畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于PLC的載貨電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、蘇州市職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)（論文）題目 基于plc的載貨電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系 電子信息工程系 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 08電氣（2）班 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 2011年 5 月 29 日摘要隨著科學(xué)技術(shù)和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，人類(lèi)對(duì)土地的利用率越來(lái)越高，高層建筑也與日俱增，樓層的增加，給人們的出行造成了很大的不便。電梯因?yàn)槠浞奖?、安全、快速等特點(diǎn)逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚拇焦ぞ?，因此如何努力提高電梯系統(tǒng)的性能，保證電梯的運(yùn)行既高效節(jié)能又安全可靠也成為了當(dāng)下的一大研究課題。由于傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)采用的是繼電器邏輯控制電路，這種控制易出故障，維護(hù)不便，運(yùn)行壽命短，占地空間大，正逐步被淘汰。

2、 為了提高電梯控制系統(tǒng)的可靠性和設(shè)備的工作效率，本文設(shè)計(jì)了一套以plc為核心控制器的電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)，用來(lái)取代以往的較復(fù)雜的繼電器接觸器控制。系統(tǒng)的核心部分（控制部分）使用了日本三菱公司生產(chǎn)的fx2n-80型plc，在核心控制部分采用的是軟件程序控制，從而大大的提高了電梯故障檢查與維修的方便性和容易性，同時(shí)還克服了手動(dòng)操作所帶來(lái)的一些人為干擾因素，取得了良好的預(yù)期效果。關(guān)鍵詞：載貨電梯 ，plc，變頻器，梯形圖abstractalong with science and technology and the rapid development of market economy, the ut

3、ilization rate of mankind to land more and more high, high-rise buildings was growing, floor, give people travel increased caused great inconvenience. elevator because its convenient, safe, fast and so on characteristics gradually become an indispensable people daily life of transport, so how to eff

4、orts to improve the performance of the elevator system, ensure the elevator running both energy-efficient and safe reliable and become one of the present research topic. because the traditional elevator control system uses is relay logic control circuit, this control easy malfunction, maintenance, o

5、peration, short life inconvenience covers a large space, is gradually be eliminated. in order to improve the reliability of elevator control system and equipment work efficiency, this paper designed a set of core controller with plc for automatic control system, the elevator to replace before the re

6、lay - a complicated contactor controlling. the core of the system part (control section) uses the japanese mitsubishi company produces the fx2n - 80 type plc, in the core control part adopts is software program control, thus greatly improves the elevator for checking and maintenance convenience and

7、ease, also overcome the manual brings some human interference factors, made good the expected effect. keywords: plc, frequency converter, carrying the elevator, ladder diagram 目錄摘要1第1章 緒論11.1 電梯的起源與發(fā)展11.2 載貨電梯的特點(diǎn)與技術(shù)現(xiàn)狀21.3 本文的研究?jī)?nèi)容、意義3第2章 電梯的拖動(dòng)與控制技術(shù)42.1 電梯的定義與種類(lèi)42.1.1 電梯的定義42.1.2 電梯的種類(lèi)42.2 電梯的主要組成52.2

8、.1 電梯空間組成52.2.2 電梯功能組成52.3 電梯的主要拖動(dòng)技術(shù)62.4 電梯的主要控制技術(shù)7第3章 貨梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)93.1 可編程控制器（plc）93.1.1 可編程控制器（plc）的發(fā)展93.1.2 可編程控制器（plc）的定義93.1.3 可編程控制器（plc）的基本結(jié)構(gòu)103.1.4 可編程控制器（plc）的工作原理113.1.5 可編程控制器（plc）的性能指標(biāo)133.1.6 可編程控制器（plc）的特點(diǎn)與應(yīng)用143.2 變頻器143.2.1 變頻器的基本結(jié)構(gòu)143.2.2 變頻器的分類(lèi)153.2.3 變頻器的工作原理163.2.4 電梯變頻器調(diào)速控制的特點(diǎn)163.2

9、.5 變頻器的選擇173.3 貨梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想193.3.1 控制對(duì)象193.3.2 控制要求193.3.3 工作原理203.3.4 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)施203.4 本章小結(jié)22第4章 貨梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)244.1 貨梯運(yùn)行時(shí)控制的主要指標(biāo)244.2 輸入信號(hào)與編排244.3 貨梯轎廂內(nèi)、外控制按鈕的動(dòng)作要求254.4 控制程序流程圖254.5 本章小結(jié)31致謝33參 考 文 獻(xiàn)34第1章 緒論1.1 電梯的起源與發(fā)展電梯的起源可以追溯到距今5000年前，古埃及人在建造金字塔時(shí)就開(kāi)始使用了最原始的電梯。不過(guò)從那時(shí)一直到近代，電梯所需要的動(dòng)力都是由人或牲畜提供的，直到瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)，才大大的提

10、高了電梯的工作效率。數(shù)百年來(lái)人們制造過(guò)各種類(lèi)型的升降梯，但它們都具有一個(gè)共同的缺陷：只要起吊繩突然斷裂，升降梯便急速地墜落到底層，這使得電梯在安全方面有所欠缺。1854 年奧的斯設(shè)計(jì)了一種制動(dòng)器：在升降梯的平臺(tái)頂部安裝一個(gè)貨車(chē)用的彈簧及一個(gè)制動(dòng)桿與升降梯井道兩側(cè)的導(dǎo)軌相連結(jié)，起吊繩與貨車(chē)彈簧連結(jié)，這樣僅是起重平臺(tái)的重量就足以拉開(kāi)彈簧，避免與制動(dòng)桿接觸。如果繩子斷裂，貨車(chē)彈簧會(huì)將拉力減弱，兩端立刻與制動(dòng)桿咬合，即可將平臺(tái)牢固地原地固定免繼續(xù)下墜。然而真正能夠稱(chēng)為電梯（用電能驅(qū)動(dòng)升降梯）的產(chǎn)品應(yīng)該是在 20 世紀(jì)初才出現(xiàn)的。國(guó)際上無(wú)機(jī)房電梯已經(jīng)經(jīng)過(guò)了四代，第一代無(wú)機(jī)房電梯誕生與意大利，其誕生的主要

11、原因是歐洲對(duì)古建筑的保護(hù)以及與液壓電梯的競(jìng)爭(zhēng)。主要原理是電梯主機(jī)跨井道底置，即只有一個(gè)輪子在井道里；第二代無(wú)機(jī)房電梯也是井道底置式，但是將主機(jī)全部搬進(jìn)了井道；第三代無(wú)機(jī)房電梯為上置式，主機(jī)主要放置的形式為放在導(dǎo)軌上；而第三代至第四代無(wú)機(jī)房電梯的過(guò)渡產(chǎn)品為主機(jī)擱置于導(dǎo)軌頂部。 前兩代無(wú)機(jī)房電梯目前在歐洲已經(jīng)淘汰，淘汰的原因是安全隱患嚴(yán)重，所以在1997 年開(kāi)始幾乎沒(méi)有歐洲公司再使用該類(lèi)無(wú)機(jī)房電梯了。而第三代無(wú)機(jī)房電梯屬于改變前兩代無(wú)機(jī)房電梯的新產(chǎn)品，所以一時(shí)受到青睞。但是主機(jī)放在轎廂頂部的安全問(wèn)題及噪音十分不受歡迎，所以在歐洲也沒(méi)有得到發(fā)展。在第三代無(wú)機(jī)房電梯受到發(fā)展的只有通力的電梯。但是通力的

