【正文】 速時的動作選擇 0 F104 超度偏差過大時的 動作選擇 0 F105 PG 分頻比 根據(jù)電機(jī)極數(shù)設(shè)置 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 23 頁 共 72 頁 第 4 章 硬件設(shè)計及參數(shù)計算 本章是系統(tǒng)硬件設(shè)計，分別對調(diào)速部分、 PIC 控制部分進(jìn)行硬件設(shè)計。0. 02%) 速度響應(yīng) 5Hz(帶 PG, 30Hz) 力矩限制 可采用 (參數(shù)設(shè)定： 4 級可變 ) 力矩精度 177。 (3) 由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。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。 (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(shí)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)工藝的適應(yīng)性不斷增強(qiáng)。 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)。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。有三種通信接口： RS232C， 20mA(TTY)和 RS422/RS485，有多種通訊協(xié)議可以使用。 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。 ③ 模擬量輸入模塊 SM331 主要由 A/D 轉(zhuǎn)換部件、模擬切換開關(guān)、補(bǔ)償電路、恒流源、光電隔離部件、邏輯電路等組成。數(shù)字量輸入模塊有直流輸入方式和交流輸入方式。 CPU314/315/3152DP 最多可擴(kuò)展 4 個機(jī)架， IM360/IM361 接口模塊將S7300 背板總線從一個機(jī)架連接到下一個機(jī)架， SIMATIC S7300 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。 (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 基于 PLC的變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 第 14 頁 共 72 頁 I M3 6 5S M3 3 2S M3 3 1F M3 5 1I M3 6 5S M 32 2S M3 2 1P S 3 0 7P G其 他 P L CO PC P U 模 塊通 信 部 件處 理 部 件??M P I背 板 總 線訓(xùn)的費(fèi)用。其中，小型的有 SIMATIC S7200 系列，最 小配置為 8 DI/6DO，可擴(kuò)展 2～ 7 個模塊，最大 I/O 點(diǎn)數(shù)為 64DI/DO、 12AI/4AO；中小型的有 SIMATIC S7300 系列；中高檔性能的有 S7400 系列。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。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。為了實(shí)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。它使用 可編程序的存儲器來存儲指令，實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、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。 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)。 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 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 9 頁 共 72 頁 制的主要區(qū)別在于能實(shí)現(xiàn)無司機(jī)操縱。 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。 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。 建筑施工電梯 ： 建筑施工與維修用的電梯。 電梯的種類 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。其中控制裝置根據(jù)電梯的運(yùn)行邏輯功能要求，控制電梯的運(yùn)行，設(shè)置在機(jī)房中的控 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 7 頁 共 72 頁 制柜上。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。 (4)轎廂 轎廂是運(yùn)送乘客或者貨物的電梯組件。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。 (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。 (5) 用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運(yùn)行效率。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。 PLC 及其在電梯控制中的應(yīng)用特點(diǎn) 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。 (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。 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、冶金、輕工、電子、紡織、食品、交通等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。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。事實(shí)上，在電梯上已經(jīng)采用了多項(xiàng)安全保護(hù)措施。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。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。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。而且用戶程序的編制、修改和調(diào)試不需要具 基于 PLC的變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 第 2 頁 共 72 頁 有專門的計算機(jī)編程語言知識。 電梯繼電器控制系統(tǒng) 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(shí)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。 (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。并形成了一系列的定型產(chǎn)品。 (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。 (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)。電梯的基本結(jié)構(gòu)如圖 21 所示。 (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。 (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。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。 (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。 觀光電梯 ： 轎廂壁透明，供乘客觀光用的電梯。 這類電梯的額定速度一般在 以上。 中速梯 ： 常指速度在 ～ 。 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。 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。 . 圖 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(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行時各種信號控制。 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。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。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H6。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， S7300 的 I/O 點(diǎn)數(shù)可達(dá) 32/32 個，可以滿足 I/O 口點(diǎn)數(shù)。 (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。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。 CPU3152DP、CPU3162DP、 CPU3182DP 都具有現(xiàn)場總線擴(kuò)展功能。 ② 數(shù)字量輸出模塊 數(shù)字量輸出模塊 SM322 將 S7300 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。在輸出電壓時，可以采用 2 線回路和 4線回路兩種方式與負(fù)載相連。如果需要，在擴(kuò)展機(jī)架可以安裝輔助電源。 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。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。指令計算時間為 Ins 量級，是一般微處理器所無法比擬的。 VS616G5 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，他的舒適度指標(biāo)往往是選擇中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。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。5% 400V 級 輸出特性 最大輸出電壓 3 相 ,380/400/415/440/460V(對應(yīng)于輸入電壓 ) 額定輸出頻率 最大 400Hz 額定輸入電壓和 頻率 3 相 ,380/400/415/440/460V 5060Hz 電源 允許電壓波動 +10%， 15% 允許頻率波動 177。 表 VS616G5 變頻器的參數(shù) 參數(shù) 功用 A 組 B 組 C 組 D 組 E 組 F 組 G 組 確定控制模式 選擇運(yùn)行功能 確定加減速時間及轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償時間 選擇頻率 確定運(yùn)行壓頻曲線 保護(hù)設(shè)置 確定偏差標(biāo)準(zhǔn) (2) 參數(shù)設(shè)計的原則： ① 減小啟動沖擊及增加調(diào)速的舒適感，其速度環(huán)比例系數(shù)宜小些，而積分時間常數(shù)宜大些。 (2) 保證 PLC 控制系統(tǒng)安全可靠 保證 PLC 控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計控制系統(tǒng)的重要原則。 基于 PLC的變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 第 24 頁 共 72 頁 PLC 的控制系統(tǒng)的設(shè)計 電梯 PLC的控制系和其他類型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號控制系統(tǒng)和拖動控制系統(tǒng)兩部分組成。 電梯內(nèi)設(shè)有層樓指令鍵，開關(guān)門按鍵，警鈴風(fēng)扇及照明按鍵。 自動定向。 自動返基站。加速斜率是以速度給定從 0 加速到 1000 轉(zhuǎn) /分所需要的時間來定義的。理想的電梯速度給定曲線如圖所示，圖中 a 為加速度， v 為速度。 M 13 ~L 1L 2L 3Q SF U 1K M 1 K M 2K M 3K M 4F R 1 F R 2M 23 ~ 圖 電梯曳引電機(jī)及門電機(jī)電路圖 基于 PLC的變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 第 28 頁 共 72 頁 電梯自動門的設(shè)計 任何種類的電梯絕大多數(shù)均要有開關(guān)門的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可以是人工手動的，也可以是電氣機(jī)械自動的。 ⑥ 門電機(jī)要具有一定的堵轉(zhuǎn) 能力。 當(dāng)開關(guān)門繼電器 (KA1， KA2)失電復(fù)位后，則電機(jī) MD 所具有的動能將全部消耗在 R2和 R1 電阻上了，也即進(jìn)入強(qiáng)烈能耗 (因 R2 電阻由于 SA2 開關(guān)仍處于被接通狀態(tài)，其阻值很小 )制動狀態(tài)，很快的使 MD 電動機(jī)停車，這樣直流伺服電動機(jī)的開關(guān)門系統(tǒng)中就無需機(jī)械制動器 (剎車 )來迫使電機(jī)停轉(zhuǎn)。當(dāng)關(guān)門繼電器 KA2 吸合后，直流 110V 電源的“ +”極 (02 號線 )經(jīng)熔斷器 FU2，首先供電給直流伺服電動機(jī) (MD)的勵磁繞組 MD0，同時經(jīng)可調(diào)電阻 RDl→ KA2 的 ( 2)常開觸點(diǎn)，→ MD 的電樞繞組→ KA2 的 ( 4)常開觸點(diǎn)至電源“ ”極 (01 號線 )。現(xiàn)就兩種驅(qū)動類型的自動開關(guān)門環(huán)節(jié)工作原理說明如下。本設(shè)計采用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測轎廂位置， 只要電梯一運(yùn)行，計數(shù)器就可以精確地確定走過的距離，達(dá)到與減速點(diǎn)相應(yīng)的預(yù)制數(shù)時即可發(fā)出減速命令。加速到 1000 轉(zhuǎn) /秒 2 所需要