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1、江 西 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 題 目：基于西門子PLC S7-300電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專題題目：基于西門子PLC S7-300電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì)（軟件設(shè)計(jì)） 學(xué) 院：電氣工程與自動化學(xué)院 專 業(yè)：自動化 班 級：071班 學(xué) 生：袁艦 學(xué) 號：29號 指導(dǎo)教師：劉暉 職稱：副教授 時(shí)間：2011年6月 江 西 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）任 務(wù) 書 機(jī)電工程學(xué)院 自動化專業(yè) 07級（

2、2011 屆） 1班 學(xué)號 29 學(xué)生 袁艦 題 目：基于s7-300的電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 專題題目：基于s7-300的電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（軟件設(shè)計(jì)） 原始依據(jù)(包括設(shè)計(jì)（論文）的工作基礎(chǔ)、研究條件、應(yīng)用環(huán)境、工作目的等)： 工作基礎(chǔ)：在用PLC控制變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)電流、速度雙閉環(huán)的基礎(chǔ)上，在不增加硬件設(shè)備的條件下，實(shí)現(xiàn)電流、速度、位移三環(huán)控制。 研究條件：可編程控制器PLC、變頻器、光電旋轉(zhuǎn)編碼器、轎廂操縱盤、廳外呼梯盤、門機(jī)及其他電氣元件等。 應(yīng)用環(huán)境：高層建筑，運(yùn)送乘客和貨物的固定式提升。 工作目的：傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)主要采用繼電器--接觸器進(jìn)行控制

3、，其缺點(diǎn)是觸點(diǎn)多，故障率高、可靠性差、維修工作量大等，而采用 PLC組成的控制系統(tǒng)可以很好地解決上述問題，使電梯運(yùn)行更加安全、方便、舒適。 主要內(nèi)容和要求：（包括設(shè)計(jì)（研究）內(nèi)容、主要指標(biāo)與技術(shù)參數(shù)，并根據(jù)課題性質(zhì)對學(xué)生提出具體要求）： 設(shè)計(jì)內(nèi)容：（1）熟悉基于s7-300的電梯控制系統(tǒng)的基本內(nèi)容和基本原理。 （2）熟悉STEP7編程環(huán)境，并掌握編寫梯形圖的方法。 （3）熟悉該控制系統(tǒng)中所應(yīng)用到的器件，如：可編程控制器PLC、變頻器、拽引機(jī)等。 （4）掌握現(xiàn)場總線技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的一般方法。 （5

4、）利用現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)編碼器構(gòu)成速度環(huán)的同時(shí)，通過變頻器的PG卡輸出與電機(jī)速度及電梯位移成比例的脈沖數(shù)，由此確定電梯位置。 （6）利用PLC擴(kuò)展功能模塊D／A模塊實(shí)現(xiàn)的，事先將數(shù)字化的理想速度曲線存入PLC寄存器，程序運(yùn)行時(shí)，通過查表方式寫入D／A，由D／A轉(zhuǎn)換成模擬量后將理想曲線輸出。 （7）通過位置信號檢測，軟件實(shí)時(shí)計(jì)算以下位置信號：電梯所在樓層位置、快速換速點(diǎn)、中速換速點(diǎn)、門區(qū)信號和平層位置信號等。 主要指標(biāo)及技術(shù)參數(shù)：電梯控制系統(tǒng)的位移控制 ，速度控制，樓層計(jì)數(shù)， 快速換速 ，脈沖信號故障檢測 。采用s7—300PLC系統(tǒng)來處理接近開關(guān)信號、按鈕信號以及電梯的控制

5、開關(guān)和樓層顯示等。 具體要求：（1）學(xué)習(xí)并掌握西門子S7-300PLC的使用及STEP7開發(fā)環(huán)境編制程序。 （2）掌握人機(jī)界面組態(tài)軟件WinCC的使用。 （3）通過對現(xiàn)場總線技術(shù)的學(xué)習(xí)，以及對微機(jī)控制系統(tǒng)知識的了解，（4）掌握現(xiàn)場總線技術(shù)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用方法。 （5）了解PID算法等在控制系統(tǒng)中的作用，并掌握其應(yīng)用。 日程安排： 第一階段 現(xiàn)場調(diào)研： 認(rèn)真收集有關(guān)資料，學(xué)習(xí)PLC的工作原理及指令系統(tǒng)。 第二階段 了解系統(tǒng)： 了解PLC電梯控制系統(tǒng)的工作原理。 第三階段 提出硬件設(shè)計(jì)方案： 在前兩個階段的基礎(chǔ)上，提出對整個

6、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方案。 第四階段 程序設(shè)計(jì)： 根據(jù)系統(tǒng)的整體方案。針對自己的專題進(jìn)行程序的編制。 第五階段 程序測試： 在微型計(jì)算機(jī)上進(jìn)行程序的測試并修改運(yùn)行。 第六階段 文件編制： 編寫設(shè)計(jì)說明書，準(zhǔn)備答辯提綱，進(jìn)行答辯。 主要參考文獻(xiàn)和書目：、 [1] 西門子 (中國)有限公司深入淺出西門子s7—200plc，北京航空航天大學(xué)出版社，2005，2． [2] 周洪，王均 . 工業(yè)過程網(wǎng)絡(luò)控制理論的研究狀況 . 自動化博覽 .2002,19(5)2831 [3] 殷洪義 可編程序控制器選擇設(shè)計(jì)與維護(hù) 2003 [4] 韓京清

7、非線性PID控制器 1994(04) [5] 陳眾，方璐，李楠 .VC 環(huán)境下小型工業(yè)監(jiān)控軟件的開發(fā) . 計(jì)算計(jì)自動測量與控制 . 2000 ， 8(5):33-35 [6] 陳衛(wèi)民，魯連奎等 .PLC 工控系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) . 計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究 .2000,17(11):5051 [7] Lee C H.Wang S D A self-organizing adaptive fuzzy controller 1996 [8] 郭健. 許姝韞. 陳慶偉 擬人智能控制在溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用[期刊論文] - 計(jì)算機(jī)測量與控制 2004(12) [9] 李英春

