【正文】 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文） 任 務(wù) 書 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 年 級： 專業(yè)： 班 級： 系部： 畢業(yè)設(shè)計 論文題目： 完成日期： 設(shè)計地點： 指導(dǎo)教師： 系部負責(zé)人： 發(fā)任務(wù)書日期： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)內(nèi)容 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX一、設(shè)計內(nèi)容： 1．對本課題的總體介紹 2．主要內(nèi)容 3. 對完成課題內(nèi)容的具體要求 二、時間安排與要求： 序號 日期（起止周數(shù)） 設(shè)計（論文）工作進度 1 第 1 周 開題、方案論證 2 第 2 周 硬件電路的設(shè)計 3 第 3 周 軟件電路的設(shè)計 4 第 45 周 單元電路焊接或仿真 5 第 68 周 設(shè)計說明書撰寫 三、其他需要說明的的事項： 1）有必要的硬軟件電路組成，并進行仿真 2）根據(jù)我系實際情況 PLC 用三菱系列實現(xiàn) their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX變頻調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計 摘要 在現(xiàn)代社會和經(jīng)濟活動中，計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和電力電子技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，電梯已經(jīng)成為城市物質(zhì)文明的一種標(biāo)志。特別是在高層建筑中，電梯是不可缺少的垂直運輸設(shè)備。隨著高層建筑飛速發(fā)展的今天，電 梯行業(yè)也隨之進入了新的發(fā)展時期 ,電梯控制技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速，其邏輯控制也由 PLC 代替原來的繼電器控制，其許多功能是傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)的。 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，改善了電梯運行的舒適感，使電梯達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)濟效益和社會效益，達到了理想的目的。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。 在介紹電梯基本結(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)點及特點，重點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 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX1 緒論 隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經(jīng)濟和生活中有著廣泛的應(yīng) 用。電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。實際上電梯是根據(jù)外部呼叫信號以及自身控制規(guī)律等運行的，而呼叫是隨機的，電梯實際上是一個人機交互式的控制系統(tǒng)，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足控制要求的，因此，電梯控制系統(tǒng)采用隨機邏輯方式控制。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器 （ PLC） 取代微機實現(xiàn)信號集選控制。從控制方式和性能上來 說，這兩種方法并沒有太大的區(qū)別。國內(nèi)廠家大多選擇第二種方式，其原因在于生產(chǎn)規(guī)模較小，自己設(shè)計和制造微機控制裝置成本較高；而 PLC 可 靠 性高，程序設(shè)計方便靈活，抗干擾能力強、運行穩(wěn)定等特點，所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器來實現(xiàn)。 綜述電梯的發(fā)展 電梯的發(fā)展史 在現(xiàn)代社會和經(jīng)濟活動中，電梯已是城市物質(zhì)文明的一種標(biāo)志。在高層建筑中，電梯是不可缺少的垂直運輸設(shè)備。每幢大型高樓都可以說是一座垂直的城市。電梯不僅是代步的工具，也是人類物質(zhì)文明的標(biāo)志。 電梯曳引傳動控制技術(shù)也經(jīng)歷了由簡單到復(fù) 雜的發(fā)展階段。 從 19 世紀(jì)末電梯問世開始，對于調(diào)速性能要求較高的電梯，都是采用直流電機控制。直流電機控制系統(tǒng)具有調(diào)速范圍寬、可連續(xù)平衡地調(diào)速以及控制方便、靈活、快捷、準(zhǔn)確等優(yōu)點。