莈薃螞袂肈蒞薈羂膀薁蒄羈芃莄螂羀肂蕿螈罿膅蒂蚄羈芇蚇薀羇荿蒀衿羆聿芃螅肆膁葿蟻肅芄芁薇肄羃蕆蒃肅膆芀袁肂羋薅螇

2、肁莀莈蚃肀肀薃蕿肀膂莆袈腿芄薂螄膈莇莄蝕膇肆薀薆螃艿莃薂螃莁蚈袁螂肁蒁螇螁膃蚇蚃螀芅葿蕿蝿莈節(jié)袇袈肇蒈螃袇膀芀蠆袇莂蒆蚅袆肂荿薁裊膄薄袀襖芆莇螆袃莈薃螞袂肈蒞薈羂膀薁蒄羈芃莄螂羀肂蕿螈罿膅蒂蚄羈芇蚇薀羇荿蒀衿羆聿芃螅肆膁葿蟻肅芄芁薇肄羃蕆蒃肅膆芀袁肂羋薅螇肁莀莈蚃肀肀薃蕿肀膂莆袈腿芄薂螄膈莇莄蝕膇肆薀薆螃艿莃薂螃莁蚈袁螂肁蒁螇螁膃蚇蚃螀芅葿蕿蝿莈節(jié)袇袈肇蒈螃袇膀芀蠆袇莂蒆蚅袆肂荿薁裊膄薄袀襖芆莇螆袃莈薃螞袂肈蒞薈羂膀薁蒄羈芃莄螂羀肂蕿螈

3、罿膅蒂蚄羈芇蚇薀羇荿蒀衿羆聿芃螅肆膁葿蟻肅芄芁薇肄羃蕆蒃肅膆芀袁肂羋薅螇肁莀莈蚃肀肀薃蕿肀膂莆袈腿芄薂螄膈莇莄蝕膇肆薀薆螃艿莃薂螃莁蚈袁螂肁蒁</p><p>　　學(xué)生課程設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　題 目：基于PLC和變頻器的電梯控制系統(tǒng)</p><p>　　所在院(系)： 機(jī)電工程學(xué)院 </p>

4、<p>　　專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 </p><p>　　班 級(jí)： 2008級(jí)3班 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： </p><p>　　基于PLC和變頻器的電梯設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)</p&g

5、t;<p>　　電梯是隨著高層建筑的興建而發(fā)展起來的一種垂直運(yùn)輸工具。在現(xiàn)代社會(huì),電梯已像汽車、輪船一樣,成為人類不可缺少的交通運(yùn)輸工具。它有多種控制方式，如繼電器控制，PLC控制等。PLC控制電梯有如下的特點(diǎn)：可靠性高， PLC的平均無故障時(shí)間（MTBF）一般可達(dá)3~5萬小時(shí)。而且能在工業(yè)環(huán)境下可靠地工作；編程簡單，PLC最常用的編程語言是梯形圖語言。這種編程語言形象直觀，容易掌握，當(dāng)工作流程需要改變時(shí)，可以現(xiàn)場改變程序

6、，使用方便、靈活；體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝、維修方便。本文介紹了一種控制的VVVF的電梯控制系統(tǒng)，通過與其它電梯控制系統(tǒng)比較，得出了其控制的優(yōu)越性，并對(duì)其進(jìn)行了較詳細(xì)的軟硬件設(shè)計(jì)，對(duì)于軟硬件設(shè)計(jì)采用了模塊化設(shè)計(jì)的思想，并說明了控制方式的可行性。</p><p>　　關(guān)鍵詞：可編程控制器；電梯；電梯控制；變頻器；梯形圖</p><p><b>　　ABSTRACT</b>

7、</p><p>　　Elevator, developed with the construction of high architecture of vertical transportation tools. In the modern society, elevator, like cars, steamboats has become indispensable transportation tool

8、for human beings. There are several control ways, such as relay and PLC control, and so on. The features of PLC control elevator are the following: First, high reliability. The MTBF of PLC can generally reach 30000 to 50

9、000 hours. And it can easily adapt to the environments. That it can work reliably u</p><p>　　Keywords： PLC; elevator; elevator control; transducer; ladder diagram</p><p><b>　　目 錄</b&g

10、t;</p><p><b>　　1 緒論4</b></p><p>　　1.1 電梯技術(shù)概況4</p><p>　　1.1.1電梯技術(shù)前景展望4</p><p>　　1.1.2電梯的種類及組成6</p><p>　　1.2 電梯的主要參數(shù)6</p><p>　　

11、1.3電梯的保護(hù)裝置8</p><p>　　2 PLC控制系統(tǒng)與變頻器10</p><p>　　2.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.2 變頻器的分類11</p><p>　　2.3變頻器的工作原理…………………………………………………………………… 12</p><p>　　2.4 變頻器