8、. 王孟效. 姚鵬 基于S7-200PLC的紙機(jī)控制系統(tǒng)通訊設(shè)計(jì)[期刊論文] - 計(jì)算機(jī)測量與控制 2003(11) [10] 王接風(fēng)、謝云敏，可編程控制器原理與實(shí)踐教程，上海：上海交通大學(xué)出版社，2007． [11] Siemens ： SIMATIC PCS 7 過程控制系統(tǒng) [12] 陽憲惠 . 現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用 . 北京：清華大學(xué)出版社， 1999 ： 35 [13] Siemens.WinCC 用戶手冊 .Germany:Siemens AG ， 2001 [14] 白焰，吳鴻，楊國田 . 分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) . 第一版 . 北京 :

9、 中國電力出版社， 2000. 3-60 [15] Siemens.S7-300 cpu 31xc instruction list.Germany:Siemens Aq2001 [16] Siemens.S7-300-Module Specifications.Germany:SiemensAC}2001 [17] Series 90-70 Programmable Controler (Reference Manual)[M]. GE Fanuc Automation [18] Siemens. S7-300 menu.Germany:Siemens AG,2003

10、[19] Siemens. S7-300 configuration.Germany:Siemens AC}2003 [20] Siemens.S7-300 Getting Started e.Germany:Siemens AC,}2003 [21] 張智杰 .PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 電氣傳動自動化 .2002,24(6):50—52 [22] 齊從謙，王士蘭 .PLC 技術(shù)及應(yīng)用 . 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社， 2000:35 指導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日 注：本表可自主延伸，

11、各專業(yè)根據(jù)需要調(diào)整。 江 西 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）開 題 報(bào) 告 機(jī)電工程學(xué)院 自動化專業(yè) 07級（屆） 1班 學(xué)號29 學(xué)生 袁艦 題 目：基于S7-300的 PLC電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專題題目：基于S7-300的 PLC電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（軟件設(shè)計(jì)） 本課題來源及研究現(xiàn)狀： 本課題來源： 電梯，作為現(xiàn)代化城市必備的垂直交通運(yùn)輸工具已經(jīng)逐漸成為人們生活中必不可少的重要組成部分。我國的電梯事業(yè)歷史不長，1979年以前我國電梯總產(chǎn)量約為 10000臺，2004年國內(nèi)電梯總產(chǎn)量已達(dá)11萬多臺，預(yù)計(jì)2010年電梯總產(chǎn)量突破30萬

12、臺，電梯產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展帶動了電梯控制系統(tǒng)的長足發(fā)展。隨著我國科技水平的不斷提高，可編程控制技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入一個嶄新的時(shí)代，其應(yīng)用越來越廣泛，而電梯作為現(xiàn)代高層建筑的垂直交通工具，與人們的生活緊密相關(guān)。 研究現(xiàn)狀： 目前的電梯控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機(jī)作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運(yùn)行功能，拖動控制則由變頻器來完成；二是控制方式用可編程控制器取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的區(qū)別?？删幊踢壿嬁刂破?ProgrammableLogicController，PLC)是面向用戶的專用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，具有許

13、多明顯的特點(diǎn)。PLC可靠性高，程序設(shè)計(jì)方便靈活。 課題研究目標(biāo)、內(nèi)容、方法和手段： 研究目標(biāo)：掌握S7-300PLC控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)要求。隨著高層建筑飛速發(fā)展的今天，電梯行業(yè)也隨之進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期，以三層電梯控制分析為例，重點(diǎn)分析電梯的軟件設(shè)計(jì)，提出基于PLC電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方案。 研究內(nèi)容： （1）熟悉電梯控制系統(tǒng)的基本內(nèi)容和基本原理。 （2）熟悉STEP7編程環(huán)境，并掌握編寫梯形圖的方法。 （3）熟悉該控制系統(tǒng)中所應(yīng)用到的器件，如：控制柜、操縱箱、層樓指示、召喚箱及曳引電動機(jī)等。 （4）熟悉電梯的電力拖動部分。 （5）掌握現(xiàn)場總線技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和面向?qū)ο笤O(shè)

14、計(jì)的一般方法。 （6）掌握用PLC的輸出點(diǎn)直接控制變頻器，實(shí)現(xiàn)電梯的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停和多段速控制等。 研究方法和手段：本課題通過文獻(xiàn)研究及案例分析，提出控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)（包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)及控制器的選擇方案）及軟件設(shè)計(jì)方案。用STEP7對S7-300編寫梯形圖程序，用WinCC對S7-300進(jìn)行組態(tài)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集。通過模擬和實(shí)驗(yàn)，得出準(zhǔn)確的控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案。 設(shè)計(jì)（論文）提綱及進(jìn)度安排： 設(shè)計(jì)提綱： Abstract 摘要 第一章、緒論 1.1 綜述電梯的發(fā)展 1.2 電梯繼電器控制系統(tǒng) 1.3 PLC及其在電梯控制中的應(yīng)用特點(diǎn) 1.4 變頻調(diào)速控制電梯的特點(diǎn)

15、 第二章、方案選擇 2.1 變頻器的選擇 2.2 PLC的選擇 2.3西門子S7-300PLC各模塊介紹 2.4現(xiàn)場總線技術(shù)介紹 2.5本章小結(jié) 第三章、系統(tǒng)的硬件開發(fā) 3.1 電梯設(shè)備 3.2 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3.3 電梯曳引電機(jī)的設(shè)計(jì) 3.4 電梯自動門的設(shè)計(jì) 3.5 電梯稱重裝置 3.6 光幕系統(tǒng)裝置 3.7 換速和平層感應(yīng)器裝置 3.8 電梯的安全保護(hù)環(huán)節(jié) 3.9 運(yùn)行方向燈、轎內(nèi)指令及廳

