基于PLC的變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)設(shè)計

1、本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）設(shè)計(論文)題目： 基于PLC的變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 姓 名: 學(xué) 號: 摘 要本設(shè)計針對我國電梯業(yè)的現(xiàn)狀，將可編程序控制器(PLC)應(yīng)用于四層電梯進(jìn)行邏輯控制，通過合理的選擇和設(shè)計，不但提高了電梯可靠性、可維護(hù)性以及靈活性，同時延長了使用壽命，縮短了電梯的開發(fā)周期，并提高了電梯的控制水平，改善了電梯運(yùn)行的舒適感，使電梯達(dá)到了較為理想的控制效果。本文所設(shè)計的電梯與傳統(tǒng)的電梯相比，在運(yùn)行上具有良好的舒適感，在生活中可以節(jié)約電能，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，達(dá)到了理想的目的。該電梯控制系統(tǒng)具有指層、廳召喚、選層選向、手動和自動等功能，具有集選控制的特點(diǎn)。在介

2、紹電梯基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，深入分析了電梯的工作原理，闡述了PLC的優(yōu)點(diǎn)及特點(diǎn)，重點(diǎn)分析了電梯的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，研究并提出了基于PLC電梯控制系統(tǒng)設(shè)計的實現(xiàn)方案，最后對本論文的研究內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)與展望。關(guān)鍵詞：電梯；變頻器；PLC控制；變頻調(diào)速AbstractThe design for the status quo of Chinas elevator industry will be a programmable logic controller (PLC) used for four-storey elevator control logic, through the rational

3、selection and design, not only to improve the reliability of the elevator, maintainability, and flexibility, while extending the of life and shorten the development cycle of the elevator and the elevator control to raise the level of the elevator operation to improve the comfort, so that the lift to

4、 reach a more satisfactory control effect. In this paper, the design of the elevator by the elevator when compared with the traditional, in the run with good comfort, in life can save energy, and achieved good economic and social benefits to achieve the desired purpose. The elevator control system h

5、as a mean layer, the Office of calls to the layer selected, manual and automatic functions with a set of features to control the election. In introducing the basic structure of the lift on the basis of the depth analysis of the working principle of the elevator, on the merits and characteristics of

6、PLC, the focus of an analysis of the lift hardware design and software design, research and PLC based control system designed to lift the achievement of the program, Finally, the study of this thesis are summarized and prospects. Key words：Elevator，PLC control，VVVF，Inverter 目錄摘 要IAbstractII第1章 緒論11.

7、1 課題的研究背景11.2 電梯繼電器控制系統(tǒng)21.2.1 電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)21.2.2 電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問題21.3 PLC及其在電梯控制中的應(yīng)用特點(diǎn)31.3.1 PLC的特點(diǎn)31.3.2 PLC控制電梯的優(yōu)點(diǎn)31.4 變頻調(diào)速控制電梯的特點(diǎn)4第2章 電梯的概述52.1 電梯的基本結(jié)構(gòu)52.2 電梯的種類7第3章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及基本方案的選擇103.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)103.2PLC的選擇113.2.1 PLC的定義113.2.2 PLC的主要功能和應(yīng)用113.2.3 I/O點(diǎn)數(shù)的估算123.2.4 PLC的選型123.2.5 SIMATIC S7-300系列PLC系統(tǒng)基本構(gòu)成1

8、43.2.6 S7-300系列PLC模塊性能簡介153.3 變頻器的選擇163.3.1 變頻器的分類173.3.2 簡述通用變頻器概況173.3.3 VS-616G5型通用變頻器193.3.4 變頻器的參數(shù)設(shè)置21第4章 硬件設(shè)計及參數(shù)計算234.1 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計234.1.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則234.1.2 PLC的控制系統(tǒng)的設(shè)計244.1.3 設(shè)計思想244.2 電梯曳引電機(jī)及門電機(jī)電路設(shè)計274.3 電梯自動門的設(shè)計284.4 換速和平層感應(yīng)器裝置294.5 電梯的安全保護(hù)環(huán)節(jié)304.6 運(yùn)行方向燈、轎內(nèi)指令及廳外召喚信號燈334.7 PLC外部接線設(shè)計35第5章系

9、統(tǒng)軟件開發(fā)365.1 電梯的三個工作狀態(tài)365.1.1 電梯的自檢狀態(tài)365.1.2 電梯的正常工作狀態(tài)365.1.3 電梯強(qiáng)制工作狀態(tài)365.2 系統(tǒng)的軟件開發(fā)實現(xiàn)375.2.1 軟件設(shè)計特點(diǎn)375.2.2 軟件流程設(shè)計385.2.3 電梯的外指令、內(nèi)召喚信號的登記、消除回路395.2.4 電梯的平層信號處理415.2.5 電梯的選層定向及反向截梯回路425.2.6 內(nèi)指令外召喚信號的保持465.2.7 各樓層停車信號485.2.8 自動開關(guān)門49結(jié) 論52致 謝53參 考 文 獻(xiàn)54附錄 梯形圖55外文文獻(xiàn)62第1章 緒論1.1 課題的研究背景電梯是高層賓館、商店、住宅、多層廠房和倉庫等高

