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正文內(nèi)容

基于plc的電梯控制系統(tǒng)——軟件設(shè)計(編輯修改稿)

2024-07-24 18:29 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 ,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(shù)的先進性,將來很有可能取代VVVF技術(shù)。另外,網(wǎng)絡(luò)控制和智能群控系統(tǒng)以其控制的先進性、快速性、準(zhǔn)確性和可靠性亦是電梯的發(fā)展潮流。⑶安裝更方便、更快捷高效、安全、可重復(fù)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(shù)的開發(fā)、應(yīng)用,電梯的硬件系統(tǒng)給安裝帶來更大的方便,使電梯安裝更快、效率更高。此外,電梯的雙向安全裝置、無底坑、無線控制、綠色環(huán)?!踩?、環(huán)保、節(jié)能、舒適,也將是未來電梯的重要發(fā)展方向。 3 調(diào)速變頻器類型選擇及其設(shè)計參數(shù).1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:⑴按變換頻率的方法分交—直—交變頻器交—交變頻器。⑵按主電路工作方式分電壓型變頻器電流型變頻器。⑶按變頻器調(diào)壓方法的不同分PAM變頻器PWM變頻器。⑷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。⑸按照用途分類通用變頻器高性能專用變頻器高頻變頻器。變頻器是變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心設(shè)備,它的質(zhì)量品質(zhì)對于系統(tǒng)的可靠性影響很大,選擇品牌時,質(zhì)量品質(zhì),尤其是與可靠性相關(guān)的質(zhì)量品質(zhì),顯然是選擇時的重要考慮方面。同時,設(shè)備的平均壽命的長短是一個重要的參數(shù),所以根據(jù)預(yù)期使用壽命來選擇品牌,經(jīng)驗和口碑仍然是主要依據(jù)。在同一品牌中選擇具體型號時,則主要依據(jù)己經(jīng)確定的變頻調(diào)速方案、負(fù)載類型以及應(yīng)用所需要的一些附加功能來決定。 變頻器產(chǎn)品說明書都提高標(biāo)稱功率數(shù)據(jù),但實際上限制變頻器使用功率的是定子電流參數(shù)。因此,直接按照變頻器標(biāo)稱功率進行選擇,在實際中常常可能會行不通。根據(jù)具體工程的情況,可以有以下幾種不同的變頻器規(guī)格選擇方式:⑴按照標(biāo)稱功率選擇:一般作初步投資估算依據(jù)。⑵按照電動機額定電流選擇。多用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的新設(shè)計項目。⑶按照電動機實際運行電流選擇:多用于改造工程。⑷按照轉(zhuǎn)矩過載能力選擇。綜上所述,根據(jù)實際工程情況,以適當(dāng)?shù)姆椒ㄟx擇變頻器規(guī)格很重要。選擇結(jié)果多數(shù)情況下變頻器標(biāo)稱功率與電動機匹配,少數(shù)情況需要放大。所以,籠統(tǒng)的認(rèn)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。總的來說從生產(chǎn)成本來作合適的選擇。 ⑴根據(jù)被控設(shè)備的負(fù)載特性選擇通用變頻器的類型。⑵所選擇通用變頻器的類型與被控制異步電動機的參數(shù)匹配。⑶為降低電梯成本,首選通用變頻器。⑷電梯的啟動和停車都要平穩(wěn)。⑸變頻器帶有防止失速功能。⑹變頻器具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩特性。 通用變頻器簡介為了滿足以上的條件,本設(shè)計選擇通用變頻器。采用通用變頻器構(gòu)成變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)的主要目的是:⑴為了滿足提高勞動生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高設(shè)備自動化程度、提高生活質(zhì)量及改善生活環(huán)境等要求。⑵為了節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本。 上個世紀(jì)80年代初,通用變頻實現(xiàn)了商品化。在近20年的時間內(nèi)經(jīng)歷了由模擬控制到全數(shù)字控制和由采用BJT到采用工GBT兩個大發(fā)展過程。⑴容量不斷擴大80年代初采用的BJT的PWM變頻器實現(xiàn)了通用化。到了90年代初,BJT通用變頻器的容量達(dá)到了6OOKVA,400KVA以下的已經(jīng)系列化,前幾年主開關(guān)器件開始采用工GBT,僅三、四年的時間,IGBT變頻器的單機容量已達(dá)1800KVA,隨著工GBT容量的擴大,通用變頻器的容量也將隨之?dāng)U大。⑵結(jié)構(gòu)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(guī)模集成電路(LS工)和全數(shù)字控制技術(shù),結(jié)構(gòu)設(shè)計上采用“平面安裝技術(shù)”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(shù),把功率電橋、驅(qū)動電路、檢測電路、保護電路等封裝在一起,構(gòu)成了一種“智能電力模塊”這種器件屬于絕緣金屬基底結(jié)構(gòu),所以防電磁干擾能力強,保護電路和檢測電路與功率開關(guān)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。⑶多功能和智能化電力電子器件和控制技術(shù)的不斷進步,使變頻器向多功能化和高性能化方向發(fā)展。特別是微機的應(yīng)用,為變頻器多功能化和高性能化提供了可靠的保證。