1、摘 要隨著現代經濟和城市生活的開展，電梯成為人們日常生活必不可少的代步工具，電梯性能的好壞對人們生活的影響越來越顯著。傳統繼電器電梯控制系統，由于繼電器本身的機械和電磁慣性大，大大降低了電梯系統的可靠性和平安性。為了保證電梯運行既高效節能又平安可靠，必須改良電梯控制方式。根據順序邏輯控制的需要開展起來的可編程控制器(PLC)，它是專門為工業環境應用而設計的數字運算操作的電子裝置。PLC處理速度快，可靠性高，能夠保證電梯正常、平安、可靠地運行。同時，由于電機交流變頻調速技術的開展，電梯的拖動方式己由原來直流調速逐漸過渡到了變頻調速，不僅能滿足乘客的舒適感和保證平穩的精度，還可以降低能耗，節約能源

2、，減小運行費用。本文將基于PLC的變頻調速方法應用到電梯系統中，并對此方法進行研究。首先，分別闡述了電梯繼電器控制和PLC控制的特點，突出講述繼電器電梯控制系統暴露的缺點以及PLC電梯控制系統所具有的優點，并對電梯的變頻調速控制進行了介紹。其次，在閱讀了大量國內外相關文件資料的根底上，對電梯技術和電梯設備的開展進行了綜述。然后，介紹了變頻器類型以及參數設計的相關知識;同時介紹了PLC選型原那么以及PLC控制系統的設計思路;在此根底上，根據電梯系統自身的工作狀態要求，進行電梯系統的PLC軟件開發，通過軟件開發的特點，結合PLC自身的控制規律，設計出可實現一定功能的PLC電梯控制系統。最后的模擬調

3、試結果說明，基于PLC的變頻調速電梯系統運行效率高，系統平安可靠性強，并且系統構造簡單易于實現，滿足了對電梯系統期望的要求。關鍵詞:電梯，可編程控制器，變頻調速，旋轉編碼器Abstract Along with the development of modern economy and city life, the elevator has become a essential walking tool for people in daily life, and the performance of elevators obviously influences peoples lives. T

4、he traditional elevator system based on relay largely decreases the reliability and security since the mechanical and electromagnetic inertia of relay is big In order to ensure the efficiency and reliable securities, the control method of elevator must be changed. The programmable logic controller(P

5、LC),which develops based on sequence logical control, is digital operation electronic device specialized in the industrial application environment. PLC possesses fast process speed and high reliability. Therefore, PLC can be able to ensure the elevator run normally, securely and reliably. In additio

6、n. The drive method of elevators has replaced the DC velocity modulation with frequency control due to the development of AC frequency control of motors. The frequency control not only satisfies the comfort sense of passengers and ensures the stable precision, but also decreases the loss of power, s

7、aves resources and reduces expenses. The frequency control method based on PLC is applied to the elevator system and further researched.Firstly, the essay respectively presents the characteristics of the elevator system based on relay control and PLC control, specially formulates the defects exposed

8、 from relay control system and the advantages of PLC control system, introduces the frequency control of elevators. Secondly, based on reading many domestic and international relative literatures. The development of elevator techniques and elevator devices is overviewed. And then, the relative knowl

9、edge of frequency-converter is introduced; the principle of PLC model election and design scheme of PLC control system are introduced as well. On the basis of these, the PLC software of elevator system is developed according to the working states demands of the elevator. A elevator system based on P

10、LC control is designed through combining the characteristics of software development and the rules of PLC control. Finally, the analog examination shows the elevator frequency control based on PLC possesses high operational efficiency and strong system security. The system structure is simple and ea

11、sily realized, and satisfies the demands of the elevator system expected.Key words: Elevator, Programmable Logic Control(PLC), Frequency Conversion & Velocity Adjustment, Revolving Encoder目 錄摘要IAbstractII1 緒論11 交流曳引電梯調速方式的開展11.2了解可編程控制器(PLC)及其在電梯控制中的應用 21.2.1 PLC的特點2 PLC控制電梯的優點3電梯變頻調速控制的特點 4452 電梯設備

12、與電梯開展動態666電梯的分類6電梯的主要參數6電梯的平安保護裝置78電梯技術開展概況8電梯開展展望93 調速變頻器類型選擇及其設計參數 10 103.11變頻器的分類 10變頻器的類型選擇 10變頻器的規格選擇 10選擇的變頻器應滿足的條件 10 11 通用變頻器簡介11 VS一616G5型通用變頻器12 VS-616G5型通用變頻器電梯調速系統14變頻器結構及參數設計144 PLC的選擇及其控制系統的硬件開發 1616161720204.6可編程控制器(plc)的選型 2121電梯控制系統實現的功能21點數的分配及機型的選擇225 系統軟件開發 25252525開關門環節25電梯初始化環節

13、26停層信號的登記與消除環節26 外呼信號的登記與消除環節 26電梯的定向環節26、電梯的上升與下降 27層樓位置指示 27 616G5參數設置28 28致謝 30參考文獻 31附錄A電梯梯形圖控制程序321 緒論從19世紀50年代美國人OTIS創造出真正意義上的電梯以來，電梯控制技術就越來越顯示出其重要性。隨著我國經濟的高速開展，高層建筑日益增多，電梯成為人們日常生活必不可少的代步工具。而電梯作為現代高層建筑的垂直交通工具，電梯性能的好壞對人們生活的影響越來越顯著，因此必須努力提高電梯系統的性能，保證電梯的運行既高效節能又平安可靠。傳統的電梯曳引電動機采用接觸器來實現電動機工作狀態的改變，雙

