題 目 基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要本文介紹一種電梯PLC控制系統(tǒng)。電梯是垂直方向的運(yùn)輸設(shè)備，是高層建筑中不可缺少的交通運(yùn)輸設(shè)備。它靠電力，拖動(dòng)一個(gè)可以載人或物的轎廂，在建筑的井道內(nèi)導(dǎo)軌上做垂直升降運(yùn)動(dòng)，在人們生活中起著舉足輕重的作用。而控制電梯運(yùn)行的PLC系統(tǒng)也要求越來(lái)越高，要求達(dá)到電梯運(yùn)行的“穩(wěn)、準(zhǔn)、快”的運(yùn)行目的。該系統(tǒng)主要由PLC、邏輯控制電路組成。其中包括交流異步電動(dòng)機(jī)、繼電器、接觸器、行程開(kāi)關(guān)、按鈕、發(fā)光指示器和變頻器組成為一體的控制系統(tǒng)。本機(jī)控制單元采用以三菱公司的可編程控制器PLC對(duì)機(jī)器進(jìn)行全過(guò)程控制。整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)PLC、邏輯控制電路對(duì)電梯的升降；加、減速；平層；起動(dòng)、制動(dòng)控制。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行效率高、平層精度高、易于理解與掌握。關(guān)鍵詞：PLC; 可編程控制器; 電梯目錄前言1第1章 電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及存在問(wèn)題2 1.1電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)2 1.2電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題2第2章 PLC及在電梯控制中的應(yīng)用特點(diǎn)3 2.1 PLC的特點(diǎn)3 2.2 PLC控制電梯的優(yōu)點(diǎn)4 2.3電梯變頻調(diào)速控制的特點(diǎn)4第3章 電梯設(shè)備與電梯發(fā)展動(dòng)態(tài)5 3.1電梯的分類5 3.2電梯的主要組成部分5 3.3電梯的安全保護(hù)裝置 6 3.4電梯技術(shù)發(fā)展概況 6 3.5基本方案選擇 7 3.5.1通用變頻器的發(fā)展7 3.5.2通用變頻器的功率輸出驅(qū)動(dòng)技術(shù)動(dòng)向8 3.5.3可編程序控制器(PLC)的選擇9 3.5.4轎廂樓層位置檢測(cè)方法9第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)10 4.1變頻器結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)置10 4.2變頻器容量計(jì)算10 4.3變頻器制動(dòng)電阻參數(shù)的計(jì)算11 4.4 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)11 4.4.1信號(hào)控制系統(tǒng)12 4.4.2電梯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能12 4.4.3電梯操作方式13 4.4.4減速及平層控制13 4.4.5點(diǎn)數(shù)的分配及機(jī)型的選擇13 4.4.6系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖14結(jié)束語(yǔ)15參考文獻(xiàn)1617前言 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(duì)電梯的安全性、可靠性的要求越來(lái)越高，繼電器控制的弱點(diǎn)就越來(lái)越明顯。可編程序控制器(PLC)是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來(lái)的，是專門(mén)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(lái)直流調(diào)速逐漸過(guò)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(gè)熱點(diǎn)。 PLC是一種用于自動(dòng)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、編程簡(jiǎn)單、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。 電梯采用了PLC控制，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?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部線路簡(jiǎn)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(dòng)檢測(cè)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(guó)內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。 變頻調(diào)速電梯使用了先進(jìn)的SPWM技術(shù)，明顯改善了電梯運(yùn)行質(zhì)量和性能;調(diào)速范圍廣、控制精度高，動(dòng)態(tài)性能好，舒適、安靜、快捷，幾乎可與直流電機(jī)媲美。同時(shí)明顯改善了電動(dòng)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。 第1章 電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及存在問(wèn)題1.1電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)(1)所有控制功能及信號(hào)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(wú)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(jià)格較便宜。 (4)多年來(lái)我國(guó)一直生產(chǎn)這類電梯，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。1.2電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問(wèn)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)的控制功能不易增加，技術(shù)水平難以提高。 (3)電磁機(jī)構(gòu)及觸點(diǎn)動(dòng)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(dòng)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(shí)費(fèi)工。電梯繼電器控制系統(tǒng)故障率高，大大降低了電梯的可靠性和安全性，經(jīng)常造成停梯，給乘用人員帶來(lái)不便和驚憂。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會(huì)造成電梯機(jī)械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。 第2章 PLC及在電梯控制中的應(yīng)用特點(diǎn)2.1 PLC的特點(diǎn) PLC是一種用于工業(yè)自動(dòng)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作為字處理器，實(shí)現(xiàn)通道(字)的運(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，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(jiǎn)單、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。 (1)可靠性:對(duì)可維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。 (2)易操作性，PLC的易操作性表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面: A.操作方便對(duì)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。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對(duì)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(hào)或接點(diǎn)號(hào)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(yǔ)言可供使用。對(duì)電氣技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，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(yǔ)言時(shí)，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(duì)維修人員維修技能的要求降低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)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(gè)方面: A.編程的靈活性。PLC采用的編程語(yǔ)言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語(yǔ)句描述編程語(yǔ)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(gè)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。 2.2 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)與報(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)更改控制方案時(shí)不需改動(dòng)硬件接線。 2.3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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(guó)內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。變頻調(diào)速電梯的特點(diǎn): (1)變頻調(diào)速電梯使用的是異步電動(dòng)機(jī)，比同容量的直流電動(dòng)機(jī)具有體積小、占空間小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便、可靠性高、價(jià)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)，明顯改善了電梯運(yùn)行質(zhì)量和性能;調(diào)速范圍寬、控制精度高，動(dòng)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)速電梯使用先進(jìn)的SPWM和SVPWM技術(shù)，明顯改善了電動(dòng)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3章 電梯設(shè)備與電梯發(fā)展動(dòng)態(tài)3.1電梯的分類電梯的分類有各式各樣:(1)按用途分類有客梯、貨梯、醫(yī)用梯等。(2)按速度 低速電梯 1 m/s以下中速電梯 1 -2m/s高速電梯 2m/s以上超高速電梯 4m/s以上(3)按驅(qū)動(dòng)電源分類 :交流電梯 速度一般小于2m/s,直流電梯 速度一般大于2m/s。(4)按控制方式分類 有/無(wú)司機(jī)控制、群控、有層間控制、簡(jiǎn)易集選控制、集選控制等。3.2電梯的主要組成部分 (1)曳引部分通常由曳引機(jī)和曳引鋼絲繩組成。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)曳引機(jī)旋轉(zhuǎn)使轎廂上下運(yùn)動(dòng)。 (2)轎廂和廳門(mén)轎廂由轎架、轎底、轎壁和轎門(mén)組成;廳門(mén)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)備及控制裝置有曳引機(jī)，選層器傳動(dòng)及控制柜、轎廂操縱盤(pán)、呼梯按鈕和廳站指示器組成。 (4)其它裝置對(duì)重裝置、補(bǔ)償裝置等。3.3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(kāi)關(guān)，其分別裝于井道的頂部和底部，當(dāng)轎廂駛過(guò)端站換速未減速時(shí)，轎廂上的撞塊就觸動(dòng)此開(kāi)關(guān)，通過(guò)電器傳動(dòng)控制裝置，使電動(dòng)機(jī)強(qiáng)迫減速。 (3)限位開(kāi)關(guān)，當(dāng)轎廂經(jīng)過(guò)端站平層位置后仍未停車，此限位開(kāi)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(kāi)關(guān)，當(dāng)限位開(kāi)關(guān)不起作用，轎廂經(jīng)過(guò)端站時(shí)，此開(kāi)關(guān)動(dòng)作。 (5)急停按鈕，裝于轎廂司機(jī)操縱盤(pán)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。 (6)廳門(mén)開(kāi)關(guān)，每個(gè)廳門(mén)都裝有門(mén)鎖開(kāi)關(guān)。僅當(dāng)廳門(mén)關(guān)上才允許電梯啟動(dòng);在運(yùn)行中如出現(xiàn)廳門(mén)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，電梯立即停車。 (7)關(guān)門(mén)安全開(kāi)關(guān)，常見(jiàn)的是裝于轎廂門(mén)邊的安全觸板，在關(guān)門(mén)過(guò)程中如安全觸板碰到乘客時(shí)，發(fā)出信號(hào)，門(mén)電機(jī)停止關(guān)門(mén)，反向開(kāi)門(mén)，延時(shí)重新開(kāi)門(mén)，此外還有紅外線開(kāi)關(guān)等。 (8)超載開(kāi)關(guān)，當(dāng)超載時(shí)轎底下降開(kāi)關(guān)動(dòng)作，電梯不能關(guān)門(mén)和運(yùn)行。 (9)其它的開(kāi)關(guān)，安全窗開(kāi)關(guān)，鋼帶輪的斷帶開(kāi)關(guān)等。3.4電梯技術(shù)發(fā)展概況(1)電梯的速度要求越來(lái)越快，高速、超高速電梯的數(shù)量愈來(lái)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(lái)愈廣泛的應(yīng)用。交流拖動(dòng)電梯更是得到迅速的發(fā)展，己由以前的變級(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-VVV F)，使得電梯的速度、加速度、加加速度控制更加符合人們的生理要求，電梯的舒適感大為改善。 (3)電梯的邏輯控制己從過(guò)去簡(jiǎn)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(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提高。