12、的選擇13</p><p>　　2.4.1 選擇變頻器的規(guī)格以及滿足條件13</p><p>　　2.4.2西門子MM440變頻器………………………………………………………….14</p><p>　　2.5 PLC與變頻器的連接17</p><p>　　2.6變頻器的調(diào)速方案18</p><p><b&

13、gt;　　3硬件設(shè)計(jì)18</b></p><p>　　3.1變頻電梯電力傳動(dòng)系統(tǒng)18</p><p>　　3.2 交流電動(dòng)機(jī)及其轉(zhuǎn)速控制21</p><p><b>　　4 軟件設(shè)計(jì)21</b></p><p>　　4.1 程序流程圖……………………………………………………………….23</p

14、><p>　　4.2 程序設(shè)計(jì)………………………………………………………………… 24</p><p><b>　　5結(jié)論26</b></p><p><b>　　致 謝29</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)30</b></p><p&

15、gt;<b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 電梯技術(shù)概況</p><p>　　隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經(jīng)濟(jì)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。電梯作為高層建筑中垂直運(yùn)行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。實(shí)際上電梯是根據(jù)外部呼叫信號(hào)以及自身控制規(guī)律等運(yùn)行的，而呼叫是隨機(jī)的，電梯實(shí)際上是一個(gè)人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)，單純用順序控制或邏輯

16、控制是不能滿足控制要求的，因此，電梯控制系統(tǒng)采用隨機(jī)邏輯方式控制。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P

17、LC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來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　1.1.1電梯技術(shù)前景展望</p><p>　　縱觀我國電梯行業(yè)的發(fā)展歷程，從改革開放到今天，電梯行業(yè)在不知不覺中走過了一個(gè)從無到有，從有到多，從多到精的發(fā)展歷程。隨著住宅市場的巨大變化，中國已經(jīng)成為全球容量最大、增長最快的電梯市場。這就必然會(huì)使電梯技術(shù)

18、不斷的發(fā)展更新。</p><p>　　（1）結(jié)構(gòu)不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化。</p><p>　　隨著新技術(shù)、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)簡單化、體積小巧化、材料輕型化、工藝先進(jìn)化、外觀漂亮化。同時(shí)，無機(jī)房電梯在今后會(huì)有較大的發(fā)展。</p><p>　?。?）技術(shù)含量更高，性能更好。</p><p>　　電梯行業(yè)技

19、術(shù)發(fā)展非常迅速，現(xiàn)如今具有先進(jìn)性能，高舒適性的VVVF電梯，已是電梯行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)配置；然而，永磁同步無齒輪曳引機(jī)具有更節(jié)能、更清潔、更安靜、更安全、更經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。所以永磁同步無齒輪曳引機(jī)將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，將來很可能取代VVVF技術(shù)。另外，網(wǎng)絡(luò)控制和智能群控制系統(tǒng)以其控制的先進(jìn)性、快速性、準(zhǔn)確性和可靠性也是電梯發(fā)展的潮流。</p><p>　?。?）安裝更方便、快捷。</p>

20、;<p>　　高效、安全、可重復(fù)使用的無手架安裝，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)給安裝帶來了更大的方便，使電梯安裝更快、效率更高。</p><p>　　1.1.2電梯的種類及組成</p><p>　　本節(jié)介紹了電梯的分類、組成，通過學(xué)習(xí)應(yīng)對(duì)電梯的定義和電梯的多種分類方法有一定的認(rèn)識(shí)，并了解集選控制、并聯(lián)控制和群控電梯的操控方式。</p&

21、gt;<p><b>　　一、電梯分類</b></p><p>　　電梯通常按用途、速度、拖動(dòng)方式和控制方式等進(jìn)行分類。目前電梯的基本分類方法如下表1-1所示：</p><p>　　表1-1 電梯的分類</p><p>　　現(xiàn)代物業(yè)建筑使用的電梯主要有信號(hào)控制、集選控制、并聯(lián)控制及群控制電梯四種操控方式，其控制特點(diǎn)如下所述。<

22、;/p><p>　?。?）信號(hào)控制電梯特點(diǎn)除具有自動(dòng)平層，自動(dòng)開門功能外，尚具有轎廂命令登記，層站召喚登記，自動(dòng)停層，順向截停和自動(dòng)換向等功能。</p><p>　　（2）集選控制電梯是一種在信號(hào)控制基礎(chǔ)上發(fā)展起來的全自動(dòng)控制電梯，與信號(hào)控制的區(qū)別在于能實(shí)現(xiàn)無司機(jī)操縱。主要特點(diǎn)是:把轎廂內(nèi)選層信號(hào)和各層外呼信號(hào)集合起來,自動(dòng)決定上、下運(yùn)行方向順序應(yīng)答。</p><p>