14、速異步電動機在定子回路中串電抗與電阻來實現電動機的調速，這滿足不了乘客的舒適感；另外，傳統的電梯控制系統由繼電器控制邏輯組成，存在著電氣元件多、功能弱、電氣故障頻繁，可靠性差和工作壽命短等缺陷?？删幊炭刂破鱌LC: Programmable Logic Controller是根據順序邏輯控制的需要而開展起來的，是專門為工業環境應用而設計的數字運算操作的電子裝置。鑒于其種種優點，目前，電梯的繼電器控制方式已逐漸被PLC控制代替。同時，由于電機交流變頻調速技術的開展，電梯的拖動方式已由原來直流調速逐漸過渡到了交流變頻調速，不僅能滿足乘客的舒適感和保證平層的精度，還可以降低能耗，節約能源，減小運行費

15、用。因此，PLC控制技術加變頻調速已成為現代電梯行列的一個熱點。交流曳引電梯調速方式的開展交流電梯與交流電機的開展緊密相連，至今已有三十多年的開展歷史，經歷了由簡單到復雜、由低級到高級的開展歷程，大致可以劃分為三個階段:第一個階段是70年代，其主要標志是交流雙速電梯，它采用改變牽引電機極對數來實現調速。電機通常采用兩種或兩種以上不同極對數的繞組制成，其中極數少的繞組稱為高速繞組，用于電梯的起動及穩速運行，極數多的繞組稱為低速繞組，用于電梯的制動及維修。這種電梯結構簡單、價格低廉、使用和維護都很方便，但調速不夠平滑、舒適感較差。第二個階段是80年代盛行的交流調壓調速電梯，其性能優越于交流雙速電梯

16、。調壓調速的方法是通過改變三相異步電機定子端的供電電壓實現電機的調速，其制動多采用能耗制動。第三個階段是90年代，變壓變頻調速電梯(VVVF電梯)開始占據了世界電梯的市場。VVVF電梯通過調節電機定子繞組供電電壓的幅值和頻率來實現轉速的調節。電梯傳動系統中，由于大量采用微機控制技術和脈寬調制技術 (PWM技術)，其運行效率得到了大幅度的提高，電梯的體積大為縮小。現代交流調速技術向電梯控制領域的滲透，使得交流調速電梯的調速性能幾乎完全可以和直流電梯相媲美。由于變壓變頻調速(VVVF)的良好特點，目前新制造的電梯都實現了調壓調頻調速控制。VVVF電梯以其獨特的先進技術和性能，實現了節能、快速、舒適

17、、平層準確、低噪音、平安等目標。由于其優越的調速性能、顯著的節能效果，在很多應用場合已取代交流調壓調速電梯而成為現在電梯市場的主流。目前，VVVF電梯已經遍布世界各國，如日本的三菱公司、東芝公司、日立公司、美國的奧的斯公司等大的電梯制造廠家在VVVF電梯的研制和進一步開發等方面，都取得了驕人的成就。在我國，電梯工業起步較晚，改革開放以來，也取得了一定的進步，如上海三菱、天津奧的斯、中國迅達、蘇州迅達、廣州電梯工業公司等五家電梯生產廠家，其產品都有一定的市場份額和技術含量。但遺憾的是，這些公司多為合資公司，電梯控制關鍵局部的變頻器、控制器等重要組成局部很大程度依靠進口，其核心技術牢牢控制在國外大

18、公司手中。1.2了解可編程控制器(PLC)及其在電梯控制中的應用 PLC的特點PLC是一種用于工業自動化控制的專用計算機，實質上屬于計算機控制方式。PLC與普通微機一樣。以通用或專用CPU作為字處理器，實現字運算和數據存儲，另外還有位處理器布爾處理器，進行點位運算與控制。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、維修。編程簡單、靈活性強等特點。.1可靠性PLC不需要大量的活動元件和接線電子元件，它的接線大大減少，系統的維修簡單，維修時間短。PLC采用了一系列可靠性設計的方法進行設計，例如，冗余設計，斷電保護，故障診斷和信息保護及恢復等，提高了MTTR，使可靠性提高。PLC有較高的易操作性，它具有編程

19、簡單，操作方便，維修容易等特點，一般不易發生操作的錯誤。PLC是為工業生產過程控制而專門設計的控制裝置，它具有比通用計算機更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了精簡化的編程語言，編程錯誤率大大降低，而為工業惡劣操作環境設計的硬件使可靠性大大提高。在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件；采用先進的工藝制造流水線制造；對干擾的屏蔽、隔離和濾波等；對電源的斷電保護；對存儲器內容的保護等。PLC的軟件方面，也采取了一系列提高系統可靠性的措施。例如，采用軟件濾波等；軟件自診斷；簡化編程語言等。.2易操作性操作方便PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數PLC采用

20、編程器進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所需要的地址編號或接點號進行搜索或順序尋找，然后進行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT上顯示。編程方便PLC有多種程序設計語言可供使用。對電氣技術人員來說，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言，十分有助于編程人員的編程。維修方便PLC具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求減低。當系統發生故障時，通過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，方便維修。.3靈活性PLC的靈活性表現在以下幾個