12、產(chǎn)品雖然比前兩代有了技術(shù)方面的突破，特別是主機(jī)的突破應(yīng)該說(shuō)對(duì)無(wú)機(jī)房技術(shù)的普遍應(yīng)用提供了十分好的契機(jī)；不過(guò)共振共鳴問(wèn)題沒(méi)有徹底解決是一個(gè)重要的技術(shù)設(shè)計(jì)缺陷。同時(shí)該種技術(shù)限制了速度及提升高度的提高。第三代至第四代過(guò)渡產(chǎn)品主要是 otis，而 otis 與第三代的無(wú)機(jī)房電梯另外一個(gè)區(qū)別在于使用的主機(jī)是軸式馬達(dá)，雖然軸式馬達(dá)可以節(jié)省頂層空間，但是由于他的結(jié)構(gòu)不同，所以最終頂層高度還不能最?。涣硗廨S式馬達(dá)的另外一個(gè)缺點(diǎn)是他并非能夠真正做到節(jié)能，且潛在的主機(jī)壽命可能會(huì)短（由于他的直徑小，需要高轉(zhuǎn)速提供，會(huì)造成馬達(dá)過(guò)熱或主軸咬死等問(wèn)題）。由此而推出的第四代無(wú)機(jī)房電梯，從根本上解決了前三代無(wú)機(jī)房電梯的缺陷，首

13、先是安全隱患得到解決，其次是共振共鳴問(wèn)題的解決，第三是速度上只要主機(jī)生產(chǎn)企業(yè)能夠供應(yīng)，提升高度及速度不存在技術(shù)問(wèn)題。所以第四代無(wú)機(jī)房電梯是目前世界上最先進(jìn)的無(wú)機(jī)房電梯。目前只有 waless 采用第四代無(wú)機(jī)房電梯，而且由于該技術(shù)只提供中國(guó)，所以目前世界上只有中國(guó)的 waless供應(yīng)商能夠提供第四代無(wú)機(jī)房電梯。第四代無(wú)機(jī)房電梯不只是無(wú)機(jī)房電梯技術(shù)已經(jīng)得到完美體現(xiàn)，最關(guān)鍵的是整體技術(shù)在中國(guó)達(dá)到最先進(jìn)的程度。該技術(shù)在 2002 年 3 月進(jìn)入中國(guó)尋找合作企業(yè)時(shí)，許多電梯企業(yè)均基本回絕該電梯技術(shù)的合作。只有中國(guó)的兩個(gè)企業(yè)為該最新的技術(shù)提供了運(yùn)轉(zhuǎn)場(chǎng)所，而且在半年多時(shí)間中已經(jīng)有三大系列、數(shù)十個(gè)型號(hào)。目前在

14、很多國(guó)家招標(biāo)項(xiàng)目及房地產(chǎn)商使用。由于其技術(shù)為 2002-2003 年世界最新技術(shù)，比目前中國(guó)生產(chǎn)的任何電梯的技術(shù)先進(jìn) 3-5 年。所有載人垂直升降電梯全部采用雙向安全鉗與雙向限速器，該雙向安全系統(tǒng)是目前中國(guó)電梯標(biāo)準(zhǔn)修改中選擇的安全系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，也是歐洲已經(jīng)采用的安全標(biāo)準(zhǔn)。 目前在中國(guó)市場(chǎng)最有代表性的無(wú)機(jī)房電梯就是通力的第三代無(wú)機(jī)房電梯，otis 的軸式主機(jī)無(wú)機(jī)房電梯，waless 的第四代無(wú)機(jī)房電梯。而在國(guó)內(nèi)大中項(xiàng)目中標(biāo)的大體就這三個(gè)品牌。2005 年中國(guó)新的電梯標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，第一第二代無(wú)機(jī)房電梯已經(jīng)不能再使用，而無(wú)機(jī)房電梯也在 2004 年有了飛速發(fā)展。估計(jì) 2005 年-2008 年中國(guó)的無(wú)機(jī)房電

15、梯將成為最主要的用戶選擇。1.2 載貨電梯的特點(diǎn)與技術(shù)現(xiàn)狀載貨電梯是主要為運(yùn)送貨物而設(shè)計(jì)的并有人伴隨的電梯，通常有專(zhuān)職司機(jī)操作。一般用在事業(yè)單位、商場(chǎng)、工礦企業(yè)、倉(cāng)庫(kù)等場(chǎng)所，貨梯的樓層停站大多數(shù)在 10 層以下，運(yùn)行速度一般在 0.63m/s 以下。 解放前，全國(guó)總共只有電梯 2000 臺(tái)，貨梯的數(shù)量就更加的微乎其微，而且國(guó)內(nèi)幾乎沒(méi)有電梯生產(chǎn)企業(yè)。解放后，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，電梯企業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。我國(guó)的電梯企業(yè)由 60 年代開(kāi)始起步，到了 70 年代己初具規(guī)模。 改革開(kāi)放后，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)載貨電梯的需求量急劇上升。在我國(guó)通過(guò)引進(jìn)國(guó)際電梯標(biāo)準(zhǔn)以及發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)產(chǎn)品和技術(shù)，產(chǎn)生了一支以中

16、外合資企業(yè)為主體的外向型企業(yè)隊(duì)伍。如中國(guó)迅達(dá)公司、天津奧梯斯公司、上海三菱公司、蘇州迅達(dá)公司和廣州電梯工業(yè)公司等企業(yè)，就是通過(guò)合資和補(bǔ)償貿(mào)易方式，引進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)管理和技術(shù)，不斷改善現(xiàn)有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和管理體制，使企業(yè)素質(zhì)和產(chǎn)品質(zhì)量都提高到了一個(gè)新水平，推出一代電梯新產(chǎn)品。為我國(guó)載貨電梯的快速發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1.3 本文的研究?jī)?nèi)容、意義當(dāng)今世界，電梯的生產(chǎn)情況與使用數(shù)量已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)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(guó)家，電梯的使用相當(dāng)普遍。世界上有名的幾家電梯公司，諸如：美國(guó)奧梯斯公司、瑞士訊達(dá)公司、日本三菱和日立公司、芬蘭科恩等，其電梯的產(chǎn)量已占世界市場(chǎng)的51%。其中，奧梯