然而，早期的直流電機控制系統(tǒng)往往是直流發(fā)電機一電動機組調(diào)速系統(tǒng)，其體積、重量、能耗和噪聲都很大。 由于交流單速控制和交流雙速控制電梯的結(jié)構(gòu)簡單、價格較低、使用維護方便，所以從電梯問世至今，交流單速控制和交流雙速控制一直廣泛地應(yīng)用于調(diào)速性能要求不高的場合。交流雙速電梯是靠改變定子繞組接線以變換電動機極對數(shù) P 的方法進行調(diào)速。變極調(diào)速轉(zhuǎn)速 是成倍地變化，因此調(diào)速的平滑性差，但它在每個轉(zhuǎn)速等級運轉(zhuǎn)時，都具有較硬的機械特性，穩(wěn)定性好，但乘坐舒適感差，普遍應(yīng)用于貨梯。 1967 年，出現(xiàn)了交流調(diào)壓調(diào)速 (ACVV)控制。交流調(diào)壓調(diào)速是通過控制電動機定子繞組電壓來改變轉(zhuǎn)差率 s 的方法實現(xiàn)調(diào)速。交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)采用調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)晶閘管交流調(diào)壓電路中晶閘管的觸發(fā)脈沖相位，即調(diào)節(jié)電動機的端電壓，達到改變轉(zhuǎn)速的目的。交流調(diào)壓調(diào)速控制電梯在起動、穩(wěn)速及制動的全過程中實現(xiàn)了閉環(huán)控制，將速度給定曲線以模擬量或數(shù)字量的形式送入電梯傳動系統(tǒng)，在反饋控制的作用下，使電機 轉(zhuǎn)速跟蹤給曲線變化。其制動減速可采用能耗制動、反接制動等方式，乘坐舒適感、平層精度均優(yōu)于變極調(diào)速雙速電梯，其缺點是電動機轉(zhuǎn)子的發(fā)熱較大、能量消耗較大。 在 1980 年，出現(xiàn)了將微機用于速度控制和運行管理控制的全電子化交流反饋控制的電梯，其精確的控制使電梯的舒適感和群控性能得到進一步提高。應(yīng)用微機取代繼電器控制邏輯實現(xiàn)閉環(huán)控制，進一步提高電梯的性能和可靠性，并減少現(xiàn)場調(diào)試要求，是電梯控制技術(shù)的方向。 1984 年，由于固態(tài)功率器件的不斷發(fā)展及微機技術(shù)的應(yīng)用，出現(xiàn)了交流變頻調(diào)速 (VVVF)電梯控制系統(tǒng)。交流變頻調(diào)速 是通過調(diào)節(jié)電機定子繞組供電電壓的幅值及頻率來調(diào)速的。它通過電壓、電流和速度的信號反饋，由計算機對交流電動機進行精確調(diào)節(jié)控制，使電梯運行 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX效率大大提高，運行性能更加完善。 VVVF 電梯以其獨特的先進技術(shù)和性能，實現(xiàn)了節(jié)能、快速、舒適、平層、準(zhǔn)確、低噪音、安全等目標(biāo)。由于其具有優(yōu)越的調(diào)速性能、顯著的節(jié)能效果，已取代交流調(diào)壓調(diào)速電梯成為電梯控制方式的主流。 電梯的發(fā)展趨勢 （ 1）電梯品種的變化 電梯的品種要隨著建筑需求而變化，電梯制造商提供的品種愈多，其市場占有量也一定愈大。隨著超高層建筑的 增多，就需要高速、大容量的電梯。近幾年住宅電梯的開發(fā)的熱潮已出現(xiàn)，多層及小高層大樓配置的廉價、實用可靠的經(jīng)濟型住宅電梯是一個必然趨勢。無機房電梯是在電梯驅(qū)動裝置及其布置方式上具有獨特風(fēng)格的一種產(chǎn)品。它代表了電梯技術(shù)的一種發(fā)展趨勢。 （ 2）電梯的智能化 智能化的電梯首先要與智能化的大廈所有自動化信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，如與消防、保安、樓宇設(shè)備控制等系統(tǒng)交互聯(lián)系，使電梯成為安全舒適、高效優(yōu)質(zhì)的服務(wù)工具。串行通訊以其布線簡單，信息傳輸量大等優(yōu)點，在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用日益增多，由于去掉了微機接口板上大量輸入和輸出電路 ，減少了井道、機房中的布線數(shù)量，可靠性大大提高。 電梯困人故障一直因擾著電梯的承包商，遠程監(jiān)控服務(wù)系統(tǒng)集通訊、故障、診斷、微處理機為一體，可以通過市話線傳遞電梯的運行和故障信息到遠程服務(wù)中心。 （ 3）綠色電梯 綠色電梯的研究的重點主要在電梯的制造、配置以及安裝和使用過程中的節(jié)能和減少環(huán)境污染等方面。減少電梯能耗的措施是多方面的，主要包括：原材料的充分利用和再利用；電梯數(shù)量和電梯參數(shù)的優(yōu)化配置；選擇高效的驅(qū)動系統(tǒng)；減少電梯機械系統(tǒng)的慣性和磨擦阻力；合理應(yīng)用對重或平衡重；選用節(jié)能照明；客流和運貨的規(guī) 劃；出入口的布置等。而減少能耗的另一途徑是電梯運行過程的能耗控制。利用電梯空載上行、滿載下行時電機處以發(fā)電狀態(tài)的特性，將再生能量反饋給電網(wǎng)。利用電梯機房在樓頂?shù)膬?yōu)勢，充分利用太陽能作為電梯的補充能源也將是新的課題。 （ 1） 電梯繼電器控制系統(tǒng) （ 2） 電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點 （ 3） 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，適合于一般技術(shù)人員和技術(shù)工人所掌握。 （ 4） 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。 （ 5）大部分電器均為常用控制電器，更換 方便，價格較便宜。 （ 6） 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。 電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問題 (1) 系統(tǒng)觸點繁多、接線線路復(fù)雜，且觸點容易燒壞磨損，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) 電磁機構(gòu)及觸點動作速度比較慢，機械和電磁慣性大，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，機械動作噪音大。 (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，費用高；而且檢查故障困難，費時費工。 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX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，不但會造成電梯機械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。 PLC 及其在電梯控制中的應(yīng)用特點 PLC 的特點 PLC 控制制系統(tǒng)由于運行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強，設(shè)計和調(diào)試周期較短等優(yōu)點，倍受人們重視等優(yōu)點，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系統(tǒng)。由于 PLC 具有性能穩(wěn)定、抗干擾能力強、設(shè)計配置靈活等特點。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行的關(guān)鍵。為了改善電梯的舒適感和運行的可靠性，現(xiàn)在都改為 用 PLC 來控制電梯的運行，這樣大大提高了電梯的性能。 可編程控制器 (Programmable Logic controller，簡稱 PLC)是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(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，已成為解決自動控制問題的最有效工具，是當(dāng)前先進工業(yè)自動化的二大支柱之一。 PLC 控制電梯的優(yōu)點 (1) 在電梯控制中采用了 PLC，用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，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可進行故障自動檢測與報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修。 (5) 用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運行效率。 (6) 更改控制方案時不需改動硬件接線。 變頻調(diào)速控制電梯的特點 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)點而被國內(nèi)外公認為最有發(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，比同容量的直流電動機具有體 積小、占空間小、結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、可靠性高、價格低等優(yōu)點。 (2) 變頻調(diào)速電源使用了先進的 SPWM 技術(shù) SVPWM 技術(shù)，明顯改善了電梯運行質(zhì)量和性能 。調(diào)速范圍寬、控制精度高，動態(tài)性能好，舒適、安靜、快捷，已逐漸取代直流電機調(diào)速。 (3) 變頻調(diào)速電梯使用先進的 SPWM 和 SVPWM 技術(shù)，明顯改善了電動機供電電源的質(zhì)量，減少諧波，提高了效率和功率因數(shù)，節(jié)能明顯。 2 方案選擇 變頻器的選擇 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX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，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，使用靈活，但價格相對較貴。 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