21、方面：編程的靈活性。PLC采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言。編程方法的多樣性使編程方便、應用面拓展。擴展的靈活性。PLC的擴展靈活性是它的一個重要特點。它可根據應用的規模不同，即可進行容量的擴展、功能的擴展、應用和控制范圍的擴展。操作的靈活性。操作十分靈活方便，監視和控制變得十分容易。 PLC控制電梯的優點在電梯控制中采用了PLC，用軟件實現對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。去掉了選層器及大局部繼電器，控制系統結構簡單，外部線路簡化。PLC可實現各種復雜的控制系統，方便地增加或改變控制功能。PLC可進行故障自動檢測報警顯示，提高運行平安性，并便于檢修

22、。用于群控調配和管理，并提高電梯運行效率。更改控制方案時不需改動硬件接線。電梯變頻調速控制的特點隨著電力電子技術、微電子技術和計算機控制技術的飛速開展，交流變頻調速技術的開展也十分迅速。電動機交流變頻技術是當今節電，改善工藝流程以提高產品質量和改善環境、推動技術進步的一種手段。變頻調速以其優異的調速性能和起制動平穩性能、高效率、高功率因數和節電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優點而被國內外公認為最有開展前途的調速方式。變頻調速電梯使用的是異步電動機，比同容量的直流電動機具有體積小、占空間小、結構簡單、維護方便、可靠性高、價格低等優點。變頻調速電源使用了先進的SPWM技術SVPWM技術，明顯改善了

23、電梯運行質量和性能；調速范圍寬、控制精度高，動態性能好，舒適、安靜、快捷，已逐漸取代直流電機調速。變頻調速電梯使用先進的SPWM和SVPWM技術，明顯改善了電動機供電電源的質量，減少諧波，提高了效率和功率因數，節能明顯。變頻器以其優越的性能，在很多領域中得到了廣泛的應用。在電梯業也是如此，目前國內7080年代安裝完成的電梯絕大局部是繼電器控制，線路復雜，節點接線多，故障率高，調速方式一般采用變極調速、調壓調速、直流調速。維修困難，屬于能耗型調速，效率低，發熱量大，調速性能指標較差，嚴重地影響電梯運行質量。應對這些電梯進行更新和改造。但是更新需要大量資金，對使用單位來說有一定困難，所以對電梯進行

24、局部改造是經濟的、實際的。近年來，采用功能強、故障率低、可靠性高的可編程控制器PLC來控制電梯，取得了良好效果。利用PLC和變頻器對舊電梯進行改造，不但可以增加電梯的舒適感、平安性、可靠性，還可以降低能耗，節約能源，減少運行費用。1.4課題的主要研究內容課題所研究的內容主要是用可編程控制器PLC和變頻器改造在用電梯自動控制系統。由于大局部老式電梯的電控系統可靠性欠佳，用戶尋求對電梯的電控系統進行改造，以節約資金。因此，對電梯控制技術進行研究，找出一條適合國產老式電梯的改造之路，并進而提高國產電梯的技術水平和質量，具有十分重要的意義。針對老式電梯采用的繼電器邏輯控制方式存在功能弱、故障多、可靠性

25、差和工作壽命短等缺陷，提出采用功能強、故障率低、可靠性高的可編程控制器PLC來控制電梯。調速系統采用交流變頻調速，在各種負載下都有良好的調速性能和準確的停車性能，滿足乘客的舒適感和保證平層精度即準確停車，并能節約大量電能。論文的主要內容如下：首先對電梯系統及可編程控制器PLC、變頻器作了比擬全面的總結和介紹。接著闡述了電梯控制系統的分類及特點，電梯的控制系統分為調速和信號控制及顯示等局部。確定了系統的總體結構，由PLC來實現電梯信號控制變頻器實現變頻調速，完成了變頻器和可編程控制器PLC的選擇。然后是系統硬件開發，完成了變頻器的參數設置及PLC的選型、I/O點數分配以及旋轉編碼器與變頻器的連接

26、。在分析了電梯系統的軟件設計方法根底上，結合實際硬件電路，設計并用STEP7繪制出梯形圖。2 電梯設備與電梯開展動態1854年，在紐約水晶宮舉行的世界博覽會上，美國人伊萊沙格雷夫斯奧的斯第一次向世人展示了他的創造歷史上第一部平安升降梯。從那以后，升降梯在世界范圍內得到了廣泛應用。以奧的斯的名字而命名的電梯公司也開始了她輝煌的旅程。150年以來，她已經開展成為世界、亞洲和中國領先的電梯公司。自從我國實行改革開放政策以來，全國各地高層建筑不斷涌現，作為高樓的垂直交通工具電梯，其需求量日益增長。各種類型、規格繁多的電梯已在高樓內投入運行。為了確保電梯正常運行、平安使用，必須要了解電梯、熟悉電梯、管理

27、電梯、維護好電梯。電梯的分類電梯的分類有各式各樣：按用途分類乘客電梯；載貨電梯；客貨電梯；病床電梯；雜物電梯住宅電梯；特種電梯。按速度分類低速電梯1m/s以下；高速電梯12m/s超高速電梯4m/s以上。按驅動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。按控制方式分類層間控制；簡易集選控制；集選控制有無司機控制。電梯的主要參數載重量(kg)制造和設計規定，電梯的額定載重量。轎廂尺寸(mm)寬*深*高。轎廂形式有單或雙面開門及其他特殊要求等，以及對轎頂、轎底、轎壁的處理，顏色的選擇，對 的要求等等。轎門形式有柵欄門、封閉式中分門、封閉式雙折門、封閉式雙折中分門等。開門寬度(