17、斯公司和三菱公司是世界上最大的電梯生產(chǎn)企業(yè)。早期的電梯控制裝置主要是由繼電器、接觸器控制邏輯電路組成，存在功能弱、故障多、壽命短等缺點(diǎn)。目前，已經(jīng)廣泛采用可編程序控制器（plc）來(lái)控制電梯 plc 作為新一代工業(yè)控制器，以其接線簡(jiǎn)單，高可靠性和技術(shù)先進(jìn)性，在貨梯控制得到廣泛應(yīng)用，從而使貨梯由傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展為計(jì)算機(jī)控制的一個(gè)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(jì)的目的就在于用 plc 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器接觸控制邏輯電路，充分利用 plc的優(yōu)點(diǎn)和交流變頻變壓調(diào)速系統(tǒng)，通過(guò)串行通訊和遠(yuǎn)程監(jiān)控使貨梯的實(shí)際運(yùn)行更加的安全、高效。 設(shè)計(jì)內(nèi)容包括電梯的拖動(dòng)和控制技術(shù)，貨梯控制系統(tǒng)的

18、軟硬件設(shè)計(jì)（梯形圖程序設(shè)計(jì)），系統(tǒng)通訊，貨梯的監(jiān)控等組成部分。頁(yè)腳為頁(yè)碼，頁(yè)碼格式如下。第2章 電梯的拖動(dòng)與控制技術(shù)2.1 電梯的定義與種類(lèi)2.1.1 電梯的定義國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb7024.1-86 電梯名詞術(shù)語(yǔ)規(guī)定，電梯的定義:用電力拖動(dòng)，具有乘客或載貨轎廂，其運(yùn)行于垂直的或與垂直方向傾斜不大于 15 度角的兩側(cè)剛性導(dǎo)軌之間，運(yùn)送乘客和或貨物的固定設(shè)備。 另外，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) gb7588-87電梯制造與安裝規(guī)范，對(duì)電梯的技術(shù)含義作了如下敘述:乘客方便的進(jìn)出，轎廂至少部分的在兩根垂直的或與垂直方向成傾斜角小于15 度的剛性導(dǎo)軌之間運(yùn)行。 從以上的兩個(gè)條文可以理解電梯的含義:1電梯是由電力來(lái)驅(qū)拖動(dòng)的。沿著

19、垂直方向運(yùn)行的一種提升設(shè)備，可以是乘客的，也可以是載貨的。3轎廂要方便于乘坐乘客或承載貨物。2.1.2 電梯的種類(lèi)（1）按運(yùn)行速度分類(lèi)低速電梯快速電梯高速電梯超高速電梯（2）按用途分類(lèi) 乘客電梯載貨電梯客貨（兩用）電梯病床電梯住宅電梯雜物電梯船用電梯觀光電梯車(chē)輛電梯代號(hào)（3）按有無(wú)司機(jī)分類(lèi)有司機(jī)電梯無(wú)司機(jī)電梯有/無(wú)司機(jī)電梯（4）按控制方式分類(lèi)手柄控制電梯按鈕控制電梯信號(hào)控制電梯集選控制電梯下(或)上集選控制電梯并聯(lián)控制電梯梯群程序控制電梯梯群智能控制電梯微機(jī)控制電梯（5）按拖動(dòng)方式分類(lèi)直流電梯交流電梯液壓電梯齒輪齒條電梯螺桿式電梯直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)電梯2.2 電梯的主要組成2.2.1 電梯空間組成電

20、梯是“機(jī)”與“電”緊密結(jié)合的復(fù)雜產(chǎn)品，其基本結(jié)構(gòu)包括機(jī)械部分與電氣部分，但是從空間上考慮一般劃分為一下幾個(gè)部分。（1）機(jī)房部分包括電源開(kāi)關(guān)、曳引機(jī)、控制柜（屏）、選層器、導(dǎo)向輪、減速器、極限開(kāi)關(guān)、制動(dòng)抱閘裝置、機(jī)座等。（2）井道部分包括導(dǎo)軌、導(dǎo)軌支架、對(duì)重裝置、緩沖器、限速緊張裝置、補(bǔ)償鏈、隨行電纜、底坑及井道照明等。（3）層站部分包括層門(mén)（廳門(mén)）、呼梯裝置（召喚盒）、門(mén)鎖裝置、層站開(kāi)門(mén)裝置、層樓顯示裝置等。（4）轎廂部分包括轎廂、轎廂門(mén)、安全鉗裝置、平層裝置、安全窗、導(dǎo)靴、開(kāi)門(mén)機(jī)、轎內(nèi)操縱箱、指層燈、通信機(jī)報(bào)警裝置。2.2.2 電梯功能組成（1）曳引系統(tǒng)曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動(dòng)力,使

21、電梯運(yùn)行。曳引系統(tǒng)主要由曳引鋼絲繩,導(dǎo)向輪,反繩輪組成。（2）導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向系統(tǒng)的主要功能是限制轎廂和對(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)。導(dǎo)向系統(tǒng)主要由導(dǎo)軌、導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。（3）轎廂 轎廂是運(yùn)送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作部分。轎廂由轎廂架和轎廂體組成。 （4）門(mén)系統(tǒng) 門(mén)系統(tǒng)的主要功能是封住層站入口和轎廂入口。門(mén)系統(tǒng)由轎廂門(mén)、層門(mén)、開(kāi)門(mén)機(jī)、門(mén)鎖裝置組成。 （5）重量平衡系統(tǒng) 系統(tǒng)的主要功能是相對(duì)平衡轎廂重量，在電梯工作中能使轎廂與對(duì)重間的重量差保持在限額之內(nèi)，保證電梯的曳引傳動(dòng)正常。系統(tǒng)主要由對(duì)重和重量補(bǔ)償裝置組成。（6）電力拖動(dòng)系統(tǒng)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的功能是提供動(dòng)力，實(shí)行

22、電梯速度控制。電力拖動(dòng)系統(tǒng)由曳引電動(dòng)機(jī)、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置等組成。 （7）電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)的主要功能是對(duì)電梯的運(yùn)行實(shí)行操縱和控制。 電氣控制系統(tǒng)主要由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏(柜)、平層裝置、選層器等組成。 （8）安全保護(hù)系統(tǒng) 保證電梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故發(fā)生。 由限速器、安全鉗、緩沖器、端站保護(hù)裝置組成。2.3 電梯的主要拖動(dòng)技術(shù)(1)單雙速交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)技術(shù) 大家都知道交流電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊，維修簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。單雙速交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)采用開(kāi)環(huán)方式控制。線路簡(jiǎn)單，價(jià)格較低，因此目前仍在電梯上廣泛應(yīng)用。但它的缺點(diǎn)是舒適感較差，所以一般被用于載貨

