【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)電機極數(shù)設置 畢業(yè)設計（論文） 第 23 頁 共 72 頁 第 4 章 硬件設計及參數(shù)計算 本章是系統(tǒng)硬件設計，分別對調(diào)速部分、 PIC 控制部分進行硬件設計。0. 02%) 速度響應 5Hz(帶 PG, 30Hz) 力矩限制 可采用 (參數(shù)設定： 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)差補償、負載轉(zhuǎn)矩自適應等一系列先進功能，可以最大限度地提高電機功率因數(shù)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。 (4) 應用領域不斷擴大 通用變頻器經(jīng)歷了模擬控制、數(shù)字 控制、數(shù)?；旌峡刂?，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，進而使之對各類生產(chǎn)機械、各類生產(chǎn)工藝的適應性不斷增強。 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。到了 90 年代初， BJT 通用變頻器的容量達到了 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、補償電路、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 最多可擴展 4 個機架， IM360/IM361 接口模塊將S7300 背板總線從一個機架連接到下一個機架， SIMATIC S7300 系列 PLC 是模塊化結構設計，各種單獨模塊之間可進行廣泛組合和擴展。 (6) 方便用戶的參數(shù)賦值 一個帶標準用戶接口的軟件工具給所有模塊進行參數(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 線訓的費用。其中，小型的有 SIMATIC S7200 系列，最 小配置為 8 DI/6DO，可擴展 2～ 7 個模塊，最大 I/O 點數(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。為了實現(xiàn)工業(yè)領域?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，實現(xiàn)邏輯運算、順序運算、計數(shù)、計時和算術運算等功能，用來對各種機械或生產(chǎn)過程進行控制。 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上發(fā)展起來的全自動控制的電梯，與信號控 畢業(yè)設計（論文） 第 9 頁 共 72 頁 制的主要區(qū)別在于能實現(xiàn)無司機操縱。 隨著電梯技術的不斷發(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，然后通過電機經(jīng)減速機（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，而設置不同類型的電梯。其中控制裝置根據(jù)電梯的運行邏輯功能要求，控制電梯的運行，設置在機房中的控 畢業(yè)設計（論文） 第 7 頁 共 72 頁 制柜上。重量補償裝置是補償高層電梯中轎廂與對重側曳引鋼絲繩長度變化對電梯的平衡設計影響的裝置。 (4)轎廂 轎廂是運送乘客或者貨物的電梯組件。曳引機為電梯的運行提供動力，由電動機，曳引輪，連軸器，減速箱，和電磁制動器組成。 (3) 變頻調(diào)速電梯使用先進的 SPWM和 SVPWM技術，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。 (5) 用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運行效率。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鍵。 PLC 及其在電梯控制中的應用特點 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)的技術改造。 (4) 多年來我國一直生產(chǎn)這類電梯，技術成熟，己形成系列化產(chǎn)品，技術資料圖紙齊全，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、體積小、可在線修改控制程序、具有遠程通信聯(lián)網(wǎng)功能，易與計算機接口、能對模擬量進行控制、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)得到廣泛應用。采用 PLC 控制的電梯可靠性高、維護方便、開發(fā)周期短，這種電梯運行更加可靠，并具有很大的靈活性，可以完成更為復雜的控制任務，己成為電梯控制的發(fā)展方向。事實上，在電梯上已經(jīng)采用了多項安全保護措施。本文所設計的電梯與傳統(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。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真地調(diào)查和科學計算，其結論是：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)設計 第 2 頁 共 72 頁 有專門的計算機編程語言知識。 電梯繼電器控制系統(tǒng) 電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點 (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，適合于一般技術人員和技術工人所掌握。 (5) 由于線路復雜，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。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)結構簡單，外部線路簡化。 (1) 變頻調(diào)速電梯使用的是異步電動機，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(yōu)點。電梯的基本結構如圖 21 所示。 (3)門系統(tǒng) 門系統(tǒng)有轎廂門，層門，開門，連動機構等組成。 (5)重量平衡系統(tǒng) 重量平衡系統(tǒng)由對重和重量補償裝置組成。一般采用測速發(fā)電機或速度脈沖發(fā)生器與電機相連。 (8)安全保護系統(tǒng) 安全保護系統(tǒng)包括機械的和電氣的各種保護系統(tǒng)，可保護電梯安全的使用。 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)設置以滿足運行效率、舒適感、平層精度和安全性的要求；二是由 PLC 編程實現(xiàn)電梯運行時各種信號控制。 PLC 的主要功能和應用 PLC 的主要功能和應用如下： (1) 開關邏輯和順序控制這是 PLC 應用最廣泛、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計而言，上述三種機型都行，但根據(jù)課本學習和熟悉程度， I/O 數(shù)量及輸入、輸出類型， S7300 的 I/O 點數(shù)可達 32/32 個，可以滿足 I/O 口點數(shù)。 (4) 口令保護 多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術機密，防止未經(jīng)允許的復制和修改。當任務規(guī)模擴大并且愈加復雜時，可隨時使用接口模塊對 PLC 進行擴展。 CPU3152DP、CPU3162DP、 CPU3182DP 都具有現(xiàn)場總線擴展功能。 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、燈和電動機啟動器等。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載相連。如果需要，在擴展機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)的結構也不盡相同，但其總的控制思想?yún)s是大同小異。特別是微機的應用，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，他的舒適度指標往往是選擇中的一項重要內(nèi)容。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。5% 400V 級 輸出特性 最大輸出電壓 3 相 ,380/400/415/440/460V(對應于輸入電壓 ) 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 選擇運行功能 確定加減速時間及轉(zhuǎn)矩補償時間 選擇頻率 確定運行壓頻曲線 保護設置 確定偏差標準 (2) 參數(shù)設計的原則： 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)定運行，是設計控制系統(tǒng)的重要原則。 基于 PLC的變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)設計 第 24 頁 共 72 頁 PLC 的控制系統(tǒng)的設計 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)設有層樓指令鍵，開關門按鍵，警鈴風扇及照明按鍵。 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 電梯曳引電機及門電機電路圖 基于 PLC的變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)設計 第 28 頁 共 72 頁 電梯自動門的設計 任何種類的電梯絕大多數(shù)均要有開關門的機構，該機構可以是人工手動的，也可以是電氣機械自動的。 ⑥ 門電機要具有一定的堵轉(zhuǎn) 能力。 當開關門繼電器 (KA1， KA2)失電復位后，則電機 MD 所具有的動能將全部消耗在 R2和 R1 電阻上了，也即進入強烈能耗 (因 R2 電阻由于 SA2 開關仍處于被接通狀態(tài)，其阻值很小 )制動狀態(tài)，很快的使 MD 電動機停車，這樣直流伺服電動機的開關門系統(tǒng)中就無需機械制動器 (剎車 )來迫使電機停轉(zhuǎn)。當關門繼電器 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 (MD)的勵磁繞組 MD0，同時經(jīng)可調(diào)電阻 RDl→ KA2 的 ( 2)常開觸點，→ MD 的電樞繞組→ KA2 的 ( 4)常開觸點至電源“ ”極 (01 號線 )。現(xiàn)就兩種驅(qū)動類型的自動開關門環(huán)節(jié)工作原理說明如下。本設計采用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測轎廂位置， 只要電梯一運行，計數(shù)器就可以精確地確定走過的距離，達到與減速點相應的預制數(shù)時即可發(fā)出減速命令。加速到 1000 轉(zhuǎn) /秒 2 所需要