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1、随着我国经济的 高速发展，微电 子技术、计算机 技术和自动控制 技术也得到了迅 速发展，交流变 频调速技术已经 进入一个崭新的 时代，其应用越 来越广。而电梯 作为现代高层建 筑的垂直交通工 具，与人们的生 活紧密相关，随 着人们对其要求 的提高，电梯得 到了快速发展， 其拖动技术已经 发展到了调频调 压调速，其逻辑 控制也由 PLC 代 替原来的继电器 控制。本文在已 有的通变频器的 基础上，采用 PLC 对电梯进行 控制，通过合理 的选择和设计， 提高了电梯的控 制水平，并改善 了电梯运行的舒 适感，使电梯达 到了较为理想的 控制效果。关键 词：PLC 控制变频调速电梯舒适感 PLC 控制
2、四层电梯毕业设 计 舒强 ,PLC,低压变频器 ,电力,建材,食品饮料加工,汽车制 造,市政,建筑楼宇,食品机械,印刷机械 摘 要随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机 技术和自动控制技术也得到了迅速发展，交流变频调速技术已 经进入一个崭新的时代，其应用越来越广。而电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具，与人们的生活紧密相关，随着人们对 其要求的提高，电梯得到了快速发展，其拖动技术已经发展到 了调频调压调速，其逻辑控制也由 PLC 代替原来的继电器控制。 本文在已有的通变频器的基础上，采用 PLC 对电梯进行控制， 通过合理的选择和设计，提高了电梯的控制水平，并改善了电 梯运行的舒适感，使电梯
3、达到了较为理想的控制效果。关 键词:PLC 控制变频调速电梯舒适感ABSTRACTWith the development of the economy, microelectronic technology, computertechnology and the automatic theory are developed rapidly, the AC variablefrequency technology has been in a new state. Its application is becoming moreand more widely. But the elevator
4、as an important traffic in skyscraper，it also hasdeveloped quickly with the improving requirement of the people .Its draggingtechnology has developed from DC timing to AC variable frequency timing andits logic control- relay control also has been replaced by PLC.The article is based on the now-being
5、 general frequency converter, usingPLC to control the elevator, the reliability is improved and the feeling of comfortis better through the reasonable selection and design, so the effect of control ismore ideal.Key word: PLC control frequency conversion timing elevatorfeeling of comfort 详细摘要1.课题的必要性
6、与发展概况进入九十年代， 随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对电梯的 安全性、可靠性的要求越来越高，继电器控制的弱点就越来越 明显。可编程序控制器(PLC)是根据顺序逻辑控制的需要而发展 起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子 装置。鉴于其种种优点，目前，电梯的继电器控制方式已逐渐 被 PLC 控制代替。同时，由于电机交流变频调速技术的发展电 梯的拖动方式已由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速。 因此，PLC 控制技术加变频调速已成为现代电梯行业的一个热 点。PLC 是一种用于自动化控制的专用计算机，实质上属 于计算机控制方 PLC 控制一般具有可靠性高、易操作、
7、维修、 编程简单、灵活性强等特点电梯采用了 PLC 控制，用软件 实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。控制系统结构 简单，外部线路简化.另外可方便地增加或改变控制功能。也可 进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。 随着电力电子技术、微电子技术和计算机控制技术的飞速 发展，交流变频调速技术的发展也十分迅速。电动机交流变频 调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速 性能和起制动性能、高效率、高功率因数和节电效果，广泛的 适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调 速方式。变频调速电梯使用了先进的
8、 SPWM 技术，明显改 善了电梯运行质量和性能;调速范围广、控制精度高，动态性能 好，舒适、安静、快捷，几乎可与直流电机媲美。同时明显改 善了电动机供电电源的质量，减少了谐波，提高了效率和功率 因数，节能显著。2.方案选择本设计通过多种方案 的比较和对照，完成了电梯控制系统中变频器和可编程控制器 的选择。2.1 变频器的选择随着变频器性能价格比 的提高，交流变频调速已应用到许多领域，由于变频调速的诸 多优点，使得交流变频调速在电梯行业也得到广泛应用。目前， 有为电梯控制而设计的专用变频器，其功能较强，使用灵活， 但其价格昂贵。因此，本设计没有采用专用变频器，而是选用 了通用变频器，通过合理的
