畢業(yè)設(shè)計-三層貨梯的PLC控制和變頻啟動設(shè)計說明

1、三層貨梯的PLC控制和變頻啟動設(shè)計摘要隨著微機(jī)技術(shù)的應(yīng)用和固態(tài)功率器件的發(fā)展和完善，電梯控制從20世紀(jì)上半葉的DC調(diào)速發(fā)展到當(dāng)代的交流變頻調(diào)速技術(shù)。電梯作為電梯的一種，通過引進(jìn)國際標(biāo)準(zhǔn)和發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)技術(shù)，在我國不斷發(fā)展和完善。關(guān)鍵詞可編程控制器，貨梯控制，梯形圖，變頻器，PLC通信，監(jiān)控目錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181234 1.緒論3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181235 1.1 電梯的起源與發(fā)展3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181236 1.2 載貨

2、電梯的特點(diǎn)與技術(shù)現(xiàn)狀5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181237 1.3 本文的研究容、目的與意義5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181238 2. 電梯的拖動與控制技術(shù)6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181239 2.1 電梯的定義與種類6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181240 2.2 電梯的主要組成7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181241 2.3電梯的主要拖動技術(shù)9 HYPERLINK l _RefHeading_Toc20

3、0181242 2.4 電梯的主要控制技術(shù)10 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181243 2.5 本章小結(jié)12 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181244 3. 貨梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計12 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181245 31 可編程控制器（PLC）12 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181246 3.2 變頻器20 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181247 3.3 貨梯控制系統(tǒng)的設(shè)計思想25 HYPERLINK l _RefHe

4、ading_Toc200181248 3.4 本章小結(jié)30 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181249 4. 制系統(tǒng)的軟件設(shè)計32 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181250 4.1 貨梯運(yùn)行時控制的主要指標(biāo)：32 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181251 4.2 輸入信號與編排32 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181252 4.3 貨梯轎廂、外控制按鈕的動作要求33 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181253 4.4 控制程序流程圖34 H

5、YPERLINK l _RefHeading_Toc200181254 4.6貨梯上行梯形圖36 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181255 4.6 本章小結(jié)40 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181256 5. 貨梯的通訊與監(jiān)控40 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181257 5.1 貨梯的通訊40 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181258 5.2 貨梯的監(jiān)控43 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181259 5.3 貨梯監(jiān)控的軟件設(shè)計45 H

6、YPERLINK l _RefHeading_Toc200181260 5.4 本章小結(jié)48 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181261 結(jié)論49 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200181262 參考文獻(xiàn)50引言。1.1電梯的起源和發(fā)展電梯的起源始于公元前2600年，埃及人和埃及人在建造金字塔時使用最原始的升降系統(tǒng)，但這種起重機(jī)的能量全是人力。1203年，法國第二修道院安裝了一臺起重機(jī)。唯一不同的是，機(jī)器是用驢做動力的，載重是用纏繞在大鼓上的繩子吊起來的。這種方法一直使用到現(xiàn)代，直到瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)。大約在1800年，煤礦老板可以用起重機(jī)

7、來運(yùn)輸煤礦里的煤。幾百年來，人們制造了各種類型的電梯，這些電梯都有一個共同的缺陷:只要升降繩突然斷裂，電梯就會迅速下降到底層。1854年，奧的斯設(shè)計了一種制動器:在電梯的平臺頂部安裝一個卡車彈簧，在電梯井道兩側(cè)的導(dǎo)軌上連接一個制動杠桿。吊繩與卡車彈簧相連，因此僅舉升平臺的重量就足以拉開彈簧，避免與制動桿接觸。如果繩子斷了，卡車彈簧會減弱拉力，兩端要和剎車桿嚙合，這樣平臺就能牢牢固定住，避免進(jìn)一步墜落?！鞍踩娞荨卑l(fā)明成功了！首先，奧蒂斯成為了關(guān)注的焦點(diǎn)。第一部電梯不是奧蒂斯發(fā)明的，但他是第一部“安全”電梯的發(fā)明者?！鞍踩钡母拍畈粌H開創(chuàng)了電梯行業(yè)，也為想要建造更高建筑以增加更多可用空間的設(shè)計師

8、開辟了道路。但是，真正能稱之為電梯(電能驅(qū)動的電梯)的產(chǎn)品，應(yīng)該是在20世紀(jì)初才出現(xiàn)的。世界上已經(jīng)出現(xiàn)了四代無機(jī)房電梯。第一代無機(jī)房電梯誕生于意大利。它誕生的主要原因是歐洲對古建筑的保護(hù)和與液壓電梯的競爭。主要原理是電梯主機(jī)橫跨井道底部放置，即只有一個輪子在井道內(nèi)；第二代無機(jī)房電梯也位于井道底部，但主機(jī)全部移入井道；無機(jī)房三代電梯架空，主機(jī)放在導(dǎo)軌上；無機(jī)房三代到四代電梯的過渡產(chǎn)品，由主機(jī)放在導(dǎo)軌頂部。目前歐洲已經(jīng)淘汰了前兩代無機(jī)房電梯。淘汰的原因是安全隱患嚴(yán)重，所以從1997年開始，幾乎沒有歐洲公司使用這種無機(jī)房電梯。第三代無機(jī)房電梯是一個改變前兩代無機(jī)房電梯的新產(chǎn)品，所以一時間備受青睞。但

9、是主發(fā)動機(jī)放在車頂?shù)陌踩珕栴}和噪音很不受歡迎，所以在歐洲一直沒有開發(fā)出來。在第三代無機(jī)房電梯中，只開發(fā)了通力電梯。不過，雖然通力的產(chǎn)品在前兩代都有技術(shù)上的突破，尤其是主機(jī)的突破，應(yīng)該說為無機(jī)房技術(shù)的普遍應(yīng)用提供了非常好的契機(jī)；然而，諧振共振問題沒有完全解決是一個重要的技術(shù)設(shè)計缺陷。同時，這種技術(shù)限制了速度和提升高度的提高。第三代到第四代的過渡產(chǎn)品主要是奧的斯，奧的斯和第三代無機(jī)房電梯的另一個區(qū)別是使用的主機(jī)是軸電機(jī)。雖然軸電機(jī)可以節(jié)省頂樓空間，但由于結(jié)構(gòu)不同，最終頂樓高度不可能最小。此外，軸電機(jī)的另一個缺點(diǎn)是不能真正節(jié)能，主機(jī)潛在使用壽命可能較短(由于直徑小，需要高轉(zhuǎn)速，會造成電機(jī)過熱或主軸卡

10、死等問題)。由此推出的第四代無機(jī)房電梯，從根本上解決了前三代無機(jī)房電梯的缺陷。一是解決了安全隱患，二是解決了共振共振問題，三是只要主機(jī)廠家能供應(yīng)電梯，提升高度和速度沒有技術(shù)問題。因此，第四代機(jī)房電梯是目前世界上最先進(jìn)的機(jī)房電梯。目前只有威利斯采用第四代無機(jī)房電梯，而且由于該技術(shù)只有中國才有，所以只有中國的威利斯供應(yīng)商可以提供第四代無機(jī)房電梯。第四代機(jī)房電梯不僅是機(jī)房電梯技術(shù)的完美體現(xiàn)，最重要的是整體技術(shù)達(dá)到了國內(nèi)最先進(jìn)的水平。2002年3月這項技術(shù)進(jìn)入中國尋找合作企業(yè)時，很多電梯公司基本都拒絕了這項電梯技術(shù)的合作。國內(nèi)只有兩家企業(yè)為這項最新技術(shù)提供了操作場所，半年多時間已經(jīng)有三個系列，幾十個型

