電梯電器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 控制，轉(zhuǎn)差頻率控制，矢量控制按電壓等級(jí)分：低壓變頻器，高壓大容量變頻器按用途分：通用變頻器，高性能專用變頻器，高頻變頻器，小型變頻器。隨著變頻器性能價(jià)格比的提高，因?yàn)樽冾l器具有很多優(yōu)點(diǎn)，是的交流調(diào)速在應(yīng)用的十分廣泛。目前已經(jīng)有了專門為電梯設(shè)計(jì)的變頻器，其使用靈活，功能較強(qiáng)，但其價(jià)格相對(duì)較貴。因此，選擇了通用變頻器——安川VS616G5型全數(shù)字變頻器。電梯的調(diào)速要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能外，它的舒適度指標(biāo)往往是選擇中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，此外電梯節(jié)約用電也日益受到重視。綜合考慮各種因素，本設(shè)計(jì)選用安川VS616G5型全數(shù)字變頻器，它具有轉(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(chǎng)合。VS616G5型的變頻器是安川電機(jī)公司出品的一款通用型變頻器。該變頻器不只是考慮了V/f控制，還完成矢量控制，通過(guò)本身的無(wú)速度傳感電流矢量控制還有自動(dòng)調(diào)諧功能，可以很輕松的得到比較高的調(diào)速范圍還有較高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩VS 616G5變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格： 616G5型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格電壓220V400V容量范圍—110KVA—460KVA電源電壓頻率200V： 三相 200V/208V/220V400V： 三相380V/400V/415V/440V/460V電壓允許變動(dòng)+10% 15%頻率允許變動(dòng)士5%控制特性控制方式正弦波PWM控制，V/f控制無(wú)傳感器矢量控制(無(wú)PG)，帶傳感器矢量控制(帶PG)帶傳感器V/f控制(用參數(shù)切換)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩150%/1 Hz(無(wú)PG) I50%/0 r/min(帶PG)速度控制范圍1:100(無(wú)PG) 1:1000(帶PG)速度控制精度%(無(wú)PG) %(帶PG)速度響應(yīng)5Hz(無(wú)PG) 30Hz(帶PG)轉(zhuǎn)矩精度士5%轉(zhuǎn)矩響應(yīng)20Hz(無(wú)PG)以上 150HZ(帶PG)以上頻率控制范圍—4000HZ頻率精度 %(10C—y+40C) 模擬指令士0. 1%(25C—士l OC)頻率設(shè)定分辨率 Hz/100Hz輸出頻率分辨率過(guò)載量額定輸出電流的150% 1 min頻率設(shè)定信號(hào)10—10V 0—10V 4—20MA加減速時(shí)間——6000S制動(dòng)轉(zhuǎn)矩約20%抑制高次諧波直流電抗器內(nèi)帶(200V 24kVA 400V 26kVA以下可選擇)12相整流不能變動(dòng)主要控制功能再起動(dòng)，下降控制，操作裝置16字X2線日語(yǔ)液晶顯示接通插件板可選擇16種（最多可裝3塊）保護(hù)功能電機(jī)保護(hù)，變頻器過(guò)載，瞬時(shí)電流、電壓下降，過(guò)電壓，電壓缺相。VS616G5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(guò)LCD操作裝置，可提高操作性能。① 變頻器的功率計(jì)算變頻器的功率可根據(jù)電梯運(yùn)行速度、曳引機(jī)電機(jī)功率、配重進(jìn)行與電梯載重選取。設(shè)電梯運(yùn)行速度為，電梯曳引機(jī)電機(jī)功率為，變頻器功率為，電梯載重為，電梯自重為，重力加速度為，配重為。最大載重情況下，電梯上升過(guò)程中所需要曳引功率有： 式（）其中為摩擦力，s可不計(jì)。電動(dòng)機(jī)功率P1，變頻器它的功率應(yīng)該接近電動(dòng)機(jī)得功率，相對(duì)于留有較大裕量，因此可以取 式（）②變頻器制動(dòng)電阻參數(shù)的計(jì)算我們可以通過(guò)能耗制動(dòng)單元使再生的能量全部消耗在制動(dòng)電阻上面，成本很低而且使用效果良好，能耗制動(dòng)的電阻的大小應(yīng)該要使制動(dòng)的電流不能過(guò)變頻器的額定電流的一半，即 式（）其中在額定情況下變頻器直流母線的電壓是。因?yàn)橹苿?dòng)電阻它的工作不是一直長(zhǎng)期的工作，所以功率可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于通電時(shí)候消耗功率。電梯理想速度曲線總體說(shuō)來(lái)是現(xiàn)代社會(huì)中人們對(duì)電梯的要求的概括，其中包括快速性，舒適性。