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大型商廈觀光電梯的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-文庫吧資料

2024-09-05 17:02本頁面
  

【正文】 度 20~ 80%(不結(jié)露) 振動等級 V15 保護(hù)方式 全封閉 ( 4) 符合國際主要安全標(biāo)準(zhǔn) 一、 安川∑ Ⅱ系列伺服 系統(tǒng) 伺服電機(jī) 介紹 伺服電機(jī) 采用 Yaskawa 安川電機(jī) SGMSH 型 。 ( 3) 環(huán)境適用性強(qiáng) 保護(hù)等級: IP55 標(biāo)準(zhǔn) , IP67 標(biāo)準(zhǔn) 。 柔性化設(shè)計(jì) ( 1) 多合一控制 轉(zhuǎn)矩控制、位置控制和速度控制三位一體,控制方位切換采用參數(shù)設(shè)定切換。 2%。采用 dp 軸變換電流控制法,將轉(zhuǎn)矩控制精度從177。對于低剛性機(jī)械,定位時間比原產(chǎn)品縮短了 2/3。 ( 3) 維護(hù)簡單 主控回路分離布線,用戶參數(shù)可在控制器上直接設(shè)定,減少了配線(絕對編碼器配線數(shù)從 15 減少到 7 根,增量式從 9 根減少到 5 根),這些都使配線、維護(hù)更加簡單方便。 安川∑ Ⅱ系列伺服 系統(tǒng)不僅具有伺服快速響應(yīng)性、高速高精度的特性,而且具有如下優(yōu)點(diǎn): 簡單 ( 1) 設(shè)定簡單 在線自學(xué)習(xí)功能能夠自動測定機(jī)械的必要參數(shù),自動設(shè)定必要的伺服增益,初學(xué)者也能很快得心應(yīng)手的應(yīng)用。 綜合考慮各種因素,為滿足設(shè)計(jì)要求,采用 安川∑ Ⅱ系列伺服 系統(tǒng)。驅(qū)動器的驅(qū)動能力及驅(qū)動指標(biāo)的優(yōu)異,影響伺服電機(jī)的機(jī)械輸出特性;伺服電機(jī)性能 參數(shù)的優(yōu)異,影響驅(qū)動器的驅(qū)動和控制效果。 三相交流永磁同步伺服電機(jī)簡稱交流伺服電機(jī)( AC server motor)或伺服電機(jī),由于它具有高響應(yīng)、高精度、運(yùn)行平穩(wěn)、恒轉(zhuǎn)矩輸出、能過載、低噪聲、結(jié)構(gòu)簡介、可靠性高、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn),是目前旋轉(zhuǎn)電機(jī)中最佳的控制電機(jī)。相對而言, 永磁同步 電機(jī)結(jié)合了直流電機(jī)與交流同步電機(jī)的優(yōu)點(diǎn),具有體積小,壽命長,控制簡單,調(diào)速精度高,且不會失步的特點(diǎn)。 眾所周知,在所有的電機(jī)中,直流電機(jī)的調(diào)速特性最好,但其不可避免的有刷結(jié)構(gòu)制約了其應(yīng)用場合。 圖 電梯控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 第四章 主要元器件選型 門拖動元器件的選擇 永磁同步伺服系統(tǒng) 的 重點(diǎn) 選擇 電梯門 機(jī)控制系統(tǒng)要使電梯門開關(guān)動作時快速起、停、加速、減速,且運(yùn)行平穩(wěn),到位準(zhǔn)確。 第三章 電梯控制系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì) 電梯控制系統(tǒng)原理框圖設(shè)計(jì) 電梯控制系統(tǒng)原理框圖如圖 所示,主要由轎箱內(nèi)指令電路、門廳呼 叫電路、主拖動電機(jī)電路、開關(guān)門電路、檔層顯示電路、按鈕記憶燈電路、樓層檢測與平層檢測傳感器及 PLC 電路等組成的。 表 22 PLC 控制系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的比較 比較項(xiàng)目 通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng) PLC 控制系統(tǒng) 工作目的 科學(xué)計(jì)算 工業(yè)自動控制 工作環(huán)境 對工作環(huán)境要求高 對工作環(huán)境要求低,可在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場工作 工作方式 中斷處理方式 循環(huán)掃描方式 系統(tǒng)軟件 需配備功能較強(qiáng)的系統(tǒng)軟件 一般只需簡單的監(jiān)控程序 采用的特殊措施 掉電保護(hù)等一般性措施 采用多種抗干擾措施,自診斷,斷電保護(hù),可在線維修 編程語言 匯編語言,高級語言,如 BASIC,C 等 梯形圖,助記符語言, SFC 標(biāo)準(zhǔn)化語言 對操作人 員的要求 