11、號。目前，許多國家的房地產(chǎn)開發(fā)商都采用招標(biāo)項目。因為其技術(shù)是2002-2003年世界最新技術(shù)，比目前國內(nèi)生產(chǎn)的任何電梯技術(shù)都要領(lǐng)先3-5年。所有載人垂直電梯均采用雙向安全鉗和雙向限速器。這種雙向安全系統(tǒng)是目前我國電梯標(biāo)準(zhǔn)修訂中選用的安全系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，也是歐洲已經(jīng)采用的安全標(biāo)準(zhǔn)。目前中國市場最具代表性的機(jī)房電梯有通力的第三代機(jī)房電梯、奧的斯的豎井式主機(jī)機(jī)房電梯、威利斯的第四代機(jī)房電梯。這三個品牌是國家大學(xué)-中國項目中標(biāo)的主要品牌。2005年，我國電梯新標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，第一代和第二代無機(jī)房電梯已經(jīng)不能使用，無機(jī)房電梯也在2004年得到了快速發(fā)展。預(yù)計從2005年到2008年，中國無機(jī)房電梯將成為最重要的用戶

12、選擇。1.2貨梯的特點(diǎn)和技術(shù)狀況貨梯是主要為運(yùn)送貨物而設(shè)計的、有人陪伴的電梯，通常由專職司機(jī)操作。一般用于機(jī)關(guān)、商場、工礦企業(yè)、倉庫等場所，貨運(yùn)電梯的層站多在10層以下，運(yùn)行速度一般在0.63m/s以下。解放前，中國只有2000臺電梯，貨梯數(shù)量更少。此外，當(dāng)時中國幾乎沒有電梯制造商。解放后，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，電梯企業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。中國電梯企業(yè)起步于20世紀(jì)60年代，70年代初具規(guī)模。改革開放后，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國對貨運(yùn)電梯的需求急劇上升。在我國，通過引進(jìn)國際電梯標(biāo)準(zhǔn)和發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)產(chǎn)品和技術(shù)，出現(xiàn)了一支以中外合資企業(yè)為主體的外向型企業(yè)隊伍。例如，中國迅達(dá)、奧的斯、三菱、迅達(dá)和電梯工業(yè)有

13、限公司通過合資和補(bǔ)償貿(mào)易從發(fā)達(dá)國家引進(jìn)先進(jìn)的管理和技術(shù)，不斷改進(jìn)現(xiàn)有的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和管理體系，把企業(yè)質(zhì)量和產(chǎn)品質(zhì)量提高到一個新的水平，推出了新一代電梯產(chǎn)品。為我國貨運(yùn)電梯的快速發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。1.3本文的研究內(nèi)容、目的和意義如今，電梯的生產(chǎn)和使用已經(jīng)成為衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。在一些發(fā)達(dá)的工業(yè)國家，電梯被廣泛使用。世界幾大著名電梯公司，如美國奧的斯公司、瑞士迅達(dá)公司、日本三菱日立公司、芬蘭科恩公司等。，已占世界市場的51%。其中，奧的斯公司和三菱公司是世界上最大的電梯制造商。早期的電梯控制裝置主要由繼電器和接觸器控制邏輯電路組成，存在功能弱、故障多、使用壽命短等缺點(diǎn)。目前，可編

14、程邏輯控制器(PLC)已被廣泛用于控制電梯。PLC作為新一代工業(yè)控制器，以其布線簡單、可靠性高、技術(shù)先進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)，在貨梯控制中得到廣泛應(yīng)用，使得貨梯傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展成為計算機(jī)控制的重要方向，成為當(dāng)前電梯控制和技術(shù)改造的熱點(diǎn)之一。本設(shè)計的目的是用PLC代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器觸點(diǎn)控制邏輯電路，充分利用PLC和交流變頻變壓調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)勢，通過串行通信和遠(yuǎn)程監(jiān)控，使貨梯的實際運(yùn)行更加安全高效。該設(shè)計包括電梯驅(qū)動與控制技術(shù)、貨梯控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(梯形圖編程)、系統(tǒng)通信、貨梯監(jiān)控等組成部分。2.電梯拖動與控制技術(shù)2.1電梯的定義和類型電梯的定義根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)(GB7024.1-86電梯術(shù)語)，電梯被定義

15、為由電力驅(qū)動的固定裝置，具有乘客或貨物車廂，并在兩側(cè)垂直或與垂直方向傾斜不超過15度的剛性導(dǎo)軌之間運(yùn)行，以運(yùn)送乘客和/或貨物。此外，國家標(biāo)準(zhǔn)GB7588-87電梯制造和安裝規(guī)程對電梯的技術(shù)含義描述如下:方便乘客進(jìn)出，轎廂至少部分運(yùn)行在兩個垂直或與垂直方向的傾角小于15度的剛性導(dǎo)軌之間。電梯的含義可以從上面兩個條款來理解:(1)電梯是電力驅(qū)動(牽引)的。= 2 * GB2在垂直方向運(yùn)行的提升裝置，可用于乘客或貨物。(3)車廂應(yīng)方便乘客或貨物。電梯的類型= 1 * GB2按運(yùn)行速度分類= 1 * GB3低速電梯(1m/s及以下的電梯)。如0.25、0.5、0.75、1m/s；通常用于10層以下的建

16、筑或客貨電梯或貨梯)。= 2 * GB3高速電梯( 1米/秒和-2米/秒)。例如1.5m/s、1.75m/s；通常用于10層以上的建筑)。= 3 * GB3高速電梯(2-3m/s電梯。如2m/s、2.5m/s、3m/s等。通常用于16層以上的建筑)。= 4 * GB3超高速電梯(3m/s-10m/s以上電梯，通常用于超高層建筑)。= 2 * GB2按用途分類= 1 * GB3旅客升降梯= 2 * GB3公務(wù)電梯= 3 * GB3客貨兩用電梯病床升降機(jī)住宅電梯= 6 * GB3電梯雜物船用電梯8觀光電梯車輛電梯代碼= 3 * GB2是否按司機(jī)分類帶司機(jī)的電梯無人駕駛電梯帶/不帶司機(jī)的電梯= 4