⑷應(yīng)用領(lǐng)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(yīng)性不斷增強。最初通用變頻器僅用于風(fēng)機、泵類負(fù)載的節(jié)能調(diào)速和化纖工業(yè)中高速纏繞的多機協(xié)調(diào)運行等,到目前為止,其應(yīng)用領(lǐng)域得到了相當(dāng)?shù)臄U展。如搬運機械,從反抗性負(fù)載的搬運車輛、帶式運輸機到位能負(fù)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(shù)控機床,加工中心超高速伺機的精確位置控制都已應(yīng)用通用變頻器。在其它方面,如農(nóng)用機械、食品機械、木工機械、印刷機械、各類空調(diào)、各類家用電器甚至街心公元噴水池,可以說其應(yīng)用范圍相當(dāng)廣闊,并且還將繼續(xù)擴大。 VS一616G5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重要內(nèi)容。本設(shè)計中拖動調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)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(nèi)的耗電量占建筑物總用電量的相當(dāng)比例,因此,電梯節(jié)約用電日益受到重視??紤]以上各種因素,本設(shè)計選用安川VS一616G5型全數(shù)字變頻器。它具有磁通矢量控制、轉(zhuǎn)差補償、負(fù)載轉(zhuǎn)矩自適應(yīng)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(fù)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(diào)節(jié)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(zhuǎn)編碼器,%,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(xué)習(xí)所配電機的各個參數(shù),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(tài)。VS一616G5型變頻器是安川電機公司面向世界推出的21世紀(jì)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(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)速范圍。VS一616G5變頻器的特點如下:⑴包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。⑵有豐富的內(nèi)藏與選擇功能。⑶由于采用了最新式的硬件,因此,功能全、體積小。⑷保護功能完善、維修性能好。⑸通過LCD操作裝置,可提高操作性能。VS一616G5型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格如表31:表31 VS—616G5型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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177。15%控制特性控制方式正選波PWM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(shù)切換)啟動轉(zhuǎn)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177。%(無PG) %(帶PG)速度響應(yīng)5Hz(無PG)30Hz(帶PG)轉(zhuǎn)矩極限有轉(zhuǎn)矩精度177。5%轉(zhuǎn)矩響應(yīng)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(shù)字式指令177。%(10℃~+40℃)模擬式指令177。%(25℃~+10℃)頻率設(shè)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(shè)定信號10V ~ 10V, 0 ~ 10V,4 ~ 20MA加減速時間~制動轉(zhuǎn)矩約20% 帶制動選擇150%抑制高次諧拔波電源直流電抗器內(nèi)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(zhuǎn)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 VS616G5型通用變頻器電梯調(diào)速系統(tǒng)通用變頻器VS616G5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(zhuǎn)矩;它適合用于各種應(yīng)用場合,可以低速下實現(xiàn)平穩(wěn)起動并且極其精確地運行,其自動調(diào)整功能可使各種電動機達(dá)到高性能的控制。VS616G5將U/f控制、矢量控制、閉環(huán)U/f控制、閉環(huán)矢量控制四種控制方式融為一體,其中閉環(huán)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VS616G5變頻器用在電梯調(diào)速系統(tǒng)中時,必須配PG卡及旋轉(zhuǎn)編碼器,以供電動機測速及反饋。旋轉(zhuǎn)編碼器與電動機同軸連接,對電動機進行測速。旋轉(zhuǎn)編碼器輸出A、B、兩相脈沖,當(dāng)A相脈沖超前B相脈沖90176。時,可認(rèn)為電動機處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)A相脈沖滯后于B相脈沖90176。時可認(rèn)為電動機處于反轉(zhuǎn)狀態(tài),旋轉(zhuǎn)編碼器根據(jù)AB相脈沖的相序,可判斷電動機旋轉(zhuǎn)方向,并根據(jù)AB脈沖的頻率(或周期)測得電動機的轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)編碼器將此脈沖輸出給PG卡,PG卡再將此反饋信號送給616G5內(nèi)部,以便進行運算調(diào)節(jié)。