基于PLC控制的VVVF電梯的電動機(jī)控制系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)

共59頁 2.5萬字

目 錄

摘 要
前 言
第1章 VVVF電梯的電動機(jī)控制系統(tǒng)的控制方案
1.1 電梯的基本結(jié)構(gòu)簡介 ………………………………………………………………… 3
1.2 采用電梯曳引機(jī)方案 …………………………………………………………… 3
1.2.1 曳引機(jī) ……………………………………………………………………… 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(gòu)成及原理 ………………………………………………………………… 8
2.3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jī)參數(shù)的影響 ……………………………………………… 10
第3章 VVVF電梯電器元件、設(shè)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(bǔ)償裝置 …………………………………………………………………………… 12
3.6 PLC的選型 ………………………………………………………………………… 12
3.6.1 PLC的特點(diǎn) ………………………………………………………………… 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(shù) ……………………………………………… 14
4.2 變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)的控制技術(shù) …………………………………………………… 15
4.3 控制系統(tǒng)的主流程 ……………………………………………………………… 15
4.4 應(yīng)用PLC進(jìn)行電梯的實(shí)時(shí)控制 ………………………………………………… 16
4.5 軟件設(shè)計(jì)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(duì)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(shè)計(jì) …………………………………………………………………………… 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(shí)現(xiàn)開關(guān)門電機(jī)的啟動和關(guān)閉控制 ……………………………… 23
第5章 程序調(diào)試、運(yùn)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(yùn)行過程 ………………………………………………… 25
總結(jié) ………………………………………………………………………………………… 32
附錄A ………………………………………………………………………………………… 34
附錄B ………………………………………………………………………………………… 41
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………………… 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(yùn)輸工具，廣泛地進(jìn)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(yùn)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(dǎo)體邏輯控制電梯；1967年晶閘管應(yīng)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(jì)算機(jī)控制的電梯，電梯控制技術(shù)真正使用了微電子技術(shù)和軟件技術(shù)，進(jìn)入了現(xiàn)代電梯群控系統(tǒng)的發(fā)展時(shí)期。
在這以后，發(fā)達(dá)國家出現(xiàn)了變壓（即VVVF）交流電梯，最高速度可達(dá)到12.5m/s以上，從而開辟了電梯電力拖動的新領(lǐng)域，結(jié)束了直流電梯占主導(dǎo)地位的局面。
電梯發(fā)展到今天，已經(jīng)成為一個(gè)典型的變頻系統(tǒng)工程和機(jī)電一體話產(chǎn)品，并復(fù)合了多種先進(jìn)技術(shù)。直流電動機(jī)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(jī)—電動機(jī)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(jià)高、維護(hù)量大。晶閘管直接供電給直流電動機(jī)系統(tǒng)在電梯上應(yīng)用較晚，需要解決低速段的舒適感問題。與機(jī)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(dá)1：1200。
1983年第一臺變壓變頻電梯誕生，性能完全達(dá)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(diǎn)，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(yùn)動，更理想的驅(qū)動方案是交流直線電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，從而省去了由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動的交換機(jī)構(gòu)。
1989年誕生了第一臺交流直線電動機(jī)變頻驅(qū)動電梯，它取消了電梯的機(jī)房，對電梯的傳統(tǒng)技術(shù)作了重大的革新，使電梯技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)期。由于晶閘管調(diào)壓調(diào)速裝置的一些固有缺點(diǎn)，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(shí)不平穩(wěn)，舒適感與平層精度不夠理想，難以實(shí)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(jī)的同步轉(zhuǎn)速。在調(diào)速時(shí)，為了保持電動機(jī)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(yīng)調(diào)節(jié)，通常是保持v/f=常數(shù)。因此，要求向電動機(jī)供電的同時(shí)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(shí)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(jī)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(diǎn)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(jié)構(gòu)復(fù)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(jié)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(jī)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(yīng)盡量減少其輸入信號的點(diǎn)數(shù)，簡化硬件線路，提高電梯運(yùn)行的可靠性。在電梯運(yùn)行的關(guān)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(shè)置干簧感應(yīng)器來檢測減速、平層位置。這樣不但使PLC的輸入點(diǎn)數(shù)增加，而且還增加了在井道中的安裝作業(yè)強(qiáng)度。而利用旋轉(zhuǎn)編碼器將電梯的運(yùn)動位置轉(zhuǎn)化為脈沖，PLC對此脈沖進(jìn)行高速計(jì)數(shù)，通過相應(yīng)的計(jì)算自動生成電梯位置的有關(guān)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(diǎn)。
在對中、低速電梯主要采用拖動系統(tǒng)來構(gòu)成其曳引系統(tǒng)，應(yīng)用變極方式實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速。因?yàn)榉N系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)有級調(diào)速，無法對電機(jī)的轉(zhuǎn)速和加、減速進(jìn)行準(zhǔn)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(jìn)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(shí)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(hù)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(yùn)行的可靠性，徹底解決了原電梯存在的各種問題，達(dá)到了預(yù)期目的


參考文獻(xiàn)
[11] 劉載文，李贏升，鐘亞林．電梯控制系統(tǒng)。北京：電子工業(yè)出版社，1996
[12] 陳家盛編著．電梯結(jié)構(gòu)原理及安裝枝術(shù)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990
[13] 孫同景，徐蹲編著?？删幊绦蚩刂破鲬?yīng)用基礎(chǔ)。山東科學(xué)技術(shù)出版社，1996
[14] 張漢杰編著?，F(xiàn)代電標(biāo)控制技術(shù)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版杜，1996
[15] 余雷聲編著．電氣控制與PLC應(yīng)用．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996
[16] 洪忠渝編著．可編程序控制器的原理及應(yīng)用．青島：青島海洋大學(xué)，1988
[17] PROGRAMMING MANUAL 。MISUBISHI ELECTRIC，1999
[18] Programming Controller Melsec FX series Programming Manual。Misubishi electric，1994