10、層建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。隨著社會的發(fā)展，建筑物規(guī)模越來越大，樓層越來越多，對電梯的調(diào)速精度、調(diào)速范圍等靜態(tài)和動態(tài)特性提出了更高的要求。電梯是集機(jī)電一體的復(fù)雜系統(tǒng)，不僅涉及機(jī)械傳動、電氣控制和土建等工程領(lǐng)域，還要考慮可靠性、舒適感和美學(xué)等問題。而對現(xiàn)代電梯而言，應(yīng)具有高度的安全性。事實上，在電梯上已經(jīng)采用了多項安全保護(hù)措施。在設(shè)計電梯的時候，對機(jī)械零部件和電器元件都采取了很大的安全系數(shù)和保險系數(shù)。然而，只有電梯的制造，安裝調(diào)試、售后服務(wù)和維修保養(yǎng)都達(dá)到高質(zhì)量，才能全面保證電梯的最終高質(zhì)量。在國外，已“法規(guī)”實行電梯制造、安裝和維修一體化，實行由各制造企業(yè)認(rèn)可的、法規(guī)認(rèn)證的專業(yè)安裝隊伍

11、維修單位，承擔(dān)安裝調(diào)試、定期維修和檢查試驗，從而為電梯運(yùn)行的可靠性和安全性提供了保證。因此，可以說乘坐電梯更安全。美國一家保險公司對電梯的安全性做過認(rèn)真地調(diào)查和科學(xué)計算，其結(jié)論是：乘電梯比走樓梯安全5倍。據(jù)資料統(tǒng)計，在美國乘其他交通工具的人數(shù)每年約為80億人次，而乘電梯的人數(shù)每年卻有540億人次之多。目前，由可編程序控制器(PLC)和微機(jī)組成的電梯運(yùn)行邏輯控制系統(tǒng)，正以很快的速度發(fā)展著。采用PLC控制的電梯可靠性高、維護(hù)方便、開發(fā)周期短，這種電梯運(yùn)行更加可靠，并具有很大的靈活性，可以完成更為復(fù)雜的控制任務(wù)，己成為電梯控制的發(fā)展方向?？删幊绦蚩刂破鳎俏C(jī)技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是

12、在順序控制器和微機(jī)控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型控制器，是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的專用計算機(jī)。自1969年針對工業(yè)自動控制的特點(diǎn)和需要而開發(fā)的第一臺PLC問世以來，迄今己30多年，它的發(fā)展雖然包含了前期控制技術(shù)的繼承和演變，但又不同于順序控制器和通用的微機(jī)控制裝置。它不僅充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)來滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實時控制要求，同時也照顧到現(xiàn)場電氣操作維護(hù)人員的技能和習(xí)慣，摒棄了微機(jī)常用的計算機(jī)編程語言的表達(dá)方式，獨(dú)具風(fēng)格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學(xué)，調(diào)試和查錯都很容易。用戶買到所需PLC后，只需按說明書或提示，做少量

13、的安裝接線和用戶程序的編制工作，就可靈活而方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。而且用戶程序的編制、修改和調(diào)試不需要具有專門的計算機(jī)編程語言知識。這樣就破除了“電腦”的神秘感，推動了計算機(jī)技術(shù)的普遍應(yīng)用?？删幊绦蚩刂破鱌LC在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制中是最值得重視的先進(jìn)控制技術(shù)。PLC現(xiàn)已成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱(PLC、CAD/CAM、ROBOT)之一，以其可靠性、邏輯功能強(qiáng)、體積小、可在線修改控制程序、具有遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)功能，易與計算機(jī)接口、能對模擬量進(jìn)行控制、具備高速記數(shù)與位控等高性能模塊等優(yōu)異性能，同益取代由大量中間繼電器、時間繼電器、記數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)的繼電一接觸控制系統(tǒng)，在機(jī)械、化工、石油、冶

14、金、輕工、電子、紡織、食品、交通等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。PLC的應(yīng)用深度和廣度已經(jīng)成為一個國家工業(yè)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志之一?？傊娞莸目刂剖潜容^復(fù)雜的，可編程控制器的使用為電梯的控制提供了廣闊的空間。PLC是專門為工業(yè)過程控制而設(shè)計的控制設(shè)備，隨著PLC應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，將使得它的體積大大減小，功能不斷完善，過程的控制更平穩(wěn)、可靠，抗干擾性能增強(qiáng)、機(jī)械與電氣部件有機(jī)地結(jié)合在一個設(shè)備內(nèi)，把儀表、電子和計算機(jī)的功能綜合在一起。因此，它已經(jīng)成為電梯運(yùn)行中的關(guān)鍵技術(shù)。1.2 電梯繼電器控制系統(tǒng)1.2.1 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處理均由硬件實現(xiàn)，線路直觀，易于理解和掌握，適合于

15、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，價格較便宜。(4) 多年來我國一直生產(chǎn)這類電梯，技術(shù)成熟，己形成系列化產(chǎn)品，技術(shù)資料圖紙齊全，熟悉、掌握的人員較多。1.2.2 電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問題 (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

16、，機(jī)械動作噪音大。(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，給乘用人員帶來不便和驚憂。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會造成電梯機(jī)械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。1.3 PLC及其在電梯控制中的應(yīng)用特點(diǎn)1.3.1 PLC的特點(diǎn) PLC控制制系統(tǒng)由于運(yùn)行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強(qiáng)，設(shè)計和調(diào)試周期較短等優(yōu)點(diǎn)，倍受人們重視等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式，目前也廣泛用十傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的技術(shù)改造。 PLC是一種專門從事邏輯控制的微型計算機(jī)系統(tǒng)。由于P

17、LC具有性能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、設(shè)計配置靈活等特點(diǎn)。因此在工業(yè)控制方面得到了廣泛應(yīng)用。自80年代后期PLC引入我國電梯行業(yè)以來，由PLC組成的電梯控制系統(tǒng)被許多電梯制造廠家普遍采用。并形成了一系列的定型產(chǎn)品。在傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)的改造工程中，PLC系統(tǒng)一直是主流控制系統(tǒng)。電梯控制系統(tǒng)分為調(diào)速部分和邏輯控制部分。調(diào)速部分的性能對電梯運(yùn)行是乘客的舒適感有著重要影響，而邏輯控制部分則是電梯安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。為了改善電梯的舒適感和運(yùn)行的可靠性，現(xiàn)在都改為用PLC來控制電梯的運(yùn)行，這樣大大提高了電梯的性能?？删幊炭刂破?Programmable Logic controller，簡稱PLC)是以微處理器為