16、外召喚信號燈 3.10 I/O點(diǎn)數(shù)的估算與分配 第四章、系統(tǒng)軟件開發(fā) 4.1 電梯的三個工作狀態(tài) 4.2 確定系統(tǒng)軟件開發(fā)方法 4.3 系統(tǒng)的軟件開發(fā)過程 進(jìn)度安排： 第一階段 現(xiàn)場調(diào)研： 認(rèn)真收集有關(guān)資料，學(xué)習(xí)PLC的工作原理及指令系統(tǒng)。 第二階段 了解系統(tǒng)： 了解電梯PLC控制系統(tǒng)的工作原理。 第三階段 提出硬件設(shè)計(jì)方案： 在前兩個階段的基礎(chǔ)上，提出對整個系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方案。 第四階段 程序設(shè)計(jì)： 根據(jù)系統(tǒng)的整體方案。針對自己的專題

17、進(jìn)行程序的編制。 第五階段 程序測試： 在微型計(jì)算機(jī)上進(jìn)行程序的測試并修改運(yùn)行。 第六階段 文件編制： 編寫設(shè)計(jì)說明書，準(zhǔn)備答辯提綱，進(jìn)行答辯。 主要參考文獻(xiàn)和書目： [1] 李璐，張曉燕 ..PLC 控制系統(tǒng)的故障診斷 . 計(jì)算機(jī)自動測量與控制 . 2001,9 [2] 胡紹林 , 孫國基 . 過程監(jiān)控技術(shù)及其應(yīng)用 . 北京 : 國防工業(yè)出版社 . 2001 [3] 汪志鋒 . 可編程控制器原理與應(yīng)用 . 西安電子科技大學(xué)出版社 2001 [4] Wang ninghui, Huang yao, Kou beifeng, Dugang. Th

18、e Application of PLC in bag Precipitator Controllingo Proceedings of the 4th international confi. on Applied electrostaticso Dalian, 2001 [5] 王接風(fēng)、謝云敏，可編程控制器原理與實(shí)踐教程，上海：上海交通大學(xué)出版社，2007． [6] 李道霖 . 電氣控制與 PLC 原理及應(yīng)用（西門子系列） . 北京：電子工業(yè)出版社 . 2004 [7] Siemens ： SIMATIC PCS 7 過程控制系統(tǒng) [8] 陽憲惠 . 現(xiàn)場總線技術(shù)

19、及其應(yīng)用 . 北京：清華大學(xué)出版社， 1999 ： 35 [9] 西門子 . S7-300 用戶指南 . 2001 [10] Siemens.WinCC 用戶手冊 .Germany:Siemens AG ， 2001 [11] 白焰，吳鴻，楊國田 . 分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) . 第一版 . 北京 : 中國電力出版社， 2000. 3-60 [12] 陳衛(wèi)民，魯連奎等 .PLC 工控系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) . 計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究 .2000,17(11):5051 [13] Siemens.S7-300 cpu 31xc instruction list.Germany:Sie

20、mens Aq2001 [14] Siemens.S7-300-Module Specifications.Germany:SiemensAC}2001 [15] Siemens.1446_CPU31xC_Technologicales Function.Germany:Siemens Aq2001 [16] 周洪，王均 . 工業(yè)過程網(wǎng)絡(luò)控制理論的研究狀況 . 自動化博覽 .2002,19(5)2831 [17] Series 90-70 Programmable Controler (Reference Manual)[M]. GE Fanuc Automation

21、 指導(dǎo)教師審核意見： 指導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日 注：本表可自主延伸 摘 要 在現(xiàn)代社會和經(jīng)濟(jì)活動中，計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和電力電子技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，電梯已經(jīng)成為城市物質(zhì)文明的一種標(biāo)志。特別是在高層建筑中，電梯是不可缺少的垂直運(yùn)輸設(shè)備。隨著高層建筑飛速發(fā)展的今天，電梯行業(yè)也隨之進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期,電梯控制技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速，其邏輯控制也由PLC代替原來的繼電器控制，其許多功能是傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)的。 本設(shè)計(jì)針對我國電梯業(yè)的現(xiàn)狀，

22、將可編程序控制器(PLC)應(yīng)用于四層電梯進(jìn)行邏輯控制，通過合理的選擇和設(shè)計(jì)，不但提高了電梯可靠性、可維護(hù)性以及靈活性，同時(shí)延長了使用壽命，縮短了電梯的開發(fā)周期，并提高了電梯的控制水平，改善了電梯運(yùn)行的舒適感，使電梯達(dá)到了較為理想的控制效果。本文所設(shè)計(jì)的電梯與傳統(tǒng)的電梯相比，在運(yùn)行上具有良好的舒適感，在生活中可以節(jié)約電能，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，達(dá)到了理想的目的。該電梯控制系統(tǒng)具有指層、廳召喚、選層選向、手動和自動等功能，具有集選控制的特點(diǎn)。 在介紹電梯基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，深入分析了電梯的工作原理，闡述了PLC的優(yōu)點(diǎn)及特點(diǎn)，重點(diǎn)分析了電梯的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，研究并提出了基于PLC電梯控

23、制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方案，最后對本論文的研究內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)與展望。 關(guān)鍵詞： 電梯；變頻器；PLC控制；變頻調(diào)速 ABSTRACT In the modern social and economic activities, computer technology, automatic control technology and power electronic technology has been rapid development, the lift has become a symbol of urban material. Especially in t

24、he high-rise building, the elevator is not a lack of vertical transportation equipment. With the rapid development of high-rise buildings of today, the lift industry also has entered a new period of development, elevator control technology has been developed to the FM speed regulator, the logic cont

25、rol by the PLC to replace the original relay control, many of its functions traditional relay control system can not be achieved. The design for the status quo of China's elevator industry will be a programmable logic controller (PLC) used for four-storey elevator control logic, through the ration

26、al selection and design, not only to improve the reliability of the elevator, maintainability, and flexibility, while extending the of life and shorten the development cycle of the elevator and the elevator control to raise the level of the elevator operation to improve the comfort, so that the lift

27、 to reach a more satisfactory control effect. In this paper, the design of the elevator by the elevator when compared with the traditional, in the run with good comfort, in life can save energy, and achieved good economic and social benefits to achieve the desired purpose. The elevator control syste

28、m has a mean layer, the Office of calls to the layer selected, manual and automatic functions with a set of features to control the election. In introducing the basic structure of the lift on the basis of the depth analysis of the working principle of the elevator, on the merits and characteristic

