1、目 錄摘 要.IVABSTRACT.V1 前 言1.1 電梯的起源與發(fā)展.11.2 載貨電梯的特點與技術(shù)現(xiàn)狀.21.3 本文的研究內(nèi)容、目的與意義.22 電梯的拖動與控制技術(shù)2.1 電梯的定義與種類 .32.1.1 電梯的定義 .32.1.2 電梯的種類 .32.2 電梯的主要組成 .42.2.1 電梯在空間上的組成 .42.2.2 電梯功能的組成 .52.3 電梯的主要拖動技術(shù) .52.3.1 單、雙速交流電動機拖動技術(shù) .62.3.2 交流電動機定子調(diào)壓調(diào)速拖動技術(shù) .62.3.3 直流發(fā)電機電動機可控硅勵磁拖動技術(shù) .72.3.4 可控硅直接供電拖動技術(shù) .72.3.5 交流調(diào)速拖動技術(shù)

2、 .72.4 電梯的主要控制技術(shù) .72.4.1 繼電器控制技術(shù) .72.4.2 交流變頻變壓控制技術(shù) .82.5 本章小結(jié) .93 貨梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1 可編程控制器（PLC）.103.1.1 可編程控制器（PLC）的發(fā)展.103.1.2 可編程控制器（PLC）的定義.113.1.3 可編程控制器（PLC）的基本結(jié)構(gòu).123.1.4 可編程控制器（PLC）的工作原理.133.1.5 可編程控制器（PLC）的性能指標.143.1.6 可編程控制器（PLC）的特點與應(yīng)用.153.1.7 可編程控制器（PLC）的選擇.183.2 變頻器.183.2.1 變頻器的基本構(gòu)成 .183.2.2

3、變頻器的分類 .193.2.3 變頻器的矢量控制原理 .203.2.4 電梯變頻調(diào)速控制的特點 .213.2.5 變頻器的選擇 .213.3 貨梯控制系統(tǒng)的設(shè)計思想.223.4 控制對象.273.5 控制要求.283.6 工作原理.293.7 貨梯的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計.293.8 本章小結(jié).324 貨梯控制系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計4.1 貨梯運行時控制的主要指標.334.2 PLC 選型及信號編排 .334.3 貨梯轎廂內(nèi)、外控制按鈕的動作要求.344.4 控制程序流程圖.344.5 梯形圖程序設(shè)計.354.5.1 開門、關(guān)門梯形圖 .354.5.2 貨梯到層指示梯形圖 .364.5.3 層呼叫指示梯形圖

4、 .364.5.4 啟動和運行梯形圖 .374.5.5 貨梯整體運行程序圖 .384.6 本章小結(jié).405 貨梯監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計5.1 貨梯的監(jiān)控.425.1.1 貨梯監(jiān)控的必要性 .425.1.2 貨梯監(jiān)控的特點、組成與功能 .435.2 貨梯監(jiān)控的軟件設(shè)計.445.2.1 監(jiān)控軟件概述 .445.2.2 主要程序流程圖 .445.3 監(jiān)控界面設(shè)計.475.4 本章小結(jié).48結(jié) 論.49謝 辭.50參考文獻.51附 錄.52摘 要隨著微機技術(shù)的應(yīng)用和固體功率器件的發(fā)展和完善，電梯控制技術(shù)已由 20 世紀前半葉的直流調(diào)速發(fā)展成為交流變頻調(diào)速的當代技術(shù)1。載貨電梯作為電梯的一種，在我國通過引進國際標

5、準和發(fā)達國家先進產(chǎn)品和技術(shù)，不斷發(fā)展和完善起來。本文介紹了電梯的起源與發(fā)展，載貨電梯的特點與技術(shù)現(xiàn)狀，以及本設(shè)計的目的、內(nèi)容和意義。先對電梯的定義、種類、組成進行闡釋，從而對電梯有初步了解。進而介紹了可編程序控制器的發(fā)展階段、定義、基本結(jié)構(gòu)、工作原理、PLC 的性能指標、特點、PLC 的應(yīng)用、選型；介紹了變頻器的作用、基本構(gòu)成、變頻器的分類、變頻器的矢量控制原理、電梯變頻調(diào)速控制的特點。貨梯控制系統(tǒng)的設(shè)計思想是貨梯控制系統(tǒng)采用隨機邏輯方式控制。此外本文還介紹了 PLC 工作原理和貨梯變頻調(diào)速的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計和軟件程序設(shè)計2。通過此次畢業(yè)設(shè)計，我成功地完成了三層貨梯的 PLC 控制和變頻啟動。同時

6、使用計算機實現(xiàn)了對貨梯運行狀況的監(jiān)控，也可實現(xiàn)通過計算機對貨梯的間接運行控制。由此可以說明，用 PLC 實現(xiàn)樓宇間貨梯的自動控制以及貨梯、貨梯群的遠程、集中監(jiān)控的可行性。關(guān)鍵詞：可編程序控制器，貨梯控制，變頻器，PLC，監(jiān)控The Design of Freight Elevator Running System Based on PLCABSTRACTIn the wake of utilization in computer technology and the development and improvement of solid power device, elevator cont

7、rolling technology has become modern technology since the first half of the 20thcentury, which is constant current speed regulation to alternating current varying frequency speed regulation. As introducing international standard and advanced products and technologies from developed countries, freigh

8、t elevators as a kind of elevators have been developed and improved in our country.The article introduces the origin and the development of the elevator and the characteristics of the freight elevator with the present situation, and the design of the objectives, contents and significance. At first g

9、ives the definition, types, composition, which hopes to have a preliminary understanding of the lift. And then describes the PLCs stage of development, definition, the basic structure and working principle, performance and features，PLCs application and selection, describing the basic composition of

10、the inverter, classification, the vector control principle of the inverter and VVVF elevator control features. The design of the freight elevator control system is the system with random logic control. In addition the article also introduces the principle of PLC and hardware design of the VVVF freig

11、ht elevator and the VVVF freight elevator software program designation.In this design, three-store freight elevators can be applied by PLC controlling and activated with variable frequency. Also, the computer communication succeeds to operate on the surveillance of the freight elevator and completes