17、* GB2按控制模式分類= 1 * GB3手柄控制升降機(jī)= 2 * GB3按鈕控制電梯= 3 * GB3信號控制電梯集控電梯下(或上)集控電梯平行控制電梯電梯群程控電梯電梯群智能控制電梯微電腦控制電梯= 5 * GB2通過拖動排序= 1 * GB3DC電梯交流電梯液壓電梯齒輪齒條升降機(jī)螺旋升降機(jī)直線電機(jī)驅(qū)動電梯。2.2電梯的主要部件2.2.1電梯在空間的構(gòu)成電梯是“機(jī)”和“電”緊密結(jié)合的復(fù)雜產(chǎn)品。它的基本結(jié)構(gòu)包括機(jī)械部分和電氣部分，但就空間而言一般分為以下幾個部分。= 1 * GB2計算機(jī)房的一部分包括電源開關(guān)、曳引機(jī)、控制柜(屏)、選層器、導(dǎo)向輪、減速器、限位開關(guān)、抱閘裝置、機(jī)座等。= 2

18、* GB2軸的一部分包括導(dǎo)軌、導(dǎo)軌支架、配重裝置、緩沖器、限速裝置、補(bǔ)償鏈、隨行電纜、坑井照明等。= 3 * GB2層站部分包括層門(廳門)、呼叫裝置(呼叫箱)、門鎖裝置、層門開啟裝置、層站顯示裝置等。= 4 * GB2汽車的一部分包括轎廂、轎廂門、安全鉗裝置、調(diào)平裝置、安全窗、導(dǎo)靴、開門器、轎廂控制箱、指示燈和通訊器報警裝置。2.2.2電梯功能組成= 1 * GB2牽引系統(tǒng)曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出和傳遞動力，使電梯運(yùn)行。牽引系統(tǒng)主要由牽引鋼絲繩、導(dǎo)向滑輪和反繩輪組成。= 2 * GB2制導(dǎo)系統(tǒng)導(dǎo)軌系統(tǒng)的主要作用是限制轎廂和對重的移動自由度，使轎廂和對重只能沿導(dǎo)軌上下移動。導(dǎo)向系統(tǒng)主要由導(dǎo)軌、

19、導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。= 3 * GB2汽車轎廂是運(yùn)送乘客和貨物的電梯部件，是電梯的工作部分。它由車架和車體組成。= 4 * GB2門系統(tǒng)該系統(tǒng)的主要功能是封閉層站入口和轎廂入口。門系統(tǒng)由轎廂門、層門、開門器和門鎖裝置組成。= 5 * GB2重量平衡系統(tǒng)該系統(tǒng)的主要功能是相對平衡轎廂重量，使轎廂與對重的重量差保持在限定范圍內(nèi)，保證電梯的正常牽引驅(qū)動。該系統(tǒng)主要由配重和重量補(bǔ)償裝置組成。= 6 * GB2電力驅(qū)動系統(tǒng)電力系統(tǒng)的功能是提供電力和實現(xiàn)電梯速度控制。電力系統(tǒng)由牽引電機(jī)、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、電機(jī)調(diào)速裝置等組成。= 7 * GB2電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的主要功能是操作和控制電梯。電氣控制

20、系統(tǒng)主要由操作裝置、位置顯示裝置、控制面板(柜)、調(diào)平裝置和選層器組成。= 8 * GB2安全保護(hù)系統(tǒng)確保電梯的安全使用，防止一切危險和人身安全事故。它由限速器、安全鉗、緩沖器和終點(diǎn)站保護(hù)裝置組成。2.3電梯主拖動技術(shù)2.3.1單速和雙速交流電機(jī)驅(qū)動技術(shù)眾所周知，交流電機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)簡單的特點(diǎn)。單速交流電機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)是開環(huán)控制的。線路簡單，價格低廉，所以在電梯中還是被廣泛使用的。但其缺點(diǎn)是舒適性差，所以一般用在貨梯上。該系統(tǒng)控制的電梯速度在1米/秒以下2.3.2交流電機(jī)定子調(diào)壓調(diào)速拖動技術(shù)交流電機(jī)定子調(diào)壓調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)在國外已廣泛應(yīng)用于電梯中。該系統(tǒng)采用可控硅閉環(huán)調(diào)速和能耗或渦流等制動方式

21、，使其控制的電梯能在中低速下很大程度上替代DC快速和交流雙速電梯。其舒適性好，平層精度高，但成本比DC電梯低，結(jié)構(gòu)簡單，易于維護(hù)，多用于2m/s以下的電梯2 . 3 . 3 DC發(fā)電機(jī)-電動機(jī)可控硅勵磁驅(qū)動技術(shù)DC電機(jī)具有調(diào)速性能好、調(diào)速范圍大的特點(diǎn)。因此，它在電梯中使用已久，由發(fā)電機(jī)-電動機(jī)單元驅(qū)動。它控制電梯速度高達(dá)4米/秒.然而，該單位的結(jié)構(gòu)很大。耗電量大，維護(hù)工作量大，成本高。所以經(jīng)常用在對速度和舒適度要求較高的建筑中。2.3.4可控硅DC電源驅(qū)動技術(shù)直接供電的可控硅驅(qū)動系統(tǒng)在工業(yè)上已經(jīng)使用了很長時間。但在電梯中使用時，需要解決舒適性問題(尤其是低速時)。這個應(yīng)用應(yīng)該是比較晚的，幾乎是

22、和微機(jī)同時應(yīng)用的。與電動發(fā)電機(jī)組形式的DC電梯相比，它有許多優(yōu)點(diǎn)，如節(jié)省35%的機(jī)房占地面積，減輕40%的重量，節(jié)省25%至35%的能源。世界上最高速度的10m/s電梯采用該系統(tǒng)，其調(diào)速比為1:1200。2.3.5交流調(diào)速拖動技術(shù)80年代初，VVVF變頻調(diào)速系統(tǒng)控制的電梯問世。當(dāng)電機(jī)有VV調(diào)速裝置時，稱為交流調(diào)速電梯。由交流電機(jī)驅(qū)動，但能達(dá)到DC電機(jī)的水平，速度一般不高于1.75m/s，當(dāng)電機(jī)有變壓變頻(VVVF)調(diào)速裝置時，稱為交流變頻電梯，簡稱VVVF控制電梯，目前其控制速度已達(dá)6m/s。其體積小、重量輕、效率高、節(jié)能幾乎囊括了以往電梯的所有優(yōu)點(diǎn)。是目前最新的電梯曳引系統(tǒng)。本設(shè)計應(yīng)用了這種

23、拖動技術(shù)。2.4電梯主要控制技術(shù)繼電器控制技術(shù)對于用戶來說，在編程時，不必考慮微處理器和存儲器的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，也不必使用計算機(jī)所使用的各種語言，而是將PLC視為由許多“軟繼電器”組成的控制器，以設(shè)計繼電器控制電路的形式為用戶提供編程。這樣，從功能上來說，PLC的控制部分可以看作是由許多“軟繼電器”組成的等效電路。必須注意，電路中的繼電器不是實際的物理繼電器，它實際上是存儲器中一位的觸發(fā)器。觸發(fā)器處于“1”狀態(tài)，相當(dāng)于繼電器被打開；在“0”狀態(tài)下，相當(dāng)于繼電器斷開。PLC為用戶提供的繼電器一般有:輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、特殊功能繼電器、移位寄存器、定時器、計數(shù)器等。這些繼電器統(tǒng)稱為PLC