然而快速性和舒適性是一對(duì)相互矛盾的要求。電梯作為一種交通工具，對(duì)于快速性的要求是必不可少的。快速可以節(jié)省時(shí)間，這對(duì)于處在快節(jié)奏的現(xiàn)代社會(huì)中的乘客是很重要的。提高快速性的方法主要有三種方法：① 提高電梯的額定速度。電梯的額定速度提高，運(yùn)行的時(shí)間縮短，達(dá)到了為乘客節(jié)省時(shí)間的目的。提高速度的同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)安全性、可靠性的措施，故此梯速提高電梯的造價(jià)也隨之提高。② 集中布置多臺(tái)電梯。通過(guò)增加電梯的臺(tái)數(shù)來(lái)節(jié)省乘客的時(shí)間，該方法不是直接提高梯速但同樣能夠達(dá)到目的。但電梯的臺(tái)數(shù)增加不是無(wú)限制的，通常在乘客高峰期時(shí)，使乘客的平均候梯時(shí)間小于30S即可。③ 盡可能減少電梯起、停過(guò)程中的加減速時(shí)間。電梯是一個(gè)頻繁起、制動(dòng)的設(shè)備，在起、制動(dòng)階段不能太慢，GB/T10058—1997《電梯控制技術(shù)》中就規(guī)定了電梯加減速度的最小值：“直流快速電梯平均加、減速度不小于，直流高速電梯平均加、減速度不小于。”這就是對(duì)電梯快速性的要求。① 由加速度引起的不適人在加速上升或減速下降時(shí)，加速度引起的慣性力疊加到重力之上，使人產(chǎn)生超重感，各器官承受更大的重力；而在加速下降或減速上升時(shí)，加速度產(chǎn)生的慣性力抵消了部分的重力，使人產(chǎn)生上浮感，感到內(nèi)臟不適，頭暈?zāi)垦！＂?由加速度變化率引起的不適人體不僅對(duì)加加速度敏感，對(duì)加速度也很敏感。用a表示加速度，用ρ表示加加速度，則當(dāng)加加速度ρ較大時(shí)，人的餓大腦感到痛苦，其影響比加速度的影響還要嚴(yán)重。當(dāng)轎廂勻速升降或靜止時(shí)，轎廂的加速度和加加速度都是零，乘客感到適應(yīng)，想到快速性需要的要求，又要考慮舒適性需要的要求，在轎廂由靜止啟動(dòng)到以額定的速度一直勻速運(yùn)動(dòng)的這個(gè)過(guò)程中，或者在勻速運(yùn)動(dòng)到靜止?fàn)顟B(tài)的減速過(guò)程中，故有必要設(shè)計(jì)出電梯的運(yùn)行速度曲線，使電梯轎廂按照這樣的速度曲線運(yùn)行，既能夠滿足快速性的要求，也能夠滿足舒適性的科學(xué)、合理要求的解決舒適性與快速性的矛盾。理想的電梯速度給定曲線如下圖所示，圖中a為加速度，v為速度。 電梯運(yùn)行速度曲線 ，為加速過(guò)渡階段，為穩(wěn)速運(yùn)行階段（此時(shí)電梯速度為額定速度），為減速停車階段。由于變頻器在零速時(shí)有的額定轉(zhuǎn)矩，保證了電梯在零速（時(shí)刻）時(shí)進(jìn)行抱閘停車，消除了電梯停車時(shí)的沖擊，使乘客更具有舒適感。① 電梯是一個(gè)大慣量的拖動(dòng)系統(tǒng)，要求電動(dòng)機(jī)有較大的過(guò)載能力。② 電動(dòng)機(jī)能承受頻繁起、停，能承受較高的每小時(shí)合閘次數(shù)。③ 電梯的運(yùn)行屬于周期斷續(xù)工作方式，要求選用周期斷續(xù)工作制的電動(dòng)機(jī)。④ 對(duì)于交流電梯，要求曳引電動(dòng)機(jī)有足夠的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和盡量小的起動(dòng)電流。根據(jù)力學(xué)關(guān)系導(dǎo)出曳引電動(dòng)機(jī)的額定功率： 式（）式中，K——系數(shù)，K=～Kp——平衡系數(shù)，Kp=～ Mn——電梯額定載重量，Mn=1000㎏Vn——電梯額定速度，Vn=——機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)總效率，=帶入數(shù)據(jù)得Pn=～根據(jù)實(shí)際電動(dòng)機(jī)額定功率系列，粗選13KW的電動(dòng)機(jī)即可滿足要求。因此，電梯所選用的曳引電動(dòng)機(jī)為YPTD160L1—4,電壓：380V，功率：13KW，轉(zhuǎn)速：1456r/min 。、啟動(dòng)校驗(yàn)① 初選電動(dòng)機(jī)以上面介紹的方法粗選電動(dòng)機(jī)的額定功率,將該電動(dòng)機(jī)作為初選電動(dòng)機(jī)可計(jì)算其額定轉(zhuǎn)矩 式（）② 對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載校驗(yàn)和起動(dòng)校驗(yàn)1）過(guò)載校驗(yàn) 異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線中最大轉(zhuǎn)矩Mm與額定電磁轉(zhuǎn)矩MN的比值反映了電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力，用表示 式()被稱作電動(dòng)機(jī)的過(guò)載倍數(shù)或最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，需要考慮電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響，當(dāng)電壓下降10%時(shí)，，如果此時(shí)電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩不能大于等于要求的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩Mmz，電梯就會(huì)失控，走不出預(yù)定的速度曲線，電梯的舒適性和快速性就會(huì)變差。