28、mm)轎廂門和層門完全開啟時的凈寬度。開門方向人在轎外面對轎廂門向左方向開啟的為左開門，門向右方向開啟的為右開門，兩扇門分別向左右兩邊開啟者為中開門，也稱中分門。曳引方式常用的有半繞1：1吊索法，轎廂的運行速度等于鋼絲繩的運行速度。半繞2：1吊索法，轎廂的運行速度等于鋼絲繩運行速度的一半。全繞1：1吊索法，轎廂的運行速度等于鋼絲繩的運行速度。額定速度(m/s)制造和設計所規定的電梯運行速度。電氣控制系統包括控制方式、拖動系統的形式等。如交流電機拖動或直流電機拖動，轎內按鈕控制或集選控制等。停層站數(站)凡在建筑物內各樓層用于出入轎廂的地點均稱為站。提升高度(mm)由底層端站樓面至頂層端站樓面之

29、間的垂直距離。頂層高度(mm)由底層端站樓面至機房樓板或隔音層樓板下最突出構件之間的垂直的距離。電梯的運行速度越快，頂層高度一般越高。底坑深度(mm)由底層端站樓面至井道底面之間的垂直距離。電梯的運行速度越快，底坑一般越深。井道高度(mm)由井道底面至機房樓板或隔音層樓板下最突出構件之間的垂直距離。井道尺寸(mm)寬*深。電梯的主要參數是電梯制造廠設計和制造電梯的依據。用戶選用電梯時，必須根據電梯的安裝使用地點、載運對象等，按標準的規定，正確選擇電梯的類別和有關參數與尺寸，并根據這些參數與規格尺寸，設計和建造安裝電梯的建筑物，否那么會影響電梯的使用效果。電器設備及控制裝置：有曳引機，選層器傳動

30、及控制柜、轎廂操縱盤、呼梯按鈕和廳外指示器組成。其它裝置：對重裝置、補償裝置等。電梯的平安保護裝置電磁制動器：裝于曳引機軸上，一般采用直流電磁制動器，啟動時通電松閘，停層后斷電制動。強迫減速開關：起分別裝于井道的頂部和底部，當轎廂駛過端站換速未減速時，轎廂上撞塊就觸動此開關，通過電器傳動控制裝置，使電動機強迫減速。限位開關：當轎廂經過端站平層位置后仍未停車，此限位開關立即動作，切斷電源并制動，強迫停車。行程極限保護開關：當限位開關不起作用，轎廂經過端站時，此開關動作。急停按鈕：裝于轎廂司機操縱盤上，發生異常情況時，按此按鈕切斷電源，電磁制動器制動，電梯緊急停車。廳門開關：每個廳門都裝有門鎖開關

31、。僅當廳門關上才允許電梯啟動;在運行中如出現廳門開關斷開，電梯立即停車。關門平安開關：常見的是裝于轎廂門邊的平安觸板，在關門過程中如平安觸板碰到乘客時，發出信號，門電機停止關門，反向開門，延時重新開門，此外還有紅外線開關等。超載開關：當超載時轎底下降開關動作，電梯不能關門和運行。其它的開關：平安窗開關，鋼帶輪的斷帶開關等。隨著現代建筑的開展，日益增高的高層建筑已成為現代都市的重要的標志，作為高層建筑的垂直運載工具-電梯得到了快速開展。電梯是效勞于三分之一樓層的固定式升降設備。它具有一個轎廂，運行在至少兩列垂直上的傾斜角小于15的剛性導軌之間。轎廂尺寸與結構形式便于乘客出入或裝卸貨物。它適用于裝

32、置在兩層以上的建筑內，是輸送人員或貨物的垂直提升設備的交通工具。追溯電梯這種提升設備的歷史，早在公元前我國就有利用人力作動力和簡單提升設備，直到現在我國北方局部農村仍用手搖轱轆提取井水的升降提水裝置，所以說，我國是世界上最早出現這種提升設備電梯雛形的國家之一。隨著電子工業的開展，新技術、產品不斷用于電梯控制系統，如可編程控制器的應用；單片機的應用；無觸點半導體邏輯控制晶閘管俗稱可控硅的應用；集成電路及數字控制、計算機群控制及調頻調壓技術的應用、拖動系統簡化、性能提高等。生活在繼續，科技在開展，電梯也在進步。電梯的材質由黑白到彩色，樣式由直式到斜式，在操縱控制方面更是步步出新手柄開關操縱，按鈕控

33、制，信號控制，集選控制、人機對話等，多臺電梯還出現了并聯控制，智能群控；雙層轎箱電梯展示出節省井道空間，提升運輸能力的優勢，變速式自動人行道扶梯大大節省了行人的時間；不同外形的扇形、三角形、半棱形、圓形觀光電梯那么使身處其中的乘客的視線不再封閉。一個半世紀的風風雨雨，翻天覆地的是歷史的變遷，永恒不變的是電梯提升現代人生活質量的承諾。電梯技術開展概況電梯的速度要求越來越快，高速、超高速電梯的數量愈來愈多。電梯的拖動技術有了較大的開展，直流電梯由于能耗大、維修量大等缺點。逐步被交流電梯所替代，液壓電梯由于運行平穩，機房位置靈活等特點，使得在低樓層場合得到愈來愈廣泛的應用。交流拖動電梯更是得到迅速的

