【文章內(nèi)容簡介】 恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負載 時 ， 通常 采用帶轉(zhuǎn)速負反饋 12 的閉環(huán)控制系統(tǒng)。如圖 所示。圖中， 1U 是 給定電壓， TG 為電機測速裝置。 圖 異步電動機在不同電壓下的機械特性 圖 帶轉(zhuǎn)速負反饋 調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng) 圖 為帶轉(zhuǎn)速負反饋 調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的 機械特性。當系統(tǒng)帶負載 LT 在 A 點運行時， 由于 負載增大而引起轉(zhuǎn)速下降時，電機測速裝置 TG(光電編碼器 )立即將電機的轉(zhuǎn)速信息 nU 反饋回 系統(tǒng)， 將 信息與給定電壓 1U 進行 比較 ， 然后 根據(jù)兩個信息的差值提高定子電壓，從而在新機械特性曲線上找到工作點 39。A 。同 理，負載減小時， 電機轉(zhuǎn)速上升，電機測速裝置 TG（光電編碼器） 立即將電機 轉(zhuǎn)速信息 nU 反饋回系統(tǒng)， 將信息 和 給定電壓 1U 進行比較后 ，降低定子電壓，從而在 新 機械特性曲線上找到工作Sm S n0 n A B C U 0. TL Tg 0. 1. 13 點 39。39。A 。 綜上所述得，帶轉(zhuǎn)速負反饋 調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)實際上是 利用 測速裝置的反饋信息來 調(diào)節(jié) 定子電壓， 進 而 保證 電機轉(zhuǎn)速與給定電壓 1U 一致 。當改變電壓 1U 時，即可改變電機轉(zhuǎn)速 n。 注意 ，圖 中所示的額定電壓 1omUc 下的機械特性 與 最小輸出電壓 1minU 下的機械特性是帶轉(zhuǎn)速負反饋調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)左右兩邊的極限。 當負載變化達到極限時，該系統(tǒng) 就 失去 了 控制能力。 圖 轉(zhuǎn) 速負反饋閉環(huán)控制 交流調(diào)壓調(diào)速特性 該 系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速的變化能夠反過來影響 電動機定子 電壓， 進 而控制轉(zhuǎn)速的變化，故稱為閉環(huán)控制。當電 機轉(zhuǎn)速變化 對 整個控制系統(tǒng)沒有任何反饋控制作 用時，即輸出不能控制輸人電壓 時 ，稱為開環(huán)控制。 變壓變頻調(diào)速（ VVVF） 異步電動機的轉(zhuǎn)速 為 00 60N = n (1 ) (1 )fSSP? ? ? () 當轉(zhuǎn)差率 S 變化不大時， S1。所以 ， N 基本上正比于 0f 。 故 要改變交流電動機 的轉(zhuǎn)速，僅 改變定子頻率 1f 就行 。但在改變轉(zhuǎn)速的同時， 最好將 勵磁電流和功率因TL Te 0 Ua1 Ua2 Ua3 U1時的機械特性 U1min時的機械特性 n A’’ A A’ 14 數(shù)基本保持不變。磁通太弱 時就 沒有充 分利用鐵芯，電機容許的輸出轉(zhuǎn)速 會 下降，電機的功率得不到充分利用 造成 浪費 ；如果 增大磁通， 會引起磁路過分飽和 使勵磁電流增加，功率因數(shù) 會 降低，嚴重時會因繞組過熱而損壞電 動 機。 在交流異步電動機中 g 1 1 1E Nmf N K ?? () 式中 gE — 定子每相的氣隙磁通感應電勢有效值 ； 1f — 定子頻率 ； 1N — 定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù) ； 1NK — 基波繞組系數(shù) ； m? 每極氣隙磁通量。 對于固定電機， 1N 、 1NK 為常量。 因此，要在改變 1f 的 同時保持 磁通 m? 不變，只需同步改變 gE ，使 1/gEf=常值 然而 感應電勢 gE 是難以直接控制的。電勢較高時，可忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降 此時定子相電壓 1 gUE? 。 因此當 11/Uf=常值時， m? 基本 上 恒定。 當頻率較低時， 1U 和 gE 都較小，定子繞組的漏磁阻抗壓降 就不能忽略。這時可簡單地把電壓 1U 適當抬高，以便近似地補償定子壓降， 如圖 所示。 a 線 代表 不帶定子壓降補償， b 線 代表 帶定子壓降補償。 圖 恒壓頻比控制特性 從圖 可看出， 1U 與 1f 實際 是一次函數(shù)關 系。 以上 是在定子頻率 1f 低于額定頻率 1nf 的情況下進行的。實際上 ,1f 可以高于 1nf 。只是 當 1f 高于 1nf 時，電壓 1U 無法增加 的 比額定電壓 1nU 更大，最多只能保持 11nUU? 。f1n f1 a b U1n U1 15 由 公 式可知，當 11nff? 時，磁通 m? 將與頻率 1f 成反比地降低。根據(jù)電力拖動原理 得 ，在 11nff? 的 情況下的變頻調(diào)速為“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速” 。在 11nff? 的 情況下的調(diào)速為“恒功率調(diào)速”。 