程及應(yīng)用論文 (設(shè)計 ) 題 目 制交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用 指導(dǎo)教師 學(xué)生姓名 學(xué) 號 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 教學(xué)單位 機電工程學(xué)院 二 O 一五 年 六 月 二十八 日 制 交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用 摘要 ： 制交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)技術(shù)在最近的幾年當(dāng)中被應(yīng)用的越來越廣泛。如何將 制交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)更好地應(yīng)用在實際生活中，更好地服務(wù)于社會成為當(dāng)前重要的研究議題。其中 制交流變頻調(diào)速控制技術(shù)在電梯中的應(yīng)用是不斷的在提高的 ,電梯中的拉動技術(shù)在交流變頻調(diào)速調(diào)壓領(lǐng)域中很好的相互配合與應(yīng)用 ,并且 制交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究已經(jīng)有了新突破。本篇文章以 制交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)對電梯中的控制為基點 ,分析研究了 制交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)在電梯中 的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞： 可編程邏輯控制器；變頻調(diào)速； 交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng) 前言 :高層住宅的投人使用大幅節(jié)約了土地資源，使得土地資源利用率得到了有效提升，為我國城鎮(zhèn)化進程做出了不可磨滅的貢獻。然而，高層住宅所使用的繼電器控制系統(tǒng)自動化及靈敏度反應(yīng)較低，經(jīng)常容易發(fā)生意外情形，使得其安全性飽受高層住宅業(yè)主的垢病與質(zhì)疑隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展， 且在諸多領(lǐng)域中發(fā)揮了重要的作用在高層電梯控制系統(tǒng)中， 制技術(shù)正在逐步替代繼電器控制，其具有的高反應(yīng)靈敏度、可操控性及實用性使其成為今后的電梯控制系統(tǒng)前 行的王流趨勢所以本文將對其展開深入論述，以挖掘其更大的應(yīng)用價值，電力驅(qū)動的電梯系統(tǒng) ,對電梯的起動、加速、制動減速、穩(wěn)速運行起著決定性作用。驅(qū)動系統(tǒng)的好壞直接影響電梯的起動、加減速、制動、平層、乘座的舒適感等指標。隨著電器電子元件的快速發(fā)展 ,使得變頻變壓技術(shù)逐步成熟 ,因此使用變頻變壓 (速系統(tǒng)控制的電梯已投入使用。自變頻變壓控制的電梯問世以來 ,此系統(tǒng)驅(qū)動的電梯 ,達到越來越高額定速度 ,調(diào)速性能都已接近或達到直流電動機驅(qū)動電梯的水平 ,并具有驅(qū)動控制設(shè)備重量輕、體積小、節(jié)省能源、效率高等優(yōu)點 ,成為目前廣泛 應(yīng)用的電梯驅(qū)動系統(tǒng) 1 可編程控制器交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)想 制交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)整體的設(shè)計是以可編程邏輯控制器為主核心部分的 ,可編程序的控制器的主機和操作盤、呼梯盤、井道以及安全的保護信號連接后 ,將可編程序的控制器所需要的數(shù)據(jù)輸人到存儲器中進行運算使用 ,之后通過接口輸出 ,向各個指層器的指示燈發(fā)出信號指示 ,可以根據(jù)信號 ,電梯就開始進行開門和關(guān)門的控制和運作。 由于電梯的需求和其他的設(shè)備需求有所不同 ,除了安全性能之外 ,還有就是舒適 度的配置 ,所以在電梯的設(shè)計中調(diào)速系統(tǒng)是最為關(guān)鍵的。