摘要 隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代，其應(yīng)用越來越廣。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)，隨著人們對其要求的提高，電梯得到了快速發(fā)展，其拖動(dòng)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。本文在已有的通變頻器的基礎(chǔ)上，采用PLC對電梯進(jìn)行控制，通過合理的選擇和設(shè)計(jì)，提高了電梯的控制水平，并改善了電梯運(yùn)行的舒適感，使電梯達(dá)到了較為理想的控制效果。 關(guān)鍵詞:PLC控制變頻調(diào)速電梯舒適感 ABSTRACT With the development of the economy, microelectronic technology, computer technology and the automatic theory are developed rapidly, the AC variable frequency technology has been in a new state. Its application is becoming more and more widely. But the elevator as an important traffic in skyscraper，it also has developed quickly with the improving requirement of the people .Its dragging technology has developed from DC timing to AC variable frequency timing and its logic control- relay control also has been replaced by PLC. The article is based on the now-being general frequency converter, using PLC to control the elevator, the reliability is improved and the feeling of comfort is better through the reasonable selection and design, so the effect of control is more ideal. Key word: PLC control frequency conversion timing elevatorfeeling of comfort 詳細(xì)摘要 1.課題的必要性與發(fā)展概況 進(jìn)入九十年代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對電梯的安全性、可靠性的要求越來越高，繼電器控制的弱點(diǎn)就越來越明顯。可編程序控制器(PLC)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。鑒于其種種優(yōu)點(diǎn)，目前，電梯的繼電器控制方式已逐漸被PLC控制代替。同時(shí)，由于電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展電梯的拖動(dòng)方式已由原來直流調(diào)速逐漸過渡到了交流變頻調(diào)速。因此，PLC控制技術(shù)加變頻調(diào)速已成為現(xiàn)代電梯行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)。 PLC是一種用于自動(dòng)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) 電梯采用了PLC控制，用軟件實(shí)現(xiàn)對電梯運(yùn)行的自動(dòng)控制，可靠性大大提高?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化.另外可方便地增加或改變控制功能。也可進(jìn)行故障自動(dòng)檢測與報(bào)警顯示，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修。 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(dòng)機(jī)交流變頻調(diào)速技術(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(dòng)技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速性能和起制動(dòng)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。 變頻調(diào)速電梯使用了先進(jìn)的SPWM技術(shù)，明顯改善了電梯運(yùn)行質(zhì)量和性能;調(diào)速范圍廣、控制精度高，動(dòng)態(tài)性能好，舒適、安靜、快捷，幾乎可與直流電機(jī)媲美。同時(shí)明顯改善了電動(dòng)機(jī)供電電源的質(zhì)量，減少了諧波，提高了效率和功率因數(shù)，節(jié)能顯著。 2.方案選擇 本設(shè)計(jì)通過多種方案的比較和對照，完成了電梯控制系統(tǒng)中變頻器和可編程控制器的選擇。 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)速已應(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，其功能較強(qiáng)，使用靈活，但其價(jià)格昂貴。因此，本設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)和編程，同樣可以達(dá)到專用變頻器的控制效果。 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。 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，他的舒適度指標(biāo)往往是選擇的一項(xiàng)重要內(nèi)容。本設(shè)計(jì)中拖動(dòng)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?？紤]以上各種因素，本設(shè)計(jì)選用安川VS-61665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。 2. 2可編程序控制器(PLC)的選擇 根據(jù)選擇的轎廂樓層位置檢測方法，要求可編程控制器必須具有高數(shù)計(jì)數(shù)器。又因?yàn)殡娞菔请p向運(yùn)行的，所以PLC還須具有可逆計(jì)數(shù)器。綜合考慮后，本設(shè)計(jì)選擇了日本三菱公司生產(chǎn)的FX系列機(jī)。