29、s of PLC, the focus of an analysis of the lift hardware design and software design, research and PLC based control system designed to lift the achievement of the program, Finally, the study of this thesis are summarized and prospects. Key words： Elevator; VFD;PLC control; VVVF 目

30、 錄 第一章 緒論 1 1.1. 綜述電梯的發(fā)展 1 1.1.1 電梯的發(fā)展史 1 1.1.2 電梯的發(fā)展趨勢 3 1.2 電梯繼電器控制系統(tǒng) 4 1.2.1 電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 4 1.2.2 電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問題 4 1.3 PLC及其在電梯控制中的應(yīng)用特點(diǎn) 4 1.3.1 PLC的特點(diǎn) 4 1.3.2 PLC控制電梯的優(yōu)點(diǎn) 5 1.4 變頻調(diào)速控制電梯的特點(diǎn) 5 第二章 方案選擇 6 2.1 變頻器的選擇 6 2.1.1 變頻器的分類 6 2.1.2 簡述通用變頻器概況 6 2.1.3 VS-616G5型通用變頻器 8 2.1.4

31、 變頻器的參數(shù)設(shè)置 9 2.2 PLC的選擇 11 2.2.1 PLC的定義 11 2.2.2 PLC的主要功能和應(yīng)用 12 2.2.3 PLC的選型 12 2.2.4 SIMATIC S7-300系列PLC系統(tǒng)基本構(gòu)成 14 2.2.5 S7-300系列PLC模塊性能簡介 14 第三章 系統(tǒng)的硬件開發(fā) 17 3.1 電梯設(shè)備 17 3.1.1 電梯的分類 17 3.1.2 電梯的主要組成部分 17 3.1.3 電梯的安全保護(hù)裝置 18 3.1.4 一般電梯的控制要求 19 3.2 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 20 3.2.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 20

32、3.2.2 PLC的控制系統(tǒng)的組成 21 3.2.3 設(shè)計(jì)思想 21 3.3 電梯曳引機(jī)設(shè)計(jì) 25 3.4 電梯自動門的設(shè)計(jì) 26 3.5 光幕系統(tǒng)裝置 27 3.6 換速和平層感應(yīng)器裝置 28 3.7 電梯的安全保護(hù)環(huán)節(jié) 29 3.8運(yùn)行方向燈、轎內(nèi)指令及廳外召喚信號燈 31 3.9 I/O點(diǎn)數(shù)的估算與分配 33 3.9.1 I/O點(diǎn)數(shù)的估算 33 3.9.2 S7-300 輸入/輸出擴(kuò)展模塊選型表 33 3.9.3 I/O點(diǎn)數(shù)的分配 35 第四章 系統(tǒng)軟件開發(fā) 37 4.1 電梯的三個工作狀態(tài) 37 4.1.1 電梯的自檢狀態(tài) 37 4.1.2 電梯

33、的正常工作狀態(tài) 37 4.1.3 電梯強(qiáng)制工作狀態(tài) 37 4.2 確定系統(tǒng)軟件開發(fā)方法 38 4.2.1 軟件設(shè)計(jì)特點(diǎn) 38 4.2.2 軟件設(shè)計(jì)流程圖 39 4.3 系統(tǒng)的軟件開發(fā)過程 40 4.3.1 電梯的外指令、內(nèi)召喚信號的登記、消除回路 40 4.3.2 電梯的平層信號處理 42 4.3.3 電梯的選層定向及反向截梯回路 43 4.3.4 內(nèi)指令外召喚信號的保持 47 4.3.5 各樓層停車信號 49 4.3.6 自動開關(guān)門及其仿真 50 致 謝 55 參考文獻(xiàn) 56 附 錄 57 江西理工大學(xué)2011屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第一章 緒論

34、 隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經(jīng)濟(jì)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。電梯作為高層建筑中垂直運(yùn)行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。實(shí)際上電梯是根據(jù)外部呼叫信號以及自身控制規(guī)律等運(yùn)行的，而呼叫是隨機(jī)的，電梯實(shí)際上是一個人機(jī)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，電梯控制系統(tǒng)采用隨機(jī)邏輯方式控制。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機(jī)作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運(yùn)行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號集選控制。從控制方式和性能上來說，這兩種

35、方法并沒有太大的區(qū)別。國內(nèi)廠家大多選擇第二種方式，其原因在于生產(chǎn)規(guī)模較小，自己設(shè)計(jì)和制造微機(jī)控制裝置成本較高；而PLC可靠性高，程序設(shè)計(jì)方便靈活，抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)，所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器來實(shí)現(xiàn)。 1.1. 綜述電梯的發(fā)展 1.1.1 電梯的發(fā)展史 在現(xiàn)代社會和經(jīng)濟(jì)活動中，電梯已是城市物質(zhì)文明的一種標(biāo)志。在高層建筑中，電梯是不可缺少的垂直運(yùn)輸設(shè)備。每幢大型高樓都可以說是一座垂直的城市。電梯不僅是代步的工具，也是人類物質(zhì)文明的標(biāo)志。 電梯問世不過100多年，但發(fā)展神速。作為升降設(shè)備，據(jù)說它起源于公元前236年古希臘阿基米德設(shè)計(jì)的一種人力驅(qū)動的卷筒卷揚(yáng)機(jī)。事實(shí)

36、上，早在公元前1115年至1079年之間我國勞動人民就已經(jīng)開始使用“桔棒”、“轆護(hù)”等人力升降機(jī)。 18世紀(jì)末瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)后，人們嘗試用蒸汽機(jī)來驅(qū)動。1852年，美國人伊萊沙·格雷夫斯·奧的斯（Elisha Gravies Otis）發(fā)明了世界上第一部以蒸汽機(jī)為動力、配有安全裝置的載人升降機(jī)。這是世界上第一臺具有安全裝置的電梯，在電梯歷史上具有劃時(shí)代的意義。1889年，奧的斯公司推出了第一臺電力驅(qū)動齒輪直接傳動電梯。1903年，奧的斯公司設(shè)計(jì)出了槽輪式驅(qū)動電梯。槽輪式驅(qū)動也稱為曳引式驅(qū)動，是在曳引繩的一端提升重物，另一端為平衡重，依靠曳引繩與開有繩槽的曳引輪之間的磨擦來驅(qū)動重物作垂直運(yùn)動