當(dāng)電梯減速運行時,電動機處于發(fā)電狀態(tài),向變頻器回饋電能。這時同步轉(zhuǎn)速下降,交直交變頻器的直流部分電壓升高,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。VS616G5還需要配置600脈沖旋轉(zhuǎn)編碼器和電梯運行曲線輸入板(可選配)。其容量可選1∶1配置,即電動機容量和變頻器容量相等。最好采用大一數(shù)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。VS616G5變頻器共有9組參數(shù),每一組參數(shù)的設(shè)計都具有特定的含義。常用參數(shù)如表32所示。表32 變頻器常用參數(shù)參數(shù)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(zhuǎn)矩補償時間D組選擇頻率E組確定運行壓頻曲線F組保護設(shè)置H組確定偏差標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)設(shè)計的原則:⑴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;⑵提高了運行效率,快車頻率應(yīng)選為工頻,而爬行頻率要盡可能低些,以減小停車沖擊;⑶零速一般設(shè)計為0Hz,速抱閘功能將影響舒適感;變頻器其他常用參數(shù)可根據(jù)電網(wǎng)電壓和電機銘牌數(shù)據(jù)直接輸入。為了使變頻器工作在最佳狀態(tài),在完成參數(shù)設(shè)置后,需使變頻器對所驅(qū)動的電動機進行自學(xué)習(xí),而616G5就具有曳引機參數(shù)自學(xué)習(xí)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(tài),然后啟動電動機,讓變頻器自動識別并存儲電動機有關(guān)參數(shù),變頻器將根據(jù)識別到的結(jié)果調(diào)整控制算法中的有關(guān)參數(shù)。顯然,這一組自學(xué)習(xí)到的參數(shù),是和變頻器匹配的最佳參數(shù),使變頻器能對該電動機進行最佳控制。變頻器的功率可根據(jù)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(shè)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(31)計算: (31)式中,為摩擦力;電機功率,變頻器功率P應(yīng)接近電機功率,相對于留有安全裕量,可取 P= (32)其中,k=,=2000Kg,=1000Kg,=2400Kg,g=, V=(31)得P2=(600+108)≈;又有式(32)得P==。由于采用變頻調(diào)速,效率高。,取變頻器容量為15kW。由于電梯為位能負(fù)載,電梯運行過程中產(chǎn)生再生能量,所以變頻調(diào)速裝置應(yīng)具有制動功能。帶有逆變功能的變頻調(diào)速裝置通過逆變器雖然能夠?qū)⒃偕芰炕仞侂娋W(wǎng),但成本太高,采用能耗制動方式通過制動單元將再生能量消耗在制動電阻上,成本較低而且具有良好的使用效果,能耗制動電阻的大小應(yīng)使制動電流Iz的值不超過變頻器額定電流的一半,即: (33) =2513/≈(Ω) (34)其中為額定情況下變頻器的直流母線電壓,取≥30Ω。由于制動電阻的工作不是連續(xù)長期工作,因此其功率可以大大小于通電時消耗的功率。即: =5132/30≈ (35)最后,選用的制動電阻為R=30Ω,功率為P=。4 PLC的選擇及其控制系統(tǒng)的硬件開發(fā)隨著時代的進步和科技的發(fā)展,拖動控制的電力調(diào)速系統(tǒng)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、國防軍事設(shè)施以及日常生活中越來越得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)轉(zhuǎn)速是否變化,可以將各類生產(chǎn)機械分為恒速拖動與變速拖動機械兩大類,而在現(xiàn)代的各行各業(yè)中,絕大多數(shù)的機械都有著調(diào)速的要求,使得對變速拖動系統(tǒng)的研究具有重要的現(xiàn)實意義。長期以來,直流電機調(diào)速系統(tǒng)一直在調(diào)速領(lǐng)域占主導(dǎo)地位,這主要是因為直流電動機調(diào)速方便。而且在磁場一定的條件下,它的轉(zhuǎn)速和電樞電壓成正比,使其轉(zhuǎn)動矩容易控制。因此直流電動機調(diào)速比較容易得到良好的動態(tài)特性,但是直流電動機的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造費時、價格昂貴、可靠性差、運行出現(xiàn)火花等缺點使得直流電動機遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)向高速、大容量發(fā)展的要求。交流電動機特別是鼠籠型異步電動機,由于它結(jié)構(gòu)簡單,制造方便,價格低廉,而且堅固耐用,運行可靠,維護量少,可用于惡劣環(huán)境等優(yōu)點,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了極其廣泛的應(yīng)用。但由于交流電動機平滑調(diào)速比較困難,在早期采用的主要是繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子外串電阻和鼠籠型異步電動機變極調(diào)速。在30年代提出了串級調(diào)速的方法,但是帶來調(diào)速系統(tǒng)復(fù)雜,不容易控制的矛盾。直到本世紀(jì)50年代中期,晶閘管研制成功,開創(chuàng)了電力
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