基于plc變頻調速電梯控制系統的設計與實現_畢業設計論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 : 1． 按用途分類 乘客電梯 ； 載貨電梯 ； 客貨電梯 ； 病床電梯 ； 雜物電梯 ；住宅電梯 ； 特種電梯 ； 2． 按速度分類 低速電梯 1m/s以下； 中速電梯 12m/s； 高速電梯 2m/s以上； 超高速電梯 4m/s以上； 3． 按驅動電源分類 交流電梯 速度一般小于 2m/s； 直流電梯 速度 一般大于 2m/s； 4． 按控制方式分類 有層間控制；簡易集選控制；集選控制；有 /無司機控制；群控等。 電梯的主要組成部分 1． 曳引部分 :通常由曳引機和曳引鋼絲繩組成。電動機帶動曳引機旋轉使轎廂上下運動。 2． 轎廂和廳門 ： 轎廂由轎架、轎底、轎壁和轎門組成 ； 廳門一般有封閉式、中分式、雙折式，雙折中分式和直分式等。 3． 電器設 備及控制裝置有曳引機 ： 選層器傳動及控制柜、轎廂操縱盤、呼梯按鈕和廳站指示器組成。 4． 其它裝置 ： 對重裝置、補償裝置等。 電梯的安全保護裝置 1． 電磁制動器，裝于曳引機軸上，一般采用直流電磁制動器，啟動時通電松閘，停層后斷電制動。 濰坊學院本科畢業設計（論文） 10 2． 強迫減速開關，其分別裝于井道的頂部和底部，當轎廂駛過端站換速未減速時，轎廂上的撞塊就觸動此開關，通過電器傳動控制裝置，使電動機強迫減速。 3． 限位開關，當轎廂經過端站平層位置后仍未停車，此限位開關立即動作，切斷電源并制動，強迫停車。 4． 行程極限保護開關，當限位開 關不起作用，轎廂經過端站時，此開關動作。 5． 急停按鈕，裝于轎廂司機操縱盤上，發生異常情況時，按此按鈕切斷電源，電磁制動器制動，電梯緊急停車。 6． 廳門開關，每個廳門都裝有門鎖開關。僅當廳門關上才一允許電梯啟動 。在運行中如出現廳門開關斷開，電梯立即停車。 7． 關門安全開關，常見的是裝于轎廂門邊的安全觸板，在關門過程中如安全觸板碰到乘客時，發出信號，門電機停止關門，反向開門，延時重新開門，此外還有紅外線開關等。 8． 超載開關，當超載時轎底下降開關動作，電梯不能關門和運行。 9． 其它的開關，安全窗開關，鋼帶輪的 斷帶開關等 。 電梯的技術參數 1． 載重量 (kg)制造和設計規定，電梯的額定載重量。 2． 轎廂尺寸 (mm)寬 *深 *高。 3． 轎廂形式有單或雙面開門及其他特殊要求等，以及對轎頂、轎底、轎處理，顏色的選擇，對電話的要求等等。 4． 轎門形式有柵欄門、封閉式中分門、封閉式雙折門、封閉式雙折中分 。 5． 開門寬度 (mm)轎廂門和層門完全開啟時的凈寬度。 6． 開門方向人在轎外面對轎廂門向左方向開啟的為左開門，門向右方向的為右開門，兩扇門分別向左右兩邊開啟者為中開門，也稱中分門。 7． 曳引方式常用的有半繞 1:1吊 索法，轎廂的運行速度等于鋼絲繩的度。半繞 2:1吊索法，轎廂的運行速度等于鋼絲繩運行速度的一半。全繞 1:1吊索法，轎廂的運行速度等于鋼絲繩的運行速度。 8． 額定速度 (m/s)制造和設計所規定的電梯運行速度。 濰坊學院本科畢業設計（論文） 11 9． 電氣控制系統包括控制方式、拖動系統的形式等。如交流電機拖動或電機拖動，轎內按鈕控制或集選控制等。 10． 停層站數 (站 )凡在建筑物內各樓層用于出入轎廂的地點均稱為站。 11． 提升高度 (mm)由底層端站樓面至頂層端站樓面之間的垂直距離。 12． 頂層高度 (mm)由底層端站樓面至機房樓板或隔音層樓板下最突出構 間的垂直的距離。電梯的運行速度越快，頂層高度一般越高。 13． 底坑深度 (mm)由底層端站樓面至井道底面之間的垂直距離。電梯的運度越快，底坑一般越深。 14． 井道高度 (mm)由井道底面至機房樓板或隔音層樓板下最突出構件之垂直距離。 15． 井道尺寸 (mm)寬 *深。 電梯的主要參數是電梯制造廠設計和制造電梯的依據。