9、配置、设计和编程，同样可以达到 专用变频器的控制效果。目前，市场流行的通用变频器的 种类繁多，而电梯行业中使用的变频器的品牌也不少，其控制 系统的结构也不尽相同，但其总的控制思想却是大同小异。 电梯的调速要求除了一般工业控制的静态、动态性能外， 他的舒适度指标往往是选择的一项重要内容。本设计中拖动调 速系统的关键在于保证电梯按理想的给定速度曲线运行，以改 善电梯运行的舒适感;另外，由于电梯在建筑物内的耗电量占建 筑物总用电量的相当比例，因此，电梯节约用电日益受到重视。 考虑以上各种因素，本设计选用安川 VS-61665 型全数字变频器， 它具有磁通矢量控制、转差补偿、负载转矩自适应等一系列先
10、进功能，可以最大限度地提高电机功率因数和电机效率，同时 降低了电机运行损耗，特别适合电梯类负载频繁变化的场合。 2. 2 可编程序控制器(PLC)的选择根据选择的轿厢 楼层位置检测方法，要求可编程控制器必须具有高数计数器。 又因为电梯是双向运行的，所以 PLC 还须具有可逆计数器。综 合考虑后，本设计选择了日本三菱公司生产的 FX 系列机。FX 系列机具有体积小，功能较强，价格便宜，使用灵活、方便等 优点。本设计按四层的电梯考虑。3 系统硬件设计 3.1 变频器参数设置参数设置原则:(1)为减小启动 冲击及增加调速的舒适感，其速度环的比例系数宜小些，而积 分时间常数宜大些;(2)为了提高运行效
11、率，快车频率应选为工 频，而爬行频率要尽可能低些，以减小停车冲击;(3)零速一般 设置为 Oft，带速抱闸将影响舒适感;(4)变频器其他常用参数 可根据电网电压和电机铭牌数据直接输入。3.1.1 变频器 容量计算变频器的功率可根据曳引机电机功率、电梯运行 速度、电梯载重与配重进行选取。设电梯曳引机电机功率为 P1 电梯运行速度为 v，电梯自重为 w1，电梯载重为 W2 配重为 W3 重力加速度为 g，变频器功率为 P。在最大载重下，电梯上升所 需曳引功率为 P2:P2=(W1+W2-W3)g+F1v其中 F1=K (W1+W2-W3) g+为摩擦力，可忽略不计。电机功率 P1，变频器功率 P
12、应接近于电机功率 P1，相对于 P2 留有较大 裕量，可取 Pl.5P23.1.2 变频器制动电阻参数的计算 由于电梯为位能负载，电梯运行过程中产生再生能量，所 以变频调速装置应具有制动功能.带有逆变功能的变频调速装置 通过逆变器虽然能够将再生能量回馈电网，但成本太高.采用能 耗制动方式通过制动单元将再生能量消耗在制动电阻上，成本 较低而且具有良好的使用效果.能耗制动电阻 R1 的大小应使制 动电流 I1 的值不超过变频器额定电流的一半，即I1=Uo /R1I/2其中 Uo 为额定情况下变频器的直流母线电压.由 于制动电阻的工作不是连续长期工作，因此其功率可以大大小 于通电时消耗的功率.3.
13、2 PLC 控制系统设计电梯 PLC 的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号控 制系统和拖动控制系统两部分组成。图 3.1 为电梯 PLC 控制系 统的基本结构图，主要硬件包括 PLC 主机及扩展、机械系统、 轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置与主拖动 系统等。系统控制核心为 PLC 主机，操纵盘、呼梯盘、井道及 安全保护信号通过 PLC 输入接口送入 PLC，存储在存储器并由 PLC 软件运算处理，然后经输出接口分别向指层器及召唤指示 灯等发出显示信号，向拖动和门机控制系统发出控制信号。 3.3 系统结构框图 1 绪论继电器组成的顺序控制 系统是最早的一种实现电梯控制的
14、方法。但是，进入九十年代， 随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对电梯的 安全性、可靠性的要求越来越高，继电器控制的弱点就越来越 明显。可编程序控制器(PLC)最早是根据顺序逻辑控制的需要而 发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的 电子装置。鉴于其种种优点，目前，电梯的继电器控制方式己 逐渐被 PLC 控制所代替。同时，由于电机交流变频调速技术的 发展，电梯的拖动方式己由原来直流调速逐渐过渡到了交流变 频调速。因此，PLC 控制技术加变频调速技术己成为现代电梯 行业的一个热点。1 .1 电梯继电器控制系统的特点及存 在问题1 .1 .1 电梯继电器控制系统的优点(1)
15、所有 控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌 握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握。(2)系统的 保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。 (3)大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格较便 宜。(4)多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，已形 成系列化产品，技术资料图纸齐全，熟悉、掌握的人员较多。 1. 1. 2 电梯继电器控制系统存在的问题(1)系统触点繁多、接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良， 因而故障率较高。(2)普通控制电器及硬件接线方法难以 实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水 平难以提高。(3)电磁机构及触点动作速度
16、比较慢，机械 和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。(4)系统结构庞 大，能耗较高，机械动作噪音大。(5)由于线路复杂，易 出现故障，因而保养维修工作量大，费用高;而且检查故障困难， 费时费工。电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电 梯的可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员带来不便和 惊忧。且电梯一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成电梯机械部件 损坏，还可能出现人身事故。1. 2 PLC 及在电梯控制中 的应用特点1. 2. 1 PLC 的特点PLC 是一种用于工业 自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。PLC 与普通微机一样，以通用或专用 CPU 作为字处理器，实现通道 (字)的运算和数据存储，另外还有位处理器(布尔处理器)，进 行点(位)运算与控制。PLC 控制一般具有可靠性高、易操作、 维修、编程简单、灵活性强