24、的元件。其中輸入輸出繼電器與外部用戶的輸入輸出設(shè)備連接，其他繼電器與外部用戶設(shè)備無連接，統(tǒng)稱為部分繼電器。繼電器由兩個主要部分組成，一個是(電磁)線圈，另一個是(常開和常閉)觸點(diǎn)。一旦繼電器線圈通過觸點(diǎn)A通電，電流就會流過線圈(稱為通電)，使電磁鐵吸住銜鐵。通過機(jī)械作用，銜鐵斷開常閉觸點(diǎn)(稱為跳合)，然后閉合常開觸點(diǎn)(稱為咬入)。反之，當(dāng)繼電器線圈斷電，電源不再向線圈供電時(稱為失電)，銜鐵被釋放，回到原來的位置(稱為復(fù)位)，常開觸點(diǎn)也斷開復(fù)位(稱為釋放)，緊接著常閉觸點(diǎn)也復(fù)位閉合(稱為釋放)。2.4.2交流變頻調(diào)壓控制技術(shù)PWM控制技術(shù)是通用變頻器中廣泛使用的電壓和頻率控制方法。它能有效抑制

25、輸出電壓的諧波，具有良好的動態(tài)響應(yīng)。它在頻率控制、效率等方面具有顯著的優(yōu)勢。(1)1)PWM控制的原理是PWM脈寬調(diào)制的縮寫，即脈寬調(diào)制。PWM控制是通過開關(guān)半導(dǎo)體開關(guān)器件將DC電壓變?yōu)殡妷好}沖序列，通過控制電壓脈沖寬度或周期來達(dá)到改變電壓的目的，或者通過控制電壓脈沖寬度和脈沖序列周期來達(dá)到變壓變頻的目的。在變頻調(diào)速的應(yīng)用中，后者主要是變頻。PWM波形的形成方法有很多種，其中最基本的方法是三角調(diào)制波和控制波的比較?？刂葡到y(tǒng)通過比較電路將調(diào)制后的三角波與各相的控制波進(jìn)行比較，轉(zhuǎn)換成邏輯電平，通過驅(qū)動電路交替導(dǎo)通和關(guān)斷功率器件，使變頻器輸出各相的電壓波形。為了使逆變器的輸出電壓波形趨于正弦波，往往

26、采用SPWM(正弦脈寬調(diào)制)控制方式。(2)SPWM控制通常逆變器的開關(guān)模式信號是由三相對稱正弦波參考信號(控制波)和一個普通的三角波載頻信號(調(diào)制波)比較產(chǎn)生的。在控制中，有兩種情況:單極控制和雙極控制。所謂單極性控制是指在輸出的半個周期內(nèi)，同相的兩個導(dǎo)電臂中只有一個重復(fù)導(dǎo)通和關(guān)斷，而另一個總是關(guān)斷。所謂雙極控制，就是輸出半周同相的兩個導(dǎo)電臂是互補(bǔ)的，交替導(dǎo)通和關(guān)斷，具體工作狀態(tài)類似于單極控制。2.5本章概述本章首先說明電梯的定義、類型和組成，從而了解電梯的電動步驟。本章主要介紹電梯的曳引和控制技術(shù)。本文主要采用了速度控制和拖動技術(shù)。電梯控制技術(shù)包括繼電器控制技術(shù)和交流變頻技術(shù)。技術(shù)。在繼電

27、器控制技術(shù)中，PLC的控制部分被視為由許多電器組成的等效電路。交流變頻調(diào)壓控制技術(shù)主要介紹PWM技術(shù)，即脈寬調(diào)制和s PWM控制。后者有兩種情況:單極和雙極。變頻調(diào)速電梯采用異步電機(jī)，電源采用先進(jìn)的SPWM技術(shù)和SVPWM技術(shù)，明顯提高了電梯的運(yùn)行質(zhì)量和性能。3.貨梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計。3.1可編程控制器(PLC)3.1.1可編程控制器(PLC)的開發(fā)可編程控制器的發(fā)展與計算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。這些高新技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了可編程控制器的發(fā)展，而可編程控制器的發(fā)展又對這些高新技術(shù)提出了更高更新的要求，促進(jìn)了它們的發(fā)展。1968年，為了淘汰

28、復(fù)雜昂貴的繼電器控制系統(tǒng)，通用汽車公司的液壓部門制定了第一臺可編程控制器的招標(biāo)指標(biāo)。這種設(shè)計規(guī)范需要固態(tài)系統(tǒng)和計算機(jī)技術(shù)，要求能夠在工業(yè)環(huán)境中生存，以及易于編程和重復(fù)使用。該控制系統(tǒng)將大大減少機(jī)器的停機(jī)時間，并為未來提供可擴(kuò)展性。DEC公司中標(biāo)。這個系統(tǒng)是1969年開發(fā)的。它是第一個可編程控制器，型號PDP-14，它的應(yīng)用是成功的。后來美國的MODICON公司也推出了同名的084控制器。1971年日本推出DSC-80控制器，1973年西歐國家各種可編程控制器研制成功。這些早期的控制器滿足了最初的要求，并為新控制技術(shù)的發(fā)展打開了大門。從控制功能的角度來看，可編程控制器的發(fā)展大致經(jīng)歷了四個階段:=

29、 1 * GB2初級階段:從第一臺PLC到20世紀(jì)70年代中期。因為第一代PLC是代替繼電器的，主要功能是邏輯運(yùn)算，定時，計數(shù)。CPU由中小型數(shù)字集成電路組成。主要產(chǎn)品有:MODICON公司的084、AB公司的PDQ-IL、DEC公司的PDP-14、日立公司的SCY-022等。第一階段采用梯形圖語言作為編程方式，雖然枯燥，但形成了工廠的編程標(biāo)準(zhǔn)。= 2 * GB2擴(kuò)張階段:從20世紀(jì)70年代中期到70年代末在這個階段，PLC產(chǎn)品的控制功能得到了極大的擴(kuò)展。擴(kuò)展功能包括數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)比較計算、模擬計算等功能?，F(xiàn)階段的產(chǎn)品有MODICON的184，284，384，西門子的SIMATICS3系列，富

30、士電機(jī)公司的SC系列。= 3 * GB2傳播階段:20世紀(jì)70年代末至80年代中期。在這一階段，產(chǎn)品都與計算機(jī)通信的發(fā)展有關(guān)，形成了分布式通信網(wǎng)絡(luò)。但是因為每個廠商都是獨(dú)立的，通信系統(tǒng)也有自己的規(guī)則。短時間內(nèi)，PLC從汽車行業(yè)迅速擴(kuò)展到其他行業(yè)，并作為繼電器的替代品進(jìn)入食品、飲料、金屬加工、制造、造紙等多個行業(yè)。其次，產(chǎn)品功能也有了很大的發(fā)展。同時，可靠性進(jìn)一步提高?，F(xiàn)階段的產(chǎn)品有西門子的SIMATICS6系列，古爾德的M84，884，富士電機(jī)的MICRO，TI的TI530。= 4 * GB2開放階段:從80年代中期開始。由于國際標(biāo)準(zhǔn)化組織提出了開放系統(tǒng)互連的參考模型OSI，PLC在開放功能上