此外 ,現(xiàn)當(dāng)代社會要求節(jié)能 ,在電梯系統(tǒng)的用電量方面要有所控制 ,電梯所消耗的用電量和交流變頻調(diào)速系統(tǒng)有著密切的關(guān)系。 適合電梯交流變頻調(diào)速的安全性和舒適性的性質(zhì)。 2 制交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng) 使用可編程邏輯控制器的靈活性 :編程的語言有功能圖表、梯形圖形和語句的說明等等類型 ,不同的編程系統(tǒng)的方法可以綜合的運用到編程中來 ,可以有效的開拓 制交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)在電梯中的應(yīng)用領(lǐng)域 ,使之操作 更為方便、便捷。寬領(lǐng)域的靈活性 :制交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)可以適用在不同的規(guī)模中 ,可以根據(jù)控制的方位和適用的規(guī)模進行具體的容量上的拓展 ,使它的應(yīng)用更加的靈活與多樣。 操作簡單方便 :在通常的狀況下 ,制交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)使用編程是對系統(tǒng)程序的執(zhí)行更改和輸人進行的。在操作的編程器上可以把輸人的信息全部顯示出來 ,假設(shè)編程序的控制器是大中型的 ,這樣編程器就了可以在 顯示屏上運用。編程上的簡單方便 :在編程序的控制器中有很多程序的存在 ,編程的專業(yè)人員可以根據(jù)自己的不同喜好選擇出不同的編程語言。對于電氣 自動化技術(shù)的專業(yè)人員來說 ,由于電氣的原理設(shè)計圖和梯形設(shè)計圖在某種程度上幾乎是一樣的 ,他們很容易就會掌握。對于編程的人員來說 ,給他們最大幫助的編程語言是布爾助記符。 制交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)是一套系統(tǒng)完整的控制裝置 ,他有著普通電子計算機沒有的特性。在計算機的編程方面簡單明了 ,和具有較強的硬件設(shè)施。制交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)可以方便于工業(yè)各個生產(chǎn)項目的控制和操作。制交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)內(nèi)部有一套安全可靠的可行性策劃方案 ,比如 ,有必要斷電的保護措施、信息的保護和恢復(fù)信息的行為、故障的自行診斷等 ,這些都是為了保證高效的完成交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的策劃。為了加強 制交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的硬件設(shè)施 ,制定出一套能夠提高安全保障的策劃方案 ,例如 ,為了達到降低電梯的維修采用安全、可靠有保障的元件。 作過程可分為三個階段，即輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新。每完成一次輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新即稱為一個掃描周期。掃描周期是由 的 描速度決定的。在輸入采樣階段， 掃描的方式按序依次讀入輸入程序（常用梯形圖），并將其存放在 I/O 映像區(qū)的特定單元中；接著執(zhí)行程序，照固 定順序（由上至下，由左至右）執(zhí)行輸入程序；最后在輸出刷新階段，照 I/O 映像區(qū)內(nèi)的狀態(tài)、數(shù)據(jù)刷新輸出到鎖存電路，再由輸出路驅(qū)動外設(shè)，完成 輸出。 制系統(tǒng)的特點：（ 1） 制是由軟件對電梯進行自動控制，可靠性強；（ 2）結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化；（ 3）操作簡便，運行效率高；（ 4）在更改電梯控制系統(tǒng)方案時，只需通過改變軟件編程即可實現(xiàn)，不需改動硬件接線。 3 變頻器和系統(tǒng)的軟件設(shè)計 梯控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)主要由變頻器、 編程控制器 (集、運算各 種信號的邏輯關(guān)系 ,從而向變頻器發(fā)出起、停等信號 ,同時變頻器也將工作狀態(tài)信號反饋給 成雙向聯(lián)絡(luò)關(guān)系 ,構(gòu)成系統(tǒng)的核心。