23、　?。?）并聯(lián)控制電梯是把2～3臺(tái)電梯的控制線路并聯(lián)起來進(jìn)行邏輯控制，共用層站外召喚按鈕，電梯本身都具有集選功能。</p><p>　　（4）群控電梯特點(diǎn)是用微機(jī)控制和統(tǒng)一調(diào)度多臺(tái)集中并列的電梯。控制方式有以下兩種。</p><p>　　控制系統(tǒng)按預(yù)先編制好的交通模式程序，集中調(diào)度和控制梯群的運(yùn)行，稱為梯群程序控制。 </p><p>　　能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)數(shù)據(jù)的采集、交換

24、及存儲(chǔ)功能，還有進(jìn)行分析、篩選及報(bào)告的功能，稱為梯群智能控制。</p><p><b>　　二、電梯的組成</b></p><p>　　曳引式電梯是垂直交通運(yùn)輸工具中最普遍的一種電梯，其結(jié)構(gòu)主要由機(jī)械部分和電氣部分組成；機(jī)械裝置部分分為：</p><p>　　（1）曳引系統(tǒng)作用是提供電梯運(yùn)行動(dòng)力的設(shè)備，把曳引機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)換為電梯的垂直運(yùn)動(dòng)。

25、</p><p>　?。?）轎廂在曳引鋼絲繩的牽引下沿電梯井道內(nèi)的導(dǎo)軌作快速平穩(wěn)的運(yùn)行。</p><p>　?。?）門系統(tǒng)作用就是打開或關(guān)閉轎廂與層站廳門的出入口。 </p><p>　?。?）導(dǎo)向系統(tǒng)作用是限制轎廂和對(duì)重的活動(dòng)自由度，使轎廂和對(duì)重只能沿著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　（5）重量平衡系統(tǒng)由對(duì)重及重量補(bǔ)償裝置組成。對(duì)重將

26、平衡轎廂自重和部分的額定載重。重量補(bǔ)償裝置，是補(bǔ)償高層電梯中轎廂與對(duì)重側(cè)曳引鋼絲繩長度變化對(duì)電梯平衡設(shè)計(jì)影響的裝置。</p><p>　?。?）機(jī)械安全保護(hù)裝置由機(jī)械限速裝置、緩沖器和端站保護(hù)裝置組成。起到防止電梯超速行駛、終端越位、沖頂或蹲底等保護(hù)。</p><p><b>　　電氣裝置部分分為：</b></p><p>　　（1）電力拖動(dòng)系

27、統(tǒng)由曳引電機(jī)、供電系統(tǒng)、調(diào)速裝置和速度反饋裝置構(gòu)成。對(duì)電梯實(shí)行速度控。</p><p>　　（2）操作控制系統(tǒng)由操縱裝置、平層裝置與選層器等構(gòu)成。對(duì)電梯實(shí)施操縱、監(jiān)控的系統(tǒng)。</p><p>　　（3）電氣安全系統(tǒng)指在電梯控制系統(tǒng)中用于實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)作用的電路及電氣元件。</p><p>　　1.2 電梯的主要參數(shù)</p><p>　　載重量(

28、kg)， 轎廂尺寸(mm)，轎廂形式，轎門形式，開門寬度(mm)，開門方向，曳引方式，額定速度(m/s)，電氣控制系統(tǒng)，停層站數(shù)(站)，提升高度(mm)，頂層高度(mm)，（底坑深度(mm)，井道尺寸(mm)，井道高度(mm)。</p><p>　　電梯的主要參數(shù)是設(shè)計(jì)和制造電梯的主要依據(jù)。用戶選擇電梯時(shí)，必須根據(jù)電梯的安裝使用地點(diǎn)、運(yùn)載對(duì)象等，正確的選擇電梯類別和有關(guān)參數(shù)和尺寸。并根據(jù)所選擇參數(shù)和規(guī)格尺寸，設(shè)計(jì)

29、和建造安裝電梯的建筑物，否則會(huì)影響電梯的使用效果。具體見表1-2。</p><p>　　表1-2 電梯參數(shù)Ⅰ類電梯的參數(shù)、尺寸</p><p>　　續(xù)表 1-2 電梯參數(shù)Ⅰ類電梯的參數(shù)、尺寸</p><p>　　1.3電梯的保護(hù)裝置</p><p>　　（1）電磁制動(dòng)器：裝于曳引機(jī)柱上，一般采用直流電磁制動(dòng)器，啟動(dòng)時(shí)通電松閘，停層時(shí)斷電制動(dòng)。

30、</p><p>　?。?）強(qiáng)迫減速開關(guān)：分別裝于井道的頂部和底部，當(dāng)轎廂駛過端站還未減速時(shí)，轎廂上撞塊就啟動(dòng)此開關(guān)，通過電氣傳動(dòng)裝置，使電動(dòng)機(jī)強(qiáng)迫減速。</p><p>　　（3）限位開關(guān)：當(dāng)電梯轎廂開到頂或底,就會(huì)碰到此開關(guān)不能繼續(xù)向前運(yùn)行,只能反方向運(yùn)行。</p><p>　　（4）行程極限保護(hù)開關(guān)：當(dāng)限位開關(guān)不起作用時(shí)，轎廂經(jīng)過端站時(shí)，此開關(guān)動(dòng)作。</

