【正文】 0800KW（1101000KVA） 河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院FRB70A 系列矢量型佛朗克變頻器采用 DSP 先進(jìn)的控制方式，實(shí)現(xiàn)了高轉(zhuǎn)矩、高精度、寬范圍調(diào)速控制?？偟膩碚f，變頻器的選用應(yīng)該滿足以下原則，變頻器的容量應(yīng)大于負(fù)載所需的輸出，變頻器的電流大于電機(jī)的電流。當(dāng)一臺變頻器驅(qū)動多臺電動機(jī)時(shí)，多數(shù)情況下也是分別單獨(dú)進(jìn)行軟啟動。（3）驅(qū)動多個(gè)電動機(jī)時(shí)，是同時(shí)啟動，還是分別啟動。在選擇變頻器容量時(shí)，有以下情況需要考慮：（1）變頻器驅(qū)動的是單一電動機(jī)，還是驅(qū)動多個(gè)電動機(jī)。由于功能不同,不同的變頻器雖然在使用上稍有差別,但大部分的使用方法是一樣的。變頻器是把工頻電源（50Hz）變換成各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)變速運(yùn)行的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)如下圖 第三章控制系統(tǒng)的組成和硬件的選擇18電機(jī)MT3~中間電路逆變電路電源整流電路控制電路及指令圖 變頻器結(jié)構(gòu)圖其中控制電路完成對主電路的控制,整流電路將交流電變換成直流電,直流中間電路對整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波,逆變電路將直流電再逆變成交流電。 專用變頻器 專門針對某種類型的機(jī)械而設(shè)計(jì)的變頻器,如泵、風(fēng)機(jī)用變頻器,電梯專用變頻器,起重機(jī)械專用變頻器,張力控制專用變頻器等。 高性能變頻器 通常指配備矢量控制功能的變頻器。 變頻器的選擇目前市場上的變頻器大致可分三類:通用型變頻器 通常指配備一般 V/F 控制方式的變頻器,也稱簡易變頻器。所以，作為主控制器的 PLC 和作為執(zhí)行及檢測器件（設(shè)備或裝置）的變頻器之間就必須相互配合，共同完成控制任務(wù)。變頻器具有高效的驅(qū)動性能和良好的控制特性，在提高控制質(zhì)量、減少維護(hù)費(fèi)用和節(jié)能燈方面都取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。然而，PLC 是工業(yè)自動化應(yīng)用技術(shù)的三大支柱之一，自從它誕生以來得到了廣泛的使用。*10^38, 177。它可用于點(diǎn)數(shù)較多、要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)選用 FX2N48MR PLC。編程軟件可以通過調(diào)制解調(diào)器撥號通訊來監(jiān)控、修改、上載和下載程序，進(jìn)行 PLC 故障診斷。在線程序編輯在不影響設(shè)備正常運(yùn)行的情況下可在線修改程序。輸入濾波器調(diào)節(jié)功能可以用輸入濾波器平整輸入信號(在基本單元中 X000到 X017)。在所有的 FX2N PLC 中都有實(shí)時(shí)時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn),時(shí)間按設(shè)置和比較指令易于操作,小時(shí)表功能對過程跟蹤和機(jī)器維護(hù)提供了有價(jià)值的信息。輸出類型有晶體管(DC)、繼電器(DC/AC)、可控硅(AC)三種輸出方式。FX2N PLC 的電源電壓有 AC100V~240V和 DC24V 兩種。FX2N 系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中,或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。這些程序之間必須協(xié)調(diào)一致、判斷合理，才能完成自動扶梯的整體控制。其次還要檢測扶梯的停止、上行、下行、檢修、潤滑等信號。電氣系統(tǒng)組成以后，為了實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制，還需精心編制 PLC 的控制程序。三、PLC 控制系統(tǒng)組成PLC 即可編程序控制器，是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)。體積小，重量輕，能耗低以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。加上 PLC 通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。