18、基礎(chǔ)，綜合了計算機(jī)技術(shù)與自動化技術(shù)而開發(fā)的新一代工業(yè)控制器。它具有可靠性高、適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的高溫、沖擊和振動等惡劣環(huán)境的特點(diǎn)，已成為解決自動控制問題的最有效工具，是當(dāng)前先進(jìn)工業(yè)自動化的二大支柱之一。1.3.2 PLC控制電梯的優(yōu)點(diǎn)(1) 在電梯控制中采用了PLC，用軟件實現(xiàn)對電梯運(yùn)行的自動控制，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)簡單，外部線路簡化。(3) PLC可實現(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)行故障自動檢測與報警顯示，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) 更改控制方案時不需改動硬件接

19、線。1.4 變頻調(diào)速控制電梯的特點(diǎn)隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和計算機(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。電動機(jī)交流變頻技術(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、推動技術(shù)進(jìn)步的一種手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速性能和起制動平穩(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)而被國內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。(1) 變頻調(diào)速電梯使用的是異步電動機(jī)，比同容量的直流電動機(jī)具有體積小、占空間小、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、可靠性高、價格低等優(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

20、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)，明顯改善了電動機(jī)供電電源的質(zhì)量，減少諧波，提高了效率和功率因數(shù)，節(jié)能明顯。第2章 電梯的概述本章介紹了電梯系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及各種分類方式。電梯控制系統(tǒng)主要分為機(jī)械和電氣兩大部分，詳細(xì)介紹電梯系統(tǒng)的組成和分類，為下面系統(tǒng)設(shè)計做準(zhǔn)備。2.1 電梯的基本結(jié)構(gòu) 電梯是機(jī)電一體化產(chǎn)品。目前使用的電梯絕大多數(shù)為電力拖動、鋼絲繩曳引式結(jié)構(gòu)，其機(jī)械部分由曳引系統(tǒng)，轎廂和門系統(tǒng)，平衡系統(tǒng)，導(dǎo)向系統(tǒng)以及機(jī)械安全保護(hù)裝置組成；而電氣控制部分由電力拖動系統(tǒng)，運(yùn)行邏輯功能控制系統(tǒng)和電氣安全保護(hù)等系統(tǒng)組成。電梯的基本

21、結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。圖2.1 電梯基本結(jié)構(gòu)1. 控制柜(屏) 2. 曳引機(jī) 3. 曳引鋼絲繩 4. 限速器 5. 限速器鋼繩 6. 限速器張緊裝置 7. 轎廂 8. 安全鉗 9. 轎廂門安全觸板 10. 導(dǎo)軌 11. 對重 12. 廳門 13. 緩沖器圖(1)曳引系統(tǒng)電梯曳系統(tǒng)的功能是輸出動力和傳遞動力，驅(qū)動電梯運(yùn)行。主要由曳引機(jī)，曳引鋼絲繩，導(dǎo)向輪和反繩輪組成。曳引機(jī)為電梯的運(yùn)行提供動力，由電動機(jī)，曳引輪，連軸器，減速箱，和電磁制動器組成。曳引鋼絲的兩端分別連轎廂和對重，依靠鋼絲繩和曳引輪之間的摩擦來驅(qū)動轎廂升降。導(dǎo)向輪的作用是分開轎廂和對重的間距，采用復(fù)繞型還可以增加曳引力。(2)導(dǎo)向系統(tǒng)

22、導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。它的作用是限制轎廂和對重的活動自由度，使得轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌做升降運(yùn)動。(3)門系統(tǒng)門系統(tǒng)有轎廂門，層門，開門，連動機(jī)構(gòu)等組成。轎廂門設(shè)在轎廂入口，由門扇，門導(dǎo)軌架，等組成，層門設(shè)在層站入口處。開門機(jī)設(shè)在轎廂上，是轎廂和層門的動力源。(4)轎廂轎廂是運(yùn)送乘客或者貨物的電梯組件。它是有轎廂架和轎廂體組成的。轎廂架是轎廂體的承重機(jī)構(gòu)，由橫梁，立柱，底梁，和斜拉桿等組成。轎廂體由廂底，轎廂壁，轎廂頂以及照明通風(fēng)裝置，轎廂裝飾件和轎廂內(nèi)操縱按鈕板等組成。轎廂體空間的大小由額定載重量和額定客人數(shù)決定。(5)重量平衡系統(tǒng)重量平衡系統(tǒng)由對重和重量補(bǔ)償裝置組成。對重由對重

23、架和對重塊組成。對重將平衡轎廂自重和部分額定載重。重量補(bǔ)償裝置是補(bǔ)償高層電梯中轎廂與對重側(cè)曳引鋼絲繩長度變化對電梯的平衡設(shè)計影響的裝置。(6)電力拖動系統(tǒng)電力拖動系統(tǒng)由曳引電機(jī)，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，調(diào)速裝置等組成，它的作用是對電梯進(jìn)行速度控制。曳引電機(jī)是電梯的動力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電機(jī)或者直流電機(jī)。供電系統(tǒng)是為電機(jī)提供電源的裝置。速度反饋系統(tǒng)是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運(yùn)行速度信號。一般采用測速發(fā)電機(jī)或速度脈沖發(fā)生器與電機(jī)相連。調(diào)速裝置對曳引電機(jī)進(jìn)行速度控制。(7)電氣控制系統(tǒng)電梯的電氣控制系統(tǒng)由控制裝置，操縱裝置，平層裝置，和位置顯示裝置等部分組成。其中控制裝置根據(jù)電梯的運(yùn)行邏輯功能要求