34、開展，已由以前的變級調速AC-VP開展成為調壓調速AC-VV及調頻調壓調速AC-VVVF，使得電梯的速度、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。電梯的邏輯控制已從過去簡單的繼電器接觸器控制開展為可編程序控制器PLC和微機控制，控制方式也從手柄控制、信號控制開展為集選控制、并聯控制、群控等，電梯可靠性得到很大的提高。電梯的管理功能不斷加強，電梯廣泛采用微機控制技術，不斷滿足擁護的使用功能要求。如緊急停車操作，消防員專用、防搗亂系統等。智能群控管理得到廣泛應用。機械傳動方面，由于國際上機構加工水平的不斷提高，使斜齒傳動和行星齒輪傳動在電梯上的應用日益廣泛，已使電梯的傳動形式多樣化

35、。電梯開展展望結構不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化。隨著新技術、新結構、新材料、新工藝的開展，電梯的機械系統結構簡單化、體積小型化、材料輕型化、工藝先進化、外觀漂亮化。同時，無機房電梯在新世紀將會有較大速度開展。技術含量更高，性能更好。電梯行業技術開展非常迅速，幾年前推出的具有先進性能、高舒適性的VVVF電梯，如今已成為電梯行業的標準配置，因為永磁同步無齒輪曳引機具有更節能、更潔凈、更平安、更安靜、更經濟的特點，所以永磁同步曳引機逐步成為新型曳引機的主流；由于永磁技術的先進性，將來很有可能取代VVVF技術。另外，網絡控制和智能群控系統以其控制的先進性、快速性、準確性和可靠性亦是電梯的開展潮流

36、。安裝更方便、更快捷高效、平安、可重復使用的無腳手架安裝，將是高層電梯安裝的主要方式，隨著技術的開發、應用，電梯的硬件系統給安裝帶來更大的方便，使電梯安裝更快、效率更高。此外，電梯的雙向平安裝置、無底坑、無線控制、綠色環保平安、環保、節能、舒適，也將是未來電梯的重要開展方向。 3 調速變頻器類型選擇及其設計參數及選擇3.11變頻器的分類變頻器的種類很多，下面根據不同的分類方法對變頻器分類：按變換頻率的方法分交直交變頻器交交變頻器;按主電路工作方式分電壓型變頻器電流型變頻器;按變頻器調壓方法的不同分PAM變頻器PWM變頻器;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;按照用途分類

37、通用變頻器高性能專用變頻器高頻變頻器;變頻器的類型選擇變頻器是變頻調速系統的核心設備，它的質量品質對于系統的可靠性影響很大，選擇品牌時，質量品質，尤其是與可靠性相關的質量品質，顯然是選擇時的重要考慮方面。同時，設備的平均壽命的長短是一個重要的參數，所以根據預期使用壽命來選擇品牌，經驗和口碑仍然是主要依據。在同一品牌中選擇具體型號時，那么主要依據己經確定的變頻調速方案、負載類型以及應用所需要的一些附加功能來決定。 變頻器的規格選擇變頻器產品說明書都提高標稱功率數據，但實際上限制變頻器使用功率的是定子電流參數。因此，直接按照變頻器標稱功率進行選擇，在實際中常?？赡軙胁煌?。根據具體工程的情況，可以

38、有以下幾種不同的變頻器規格選擇方式:按照標稱功率選擇:一般作初步投資估算依據。按照電動機額定電流選擇;多用于恒轉矩負載的新設計工程。按照電動機實際運行電流選擇:多用于改造工程。按照轉矩過載能力選擇。綜上所述，根據實際工程情況，以適當的方法選擇變頻器規格很重要。選擇結果多數情況下變頻器標稱功率與電動機匹配，少數情況需要放大。所以，籠統的認為放大一級功率選擇變頻器是沒有錯的想法，但會造成浪費?？偟膩碚f從生產本錢來作適宜的選擇。 選擇的變頻器應滿足的條件根據被控設備的負載特性選擇通用變頻器的類型。所選擇通用變頻器的類型與被控制異步電動機的參數匹配。為降低電梯本錢，首選通用變頻器。電梯的啟動和停車都要

39、平穩。變頻器帶有防止失速功能。變頻器具有優良的轉矩特性。及選擇 通用變頻器簡介為了滿足以上的條件，本設計選擇通用變頻器。采用通用變頻器構成變頻調速傳動系統的主要目的是:為了滿足提高勞動生產率、改善產品質量、提高設備自動化程度、提高生活質量及改善生活環境等要求。為了節約能源、降低生產本錢。上個世紀80年代初，通用變頻實現了商品化。在近20年的時間內經歷了由模擬控制到全數字控制和由采用BJT到采用工GBT兩個大開展過程。容量不斷擴大80年代初采用的BJT的PWM變頻器實現了通用化。到了90年代初，BJT通用變頻器的容量到達了6OOKVA，400KVA以下的已經系列化，前幾年主開關器件開始采用工GB

40、T，僅三、四年的時間，IGBT變頻器的單機容量已達1800KVA，隨著工GBT容量的擴大，通用變頻器的容量也將隨之擴大。結構的小型化變頻器主電路中功率電路的模塊化，控制電路采用大規模集成電路(LS工)和全數字控制技術，結構設計上采用“平面安裝技術等一系列措施，促進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，把功率電橋、驅動電路、檢測電路、保護電路等封裝在一起，構成了一種“智能電力模塊這種器件屬于絕緣金屬基底結構，所以防電磁干擾能力強，保護電路和檢測電路與功率開關間的距離盡可能的小，因而保護迅速且可靠，傳感信號也十分迅速。多功能和智能化電力電子器件和控制技術的不