37、。其設(shè)計(jì)思想為長行程并具有高度安全性的現(xiàn)代電梯奠定了基礎(chǔ)。 電梯曳引傳動控制技術(shù)也經(jīng)歷了由簡單到復(fù)雜的發(fā)展階段。 從19世紀(jì)末電梯問世開始，對于調(diào)速性能要求較高的電梯，都是采用直流電機(jī)控制。直流電機(jī)控制系統(tǒng)具有調(diào)速范圍寬、可連續(xù)平衡地調(diào)速以及控制方便、靈活、快捷、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。然而，早期的直流電機(jī)控制系統(tǒng)往往是直流發(fā)電機(jī)一電動機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)，其體積、重量、能耗和噪聲都很大。 由于交流單速控制和交流雙速控制電梯的結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格較低、使用維護(hù)方便，所以從電梯問世至今，交流單速控制和交流雙速控制一直廣泛地應(yīng)用于調(diào)速性能要求不高的場合。交流雙速電梯是靠改變定子繞組接線以變換電動機(jī)極對數(shù)P的方法進(jìn)行調(diào)

38、速。變極調(diào)速轉(zhuǎn)速是成倍地變化，因此調(diào)速的平滑性差，但它在每個轉(zhuǎn)速等級運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，都具有較硬的機(jī)械特性，穩(wěn)定性好，但乘坐舒適感差，普遍應(yīng)用于貨梯。 1967年，由于電子技術(shù)及半導(dǎo)體器件的發(fā)展，出現(xiàn)了交流調(diào)壓調(diào)速(ACVV)控制。交流調(diào)壓調(diào)速是通過控制電動機(jī)定子繞組電壓來改變轉(zhuǎn)差率s的方法實(shí)現(xiàn)調(diào)速。交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)采用調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)晶閘管交流調(diào)壓電路中晶閘管的觸發(fā)脈沖相位，即調(diào)節(jié)電動機(jī)的端電壓，達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的目的。交流調(diào)壓調(diào)速控制電梯在起動、穩(wěn)速及制動的全過程中實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制，將速度給定曲線以模擬量或數(shù)字量的形式送入電梯傳動系統(tǒng)，在反饋控制的作用下，使電機(jī)轉(zhuǎn)速跟蹤給曲線變化。其制動減速可采用能耗

39、制動、反接制動等方式，乘坐舒適感、平層精度均優(yōu)于變極調(diào)速雙速電梯，其缺點(diǎn)是電動機(jī)轉(zhuǎn)子的發(fā)熱較大、能量消耗較大。 1976年，微處理器應(yīng)用于電梯控制。在1980年，出現(xiàn)了將微機(jī)用于速度控制和運(yùn)行管理控制的全電子化交流反饋控制的電梯，其精確的控制使電梯的舒適感和群控性能得到進(jìn)一步提高。應(yīng)用微機(jī)取代繼電器控制邏輯實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，進(jìn)一步提高電梯的性能和可靠性，并減少現(xiàn)場調(diào)試要求，是電梯控制技術(shù)的方向。 1984年，由于固態(tài)功率器件的不斷發(fā)展及微機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，出現(xiàn)了交流變頻調(diào)速(VVVF)電梯控制系統(tǒng)。交流變頻調(diào)速是通過調(diào)節(jié)電機(jī)定子繞組供電電壓的幅值及頻率來調(diào)速的。它通過電壓、電流和速度的信號反饋，由

40、計(jì)算機(jī)對交流電動機(jī)進(jìn)行精確調(diào)節(jié)控制，使電梯運(yùn)行效率大大提高，運(yùn)行性能更加完善。VVVF電梯以其獨(dú)特的先進(jìn)技術(shù)和性能，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、快速、舒適、平層、準(zhǔn)確、低噪音、安全等目標(biāo)。由于其具有優(yōu)越的調(diào)速性能、顯著的節(jié)能效果，已取代交流調(diào)壓調(diào)速電梯成為電梯控制方式的主流。 在電梯控制系統(tǒng)方面，目前國外發(fā)達(dá)國家的電梯正在推廣32位微機(jī)控制系統(tǒng)。并已經(jīng)開始淘汰16位以下微機(jī)控制系統(tǒng)。利用微機(jī)對電梯的控制不僅能使系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)的提高，也將大大提高電梯運(yùn)行效率。它們都采用閉環(huán)反饋單微處理機(jī)控制系統(tǒng)或多微處理機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。在電梯傳動系統(tǒng)方面，采用交流變壓變頻(VVVF)調(diào)速技術(shù)，使電梯從超低速到高速無級調(diào)速高精

41、度運(yùn)行，具有節(jié)能、對電網(wǎng)污染小、乘坐舒適感佳等優(yōu)點(diǎn)。在交流電機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)中通常采用矢量控制技術(shù)，這種控制方式能使得電機(jī)在各種速度運(yùn)行時(shí)具有良好的機(jī)械特性，特別是在低速控制性能尤為突出。在電梯反饋系統(tǒng)方面，采用絕對值位置編碼器從電梯轎廂上反饋轎廂絕對位置信號，對曳引電機(jī)進(jìn)行以距離為原則的控制，以實(shí)現(xiàn)直接平層技術(shù)，來達(dá)到優(yōu)越的電梯運(yùn)行效果。 1.1.2 電梯的發(fā)展趨勢 (1) 電梯品種的變化 電梯技術(shù)的研究與發(fā)展以及新產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)該適應(yīng)市場和社會發(fā)展的需要。電梯的品種要隨著建筑需求而變化，電梯制造商提供的品種愈多，其市場占有量也一定愈大。隨著超高層建筑的增多，就需要高速、大容量的電梯。