用戶選用電梯時，必據電梯的安裝使用地點、載運對象等，按標準的規定，正確選擇電梯的類別和有數與尺寸，并根據這些參數與規格尺寸，設計和建造安裝電梯設備，否則會影響電梯的使用效果 。 電梯的發展動態 電梯的 產生 1854年，在紐約水晶宮舉行的世界博覽會上，美國人伊萊沙 178。 格雷夫斯 178。 奧的斯第一次向世人展示了他的發明 —— 歷史上第一部安全升降梯。從那以后，升降梯在世界范圍內得到了廣泛應用。以奧的斯的名字而命名的電梯公司也開始了她輝煌的旅程。 150年以來，她己經發展成為世界、亞洲和中國領先的電梯公司。 自從我國實行改革開放政策以來，全國各地高層建筑不斷涌現，作為高樓的垂直交通工具一電梯，其需求量日益增長。各種類型、規格繁多的電梯已在高樓內投入運行。為了確保電梯正常運行、安全使用，必須要了解電梯、熟悉電梯 、管理電梯、維護好電梯。 濰坊學院本科畢業設計（論文） 12 電梯的發展概況 隨著現代建筑的發展，日益增高的高層建筑已成為現代都市的重要的標志，作為高層建筑的垂直運載工具 電梯得到了快速發展。 電梯是服務于三分之一樓層的固定式升降設備。它具有一個轎廂，運行在至少兩列垂直上的傾斜角小于 15176。 的剛性導軌之間。轎廂尺寸與結構形式便于乘客出入或裝卸貨物。它適用于裝置在兩層以上的建筑內，是輸送人員或貨物的垂直提升設備的交通工具。 追溯電梯這種提升設備的歷史，早在公元前我國就有利用人力作動力和簡單提升設備，直到現在我國北方部分農村仍用手搖 轱轆提取井水的升降提水裝置，所以說，我國是世界上最早出現這種提升設備 ―― 電梯雛形的國家之一。 隨著電子工業的發展，新技術、產品不斷用于電梯控制系統，如可編程控制器的應用；單片機的應用；無觸點半導體邏輯控制晶閘管（俗稱可控硅）的應用；集成電路及數字控制、計算機群控制及調頻調壓技術的應用、拖動系統簡化、性能提高等。吉林大學工程碩士學位論文第二章電梯設備與電梯發展動態 。 生活在繼續，科技在發展，電梯也在進步。電梯的材質由黑白到彩色，樣式由直式到斜式，在操縱控制方面更是步步出新－手柄開關操縱，按鈕控制，信號控制，集 選控制、人機對話等，多臺電梯還出現了并聯控制，智能群控；雙層轎箱電梯展示出節省井道空間，提升運輸能力的優勢，變速式自動人行道扶梯大大節省了行人的時間；不同外形的扇形、三角形、半棱形、圓形觀光電梯則使身處其中的乘客的視線不再封閉。一個半世紀的風風雨雨，翻天覆地的是歷史的變遷，永恒不變的是電梯提升現代人生活質量的承諾 。 電梯技術發展概況 1． 電梯的速度要求越來越快，高速、超高速電梯的數量愈來愈多。 2． 電梯的拖動技術有了較大的發展，直流電梯由于能耗大、維修量大等缺點。逐步流電梯所替代，液壓電梯由于運 行平穩，機房位置靈活等特點，使得在低樓層場合得到愈來愈廣泛的應用。交流拖動電梯更是得到迅速的發展，已由以前的變級調速（ ACVP）發展成為調壓調速（ ACVV）及調頻調壓調速濰坊學院本科畢業設計（論文） 13 （ ACVVVF），使得電梯的速度、加速度控制更加符合人們的生理要求，電梯的舒適感大為改善。 3． 電梯的邏輯控制已從過去簡單的繼電器 —— 接觸器控制發展為可編程序控制器 PLC和微機控制，控制方式也從手柄控制、信號控制發展為集選控制、并聯控制、控等，電梯可靠性得到很大的提高。 4． 電梯的管理功能不斷加強，電梯廣泛采用微機控制技術，不斷滿足擁護的使用功能要求。如緊急停車操作，消防員專用、防搗亂系統等。 5． 智能群控管理得到廣泛應用。 6． 機械傳動方面，由于國際上機構加工水平的不斷提高，使斜齒傳動和行星齒輪傳動在電梯上的應用日益廣泛，已使電梯的傳動形式多樣化 [4]。 電梯發展的前景展望 1． 結構不斷緊湊化 ， 隨體積不斷輕型化、小巧化。 隨著新技術、新結構、新材料，新工藝的發展，電梯的機械系統結構簡單化、體積小型化、材料輕型化、工藝先進化、外觀漂亮化。同時，無機房電梯在新世紀將會有較大速度發展。 2． 技術含量更高，性能更好 。 