23、電梯上。這種系統(tǒng)控制的電梯速度在1米/秒以下。(2) 交流電動(dòng)機(jī)定子調(diào)壓調(diào)速拖動(dòng)技術(shù)交流電動(dòng)機(jī)定子調(diào)壓調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)國(guó)外已大量應(yīng)用于電梯。這種系統(tǒng)采用可控硅閉環(huán)調(diào)速，加上能耗或渦流等制動(dòng)方式,使得它所控制的電梯能在中低速范圍內(nèi)大量取代直流快速和交流雙速電梯。它的舒適感好，平層準(zhǔn)確度高，而造價(jià)卻比直流電梯低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)，多用于2米/秒以下的電梯。(3) 直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)可控硅勵(lì)磁拖動(dòng)技術(shù)直流電動(dòng)機(jī)具有調(diào)速性能好，調(diào)速范圍大的特點(diǎn)。因此很早就應(yīng)用于電梯，采用發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)組形式驅(qū)動(dòng)。它控制的電梯速度達(dá)4m/s。但是，機(jī)組結(jié)構(gòu)體積大。耗電大，維護(hù)工作量較大，造價(jià)高。因此常用于對(duì)對(duì)速度、舒適感要

24、求較高的建筑物中。(4) 可控硅直流供電拖動(dòng)技術(shù)可控硅直接供電拖動(dòng)系統(tǒng)在工業(yè)上早有應(yīng)用。但用于電梯上卻要解決舒適感問(wèn)題 (尤其是低速段)。應(yīng)此應(yīng)用較晚，它幾乎與微機(jī)同時(shí)應(yīng)用，比起電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組形式的直流電梯，它有很多優(yōu)點(diǎn)如:機(jī)房占地節(jié)省35%，重量減輕40%，節(jié)能25%到35%。世界上最高速度的10m/s電梯就是采用這種系統(tǒng)，其調(diào)速比達(dá)1:1200。(5)交流調(diào)速拖動(dòng)技術(shù)80年代初，vvvf變頻變壓系統(tǒng)控制的電梯問(wèn)世。當(dāng)電動(dòng)機(jī)具有調(diào)壓（variable voltage縮寫(xiě)為vv）調(diào)速裝置時(shí)稱(chēng)為交流調(diào)速電梯，它采用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，卻可以達(dá)到直流電動(dòng)機(jī)的水平，其速度一般不高于1.75m/s。當(dāng)電

25、動(dòng)機(jī)具有調(diào)壓調(diào)頻（variable voltage variable frequency，縮寫(xiě)為vvvf）調(diào)速裝置時(shí)稱(chēng)為交流調(diào)頻調(diào)壓電梯，簡(jiǎn)稱(chēng)vvvf控制電梯，目前控制速度已達(dá)6m/s。它的體積小，重量輕，效率高，節(jié)省能源等幾乎包括了以往電梯的所有優(yōu)點(diǎn)。是目前最新的電梯拖動(dòng)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)應(yīng)用的就是這種拖動(dòng)技術(shù)。2.4 電梯的主要控制技術(shù)(1) 繼電器控制技術(shù) 繼電器由兩個(gè)主要的部件構(gòu)成，一是(電磁)線圈，二是(常開(kāi)、常閉)接點(diǎn).一旦繼電器線圈經(jīng)接點(diǎn)a接通電源，電流就流過(guò)線圈(稱(chēng)為得電)，使電磁鐵吸動(dòng)銜鐵。銜鐵通過(guò)機(jī)械作用使原來(lái)呈閉合狀態(tài)的常閉接點(diǎn)斷開(kāi)(成為吸斷)，緊接著使原來(lái)呈斷開(kāi)狀態(tài)的常開(kāi)接點(diǎn)

26、閉合(稱(chēng)為吸合)。反之，繼電器線圈斷電，電源不再給線圈供電(稱(chēng)為失電)，那么銜鐵釋放返回原位(簡(jiǎn)稱(chēng)復(fù)位)，常開(kāi)接點(diǎn)也隨之?dāng)嚅_(kāi)復(fù)位(稱(chēng)為釋斷)，緊接著常閉接點(diǎn)也復(fù)位閉合(稱(chēng)為釋合)。(2) 交流變頻變壓控制技術(shù) pwm控制技術(shù)是通用型變頻器中應(yīng)用十分廣泛的一種電壓和頻率控制方法，它可以極為有效地抑制輸出電壓的諧波，而且動(dòng)態(tài)響應(yīng)較好。在 頻率控制、效率等諸方面都有著十分顯著的優(yōu)點(diǎn)。pwm控制的原理 pwm是pulse width modulation的縮寫(xiě)，即脈寬調(diào)制。pwm控制是利用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷把直流電壓變?yōu)殡妷好}沖序列，并通過(guò)控制電壓脈沖寬度或周期以達(dá)到改變電壓的目的，或者控制電

27、壓脈沖寬度和脈沖序列的周期以達(dá)到變壓變頻的目的。在變頻調(diào)速應(yīng)用中，則主要是后者即變壓變頻。 形成pwm波形的方法有很多種，其中最基本的方法是利用三角形調(diào)制波和控制波的比較。控制系統(tǒng)通過(guò)比較電路將調(diào)制三角波與各相的控制波進(jìn)行比較，變換為邏輯電平，并通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路使功率器件交替導(dǎo)通和關(guān)斷，則變頻器輸出各相電壓波形。為使逆變器輸出電壓波形趨于正弦波，常采用spwm(sinusoidal pulse width modulation)控制方式。spwm控制 逆變器開(kāi)關(guān)模式信號(hào)通常情況下利用三相對(duì)稱(chēng)的正弦波參考信號(hào)（控制波）與一個(gè)共用的三角波載頻信號(hào)（調(diào)制波）互相比較來(lái)生成。 控制上常有單極性和雙極性?xún)煞N

28、情況所謂單極性控制，是指在輸出的半個(gè)周波內(nèi)同一相的兩個(gè)導(dǎo)電臂僅一個(gè)反復(fù)通斷而另一個(gè)始終截止。所謂雙極性控制是指在輸出的半個(gè)周波內(nèi)同一相的兩個(gè)導(dǎo)電臂互補(bǔ)交替通斷，具體工作情況與單極性控制類(lèi)似。第3章 貨梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1 可編程控制器（plc）3.1.1 可編程控制器（plc）的發(fā)展可編程序控制器的發(fā)展與計(jì)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)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。這些高新技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了可編程序控制器的發(fā)展，而可編程序控制器的發(fā)展又對(duì)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。從控制功能來(lái)看，可編程控制器的發(fā)展大致經(jīng)歷了4個(gè)階段：（1）初級(jí)階段：從第一臺(tái)