31、有了很大的進(jìn)步。主要表現(xiàn)在通信系統(tǒng)的開放，讓各個廠商的產(chǎn)品可以互通，通信協(xié)議開始標(biāo)準(zhǔn)化，讓用戶受益。此外，PLC開始采用標(biāo)準(zhǔn)化的軟件系統(tǒng)，增加了高級語言編程，完成了編程語言的標(biāo)準(zhǔn)化?，F(xiàn)階段的產(chǎn)品有西門子的S7系列，AB的PLC-5，SLC500，戴維森的V80，PPC11，加拿大ONLINECONTROL公司和禾控電氣公司開發(fā)的OPENPLC。3.1.2可編程控制器的定義由于PLC的不斷發(fā)展，很難對其進(jìn)行準(zhǔn)確的定義。20世紀(jì)70年代PLC問世后，NEMA國家電氣制造商協(xié)會將PLC定義為數(shù)字電子設(shè)備。它利用可編程存儲器存儲指令，實現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計數(shù)和計時、算術(shù)運(yùn)算等功能。，用于控制各種機(jī)

32、械或生產(chǎn)過程。1987年，國際電氣委員會-IEC發(fā)布了PLC標(biāo)準(zhǔn)草案，其第3版對PLC的定義是:PLC是專門為工業(yè)環(huán)境中的數(shù)字操作而設(shè)計的電子設(shè)備。它采用可編程存儲器設(shè)計，用于存儲邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時、計數(shù)和控制系統(tǒng)形成一個整體并易于擴(kuò)展功能的原則。3.1.3可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)PLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程裝置組成。= 1 * GB2CPU模塊在PLC系統(tǒng)中，CPU模塊相當(dāng)于人腦，不斷地采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出。= 2 * GB2輸入輸出模塊輸入模塊和輸出模塊簡稱為I/O模塊。它們是系統(tǒng)的眼睛、耳朵、手和腳，是外部領(lǐng)域和CPU模塊之間的橋梁。輸入模塊

33、用于接收和收集輸入信號。數(shù)字(或開關(guān))輸入模塊用于接收來自按鈕、選擇器開關(guān)、數(shù)字dip開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等的數(shù)字輸入信號。模擬輸入模塊用于接收由電位計、測速發(fā)電機(jī)和各種傳感器提供的連續(xù)變化的模擬電流和電壓信號。數(shù)字輸出模塊用于控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等輸出設(shè)備。模擬輸出模塊用于控制調(diào)節(jié)閥和變頻器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。CPU的工作電壓一般為DC5V，而PLC的輸入/輸出信號電壓一般較高，如DC5V、AC220V。從外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲可能會損壞CPU模塊中的組件或影響PLC的正常運(yùn)行。在I/O模塊中，采用光電耦合器、小型繼電器等器件隔離

34、外部輸入電路和負(fù)載。I/O模塊不僅傳輸信號，還具有電平轉(zhuǎn)換和隔離功能。= 3 * GB2程序設(shè)計裝置編程設(shè)備用于生成用戶程序，并對其進(jìn)行編輯、檢查和修改。手持編程器不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編輯指令表程序，所以也叫指令編程器。體積小，價格便宜，一般用于小型PLC編程，或用于現(xiàn)場調(diào)試維護(hù)。利用編程軟件，可以直接在屏幕上生成和編輯梯形圖、指令表、功能框圖和順序功能圖程序，并實現(xiàn)不同編程語言之間的轉(zhuǎn)換。程序編譯下載到PLC后，還可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程編程和傳輸。您可以使用編程軟件來設(shè)置PLC的各種參數(shù)。通過通訊可以顯示梯形圖中觸點(diǎn)和線圈的通斷狀態(tài)，對于查找PLC在運(yùn)行過程中各種參數(shù)的故障非常有用。=

35、 4 * GB2電源一般情況下，PLC使用220V交流電源或24V DC電源。本部的開關(guān)電源為各模塊提供各種DC電源。一般小型PLC可以為輸入電路和外部電子傳感器(如接近開關(guān))提供24V DC電源，驅(qū)動PLC負(fù)載的DC電源一般由用戶提供。3.1.4可編程控制器(PLC)的工作原理當(dāng)PLC運(yùn)行時，需要執(zhí)行用戶程序中的許多操作。然而，CPU不能同時執(zhí)行多個操作，根據(jù)分時操作的原理，它每時每刻只能執(zhí)行一個操作。由于CPU的處理速度很高，所以從宏觀上看，對外的結(jié)果幾乎是同時的。這種分時操作過程叫做CPU掃描程序。掃描存儲在簇0000的存儲地址中的第一用戶程序。如果沒有中轉(zhuǎn)或跳轉(zhuǎn)，按照存儲地址遞增的方向

36、逐一掃描用戶程序，一直執(zhí)行到程序結(jié)束。每次掃描一個程序，就形成一個掃描循環(huán)。然后從頭開始掃描，一遍一遍重復(fù)。順序掃描的工作方式簡單，簡化了程序設(shè)計，為PLC的可靠運(yùn)行提供了可靠保障。一方面，被掃描的程序執(zhí)行后，結(jié)果可以立即被要掃描的指令使用；另一方面，可以利用CPU設(shè)置的定時器來監(jiān)控每次掃描是否超過規(guī)定時間，從而避免因CPU故障導(dǎo)致程序進(jìn)入無限循環(huán)的影響。= 1 * GB2PLC的基本工作如下(圖3-1):= 1 * GB3輸入字段信息:在系統(tǒng)軟件的控制下，依次掃描各個輸入點(diǎn)的狀態(tài)。= 2 * GB3執(zhí)行程序:依次掃描用戶程序中的每條指令，根據(jù)輸入狀態(tài)和指令容量進(jìn)行邏輯運(yùn)算。= 3 * GB3

37、輸出控制信號:輸出狀態(tài)寄存器根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，并行向各輸出點(diǎn)發(fā)送相應(yīng)的控制信號，實現(xiàn)所需的邏輯控制功能。上述過程完成后，再次開始，重復(fù)執(zhí)行。每次掃描所需的時間稱為掃描周期。PLC的掃描周期通常是幾十毫秒。圖3-1 PLC基本工作流程圖= 2 * GB2自診斷程序每次掃描開始時，執(zhí)行自診斷程序，以診斷每個輸入/輸出點(diǎn)、內(nèi)存、CPU等。診斷方法通常是測試各部分的當(dāng)前狀態(tài)，并與正常的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行比較。如果兩者一致，說明各部分工作正常；如果沒有，則認(rèn)為有故障。此時，PLC立即啟動關(guān)機(jī)程序，保持當(dāng)前工作狀態(tài)，關(guān)閉所有輸出點(diǎn)，然后停機(jī)。診斷后，如果沒有故障，PLC將繼續(xù)掃描，檢查是否有來自編程器的通信請