從 PLC 的機(jī)外電路來說，使用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。例如三菱公司生產(chǎn)的 F 系列 PLC 平均無故障時(shí)間高達(dá) 30 萬小時(shí)。其結(jié)構(gòu)圖如圖 現(xiàn)場信號輸入模塊輸出模塊CPU控制信號存儲器圖 PLC 結(jié)構(gòu)圖二、PLC 特點(diǎn)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。必要時(shí)應(yīng)裝設(shè) du/dt 濾波器、共模輸出濾波器或輸出電抗器，以降低輸出電壓波形上升陡度。預(yù)防浪涌電源的危害由于通用變頻器的功率開關(guān)器件在工作時(shí)產(chǎn)生浪涌電壓，當(dāng)通用變頻器驅(qū)動異步電動機(jī)時(shí)，有時(shí)需要采取措施防止浪涌電壓對電動機(jī)絕緣的破壞。（3）速度控制的下限 采用普通異步電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速時(shí)，考慮到電動機(jī)自身由于低速冷卻能力下降而確定的最低轉(zhuǎn)速與機(jī)械系統(tǒng)所允許的下限速度一起決定了最終的速度下限，普通異步電動機(jī)中大多數(shù)都使用滾動軸承。（2）中間速度 采用普通異步電動機(jī)變頻調(diào)速時(shí)，要考慮在連續(xù)可調(diào)速度 河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院區(qū)段（中間速度）內(nèi)運(yùn)行時(shí)的機(jī)械共振問題。速度控制（1）速度控制上限 普通異步電動機(jī)的速度上限就是額定頻率所對應(yīng)的額定速度。對于滑動軸承約在 300~500mV， （有效值） ，滾動軸承在 300 mV 左右。電動機(jī)選型應(yīng)注意的問題：電動機(jī)的軸電壓、軸電流電動機(jī)的軸電壓、軸電流是由于環(huán)繞電動機(jī)軸的磁路不對稱、轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)不同心、感生脈動磁通等原因所產(chǎn)生的。因?yàn)檫@是每秒鐘內(nèi)的情況，而功率就是每秒鐘內(nèi)做功的多少，所以 150J 說明了每多一個(gè)人，那電機(jī)功率將增加 150W，所以，除去電機(jī)本身消耗7A*380V=2660W 的功率外，剩下 92402660W=6580W 的功率就是可以用來載人的，由（6580W ）/ （150W/人）=43 人。Y160M4 的座號 160M 的地腳螺絲安裝尺寸為254210。本系統(tǒng)采用 Y 系列三相交流電動機(jī)，下面是 Y 系列的交流電動機(jī)的一些參數(shù)。選擇電動機(jī)容量時(shí)應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)：電動機(jī)容量、起動轉(zhuǎn)矩必須大于負(fù)載 河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院所需要的功率和起動轉(zhuǎn)矩；電源電壓下降 10%~15%的情況下,轉(zhuǎn)矩仍能夠滿足起動或運(yùn)行中的需要；從電動機(jī)溫升角度考慮，為了不降低電動機(jī)的壽命，溫升必須在絕緣所限制的范圍以內(nèi)；如果電動機(jī)每次在最低頻率時(shí)連續(xù)工作地時(shí)間不長，則可留用原有電動機(jī)，反之如果在最低頻率時(shí)連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間較長，則電動機(jī)的容量應(yīng)提高一檔。由于某些通用變頻器低速運(yùn)行特性不理想，所以最低頻率越高越好。如果通用變頻器具有矢量控制功能，若有條件，最好選擇 2p=4 的電機(jī)，因?yàn)槎鄶?shù)矢量控制通用變頻器是以 2p=4 的電機(jī)作為模型進(jìn)行設(shè)計(jì)的?？梢宰C明，從縮短起動、制動時(shí)間和減小起動、制動過程中能量損耗的角度考慮，應(yīng)選用 GD2 與額定轉(zhuǎn)速 n 乘積最小的電動機(jī)。但額定轉(zhuǎn)速高必須導(dǎo)致傳動機(jī)構(gòu)的復(fù)雜化，實(shí)際上選用時(shí)應(yīng)作全面權(quán)衡。額定功率相同的電動機(jī)，額定轉(zhuǎn)速越高，其體積越小，重量越輕，價(jià)格也越低。中等功率以下的交流電動機(jī)額定電壓一般為 380V，大功率交流電動機(jī)的額定電壓多為3KV 或 6KV。