12、 the running controlled indirectly on the computer. Therefore, it is supposed that it is feasible to use PLC to control freight elevators and focus on monitoring them between buildings.Key Words: programmable controller, freight elevator controlling, frequency transformer，PLC , monitoring function1

13、前 言1.1 電梯的起源與發(fā)展隨著社會的發(fā)展，建筑物規(guī)模越來越大，樓層越來越多。所以，電梯的調(diào)速精度、調(diào)速范圍等靜態(tài)和動態(tài)特性提出了更高的要求。盡管交流電動機結(jié)構(gòu)簡單，造價便宜，但在調(diào)速性能方面卻難以滿足更高的要求。而對直流電動機來講，由于后來采用了發(fā)電機電動機組調(diào)速系統(tǒng)，能較好地滿足電梯調(diào)速的更高要求。因此，在 20 世紀前半葉，電梯的電力拖動，尤其是高層建筑物中的電梯速度的調(diào)節(jié)，幾乎都是采用直流調(diào)速系統(tǒng)來實現(xiàn)的。1900 年美國奧梯斯電梯公司制造出世界上第一臺自動扶梯。1915 年已設(shè)計成功電梯自動平層控制系統(tǒng)。1933 年美國制造出 6m/s 的高速電梯。在第二次世界大戰(zhàn)以后，美國的建筑

14、業(yè)得以快速發(fā)展，促使電梯也進入發(fā)展時期，新技術(shù)被廣泛用于電梯。1949 年研制出 4-6 臺電梯的群控系統(tǒng)。1955 年出現(xiàn)了真空電子管小型計算機控制的電梯。1962 年在美國己出現(xiàn)了 8.5m/s 的超高速電梯。在 1967 年將固體晶閘管用于電梯拖動系統(tǒng)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，在用晶閘管取代直流發(fā)電機電動機組的同時，研制出了交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，使交流電梯的調(diào)速性能得到了明顯改善。1976 年將微處理器應(yīng)用于電梯。1977 年日本三菱電機株式會社開發(fā)出了 10m/s 的超高速電梯。至此，電梯的控制技術(shù)有了很大發(fā)展。進入 80 年代，電梯控制技術(shù)又有了新的變化。由于固體功率器件的不斷發(fā)展和完善

15、以及微機技術(shù)的應(yīng)用，出現(xiàn)了交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。1984 年在日本己將其用于 2m/s 以上的高速電梯。1985 年以后，又將其延伸到中、低速交流調(diào)速電梯。交流變頻調(diào)速技術(shù)被認為是電梯行業(yè)的當代技術(shù)。1985 年日本生產(chǎn)出世界上第一臺螺旋式自動扶梯，使其明顯減少了占地面積。1993 年日本生產(chǎn)的 12.5m/s 世界上最高速的交流變頻調(diào)速電梯已投入運行。當前，在電梯電力拖動方面，除了大容量電梯還采用直流拖動系統(tǒng)以外，用交流變頻調(diào)速方式取代直流調(diào)速方式，已成為高速電梯的主流。1.2 載貨電梯的特點與技術(shù)現(xiàn)狀載貨電梯是主要為運送貨物而設(shè)計的并有人伴隨的電梯，通常有專職司機操作。一般用在事業(yè)單位、商場、

16、工礦企業(yè)、倉庫等場所，貨梯的樓層停站大多數(shù)在 10 層下，運行速度一般在 0.63m/s 以下。解放前，全國總共只有電梯 2000 臺，貨梯的數(shù)量就更加的微乎其微，而且國內(nèi)幾乎沒有電梯生產(chǎn)企業(yè)。解放后，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，電梯企業(yè)應(yīng)運而生。我國的電梯企業(yè)由 60 年代開始起步，到了 70 年代己初具規(guī)模。改革開放后，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國載貨電梯的需求量急劇上升。在我國通過引進國際電梯標準以及發(fā)達國家的先進產(chǎn)品和技術(shù)，產(chǎn)生了一支以中外合資企業(yè)為主體的外向型企業(yè)隊伍。如中國迅達公司、天津奧梯斯公司、上海三菱公司、蘇州迅達公司和廣州電梯工業(yè)公司等企業(yè)，就是通過合資和補償貿(mào)易方式，引進發(fā)達國家

17、的先進管理和技術(shù)，不斷改善現(xiàn)有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和管理體制，使企業(yè)素質(zhì)和產(chǎn)品質(zhì)量都提高到了一個新水平，推出一代電梯新產(chǎn)品。為我國載貨電梯的快速發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。1.3 本文的研究內(nèi)容、目的與意義當今世界，電梯的生產(chǎn)情況與使用數(shù)量已經(jīng)成為衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化程度的標志之一。在一些發(fā)達的工業(yè)國家，電梯的使用相當普遍。早期的電梯控制裝置主要是由繼電器、接觸器控制邏輯電路組成，存在功能弱、故障多、壽命短等缺點。目前，已經(jīng)廣泛采用可編程序控制器（PLC）來控制電梯，PLC作為新一代工業(yè)控制器，以其接線簡單，高可靠性和技術(shù)先進性，在貨梯控制中得到廣泛應(yīng)用，從而使貨梯由傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展為計算機控制的一個

18、重要方向，成為當前電梯控制和技術(shù)改造的熱點之一。本設(shè)計的目的就在于用 PLC 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器接觸控制邏輯電路，充分利用 PLC的優(yōu)點和交流變頻變壓調(diào)速系統(tǒng)，通過遠程監(jiān)控使貨梯的實際運行更加的安全、高效。設(shè)計內(nèi)容主要包括電梯的拖動和控制技術(shù)，貨梯控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計（梯形圖程序設(shè)計） ，貨梯的監(jiān)控等組成部分。2 電梯的拖動與控制技術(shù)2.1 電梯的定義與種類2.1.1 電梯的定義國家標準 GB7024.1-86電梯名詞術(shù)語規(guī)定，電梯的定義：用電力拖動，具有乘客或載貨轎廂，其運行于垂直的或與垂直方向傾斜不大于 15 度角的兩側(cè)剛性導軌之間，運送乘客和(或)貨物的固定設(shè)備。另外，國家標準 GB758