42、近幾年住宅電梯的開發(fā)的熱潮已出現(xiàn)，多層及小高層大樓配置的廉價(jià)、實(shí)用可靠的經(jīng)濟(jì)型住宅電梯是一個必然趨勢。無機(jī)房電梯是在電梯驅(qū)動裝置及其布置方式上具有獨(dú)特風(fēng)格的一種產(chǎn)品。它把影響建筑整體造型美觀和人們居室日照的樓頂機(jī)房去掉了，既節(jié)省了建筑空間，又減低了制造成本。它代表了電梯技術(shù)的一種發(fā)展趨勢。 (2) 電梯的智能化 計(jì)算機(jī)、通訊技術(shù)的發(fā)展，使大樓的信息得以快速傳遞，從而可實(shí)現(xiàn)大廈智能化。智能化的電梯首先要與智能化的大廈所有自動化信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，如與消防、保安、樓宇設(shè)備控制等系統(tǒng)交互聯(lián)系，使電梯成為安全舒適、高效優(yōu)質(zhì)的服務(wù)工具。串行通訊以其布線簡單，信息傳輸量大等優(yōu)點(diǎn)，在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用日益增

43、多，由于去掉了微機(jī)接口板上大量輸入和輸出電路，減少了井道、機(jī)房中的布線數(shù)量，可靠性大大提高。 電梯困人故障一直因擾著電梯的承包商，遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)系統(tǒng)集通訊、故障、診斷、微處理機(jī)為一體，可以通過市話線傳遞電梯的運(yùn)行和故障信息到遠(yuǎn)程服務(wù)中心。遠(yuǎn)程維修監(jiān)控中心始終監(jiān)控著他們所承包的電梯，隨時(shí)可以知道電梯的運(yùn)行狀態(tài)和發(fā)生故障的屬性，維修人員去故障梯之前就已知道該維修的項(xiàng)目，減少了維修服務(wù)的成本和時(shí)間，這種預(yù)保養(yǎng)式的售后服務(wù)方式將是電梯工業(yè)技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。 1.2 電梯繼電器控制系統(tǒng) 1.2.1 電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) (1) 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

44、，適合于一般技術(shù)人員和技術(shù)工人所掌握。 (2) 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。 (3) 大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價(jià)格較便宜。 (4) 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。 1.2.2 電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問題 (1) 系統(tǒng)觸點(diǎn)繁多、接線線路復(fù)雜，且觸點(diǎn)容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而故障率較高。 (2) 普通控制電器及硬件接線方法難以實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制功能，使系統(tǒng)的控制功能不易增加，技術(shù)水平難以提高。 (3) 電磁機(jī)構(gòu)及觸點(diǎn)動作速度比較慢，機(jī)械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度難以

45、提高。 (4) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機(jī)械動作噪音大。 (5) 由于線路復(fù)雜，易出現(xiàn)故障，因而保養(yǎng)維修工作量大，費(fèi)用高；而且檢查故障困難，費(fèi)時(shí)費(fèi)工。 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。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會造成電梯機(jī)械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故[2]。 1.3 PLC及其在電梯控制中的應(yīng)用特點(diǎn) 1.3.1 PLC的特點(diǎn) PLC控制制系統(tǒng)由于運(yùn)行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強(qiáng)，設(shè)計(jì)和調(diào)試周期較短等優(yōu)點(diǎn)，倍受人們重視等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式，目前也廣泛用十傳統(tǒng)繼電器控制系

46、統(tǒng)的技術(shù)改造。 PLC是一種專門從事邏輯控制的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。由于PLC具有性能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、設(shè)計(jì)配置靈活等特點(diǎn)。因此在工業(yè)控制方面得到了廣泛應(yīng)用。自80年代后期PLC引入我國電梯行業(yè)以來，由PLC組成的電梯控制系統(tǒng)被許多電梯制造廠家普遍采用。并形成了一系列的定型產(chǎn)品。在傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)的改造工程中，PLC系統(tǒng)一直是主流控制系統(tǒng)。 電梯控制系統(tǒng)分為調(diào)速部分和邏輯控制部分。調(diào)速部分的性能對電梯運(yùn)行是乘客的舒適感有著重要影響，而邏輯控制部分則是電梯安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。為了改善電梯的舒適感和運(yùn)行的可靠性，現(xiàn)在都改為用PLC來控制電梯的運(yùn)行，這樣大大提高了電梯的性能。 可編程控制器(Pro

47、grammable Logic controller，簡稱PLC)是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動化技術(shù)而開發(fā)的新一代工業(yè)控制器。它具有可靠性高、適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的高溫、沖擊和振動等惡劣環(huán)境的特點(diǎn)，已成為解決自動控制問題的最有效工具，是當(dāng)前先進(jìn)工業(yè)自動化的二大支柱之一。 1.3.2 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。 (2) 去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化。 (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。 (4) PLC可進(jìn)行故障自動檢測與報(bào)警顯示，提高運(yùn)行安全

48、性，并便于檢修。 (5) 用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運(yùn)行效率。 (6) 更改控制方案時(shí)不需改動硬件接線。 1.4 變頻調(diào)速控制電梯的特點(diǎn) 隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)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(jī)交流變頻技術(shù)是當(dāng)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(jìn)步的一種手段。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(diǎn)而被國內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式[3]。 (1) 變頻調(diào)速電梯使用的是異步電動機(jī)，比同容量的直流電動機(jī)具有體積小、占空間小、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、可靠性高、價(jià)格

49、低等優(yōu)點(diǎn)。 (2) 變頻調(diào)速電源使用了先進(jìn)的SPWM技術(shù)SVPWM技術(shù)，明顯改善了電梯運(yùn)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(jī)調(diào)速。 (3) 變頻調(diào)速電梯使用先進(jìn)的SPWM和SVPWM技術(shù)，明顯改善了電動機(jī)供電電源的質(zhì)量，減少諧波，提高了效率和功率因數(shù)，節(jié)能明顯。 第二章 方案選擇 2.1 變頻器的選擇 隨著變頻器性能價(jià)格比的提高，交流變頻調(diào)速己應(yīng)用到許多領(lǐng)域，由于變頻調(diào)速的諸多優(yōu)點(diǎn)，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(jì)的專用變頻器早已問世，其功能較強(qiáng)，使用靈活，但價(jià)格相對較貴。 因此，本設(shè)計(jì)沒有采用