31、p><p>　　（5）急停按鈕：裝于轎廂司機(jī)控制操縱盤上，當(dāng)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。</p><p>　　（6）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)閉時(shí)電梯才動(dòng)作，在運(yùn)行中如廳門開關(guān)斷開，電梯立即停車。</p><p>　?。?）關(guān)門安全開關(guān)：常見的是裝在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)

32、停止關(guān)門，反向開門，延時(shí)重新開門。</p><p>　?。?）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。</p><p>　?。?）其他開關(guān)：安全窗開關(guān)、鋼帶輪的斷帶開關(guān)等。</p><p>　　（10）報(bào)警和救援裝置：電梯發(fā)生人員被困在轎廂內(nèi)時(shí)，通過報(bào)警或通信裝置應(yīng)能將情況及時(shí)通知管理人員并通過救援裝置將人員安全救出轎廂。</p>&l

33、t;p>　　2 PLC控制系統(tǒng)與變頻器</p><p>　　2.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　一、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則如下：</p><p>　　（1）選用的PLC必須滿足被控對(duì)象的控制要求。</p><p>　　（2）在滿足控制要求的前提下，保證PLC控制系統(tǒng)安全、可靠。</p><p>

34、　?。?）PLC控制系統(tǒng)盡可能簡單。</p><p>　　（4）具有高的性價(jià)比。</p><p>　　二、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟</p><p>　　圖2-1是PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟的流程圖。詳細(xì)步驟如下：</p><p>　?。?）了解和分析被控對(duì)象的控制要求，確定輸入、輸出設(shè)備的類型和數(shù)量。</p><p>　?。?/p>

35、2）根據(jù)輸入、輸出設(shè)備的類型和數(shù)量，確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)，并選擇相應(yīng)點(diǎn)數(shù)的PLC機(jī)型。</p><p>　?。?）合理分配I/O點(diǎn)數(shù)，繪制PLC控制系統(tǒng)輸入、輸出端子接線圖。</p><p>　?。?）根據(jù)控制要求繪制工作循環(huán)圖或狀態(tài)流程圖。</p><p>　　（5）根據(jù)工作循環(huán)圖或狀態(tài)流程圖編寫梯形圖、指令語句、匯編語言或計(jì)算機(jī)高級(jí)語言等形式的用戶程序。&l

36、t;/p><p>　?。?）用編程器將用戶程序輸入到PLC內(nèi)部存儲(chǔ)器中，進(jìn)行程序調(diào)試。</p><p>　?。?）程序調(diào)試。先進(jìn)行模擬調(diào)試，再進(jìn)行現(xiàn)場聯(lián)機(jī)調(diào)試；先進(jìn)行局部、分段調(diào)試，再進(jìn)行整體、系統(tǒng)調(diào)試。</p><p>　?。?）調(diào)試過程結(jié)束，整理技術(shù)資料，投入使用。</p><p>　　三、采用PLC控制系統(tǒng)控制具有的優(yōu)點(diǎn)為：在電梯控制系統(tǒng)中

37、采用PLC，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行的自動(dòng)控制，提高了可靠性。去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部接線簡化。PLC可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的系統(tǒng)控制，方便的增加或改變控制功能。PLC可進(jìn)行故障的自檢和報(bào)警顯示，提高了系統(tǒng)的安全性。并便于檢修。用于群控調(diào)配和管理，提高了電梯的運(yùn)行效率。改變控制方案時(shí)不需要改動(dòng)硬件接線。</p><p>　　2.2 變頻器的分類</p><p>　　變頻器的種類

38、有很多，根據(jù)不同的分類方法將變頻器分為：</p><p>　　按交換環(huán)節(jié)方法分：交-直-交變頻器；交-交變頻器。</p><p>　　按主電路工作方式分：電壓型變頻器；電流型變頻器。</p><p>　　按電壓的調(diào)制方式分：PAM變頻器；PWM變頻器。</p><p>　　按工作原理分：V/f控制變頻器；轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器；矢量控制變頻器；直

39、接轉(zhuǎn)矩控制變頻器。</p><p>　　按用途分：通用變頻器；高性能變頻器；具有電源再生功能的變頻器；風(fēng)機(jī)、水</p><p>　　泵用變頻器；其他專業(yè)變頻器。</p><p>　　2.3變頻器的工作原理</p><p>　　變頻器的主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換

40、為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，中間濾波電路以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。</p><p>　　a.整流器（將恒壓恒頻的交流電變換為直流電）</p><p>　　最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流

41、器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　b.中間濾波環(huán)節(jié)（對(duì)整流后的電壓或電流進(jìn)行濾波）</p><p>　　將整流后的電壓或電流進(jìn)行濾波，減小電壓和電流的波動(dòng)。</p><p>　　c.逆變器（將直流電變換成頻率和電壓都可調(diào)的交流電）</p><p>　　同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以

