【正文】 僅具有邏輯控制功能，而且還增加了數(shù)據(jù)運算、傳送與處理功能，成為具備計算機功能的一種通用工業(yè)控制裝置。性價比高（MP2A 型機采用的是箱體結(jié)構(gòu) ） ，其價格便宜，可靠性高，易于擴展（該機型的任一種 CPU 箱和任一種擴展箱均可配置在一起） 。因此，用戶可根據(jù)所需的 I/O 點數(shù)進行選件配置，使用靈活、方便。 變頻器80 年代初通用變頻器實現(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 IGBT 兩個大的進展過程。目前從一般要求的小范圍調(diào)速傳動到高精度、快響應(yīng)、大范圍的調(diào)速傳動，從單機傳動到多機協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)，幾乎都可采用交流調(diào)速傳動。因此可以說在電氣調(diào)速傳動領(lǐng)域內(nèi)，以變頻器應(yīng)用技術(shù)為代表的交流調(diào)速傳動已經(jīng)成為電氣調(diào)速傳動的主流。在交流調(diào)速系統(tǒng)中，變頻器的作用是將頻率固定(通常為工頻 50Hz)的交流電(三相的或單相的)變換成頻率連續(xù)可調(diào)(多數(shù)為 0400Hz)的三相交流電。變頻器的輸入()接至頻率固定的三相交流電源，輸出端()輸出的是頻率在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的三相交流電，接至電動機。 變頻器的基本構(gòu)成通用變頻器的基本構(gòu)成主要由主電路(包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器)和控制電路組成。整流器電網(wǎng)側(cè)的變流器Ⅰ是整流器，它的作用是把三相(也可以是單相)交流電整流成直流電。逆變器負載側(cè)的變流器Ⅱ為逆變器。最常見的結(jié)構(gòu)形式是利用六個半導體主開關(guān)器山東建筑大學畢業(yè)論文 19 件組成三相橋式逆變電路。只要有規(guī)律地控制逆變器中主開關(guān)器件的通與斷，就可以得到任意頻率的三相交流電輸出。中間直流環(huán)節(jié)由于逆變器的負載為異步電動機，屬于感性負載。無論電動機處于電動狀態(tài)或是發(fā)電制動狀態(tài)，其功率因數(shù)總不會為 1。因此，在中間直流環(huán)節(jié)和電動機之間總會有無功功率的交換。這種無功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲能組件(電容器或電抗器)來緩沖 ，所以又稱中間直流環(huán)節(jié)為中間直流儲能環(huán)節(jié)?？刂齐娐房刂齐娐烦Ｓ蛇\算電路、檢測電路、控制信號的輸入、輸出電路和驅(qū)動電路等構(gòu)成。其主要任務(wù)是完成對逆變器的開關(guān)控制、對整流器的電壓控制以及完成各種保護功能等?？刂品椒梢圆捎媚M控制或數(shù)字控制。高性能的變頻器目前己經(jīng)采用微型計算機進行全數(shù)字控制，盡可能簡化硬件電路，主要依靠軟件來完成各種功能。由于軟件的靈活性，數(shù)字控制方式?？梢酝瓿赡M控制方式難以完成的控制。圖 所示為變頻器的使用。圖 變頻器的使用 變頻器的分類按變換環(huán)節(jié)分（1）交—交變頻器又稱為直接式變頻器。它是把頻率固定的交流電源直接變換成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電源。其主要優(yōu)點是沒有中間環(huán)節(jié)，故變換效率高，但其連續(xù)可調(diào)的頻山東建筑大學畢業(yè)論文 20 率范圍窄，一般為額定頻率的 1/2 以下(0～f N/2)，故它主要用于容量較大的低速拖動系統(tǒng)中。（2）交—直—交變頻器又稱為間接式變頻器。它是先把頻率固定的交流電整流成直流電，再把直流電逆變成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電。