3.5 基本方案選擇3.5.1 通用變頻器的發(fā)展 上個(gè)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(shí)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(gè)大發(fā)展過(guò)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(kāi)關(guān)器件開(kāi)始采用IGBT，僅三、四年的時(shí)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(dòng)電路、檢測(cè)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(cè)電路與功率開(kāi)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(hào)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。人們總結(jié)了交流調(diào)速電氣傳動(dòng)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(jí)”，達(dá)到以往無(wú)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。 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(lái)衡量運(yùn)算速度的程度。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(duì)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(cāng)庫(kù)、立體停車廠等都已采用了通用變頻器;金屬加工機(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(shuō)其應(yīng)用范圍相當(dāng)廣闊，并且還將繼續(xù)擴(kuò)大。3.5.2 通用變頻器的功率輸出驅(qū)動(dòng)技術(shù)動(dòng)向 采用變頻器的調(diào)速傳動(dòng)技術(shù)，近年來(lái)取得驚人的進(jìn)步。從技術(shù)發(fā)展動(dòng)向來(lái)看，大致有如下幾個(gè)方面: A.IGBT的應(yīng)用 最近幾年來(lái)，工GBT的應(yīng)用正在迅速推進(jìn)。其顯著的特點(diǎn)是:開(kāi)關(guān)頻率高，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。用于通用變頻器時(shí)，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(dòng)機(jī)的噪聲明顯減少，實(shí)現(xiàn)了低噪聲傳動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的金屬鳴響聲因振動(dòng)頻率超過(guò)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(dòng)機(jī)的電流(特別是低速時(shí)的電流)波形更加趨于正弦波，因而減少了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)和電動(dòng)機(jī)的損耗。 c.由于工GBT為電壓驅(qū)動(dòng)型，因而簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)回路，使整個(gè)裝置更加緊湊，可靠性提高，成木降低。 d.主開(kāi)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f WM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(jiǎn)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(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)的再生能量無(wú)法回饋給電網(wǎng)等。現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出一種新型的采用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(gè)橋臂均由一個(gè)自關(guān)斷器件和一個(gè)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(gè)新的技術(shù)動(dòng)向。它的大容量化，對(duì)于制動(dòng)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(jià)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，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(duì)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)依賴性較大.目前，國(guó)內(nèi)正在努力使矢量控制變頻器實(shí)現(xiàn)通用化.因此，對(duì)無(wú)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(kāi)發(fā)代表著另一個(gè)新的技術(shù)發(fā)展方向。3.5.3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(guò)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(wèn)題，是正確定向和選層換速的必要前提。3.5.4轎廂樓層位置檢測(cè)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(kāi)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(kāi)關(guān):這種方法需對(duì)磁保開(kāi)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，但它是無(wú)權(quán)代碼，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。 (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，因而在電梯PLC控制系統(tǒng)中，可用編碼器測(cè)取電梯運(yùn)行過(guò)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(jiǎn)單方便。由以上分析可見(jiàn)，用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)轎廂位置優(yōu)于其他方法，故本設(shè)計(jì)采用此法。 第4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(shí)采用開(kāi)關(guān)量而不用模擬量。由于61665是通用型變頻器，因而用在電梯控制上為了滿足運(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。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4.14.2 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、電梯運(yùn)行速度、電梯載重與配重進(jìn)行計(jì)算。設(shè)電梯曳引機(jī)電機(jī)功率為P1，電梯運(yùn)行速度為v，電梯自重為W1，電梯載重為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，電梯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(duì)于P2留有安全裕量，可取Pl.5P24.3 變頻器制動(dòng)電阻參數(shù)的計(jì)算 由于電梯為位能負(fù)載，電梯運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生再生能量，所以變頻調(diào)速裝置應(yīng)具有制動(dòng)功能.