29、plc問(wèn)世到20世紀(jì)70年代中期（2）擴(kuò)展階段：從20世紀(jì)70年代中期到70年代末期（3）通信階段：20世紀(jì)70年代末期到80年代中期（4）開(kāi)放階段：從20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始由于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織提出了開(kāi)放系統(tǒng)互連的參考模型osi，使plc在開(kāi)放功能上有較大發(fā)展。主要表現(xiàn)為通信系統(tǒng)的開(kāi)放，使各制造廠商的產(chǎn)品可以通信，通信協(xié)議開(kāi)始標(biāo)準(zhǔn)化，使用戶得益。此外，plc開(kāi)始采用標(biāo)準(zhǔn)化軟件系統(tǒng)，增加高級(jí)語(yǔ)言編程，并完成了編程語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)化工作。這一階段的產(chǎn)品有西門(mén)子公司的s7系列，ab公司的plc-5，slc500，德維森的v80和ppc11，加拿大onlinecontrol公司與合控電氣公司所開(kāi)發(fā)的open

30、plc等。3.1.2 可編程控制器（plc）的定義由于plc在不斷發(fā)展，因此，對(duì)它下一個(gè)確切的定義是困難的。在二十世紀(jì)七十年代plc問(wèn)世后，由美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)(national electricmanufacturer association-nema)對(duì)plc下過(guò)如下的定義：plc是一種數(shù)字式的電子裝置。它使用可編程序的存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)指令，實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)和算術(shù)運(yùn)算等功能，用來(lái)對(duì)各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。 1987年，國(guó)際電工委員會(huì)(international electrical committee-iec)頒布了plc標(biāo)準(zhǔn)草案，其第3版對(duì)plc作了如下的定義：plc是一

31、種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。3.1.3 可編程控制器（plc）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）cpu模塊在plc系統(tǒng)中，cpu模塊相當(dāng)于人的大腦，它不斷地采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出。（2）i/o模塊輸入（input）模塊和輸出（output）模塊簡(jiǎn)稱(chēng)i/o模塊，它們是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)和cpu模塊的橋梁。輸入模塊用來(lái)接收和采集輸入信號(hào)。數(shù)字量（或開(kāi)關(guān)量）輸入模塊用

32、來(lái)接收從按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、數(shù)字撥碼開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、壓力繼電器等來(lái)的數(shù)字輸入信號(hào)；模擬量輸入模塊用來(lái)接收電位器，測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變送提供的連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號(hào)。數(shù)字量輸出模塊用來(lái)控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、批示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等輸出設(shè)備。模擬量輸出模塊用來(lái)控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝置。cpu模塊的工作電壓一般是dc5v，而plc的輸入/輸出信號(hào)電壓一般較高，如dc5v和ac220v。從外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲可能損壞cpu模塊中的元器件，或影響plc的正常工作。在i/o模塊中，用光電耦合器、小型繼電器等器件來(lái)隔離外部輸入電路和負(fù)載。i/o模塊除了傳遞信號(hào)外

33、，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的作用。（3）編程裝置編程裝置用來(lái)生成用戶程序，并對(duì)它進(jìn)行編輯、檢查和修改。手持式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，因此又叫做指令編程器。它的體積小，價(jià)格便宜，一般用來(lái)給小型plc編程，或者用來(lái)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維修。（4）電源plc一般使用220v交流電源或24v直流電源。內(nèi)部的開(kāi)關(guān)電源為各模塊提供各種直流電源。小型plc一般可以為輸入電路和外部的電子傳感器（如接近開(kāi)關(guān)）提供24v直流電源，驅(qū)動(dòng)plc負(fù)載的直流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(shí)，用戶程序中眾多的操作需要執(zhí)行。但cpu是不能同時(shí)執(zhí)行多個(gè)操作的，它只

34、能按分時(shí)操作原理每一時(shí)刻執(zhí)行一個(gè)操作。由于cpu的運(yùn)算處理速度較高，使得外部出現(xiàn)的結(jié)果從宏觀上來(lái)看幾乎是同時(shí)進(jìn)行的，這種分時(shí)操作的過(guò)程叫做cpu對(duì)程序的掃描。掃描叢0000號(hào)存儲(chǔ)地址所存放的第一條用戶程序開(kāi)始，再無(wú)中轉(zhuǎn)或跳轉(zhuǎn)的情況下，按存儲(chǔ)地址遞增的方向順序逐條掃描用戶程序即執(zhí)行，直到程序結(jié)束。每掃描完一次程序，就構(gòu)成一個(gè)掃描周期。然后再?gòu)念^開(kāi)始掃描，并周而復(fù)始地重復(fù)。順序掃描的工作方式簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化了程序設(shè)計(jì)，并為plc的可靠運(yùn)行提供了可靠的保障。一方面，所掃描的程序被執(zhí)行后，其結(jié)果馬上就可以被將要掃描到的指令所利用；另一方面，還可以利用cpu設(shè)置的定時(shí)器來(lái)監(jiān)視每次掃描是否超過(guò)規(guī)定的時(shí)間，從而避

35、免了由于cpu內(nèi)部故障使程序進(jìn)入死循環(huán)而造成故障的影響。（1）plc的基本工作如下（圖3-1）：輸入現(xiàn)場(chǎng)信息：在系統(tǒng)軟件的控制下，順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài)。執(zhí)行程序：順次掃描用戶程序中的各條指令，根據(jù)輸入狀態(tài)和指令內(nèi)容進(jìn)行邏輯運(yùn)算。輸出控制信號(hào)：根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，輸出狀態(tài)寄存器向各輸出點(diǎn)并行發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)所要求的邏輯控制功能。上述過(guò)程執(zhí)行完后，又重新開(kāi)始，反復(fù)地執(zhí)行。每執(zhí)行一遍所需的時(shí)間稱(chēng)為掃描周期。plc的掃描周期通常為幾十毫秒。圖3-1 plc基本工作過(guò)程圖（2）自診斷程序每次掃描開(kāi)始，先執(zhí)行一次自診斷程序，對(duì)各輸入輸出點(diǎn)、存儲(chǔ)器和cpu等進(jìn)行診斷，診斷的方法通常是測(cè)試出各部分的

36、當(dāng)前狀態(tài)，并與正常的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行比較，若兩者一致，說(shuō)明各部分工作正常，若不一致則認(rèn)為有故障。此時(shí)，plc立即啟動(dòng)關(guān)機(jī)程序，保留現(xiàn)行工作狀態(tài)，并關(guān)斷所有輸出點(diǎn)，然后停機(jī)。診斷結(jié)束后，如無(wú)故障，plc繼續(xù)掃描，檢查是否有編程器等的通信請(qǐng)求。如果有則進(jìn)行相應(yīng)的處理，比如，接受編程器發(fā)來(lái)的命令，把要顯示的狀態(tài)數(shù)據(jù)、出錯(cuò)信息送給編程器顯示等。處理完通信后，plc繼續(xù)往下掃描，輸入現(xiàn)場(chǎng)信息，順序執(zhí)行用戶程序，輸出控制信號(hào)，完成一個(gè)掃描周期。然后又從自診斷開(kāi)始，進(jìn)行第二輪掃描。plc就這樣不斷反復(fù)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器的連續(xù)控制，直到接收到停機(jī)命令，或因停電、出現(xiàn)故障等才停止工作。3.1.5 可編程控制器（plc

