基于PLC控制的VVVF電梯的電動機控制系統(tǒng)的畢業(yè)設計

共59頁 2.5萬字

目 錄

摘 要
前 言
第1章 VVVF電梯的電動機控制系統(tǒng)的控制方案
1.1 電梯的基本結構簡介 ………………………………………………………………… 3
1.2 采用電梯曳引機方案 …………………………………………………………… 3
1.2.1 曳引機 ……………………………………………………………………… 3
1.2.2 減速器 ………………………………………………………………………… 4
1.2.3 曳引輪 ……………………………………………………………………… 4
1.2.4 提高曳引能力的措施 ……………………………………………………… 4
1.2.5 影響鋼絲繩壽命的因素 …………………………………………………… 5
1.2.6 制動器 ……………………………………………………………………… 5
1.3 電梯曳引驅(qū)動系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景 ………………………………………… 6
第2章 VVVF變頻電梯的主電路控制系統(tǒng)
2.1 VVVF型電梯的基本原理 ………………………………………………………… 7
2.2 各種調(diào)速方式系統(tǒng) ……………………………………………………………… 7
2.2.1 變極調(diào)速系統(tǒng) ……………………………………………………………… 7
2.2.2 交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng) ………………………………………………………… 7
2.2.3 變壓變頻調(diào)速系統(tǒng) …………………………………………………………… 8
2.3 系統(tǒng)構成及原理 ………………………………………………………………… 8
2.3.1 系統(tǒng)結構方框圖 ……………………………………………………………… 8
2.3.2 工作原理 ……………………………………………………………………… 9
2.3.3 速度曲線 ………………………………………………………………………… 9
2.3.4 控制方式對電機參數(shù)的影響 ……………………………………………… 10
第3章 VVVF電梯電器元件、設備的選擇
3.1 主回路 ……………………………………………………………………………… 11
3.2 控制回路 …………………………………………………………………………… 11
3.3 檢測回路 …………………………………………………………………………… 11
3.4 轎廂和對重 ………………………………………………………………………… 11
3.5 補償裝置 …………………………………………………………………………… 12
3.6 PLC的選型 ………………………………………………………………………… 12
3.6.1 PLC的特點 ………………………………………………………………… 13
第4章 VVVF變頻電梯的控制系統(tǒng)
4.1 變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)及其驅(qū)動技術 ……………………………………………… 14
4.2 變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)的控制技術 …………………………………………………… 15
4.3 控制系統(tǒng)的主流程 ……………………………………………………………… 15
4.4 應用PLC進行電梯的實時控制 ………………………………………………… 16
4.5 軟件設計的思想 ………………………………………………………………… 17
4.5.1 呼梯判斷 …………………………………………………………………… 17
4.5.2 上行流程 …………………………………………………………………… 17
4.5.3 采用優(yōu)先級隊列 ………………………………………………………………… 18
4.5.4 采用信號判斷控制 ……………………………………………………………… 18
4.6 程序流程圖 ………………………………………………………………………… 18
4.7 PLC I/O分配 ……………………………………………………………………… 19
4.7.1 輸入 ………………………………………………………………………… 19
4.7.2 輸出 ………………………………………………………………………… 19
4.8 軟件設計 …………………………………………………………………………… 21
4.8.1 程序流程圖 ………………………………………………………………… 21
4.8.2 程序梯型圖…………………………………………………………………… 22
4.9 用梯形圖語言實現(xiàn)開關門電機的啟動和關閉控制 ……………………………… 23
第5章 程序調(diào)試、運行
5.1 正常情況下程序調(diào)試 ………………………………………………………… 25
5.2 過程分析 ……………………………………………………………………… 25
5.3 用指示燈來模擬電梯的運行過程 ………………………………………………… 25
總結 ………………………………………………………………………………………… 32
附錄A ………………………………………………………………………………………… 34
附錄B ………………………………………………………………………………………… 41
參考文獻 …………………………………………………………………………………… 56
致謝 ………………………………………………………………………………………… 57
前 言