19、8-87電梯制造與安裝規(guī)范 ，對電梯的技術(shù)含義作了如下敘述：乘客方便的進出，轎廂至少部分的在兩根垂直的或與垂直方向成傾斜角小于 15度的剛性導軌之間運行。從以上的兩個條文可以理解電梯的含義：(1)電梯是由電力來驅(qū)(拖)動的。 （2）沿著垂直方向運行的一種提升設(shè)備，可以是乘客的，也可以是載貨的。(3)轎廂要方便于乘坐乘客或承載貨物。2.1.2 電梯的種類1、按運行速度分類（1）超高速電梯（3m/s-10m/s 或更高的電梯，通常用于超高層建筑物內(nèi)） 。（2）高速電梯（2-3m/s 的電梯。如 2m/s，2.5m/s，3m/s 等;通常用在 16 層以上的建筑物內(nèi)） 。（3）快速電梯（lm/s 而

20、2m/s 的電梯。如 1.5m/s，1.75m/s；通常用在 10 層以上的建筑物內(nèi)） 。（4）低速電梯（lm/s 及以下的電梯。如 0.25m/s，0.5m/s，0.75m/s，1m/s；通常用在 10層以下的建筑或客貨兩用電梯或貨梯） 。2、按用途分類（1）乘客電梯（2）載貨電梯（3）客貨（兩用）電梯 （4）病床電梯（5）住宅電梯（6）雜物電梯（7）船用電梯（8）觀光電梯（9）車輛電梯3、按有無司機分類（1）有司機電梯必須有專職司機操縱。（2）無司機電梯不需要專門司機，而由乘客自己操縱，具有集選功能。（3）有/無司機電梯根據(jù)電梯控制電路及客流量等，平時可改由乘客自己操縱電梯運行，客流大或必

21、要時可由司機操縱。4、按操縱控制方式分類（1）手柄控制電梯（2）按鈕控制電梯（3）信號控制電梯（4）集選控制電梯（5）下(或)上集選控制電梯（6）并聯(lián)控制電梯（7）梯群程序控制電梯（8）梯群智能控制電梯（9）微機控制電梯5、按拖動方式分類（1）直流電梯（2）交流電梯（3）液壓電梯（4）齒輪齒條電梯（5）螺桿式電梯（6）直線電機驅(qū)動電梯2.2 電梯的主要組成電梯是把機電合成一體的大型復(fù)雜產(chǎn)品，為了研究的方便，必須首先對電梯的總體結(jié)構(gòu)有概括認識。2.2.1 電梯在空間上的組成一部電梯總體的組成有機房、井道、轎廂和層站四個部分，也可看成一部電梯占有了四大空間。1、轎廂所屬的主要構(gòu)件：轎頂輪、轎廂架、

22、轎廂底、轎廂門、自動門機構(gòu)、自動安全觸板、平層感應(yīng)器、護腳板、導靴、對重、電話、繩頭板。2、井道所屬的主要構(gòu)件：轎廂導軌、對重導軌、導軌支架和壓道板，對重輪、隨線電纜、極限開關(guān)、端站限位開關(guān)、轎廂中間接線盒。3、機房所屬的主要構(gòu)件：控制柜、承重梁、導向輪、限速器、選層器、極限開關(guān)。4、層站所屬的主要構(gòu)件：層樓顯示器、自動層門鑰匙開關(guān)、手動鑰匙開關(guān)、層門門鎖、層門框、層門地坎、呼梯鈕、到站鐘。2.2.2 電梯功能的組成1、導向系統(tǒng)功能：限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只能沿著導軌作上、下運動。組成的主要構(gòu)件與裝置：轎廂的導軌、對重的導軌及其導軌架。2、曳引系統(tǒng)功能：輸出與傳送動力，驅(qū)動電

23、梯運行。組成的主要構(gòu)件與裝置：曳引機、曳引鋼絲繩、導向輪、反繩輪等。3、轎廂功能：用以運送乘客和(或)貨物的組件，是電梯的工作部分。組成的主要構(gòu)件與裝置：轎廂架和轎廂體。4、門系統(tǒng)功能：乘客或貨物的進出口，運行時層、轎門必須封閉，到站時才能打開。組成的主要構(gòu)件與裝置：轎廂門、層門、開門機、聯(lián)動機構(gòu)、門鎖等。5、重力平衡系統(tǒng)功能：相對平衡轎廂重力以及補償高層電梯中曳引繩長度的影響。組成的主要構(gòu)件與裝置：對重和重力補償裝置等。6、電器控制系統(tǒng)圖功能：對電梯的運行進行操縱和控制。電梯結(jié)構(gòu)圖見圖 2.1。2.3 電梯的主要拖動技術(shù)電梯的拖動控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜的過程，到目前為止應(yīng)用于電梯的拖動技

24、術(shù)主要有以下幾個方面。2.3.1 單、雙速交流電動機拖動技術(shù)2.1 貨梯結(jié)構(gòu)圖大家都知道交流電動機具有結(jié)構(gòu)緊湊，維修簡單等特點。當電動機是單速時，稱為交流單速電梯，其速度一般不高于 0.5m/s。當電動機是雙速時，稱為交流雙速電梯，其速度一般不高于 1m/s。單、雙速交流電動機拖動系統(tǒng)采用開環(huán)方式控制，線路簡單，價格較低，因此目前仍在電梯上廣泛應(yīng)用。但它的缺點是舒適感較差，所以一般被用于載貨電梯上。2.3.2 交流電動機定子調(diào)壓調(diào)速拖動技術(shù)交流電動機定子調(diào)壓調(diào)速拖動技術(shù)國外已大量應(yīng)用于電梯。這種系統(tǒng)采用可控硅閉環(huán)調(diào)速，加上能耗或渦流等制動方式，使得它所控制的電梯能在中低速范圍內(nèi)大量取代直流快速