42、所確定的時(shí)間使6個(gè)晶體管導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到三相交流輸出。6個(gè)晶體管導(dǎo)通或截止的規(guī)律是：</p><p>　?。?）每個(gè)晶體管連續(xù)導(dǎo)通或截止半個(gè)周期；</p><p>　?。?）任一個(gè)時(shí)刻都有3個(gè)晶體管導(dǎo)通；</p><p>　?。?）每隔60°相位角換流一次，換流發(fā)生在同一臂上。</p><p><b>　　變頻器的原理

43、結(jié)構(gòu)圖</b></p><p>　　2.4 變頻器的選擇</p><p>　　變頻器是變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心設(shè)備，它的質(zhì)量對(duì)系統(tǒng)的可靠性有很大的影響，選擇品牌時(shí)，質(zhì)量品質(zhì)，是選擇時(shí)重要考慮的因素。在同一品牌中選擇時(shí)，則依據(jù)已確定的調(diào)速方案、負(fù)載類型以及應(yīng)用時(shí)所需的附加功能來確定。</p><p>　　2.4.1 選擇變頻器的規(guī)格以及滿足條件</p>

44、;<p>　　按照變頻器標(biāo)稱功率進(jìn)行選擇，在實(shí)際中常常可能會(huì)行不通。根據(jù)具體的工程情況，可以有以下的幾種選擇方式：</p><p>　　（1）按照標(biāo)稱功率選擇：一般做為初步投資估算依據(jù)。</p><p>　?。?）按照電動(dòng)機(jī)額定電流選擇：多用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的新設(shè)計(jì)項(xiàng)目。</p><p>　?。?）按照電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行電流選擇：多用于改造工程。</p&

45、gt;<p>　　（4）照轉(zhuǎn)矩過載能力選擇。</p><p>　　且選擇的變頻器應(yīng)滿足以下條件：</p><p>　　（1）根據(jù)被控設(shè)備的負(fù)載特性選用通用變頻器的類型。</p><p>　　（2）所選用通用變頻器的類型與被控異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)匹配。</p><p>　?。?）為降低電梯成本，選用通用變頻器。</p>

46、<p>　?。?）電梯的啟動(dòng)和停車都要平穩(wěn)。</p><p>　　（5）變頻器帶有防止失速功能。</p><p>　　（6）變頻器具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩特性。</p><p>　　2.4.2 西門子MM440變頻器</p><p>　　西門子MM440的變頻器具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性。采用脈沖頻率可選的專用脈寬調(diào)制技術(shù)，可使電動(dòng)機(jī)

47、低噪聲運(yùn)行。全面而完善的保護(hù)功能為變頻器和電動(dòng)機(jī)提供了良好的保護(hù)</p><p>　　表2-2 變頻器參數(shù)設(shè)置</p><p>　　變頻器的輸入信號(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觸點(diǎn)或晶體管集電極開路形式得到這些運(yùn)行信號(hào)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。</p><

48、;p>　　變頻器的監(jiān)測輸出信號(hào)分為開關(guān)量檢測信號(hào)和模擬量檢測信號(hào)兩種，用來和其他設(shè)備配合以組成控制系統(tǒng)。模擬量檢測輸出信號(hào)既可根據(jù)需要送給電流表或頻率表，也可以送給PLC的模擬量輸入模塊。對(duì)于開關(guān)量檢測信號(hào)，由于是通過繼電器觸點(diǎn)或晶體管集電極開路的形式輸出，額定值均在24V/50mA之上，符合S7-200PLC對(duì)輸入信號(hào)的要求，所以將變頻器的開關(guān)量檢測信號(hào)西門子PLC的輸入端直接相連接，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的反饋控制。</p>

49、<p>　　2.5 PLC與變頻器的連接</p><p>　　PLC的輸出是+24V的電壓，是開關(guān)量信號(hào)。用它作為變頻器的輸入信號(hào)。如上述實(shí)驗(yàn)四?？刂芇LC的四個(gè)輸出的有無。從而可以作為變頻器的開光量的輸入，最終控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。先對(duì)變頻器進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定，即約定一個(gè)固定的運(yùn)行模式。將PLC四個(gè)輸出端作為信號(hào)輸出。每個(gè)輸出都有0/1的輸出。如0000，0001，0010,0011，0100……1111

50、，共16個(gè)運(yùn)行速度?？蓪?shí)現(xiàn)多速度的運(yùn)行方式?；蛟黾幼冾l器的斜坡上升下降時(shí)間，如都為10s，則電梯的加減速的大小減小，而人就不會(huì)明顯的感覺超重與失重。最終達(dá)到乘坐著舒適度要求！</p><p><b>　　2.6變頻調(diào)速方案</b></p><p><b>　　一、控制要點(diǎn)</b></p><p>　　控制模式。為了保證在低