由于把直流電逆變成交流電的環(huán)節(jié)較易控制，因此，在頻率的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，在改替變頻后電動機的特性等方面，都具有明顯的優(yōu)勢，通用變頻器就屬于這種形式。按輸出電壓的調(diào)制方式分（1）PAM(脈幅調(diào)制)：變頻器輸出電壓的大小通過改變直流電壓的大小來進行調(diào)制。在中小容量變頻器中，這種方式已經(jīng)很少采用。（2）PWM(脈寬調(diào)制)：變頻器輸出電壓的大小通過改變輸出脈沖的占空比來進行調(diào)制。目前普遍應(yīng)用的是占空比按正弦規(guī)律安排的正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)方式。按直流環(huán)節(jié)的儲能方式分（1）電流型：直流環(huán)節(jié)的儲能元件是電感線圈 LF。（2）電壓型：直流環(huán)節(jié)的儲能元件是電容器 CF。 變頻器的矢量控制原理矢量控制是一種新的傳動控制技術(shù)，是交流傳動控制理論上的一個質(zhì)的飛躍。它的想法是設(shè)法模擬直流電動機的控制特點來進行交流電動機的控制。調(diào)速的關(guān)鍵問題是轉(zhuǎn)矩控制問題，直流電動機調(diào)速性能好的根本原因就在于它的轉(zhuǎn)矩容易控制。直流電動機轉(zhuǎn)矩表達式為 M=CM￠Ia，可以分別控制電樞電流 Ia 和磁通￠兩個參數(shù)，它們之間互成 90176。直角坐標正交關(guān)系且為兩個獨立變量，可分別進行調(diào)節(jié)，在電路上互不影響。而異步電動機的轉(zhuǎn)矩表達式為 M=C￠MI2cos＆2，式中轉(zhuǎn)子阻抗角＆2=arctansx2/r2 異步電動機的轉(zhuǎn)子電流 I2 和氣隙有效磁通￠m 有關(guān)，且與轉(zhuǎn)速 (轉(zhuǎn)差率 s)有關(guān)，I 2 和￠M兩個參數(shù)既不成直角又不是兩個獨立的變量，轉(zhuǎn)矩的這種復(fù)雜關(guān)系成為異步電動機難以控制的根本原因。為使交流電動機得到和直流電動機一樣的控制性能，必須通過電機統(tǒng)一理論和坐標變換理論，把交流電動機的定子電流 I1 分解成磁場定向坐標的磁場電流分量 I1M 和與之相垂直的坐標轉(zhuǎn)矩電流分量 I1T，把固定坐標系變換為旋轉(zhuǎn)坐標系解耦后，交流量的控制變?yōu)橹绷髁康目刂票愕韧谥绷麟妱訖C。即如果在電機調(diào)速過程中始終維持定子電山東建筑大學畢業(yè)論文 21 流的磁場電流分量 I1M 不變，而控制轉(zhuǎn)矩電流分量 I1T，它就相當于直流電動機中維持磁場電流不變，而通過控制電樞電流來控制電機的轉(zhuǎn)矩一樣，能夠使系統(tǒng)具有較好的動態(tài)特性。 電梯變頻調(diào)速控制的特點隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和計算機控制技術(shù)的飛速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展也十分迅速。電動機交流變頻調(diào)速技術(shù)是當今節(jié)電改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動技術(shù)進步的一種主要手段。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。電梯變頻調(diào)速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。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。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，減少了諧波，提高了效率和功率因數(shù)，節(jié)能明顯 [4]。 