41、斷進步，使變頻器向多功能化和高性能化方向開展。特別是微機的應用，為變頻器多功能化和高性能化提供了可靠的保證。應用領域不斷擴大通用變頻器經歷了模擬控制、數字控制、數?；旌峡刂?，直到全數字控制的演變，逐步地實現了多功能化和高性能化，進而使之對各類生產機械、各類生產工藝的適應性不斷增強。最初通用變頻器僅用于風機、泵類負載的節能調速和化纖工業中高速纏繞的多機協調運行等，到目前為止，其應用領域得到了相當的擴展。如搬運機械，從對抗性負載的搬運車輛、帶式運輸機到位能負載的起重機、提升機、立體倉庫、立體停車廠等都己采用了通用變頻器;金屬加工機械，從各類切削機床直到高速磨床乃至數控機床，加工中心超高速伺機的精確

42、位置控制都已應用通用變頻器;在其它方面，如農用機械、食品機械、木工機械、印刷機械、各類空調、各類家用電器甚至街心公元噴水池，可以說其應用范圍相當廣闊，并且還將繼續擴大。 VS一616G5型通用變頻器電梯的調度要求除了一般工業控制的靜態、動態性能外，他的舒適度指標往往是選擇中的一項重要內容。本設計中拖動調速系統的關鍵在于保證電梯按理想的給定速度曲線運行，以改善電梯運行的舒適感;另外，由于電梯在建筑物內的耗電量占建筑物總用電量的相當比例，因此，電梯節約用電日益受到重視?？紤]以上各種因素，本設計選用安川VS一616G5型全數字變頻器。它具有磁通矢量控制、轉差補償、負載轉矩自適應等一系列先進功能，可以

43、最大限度地提高電機功率因數和電機效率，同時降低了電機運行損耗，特別適合電梯類負載頻繁變化的場合。另外，VS一616G5變頻器的啟動、制動具有可任意調節的S曲線和零頻仍可輸出150%力矩的特點，配以高精度的旋轉編碼器，控制精度可達0.01一0.02%，使得電梯運行舒適感好，零速抱閘，平層精度高。無須配專用電機，可自學習所配電機的各個參數，精確控制任何品牌的電機。采用高性能工GBT，載波頻率20KHZ，從而使變頻器輸出一個不失真的正弦流波形，使電機始終運行于靜噪音狀態。VS一616G5型變頻器是安川電機公司面向世界推出的21世紀通用型變頻器。這種變頻器不僅考慮了V/f控制，而且還實現了矢量控制，通

44、過其本身的自動調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矩與較高的調速范圍。VS一616G5變頻器的特點如下:包括電流矢量控制在內的四種控制方式均實現了標準化。有豐富的內藏與選擇功能。由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。保護功能完善、維修性能好。通過LCD操作裝置，可提高操作性能。VS一616G5型變頻器的標準規格如表3-1:表3-1 VS616G5型變頻器的標準規格電壓200V400V容量范圍電源電壓頻率200V：三相200/200/208/220V400V：三相380/400/415/460V電壓允許變動+10% -15%頻率允許變動15%控制特性控制方式正選波PWM

45、控制： 無傳感矢量控制無PG 帶傳感矢量控 制帶PG V/F控制 帶傳 V/F控制 用參數切換啟動轉矩150%Hz無PG 150%r/min帶PG速度控制范圍1:100無PG 1:1000帶PG速度控制精度0.2%無PG 0.02%帶PG速度響應5Hz無PG30Hz帶PG轉矩極限有轉矩精度5%轉矩響應20Hz無PG以上 150Hz帶PG以上頻率控制范圍頻率精度(溫度變化)數字式指令0.01%(-10+40)模擬式指令0.1%(25+10)頻率設定分辨率運算分辨率輸出頻率分辨率過載量額定輸出電流的150%IN頻率設定信號-10V 10V， 0 10V，4 20MA加減速時間制動轉矩約20% 帶制

46、動選擇150%抑制高次諧拔波電源直流電抗器內帶200V24KVA、400V26KVA以下可以選擇12相整流不能變動主控制功能瞬停再啟動、下降控制、轉矩控制、零點伺服控制等操作裝置16字2線日語液晶顯示器接通插件板可選擇16種最多可裝3塊保護功能電機保護、變頻過載、瞬間過電流、電壓下降、過電壓、輸入缺相 VS-616G5型通用變頻器電梯調速系統通用變頻器VS-616G5可直接控制交流異步電動機的電流，使電動機保持較高的輸出轉矩；它適合用于各種應用場合，可以低速下實現平穩起動并且極其精確地運行，其自動調整功能可使各種電動機到達高性能的控制。VS-616G5將U/f控制、矢量控制、閉環U/f控制、閉

47、環矢量控制四種控制方式融為一體，其中閉環矢量控制是最適合電梯控制要求的。變頻器的配置及容量選擇VS-616G5變頻器用在電梯調速系統中時，必須配PG卡及旋轉編碼器，以供電動機測速及反響。旋轉編碼器與電動機同軸連接，對電動機進行測速。旋轉編碼器輸出A、B、兩相脈沖，當A相脈沖超前B相脈沖90時，可認為電動機處于正轉狀態。當A相脈沖滯后于B相脈沖90時可認為電動機處于反轉狀態，旋轉編碼器根據AB相脈沖的相序，可判斷電動機旋轉方向，并根據AB脈沖的頻率或周期測得電動機的轉速。旋轉編碼器將此脈沖輸出給PG卡，PG卡再將此反響信號送給616G5內部，以便進行運算調節。當電梯減速運行時，電動機處于發電狀態