隨著生產(chǎn)的發(fā)展和城市的崛起，電梯越來越接近我們的工作和生活。電梯作為一種垂直方向上的運輸工具，廣泛地進入了賓館、倉庫、住宅等場合，現(xiàn)代電梯在可靠性、速度、舒適、豪華等方面的要求越來越高。電梯性能的好壞對人們生活的影響越來越顯著，因此必須努力提高電梯系統(tǒng)的性能，保證電梯的運行既高效節(jié)能又安全可靠。
1949年出現(xiàn)了群控電梯；1962年美國出現(xiàn)了半導體邏輯控制電梯；1967年晶閘管應用于電梯，使電梯拖動系統(tǒng)大為簡化，性能得到提高；1971年集成電路用于電梯；1975年出現(xiàn)了電子計算機控制的電梯，電梯控制技術真正使用了微電子技術和軟件技術，進入了現(xiàn)代電梯群控系統(tǒng)的發(fā)展時期。
在這以后，發(fā)達國家出現(xiàn)了變壓（即VVVF）交流電梯，最高速度可達到12.5m/s以上，從而開辟了電梯電力拖動的新領域，結束了直流電梯占主導地位的局面。
電梯發(fā)展到今天，已經(jīng)成為一個典型的變頻系統(tǒng)工程和機電一體話產(chǎn)品，并復合了多種先進技術。直流電動機由于其調(diào)速性能好，很早就用于電梯拖動上。采用發(fā)電機—電動機形式驅(qū)動，可用于高速電梯，但其體積大、耗電大、效率低、造價高、維護量大。晶閘管直接供電給直流電動機系統(tǒng)在電梯上應用較晚，需要解決低速段的舒適感問題。與機組形式的直流電梯相比，可以節(jié)省占地面積35%，重量減輕40%，節(jié)能20%～30%。世界上最高速度10m/s的電梯就是采用這種驅(qū)動系統(tǒng)，其調(diào)速比達1：1200。
1983年第一臺變壓變頻電梯誕生，性能完全達到直流電梯的水平。它具有體積小、重量輕、效率高、節(jié)省電能等一系列優(yōu)點，是現(xiàn)代化電梯理想的電力驅(qū)動系統(tǒng)。由于電梯橋箱是沿垂直方向作上下直線運動，更理想的驅(qū)動方案是交流直線電動機驅(qū)動系統(tǒng)，從而省去了由旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動的交換機構。
1989年誕生了第一臺交流直線電動機變頻驅(qū)動電梯，它取消了電梯的機房，對電梯的傳統(tǒng)技術作了重大的革新，使電梯技術進入了一個嶄新的時期。由于晶閘管調(diào)壓調(diào)速裝置的一些固有缺點，使其調(diào)速范圍不夠?qū)?，調(diào)節(jié)不夠平滑，特別是在低速段時不平穩(wěn)，舒適感與平層精度不夠理想，難以實現(xiàn)再生制動等。如果均勻地改變定子供電電源的頻率，則可平滑地改變交流電動機的同步轉(zhuǎn)速。在調(diào)速時，為了保持電動機的最大轉(zhuǎn)矩不變，需要維持氣隙磁通恒定，這就要求定子電壓也隨之作相應調(diào)節(jié)，通常是保持v/f=常數(shù)。因此，要求向電動機供電的同時要兼有調(diào)壓與調(diào)頻兩種功能，通常簡稱VVVF型變頻器，用于電梯時常稱為VVVF型電梯，簡稱變頻電梯。
我國電梯控制系統(tǒng)主要有三種方式：繼電器控制系統(tǒng)、微機控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)。其中PLC控制系統(tǒng)以其顯著的優(yōu)點成為電梯控制系統(tǒng)的主流。八十年代初投入使用的電梯大部分采用繼電器控制、交流調(diào)速方式，這類電梯普遍存在起動電流大、調(diào)速性能差、結構復雜、舒適感差、能耗大等問題，加之使用年限較長、電梯零部件殘舊老化、故障頻繁、配件缺乏等原因，我們提出了采用VVVF變頻調(diào)速器將該類電梯改造成VVVF型電梯。從一九九七年底至一九九八年底，利用可編程控制器(PLC)與VVVF變頻器結合， PLC控制系統(tǒng)主要有雙速電梯系統(tǒng)和變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，后者通過改變電機供電的電壓和頻率，平滑調(diào)節(jié)電梯速度，可以獲得更好的乘坐舒適感，它平層精度高，并具有顯著的節(jié)能效果，保障了電梯的可靠性。
為了充分發(fā)揮PLC的內(nèi)部資和功能，應盡量減少其輸入信號的點數(shù)，簡化硬件線路，提高電梯運行的可靠性。在電梯運行的關鍵問題是如何檢測電梯在井道中的相對位置，以往都采用在井道中不同的位置設置干簧感應器來檢測減速、平層位置。這樣不但使PLC的輸入點數(shù)增加，而且還增加了在井道中的安裝作業(yè)強度。而利用旋轉(zhuǎn)編碼器將電梯的運動位置轉(zhuǎn)化為脈沖，PLC對此脈沖進行高速計數(shù)，通過相應的計算自動生成電梯位置的有關數(shù)據(jù)，控制電梯的減速、平層，對于層站數(shù)越多的電梯，越能體現(xiàn)出利用旋轉(zhuǎn)編碼器的優(yōu)點。
在對中、低速電梯主要采用拖動系統(tǒng)來構成其曳引系統(tǒng)，應用變極方式實現(xiàn)電機的調(diào)速。因為種系統(tǒng)只能實現(xiàn)有級調(diào)速，無法對電機的轉(zhuǎn)速和加、減速進行準確的控制，所以此方式的舒適感和平層精度都較差。后來又采用交流調(diào)壓調(diào)速控制的電梯，進行速度閉環(huán)控制，其舒適感和平層精度都有較大提高，但它卻很難實現(xiàn)精確控制，并且能耗大，輸入功率因數(shù)也低，影響了系統(tǒng)的整體性能。對于高速電梯，過去主要采用晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)，存在維護難等問題，并且調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)也不高。與前述方式相比較，變頻調(diào)速則是各種調(diào)速方法中效率、性能均較好的一種。因此，簡化電梯的硬件電路，提高電梯運行的可靠性，徹底解決了原電梯存在的各種問題，達到了預期目的


參考文獻
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