需專門培訓(xùn),并具有一定的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ) 一般的技術(shù)人員,稍加培訓(xùn)即可操作使用 對內(nèi)存的要求 容量大 容量小 價格 價格高 價格低 其他 若用于控制,一般需自行設(shè)計(jì) 機(jī)種多,模塊種類多,易于集成系統(tǒng) 電梯控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)通過多種方案的比較和參照, 可看出 PLC 控制具有顯著的優(yōu)點(diǎn): 在電梯控制中采用了 PLC,用軟件實(shí)現(xiàn)對電梯運(yùn)行的自動控制,可靠性大大提高;可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng),方便地增加或改變控制功能; 可進(jìn)行故障自動檢測與報警顯示,提高運(yùn)行安全性 和可靠性,并便于檢修; 用于群控調(diào)配和管理,并提高電梯運(yùn)行效率。 PLC 控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)比較見表 22。但是,它的使用和維護(hù)要求工作人員應(yīng)具有一定的專業(yè)知識,技術(shù)水平較高,且工控機(jī)在整機(jī)水平上尚不能適應(yīng)惡劣工作環(huán)境。 表 21 PLC 控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng) 比較項(xiàng)目 繼電器控制系統(tǒng) PLC 控制系統(tǒng) 控制功能 實(shí)現(xiàn) 有許多繼電器,采用接線的方式來完成控制功能 各種控制功能通過編制的程序來實(shí)現(xiàn) 對控制要求變更適應(yīng)性 適應(yīng)性差,需要重新設(shè)計(jì),改變繼電器和接線 適應(yīng)性強(qiáng),只需針對程序進(jìn)行修改 控制速度 低,靠機(jī)械動作實(shí)現(xiàn) 極快,靠微處理器進(jìn)行處理 特殊功能 一般沒有 有 安裝,施工 連線多,施工繁 安裝容易,施工方便 可靠性 差,觸點(diǎn)多,故障多 高,因元器件采取了篩選和抗老化等可靠性措施 壽命 短 長 可擴(kuò)展性 困難 容易 維護(hù) 工作量大,故障不易查找 有自診能力,維護(hù)工作量小 PLC 控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)比較 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域中,其主機(jī)一般采用能夠在惡劣工業(yè)環(huán)境下可靠運(yùn)行的工控機(jī)。為便于比較 PLC 控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn) 現(xiàn)列表如下,詳見表 21。 (5)用于群控調(diào)配和管理,并提高電梯運(yùn)行效率。 (3)PLC 可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng),方便地增加或改變控制功能。 PLC 控制電梯的優(yōu)點(diǎn): (1)在電梯控制中采用了 PLC,用軟件實(shí)現(xiàn)對電梯運(yùn)行的自動控制,可靠性大大提高。 3)操作的靈活性。 PLC 的擴(kuò)展靈活性是它的一個重要特點(diǎn)。編程方法的多樣性使編程方便、應(yīng)用面拓展。 最后, 靈活性, PLC 的靈活性表現(xiàn)在以下幾個方面 :: 1)編程的靈活性。 3)維修方便 PLC 具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求降低。對電氣技術(shù)人員來說,由于梯形圖與電氣原理圖較為接近,容易掌握 f 地解。更改的信息可在液晶屏或 CRT 上顯示。編程器至少提供了輸入信息的顯示,對大中型的 PLC,編程器采用了 CRT 屏幕顯示,因此,程序的輸入直接可以顯示。 其次,易操作性, PLC 的易操作性表現(xiàn)在下列幾個方面 :: 1)操作方便 對PLC 的操作包括程序輸入和程序更改的操作。軟件自診斷 。 6) PLC的軟件方面,也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。對干擾的屏蔽、隔離和濾波等;對電源的斷電保護(hù) 。例如,采用可靠性的元件 。采用了精簡化的編程語言,編程出錯率大大降低,而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計(jì) 的硬件使可靠性大大提高。 3) PLC 有較高的易操作性,它具有編程簡單,操作方便,維修容易等特點(diǎn),一般不易發(fā)生操作的錯誤。 1)PLC 不需要大量的活動元件和接線電子元件,它的接線大大減少,與此同時,系統(tǒng)的維修簡單,維修時間短。 PLC控制一般具有可靠性高、易操作、維修、編程簡單、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。 