25、和交流雙速電梯。它的舒適感好，平層準確度高，而造價卻比直流電梯低，結(jié)構(gòu)簡單，易于維護，多用于 2m/s 以下的電梯。2.3.3 直流發(fā)電機電動機可控硅勵磁拖動技術(shù)直流電動機具有調(diào)速性能好，調(diào)速范圍大的特點，因此很早就應(yīng)用于電梯，采用發(fā)電機電動機組形式驅(qū)動。它控制的電梯速度達 4m/s，但是，機組結(jié)構(gòu)體積大，耗電大，維護工作量較大，造價高，因此，常用于對速度，舒適感要求較高的建筑物中。2.3.4 可控硅直接供電拖動技術(shù)可控硅直接供電拖動技術(shù)在工業(yè)上早有應(yīng)用，但用于電梯上卻要解決舒適感問題（尤其是低速段） ，因此應(yīng)用較晚，它幾乎與微機同時應(yīng)用，比起電動機發(fā)電機組形式的直流電梯，它有很多優(yōu)點。如：機

26、房占地節(jié)省 35%，重量減輕 40%，節(jié)能 25%到35%。2.3.5 交流調(diào)速拖動技術(shù)80 年代初，VVVF 變頻變壓系統(tǒng)控制的電梯問世。當電動機具有調(diào)壓（variable voltage 縮寫為 VV）調(diào)速裝置時稱為交流調(diào)速電梯，它采用交流電動機驅(qū)動，卻可以達到直流電動機的水平，其速度一般不高于 1.75m/s。當電動機具有調(diào)壓調(diào)頻（variable voltage variable frequency，縮寫為 VVVF）調(diào)速裝置時稱為交流調(diào)頻調(diào)壓電梯，簡稱VVVF 控制電梯，目前控制速度已達 6m/s。它的體積小，重量輕，效率高，節(jié)省能源等幾乎包括了以往電梯的所有優(yōu)點。是目前最新的電梯拖

27、動系統(tǒng)。本設(shè)計應(yīng)用的就是這種拖動技術(shù)。2.4 電梯的主要控制技術(shù)2.4.1 繼電器控制技術(shù)對使用者來說，在編制程序時，可以不考慮微處理器及存儲器內(nèi)部的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，也不必用各種計算機使用的語言，而是把 PLC 看成內(nèi)部由許多“軟繼電器”組成的控制器，以便于提供使用者按設(shè)計繼電器控制線路的形式進行編程。這樣，從功能上來講，可以把 PLC 的控制部分看作是由許多“軟繼電器”組成的等效電路。必須注意的是電路中的繼電器并不是實際的物理繼電器，它實質(zhì)上是存儲器中的一位的觸發(fā)器。觸發(fā)器為“1”態(tài)，相當于繼電器接通；為“0”態(tài)，相當于繼電器斷開。PLC 為用戶提供的繼電器一般是：輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電

28、器、特殊功能繼電器、移位寄存器、計時器、計數(shù)器等。這些繼電器統(tǒng)稱為 PLC 的元素。其中，輸入、輸出繼電器與外部用戶輸入，輸出設(shè)備連接，而其他繼電器與外部用戶設(shè)備沒有聯(lián)系，因此統(tǒng)稱為內(nèi)部繼電器。繼電器由兩個主要的部件構(gòu)成，一是(電磁)線圈，二是(常開、常閉)接點。一旦繼電器線圈經(jīng)接點 A 接通電源，電流就流過線圈(稱為得電)，使電磁鐵吸動銜鐵。銜鐵通過機械作用使原來呈閉合狀態(tài)的常閉接點斷開(成為吸斷)，緊接著使原來呈斷開狀態(tài)的常開接點閉合(稱為吸合)。反之，繼電器線圈斷電，電源不再給線圈供電(稱為失電)，那么銜鐵釋放返回原位(簡稱復(fù)位)，常開接點也隨之斷開復(fù)位(稱為釋斷)，緊接著常閉接點也復(fù)位

29、閉合(稱為釋合)。2.4.2 交流變頻變壓控制技術(shù)PWM 控制技術(shù)是通用型變頻器中應(yīng)用十分廣泛的一種電壓和頻率控制方法，它可以極為有效地抑制輸出電壓的諧波，而且動態(tài)響應(yīng)較好。在頻率控制、效率等諸方面都有著十分顯著的優(yōu)點。1、PWM 控制的原理PWM 是 Pulse Width Modulation 的縮寫，即脈寬調(diào)制。PWM 控制是利用半導體開關(guān)器件的導通與關(guān)斷把直流電壓變?yōu)殡妷好}沖序列，并通過控制電壓脈沖寬度或周期以達到改變電壓的目的，或者控制電壓脈沖寬度和脈沖序列的周期以達到變壓變頻的目的。在變頻調(diào)速應(yīng)用中，則主要是后者即變壓變頻。形成 PWM 波形的方法有很多種，其中最基本的方法是利用三

30、角形調(diào)制波和控制波的比較?？刂葡到y(tǒng)通過比較電路將調(diào)制三角波與各相的控制波進行比較，變換為邏輯電平，并通過驅(qū)動電路使功率器件交替導通和關(guān)斷，則變頻器輸出各相電壓波形。為使逆變器輸出電壓波形趨于正弦波，常采用 SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation)控制方式。2、SPWM 控制逆變器開關(guān)模式信號通常情況下利用三相對稱的正弦波參考信號（控制波）與一個共用的三角波載頻信號（調(diào)制波）互相比較來生成?？刂粕铣Ｓ袉螛O性和雙極性兩種情況。所謂單極性控制，是指在輸出的半個周波內(nèi)同一相的兩個導電臂僅一個反復(fù)通斷而另一個始終截止。所謂雙極性控制是指在輸出的半個周波內(nèi)同一相的兩個