因此，而要考察電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力 式()所選電動(dòng)機(jī)滿足上式條件，過(guò)載校驗(yàn)通過(guò)。2）起動(dòng)校驗(yàn) 異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩MQ與額定電磁轉(zhuǎn)矩MN的比值反映了電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)能力，用KQ表示 式()KQ被稱作電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)。同樣，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，需要考慮電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響，當(dāng)電壓下降10%時(shí)，，如果此時(shí)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不能大于等于電梯滿載時(shí)要求的負(fù)載起動(dòng)轉(zhuǎn)矩MQZ，電梯就轉(zhuǎn)不起來(lái)。因此，需要考察電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)能力 式()所選電動(dòng)機(jī)滿足上式條件，起動(dòng)校驗(yàn)通過(guò)。只有過(guò)載校驗(yàn)、起動(dòng)校驗(yàn)都通過(guò)了的電動(dòng)機(jī)，才可以選作電梯曳引電動(dòng)機(jī)。否則需要將初選電動(dòng)機(jī)的額定功率適當(dāng)加大后再進(jìn)行上述校驗(yàn)，直至通過(guò)。當(dāng)然，如果上述校驗(yàn)裕量很大，則可以適當(dāng)減小電動(dòng)機(jī)額定功率后再進(jìn)行上述校驗(yàn)，直至裕量適當(dāng)。xxx學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 電梯電氣控制系統(tǒng)4 電梯電氣控制系統(tǒng) PLC及其在電梯控制中的應(yīng)用特點(diǎn) PLC定義及其特點(diǎn)國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）頒布的可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)的草案中對(duì)可編程序控制器作了如下的定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。他采用可編程序的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)和執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程序控制器及有關(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按便于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于增加其功能的原則設(shè)計(jì)。”（1）可靠性高由于在制造PLC時(shí)在硬件和軟件兩個(gè)方面采用了一系列抗干擾措施，如評(píng)比、濾波、隔離和故障診斷等，使PLC具有很強(qiáng)的抗干擾能力，其平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間可達(dá)到5萬(wàn)~10萬(wàn)個(gè)小時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。（2）編程簡(jiǎn)單PLC是面向工控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)的，考慮到大多數(shù)電氣工程技術(shù)人員對(duì)電氣控制電路熟悉的特點(diǎn)，他經(jīng)常采用的是一種面向控制過(guò)程得梯形圖語(yǔ)言，繼電器原理圖與梯形圖語(yǔ)言相類似，具有形象直觀，易學(xué)易懂的優(yōu)點(diǎn)，所以熟悉電氣原理圖的工程技術(shù)人員只需要幾天時(shí)間就可熟悉梯形圖的語(yǔ)言。（3）使用方便