FX系列機(jī)具有體積小，功能較強(qiáng)，價(jià)格便宜，使用靈活、方便等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)按四層的電梯考慮。 3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3.1變頻器參數(shù)設(shè)置 參數(shù)設(shè)置原則:(1)為減小啟動(dòng)沖擊及增加調(diào)速的舒適感，其速度環(huán)的比例系數(shù)宜小些，而積分時(shí)間常數(shù)宜大些;(2)為了提高運(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，以減小停車沖擊;(3)零速一般設(shè)置為Oft，帶速抱閘將影響舒適感;(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。 3.1.1變頻器容量計(jì)算 變頻器的功率可根據(jù)曳引機(jī)電機(jī)功率、電梯運(yùn)行速度、電梯載重與配重進(jìn)行選取。設(shè)電梯曳引機(jī)電機(jī)功率為P1電梯運(yùn)行速度為v，電梯自重為w1，電梯載重為W2配重為W3重力加速度為g，變頻器功率為P。在最大載重下，電梯上升所需曳引功率為P2: P2=[(W1+W2-W3)g+F1]v 其中F1=K (W1+W2-W3) g+＆為摩擦力，＆可忽略不計(jì)。 電機(jī)功率P1，變頻器功率P應(yīng)接近于電機(jī)功率P1，相對于P2留有較大裕量，可取P≈l.5P2 3.1.2變頻器制動(dòng)電阻參數(shù)的計(jì)算 由于電梯為位能負(fù)載，電梯運(yùn)行過程中產(chǎn)生再生能量，所以變頻調(diào)速裝置應(yīng)具有制動(dòng)功能.帶有逆變功能的變頻調(diào)速裝置通過逆變器雖然能夠?qū)⒃偕芰炕仞侂娋W(wǎng)，但成本太高.采用能耗制動(dòng)方式通過制動(dòng)單元將再生能量消耗在制動(dòng)電阻上，成本較低而且具有良好的使用效果.能耗制動(dòng)電阻R1的大小應(yīng)使制動(dòng)電流I1的值不超過變頻器額定電流的一半，即 I1=Uo /R1≤I/2 其中Uo為額定情況下變頻器的直流母線電壓.由于制動(dòng)電阻的工作不是連續(xù)長期工作，因此其功率可以大大小于通電時(shí)消耗的功率. 3. 2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電梯PLC的控制系統(tǒng)和其他類型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號控制系統(tǒng)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)兩部分組成。圖3.1為電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖，主要硬件包括PLC主機(jī)及擴(kuò)展、機(jī)械系統(tǒng)、轎廂操縱盤、廳外呼梯盤、指層器、門機(jī)、調(diào)速裝置與主拖動(dòng)系統(tǒng)等。系統(tǒng)控制核心為PLC主機(jī)，操縱盤、呼梯盤、井道及安全保護(hù)信號通過PLC輸入接口送入PLC，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器并由PLC軟件運(yùn)算處理，然后經(jīng)輸出接口分別向指層器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號，向拖動(dòng)和門機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號。 3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 1緒論 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。但是，進(jìn)入九十年代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對電梯的安全性、可靠性的要求越來越高，繼電器控制的弱點(diǎn)就越來越明顯?？删幊绦蚩刂破?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。鑒于其種種優(yōu)點(diǎn)，目前，電梯的繼電器控制方式己逐漸被PLC控制所代替。同時(shí)，由于電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動(dòng)方式己由原來直流調(diào)速逐漸過渡到了交流變頻調(diào)速。因此，PLC控制技術(shù)加變頻調(diào)速技術(shù)己成為現(xiàn)代電梯行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)。 1 .1電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及存在問題 1 .1 .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，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，已形成系列化產(chǎn)品，技術(shù)資料圖紙齊全，熟悉、掌握的人員較多。 1. 1. 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(dòng)作速度比較慢，機(jī)械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度難以提高。 (4)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機(jī)械動(dòng)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(huì)造成電梯機(jī)械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。 1. 2 PLC及在電梯控制中的應(yīng)用特點(diǎn) 1. 2. 1 PLC的特點(diǎn) PLC是一種用于工業(yè)自動(dòng)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。PLC與普通微機(jī)一樣，以通用或?qū)Ｓ肅PU作為字處理器，實(shí)現(xiàn)通道(字)的運(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，另外還有位處理器(布爾處理器)，進(jìn)行點(diǎn)(位)運(yùn)算與控制。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)