50、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(jì)和編程，同樣可以達(dá)到專用變頻器的控制效果。這是本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)之一。 目前，市場流行的通用變頻器的種類繁多，而電梯行業(yè)中使用的變頻器的品牌也不少，其控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也不盡相同，但其總的控制思想?yún)s是大同小異。 2.1.1 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: (1) 按變換頻率的方法分 ： （1） 交─直─交變頻器 （2） 交─交變頻器 (2) 按主電路工作方式分 ： （1）電壓型變頻器

51、 （2）電流型變頻器 (3) 按變頻器調(diào)壓方法的不同分： （1）PAM變頻器 （2） PWM變頻器 (4) 按工作原理分類 ： （1） U/f控制變頻器 （2）VC控制變頻器 （3）SF控制變頻器 (5) 按照用途分類 ： （1）通用變頻器 （2）高

52、性能專用變頻器 （3）高頻變頻器 2.1.2 簡述通用變頻器概況 通用變頻器的發(fā)展 上個世紀(jì)80年代初，通用變頻器實(shí)現(xiàn)了商品化。在近20年的時(shí)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兩個大發(fā)展過程： (1) 容量不斷擴(kuò)大 80年代初采用的BJT的PWM變頻器實(shí)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600KVA, 400KVA以下的已經(jīng)系列化。前幾年主開關(guān)器件開始采用IGBT，僅二、四年的時(shí)一間，IGBT變頻器的單機(jī)容量已達(dá)1800KVA,隨著IGBT容量的擴(kuò)大，通用變頻器的容量也

53、將隨之?dāng)U大。 (2) 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(LSI)和全數(shù)字控制技術(shù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用“平面安裝技術(shù)”等一系列措施，促進(jìn)了變頻電源裝置的小型化。另外，一種混合式功率集成器件，采用厚薄膜棍合集成技術(shù)，把功率電橋、驅(qū)動電路、檢測電路、保護(hù)電路等封裝在一起，構(gòu)成了一種“能電力模塊”(Intelligent Module)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(qiáng)，保護(hù)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(hù)迅速可靠，傳感信號也十分迅速。 (3) 多功能和智能化 電力電子器件和控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，使變頻器向多功能化和高性能化

54、方向發(fā)展。特別是微機(jī)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。人們總結(jié)了交流調(diào)速電氣傳動控制的大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并不斷融入軟件功能。日益豐富的軟件功能使通用變頻器的多功能化和高性能化為用戶提供了一種可能，即可以把原有生產(chǎn)機(jī)械的工藝水平“升級”，達(dá)到以往無法達(dá)到的境界，使其變成一種具有高度軟件控制功能的新機(jī)種。 8位、16位及32位CPU奠定了通用變頻器全數(shù)字控制的基礎(chǔ)。32位數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processes-DSP)的應(yīng)用將通用變頻器的性能提高一大步，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩控制，推出了“無跳閘功能”。目前，新一代變頻器開始采用新的“精簡指令集計(jì)算機(jī)”(Reduced

55、 Instruction set Computer-RISC)，將指令執(zhí)行時(shí)間縮短到納秒級。它是一種矢量(超標(biāo)量)微處理器，其功能著重點(diǎn)放在常用基本指令的執(zhí)行效率上，舍棄了某些運(yùn)算復(fù)雜而使用率不高的指令，省下它們所占用的硬件資源用十提高基本的運(yùn)算速度，達(dá)到了以“每秒上億條指令”為單位來衡量運(yùn)算速度的程度。有文獻(xiàn)報(bào)道，RISC的運(yùn)算速度可達(dá)1000MIPS,即10億次/秒，相當(dāng)十巨型計(jì)算機(jī)水平。指令計(jì)算時(shí)間為Ins量級，是一般微處理器所無法比擬的。有的變頻器廠家聲稱，以RISC為核心的數(shù)字控制，可以支持無速度傳感器矢量控制變頻器的矢量控制算法、轉(zhuǎn)速估計(jì)計(jì)算、PID調(diào)節(jié)器在線實(shí)時(shí)運(yùn)算。 通過控制

56、面板，可以控制上述四種控制方式中的一種，以滿足用戶的需要。 (4) 應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大 通用變頻器經(jīng)歷了模擬控制、數(shù)字控制、數(shù)?；旌峡刂疲钡饺珨?shù)字控制的演變，逐步地實(shí)現(xiàn)了多功能化和高性能化，進(jìn)而使之對各類生產(chǎn)機(jī)械、各類生產(chǎn)工藝的適應(yīng)性不斷增強(qiáng)。最初通用變頻器僅用十風(fēng)機(jī)、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(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)行等，到目前為止，其應(yīng)用領(lǐng)域得到了相當(dāng)?shù)臄U(kuò)展。如搬運(yùn)機(jī)械，從反抗性負(fù)載的搬運(yùn)車輛、帶式運(yùn)輸機(jī)到位能負(fù)載的起重機(jī)、提升機(jī)、立體倉庫、立體停車廠等都已采用了通用變頻器;金屬加工機(jī)械，從各類切削機(jī)床直到高速磨床乃至數(shù)控機(jī)床、加工中心超高速伺服機(jī)的精確位置控制都已應(yīng)用通用變頻器;在其

57、它方面，如農(nóng)用機(jī)械、食品機(jī)械、木工機(jī)械、印刷機(jī)械、各類空調(diào)、各類家用電器甚至街心公園噴水池，可以說其應(yīng)用范圍相當(dāng)廣闊，并巨還將繼續(xù)擴(kuò)大。 2.1.3 VS-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(xiàng)重要內(nèi)容。本設(shè)計(jì)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(yùn)行，以改善電梯運(yùn)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。 考慮以上各種因素，本設(shè)計(jì)選用安川VS-616G5型全數(shù)字變頻器。它具有磁通矢量控制、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、負(fù)載轉(zhuǎn)矩自適應(yīng)等一系列先進(jìn)功能，可以最大限度地

58、提高電機(jī)功率因數(shù)和電機(jī)效率，同時(shí)降低了電機(jī)運(yùn)行損耗，特別適合電梯類負(fù)載頻繁變化的場合。 另外，VS-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(diǎn)，配以高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器，控制精度可達(dá)0. 01～0. 02%使得電梯運(yùn)行舒適感好，零速抱閘，平層精度高。無須配專用電機(jī)，可自學(xué)習(xí)所配電機(jī)的各個參數(shù)，精確控制任何品牌的電機(jī)。采用高性能IGBT，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(jī)始終運(yùn)行于靜噪音狀態(tài)。 VS-616G5型變頻器是安川電機(jī)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(shí)現(xiàn)了矢量控制，通