48、，向變頻器回饋電能。這時同步轉速下降，交-直-交變頻器的直流局部電壓升高，制動電阻的作用就是消耗回饋電能。抑制直流電壓升高。除PG卡和制動電阻外。VS-616G5還需要配置600脈沖旋轉編碼器和電梯運行曲線輸入板可選配。其容量可選11配置，即電動機容量和變頻器容量相等。最好采用大一數量級選配，即11kW電動機選15kW的變頻器、15kW電動機選18kW的變頻器。變頻器結構及參數設計VS-616G5變頻器共有9組參數，每一組參數的設計都具有特定的含義。常用參數如表3-2所示。表3-2 變頻器常用參數參數功能A組確定控制模式B組選擇運動功能C組確定加減速時間和轉矩補償時間D組選擇頻率E組確定運行壓

49、頻曲線F組保護設置H組確定偏差標準.1參數設計參數設計的原那么：減小啟動沖擊及增加調速的舒適感，其速度環比例系數宜小些，而積分時間常數宜大些；提高了運行效率，快車頻率應選為工頻，而爬行頻率要盡可能低些，以減小停車沖擊；零速一般設計為0Hz，速抱閘功能將影響舒適感；變頻器其他常用參數可根據電網電壓和電機銘牌數據直接輸入。3.2.4.2變頻器自學習功能的應用方法為了使變頻器工作在最正確狀態，在完成參數設置后，需使變頻器對所驅動的電動機進行自學習，而616G5就具有曳引機參數自學習的功能，其方法是：將曳引機制動輪與電機軸脫離，使電動機處于空載狀態，然后啟動電動機，讓變頻器自動識別并存儲電動機有關參數

50、，變頻器將根據識別到的結果調整控制算法中的有關參數。顯然，這一組自學習到的參數，是和變頻器匹配的最正確參數，使變頻器能對該電動機進行最正確控制。3.2.4.3變頻器容量計算變頻器的功率可根據曳引機電機功率、電梯運行速度、電梯載重與配重進行計算。設電梯曳引機電機功率為P1，電梯運行速度為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P2由式(3-1)計算： SKIPIF 1 0 3-1式中， SKIPIF 1 0 為摩擦力；電機功率 SKIPIF 1 0 ，變頻器功率P應接近電機功率 SKIPIF 1 0 ，相對于 SKIPIF

51、1 0 留有平安裕量，可取 SKIPIF 1 0 3-2其中，k=0.02， SKIPIF 1 0 =2000Kg， SKIPIF 1 0 =1000Kg， SKIPIF 1 0 =2400Kg， V=/s由式3-1得P2=6009.81089.8；又有式3-2得 SKIPIF 1 0 =15.6KW。由于采用變頻調速，效率高。依照計算結果選1.5倍裕量，取變頻器容量為15kW。3.2.4.4變頻器制動電阻參數的計算由于電梯為位能負載，電梯運行過程中產生再生能量，所以變頻調速裝置應具有制動功能。帶有逆變功能的變頻調速裝置通過逆變器雖然能夠將再生能量回饋電網，但本錢太高，采用能耗制動方式通過制動

52、單元將再生能量消耗在制動電阻上，本錢較低而且具有良好的使用效果，能耗制動電阻 SKIPIF 1 0 的大小應使制動電流Iz的值不超過變頻器額定電流的一半，即： SKIPIF 1 0 3-3 SKIPIF 1 0 =228.9() 3-4其中 SKIPIF 1 0 為額定情況下變頻器的直流母線電壓，取 SKIPIF 1 0 30。由于制動電阻的工作不是連續長期工作，因此其功率可以大大小于通電時消耗的功率。即： SKIPIF 1 0 5132/30 3-5最后，選用的制動電阻為R=30，功率為P=3.5kW的電阻。4 PLC的選擇及其控制系統的硬件開發4.1電力調速系統的應用與開展隨著時代的進步和

53、科技的開展，拖動控制的電力調速系統在工農業生產、交通運輸、國防軍事設施以及日常生活中越來越得到了廣泛的應用。根據轉速是否變化，可以將各類生產機械分為恒速拖動與變速拖動機械兩大類，而在現代的各行各業中，絕大多數的機械都有著調速的要求，使得對變速拖動系統的研究具有重要的現實意義。長期以來，直流電機調速系統一直在調速領域占主導地位，這主要是因為直流電動機調速方便。而且在磁場一定的條件下，它的轉速和電樞電壓成正比，使其轉動矩容易控制。因此直流電動機調速比擬容易得到良好的動態特性，但是直流電動機的結構復雜、制造費時、價格昂貴、可靠性差、運行出現火花等缺點使得直流電動機遠遠不能適應現代化生產向高速、大容量