對于電動機(jī)的類型，除了根據(jù)使用狀況和被傳動機(jī)械的要求，合理選擇結(jié)構(gòu)形式、安裝方式（如軸的方向和軸伸，底腳安裝或凸緣安裝等）以及與傳動機(jī)械的連接方式（直接連接、齒輪箱、帶輪、鏈傳動）外，還應(yīng)根據(jù)溫升情況和使用環(huán)境選擇合適的通風(fēng)方式和防護(hù)等級等。某些工作機(jī)械如橋式起重機(jī)、電梯、鍛壓機(jī)等，工作中起動、制動比較頻繁，為提高生產(chǎn)率又要求電動機(jī)具有較大的起動、制動轉(zhuǎn)矩以縮短起動、制動時(shí)間，同時(shí)還有一定的調(diào)速要求。因此，在選第三章控制系統(tǒng)的組成和硬件的選擇8擇電動機(jī)種類時(shí)，若工作機(jī)械對拖動系統(tǒng)無過高要求，應(yīng)優(yōu)先考慮選用交流電動機(jī)。 硬件的選擇 自動扶梯電動機(jī)的選擇在使用標(biāo)準(zhǔn)的通用異步電機(jī)運(yùn)行變頻調(diào)速時(shí)，由于變頻器的性能和電動機(jī)自身運(yùn)行工況的改變的原因，在確定電動機(jī)的參數(shù)時(shí)，除按常規(guī)方法選擇電動機(jī)的型號及參數(shù)外，還必須考慮電動機(jī)在各個(gè)頻率段恒速運(yùn)行時(shí)從未考慮過的一些新問題。 河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院第三章 控制系統(tǒng)的組成和硬件的選擇 控制系統(tǒng)的組成光電信號檢測安全信號檢測運(yùn)行狀態(tài)檢測電源PLC 變頻器電機(jī)MT3~故障運(yùn)行指示圖 控制系統(tǒng)框圖該系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：電源、PLC、變頻器等。本文在PLC 控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上再加上變頻器，使自動扶梯的速度可調(diào)。應(yīng)用變頻器和可編程控制器（PLC）構(gòu)成變頻調(diào)速系統(tǒng)對傳統(tǒng)扶梯進(jìn)行節(jié)能改造，能夠有效節(jié)約能源，降低運(yùn)行成本。由于控制回路與負(fù)載回路之間是通過中間繼電器實(shí)現(xiàn)電隔離和信號耦合的，因此系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng)。系統(tǒng)采用變頻器、可編程控制器（PLC）等現(xiàn)代控制技術(shù)，對自動扶梯進(jìn)行閉環(huán)控制，具有手動、自動操作方式。變頻調(diào)速系統(tǒng)主要設(shè)備是提供變頻電源的變頻器，變頻器可分成交流直流交流變頻器和交流交流變頻器兩大類，目前國內(nèi)大都使用交直交變頻器。 由于變頻調(diào)速具有調(diào)速的機(jī)械特性好，效率高，調(diào)速范圍寬，精度高，調(diào)整特性曲線平分，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的、平穩(wěn)的調(diào)速，體積小、維護(hù)簡單方便、自動化水平高等一系列突出的優(yōu)點(diǎn)而倍受人們的青睞。它改變了傳統(tǒng)工業(yè)中電機(jī)啟動后只能以額定功率、定轉(zhuǎn)速的單一運(yùn)行方式，從而達(dá)到節(jié)能目的。但 PLC 有其應(yīng)用的局限性，比如說輸入輸出對電源電壓的要求、價(jià)格高等因素，因此在自動扶梯的控制上采用 PLC 并不是最理想的。PLC 控制的自動扶梯系統(tǒng)以其可靠性好、穩(wěn)定性好、編程簡單、使用方便、維護(hù)檢修方便等顯著優(yōu)點(diǎn),加上現(xiàn)今逐漸時(shí)興電腦化控制的電氣設(shè)備,PLC 控制的自動扶梯正好迎合了人們的心態(tài),與市場需求緊密相連。以繼電器為控制系統(tǒng)的自動扶梯已逐漸受到高技術(shù)要求的沖擊。尤其是變頻調(diào)速系統(tǒng)在使用節(jié)能、高科技、智能化方面得到了進(jìn)一步的提高，被廣泛應(yīng)用。其具有動作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長、體積小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電力保護(hù)、自動化、運(yùn)動、遙控、測量和通信等裝置中。繼電控制系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是控制裝置比較簡單。其他如液壓和氣動閥等也是具有繼電特性的元件。繼電控制中使用的元件并不限于電磁式繼電器,也可用別的手段來實(shí)現(xiàn)繼電特性。