24、，控制電梯的運(yùn)行，設(shè)置在機(jī)房中的控制柜上。操縱裝置是由轎廂內(nèi)的按鈕箱和廳門的召喚箱按鈕來操縱電梯的運(yùn)行的。平層裝置是發(fā)出平層控制信號，使電梯轎廂準(zhǔn)確平層的控制裝置。所謂平層，是指轎廂在接近某一樓層的?？空緯r，欲使轎廂地坎與廳門地坎達(dá)到同一平面的操作。位置顯示裝置是用來顯示電梯所在樓層位置的轎內(nèi)和廳門的指示燈，廳門指示燈還用箭頭指示電梯的運(yùn)行方向。(8)安全保護(hù)系統(tǒng)安全保護(hù)系統(tǒng)包括機(jī)械的和電氣的各種保護(hù)系統(tǒng)，可保護(hù)電梯安全的使用。機(jī)械方面的有：限速器和安全鉗起超速保護(hù)作用，緩沖器起沖頂和撞底保護(hù)作用，還有切斷總電源的極限保護(hù)裝置。電氣方面的安全保護(hù)在電梯的各個運(yùn)行環(huán)節(jié)中都有體現(xiàn)。2.2 電梯的種

25、類根據(jù)建筑的高度、用途及客流量（或物流量）的不同，而設(shè)置不同類型的電梯。目前電梯的基本分類方法大致如下：(1)按用途分類乘客電梯：為運(yùn)送乘客設(shè)計的電梯，要求有完善的安全設(shè)施以及一定的轎內(nèi)裝飾。載貨電梯：主要為運(yùn)送貨物而設(shè)計，通常有人伴隨的電梯。醫(yī)用電梯：為運(yùn)送病床、擔(dān)架、醫(yī)用車而設(shè)計的電梯，轎廂具有長而窄的特點(diǎn)。雜物電梯：供圖書館、辦公樓、飯店運(yùn)送圖書、文件、食品等設(shè)計的電梯。觀光電梯：轎廂壁透明，供乘客觀光用的電梯。車輛電梯：用作裝運(yùn)車輛的電梯。船舶電梯：船舶上使用的電梯。建筑施工電梯：建筑施工與維修用的電梯。其它類型的電梯，除上述常用電梯外，還有些特殊用途的電梯，如冷庫電梯、防爆電梯、礦井

26、電梯、電站電梯、消防員用電梯等。(2)按驅(qū)動方式分類交流電梯：用交流感應(yīng)電動機(jī)作為驅(qū)動力的電梯。根據(jù)拖動方式又可分為交流單速、交流雙速、交流調(diào)壓調(diào)速、交流變壓變頻調(diào)速等。直流電梯：用直流電動機(jī)作為驅(qū)動力的電梯。這類電梯的額定速度一般在2.00m/s以上。液壓電梯：一般利用電動泵驅(qū)動液體流動，由柱塞使轎廂升降的電梯。齒輪齒條電梯：將導(dǎo)軌加工成齒條，轎廂裝上與齒條嚙合的齒輪，電動機(jī)帶動齒輪旋轉(zhuǎn)使轎廂升降的電梯。螺桿式電梯：將直頂式電梯的柱塞加工成矩形螺紋，再將帶有推力軸承的大螺母安裝于油缸頂，然后通過電機(jī)經(jīng)減速機(jī)（或皮帶）帶動螺母旋轉(zhuǎn)，從而使螺桿頂升轎廂上升或下降的電梯。直線電機(jī)驅(qū)動的電梯：其動力

27、源是直線電機(jī)。電梯問世初期，曾用蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)作為動力直接驅(qū)動電梯，現(xiàn)已基本絕跡。(3)按速度分類電梯無嚴(yán)格的速度分類，我國習(xí)慣上按下述方法分類。低速梯：常指低于1.00m/s速度的電梯。中速梯：常指速度在1.002.00m/s的電梯。 高速梯：常指速度大于2.00m/s的電梯。 超高速梯：速度超過5.00m/s的電梯。 隨著電梯技術(shù)的不斷發(fā)展，電梯速度越來越高，區(qū)別高、中、低速電梯的速度限值也在相應(yīng)地提高。(4)按電梯有無司機(jī)分類 有司機(jī)電梯：電梯的運(yùn)行方式由專職司機(jī)操縱來完成。無司機(jī)電梯：乘客進(jìn)入電梯轎廂，按下操縱盤上所需要去的層樓按鈕，電梯自動運(yùn)行到達(dá)目的層樓，這類電梯一般具有集選功能。

28、 有/無司機(jī)電梯：這類電梯可變換控制電路，平時由乘客操縱，如遇客流量大或必要時改由司機(jī)操縱。(5)按操縱控制方式分類 手柄開關(guān)操縱：電梯司機(jī)在轎廂內(nèi)控制操縱盤手柄開關(guān)，實現(xiàn)電梯的起動、上升、下降、平層、停止的運(yùn)行狀態(tài)。 按鈕控制電梯：是一種簡單的自動控制電梯，具有自動平層功能，常見有轎外按鈕控制、轎內(nèi)按鈕控制兩種控制方式。 信號控制電梯：這是一種自動控制程度較高的有司機(jī)電梯。除具有自動平層，自動開門功能外，尚具有轎廂命令登記，層站召喚登記，自動停層，順向截停和自動換向等功能。 集選控制電梯：是一種在信號控制基礎(chǔ)上發(fā)展起來的全自動控制的電梯，與信號控制的主要區(qū)別在于能實現(xiàn)無司機(jī)操縱。 并聯(lián)控制電