帶有逆變功能的變頻調(diào)速裝置通過(guò)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(dòng)方式通過(guò)制動(dòng)單元將再生能量消耗在制動(dòng)電阻上，成本較低而且具有良好的使用效果.能耗制動(dòng)電阻R1的大小應(yīng)使制動(dòng)電流I1的值不超過(guò)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(dòng)申阻的工作不是連續(xù)長(zhǎng)期工作，因此其功率可以大大小于通電時(shí)消耗的功率.4.4 PLC控制系統(tǒng)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)控制系統(tǒng)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)兩部分組成。圖4.1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(pán)、廳外呼梯盤(pán)、指層器、門(mén)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(pán)、呼梯盤(pán)、井道及安全保護(hù)信號(hào)通過(guò)。 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(mén)機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)。圖4.1 PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖4.4.1 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4.1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、開(kāi)關(guān)門(mén)及限位信號(hào)、門(mén)區(qū)和平層信號(hào)等。 圖4.2 電梯PLC信號(hào)控制系統(tǒng)圖4.4.2 電梯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 (1)一臺(tái)電機(jī)控制上升和下降； (2)各層設(shè)上/下呼叫開(kāi)關(guān)(最頂層與起始層只設(shè)一只)； (3)電梯到位后具有手動(dòng)或自動(dòng)開(kāi)門(mén)關(guān)門(mén)功能； (4)電梯內(nèi)設(shè)有層樓指令鍵，開(kāi)關(guān)門(mén)按鍵，警鈴風(fēng)扇及照明按鍵； (5)電梯內(nèi)外設(shè)有方向指示燈及電梯當(dāng)前層號(hào)指示燈； (6)待客自動(dòng)開(kāi)門(mén)，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(kāi)門(mén)迎客； (7)自動(dòng)關(guān)門(mén)與提早關(guān)門(mén).在一般情況下，電梯停站4-6秒應(yīng)能自動(dòng)關(guān)門(mén);在延時(shí)時(shí)間內(nèi)，若按下關(guān)門(mén)按鈕，門(mén)將不經(jīng)延時(shí)提前實(shí)現(xiàn)關(guān)門(mén)動(dòng)作。 4.4.3 電梯操作方式 1)單轎廂下集選控制登記所有轎廂和廳門(mén)下行召喚;轎廂上行是只答應(yīng)轎廂召喚，直至最高層;自動(dòng)改變運(yùn)行方向?yàn)橄滦?，?yīng)答廳門(mén)下行召喚。 2)單轎廂全集選登記所有廳門(mén)和轎廂召喚;上行時(shí)順應(yīng)答轎廂和廳門(mén)上召喚。直至最高層自動(dòng)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。4.4.4減速及平層控制 電梯的工作特點(diǎn)是頻繁起制動(dòng)，為了提高工作效率、改善舒適感，要求電梯能平滑減速至速度為零時(shí)，準(zhǔn)確平層，即“無(wú)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(hào)，在接近層樓面時(shí)按距離精確的自動(dòng)矯正速度給定曲線。本設(shè)計(jì)采用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)轎廂位置，只要電梯一運(yùn)行，計(jì)數(shù)器就可以精確地確定走過(guò)的距離，達(dá)到與減速點(diǎn)相應(yīng)的預(yù)制數(shù)時(shí)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(dòng)、鋼絲繩打滑等，都會(huì)使減速過(guò)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(gè)平層矯正器，以確保平層的長(zhǎng)期準(zhǔn)確性。4.4.5 點(diǎn)數(shù)的分配及機(jī)型的選擇 本設(shè)計(jì)按七層的電梯為例，根據(jù)需要控制的開(kāi)關(guān)、設(shè)備大約有52個(gè)輸入點(diǎn)，34個(gè)輸出點(diǎn)需進(jìn)行控制，考慮10%-150%的裕量，故選擇COUP主機(jī)模塊十C40P擴(kuò)展單元，其工/0點(diǎn)數(shù)可達(dá)56/44個(gè)，I/O分配如下:圖4.3輸入地址4.4.6 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)由轎廂、開(kāi)關(guān)門(mén)機(jī)構(gòu)、曳引機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)等組成，如圖4.4所示。 圖4.4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖結(jié)束語(yǔ) 本設(shè)計(jì)基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。利用通用變頻器和PLC實(shí)現(xiàn)了對(duì)電梯的控制，通過(guò)合理的設(shè)備選型、參數(shù)設(shè)置和軟件設(shè)計(jì)，提高了電梯運(yùn)行的可靠性。 通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我的知識(shí)領(lǐng)域得到進(jìn)一步擴(kuò)展，專業(yè)技能得到進(jìn)一步提高，同時(shí)增強(qiáng)了分析和解決工程實(shí)際的綜合能力。另外，也培養(yǎng)了自己嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)。 本設(shè)計(jì)中有很多的不足處如：電梯的超載問(wèn)題，電梯在空載時(shí)是否回一樓等待，等問(wèn)題。由于本人學(xué)習(xí)不精暫時(shí)不能完成。文中也可能出現(xiàn)很多錯(cuò)誤，望各位老師指出糾正。在以后的工作學(xué)習(xí)中我會(huì)努力學(xué)習(xí)！參 考 文 獻(xiàn)1 朱昌明等編著電梯與自動(dòng)扶梯的原理、結(jié)構(gòu)、安裝、測(cè)試M上海交通大學(xué)出版社，1995(2003重印)1541582 謝克明等主編可編程控制器原理與程序設(shè)計(jì)M電子工業(yè)出版社.2002828293 顧戰(zhàn)松、陳鐵年編著.可編程控制器原理與應(yīng)用.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1996