對于繼電控制型伺服系統(tǒng),繼電控制是指驅(qū)動電源的全部電壓按照控制偏差值符號的正或負(fù),正向或反向地加到執(zhí)行電動機(jī)上。例如,電爐溫度調(diào)節(jié)中根據(jù)爐溫是否超過規(guī)定值而斷開或接通電源。所謂繼電特性是指在輸入信號作用下輸出僅為通、斷等幾個(gè)狀態(tài)的特性。 繼電器控制系統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的組成:控制系統(tǒng)(輸入回路),被控系統(tǒng)(輸出回路)。 眾所周知，目前生活中現(xiàn)行普遍應(yīng)用的自動控制系統(tǒng)有三種：變頻調(diào)速控制系統(tǒng)、PLC 控制系統(tǒng)、繼電器控制系統(tǒng)。河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院4第二章扶梯系統(tǒng)的方案論證 方案論證目前，一般國內(nèi)安裝的自動扶梯多采用單速交流電機(jī)作為主機(jī)，鏈輪鏈條式傳動，梯級額定速度大多為 。 必備安全裝置工作制動器；附加制動器；速度監(jiān)控裝置；牽引鏈條伸長和斷裂保護(hù)設(shè)備；梳齒板保護(hù)裝置；扶手膠帶入口防異物保護(hù)裝置及扶手帶斷帶監(jiān)控裝置；梯級塌陷保護(hù)裝置；裙板保護(hù)裝置；梯級間隙照明裝置；電機(jī)保護(hù)；相位保護(hù)；急停按鈕；非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置。 安全裝置 自動扶梯常設(shè)置多種安全設(shè)置。電氣控制系統(tǒng) 自動扶梯是一種連續(xù)輸送機(jī)械，其電氣控制系統(tǒng)與電梯電氣控制系統(tǒng)相比區(qū)別主要體現(xiàn)在：自動扶梯基本上不帶負(fù)載起動；自動扶梯的運(yùn)行速度保持不變；自動扶梯不頻繁起制動；無加減速問題；自動扶梯正常運(yùn)行時(shí)不需改變運(yùn)行方向，自動扶梯無開關(guān)門系統(tǒng)；自動扶梯不需要信號登錄及信號顯示系統(tǒng)；自動扶梯不需要考慮其運(yùn)行位置及運(yùn)行狀態(tài)。對梯級的要求是：自重輕；工藝性能好；裝拆維修方便。 在一臺自動扶梯中，梯級是數(shù)量最多的部件。梯級的主輪的輪軸與牽引鏈條鉸接在一起，而輔輪軸則不與牽引鏈條連接。因此，要求軌道既要滿足梯路設(shè)計(jì)要求，還應(yīng)具有光滑、平整、耐磨的工作表面，并具有一定得尺寸精度。自動扶梯梯路導(dǎo)軌系統(tǒng)包括主輪和輔輪的全部導(dǎo)軌、反軌、反板、導(dǎo)軌支架及轉(zhuǎn)向壁等。補(bǔ)償牽引鏈條在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的伸長；牽引鏈條及梯級由一個(gè)分支過渡到另一分支的改向功能；梯路導(dǎo)向所必須的部件，如轉(zhuǎn)向壁等均裝在張緊裝置上的。這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜和自重大，在自動扶梯中已很少使用。扶手裝置是裝在自動扶梯梯路兩側(cè)的兩臺特種結(jié)構(gòu)形式的膠帶輸送機(jī)。自動扶梯的活動扶手有如電梯中的安全鉗一樣，是重要的安全設(shè)備。 扶手裝置 扶手裝置是供站立在自動扶梯上的乘客扶手用的。使用牽引鏈條的驅(qū)動裝置裝在上分支上水平直線區(qū)段的末端，即所謂端部驅(qū)動式的。牽引構(gòu)件是傳遞牽引力的構(gòu)件。一般由電機(jī)、減速器、制動器、傳東鏈條及驅(qū)動主軸等組成。由于驅(qū)動裝置設(shè)置地點(diǎn)位置的限制，要求機(jī)構(gòu)盡量的緊湊，并要求裝拆維修方便。零件要有較高的耐磨性。因此對驅(qū)動裝置提出較高的設(shè)計(jì)要求。河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院2驅(qū)動裝置 由于自動扶梯是運(yùn)載人員的，往往用于人流集中之處特別是服務(wù)于公共場所的自動扶梯更是如此。扶梯節(jié)能改造的設(shè)備費(fèi)用與電能節(jié)約和機(jī)械磨損的費(fèi)用相比，投入不大，短期內(nèi)即可收回投資，因此扶梯變頻節(jié)能安全改造技術(shù)的研制和使用成功，能提高現(xiàn)有扶梯安全節(jié)能，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。改造中充分考慮了變頻系統(tǒng)與原系統(tǒng)的并存，便于系統(tǒng)故障時(shí)相互切換，不影響用戶的使用。由于無人乘梯時(shí)節(jié)能運(yùn)行時(shí)速度很低，機(jī)械部分的磨損大大降低，相對延長了扶梯的使用壽命。(可以選擇當(dāng)無人乘梯時(shí)，扶梯自動停止的功能)；有人乘梯