變頻器的選擇目前通用變頻器己經(jīng)在機械、冶金、石化、醫(yī)藥、造紙等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著變頻器性能價格比的提高，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，但其價格相對較貴。因此，本設(shè)計沒有采用專用變頻器，而是選用了通用變頻器，通過合理的配置、設(shè)計和編程，同樣可以達到專用變頻器的控制效果。616G5 型變頻器的特點：VS616G5 型變頻器是安川電機公司面向世界推出的 21 世紀通用型變頻器。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。VS616G5 變頻器的特點如下：山東建筑大學畢業(yè)論文 22 （1）包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實現(xiàn)了標準化。（2）有豐富的內(nèi)藏與選擇功能。（3）由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。（4）保護功能完善、維修性能好。（5）通過 LCD 操作裝置，可提高操作性能。 貨梯控制系統(tǒng)的設(shè)計思想貨梯控制系統(tǒng)可分為調(diào)速部分和邏輯控制部分 [5]。調(diào)速部分的性能對貨梯運行時乘客的舒適感有著重要影響，邏輯控制部分則是貨梯安全可靠運行的關(guān)鍵。調(diào)速部分電梯在起動過程中，為了限制起動電流，減少電網(wǎng)電及起動的加速度，改善乘客乘坐的舒適感和防止對機件的沖擊，一般在定子電路中串入電抗、電阻或電阻與電抗的組合體，進行降壓起動。隨著速度的提高，逐級將電阻或電抗器短接切除，使電梯逐步加速，最后進入穩(wěn)速運行。電氣控制系統(tǒng) [6]電梯的控制線路主要由以下幾個部分組成：轎內(nèi)指令線路，廳門招呼線路，定向選層線路，起動運行線路，平層線路，指層線路，開關(guān)門控制線路，安全保護電路。這些線路的關(guān)系如圖 所示。圖 電梯電氣控制系統(tǒng)框圖I/O 點數(shù)較典型的 I/O 點數(shù)有：山東建筑大學畢業(yè)論文 23 轎內(nèi)指令按鈕：位于轎內(nèi)的操縱箱上，每層各有一個。門廳呼喚按鈕：位于電梯的廳門口，除頂層只有下呼和底層只有上呼外，其余每層均有上、下呼按鈕。樓層感應(yīng)器：位于井道每一層的相應(yīng)位置上，當轎廂到達每一層的相應(yīng)位置時，樓層感應(yīng)器干簧管觸點因隔磁板插入而斷開，該觸點信號用于選向、選層，轎內(nèi)指令、門廳召喚的消號和指層電路。平層感應(yīng)器：位于轎廂的頂部，用于準確平層，由上平層感應(yīng)器、門區(qū)感應(yīng)器和下平層感應(yīng)器組成。開、關(guān)門：有廳門、轎門電器觸點開關(guān)，用于保證電梯廳、轎門都關(guān)好，開關(guān)接通時電梯才能運行，開、關(guān)門極限開關(guān)，手動開關(guān)門按鈕。其它還有超載、上下極限等開關(guān)或觸點。電梯各主要部分的運行機理（1）樓層感應(yīng)樓層感應(yīng)器通過感應(yīng)器的干簧管觸點的接通和斷開來感應(yīng)出樓層信號。要求它是連續(xù)的，即該層感應(yīng)信號只有當電梯運行到上層或下層時才能消失。因此分為上感應(yīng)干簧管觸點和下感應(yīng)干簧管觸點。工作原理為：當電梯在一層時，一層的樓層感應(yīng)繼電器使一層的指層繼電器接通并保持，電梯到達二層時，二層的樓層感應(yīng)繼電器使二層的指層繼電器接通并保持，同時切斷一層的指層繼電器。同理，當電梯向下時，相應(yīng)的樓層感應(yīng)繼電器也接通指層繼電器。（2）轎內(nèi)指令及廳召喚在集選控制電梯中，電梯的執(zhí)行方式是先響應(yīng)向上的信號，然后再響應(yīng)向下的信號，如此反復(fù)。上行時應(yīng)保留下行的信號，下行時應(yīng)保留上行的信號。（3）電梯的選向改變電梯的運行方向，實際上就是改變電動機的旋轉(zhuǎn)方向。通過接通上、下行接觸器來改變電梯的運行方向。當上、下方向均有指令時，如果電梯已處于上行狀態(tài)，則執(zhí)行完向上指令后再執(zhí)行向下指令。