51、速時(shí)能有足夠大的轉(zhuǎn)矩，最好采用帶轉(zhuǎn)速反饋的矢量控制方式。</p><p>　　起動(dòng)方式。為滿足吊鉤從“床面”上升時(shí)，需要消除傳動(dòng)間隙，將鋼絲繩拉緊的要求，應(yīng)采用S型起動(dòng)方式。</p><p>　　制動(dòng)方式。采用再生制動(dòng)、直流制動(dòng)和電磁機(jī)械制動(dòng)相結(jié)合的方法。</p><p>　　點(diǎn)動(dòng)制動(dòng)。點(diǎn)動(dòng)制動(dòng)是用來調(diào)整被吊物體空間位置的，應(yīng)能單獨(dú)控制。點(diǎn)動(dòng)頻率不宜過高。</

52、p><p><b>　　二、調(diào)速方案</b></p><p>　　變頻器的選型。考慮到起升機(jī)構(gòu)對(duì)運(yùn)行的可靠性要求較高，應(yīng)選用具有帶速度反饋矢量控制功能的變頻器。</p><p>　　調(diào)速機(jī)構(gòu)。雖然變頻器調(diào)速是無級(jí)的，可以用外接電位器來進(jìn)行調(diào)速，希望調(diào)速時(shí)的基本操作方法能夠和原拖動(dòng)系統(tǒng)的操作方法相同。因此，采用左、右各若干擋轉(zhuǎn)速的控制方式， <

53、/p><p><b>　　3硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　電梯的硬件系統(tǒng)由操縱盤、門廳信號(hào)、PLC、變頻器、調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示。</p><p>　　圖中變頻器只完成調(diào)速功能，而邏輯控制部分由PLC完成。PLC負(fù)責(zé)處理各種信號(hào)的邏輯關(guān)系，從而向變頻器發(fā)出起停信號(hào)，同時(shí)變頻器也將自身的工作狀態(tài)發(fā)PLC形成雙向聯(lián)絡(luò)關(guān)系。系統(tǒng)

54、還配置了與電動(dòng)機(jī)同軸連接旋轉(zhuǎn)譯碼器及PG卡，完成速度檢測及反饋，形成速度閉環(huán)和位置閉環(huán)。此系統(tǒng)還必須配置制動(dòng)電阻，當(dāng)電梯減速運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于再生發(fā)電狀態(tài)，向變頻器回饋電能，抑制直流電壓升高。</p><p>　　3.1變頻電梯電力傳動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　如圖3-2所示為電梯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)原理圖，動(dòng)力來自電動(dòng)機(jī)，一般選11KW或15KW的異步電動(dòng)機(jī)。曳引機(jī)的作用有三個(gè)：一是調(diào)速，二是驅(qū)動(dòng)曳

55、引鋼絲繩，三是在電梯停車時(shí)實(shí)施制動(dòng)。為了加大載重能力，鋼絲繩的一端是轎廂，另一端加裝了配重裝置，配重的重量隨電梯載重的大小而變化。計(jì)算公式如下：</p><p>　　配重的重量=（載重量/2+轎箱自重）×45%</p><p>　　式中的45%是平衡系數(shù)，一般要求平衡系數(shù)在45%～50%之間</p><p>　　這種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可使電梯的載重能力大為提高，在電

56、梯空載上行或空載下行時(shí)，電動(dòng)機(jī)額負(fù)載最大，處在驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，這就要求電動(dòng)機(jī)在四象限內(nèi)運(yùn)行。為滿足乘客的舒適感和平層精度，要求電動(dòng)機(jī)在各種負(fù)載下都有良好的調(diào)速性能和準(zhǔn)確停車性能。為滿足這些要求采用變頻器控制電動(dòng)機(jī)是最合適的。變頻器不但可以提供良好的調(diào)速性能，并能節(jié)約大量電能，這是目前電梯大量采用變頻器控制的主要原因。下面以目前正弦輸入和正弦輸出電壓源變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為例并結(jié)合圖3-3說明VVVF變頻電梯電力傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理。</p>

57、<p>　　圖3-3 變頻電梯電力傳動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　該系統(tǒng)的特點(diǎn)有：（1）使用交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，維護(hù)方便，適于高速運(yùn)行。（2）電力傳動(dòng)效率高，節(jié)約電能。電梯屬于一種位能負(fù)載，在運(yùn)行時(shí)具有動(dòng)能，因此在制動(dòng)時(shí)，將其回饋電網(wǎng)具有很大意義。（3）結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，占地面積大為減少。</p><p>　　3.2 交流電動(dòng)機(jī)及其轉(zhuǎn)速控制</p&

58、gt;<p>　　從發(fā)電廠送出的交流電的頻率是恒定不變的，在我國是50Hz。</p><p>　　交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速</p><p>　　N1=60f1/p （5.1）</p><p>　　式5.1中，N1為同步轉(zhuǎn)速，單位是r/min；f1為定子電流頻率，單位是Hz；p為電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)。</p&