變頻器實現(xiàn)電機的調(diào)速 ,實現(xiàn)精確控制和平穩(wěn)操作 ,并使電動機達到理想輸出。為滿足電梯要求 ,變頻器通過旋轉(zhuǎn)編碼器和 ,實現(xiàn)速度檢測 ,并反饋形成閉環(huán)系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)編碼器輸出甲、乙兩相脈沖 ,根據(jù)甲、乙脈沖的相序 ,判斷電動機轉(zhuǎn)動的方向 ,并可根據(jù)甲、乙脈沖的頻率 ,從而測得電動機的轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)編碼器將此脈沖輸出 ,傳送給 傳送給變頻器內(nèi)部 ,以便實現(xiàn)運算調(diào)節(jié)。 件系統(tǒng)組成 控制系統(tǒng)包括信號采集和 制兩部分 ,主要由變頻器、可編程控制器、旋轉(zhuǎn)編碼器和位移控制電路構(gòu)成。 頻器 變頻器閉環(huán)工作 ,即給所使用的電機裝置設(shè)速度檢出器 (將實際轉(zhuǎn)速反饋給控制裝置進行控制的。對于電梯 ,要求調(diào)速精度比較高 ,即使負載變動也要求在近于給定速度下運轉(zhuǎn)的場合 ,故采用具有 饋功能的變頻器。 頻器 ,在使用矢量控制的時候 ,能自動設(shè)定電動機參數(shù)。由于可以進行矢量控制運行 ,因此從專用電動機到通用電動機 ,都可發(fā)揮最大限度的作用 2。 轉(zhuǎn)編碼器 (運行速度為 0.5 m/15 內(nèi)。而平層精度與 輸入脈沖數(shù)有關(guān) ,此來自于脈沖監(jiān)視輸出。同時與鋼絲的松緊度、平層干簧管的位移有關(guān) ,此為機械因素。為了保證輸入脈沖的正確性 ,考慮可編程控制器頻率 ,設(shè)定 沖監(jiān)視輸出分頻比功能碼為16。以 0.5 為盡可能在 據(jù) 選用解析度為 600的旋轉(zhuǎn)編碼器。本文采用增量式圓光柵編碼器 ,它將測得的轉(zhuǎn)速脈沖反饋給變頻器 ,形成閉環(huán)控制。 移控制電路 利用現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)編碼器構(gòu)成速度環(huán)的同時 ,通過變頻器的 輸出與電機速度及電梯位移成比例的脈沖數(shù) ,將其引入 高速計數(shù)輸入端口 過累計脈沖數(shù) ,經(jīng)式 (1)計算出脈沖當(dāng)量 ,由此確定電梯位置。電梯運行中位移的計算公式 :H=Q 式中 S 表示脈沖當(dāng)量 ,I 表示累計脈沖數(shù) ,H 表示位移。本系統(tǒng)中 K=1/32,D=580 450r/= 1 024,Q= 1/18,代入 S=沖 .5 m,則各樓層平層點的脈沖數(shù) :1樓為 0,2樓為 3 500,3 樓為 7 000,4 樓為 10 500。設(shè)換速點距樓層為 1.6 m,則各樓層換速點的脈沖數(shù) :上升時 ,1樓至 2樓為 2 000,2樓至 3樓為 5500,3樓至 4樓為 9 000;下降時 ,4樓至 3樓為 7 500,3樓至 2樓為 4 000,2樓至 1樓為 1 500。 件系統(tǒng)設(shè)計 統(tǒng)的軟件設(shè)計 本系統(tǒng)的控制程序按功能分為 7部分，分別為廳外召喚和轎廂請求、轎門開關(guān)、指層、定向、選層、換速、平層停車和樓層顯示。 過對部分功能流程圖的設(shè)計來分析各個基本功能 模塊的設(shè)計過程。在 可將軟件模塊分為調(diào)用操作系統(tǒng)與用戶程序的接口組織塊。軟件標準自帶系統(tǒng)中的系統(tǒng)功能塊和系統(tǒng)功能 ,這兩種的功能模塊經(jīng)過測試集合在 功能程序庫作為操作系統(tǒng)的一個重要的組成那個部分 ,并不在整個程序中占用過多的空間 ,具有一定的儲蓄能力 ,而且還需要一個背景的數(shù)據(jù)模塊 ,將這個模塊作為整個程序的一部分安到 圖 3 能控制流 程圖 外召喚和轎廂請求 在正常運行的情況下，當(dāng)有轎廂請求或廳外召喚時，電梯以此為目標在樓層間運行，運行的過程中判斷是 否有其他樓層的按鈕被按下，自動記憶各種呼叫信號，在電梯到達某層停車時，自動消除順向呼叫信號，保存反向呼叫信號。 層顯示 出端直接與七段數(shù)碼管連接，無需外部硬件譯碼器，由 件進行七段譯碼，直接驅(qū)動數(shù)碼管顯示層樓數(shù)。