29、梯：23臺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。 群控電梯：是用微機(jī)控制和統(tǒng)一調(diào)度多臺集中并列的電梯。群控有梯群的程序控制、梯群智能控制等形式。(6)其它分類方式 按機(jī)房位置分類，則有機(jī)房在井道頂部的（上機(jī)房）電梯、機(jī)房在井道底部旁側(cè)的（下機(jī)房）電梯，以及有機(jī)房在井道內(nèi)部的（無機(jī)房）電梯。 按轎廂尺寸分類，則經(jīng)常使用“小型”、“超大型”等抽象詞匯表示。此外，還有雙層轎廂電梯等。第3章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及基本方案的選擇本章確定了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，并針對系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，對變頻器的類型進(jìn)行了述，并確定由PLC來實現(xiàn)電梯信號控制，完成了電梯控制系統(tǒng)中變頻器和可編程控制器

30、的選擇。課題開發(fā)是基于PLC的電梯變頻調(diào)速系統(tǒng)，采用變頻器和PLC組成的變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)。電梯的調(diào)速部分選用高性能的矢量控制變頻器，邏輯部分由PLC來實現(xiàn)。3.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)采用集中控制方式，主要包括信號控制系統(tǒng)和拖動控制系統(tǒng)兩大部分。圖3-1為電梯PLC電梯控制系統(tǒng)框圖，主要硬件包括PLC主機(jī)及擴(kuò)展、轎廂操縱盤、廳外呼梯盤、安全裝置、顯示裝置、調(diào)速裝置與主拖動系統(tǒng)等?？刂葡到y(tǒng)的核心為可編程控制器(PLC)，操縱盤、呼梯盒、位置、安全保護(hù)及變頻器工作狀態(tài)等信號輸入PLC，經(jīng)PLC運(yùn)算處理后由輸出接口分別向顯示電路發(fā)出呼梯、定向等顯示信號，通過變頻器向主拖動電動機(jī)發(fā)出控制信號。.可

31、編程控制器變頻器旋轉(zhuǎn)編碼器顯示裝置安全裝置廳外呼梯盒轎廂操縱盤拖動控制系統(tǒng)M 3信息控制系統(tǒng) 圖3.1 電梯控制系統(tǒng)框圖課題的核心問題有兩個：一是變頻器的參數(shù)設(shè)置以滿足運(yùn)行效率、舒適感、平層精度和安全性的要求；二是由PLC編程實現(xiàn)電梯運(yùn)行時各種信號控制。3.2PLC的選擇 3.2.1 PLC的定義由于PLC在不斷發(fā)展，因此，對它下一個確切的定義是困難的。1980年P(guān)LC問世后，由美國電氣制造商協(xié)會(National Electric Manufacturer Association NEMA)對PLC下過如下的定義:PLC是一種數(shù)字式的電子裝置。它使用可編程序的存儲器來存儲指令，實現(xiàn)邏輯運(yùn)算、

32、順序運(yùn)算、計數(shù)、計時和算術(shù)運(yùn)算等功能，用來對各種機(jī)械或生產(chǎn)過程進(jìn)行控制。1982年，國際電工委員會(International Electrical Committee IEC)頒布了PLC標(biāo)準(zhǔn)草案，1985年提交了第2版，1987年的第3版對PLC作了如下的定義：PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸人和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計。上述的定

33、義表明，PLC是一種能直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境的數(shù)字電子裝置，它有與其他順序控制裝置不同的特點(diǎn)。3.2.2 PLC的主要功能和應(yīng)用PLC的主要功能和應(yīng)用如下：(1) 開關(guān)邏輯和順序控制這是PLC應(yīng)用最廣泛、最基本的場合。它的主要功能是完成開關(guān)邏輯運(yùn)算和進(jìn)行順序邏輯控制，從而可以實現(xiàn)各種簡單或十分復(fù)雜的控制要求。(2) 模擬控制在工業(yè)生產(chǎn)過程中，由許多連續(xù)變化的物理量需要進(jìn)行控制，如溫度、壓力、流量、液位等，這些都屬于模擬量。為了實現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域?qū)δM量控制的廣泛要求，目前大部分PLC產(chǎn)品都具備處理這類模擬量的功能。特別是在系統(tǒng)中模擬量控制點(diǎn)數(shù)不多，同時混有較多的開關(guān)量時，PLC具有其他控制裝置所無法比擬

34、的優(yōu)勢。另外某些PLC產(chǎn)品還提供了典型控制策略模塊，如PID模塊，從而可實現(xiàn)對系統(tǒng)的PID等反饋或其他模擬量的控制運(yùn)算。(3) 定時控制PLC具有很強(qiáng)的定時、計數(shù)功能，它可以為用戶提供數(shù)十甚至上百個定時與計數(shù)器。其定時時間間隔可以由用戶加以設(shè)定。對于計數(shù)器，如果需要對于頻率較高的信號進(jìn)行計數(shù)，可以選擇高速計數(shù)器。(4) 數(shù)據(jù)處理新型PLC都具有數(shù)據(jù)處理的能力，它不僅能進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳送，而還能進(jìn)行數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)顯示打印等功能，有些PLC還可以進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算。(5) 信號連鎖系統(tǒng)信號連鎖是安全生產(chǎn)所需的。在信號連鎖系統(tǒng)中，采用高可靠性的PLC是安全生產(chǎn)的要求。對安全要求高的