59、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)速圍[5]。 VS-616G5變頻器的特點(diǎn)如下: (1) 包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)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(hù)功能完善、維修性能好。 (5) 通過LCD操作裝置，可提高操作性能。 表2-1 VS-616G5型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格 220V級 輸出特性 最大輸出電壓 3相,200/208/220/230V(對應(yīng)于輸入電壓) 額定輸出頻率 最大400Hz 額定輸入電壓和 頻率 3 相，20

60、0/208/220V 50Hz 200/208/220/230V 60Hz 電源 允許電壓波動 +10%，-15% 允許頻率波動 ±5% 400V級 輸出特性 最大輸出電壓 3相,380/400/415/440/460V(對應(yīng)于輸入電壓) 額定輸出頻率 最大400Hz 額定輸入電壓和 頻率 3相,380/400/415/440/460V 50-60Hz 電源 允許電壓波動 +10%，-15% 允許頻率波動 ±5% 控制 特性 控制方式 正弦波PWM (V/f控制、帶PG反饋的V/F控制、開環(huán)矢量、閉環(huán)矢量控制4種控制

61、方式任選性) 啟動力矩 150%/1Hz(帶PG, 150%/Ormin) 速度控制范圍 1:100(帶PG, 1:1000) 速度控制精度 ±0. 2%(帶PG，±0. 02%) 速度響應(yīng) 5Hz(帶PG, 30Hz) 力矩限制 可采用(參數(shù)設(shè)定：4級可變) 力矩精度 ±5% 力矩響應(yīng) 20Hz(帶PG, 40Hz) 頻率控制范圍 0. 1～400Hz 頻率控制精度 數(shù)字指令:0. 01% ( -10 0C～+40 ℃) 模擬指令:0.1% (250℃～±10 ℃) 2.1.4 變頻器的參數(shù)設(shè)置 由于采用PLC作為邏輯控制部件，故變頻器和PLC通

62、訊時(shí)采用開關(guān)量而不用模擬量。 (1) VS-616G5變頻器的參數(shù) 616G5變頻器共有9組參數(shù)，每一組參數(shù)的設(shè)定都具有特定的含義。常用參數(shù)如表2-2所示。 表2-2 VS-616G5變頻器的參數(shù) 參數(shù) 功用 A組 B組 C組 D組 E組 F組 G組 確定控制模式 選擇運(yùn)行功能 確定加減速時(shí)間及轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償時(shí)間 選擇頻率 確定運(yùn)行壓頻曲線 保護(hù)設(shè)置 確定偏差標(biāo)準(zhǔn) (2) 參數(shù)設(shè)計(jì)的原則： ① 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(shí)間常數(shù)宜大些。 ② 提高了運(yùn)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

63、小停車擊。 ③ 零速一般設(shè)計(jì)為0Hz，速抱閘功能將影響舒適感。 ④ 變頻器其他常用參數(shù)可根據(jù)電網(wǎng)電壓和電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)直接輸入，具體的設(shè)置如表2-3安川616G5變頻器主要參數(shù)設(shè)置表 表2-3 安川616G5變頻器主要參數(shù)設(shè)置 參數(shù) 名稱 設(shè)定值 說明 A1-02 控制方式選擇 2 不帶PG矢量控制方式 B1-01 頻率指令選擇 1 B1-02 運(yùn)行指令選擇 1 B1-03 停止方法選擇 0 B1-04 反轉(zhuǎn)禁止選擇 0 B2-01 零速電平選擇 0.1Hz B2-04 停止時(shí)直流制動時(shí)間 1.0S C1-03

64、加速時(shí)間2 2.0S C1-04 減速時(shí)間2 2.0S C2-01 加速開始時(shí)s型曲線時(shí)間 0.6S C2-02 加速完了時(shí)s型曲線時(shí)間 0.6S C2-03 減速開始時(shí)s型曲線時(shí)間 0.6S C2-04 減速完了時(shí)s型曲線時(shí)間 0.6S C5-01 ASR比例增益1 5 C5-02 ASR積分時(shí)間1 3S D1-09 檢修速度 200rpm E1-01 輸入電壓設(shè)置 380 E1-04 最高輸出頻率 50Hz E1-05 最大電壓 380 E1-06 額定電壓頻率 50H

65、z E1-09 最低輸出頻率電壓 0V E2-01 電機(jī)額定電流 按電機(jī)銘牌設(shè)置 E2-02 電機(jī)額定滑差 按電機(jī)銘牌設(shè)置 E2-03 電機(jī)空載電流 按電機(jī)銘牌設(shè)置 E2-04 電機(jī)極數(shù) 按電機(jī)銘牌設(shè)置 F1-01 PG常數(shù) 根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器銘牌設(shè)置 F1-02 PG斷線檢測時(shí)的動作選擇 0 F1-03 超速時(shí)的動作選擇 0 F1-04 超度偏差過大時(shí)的動作選擇 0 F1-05 PG分頻比 根據(jù)電機(jī)極數(shù)設(shè)置 2.2 PLC的選擇 2.2.1 PLC的定義 由于PLC在不斷發(fā)展，因此

66、，對它下一個確切的定義是困難的。1980年P(guān)LC問世后，由美國電氣制造商協(xié)會(National Electric Manufacturer Association NEMA)對PLC下過如下的定義: PLC是一種數(shù)字式的電子裝置。它使用可編程序的存儲器來存儲指令，實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)和算術(shù)運(yùn)算等功能，用來對各種機(jī)械或生產(chǎn)過程進(jìn)行控制。 1982年，國際電工委員會(International Electrical Committee IEC)頒布了PLC標(biāo)準(zhǔn)草案，1985年提交了第2版，1987年的第3版對PLC作了如下的定義：PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸人和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 上述的定義表明，PLC是一種能直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境的數(shù)字電子裝置，它有與其他順序控制裝置不同的特點(diǎn)[6]。 2.2.2