當(dāng)電梯停在某層上時，顯示當(dāng)前樓層的數(shù)字號。當(dāng)電梯運行到樓層中間時，就需要借助延時程序。電梯離開某層樓時，用一個中間繼電器來保持它的上一狀態(tài)，轎廂顯示為保持上一狀態(tài)的樓層。當(dāng)轎廂運行到任一其它樓層，中間繼電器失電，此時轎廂顯示為即將到達的最近的樓層。 向、 換速與選層控制 當(dāng)電梯處于底層或者頂層時，運行只有一個方向：上升或者下降。電梯的上升和下降是通過電機的正反轉(zhuǎn)來控制的。如果停留在中間層，通過 運算將電梯當(dāng)前位置與目標樓層進行比較，自動選擇電梯的運動方向。電梯在運行時是通過電梯運行控制調(diào)度策略來控制電梯，當(dāng)電梯接到多個轎內(nèi)或廳外指令時，自動選擇合理的?？繉诱尽Ｔ诘竭_目標樓層前，應(yīng)該提前一定的距離開始降低速度，實現(xiàn)換速功能。 廂的平層與停車 轎廂運行后需要確定在哪一層站停車，平層即是指停車時轎廂的底與門廳地面應(yīng)相平齊，一般都有平層誤差規(guī)定， 即兩個平面相差不能超過 5層停車需要在轎廂底與停車樓層相平之前就開始，必須經(jīng)過換速過程，先是減速，然后才開始制動，減小沖擊，提高平層的準確性以及乘客的舒適感。 4 制交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)模擬調(diào)試 模擬調(diào)試主要是在各種復(fù)雜條件下對整個控制系統(tǒng)運行情況進行測試，其主要的調(diào)試方法為取消系統(tǒng)自動控制，將手動按鈕與 取手動信號輸人的方式進行調(diào)試此時 7 則試人員需要觀察整個系統(tǒng)在手動操作脈沖信號發(fā)出后是否及時做出了反應(yīng)，并月其反應(yīng)速率如何假如手動輸人的信號為上行，而電梯則沿著高樓 層向底層運行，或者電梯顯示數(shù)值與樓層不符，則應(yīng)及時查找控制系統(tǒng)存在的問題并予以有效解決。安裝調(diào)試主要是對整個控制系統(tǒng)與電梯相連接之后的實際運行效果進行評估，以保證電梯的正常使用首先，需要工作人員將各種儀器進行組裝，并月檢查各個部件是否已經(jīng)安裝到位，其自身的參數(shù)是否符合電梯運行需求當(dāng)所有準備工作完成后方可以進行安裝工作安裝過程中應(yīng)注意電梯接觸器、空氣開關(guān)以及 制系統(tǒng)之間的空間距離，避免相互干擾的情形發(fā)生，所有電梯的組件應(yīng)依次按照順序安裝，嚴格禁止順序不明的安裝工作，以保證電梯運行具有較高的安全系數(shù) 但是 在系統(tǒng)設(shè)計過程中需要注意電梯上下行優(yōu)先級的問題同時其設(shè)計的思想應(yīng)符合電梯的實際運行需求為了能夠保證 制交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)下的電梯正常運行，其所采用的編程方式應(yīng)按照上行優(yōu)先、上行次優(yōu)先、下行優(yōu)先、下行次優(yōu)先合理選取。由于高層住宅層數(shù)較高，在相同的時間段可能同時存在上行與下行需求的用戶。甚至在同一時間段，如 :上下班高峰時期，則短時間內(nèi) 制交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)針需對同一時間段的電梯使用需求做出有效回應(yīng)，自主選取最佳運行方案，如 :上行或下行等，從而提升電梯控制系 統(tǒng)運行效率，使得更多用戶需求得到有效滿足。 5 總結(jié) 針對我國的在電梯的行業(yè) ,可以將可編程邏輯控制器應(yīng)用在電梯的邏輯控制上 ,通過合理有效的設(shè)計和選擇來使得電梯變頻調(diào)速控制達到理想中的效果。本次介紹的利用 制交流變頻調(diào)速電梯具有可靠性高、編程直觀、接線簡單、擴展容易等特點 ,且電梯運行平穩(wěn) ,舒適感好。 其運行效果是很不錯的。但是對于多臺群控電梯 ,則有些力不從心 ,可以采用微機串行通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和多微機光纜 ,才能取得滿意的運行和使用效果。 參考文獻 ： 1任超 制交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng) J210013(09)： 12 13 2 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