38、求。如果是，就要進(jìn)行相應(yīng)的處理，比如接受編程器的命令，將狀態(tài)數(shù)據(jù)和錯誤信息發(fā)送給編程器顯示等。處理完通信后，PLC繼續(xù)向下掃描，輸入現(xiàn)場信息，依次執(zhí)行用戶程序，輸出控制信號，完成一個掃描周期。然后從自診斷開始，進(jìn)行第二輪掃描。這樣，PLC不斷重復(fù)循環(huán)，實現(xiàn)對機(jī)器的連續(xù)控制，直到收到關(guān)機(jī)命令，或者因停電、故障等原因停止工作。3.1.5可編程控制器(PLC)性能指標(biāo)PLC的性能通常由以下指標(biāo)綜合表示。不同品種規(guī)格的PLC性能指標(biāo)不同，要根據(jù)具體情況具體分析。= 1 * GB2常用的編程語言有梯形圖語言、助記符語言、控制系統(tǒng)流程圖和一些高級語言。不同的PLC可能采用不同的編程語言。= 2 * GB2

39、用戶程序存儲容量用戶程序存儲器用于存儲通過編程輸入的用戶程序，其存儲容量通常以文字計算。約定16位二進(jìn)制數(shù)為一個字，每1024個字為1K個字。一般中小型PLC的存儲容量都在8K以下，而大型PLC則達(dá)到了256K和2M。編程時，每條指令的存儲容量A為一個字、兩個字等。通常對于一般的邏輯運(yùn)算指令，每條指令占用一個字，定時/計數(shù)和移位指令占用兩個字，對于一般的數(shù)據(jù)運(yùn)算指令，每條指令占用兩個字。在某些PLC中，用戶程序的存儲容量是用編程步數(shù)來表示的，每條語句就是一步。= 3 * GB2I/O總點(diǎn)PLC有開關(guān)量和模擬量兩種輸入輸出。對于切換I/O，I/O總數(shù)用最大I/O點(diǎn)數(shù)表示；對于模擬I/O，I/O的

40、總數(shù)由I/O通道的最大數(shù)量表示。= 4 * GB2掃描速度用ms/K字表示。例如，10ms/K意味著掃描一個1K字的用戶程序所需的時間為l0ms。= 5 * GB2指令數(shù)和指令總數(shù)用來表示PLC的編程和控制功能。= 6 * GB2繼電器的種類和分有輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器(無斷電記憶和有斷電記憶)、定時器/計數(shù)器、移位寄存器、專用繼電器等。且每個繼電器點(diǎn)數(shù)是不同的。= 7 * GB2工作環(huán)境一般可以在以下環(huán)境條件下工作:溫度0-55攝氏度，濕度小于85%(無冷凝)。= 8 * GB2一些具有特殊功能的PLC還具有一些特殊功能，如自診斷功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能、監(jiān)控功能、特殊功能模塊、遠(yuǎn)程I

41、/O能力等。= 9 * GB2除了上述基本功能指標(biāo)外，對于不同的PLC，還可能列出其他指標(biāo)，如輸入和輸出模式、一些主要硬件(如CPU和內(nèi)存)的型號以適應(yīng)PLC的環(huán)境性能等。3.1.6可編程控制器(PLC)的特點(diǎn)和應(yīng)用= 1 * GB2PLC的特點(diǎn)為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，與通用控制設(shè)備相比，PLC具有以下特點(diǎn):= 1 * GB3可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。= 2 * GB3通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便。PLC的各種硬件設(shè)備可以組成一個能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己設(shè)計制造硬件設(shè)備。用戶硬件確定后，生產(chǎn)工藝改變或生產(chǎn)設(shè)備更新后，不需要改變PLC的硬件設(shè)備，只需改編程序滿足要求即可。因此，PLC除了

42、用于單機(jī)控制外，還廣泛應(yīng)用于工廠自動化。= 3 * GB3功能強(qiáng)，適應(yīng)性廣?，F(xiàn)代PLC不僅具有邏輯運(yùn)算、定時、計數(shù)和順序控制功能，還具有數(shù)字和模擬輸入輸出、功率驅(qū)動、通信、人機(jī)對話、自檢、記錄顯示等功能。它不僅可以控制一臺生產(chǎn)機(jī)器、一條生產(chǎn)線，還可以控制一個生產(chǎn)過程。= 4 * GB3編程簡單，容易掌握目前大多數(shù)PLC在繼電器控制的形式上仍然采用“梯形圖編程模式”。它既繼承了傳統(tǒng)控制電路的清晰直觀，又兼顧了工廠企業(yè)大部分電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣和編程水平，非常容易接受和掌握。梯形圖語言中編程元素的符號和表達(dá)式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。電氣技術(shù)人員和技師通過閱讀PLC的用戶手冊或短期培訓(xùn)，可

43、以很快學(xué)會使用梯形圖編制控制程序。同時還提供了功能圖、語句表等編程語言。PLC執(zhí)行梯形圖程序時，由解釋器翻譯成匯編語言后執(zhí)行(解釋器是加在PLC部門的)。與直接執(zhí)行用匯編語言編寫的用戶程序相比，執(zhí)行梯形圖程序的時間稍長，但對于大多數(shù)機(jī)電控制裝置來說，微不足道，完全可以滿足控制要求。= 5 * GB3減少了控制系統(tǒng)設(shè)計和施工的工作量。由于PLC采用軟件代替繼電器控制系統(tǒng)的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，大大減少了控制柜設(shè)計、安裝和接線的工作量。同時，PLC的用戶程序可以在實驗室模擬調(diào)試，進(jìn)一步減少了現(xiàn)場調(diào)試工作量。而且由于PLC故障率低，監(jiān)控功能強(qiáng)，模塊化，維護(hù)極其方便。= 6 * GB3

44、體積小，重量輕，功耗低，維護(hù)方便。PLC是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品。它結(jié)構(gòu)緊湊、堅固、體積小、重量輕、功耗低。并且由于PLC抗干擾能力強(qiáng)，易于安裝在設(shè)備部門，是實現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。以三菱的F1-40M PLC為例:其外形尺寸僅為305110110mm，重量為2.3kg，功耗小于25VA；而且具有良好的抗振性和對環(huán)境溫度和濕度變化的適應(yīng)性?，F(xiàn)在三菱有FX系列PLC，面積比超小型F1系列小47%，體積小36%。系統(tǒng)配置既固定又靈活，輸入輸出可達(dá)24 128點(diǎn)。= 2 * GB2PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC在國外已廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，如鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、

45、紡織、交通、環(huán)保、文化娛樂等。用法大致可以概括如下。= 1 * GB3開關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本也是最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。它取代了傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)了邏輯控制和順序控制。它既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控和自動化生產(chǎn)線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。= 2 * GB3模擬控制在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位、速度等，都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量和數(shù)字量之間的A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換。PLC的生產(chǎn)廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，這樣就可以用可編程控制器進(jìn)行模擬控制。= 3 * GB

46、3電機(jī)控制PLC可用于控制圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動。從控制機(jī)構(gòu)的配置來看，早期是直接用于開關(guān)I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行器?，F(xiàn)在，一般使用特殊的運(yùn)動控制模塊。例如可以驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界各大PLC廠商的產(chǎn)品幾乎都具有運(yùn)動控制功能，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)器、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。= 4 * GB3過程控制過程控制是指溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。PLC作為工業(yè)控制計算機(jī)，可以編制各種控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中廣泛使用的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前很多小型PLC也有這個功能模塊。一般PID處理是運(yùn)行一個特殊的PID子程序