PLC 是一種用于工業(yè)自動化控制的專用計(jì)算機(jī),實(shí)質(zhì)上屬于計(jì)算機(jī)控制方式。 電梯繼電器控制系 統(tǒng)故障率高,大大降低了電梯的可靠性和安全性,經(jīng)常造成停梯,給乘用人員帶來不便和驚憂。 電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn):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;系統(tǒng)的保養(yǎng)、維修及故障檢查無需較高的技術(shù)和特殊的工具、儀器;大部分電器均為常用控制電器,更換方便,價格較便宜;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。同時,由于電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展,電梯的拖動方式已由原來直流調(diào)速逐漸過渡到了交流變頻調(diào)速。 可編程序控制器 (PLC)最早是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的,是專門為工業(yè)環(huán) 境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。 第二章 電梯控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的比較 繼電器組成的順序控制系統(tǒng)是最早的一種實(shí)現(xiàn)電梯控制的方法。 綜上所述, 本設(shè)計(jì)采用調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速( VVVF)電機(jī)拖動控制系統(tǒng),以期達(dá)到預(yù)期的目的 。自診斷能力和遠(yuǎn)程報警功能的實(shí)現(xiàn),使得電梯維修保養(yǎng)工作越來越簡單,越來越有針對性,越來越快速?,F(xiàn)代化高科技設(shè)計(jì),全電腦控制,大規(guī)模集成電路和半導(dǎo)體大功率模塊在電梯控制中的應(yīng)用,使現(xiàn)代電梯控制部份的可靠性、免維護(hù)性大大提高 。自動學(xué)習(xí)電梯的提升高度、樓層間距,自動根據(jù)??烤嚯x選擇運(yùn)行曲線。經(jīng)過電腦的高速、大量運(yùn)算,采用高精度光電碼盤,將速度 —— 轉(zhuǎn)矩 — — 位置全閉環(huán),停車時零速抱閘,平層精度在士 2mm以內(nèi)。全電腦控制可以方便地使兩臺、三臺、四臺以上的電梯進(jìn)行群控,合理安排,合理分配,提高電梯的運(yùn)行效率。因此,節(jié)省機(jī)房空間,減輕機(jī)房承重,提高建筑利用率,從而可節(jié)約建筑費(fèi)用。 節(jié)省機(jī)房空間。 節(jié)約電能。 高速高性能。 舒適感好。先進(jìn)的電腦控制技術(shù),完善的檢測、自診斷、自 保護(hù)功能最大限度地考慮了電梯在任何情況下出現(xiàn)故障的可能性,設(shè)置了各種防故障和應(yīng)急裝置 。下面與 ACVV 控制的電梯相比較。由于系統(tǒng)采用高精度電光碼盤,全數(shù)字化控制,使電梯平層精度達(dá)到毫米級,并且絕對保證電動機(jī)零速下閘,舒適感非常好。 是目前最新的電梯拖動系統(tǒng) ,以下簡要介紹其優(yōu)點(diǎn)。 它采用交流電動機(jī)驅(qū)動 ,卻可以達(dá)到直流電動機(jī)的水平 , 目前控制速度已達(dá) 6 米 /秒 。 世界上最高速度的 10 米 /秒電梯就是采用這種系統(tǒng) , 其調(diào)速比達(dá) 1:1200。 (尤其是低速段 )應(yīng)此應(yīng)用較晚 , 它幾乎與微機(jī)同時應(yīng)用 , 比起電動機(jī) 發(fā)電機(jī)組形式的直流電梯 , 它有很多優(yōu)點(diǎn) 。 它控制的電梯速度達(dá) 4 米 /秒 , 但是 ,機(jī)組結(jié)構(gòu)體積大 , 耗電大 , 維護(hù)工作量較大 , 造價高 , 因此常用于對對速度 , 舒適感要求較高的建筑物中 。 它的舒適感好 , 平層準(zhǔn)確度高 , 而造價卻比直流電梯低 , 結(jié)構(gòu)簡單 , 易于維護(hù) , 多用于 2米 /秒以下的電梯 。 交流電動機(jī)定子調(diào)壓調(diào)速拖動系統(tǒng) 交流電動機(jī)定子調(diào)壓調(diào)速拖動系統(tǒng)國外已大量應(yīng)用于電梯 。 但它的缺點(diǎn)是舒適感較差 , 所以一般被用于載貨電梯上 。 單 、 雙速交流電動機(jī)拖動系統(tǒng) 交流電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊 , 維修簡單等特點(diǎn) 。 電梯的拖動系統(tǒng)經(jīng)歷了由簡單到復(fù)雜的過程。 