電梯行業技術 發展非常迅速，幾年前推出的具有先進性能、高舒適性的VVVF電梯，如今已成為電梯行業的標準配置，因為永磁同步無齒輪曳引機具有更節能、更潔凈、更安全、更安靜、更經濟的特點，所以永磁同步曳引機逐步成為新型曳引機的主流 ， 由于永磁技術的先進性，將來很有可能取代 VVVF技術。另外，網絡控制和智能群控系統，以其控制的先進性、快速性、準確性和可靠性亦是電梯的發展潮流。 3． 安裝更方便、更快捷 高效、安全、可重復使用的無腳手架安裝，將是高層電梯安裝的主要方式 ；隨著新技術的開發、應用，電梯的硬件系統給安裝帶來更大的方便 ，使電梯安裝更快，效率更高。 此外，電梯的雙向安全裝置、無底坑、無線控制、綠色環保 — 安全、環保，節能、舒適，也將是未來電梯的重要發展方向 [5]。 濰坊學院本科畢業設計（論文） 14 第三章 基本方案選擇 本設計通過多種方案的比較和對照，完成了電梯控制系統中變頻器和可編程控制器的選擇。 變頻器的選擇 隨著變頻器性能價格比的提高，交流變頻調速己應用到許多領域，由于變頻調速的諸多優點，使得交流變頻調速在電梯行業也得到廣泛應用。目前，有為電梯控制而設計的專用變頻器早己問世，一其功能較強，使用靈活，但其價格相對較貴。因此，本設計沒有采用專用變 頻器，而是選用了通用變頻器，通過合理的配置、設計和編程，同樣可以達到專用變頻器的控制效果。這是本設計的特點之一。 目前，市場流行的通用變頻器的種類繁多，而電梯行業中使用的變頻器的品牌也不少，其控制系統的結構也不盡相同，但其總的控制思想卻是大同小異。 變頻器的分類 變頻器的種類很多，下面根據不同的分類方法對變頻器分類 ： 1． 按變換頻率的方法分 交一直一交變頻器 交一交變頻器 2． 按主電路工作方式分 電壓型變頻器 電流型變頻器 3． 按變頻器調壓方法的不同分 PAM變頻器 PWM變頻器 4． 按工作原理分類 U/f控制變頻器 VC控制變頻器 SF控制變頻器 5． 按照用途分類 通用變頻器 高性能專用變頻器 高頻變頻器 濰坊學院本科畢業設計（論文） 15 選擇變頻器規格 變頻器產品說明書都提高標稱功率數據，但實際上限制變頻器使用功率的是定子電流參數。因此，直接按照變頻器標稱功率進行選擇，在實際中常常可能會行不通。根據具體工程的情況，可以有以下幾種不同的變頻器規格選擇方式： 1． 按照標稱功率選擇：一般作初步投資估算依據。 2． 按照電動機額 定電流選擇；多用于恒轉矩負載的新設計項目。 3． 按照電動機實際運行電流選擇：多用于改造工程。 4． 按照轉矩過載能力選擇 綜上所述，根據實際工程情況，以適當的方法選擇變頻器規格很重要。選擇結果多數情況下變頻器標稱功率與電動機匹配，少數情況需要放大。所以，籠統的認為放大一級功率選擇變頻器是沒有錯的想法，但會造成浪費。總的來說從生產成本來作合適的選擇 [6]。 選擇的變頻器應滿足的條件 1． 根據被控設備的負載特性選擇通用變頻器的類型。 2． 所選擇通用變頻器的類型與被控制異步電動機的參數匹配。 3． 為降低 電梯成本，首選通用變頻器。 4． 電梯的啟動和停車都要平穩。 5． 變頻器帶有防止失速功能。 6． 變頻器具有優良的轉矩特性。 通用變頻器 為了滿足以上的條件，本設計選擇通用變頻器。采用通用變頻器構成變頻調速傳動系統的主要目的是： 一． 為了滿足提高勞動生產率、改善產品質量、提高設備自動化程度、提高生活質量及改善生活環境等要求。 二． 為了節約能源、降低生產成本 。 濰坊學院本科畢業設計（論文） 16 通用變頻器的發展 上個世紀 80年代初，通用變頻器實現了商品化。在近 20年的時間內，經歷了由模擬控制到全數字控制和由采用 BJT到采用 JGBT兩個大發展過程。 一． 容量不斷擴大 80年代初采用的 BJT的 PWM變頻器實現了通用化。到了 90年代初， BJT通用變頻器的容量達到了 600KVA,400KVA以下的已經系列化。前幾年主開關器件開始采用 IGBT， 僅三、四年的時間， IGBT變頻器的單機容量己達 1800KVA隨著 IGBT容量的擴大，通用變頻器的容量也將隨之擴大 [7]。 二． 結構的小型化 變頻器主電路中功率電