37、）的性能指標(biāo) plc的性能，通常是用以下多種指標(biāo)綜合表述，不同品種規(guī)格的plc其性能指標(biāo)是不盡相同的，要根據(jù)具體悄況來(lái)分析。（1）編程語(yǔ)言常用的有梯形圖語(yǔ)言、助記符語(yǔ)言、控制系統(tǒng)流程圖及某些高級(jí)語(yǔ)言等。不同的plc可能采用不同的編程語(yǔ)言。（2）用戶程序存貯容量用戶程序存貯器用以存貯通過(guò)編程輸入的用戶程序，其存貯容通常是以字為單位來(lái)計(jì)算。約定16位二進(jìn)制數(shù)為一個(gè)字，每1024個(gè)字為1k字。中小型的plc存貯容量一般在8k以下，大型的plc存貯量有的已達(dá)到256k及2m,在編程時(shí)每一條指令所占的存貯容a是1個(gè)字、2個(gè)字等。通常，對(duì)于一般的邏輯操作指令，每條指令占1個(gè)字，計(jì)時(shí)/計(jì)數(shù)、移位指令占2個(gè)字

38、，對(duì)于一般的數(shù)據(jù)操作指令，每條指令占2個(gè)字。也有的plc，用戶程序的存貯容量是用編程的步數(shù)來(lái)表示，每編一條語(yǔ)句為一步。（3）i/o總點(diǎn)數(shù)plc的輸入和輸出量有開(kāi)關(guān)量和模擬量?jī)煞N。對(duì)于開(kāi)關(guān)量i/o，其i/o總數(shù)用最大i/o點(diǎn)數(shù)表示:對(duì)于模擬量i/o，其中i/o總數(shù)用最大i/o通道路數(shù)表示。（4）掃描速度以ms/k字為單位表示。例如10ms/k表示掃描1k字的用戶程序所需的時(shí)間為l0ms。（5）指令種類(lèi)數(shù)和總條數(shù)用以表示plc的編程和控制功能。（6）內(nèi)部繼電器種類(lèi)和點(diǎn)數(shù)包括輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器(無(wú)斷電記憶和帶斷電記憶的)、計(jì)時(shí)器/計(jì)數(shù)器、移位寄存器、特殊繼電器等。而每種繼電器點(diǎn)數(shù)也不

39、一樣。（7）工作環(huán)境一般都能在下列環(huán)境條件下工作：溫度0-55攝氏度，濕度小于85%(無(wú)結(jié)露)。（8）特種功能有的plc還具有某些特種功能，例如自診斷功能，通信聯(lián)網(wǎng)功能，監(jiān)控功能，特殊功能模塊，遠(yuǎn)程i/o能力等。（9）其它除以上基本功能指標(biāo)以外，對(duì)于不同的plc，還可能列出其它一些指標(biāo)，如輸入輸出方式、一些主要硬件(如cpu、存貯器)的型號(hào)以及plc的環(huán)境適應(yīng)性能等。3.1.6 可編程控制器（plc）的特點(diǎn)與應(yīng)用（1）plc的特點(diǎn)為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境使用，與一般控制裝置相比較，plc機(jī)有以下特點(diǎn)： 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣編程簡(jiǎn)單，容易掌握減少了控制系統(tǒng)

40、的設(shè)計(jì)及施工的工作量體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便（2）plc的應(yīng)用領(lǐng)域目前，plc在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類(lèi)： 開(kāi)關(guān)量的邏輯控制 模擬量控制 運(yùn)動(dòng)控制 過(guò)程控制數(shù)據(jù)處理 通信及聯(lián)網(wǎng)3.2 變頻器3.2.1 變頻器的基本結(jié)構(gòu)通用變頻器的基本本構(gòu)成主要由主電路(包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器)和控制電路組成。（1）整流器電網(wǎng)側(cè)的變流器是整流器，它的作用是把三相(也可以是單相)交流電整流成直流電。（2）逆變器負(fù)載側(cè)的變流器為逆變器。最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式是利用六個(gè)半導(dǎo)體主開(kāi)關(guān)器件組成三相橋式

41、逆變電路。只要有規(guī)律地控制逆變器中主開(kāi)關(guān)器件的通與斷，就可以得到任意頻率的三相交流電輸出。（3）中間直流環(huán)節(jié)由于逆變器的負(fù)載為異步電動(dòng)機(jī)，屬于感性負(fù)載。無(wú)論電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)或是發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，其功率因數(shù)總不會(huì)為1。因此，在中間直流環(huán)節(jié)和電動(dòng)機(jī)之間總會(huì)有無(wú)功功率的交換。這種無(wú)功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能組件(電容器或電抗器)來(lái)緩沖。所以又稱(chēng)中間直流環(huán)節(jié)為中間直流儲(chǔ)能環(huán)節(jié)。（4）控制電路控制電路常由運(yùn)算電路、檢測(cè)電路、控制信號(hào)的輸入、輸出電路和驅(qū)動(dòng)電路等構(gòu)成其主要任務(wù)是完成對(duì)逆變器的開(kāi)關(guān)控制、對(duì)整流器的電壓控制以及完成各種保護(hù)功能等?？刂品椒梢圆捎媚M控制或數(shù)字控制。高性能的變頻器目前己經(jīng)采用微

42、型計(jì)算機(jī)進(jìn)行全數(shù)字控制，盡可能簡(jiǎn)化硬件電路，主要依靠軟件來(lái)完成各種功能。由于軟件的靈活性，數(shù)字控制方式常可以完成模擬控制方式難以完成的控制。圖3-2 變頻器的使用3.2.2 變頻器的分類(lèi)（1）按變換的環(huán)節(jié)分類(lèi)：可分為交-交變頻器，即將工頻交流直接變換成頻率電壓可調(diào)的交流，又稱(chēng)直接式變頻器；交-直-交變頻器，則是先把工頻交流通過(guò)整流器變成直流，然后再把直流變換成頻率電壓可調(diào)的交流，又稱(chēng)間接式變頻器，是目前廣泛應(yīng)用的通用型變頻器。（2）按直流電源性質(zhì)分類(lèi)：電流源型變頻器（電流型）。電流型變頻器的特點(diǎn)（優(yōu)點(diǎn)）是能扼制負(fù)載電流頻繁而急劇的變化。常選用于負(fù)載電流變化較大的場(chǎng)合。電壓型變頻器。電壓型變頻器