31、導電臂互補交替通斷，具體工作情況與單極性控制類似。2.5 本章小結(jié)本章先對電梯的定義、種類、組成進行闡釋，從而對電梯有初步了解。電梯是由電力拖動用以載貨或載人的垂直升降裝置?？臻g上由轎廂、井道、機房、層站組成；包含導向系統(tǒng)、曳引系統(tǒng)、轎廂、門系統(tǒng)、重力平衡系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)、電力拖動系統(tǒng)、安全保護系統(tǒng)等。本章主要介紹的是電梯的拖動和控制技術(shù)。電梯的拖動技術(shù)主要有單、雙速交流電動機拖動技術(shù)、交流電動機定子調(diào)壓調(diào)速拖動技術(shù)、直流發(fā)電機電動機可控硅勵磁拖動技術(shù)、可控硅直接供電拖動技術(shù)、交流調(diào)速拖動技術(shù)。本文主要用的是交流調(diào)速拖動技術(shù)。電梯的主要控制技術(shù)包括繼電器控制技術(shù)和交流變頻變壓控制技術(shù)。繼電器

32、控制技術(shù)從功能上把 PLC 的控制部分看作是由許多“軟繼電器”組成的等效電路。交流變頻變壓控制技術(shù)主要介紹的是：（1）PWM 控制技術(shù)即脈寬調(diào)制。PWM 控制是利用半導體開關(guān)器件的導通與關(guān)斷把直流電壓變?yōu)殡妷好}沖序列，并通過控制電壓脈沖寬度或周期以達到改變電壓的目的，或者控制電壓脈沖寬度和脈沖序列的周期以達到變壓變頻的目的。在變頻調(diào)速應(yīng)用中，則主要是后者即變壓變頻。通用型變頻器是應(yīng)用十分廣泛的一種電壓和頻率控制方法，它可以極為有效地抑制輸出電壓的諧波，而且動態(tài)響應(yīng)較好。 （2）SPWM 控制。形成 PWM 波形的方法有很多種，其中最基本的方法是利用三角形調(diào)制波和控制波的比較?？刂葡到y(tǒng)通過比較電

33、路將調(diào)制三角波與各相的控制波進行比較，變換為邏輯電平，并通過驅(qū)動電路使功率器件交替導通和關(guān)斷，則變頻器輸出各相電壓波形。為使逆變器輸出電壓波形趨于正弦波，常采SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation)控制方式。包括單極性和雙極性兩種情況。單極性控制是指在輸出的半個周波內(nèi)同一相的兩個導電臂僅一個反復(fù)通斷而另一個始終截止。所謂雙極性控制是指在輸出的半個周波內(nèi)同一相的兩個導電臂互補交替通斷，具體工作情況與單極性控制類似。3 貨梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計隨著社會的不斷迅速發(fā)展，電梯的應(yīng)用越來越廣泛也越來越必要。電梯的調(diào)速精度、調(diào)速范圍等靜態(tài)和動態(tài)特性提出了更高的要求，而且

34、電梯的首要保證就是安全，所以采用可編程控制器是非常合適的選擇。3.1 可編程控制器（PLC）可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置。它具有體積小、功能強、靈活通用與維護方便等一系列的優(yōu)點。特別是它的高可靠性和較強的適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力，受到用戶的青睞。因而在冶金、化工、交通、電力、機械等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，成為了現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱之一。3.1.1 可編程控制器（PLC）的發(fā)展可編程序控制器的發(fā)展與計算機技術(shù)、半導體集成技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。這些高新技術(shù)的發(fā)展推動了可編程序控制器

35、的發(fā)展，而可編程序控制器的發(fā)展又對這些高新技術(shù)提出了更高更新的要求，促進了它們的發(fā)展。從控制功能來分，可編程序控制器的發(fā)展經(jīng)歷了下列四個階段。第一階段：從第一臺可編程序控制器問世到 20 世紀 70 年代中期，是可編程序控制器的初創(chuàng)階段。這一階段的產(chǎn)品主要用于邏輯運算和計時、計數(shù)運算，它的 CPU 由中小規(guī)模的數(shù)字集成電路組成，它的控制功能較簡單。其典型產(chǎn)品包括有 MODICON 公司的 084ALLEN-BRADLEY(AB)公司的 PDQ2,DEC 公司的 PDP-14、日立公司的 SCY-022 等。由于這些產(chǎn)品主要完成邏輯運算功能，因此被稱為可編程序邏輯控制器(Programmable

36、 Logic Controller-PLC)。第二階段：從 20 世紀 70 年代中期到末期，是可編程序控制器的擴展階段。在這一階段，產(chǎn)品的主要控制功能得到了較大的發(fā)展，它的發(fā)展主要來自兩方面，從可編程序控制器發(fā)展而來的控制器，它的主要功能是邏輯運算，同時擴展了其他運算功能；而從模擬儀表發(fā)展而來的控制器，其功能主要是模擬運算，同時擴展了邏輯運算功能。因此，按習慣的分類方法，前者被稱為可編程序邏輯控制器(PLC)，后者被稱為單回路或多回路控制器?？删幊绦蚩刂破鞯拿Q縮寫為 PC(Programmable Controller)，但是為了與個人計算機(Personal Computer)的名稱縮寫

37、 PC 相區(qū)別，通常還是把可編程序控制器簡稱為 PLC，這一階段的產(chǎn)品有 MODICON 公司的 184,284,384，西門子公司的 SYMATIC S3 系列，富士電機公司的 SC 系列等產(chǎn)品。第三階段：從 20 世紀 70 年代末期到 20 世紀 80 年代中期，是 PLC 通信功能實現(xiàn)階段。與計算機通信的發(fā)展相聯(lián)系，PLC 也在通信方面有了很大的發(fā)展，初步形成了分布式的通信網(wǎng)絡(luò)體系，但是，由于制造企業(yè)各自為政，通信系統(tǒng)自成系統(tǒng)，因此，各產(chǎn)品的互相通信是較困難的。在該階段，由于生產(chǎn)過程控制的需要，對 PLC 的需求大大增加，產(chǎn)品的功能也得到了發(fā)展，數(shù)學運算的功能得到了較大的擴充，產(chǎn)品的可