在電 梯 變頻調(diào)速 系統(tǒng)中，電機的實際最大轉(zhuǎn)速是其額定轉(zhuǎn)速。 因此，電梯的變頻調(diào)速屬 于 “恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”。 綜上所述可得 ，只有同時改變電源的電壓和頻率 時 ，才能滿足變頻調(diào)速的要求。這樣的裝置統(tǒng)稱為變壓變頻裝置，即 VVVF裝置 (Variable Voltage Variable Frequency)。 16 4 VVVF 電梯控制系統(tǒng)設計 通常電梯的控制部分（ PLC 及速度曲線發(fā)生器）與變頻器之間只有一個速度給定信號線，速度反饋僅僅在變頻器內(nèi)部實現(xiàn)，電梯控制部分對對當前速度的情況一無所知。一旦速度給定部分發(fā)生故障 或變頻器內(nèi)部發(fā)生故障導致電梯速度失控，電梯控制部分不能及時作出相應的反應（如抱閘、切斷電源、切斷信號等），這樣輕則導致舒適感惡化、平層精度差，重則會引起轎廂的沖頂或蹲底事故。所以，速度保護在電梯安全保護中占有舉足輕重的地位。 VVVF 電梯是將變頻器的工作狀態(tài)回送到電梯的控制部分，再根據(jù)變頻器的工作情況來決定電梯下一步的運行狀況。通過變頻器已有的狀態(tài)輸出信號，變頻器通常有完好信號、零速信號和在速信號，將它們送到控制器，經(jīng)控制器綜合分析判斷后決定電梯具體的運行控制。 PLC 控制系統(tǒng) PLC 控 制系統(tǒng)的結構 電梯的 PLC 控制系統(tǒng)結構圖如圖 所示。 圖 電梯 PLC 控制系統(tǒng) 結構 圖 PLC 主機是電梯控制系統(tǒng)的核心 ， 來自操縱箱、呼梯盒 、井道裝置、安全裝置的外部信號通過輸入接口進入 PLC，經(jīng)過處理的信號通過輸出接口分別傳遞給指層燈、門機控制、變頻器，進而實現(xiàn)電梯的控制。因為繼電器控制系統(tǒng)里的中間繼電器和時間繼電器的邏輯計算功能被 PLC 內(nèi)部的邏輯運算和處理功能所取代，所以系統(tǒng)中繼操縱箱 呼梯盒 井道裝置 安全裝置 輸入接口 PLC 輸出接口 指層燈 門機控制 變頻器 曳引機 旋轉(zhuǎn)編碼器 樓層脈沖 17 電器的使用數(shù)量大大減少了，進而提高了系統(tǒng)的可靠性，降低了故障率 ，減少了控制柜的體積，降低了成本。 用 PLC 控制電梯的優(yōu)點 （ 1） 用軟件實現(xiàn)了對電梯運行的自動控制，大大提高了可靠性。 （ 2） 省去了選層器和大部分繼電器，使得控制系統(tǒng)簡單化，外部線路簡單化。 （ 3） PLC 能夠?qū)崿F(xiàn)各種復雜的控制系統(tǒng)，可以很方便的增減或改變控制功能，使用方便。 （ 4） PLC 能夠進行故障自動檢測和報警顯示，提高了電梯的運行安全性，并為檢修提供了很大的方便。 （ 5） PLC 能夠用于群控調(diào)配和管理，提高了運行效率。 （ 6）更改控制方案時一般不需要改動硬件接線。 PLC 設計方法及步驟 分析總體功能的要求，確定系統(tǒng)的硬件配置 通過對電梯需要實現(xiàn)的控制功能、調(diào)速方式、安全方面等方面的綜合分析，對電梯的接觸器、繼電器、 PLC 型號、調(diào)速器等硬件系統(tǒng)進行總體安排。 PLC 的 I/O 點數(shù) 根據(jù)所確定的電梯的層站數(shù)、梯型、控制方式等，計算出 PLC 的輸入信號及輸出信號的數(shù)量。 電梯控制系統(tǒng)輸入信號 ： 10 個 門廳 按鈕， 6 個樓層感應傳感器 ， 9 個轎廂內(nèi)按鈕 ，2 個轎廂門限開關 ， 1 個檢修 開關， 2 個平層傳感器 ， 2 個減速傳感器 ， 1 個過載測量傳感器 ， PG 卡 1 個， 1 個障礙檢測光電傳感器， 總共 35 個輸 入信號。輸出信號 :： 9個 轎廂內(nèi)指示燈 ， 10 個 門廳召喚按鈕指示 ， 7 個 樓層顯示用七段碼顯示器引腳 ， 2 個開關門電動機驅(qū)動線圈 ， 8 個變頻器控制引腳， 2 個電梯上下行指示燈， 總共 38 個輸出信號。 內(nèi)存容量的估算 內(nèi)存容量與內(nèi)存利用率、輸入 /輸出點數(shù)、用戶的程序編寫水平等因素有關。所以，用戶程序編寫前只能根據(jù)輸入 /輸出點數(shù)、控制系統(tǒng)的復雜程度進行估算。 所需總內(nèi)存字數(shù) =開關量 I/O 總點 數(shù) （ 10～ 15） +模擬量 I/O 總點數(shù)（ 150～250），再按 30%左右的預留余量。估算本系統(tǒng)需要大約 2K字節(jié)的內(nèi)存容量。 機型選擇 FX2， FX1， FX2C 系列是三菱公司新推出的高性能小型可編程控制器。 FX0S，F(xiàn)X0N,FX2N 系列是微型可編程控制器。它們體積都比較小，但功能強大，內(nèi)置高速 18 計數(shù)器，外觀、高度、深度等都差不多，但性能和價格差別很大如表 所示。 表 FX0S， FX0N， FX2N 性能比較 型號 I/O 數(shù) 用戶程序步 數(shù) 功能指令 通信功能 基本指令執(zhí) 行時間 模擬量模塊 FX0S 1030 800 步 EEPROM 50 無 微秒 無 FX0N 24128 2k 步 EEPROM 55 較強 微秒 有 FX2N 16256 8k 步 RAM 298 強 微秒 有 FX0S 的功能簡單，價格便宜，可以用于小型開關量的控制系統(tǒng)。 FX0N 可以用