35、系統(tǒng)還可采用多重的檢出元件和連鎖系統(tǒng)，而對其中的邏輯運(yùn)算等，可采用冗余的PLC實現(xiàn)。(6) 通信把PLC作為下位機(jī)，與上位機(jī)或同級的可編程序控制器進(jìn)行通信，完成數(shù)據(jù)的處理和信息的交換，實現(xiàn)對整個生產(chǎn)過程的信息控制和管理，因此PLC是實現(xiàn)工廠自動化的理想工業(yè)控制器。3.2.3 I/O點(diǎn)數(shù)的估算采用PLC構(gòu)成四層簡易電梯電氣控制系統(tǒng)。電梯的上、下行由一臺電動機(jī)拖動，電動機(jī)正轉(zhuǎn)為電梯上升，反轉(zhuǎn)為下降。一層有上升呼叫按鈕K1和指示燈H1，二層有上升呼叫按鈕K2和指示燈H2以及下降呼叫按鈕K4和指示燈H4，三層有上升呼叫按鈕K3和指示燈H3以及下降呼叫按鈕K5和指示燈H5，四層有下降呼叫按鈕K6和指示燈

36、H6。一至四層有到位行程開關(guān)SQ1SQ4。電梯內(nèi)有一至四層呼叫按鈕K10K7和指示燈H10H7；電梯開門和關(guān)門按鈕SB5和SB6，電梯開門和關(guān)門分別通過電磁鐵KM3和KM4控制，關(guān)門到位由行程開關(guān)ST1檢測，開門到位由行程開關(guān)ST2檢測。轎廂上行和下行由接觸器KM1和KM2控制，并有上行記憶和下行記憶兩路指示燈。綜上所述，輸入點(diǎn)共有20個，輸出點(diǎn)數(shù)有16個。3.2.4 PLC的選型在工程應(yīng)用中可選用的PLC機(jī)型很多，比如三菱公司的FX系列、OMRON公司的C系列、西門子等，它們功能都差不多，在工程應(yīng)用中各有千秋，至于要選擇哪種機(jī)型，就要根據(jù)自己的設(shè)計需要及應(yīng)用水平。因為根據(jù)轎廂樓層位置檢測方法

37、，要求可編程控制器必須具有高數(shù)計數(shù)器。又因為電梯是雙向運(yùn)行的，所以PLC還需具有可逆計數(shù)器。就本次四層電梯的設(shè)計而言，上述三種機(jī)型都行，但根據(jù)課本學(xué)習(xí)和熟悉程度，I/O數(shù)量及輸入、輸出類型，S7-300的I/O點(diǎn)數(shù)可達(dá)32/32個，可以滿足I/O口點(diǎn)數(shù)。所以本次設(shè)計采用西門子SIMATIC S7-300系列PLC機(jī)型。SIMATIC S7系列PLC是德國西門子公司在S5系列PLC基礎(chǔ)上于1995年陸續(xù)推出的性能價格比較高的PLC系統(tǒng)。其中，小型的有SIMATIC S7-200系列，最小配置為8 DI/6DO，可擴(kuò)展27個模塊，最大I/O點(diǎn)數(shù)為64DI/DO、12AI/4AO；中小型的有SIMA

38、TIC S7-300系列；中高檔性能的有S7-400系列。SIMATIC S7系列PLC都采用了模塊化、無排風(fēng)扇結(jié)構(gòu)且具有易于用戶掌握等特點(diǎn)，使得S7系列PLC成為各種從小規(guī)模到中等性能要求以及大規(guī)模應(yīng)用的首選產(chǎn)品。SIMATIC S7-300的大量功能能夠支持和幫助用戶進(jìn)行編程、啟動和維護(hù)，其主要功能如下：(1) 高速的指令處理0.10.6的指令處理時間在中等到較低的性能要求范圍內(nèi)開辟了全新的應(yīng)用領(lǐng)域。(2) 人機(jī)界面(HMI)方便的人機(jī)界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)，因此人機(jī)對話的編程要求大大減少。(3) 診斷功能CPU的智能化的診斷系統(tǒng)可連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常，記錄錯誤和特

39、殊系統(tǒng)事件。(4) 口令保護(hù)多級口令保護(hù)可以使用戶高度、有效地保護(hù)其技術(shù)機(jī)密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改。(5) 操作方式選擇開關(guān)操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當(dāng)鑰匙拔出時，就不能改變操作方式。這樣就能防止非法刪除或改寫用戶程序。(6) 方便用戶的參數(shù)賦值一個帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值，這樣就節(jié)省了入門和培訓(xùn)的費(fèi)用。(7) 浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算用此功能可以有效的實現(xiàn)更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算。圖3.2 S7-300系列PLC系統(tǒng)構(gòu)成框圖3.2.5 SIMATIC S7-300系列PLC系統(tǒng)基本構(gòu)成SIMATIC S7-300系列PLC是模塊化中小型PLC系統(tǒng)，它能滿足中等性能要求的應(yīng)用，

40、模塊化，無排風(fēng)扇結(jié)構(gòu)，易于實現(xiàn)分布，易于用戶掌握等特點(diǎn)使得S7-300成為各種從小規(guī)模到中等性能要求控制任務(wù)的方便又經(jīng)濟(jì)的解決方案。SIMATIC S7-300有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，主要包括：紡織機(jī)械、各種機(jī)床、通用機(jī)械工程應(yīng)用、電器制造工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)。多種性能遞增的CPU和豐富的且?guī)в性S多方便功能的I/O擴(kuò)展模塊，使用戶可以完全根據(jù)實際應(yīng)用選擇合適的模塊。當(dāng)任務(wù)規(guī)模擴(kuò)大并且愈加復(fù)雜時，可隨時使用接口模塊對PLC進(jìn)行擴(kuò)展。S7-300是模塊化的組合結(jié)構(gòu)，根據(jù)應(yīng)用對象的不同，可選用不同型號和不同數(shù)量的模塊，并可以將這些模塊安裝在同一機(jī)架(導(dǎo)軌)或多個機(jī)架上。除了電源模塊、CPU模塊和接口模塊外，一