38、靠性進一步提高。這一階段的產(chǎn)品有西門子公司的 SYMATIC S6 系列、富士電機公司的MICREX 和德州儀器公司的 T1530 等等。第四階段：從 20 世紀 80 年代中期開始是 PLC 的開放階段。由于開放系統(tǒng)的提出，使 PLC 也得到了較大的發(fā)展。主要表現(xiàn)在通信系統(tǒng)的開放，使各制造企業(yè)的產(chǎn)品可以通信，通信協(xié)議的標準化使用戶得到了好處。在這一階段，產(chǎn)品的規(guī)模增大，功能不斷完善，大中型的產(chǎn)品多數(shù)有 CRT 屏幕的顯示功能，產(chǎn)品的擴展也因通信功能的改善而變得方便，此外，還采用了標準的軟件系統(tǒng)，增加了高級編程語言等。這一階段的產(chǎn)品有西門子公司的 SYMATIC S5 和 S7 系列、AB 公

39、司的 PLC-5 等。3.1.2 可編程控制器（PLC）的定義由于 PLC 在不斷發(fā)展，因此，對它下一個確切的定義是困難的。在二十世紀七十年代 PLC 問世后，由美國電氣制造商協(xié)會(National ElectricManufacturer Association-NEMA)對 PLC 下過如下的定義：PLC 是一種數(shù)字式的電子裝置。它使用可編程序的存儲器來存儲指令，實現(xiàn)邏輯運算、順序運算、計數(shù)計時和算術(shù)運算等功能，用來對各種機械或生產(chǎn)過程進行控制。1987 年，國際電工委員會(International Electrical Committee-IEC)頒布了 PLC 標準草案，其第 3 版

40、對 PLC 作了如下的定義：PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴展其功能的原則而設(shè)計。3.1.3 可編程控制器（PLC）的基本結(jié)構(gòu)PLC 的型號、規(guī)格繁多。它主要由中央處理單元 CPU、存儲器、輸入、輸出等部分組成。1、中央處理單元 CPUCPU 是 PLC 的核心，由控制器和運算器組成，并通過內(nèi)部總線同存儲器及輸入/輸出接口

41、電路相連。其主要作用是：執(zhí)行用戶程序，從程序存儲器中逐條取出用戶程序，經(jīng)過解釋程序解釋后逐條執(zhí)行，完成程序規(guī)定的邏輯和算術(shù)運算，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號去控制輸出電路，實現(xiàn)程序規(guī)定的各種操作。2、存儲器PLC 的存儲器用來存放程序和數(shù)據(jù)。程序分系統(tǒng)程序和用戶程序。3、輸入輸出接口電路(簡稱 I/O)輸入輸出接口是 CPU 與工業(yè)現(xiàn)場裝置之間的連接部分，是 PLC 的重要組成部分。PLC 將現(xiàn)場輸入信號轉(zhuǎn)換成微處理器能接受的信號，且最大程度排除干擾信號，提高可靠性；輸出能將微處理器送出的弱電信號放大成強電信號，驅(qū)動各種負載。與微機的I/O 接口工作于弱電的情況不同，PLC 的 I/O 接口是按強電要求

42、設(shè)計的，即其輸入接口可以接受強電信號，其輸出接口可以直接和強電設(shè)備相連接。（1）輸入接口電路一般由光電耦合電路和微機輸入接口電路組成。前者用由發(fā)光二極管和光電三極管組成的光耦合器作為關(guān)鍵器件，輸入端加上變化的信號，發(fā)光二極管就產(chǎn)生與輸入信號變化規(guī)律相同的光信號，它照射光電三極管導通。二極管和三極管是按完全隔離的，信號不會反饋。而且二極管正向阻抗值較低，外界干擾源內(nèi)阻較高，根據(jù)分壓原理，干擾源饋送到輸入端的干擾噪聲很小，增強了抗干擾能力。微機的輸入接口電路一般由數(shù)據(jù)輸入寄存器、 “選通”電路和中斷請求邏輯電路集成而成。（2）輸出接口電路一般由微機輸出接口和功率放大電路組成。前者由輸出數(shù)據(jù)寄存器、

43、“選通”電路和中斷請求電路組成。功率放大電路一般采用繼電器、可控硅即晶閘管或晶體管輸出。由于輸入內(nèi)部電路輸出在電器上完全隔離，從而有效地防止了現(xiàn)場的強電干擾。4、編程器編程器有便攜式和 CRT 智能式兩大類，前者只能聯(lián)機編程，而后者既可聯(lián)機編程，又可脫機編程。便攜式編程器體積小，重量輕，可隨身攜帶，便于在生產(chǎn)現(xiàn)場使用。一般的小型 PLC 主要采用便攜式編程器。編程器是專用的，不同型號的 PLC 都有自己專用的編程器，不能通用。PLC 正常工作時，不一定需要編程器。因此，多臺同型號的 PLC 可以只配一個編程器。5、內(nèi)部電源和其他設(shè)備PLC 的內(nèi)部電源是指將外部輸入的交流信號經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓

44、等處理后轉(zhuǎn)換成滿足內(nèi)部電路工作需要的直流電源或電源模塊。PLC 的外部設(shè)備還有盒式錄音機、打印機、EPROM 寫入器及高分辨率屏幕彩色圖形監(jiān)控設(shè)備等3。3.1.4 可編程控制器（PLC）的工作原理當 PLC 運行時，用戶程序中眾多的操作需要執(zhí)行。但 CPU 是不能同時執(zhí)行多個操作的，它只能按分時操作原理每一時刻執(zhí)行一個操作。由于 CPU 的運算處理速度較快，使得外部出現(xiàn)的結(jié)果從宏觀上來看幾乎是同時進行的，這種分時操作的過程叫做 CPU對程序的掃描。掃描從 0000 號存儲地址所存放的第一條用戶程序開始，再無中轉(zhuǎn)或跳轉(zhuǎn)的情況下，按存儲地址遞增的方向順序逐條掃描用戶程序即執(zhí)行，直到程序結(jié)束。每掃描