43、電壓型變頻器特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件采用大電容，負(fù)載的無(wú)功功率將由它來(lái)緩沖，直流電壓比較平穩(wěn)，直流電源內(nèi)阻較小，相當(dāng)于電壓源。（3）輸出電壓的調(diào)制方式分:pam(脈幅調(diào)制):變頻器輸出電壓的大小通過(guò)改變直流電壓的大小來(lái)進(jìn)行調(diào)制。在中小容量變頻器中，這種方式已經(jīng)很少采用。pwm(脈寬調(diào)制):變頻器輸出電壓的大小通過(guò)改變輸出脈沖的占空比來(lái)進(jìn)行調(diào)制。目前普通應(yīng)用的是占空比按正弦規(guī)律安排的正弦波脈寬調(diào)制(spwm)方式。此外，按控制方式分類(lèi)，按主開(kāi)關(guān)元器件分類(lèi)，按輸入電壓高低分類(lèi)。3.2.3 變頻器的工作原理我們知道，交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式位： n60 f(1s)/p (1)式中 n異步電動(dòng)機(jī)

44、的轉(zhuǎn)速； f異步電動(dòng)機(jī)的頻率； s電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率； p電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)。 由式(1)可知，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在050hz的范圍內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。3.2.4 電梯變頻器調(diào)速控制的特點(diǎn)目前變頻調(diào)速器已全部采用了數(shù)字化技術(shù),并且日趨小型化、高可靠性和高精度。從應(yīng)用角度看，其不僅具有顯著的節(jié)電性能，而且還具有如下的優(yōu)良性能：（1）高速響應(yīng)、低噪聲、大范圍、高精度平滑無(wú)級(jí)調(diào)速；（2）體積小、重量輕、可掛墻安裝，占地面積??；（3）保護(hù)功能完善，能自診斷顯示故障所

45、在，維護(hù)簡(jiǎn)便；（4）操作方便、簡(jiǎn)單；（5）內(nèi)設(shè)功能多，可滿足不同工藝要求；（6）具有通用的外部接口端子，可同計(jì)算機(jī)、plc聯(lián)機(jī)，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；（7）軟起動(dòng)、軟停機(jī)，具有電流限定和轉(zhuǎn)差補(bǔ)償控制；（8）電動(dòng)機(jī)直接在線起動(dòng)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)電流小，減小對(duì)電網(wǎng)和設(shè)備的沖擊，并具有轉(zhuǎn)矩提升功能，節(jié)省軟起動(dòng)裝置；（9）功率因數(shù)高，節(jié)省電容補(bǔ)償裝置；（10）與鼠籠式；轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)結(jié)合，使調(diào)速系統(tǒng)維護(hù)更加簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)。3.2.5 變頻器的選擇隨著變頻器性能價(jià)格比的提高，交流變頻調(diào)速已應(yīng)用到許多領(lǐng)域，由于變頻調(diào)速的諸多優(yōu)點(diǎn)，使得交流變頻調(diào)速在電梯行業(yè)也得到廣泛應(yīng)用。目前，有為電梯控制而設(shè)計(jì)的專(zhuān)用變頻器，其功能較強(qiáng)

46、，使用靈活，但其價(jià)格昂貴。因此，本設(shè)計(jì)沒(méi)有采用專(zhuān)用變頻器，而是選用了通用變頻器，通過(guò)合理的配置、設(shè)計(jì)和編程，同樣可以達(dá)到專(zhuān)用變頻器的控制效果。目前，市場(chǎng)流行的通用變頻器的種類(lèi)繁多，而電梯行業(yè)中使用的變頻器的品牌也不少，其控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也不盡相同，但其總的控制思想?yún)s是大同小異。電梯的調(diào)速要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能外，他的舒適度指標(biāo)往往是選擇的一項(xiàng)重要內(nèi)容。本設(shè)計(jì)中拖動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵在于保證電梯按理想的給定速度曲線運(yùn)行，以改善電梯運(yùn)行的舒適感;另外，由于電梯在建筑物內(nèi)的耗電量占建筑物總用電量的相當(dāng)比例，因此，電梯節(jié)約用電日益受到重視?？紤]以上各種因素，本設(shè)計(jì)選用安川vs一616g5型全數(shù)

47、字變頻器，它有磁通矢量控制、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(shí)降低了電機(jī)運(yùn)行損耗，特別適合電梯類(lèi)負(fù)載頻繁變化的場(chǎng)合。（1）616g5型變頻器的特點(diǎn)vs-616g5型變頻器是安川電機(jī)公司面向世界推出的21世紀(jì)通用型變頻器。這種變頻器不僅考慮了v/f控制，而且還實(shí)現(xiàn)了矢量控制，通過(guò)其本身的自動(dòng)調(diào)諧功能與無(wú)速度傳感器電流矢量控制，很容易得到高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與較高的調(diào)速范圍。vs-616g5變頻器的特點(diǎn)如下:包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。有豐富的內(nèi)藏與選擇功能。由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。保護(hù)功能完善、維修性能好。通

48、過(guò)lcd操作裝置，可提高操作性能。（2）616g5型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格616g5型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格如表3-1表3-1 616g5型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格3.3 貨梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想3.3.1 控制對(duì)象（1）按扭開(kāi)門(mén)按鈕sb1關(guān)門(mén)按鈕sb2層內(nèi)指令按鈕sb3sb5層召喚按鈕sb6sb9（2）開(kāi)關(guān)開(kāi)、關(guān)門(mén)行程開(kāi)關(guān)sq1、sq2向上、下運(yùn)行轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)sq3、sq4層接近開(kāi)關(guān)sq5sq7層接近開(kāi)關(guān)sq8sq11（3）繼電器上、下行繼電器km3、km4快、加、慢速繼電器km5km7（4）指示燈上、下行方向燈e1、e2層指示燈e3e5層內(nèi)指令指示燈e6e8層召喚燈e9e12報(bào)警信號(hào)燈e13(5)門(mén)鎖輸入信號(hào)k3.3

49、.2 控制要求貨梯的安全運(yùn)行有以下一些主要控制要求：(1)貨梯位置的確定與顯示(2)轎廂內(nèi)的運(yùn)行命令及門(mén)廳的召喚信號(hào)(3)貨梯自動(dòng)運(yùn)行時(shí)的信號(hào)響應(yīng)(4)轎廂的啟動(dòng)與運(yùn)行(5)轎廂的平層與停車(chē)3.3.3 工作原理電機(jī)啟動(dòng)、換速、電機(jī)轉(zhuǎn)向是由plc根據(jù)貨梯呼梯、減速等信號(hào)做出決策發(fā)出信號(hào)給變頻器。當(dāng)貨梯電源空氣開(kāi)關(guān)合上，貨梯進(jìn)入運(yùn)行操作狀態(tài)，給plc的輸入一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)，plc掃描到該信號(hào)后就可以啟動(dòng)電梯。同時(shí)另一個(gè)觸點(diǎn)閉合，使變頻器的主接觸器有電，其常開(kāi)主觸頭閉合，提供變頻器電源。這時(shí)，在底端廳外按下上行召喚按鈕，貨梯門(mén)打開(kāi)，工作人員進(jìn)入轎廂，手動(dòng)關(guān)門(mén)。進(jìn)入轎廂后，按下要到達(dá)的目的樓層按鈕，即選層