41、個機(jī)架上最多只能再安裝8個信號模塊或功能模塊。CPU314/315/315-2DP最多可擴(kuò)展4個機(jī)架，IM360/IM361接口模塊將S7-300背板總線從一個機(jī)架連接到下一個機(jī)架，SIMATIC S7-300系列PLC是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，各種單獨(dú)模塊之間可進(jìn)行廣泛組合和擴(kuò)展。其系統(tǒng)構(gòu)成如圖2.1所示。它的主要組成部分有導(dǎo)軌(RACK)、電源模塊(PS)、中央處理單元模塊(CPU)、接口模塊(IM)、信號模塊(SM)、功能模塊(FM)等。它通過MPI網(wǎng)的接口直接與編程器PG、操作員面板OP和其它S7PLC相連。 3.2.6 S7-300系列PLC模塊性能簡介(1) CPU模塊S7-300有CPU

42、312 IFM、CPU313、CPU314、CPU314 IFM、CPU315/315-2DP、CPU316-2DP、CPU318-2DP等8種不同的中央處理單元可供選擇。CPU315-2DP、CPU316-2DP、CPU318-2DP都具有現(xiàn)場總線擴(kuò)展功能。CPU以梯形圖LAD、功能塊FBD或語句表STL進(jìn)行編程。 (2) 信號模塊 數(shù)字量輸入模塊數(shù)字量輸入模塊將現(xiàn)場過程送來的數(shù)字信號電平轉(zhuǎn)換成S7-300內(nèi)部信號電平。數(shù)字量輸入模塊有直流輸入方式和交流輸入方式。對現(xiàn)場輸入元件，僅要求提供開關(guān)觸點(diǎn)即可。輸入信號進(jìn)入模塊后，一般都經(jīng)過光電隔離和濾波，然后才送至輸入緩沖器等待CPU采樣。采樣時，

43、信號經(jīng)過背板總線進(jìn)入到輸入映像區(qū)。 數(shù)字量輸入模塊SM321有四種型號模塊可供選擇，即直流16點(diǎn)輸入、直流32點(diǎn)輸入、交流16點(diǎn)輸入、交流8點(diǎn)輸入模塊。 數(shù)字量輸出模塊數(shù)字量輸出模塊SM322將S7-300內(nèi)部信號電平轉(zhuǎn)換成過程所要求的外部信號電平，可直接用于驅(qū)動電磁閥、接觸器、小型電動機(jī)、燈和電動機(jī)啟動器等。晶體管輸出模塊只能帶直流負(fù)載，屬于直流輸出模塊；可控硅輸出方式屬于交流輸出模塊；繼電器觸點(diǎn)輸出方式的模塊屬于交直流兩用輸出模塊。從響應(yīng)速度上看，晶體管響應(yīng)最快，繼電器響應(yīng)最慢；從安全隔離效果及應(yīng)用靈活性角度來看，以繼電器觸點(diǎn)輸出型最佳。 模擬量輸入模塊SM331主要由A/D轉(zhuǎn)換部件、模擬

44、切換開關(guān)、補(bǔ)償電路、恒流源、光電隔離部件、邏輯電路等組成。A/D轉(zhuǎn)換部件是模塊的核心，其轉(zhuǎn)換原理采用積分方法，被測模擬量的精度是所設(shè)定的積分時間的正函數(shù)，也即積分時間越長，被測值的精度越高。SM331可選四檔積分時間：2.5ms、16.7ms、20ms和l00ms，相對應(yīng)的以位表示的精度為8、12和14。 模擬量輸出模塊模擬量輸出模塊SM332目前有三種規(guī)格型號，即4AOl2位模塊、2AO12位模塊和4AOl6位模塊，分別為4通道的12位模擬量輸出模塊、2通道的12位模擬量輸出模塊、4通道的16位模擬量輸出模塊。SM332可以輸出電壓，也可以輸出電流。在輸出電壓時，可以采用2線回路和4線回路兩

45、種方式與負(fù)載相連。采用4線回路能獲得比較高的輸出精度。(3) PS307電源模塊PS307是西門子公司為S7-300專配的24VDC電源。PS307系列模塊除輸出額定電流不同外(有2A、5A、10A三種)，其工作原理和各種參數(shù)都相同。PS307可安裝在S7-300的專用導(dǎo)軌上，除了給S7-300 CPU供電外，也可給I/O模塊提供負(fù)載電源。(4) 接口模塊(IM)接口模板(IM360/361)用來在機(jī)架之間傳遞總線。IMS接口代表發(fā)送，IMR接口代表接收。接口模板必須安裝到特定的插槽。如果需要，在擴(kuò)展機(jī)架可以安裝輔助電源。對于雙層組態(tài)，硬連線的IM365接口模板較為經(jīng)濟(jì)(不需要輔助電源，在擴(kuò)展

46、機(jī)架上不能使用CP模板)。(5) 通訊處理器模塊CP340/CP341通訊處理模塊用于建立點(diǎn)對點(diǎn)的低速連接，最大傳輸速率為19.2kbps。有三種通信接口：RS-232C，20mA(TTY)和RS-422/RS-485，有多種通訊協(xié)議可以使用。3.3 變頻器的選擇 隨著變頻器性能價格比的提高，交流變頻調(diào)速己應(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)計的專用變頻器早已問世，其功能較強(qiáng)，使用靈活，但價格相對較貴。因此，本設(shè)計沒有采用專用變頻器，而是選用了通用變頻器通過合理的配置、設(shè)計和編程，同樣可以達(dá)到專用變頻器的控制效果。這是本設(shè)計的特