（4）電梯的換速、平層電路電梯通常以快速起動，而在減速時斷開快速繞組，接入慢速繞組。當電梯將要到達該停的樓層時，應(yīng)發(fā)出換速信號，斷開快速繼電器、接通慢速繼電器，然后制動。電梯進入換速狀態(tài)后，便可在最近樓層平層停止。山東建筑大學畢業(yè)論文 24 （5）電梯的平層電梯具有上平層感應(yīng)輸出繼電器、門區(qū)感應(yīng)輸入繼電器和下平層感應(yīng)輸入繼電器來進行電梯的平層。如果電梯因不應(yīng)有的原因，上行超越平層位置，電梯將反向平層。（6）電梯停電的處理在實際電梯的運行過程中，為了防止因停電產(chǎn)生事故，在停電發(fā)生時，會馬上投入救援裝置，該救援裝置的作用是提供緊急電源，供轎廂移動至平層，然后開門疏散乘客并停止工作，等待來電之后再回到正常狀態(tài)。邏輯部分邏輯部分主要由 PLC 來進行控制。PLC 控制系統(tǒng)具有接線少、工作可靠、維護容易等特點。貨梯是根據(jù)外部呼叫信號，行程信號以及自身控制規(guī)律運行的。由于呼叫是隨機的，貨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，因此貨梯控制系統(tǒng)采用隨機邏輯方式控制。圖 電梯 PLC 信號系統(tǒng)框圖貨梯的安全保護裝置貨梯是高層建筑物不可缺少的垂直運輸工具，長時期地頻繁地載人在空間上上下下的運行，必須有足夠的安全性。為了確保在運行中的安全，電梯在設(shè)計時設(shè)定了多種的PLC 控制系統(tǒng)、機械安全裝置和電氣安全裝置，這些裝置共同組成了電梯安全保護系統(tǒng)。（1）電梯可能發(fā)生的事故隱患和故降①轎廂失控、超速運行：由于電磁制動器失靈，減速器中的蝸輪、蝸桿的輪齒、軸、山東建筑大學畢業(yè)論文 25 銷、鍵等折斷以及曳引繩在曳引輪嚴重打滑等情況發(fā)生，那么正常的制動手段已無法使電梯停止運動，使轎廂失去控制，造成運行速度超過極限速度，即額定速度的115%。②終端越位：由于平層控制電路出現(xiàn)故障，轎廂運行到頂層端站或底層端站時，不停而繼續(xù)運行或超出正常的平層位置。③沖頂或蹲底：當上終端限位裝置失靈等。造成電梯沖向井道頂部，稱為沖頂；當下終端限位裝里失靈或電梯失控，造成電梯轎廂跌落井道底坑，稱為蹲底。④不安全運行：由于限速器失效、選層器失靈、層門、轎門不能關(guān)閉或關(guān)閉不嚴或超載、電動機斷相、錯相等狀態(tài)下運行。⑤非正常停止：由于控制電路出現(xiàn)故障，安全鉗誤動作或電梯停電等原因，都會造成在運行中的電梯突然停止。⑥關(guān)門障礙：電梯在關(guān)門時，受到人或物的阻礙，使門無法關(guān)閉。（2）電梯安全保護系統(tǒng)的基本組成①超載保護裝置——超載開關(guān)，當超載時，轎底下降，開關(guān)動作，電梯不能關(guān)門和運行。②超速保護裝置——限速器、安全鉗。③急停按鈕——裝于轎廂司機操縱盤上，發(fā)生異常情況時，按此按鈕切斷電源，電磁制動器制動，電梯緊急停車。④超速上下極限工作位置的保護裝置——包括強迫減速開關(guān)、終端極限開關(guān)來達到強迫換速、切斷控制電路、切斷動力電源三級保護。⑤撞底(與沖頂) 保護裝置——緩沖器。⑥層門門鎖與轎門電氣聯(lián)鎖裝置——確保門不關(guān)閉、電梯不能運行。⑦門的安全保護裝置——層門、轎門設(shè)置門光電裝置、門電子檢測裝置、門安全觸板等?？紤]的細節(jié)：（1）轎廂內(nèi)的選層按鈕：按下 SBN 按鈕，PLC 接收到此信號后記憶下來，實質(zhì)上也存儲了停層信號。例如轎廂在基站上行時，按下 SB2，PLC 記錄。當轎廂運行到停靠站時，PLC 操作繼電器進行減速，慢速爬行，到達平層后抱閘制動，停穩(wěn)在第二層。（2）召喚?？空荆喊聪聦訕堑膹d門上行或下行召喚按鈕，PLC 接收到信號，記憶下來，存儲。然后，按照貨梯的當前運行方向，在順向召喚停站進行?？浚c上述選層按鈕的山東建筑大學畢業(yè)論文 26 處理方法相似。如果廳門召喚信號與貨梯運行方向相反，貨梯路過此樓層時就不?？浚琍LC 就一直記憶這個召喚信號。只有當貨梯運行到現(xiàn)行方向的最后一層?？繒r，改變運行