54、開展的要求。交流電動機特別是鼠籠型異步電動機，由于它結構簡單，制造方便，價格低廉，而且鞏固耐用，運行可靠，維護量少，可用于惡劣環境等優點，在工農業生產中得到了極其廣泛的應用。但由于交流電動機平滑調速比擬困難，在早期采用的主要是繞線式異步電動機轉子外串電阻和鼠籠型異步電動機變極調速。在30年代提出了串級調速的方法，但是帶來調速系統復雜，不容易控制的矛盾。直到本世紀50年代中期，晶閘管研制成功，開創了電力電子技術開展的新時代，使交流電機調速技術得以應用。在印年代初期，幾位著名的專家提出了實用和高效的靜止變壓變頻器。雖然交流電動機有許多優點，但由于變頻器的本錢高，以及需要比擬復雜的控制系統，在與直流

55、傳動的競爭中受到了阻礙，在70年代中期，在全世界范圍內出現能源危機，節約能源的問題世界矚目。作為節約能源的一個重要手段，電機的調速問題得到了重視，許多過去一般不調速的裝置也采用了調速，由此對交流電動機調速技術的開展起了很大的推動作用。由此可見，研究電力傳動系統，特別是交流調速的問題有著重要的意義。4.2電機調速系統的設計在電梯拖動控制系統中速度曲線圖形直接影響著電梯的舒適感和平層準確度。如果電梯在啟動加速和減速制動時，速度曲線圖性的加、減交界處不圓滑，乘客會感覺很不舒服，為了滿足舒適感提高運輸效率及正確平層要求，電梯的速度給定曲線是一個關鍵環節。人們對于速度變化的敏感度主要是加速度的變化率，舒

56、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，將電梯的起制動速度曲線設計成由兩段拋物線(S曲線)及一段直線構成，而這一曲線形狀的構成及改變，那么是由加速度斜率及S曲線變化率決定的。加速斜率是以速度給定從0加速到1000轉/分所需要的時間來定義的。其意義為加速度由0加速到1000轉/秒所需要的時間。因此通過改變起動加速時間可獲得不同的起動曲線斜率。增大加速時間值起動曲線變緩，反之，起動曲線變急。同理，增加S曲線變化率起動曲線彎曲局部變緩，反之，起動曲線彎曲局部變急。而S曲線變化率的變化，也可通過改變S曲線起始、終了加速時間來實現，本設計采用的616G5變頻器就具有S曲線加速時間設定功能，

57、故將加速時間和S曲線加速時間配合調整，即可獲得理想的起動曲線。同理，制動曲線也可按此方法調整。理想的電梯速度給定曲線如圖4-1所示。va , vat0 t1 t2 t3t4 t5 t6 T圖4-1 速度運行曲線圖中a為加速度，v為速度，0-t1和t2-t3時間內為拋物線速度曲線，t1-t2時間內為直線速度曲線;t3-t4時間內為穩速運行階段；t4-T時間內為減速制動階段。減速制動階段速度曲線與加速起動階段相對稱。異步電動機轉速表達式為: SKIPIF 1 0 4-1式中:， SKIPIF 1 0 同步轉速； SKIPIF 1 0 電源頻率；p電動機的磁極對數；s異步電動機的轉差率。從式4-1可

58、以看出，要調節異步電動機的轉速，可以從改變以下三個參數入手:改變異步電動機定子繞組的磁極數-即變極調速;改變異步電動機的轉差率-即改變轉差率調速;改變供電電源的頻率-即變頻調速。變極調速對于鼠籠型轉子結構的異步電動機，其轉子的極對數能自動地與定子極對數相對應。改變定子繞組的接法，以改變定子的極對數，使異步電動機的同步轉速 SKIPIF 1 0 得到改變，到達調節轉速的目的。變極調速的優點:操作簡便、機械特性硬、效率高、可獲得恒轉矩與恒功率調速。其缺點是:只能有極調速，而且調速等級有限，只適用于不要求平滑調速的場合。改變轉差率調速常見的利用改變轉差率進行速度調節的方法有以下幾種:轉子電路串接電阻

59、調速;改變定子電壓調速;滑差電機調速;串極調速及脈沖調速等。下面依次介紹上述調速方法的簡單原理及其優缺點。電路串接電阻調速。其優點是調速方法簡單、初期投人少，一般適用于恒轉矩負載。其缺點是當轉速較低時，轉子電路效率，隨之降低，轉子損耗增大，經濟性變差;由于轉子電路串接電阻，使機械特性變軟，而且串接電阻的數值越大，特性就越軟，因而在低速下穩定性差;只能獲得有級調速，平滑性不高;調速范圍受負載轉矩的影響，當輕載時，調速范圍很小。改變定子電壓調速。當轉速低于與最大轉矩對應的轉速時，其機械特性局部對恒轉矩負載不能穩定運行，因此調速范圍很小。對于恒轉矩調速，在增加異步電動機轉子電阻的根底上，改變定子電壓

60、，可獲得較寬的調速范圍。但它的機械特性變軟，使運行不大穩定。而且低壓時，過載能力低，負載波動較大時，適應性差，調速時效率低，功率因數較轉子電路串接電阻時更低，在低速時，電機發熱嚴重。 滑差電機調速。其特點是在異步電動機的軸上裝一個電磁滑差離合器?；铍姍C的優點是結構簡單、運行可靠、維護方便、可實現平滑調速。其缺點是這種調速方式在不同的勵磁電流下其機械特性很軟，并且勵磁電流越小，特性越軟。由于磨擦與剩磁的存在，使其存在不可控區，即當負載轉矩小于10%的額定轉矩時可能失控。串極調速。繞線型轉子的異步電機與其它電機或電子設備(例如由晶閘管組成的逆變器)串級連接，以實現速度調節。串極調速的優點是在調速