47、點(diǎn)之一。目前，市場流行的通用變頻器的種類繁多，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。3.3.1 變頻器的分類 變頻器的種類很多，下面根據(jù)不同的分類方法對變頻器分類:(1) 按變換頻率的方法分 交直交變頻器 交交變頻器(2) 按主電路工作方式分 電壓型變頻器 電流型變頻器(3) 按變頻器調(diào)壓方法的不同分 PAM變頻器 PWM變頻器(4) 按工作原理分類 U/f控制變頻器 VC控制變頻器 SF控制變頻器(5) 按照用途分類 通用變頻器 高性能專用變頻器 高頻變頻器3.3.2 簡述通用變頻器概況通用變頻器的發(fā)展上個世紀(jì)80年代初，通用變頻器實

48、現(xiàn)了商品化。在近20年的時間內(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兩個大發(fā)展過程：(1) 容量不斷擴(kuò)大80年代初采用的BJT的PWM變頻器實現(xiàn)了通用化。到了90年代初，BJT通用變頻器的容量達(dá)到了600KVA, 400KVA以下的已經(jīng)系列化。前幾年主開關(guān)器件開始采用IGBT，僅二、四年的時一間，IGBT變頻器的單機(jī)容量已達(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。(2) 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，

49、一種混合式功率集成器件，采用厚薄膜棍合集成技術(shù)，把功率電橋、驅(qū)動電路、檢測電路、保護(hù)電路等封裝在一起，構(gòu)成了一種“能電力模塊”(Intelligent Module)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)電路和檢測電路與功率開關(guān)間的距離盡可能的小，因而保護(hù)迅速可靠，傳感信號也十分迅速。(3) 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)速電氣傳動控制的大量實踐經(jīng)驗，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

50、可以把原有生產(chǎn)機(jī)械的工藝水平“升級”，達(dá)到以往無法達(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。8位、16位及32位CPU奠定了通用變頻器全數(shù)字控制的基礎(chǔ)。32位數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processes-DSP)的應(yīng)用將通用變頻器的性能提高一大步，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩控制，推出了“無跳閘功能”。目前，新一代變頻器開始采用新的“精簡指令集計算機(jī)”(Reduced Instruction set Computer-RISC)，將指令執(zhí)行時間縮短到納秒級。它是一種矢量(超標(biāo)量)微處理器，其功能著重點(diǎn)放在常用基本指令的執(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

51、用的硬件資源用十提高基本的運(yùn)算速度，達(dá)到了以“每秒上億條指令”為單位來衡量運(yùn)算速度的程度。有文獻(xiàn)報道，RISC的運(yùn)算速度可達(dá)1000MIPS,即10億次/秒，相當(dāng)十巨型計算機(jī)水平。指令計算時間為Ins量級，是一般微處理器所無法比擬的。有的變頻器廠家聲稱，以RISC為核心的數(shù)字控制，可以支持無速度傳感器矢量控制變頻器的矢量控制算法、轉(zhuǎn)速估計計算、PID調(diào)節(jié)器在線實時運(yùn)算。通過控制面板，可以控制上述四種控制方式中的一種，以滿足用戶的需要。(4) 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)模混合控制，直到全數(shù)字控制的演變，逐步地實現(xiàn)了多功能化和高性能化，進(jìn)而使之對各類生產(chǎn)機(jī)械、各類生產(chǎn)工

52、藝的適應(yīng)性不斷增強(qiáng)。最初通用變頻器僅用十風(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)、立體倉庫、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，可以說其應(yīng)用范圍相當(dāng)廣闊，并巨還將繼續(xù)擴(kuò)大。3.3.3 VS-616G5型通用變頻器 電梯的調(diào)度要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動態(tài)性能外，

53、他的舒適度指標(biāo)往往是選擇中的一項重要內(nèi)容。本設(shè)計中拖動調(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)計選用安川VS-616G5型全數(shù)字變頻器。它具有磁通矢量控制、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，同時降低了電機(jī)運(yùn)行損耗，特別適合電梯類負(fù)載頻繁變化的場合。另外，VS-616G5變頻器的啟動、制動具有可任意調(diào)節(jié)的S曲線和零頻仍可輸出150%力矩的特點(diǎn)，配以高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器，控制精度可達(dá)0. 010. 02

54、%使得電梯運(yùn)行舒適感好，零速抱閘，平層精度高。無須配專用電機(jī)，可自學(xué)習(xí)所配電機(jī)的各個參數(shù)，精確控制任何品牌的電機(jī)。采用高性能IGBT，載波頻率20KHZ，從而使變頻器輸出一個不失真的正弦流波形，使電機(jī)始終運(yùn)行于靜噪音狀態(tài)。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，而且還實現(xiàn)了矢量控制，通過其本身的自動調(diào)諧功能與無速度傳感器電流矢量控制，很容易得到高起動轉(zhuǎn)矩與較高的調(diào)速圍。 VS-616G5變頻器的特點(diǎn)如下:(1) 包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。(2) 有豐富的內(nèi)藏與選擇功能。(3) 由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。(4) 保護(hù)功能完善、維修性能好。(5) 通過LCD操作裝置，可提高操作性能。VS-616G5型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格如表3.1所示。表3.1 VS-616G5型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格220V級輸出特性最大輸出電壓3相,200/208/220/230V(對應(yīng)于輸入電壓)額定輸出頻率最大400