47、。過程控制廣泛應(yīng)用于冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合。= 5 * GB3數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算(包括矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算)、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能。，并能完成數(shù)據(jù)收集、分析和處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲器中存儲的參考值進(jìn)行比較，完成一定的控制操作，也可以通過通訊功能傳輸?shù)狡渌悄茉O(shè)備，或者打印成表格。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人駕駛?cè)嵝灾圃煜到y(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品等行業(yè)的一些大型控制系統(tǒng)。= 6 * GB3通信和網(wǎng)絡(luò)PLC的通信包括PLC之間的通信和PLC與其他智能設(shè)備之間的通信。隨著計算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅速。各

48、PLC廠商都非常重視PLC的通信功能，紛紛推出自己的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新生產(chǎn)的PLC都有通訊接口，通訊非常方便。3.2逆變器3.2.1變頻器基本組成通用變頻器的基本構(gòu)成主要由主電路(包括整流器、中間DC環(huán)節(jié)和逆變器)和控制電路組成。= 1 * GB2電網(wǎng)側(cè)的變流器I是整流器，其作用是將三相(或單相)交流電整流成直流電。= 2 * GB2逆變器負(fù)載側(cè)的轉(zhuǎn)換器II是逆變器。最常見的結(jié)構(gòu)是用六個半導(dǎo)體主開關(guān)器件組成三相橋式逆變電路。只要有規(guī)律地控制逆變器中主開關(guān)器件的通斷，就可以獲得任意頻率的三相交流輸出。= 3 * GB2DC環(huán)節(jié)屬于感性負(fù)載，因為逆變器的負(fù)載是異步電機(jī)。無論電機(jī)處于電動狀態(tài)還是發(fā)電制動狀

49、態(tài)，其功率因數(shù)都不會是1。因此，在中間DC鏈路和電機(jī)之間總會有無功功率的交換。這種無功能量由中間DC鏈路中的儲能元件(電容器或電抗器)緩沖。所以也叫中直。流動環(huán)節(jié)是中間DC能量儲存環(huán)節(jié)。= 4 * GB2控制電路控制電路通常由運(yùn)算電路、檢測電路、控制信號輸入輸出電路、驅(qū)動電路等組成。其主要任務(wù)是完成逆變器的開關(guān)控制、整流器的電壓控制以及各種保護(hù)功能等?？刂品椒梢圆捎媚M控制或數(shù)字控制。目前高性能變頻器已經(jīng)全部由微型計算機(jī)控制，盡可能簡化硬件電路，主要依靠軟件完成各種功能。由于軟件的靈活性，數(shù)字控制往往可以完成模擬控制難以完成的控制。變頻器的分類= 1 * GB2根據(jù)鏈接的變換分類:可分為交-

50、交變頻器，即將工頻交流電直接轉(zhuǎn)換成頻率和電壓可調(diào)的交流電，也稱直接變頻器；AC-DC-AC變頻器，先將工頻交流電通過整流器轉(zhuǎn)換成DC，再將DC轉(zhuǎn)換成頻率和電壓可調(diào)的交流電，也叫間接變頻器。是目前廣泛使用的通用變頻器。= 2 * GB2根據(jù)DC供電的性質(zhì):= 1 * GB3電流型變頻器電流型變頻器的特點(diǎn)是在中間DC環(huán)節(jié)用一個大電感作為儲能環(huán)節(jié)來緩沖無功功率，即抑制電流的變化，使電壓接近正弦波。由于DC電阻很大，所以稱為電流源變頻器(電流型)。電流逆變器的特點(diǎn)(優(yōu)點(diǎn))是能抑制負(fù)載電流的頻繁急劇變化。它常用于負(fù)載電流變化很大的情況。= 2 * GB3電壓型變頻器電壓型變頻器的特點(diǎn)是中間DC環(huán)節(jié)的儲能

51、元件采用大電容，負(fù)載的無功功率會被其緩沖。DC電壓相對穩(wěn)定，DC電源電阻小，相當(dāng)于電壓源。因此稱為電壓型變頻器，常用于負(fù)載電壓變化較大的場合。= 3 * GB2輸出電壓的調(diào)制方式分為:= 1 * GB3PAM(脈沖幅度調(diào)制):通過改變DC電壓來調(diào)制變頻器的輸出電壓。在中小容量變頻器中，這種方法很少使用。= 2 * GB3PWM(脈寬調(diào)制):通過改變輸出脈沖的占空比來調(diào)制逆變器的輸出電壓。目前，通常使用具有正弦占空比的正弦脈寬調(diào)制(SPWM)。另外按照控制方式、主開關(guān)元件、輸入電壓分類。3.2.3變頻器的工作原理我們知道，交流電機(jī)的同步速度表達(dá)位:n = 60f(1-s)/p(1)其中n為異步電

52、機(jī)的轉(zhuǎn)速；F異步電動機(jī)的頻率；S電機(jī)滑差；P電機(jī)的極數(shù)。從等式(1)可以看出，速度n與頻率f成正比，改變頻率f可以改變電機(jī)的速度，當(dāng)頻率f從0到50 Hz變化時，電機(jī)調(diào)速范圍很寬。變頻器通過改變電機(jī)的工頻來實現(xiàn)調(diào)速，是一種高效率、高性能的理想調(diào)速手段。3.2.4電梯變頻調(diào)速的特點(diǎn)目前，所有的變頻調(diào)速器都采用了數(shù)字技術(shù)，并且變得更小、更可靠、更精確。從應(yīng)用角度來看，它不僅具有顯著的節(jié)電性能，還具有以下優(yōu)異性能:= 1 * GB2高速響應(yīng)、低噪音、大圓周、高精度、平滑無級調(diào)速；= 2 * GB2體積小，重量輕，占地面積小，可安裝在墻上；= 3 * GB2保護(hù)功能完善，故障可自診斷顯示，維護(hù)簡單；=

53、 4 * GB2操作方便簡單；= 5 * GB2功能多樣，可滿足不同的工藝要求；= 6 * GB2配有通用外部接口端子，可與計算機(jī)和PLC連接，實現(xiàn)自動控制。= 7 * GB2軟啟動和軟停止，帶限流和滑差補(bǔ)償控制；= 8 * GB2電機(jī)直接在線啟動，啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動電流小，減少了對電網(wǎng)和設(shè)備的沖擊，具有轉(zhuǎn)矩提升功能，省去了軟啟動裝置；= 9 * GB2高功率因數(shù)、節(jié)省電容的補(bǔ)償裝置；= 10 * GB2和鼠籠型；轉(zhuǎn)子和電機(jī)的結(jié)合使調(diào)速系統(tǒng)的維護(hù)更簡單、更經(jīng)濟(jì)。變頻器的選擇隨著變頻器性價比的提高，交流變頻調(diào)速在很多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。交流變頻調(diào)速由于其諸多優(yōu)點(diǎn)，在電梯行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。目前為電梯