45、完一次程序，就構(gòu)成一個掃描周期。然后再從頭開始掃描，并周而復(fù)始地重復(fù)。順序掃描的工作方式簡單，簡化了程序設(shè)計，并為 PLC 的可靠運行提供了可靠的保障。一方面，所掃描的程序被執(zhí)行后，其結(jié)果馬上就可以被將要掃描到的指令所利用；另一方面，還可以利用 CPU 設(shè)置的定時器來監(jiān)視每次掃描是否超過規(guī)定的時間，從而避免了由于 CPU 內(nèi)部故障使程序進入死循環(huán)而造成故障的影響。1、PLC 的基本工作如下：（1）輸入現(xiàn)場信息：在系統(tǒng)軟件的控制下，順次掃描各輸入點的狀態(tài)；（2）執(zhí)行程序：順次掃描用戶程序中的各條指令，根據(jù)輸入狀態(tài)和指令內(nèi)容進行邏輯運算；（3）輸出控制信號：根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，輸出狀態(tài)寄存器向各輸

46、出點并行發(fā)出相應(yīng)的 控制信號，實現(xiàn)所要求的邏輯控制功能。上述過程執(zhí)行完后，又重新開始，反復(fù)地執(zhí)行。每執(zhí)行一遍所需的時間稱為掃描周期。PLC 的掃描周期通常為幾十毫秒。圖 3.1 可編程控制器工作過程圖2、自診斷程序每次掃描開始，先執(zhí)行一次自診斷程序，對各輸入輸出點、存儲器和 CPU 等進行診斷，診斷的方法通常是測試出各部分的當前狀態(tài)，并與正常的標準狀態(tài)進行比較，若兩者一致，說明各部分工作正常，若不一致則認為有故障。此時，PLC 立即啟動關(guān)機程序，保留現(xiàn)行工作狀態(tài)，并關(guān)斷所有輸出點，然后停機。診斷結(jié)束后，如無故障，PLC 繼續(xù)掃描，檢查是否有編程器等的通信請求。如果有則進行相應(yīng)的處理，比如，接受

47、編程器發(fā)來的命令，把要顯示的狀態(tài)數(shù)據(jù)、出錯信息送給編程器顯示等。處理完通信后，PLC 繼續(xù)往下掃描，輸入現(xiàn)場信息，順序執(zhí)行用戶程序，輸出控制信號，完成一個掃描周期。然后又從自診斷開始，進行第二輪掃描。PLC 就這樣不斷反復(fù)循環(huán)，實現(xiàn)對機器的連續(xù)控制，直到接收到停機命令，或因停電、出現(xiàn)故障等才停止工作。3.1.5 可編程控制器（PLC）的性能指標PLC 的性能，通常是用以下多種指標綜合表述，不同品種規(guī)格的 PLC 其性能指標是不盡相同的，要根據(jù)具體悄況來分析。1、編程語言常用的有梯形圖語言、助記符語言、控制系統(tǒng)流程圖及某些高級語言等。不同的 PLC 可能采用不同的編程語言。2、用戶程序存貯容量：

48、用戶程序存貯器用以存貯通過編程輸入的用戶程序，其存貯量通常是以字為單位來計算。約定 16 位二進制數(shù)為一個字，每 1024 個字為 1K 字。中小型的 PLC 存貯容量一般在 8K 以下，大型的 PLC 存貯量有的已達到 256K 及 2M,在編程時每一條指令所占的存貯容量是 1 個字、2 個字等。通常，對于一般的邏輯操作指令，每條指令占 1 個字，計時/計數(shù)、移位指令占 2 個字，對于一般的數(shù)據(jù)操作指令，每條指令占 2 個字。也有的 PLC，用戶程序的存貯容量是用編程的步數(shù)來表示，每編一條語句為一步。3、I/O 總點數(shù) PLC 的輸入和輸出量有開關(guān)量和模擬量兩種。對于開關(guān)量 I/O，其 I/

49、O 總數(shù)用最大 I/O 點數(shù)表示；對于模擬量 I/O，其中 I/O 總數(shù)用最大 I/O 通道路數(shù)表示。4、掃描速度以 ms/K 字為單位表示。例如 10ms/K 表示掃描 1K 字的用戶程序所需的時間為 l0ms。5、指令種類數(shù)和總條數(shù)用以表示 PLC 的編程和控制功能。6、內(nèi)部繼電器種類和點數(shù)包括輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器(無斷電記憶和帶斷電記憶的)、計時器/計數(shù)器、移位寄存器、特殊繼電器等。而每種繼電器點數(shù)也不一樣。7、工作環(huán)境一般都能在下列環(huán)境條件下工作：溫度 0-55 攝氏度，濕度小于 85%(無結(jié)露)。8、有的 PLC 還具有某些特種功能，例如自診斷功能，通信聯(lián)網(wǎng)功能，監(jiān)控功

50、能，特殊功能模塊，遠程 I/O 能力等。9、除以上基本功能指標以外，對于不同的 PLC，還可能列出其它一些指標，如輸入輸出方式、一些主要硬件(如 CPU、存貯器)的型號以及 PLC 的環(huán)境適應(yīng)性能等。3.1.6 可編程控制器（PLC）的特點與應(yīng)用可編程控制器最初是為了替代繼電器控制系統(tǒng)而研制的，其自身又是一個計算機系統(tǒng)，所以它除了具備繼電器控制系統(tǒng)和微型計算機系統(tǒng)的原有功能外，還有其自己的特點：1、PLC 與繼電接觸控制系統(tǒng)的比較（1）繼電接觸控制全部用硬器件、硬觸點和“硬”線連接，為全硬件控制；PLC 內(nèi)部用“軟”電器、 “軟”觸點和“軟”線連接，為軟件控制。（2）繼電接觸控制系統(tǒng)體積大；P

51、LC 控制系統(tǒng)機構(gòu)緊湊，體積小。（3）繼電接觸控制功能改變，需拆線，甚至更換元器件，麻煩；PLC 控制功能改變，只修改程序即可，很方便。（4）繼電接觸控制全為機械式觸點，動作慢；PLC 內(nèi)部全為“軟接點” ，動作快。（5）PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計、施工與調(diào)試比繼電接觸控制系統(tǒng)周期短。（6）PLC 控制的自檢和監(jiān)控功能比繼電接觸控制系統(tǒng)強。（7）PLC 的適用范圍比繼電接觸控制的廣泛。（8）PLC 可靠性比繼電接觸控制的高。2、PLC 與微型機算機的比較（1）PLC 輸入輸出接口較多，中大型 PLC 輸入輸出接口更多，便于多路多點控制。（2）PLC 編程直觀、簡單。而計算機使用匯編語言或其他高級語