電梯 主拖動方案設(shè)計(jì) 電梯的電力拖動系統(tǒng)對電梯的起動加速、穩(wěn)速運(yùn)行、制動減速起著控制作用。 為使門機(jī)拖動系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求,并收到良好的效果,以體現(xiàn)本觀光電梯的高檔性,本設(shè)計(jì)門機(jī)拖動系統(tǒng)采用永磁同步( PMSM) 伺服系統(tǒng) 。因此在實(shí)際應(yīng)用中需要一個運(yùn)行安全可靠、性能穩(wěn)定的電梯門機(jī)控制系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)的主要技術(shù)要求有 : 適用范圍廣,適用于開門寬度在 350mm 2400mm之間的電梯門 ; 電動機(jī)起動、停止,各段速度的轉(zhuǎn)換要求加減速過程平滑,具有 S 曲線的加減速過程 ; 門扇運(yùn)行各狀態(tài)點(diǎn)速度可設(shè)置 ; 加減速時間可設(shè)置 ; 有很強(qiáng)的輸入過電壓,欠電壓,輸出過電流保護(hù)功能 ; 具有自整定功能,并可在一定范圍內(nèi)修改自整定值。光電編碼器的分辨率將大幅度提高,傳感器的電子信號處理部分將以微處理器為核心構(gòu)成獨(dú)立的微機(jī)系統(tǒng),成為高性能伺服系統(tǒng)的一個關(guān)鍵組成部分 ; 永磁同步 電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鋼由采用鐵氧體、稀土鉆轉(zhuǎn)向更多的應(yīng)用欽鐵硼,使電機(jī)具有更好的性能價格比 。 (5) 伺服系統(tǒng)中所用的電力電 子器件不斷向高頻化方向發(fā)展,智能功率模塊(IPM)將進(jìn)一步得到普遍應(yīng)用,逆變器逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l化、小型化的無噪聲逆變器 ?;?DSP 的永磁電機(jī)控制系統(tǒng)滿足現(xiàn)代電機(jī)控制的基本要求 : 信號處理快而準(zhǔn)確 。 DSP 控制器由于其本身的特點(diǎn)成為永磁電機(jī)控制的必然選擇。 (4) DSP 在交流伺服系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)就是將伺服電機(jī)的位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)控制和監(jiān)控通訊功能全部由軟件完成。而且采用高性能控制策略的控制系統(tǒng)具有很好自適應(yīng)能力和抗干擾能力,能夠在參數(shù)時變及干擾等惡劣的工況下保證系統(tǒng)良好的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能 。傳統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)通常需要被控對象有非常精確的數(shù)學(xué)模型,而永磁電機(jī)是一個非線性多變量系統(tǒng),難以精確的確定其數(shù)學(xué)模型,按照 近似模型得到的最優(yōu)控制在實(shí)際上往往不能保證最優(yōu),受建模動態(tài),非線性及其他一些不可預(yù)見參數(shù)變化的影響,有時甚至?xí)鹂刂破焚|(zhì)嚴(yán)重下降,魯棒性得不到保證,所以有必要研究一種新型的高性能的控制策略,來彌補(bǔ)這種缺陷和不足。所以,在我國永磁電機(jī)的應(yīng)用有著廣闊的發(fā)展前景。高性能伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在 : (1) 永磁同步電機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛。但我國的電機(jī)控制技術(shù),與國外還有很大的差距,并且這種差距又有逐漸增大的趨勢。 國外最新推出的高性能交流伺服系統(tǒng)幾乎全都實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化,并且都采用了16 位或 32 位高速信號處理器芯片,有的還采用了 運(yùn)算速度更快的 RISC 芯片。這些特性保證了用于電機(jī)控制的算法,如PID 控制、矢量控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制等可以高速、高精度的完成。集成的電機(jī)控制所需的 外設(shè),如 A/D. 1/O、定時器、PWM 發(fā)生器、串口通訊等等,使得應(yīng)用 DSP 的系統(tǒng)所需器件很少,可靠性增強(qiáng),且可以滿足越來越小型化的要求 。目前,多家公司都推出了專門用于電機(jī)控制的 DSP。另外,改變控制策略、修正控制
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