59、gt;<p><b>　　異步電機(jī)轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　N= N1（1－S）=60f1（1－S）/p （5.2）</p><p>　　式5.2中，S為異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率，S=（ N1﹣N）/ N1。</p><p>　　以上兩個(gè)式子說明，無論是同步電動(dòng)機(jī)還是異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速都與送人電動(dòng)機(jī)的電流

60、頻率f成正比例變化，也就是說，改變電源頻率可以方便地改變電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度，也就是說變頻對(duì)于交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速來說是十分合適的。但是，從交流電動(dòng)機(jī)誕生到變頻器出現(xiàn)的近百年里，交流變頻調(diào)速卻一直只是人們的理想。在那個(gè)期間，交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速主要采用變極調(diào)速及改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。其中變極是改變定子繞組的接線以改變電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)的調(diào)速方法。這是一種有極調(diào)速，轉(zhuǎn)速智能成倍地變化，是不連續(xù)的變化，而且制造工藝限制了電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)種類的增加。改變轉(zhuǎn)差率

61、調(diào)速有轉(zhuǎn)子調(diào)電路串電阻速、串極調(diào)速、改變定子電壓調(diào)速等多種方法。其中，轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的調(diào)速范圍不算小，但是實(shí)際應(yīng)用中由于串入的電阻越大，轉(zhuǎn)差率越大，轉(zhuǎn)子銅損耗就也大，很不經(jīng)濟(jì)。而且串入的電阻越大，轉(zhuǎn)速越不穩(wěn)定。它是一種有極調(diào)速。串極調(diào)速的功率因數(shù)低。調(diào)壓調(diào)速會(huì)使損耗增加。長期以來，電力拖動(dòng)領(lǐng)域中要求平滑調(diào)速的場合一直是直流電機(jī)占據(jù)著統(tǒng)治地位。這是因?yàn)樽冾l調(diào)速的關(guān)鍵設(shè)備，可調(diào)節(jié)頻率的交流電源的制造是十分困難的。</p>&l

62、t;p>　　這種局面隨著通用變頻器的誕生而發(fā)生了根本的變化。</p><p>　　變頻器誕生以來，交流調(diào)速技術(shù)日益普及。變頻器是一個(gè)新型高科技點(diǎn)在產(chǎn)品，它廣泛應(yīng)用于交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制，變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)有：調(diào)速范圍大；電源頻率可以連續(xù)調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)速可以平滑改變；變頻時(shí)，電源電壓按照不同頻律變化，不僅可以實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，還可以實(shí)現(xiàn)恒功率調(diào)速，以適應(yīng)不同負(fù)載的要求。交流電動(dòng)機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡單，堅(jiān)固耐用及變頻器帶來了良好的

63、調(diào)速性能，這已經(jīng)在調(diào)速應(yīng)用中占據(jù)了主導(dǎo)地位。</p><p>　　變頻器輸入 變頻器輸出</p><p><b>　　4 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1 程序流程圖</b></p><p>　

64、　電梯控制程序的設(shè)計(jì)需按照4-1所示的程序流程圖來編輯。</p><p>　　圖4-1 程序流程圖</p><p><b>　　4.2程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　網(wǎng)絡(luò)1：電梯啟動(dòng)準(zhǔn)備時(shí)間中間輔助部分</p><p>　　注釋：M0.0是中間繼電器。按下I0.0，I0.1，I0.2后，M0.0，M0.1，M0.2

65、得電自鎖，并且T37開始計(jì)時(shí)。1.5S后T37得電。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)2：電梯上升下降部分</p><p>　　注釋：I0.3，I0.4，I0.5分別是安裝在一，二，三樓的行程開關(guān)。如按I0.0時(shí)，電梯就在一樓，則直接開門；如不在一樓則電梯下降（電機(jī)正轉(zhuǎn)）。按是I0.1時(shí)，根據(jù)一樓和三樓的行程開關(guān)的壓合情況，判斷電梯是上升還是下降。按I0.2時(shí)，如電梯就在三樓則直接開門如不在三樓則

66、電梯上升（電機(jī)反轉(zhuǎn)）。Q0.0與Q0.1是電機(jī)正反轉(zhuǎn)互鎖。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)3：電梯開門準(zhǔn)備時(shí)間</p><p>　　注釋：電梯得到呼叫信號(hào)后，1.5S后開始向呼叫樓層運(yùn)轉(zhuǎn)。到達(dá)呼叫樓層1.5S后開門。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)4：電梯開門部分</p><p>　　注釋：T38，T39，T40得電后Q0.2，Q0.3，Q0.4得電。I