50、按鈕，plc按收到選層信號(hào)后進(jìn)行記錄。例如：若選層在二樓，則2層內(nèi)指令按鈕被按下，plc記錄好后使選層指示燈亮，貨梯門(mén)關(guān)閉后，plc根據(jù)轎廂與召喚信號(hào)的相對(duì)位置進(jìn)行邏輯判斷，決定上行或下行方向。于是plc指令繼電器（y4、y5、y6）發(fā)出信號(hào)給變頻變壓調(diào)速裝置（vvvf變頻器），電梯就按變頻器內(nèi)部調(diào)好的加速度曲線進(jìn)行起動(dòng)，加速，直至運(yùn)行到達(dá)穩(wěn)速階段。在到達(dá)目的層的減速點(diǎn)時(shí)，plc控制器發(fā)出切斷高速度信號(hào)，變頻器以設(shè)定的減速度將最大速度減至爬行速度。電梯進(jìn)入短暫的爬行期時(shí)，直到平層開(kāi)關(guān)起作用，plc收到該信號(hào)，就使輸出繼電器（y4、y5）都斷開(kāi)，送到vvvf變頻器中，vvvf變頻就進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)，

51、直至貨梯減速到零，進(jìn)行抱閘制動(dòng)，則貨梯平穩(wěn)準(zhǔn)確地停靠在所對(duì)應(yīng)的層站上。在貨梯的平層過(guò)程中，變頻器通過(guò)調(diào)整平層速度來(lái)調(diào)整平層精度,在貨梯到距平層位置一定時(shí),，有平層開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)低速信號(hào)，從而達(dá)到平層的準(zhǔn)確可靠。平層后，貨梯進(jìn)行開(kāi)，關(guān)門(mén)動(dòng)作。3.3.4 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)施(1)電梯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能：電梯無(wú)司機(jī)人工駕駛，完全自動(dòng)響應(yīng)層站召喚和轎廂內(nèi)指令。電梯起動(dòng)后，轎廂在一樓，若一樓有呼梯信號(hào)，則開(kāi)門(mén)。當(dāng)電梯“懸?！睍r(shí)，若有呼梯信號(hào)且信號(hào)對(duì)應(yīng)的樓層高于當(dāng)前樓層時(shí)，則電梯處于上升狀態(tài)，反之則下降。電梯運(yùn)行時(shí)只響應(yīng)順向呼梯信號(hào)，對(duì)反向呼梯信號(hào)只作記憶。電梯在運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)具有自動(dòng)換速、指層顯示狀戈押示、極限位

52、置保護(hù)等功能(2)電梯操作方式：?jiǎn)无I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。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。(3)轎廂運(yùn)行速度曲線為了滿足舒適感提高運(yùn)輸效率及正確平層要求，電梯的速度給定曲線是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。人們對(duì)于速度變化的敏感度主要是加速度的變化率，舒適感就意味著要平滑的加速和減速。為了獲得良好的舒適感，將電梯的起制動(dòng)速度曲線設(shè)計(jì)成由兩段拋物線(s曲線)及一段直線構(gòu)成，而這一曲線形狀的構(gòu)成及改變，則是由加速度斜率及

53、s曲線變化率決定的。見(jiàn)下圖。圖3-3 速度運(yùn)行曲線加速斜率是以速度給定從0加速到1000轉(zhuǎn)/分所需要的時(shí)間來(lái)定義的。其含義為加速度由0加速到1000轉(zhuǎn)/秒2所需要的時(shí)間。因此通過(guò)改變起動(dòng)加速時(shí)間可獲得不同的起動(dòng)曲線斜率。增大加速時(shí)間值，起動(dòng)曲線變緩。反之，起動(dòng)曲線彎曲部分變急。而s曲線變化率的變化，也可通過(guò)改變s曲線起始，終了加速時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)。(4)根據(jù)以上信息，貨梯變頻調(diào)速的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖如下：圖3-4 貨梯變頻調(diào)速的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖3.4 本章小結(jié)本章主要介紹的是貨梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。硬件為plc和變頻器。(1)可編程序控制器的發(fā)展經(jīng)歷了四個(gè)階段即初創(chuàng)階段、擴(kuò)展階段、通信功能實(shí)現(xiàn)階段和開(kāi)放階

54、段。plc是一種數(shù)字式的電子裝置。它使用可編程序的存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)指令，實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)和算術(shù)運(yùn)算等功能，用來(lái)對(duì)各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。可編程控制器（plc）的基本結(jié)構(gòu)主要由中央處理單元cpu、存儲(chǔ)器、輸入、輸出等部分組成。工作原理包括：1)輸入現(xiàn)場(chǎng)信息；2)執(zhí)行程序；3)輸出控制信號(hào)。上述過(guò)程執(zhí)行完后，又重新開(kāi)始，反復(fù)地執(zhí)行。plc的性能指標(biāo)有編程語(yǔ)言、用戶程序存貯容量、i/0總點(diǎn)數(shù)、掃描速度、指令種類(lèi)數(shù)和總條數(shù)、.內(nèi)部繼電器的種類(lèi)和點(diǎn)數(shù)等?？删幊炭刂破鞒司邆淅^電器控制系統(tǒng)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的原有功能外，還有其自己的特點(diǎn)。目前典型的plc應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：1)順序控制2

55、)過(guò)程控制3)數(shù)據(jù)處理4)通信聯(lián)網(wǎng)。(2)在交流調(diào)速系統(tǒng)中，變頻器的作用是將頻率固定的交流電變換成38頻率連續(xù)可調(diào)的三相交流電。通用變頻器的基本構(gòu)成主要由主電路(包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器)和控制電路組成。變頻器的分類(lèi)：按變換環(huán)節(jié)分：交交變頻器又稱(chēng)為直接式變頻器交直交變頻器又稱(chēng)為間接式變頻器。通用變頻器就屬于這種形式。按輸出電壓的調(diào)制方式分：p am(脈幅調(diào)制)p wm(脈寬調(diào)制)。變頻器的矢量控制原理是設(shè)法模擬直流電動(dòng)機(jī)的控制特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行交流電動(dòng)機(jī)的控制。電梯變頻調(diào)速控制的特點(diǎn):電梯變頻調(diào)速使用的是異步電動(dòng)機(jī)；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。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。本設(shè)計(jì)選用了通用變頻器，通過(guò)合理的配置、設(shè)計(jì)和編程，同樣可以達(dá)到專(zhuān)用變頻器的控制效果。(3)貨梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想。貨梯控制系統(tǒng)可分為調(diào)速部分和邏輯控制部分。調(diào)速部分的性能對(duì)貨梯運(yùn)行時(shí)乘客的舒適感有著重要影響，邏輯控制部分則是貨梯安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。第4章 貨梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1 貨梯運(yùn)行時(shí)控制的主要指標(biāo)(1)貨梯運(yùn)行到位后具有手動(dòng)開(kāi)門(mén)關(guān)門(mén)功能。(2)利用指示燈顯