54、控制設(shè)計的專用變頻器功能強(qiáng)大、靈活，但價格昂貴。因此，本設(shè)計沒有使用專用變頻器，而是使用通用變頻器。通過合理的配置、設(shè)計和編程，也可以達(dá)到專用變頻器的控制效果。目前市場上流行的通用變頻器種類很多，電梯行業(yè)使用的變頻器品牌也很多。它們的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也有所不同，但總體控制思路略有不同。除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)和動態(tài)性能外，電梯的舒適度指標(biāo)往往是一個重要的選擇。本設(shè)計中驅(qū)動速度控制系統(tǒng)的關(guān)鍵是保證電梯按照理想的給定速度曲線運(yùn)行，從而提高電梯運(yùn)行的舒適性；此外，由于建筑物內(nèi)電梯的用電量占建筑物總用電量的比重相當(dāng)大，所以電梯的節(jié)電越來越受到重視。考慮到以上因素，本設(shè)計選用安川VS-616G5全數(shù)字變頻器，

55、該變頻器具有磁通矢量控制、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，同時降低電機(jī)運(yùn)行損耗，特別適用于電梯負(fù)載變化頻繁的場合。= 1 * GB2616G5變頻器的特點(diǎn)VS-616G5變頻器是安川電機(jī)公司向世界推出的21世紀(jì)通用變頻器。該變頻器不僅考慮了V/f控制，還實現(xiàn)了矢量控制。通過自身的自整定功能和無速度傳感器電流矢量控制，很容易獲得高起動轉(zhuǎn)矩和高調(diào)速范圍。VS-616G5變頻器的特點(diǎn)如下:= 1 * GB3包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制模式是標(biāo)準(zhǔn)化的。= 2 * GB3它具有豐富的收藏和選擇功能。= 3 * GB3由于采用了最新的硬件，所以功能齊

56、全，體積小。= 4 * GB3完善的保護(hù)功能和良好的維護(hù)性能。= 5 * GB3該LCD操作裝置能夠提高操作性能。= 2 * GB2616G5變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格616G5變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格如表3.1所示3.3貨梯控制系統(tǒng)的設(shè)計思路3.3.1控制對象有指令按鈕、樓層指示燈、呼叫按鈕等。在每一層。= 1 * GB2紐扣開門按鈕SB1關(guān)門按鈕SB2圖層指示按鈕SB3SB5樓層呼叫按鈕SB6SB9= 2 * GB2轉(zhuǎn)換打開和關(guān)閉行程開關(guān)SQ1、SQ2上下運(yùn)行轉(zhuǎn)換開關(guān)SQ3和SQ4。地板接近開關(guān)SQ5SQ7地板接近開關(guān)SQ8SQ11= 3 * GB2繼電器向上和向下繼電器KM3、KM4快速、加速和慢速繼電器

57、KM5KM7= 4 * GB2指示燈上下方向燈E1，E2圖層指示器E3-E5層指令指示器E6-E8樓層呼叫燈E9E12報警信號燈E13= 5 * GB2門鎖輸入信號k3.3.2控制要求貨運(yùn)電梯的安全運(yùn)行有以下主要控制要求:= 1 * GB2貨梯位置的確定和顯示無論是轎廂內(nèi)的工作人員，還是在大廳等待貨梯的人員，都需要知道貨梯的位置，所以無論是轎廂還是大廳都有以樓層標(biāo)注的貨梯位置。但這還不夠。貨梯的運(yùn)行需要更準(zhǔn)確的貨梯位置信號，以滿足制動、停車等控制需求。通常，傳統(tǒng)貨運(yùn)電梯的位置信號由安裝在電梯井中的位置開關(guān)的磁傳感器提供。當(dāng)安裝在轎廂上的隔磁板插入傳感器時，傳感器發(fā)出位置信號并啟動樓層顯示。=

58、2 * GB2電梯轎廂運(yùn)行指令和大廳呼叫信號。工人可以按下轎廂控制面板上的樓層選擇按鈕來選擇貨運(yùn)電梯運(yùn)行的目的地樓層，這是選擇信號。按下按鈕后，信號應(yīng)被記憶，相應(yīng)的指示燈亮起。在大廳等候貨梯的工作人員可以按下大廳開門和門繼電器KM1和KM2的上行或下行呼叫信號，這是一個外部呼叫信號。這個信號還需要記住并點(diǎn)亮大堂的上行或下行指示燈，這些持有信號在滿足要求時應(yīng)能自動取消。= 3 * GB2自動運(yùn)行中貨梯的信號響應(yīng)貨梯自動運(yùn)行時，應(yīng)根據(jù)選擇和呼叫信號決定運(yùn)行方向和?？空?。正常情況下，貨梯按照先上后下的原則安排運(yùn)送貨物的順序，并規(guī)定運(yùn)行方向確定后，中途不響應(yīng)反向呼叫請求，直到到達(dá)該方向的最遠(yuǎn)站點(diǎn)才開始

59、返回。= 4 * GB2汽車的啟動和運(yùn)行當(dāng)轎廂運(yùn)行方向確定且轎廂門關(guān)閉后，開始運(yùn)行。跑步的初始階段是加速跑階段，之后是穩(wěn)定跑階段。= 5 * GB2電梯轎廂的平層和停放汽車運(yùn)行后，需要確定停在哪一層。平落地是指停車時，轎廂底部要與大堂的“地平面”齊平。一般都有具體的平飛著陸誤差規(guī)定，比如兩個平面之差不能超過5mm。平地板的停車過程應(yīng)在車底與停車地板平齊之前開始，先減速后制動，以滿足平地板的準(zhǔn)確性和工作人員的舒適性。工作原理PLC根據(jù)貨梯呼梯和減速信號決定電機(jī)的啟動、變速和電機(jī)轉(zhuǎn)向，并將信號發(fā)送給變頻器。當(dāng)貨梯電源空氣開關(guān)打開時，貨梯進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，開關(guān)信號輸入PLC，PLC掃描信號后啟動電梯。同

60、時，另一個觸點(diǎn)閉合，使變頻器的主接觸器通電，其常開主觸點(diǎn)閉合，為變頻器提供電源。此時按下底廳外的上行呼叫按鈕，貨梯門將打開，工作人員進(jìn)入轎廂并手動關(guān)門。進(jìn)入轎廂后，按下要到達(dá)的目的樓層的按鈕，即樓層選擇按鈕，PLC收到樓層選擇信號后會進(jìn)行記錄。比如樓層選擇在二樓，按下二樓的指令按鈕，PLC記錄后樓層選擇指示燈亮。貨梯門關(guān)閉后，PLC會根據(jù)轎廂與呼梯信號的相對位置進(jìn)行邏輯判斷，決定上行或下行方向。然后PLC指令繼電器(Y4，Y5，Y6)向變頻變壓調(diào)速裝置(VVVF變頻器)發(fā)出信號，電梯啟動，按照變頻器調(diào)整的加速曲線加速，直到運(yùn)行達(dá)到穩(wěn)速階段。當(dāng)?shù)竭_(dá)目標(biāo)樓層的減速點(diǎn)時，PLC控制器發(fā)出信號切斷高速