67、1.1，I1.2，I1.3是強(qiáng)制開門按鈕，若在人多時(shí)，可以在電梯關(guān)門后但在電梯上升或下降前打開門，進(jìn)入電梯。若T37已得電即一開始上升或下降則強(qiáng)制開門無效。I0.3，I0.4，I0.5是為了保證電梯在運(yùn)行中不得開門。Q0.2與QO.5，Q0.3與Q0.6，Q0.4與Q0.7分別是開門電機(jī)的正反轉(zhuǎn)的互鎖。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)5：電梯關(guān)門準(zhǔn)備時(shí)間部分</p><p>　　注釋：I0.6，

68、I.7，I1.0是開門完成的行程開關(guān)。當(dāng)其中有壓合時(shí)T41則復(fù)位，當(dāng)Q0.5或Q0.6或Q0.7得電時(shí)，即電機(jī)關(guān)門開始時(shí)，T41復(fù)位。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)6：電梯關(guān)門部分</p><p>　　注釋：I1.4，I1.5，I1.6是關(guān)門完全的行程開關(guān)。Q0.2與QO.5，Q0.3與Q0.6，Q0.4與Q0.7分別是開門電機(jī)的正反轉(zhuǎn)的互鎖。I1.7是強(qiáng)制關(guān)門按鈕，若人少是可以提前關(guān)門。&l

69、t;/p><p>　　PLC表示與功能對(duì)應(yīng)符號(hào)表</p><p><b>　　5 結(jié)論</b></p><p>　　電梯采用PLC變頻調(diào)速系統(tǒng)提高了系統(tǒng)運(yùn)行的平穩(wěn)性、工作的可靠性，操作與維護(hù)也很方便，接線簡單、編程直觀、擴(kuò)展容易、安全性高、可調(diào)節(jié)電梯運(yùn)行速度、舒適感好等特點(diǎn)，同時(shí)節(jié)約了大量電能。由于系統(tǒng)選用了通過PLC控制變頻器來調(diào)節(jié)電機(jī)的速度，而

70、電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，變頻調(diào)速是通過軟件來實(shí)現(xiàn)的；具有良好的速度穩(wěn)定性和安全可靠性，而且在低頻時(shí)可以提高電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。實(shí)驗(yàn)證明設(shè)計(jì)的程序合理可行。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本文的研究工作通過上網(wǎng)廣泛搜集資料和在圖書館查閱書籍，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求記錄相關(guān)的資料、數(shù)據(jù)信息。并在我的指導(dǎo)老師xxx老師的精心指導(dǎo)下完成的。在我的設(shè)計(jì)過程中

71、老師您在百忙之中抽出時(shí)間為我查漏補(bǔ)缺。在我的學(xué)業(yè)和論文的設(shè)計(jì)工作中傾注著老師辛勤的勞動(dòng)成果。在此我要向我的指導(dǎo)老師致以最衷心的感謝和深深的敬意。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助。在此，向所有關(guān)心和幫助過我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友表示由衷的謝意！請(qǐng)接受我誠摯的謝意!</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b>&

72、lt;/p><p>　　[1] 范永勝、王岷著，《電氣控制與PLC應(yīng)用》，195-200頁，中國電力出版社，2004</p><p>　　[2] 吳麗著，《電氣控制與PLC實(shí)用教程》，255-258頁，黃河水利出版社，2005</p><p>　　[3] 李良仁著，《變頻調(diào)速技術(shù)與應(yīng)用》，115-117頁，電子工業(yè)出版社，2004</p><p>

73、;　　[4] 孫傳森、錢平著，《變頻器技術(shù)》，43-75頁，高等教育出版社，2005</p><p>　　[5] 李惠晟著，《電梯控制技術(shù)》，44-47頁，機(jī)械工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[7] 丁斗章著，《變頻調(diào)速技術(shù)與系統(tǒng)應(yīng)用》，187-196頁，機(jī)械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[8] 葉安麗著，《電梯技術(shù)基礎(chǔ)》，11-28頁，中國電

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75、芅蚆肁肅蒈羈羇肅薀螄袃肄螞薇膂肅莂螂肈肂蒄薅羄膁薆螁袀膀芆薃螆腿蒈蝿膄腿薁螞肀膈蚃袇羆膇莃蝕袂膆蒅裊螈膅薇蚈肇芄芇襖羃芃荿蚆衿芃薂袂裊節(jié)蚄螅膃芁莄薈聿芀蒆螃羅艿薈薆袁莈羋螁螇莈莀薄肆莇蒂螀羂莆蚅薂羈蒞莄袈襖莄蕆蟻膃莃蕿袆聿莂蟻蠆羅蒂莁裊袁肈蒃蚇螇肇薆袃肅肆芅蚆肁肅蒈羈羇肅薀螄袃肄螞薇膂肅莂螂肈肂蒄薅羄膁薆螁袀膀芆薃螆腿蒈蝿膄腿薁螞肀膈蚃袇羆膇莃蝕袂膆蒅裊螈膅薇蚈肇芄芇襖羃芃荿蚆衿芃薂袂裊節(jié)蚄螅膃芁莄薈聿芀蒆螃羅艿薈薆袁莈羋螁螇莈莀薄肆莇