52、言編程，比 PLC 編程復(fù)雜。（3）PLC 可靠性高、抗干擾能力強。（4）PLC 技術(shù)較容易掌握，使用維護方便，對使用者的技術(shù)水平要求低。（5）PLC 采用掃描方式進行工作，加上其他原因，所以 PLC 輸入輸出響應(yīng)比計算機慢。（6）PLC 體積小，調(diào)試周期短。3、PLC 控制電梯的優(yōu)點（1）在電梯控制中采用了 PLC，用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制可靠性大大提高。（2）去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化。（3）PLC 可實現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。（4）PLC 進行故障自動檢測與報警等顯示，提高運行安全性，并便于檢修。（5）用于群呼調(diào)配和管理并提高

53、電梯運行效率。（6）更改控制方案時不需改動硬件接線。4、可編程序控制器（PLC）的應(yīng)用可編程控制器作為工業(yè)自動化的核心設(shè)備其應(yīng)用極為廣泛，可以說只要工廠有控制要求，就會有 PLC 的應(yīng)用。以前，都使用電梯繼電器控制系統(tǒng)，雖然，該系統(tǒng)存在一定的優(yōu)點：（1）所有控制功能及信號處理均由硬件實現(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，價格較便宜。（4）多年來我國一直生產(chǎn)這類電梯，技術(shù)成熟，己形成系列化產(chǎn)品，技術(shù)資料圖紙齊全，熟悉、掌握的人員較多。但也存在一定的問題：（1）

54、系統(tǒng)觸點繁多、接線線路復(fù)雜，且觸點容易燒壞磨損，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）電磁機構(gòu)及觸點動作速度慢，機械和電磁慣性大，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，機械動作噪音大。（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，費用高；而且檢查故障困難，費時費工。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擾。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會造成電梯機械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。目前典型的 PLC 應(yīng)用主要有以下幾個

55、方面：（1）順序控制：這是可編程控制器最廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域，PLC 取代了傳統(tǒng)的繼電器順序控制，例如裝配生產(chǎn)線、數(shù)控機床及電梯控制等。（2）過程控制：在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、電流等?？删幊炭刂破饔?A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換模塊，這樣可編程控制器可以采用模擬控制用于過程控制。（3）數(shù)據(jù)處理：一般可編程控制器都設(shè)有四則運算指令，可以很方便的對生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)進行處理。用 PLC 可以構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)，進行數(shù)據(jù)采集和處理，監(jiān)控生產(chǎn)過程。較高檔次的可編程控制器都有位置控制模塊，用于控制步進電動機或伺服電動機，實現(xiàn)對各種機械的位置控制。（4）通信聯(lián)網(wǎng)：某些控制系統(tǒng)需要多臺 PLC 連接起

56、來使用或者由一臺計算機與多臺PLC 組成集選控制系統(tǒng)和總線控制系統(tǒng)。3.1.7 可編程控制器（PLC）的選擇可編程控制器作為工業(yè)自動化的核心設(shè)備其應(yīng)用極為廣泛可以說只要有工廠，有控制要求，就會有 PLC 的應(yīng)用。由于 PLC 的品種、型號、規(guī)格、功能各不相同，綜合多種因素考慮，本設(shè)計選擇了日本 OMRON 公司生產(chǎn)的 CMP-2A 型機。因為 CMP-2A 型機具有以下幾方面的優(yōu)點：CMP-2A 型機專用于開關(guān)控制，其體積小，安裝起來節(jié)省空間，功能強。它不僅具有邏輯控制功能，而且還增加了數(shù)據(jù)運算、傳送與處理功能，成為具備計算機功能的一種通用工業(yè)控制裝置。性價比高（MP-2A 型機采用的是箱體結(jié)

57、構(gòu)） ，其價格便宜，可靠性高，易于擴展（該機型的任一種 CPU 箱和任一種擴展箱均可配置在一起） 。因此，用戶可根據(jù)所需的 I/O 點數(shù)進行選件配置，使用靈活、方便。3.2 變頻器80 年代初通用變頻器實現(xiàn)了商品化。在近 20 年的時間內(nèi)，經(jīng)歷了由模擬控制到全數(shù)字控制和由采用 BJT 到采用 IGBT 兩個大的進展過程。目前從一般要求的小范圍調(diào)速傳動到高精度、快響應(yīng)、大范圍的調(diào)速傳動，從單機傳動到多機協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)，幾乎都可采用交流調(diào)速傳動。因此可以說在電氣調(diào)速傳動領(lǐng)域內(nèi)，以變頻器應(yīng)用技術(shù)為代表的交流調(diào)速傳動已經(jīng)成為電氣調(diào)速傳動的主流。在交流調(diào)速系統(tǒng)中，變頻器的作用是將頻率固定(通常為工頻 50Hz

58、)的交流電(三相的或單相的)變換成頻率連續(xù)可調(diào)(多數(shù)為 0-400Hz)的三相交流電。變頻器的輸入(R.S.T)接至頻率固定的三相交流電源，輸出端(U.V.W)輸出的是頻率在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的三相交流電，接至電動機。3.2.1 變頻器的基本構(gòu)成通用變頻器的基本構(gòu)成主要由主電路(包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器)和控制電路組成。1、整流器電網(wǎng)側(cè)的變流器是整流器，它的作用是把三相(也可以是單相)交流電整流成直流電。2、逆變器負載側(cè)的變流器為逆變器。最常見的結(jié)構(gòu)形式是利用六個半導體主開關(guān)器件組成三相橋式逆變電路。只要有規(guī)律地控制逆變器中主開關(guān)器件的通與斷，就可以得到任意頻率的三相交流電輸出。3、中

59、間直流環(huán)節(jié)由于逆變器的負載為異步電動機，屬于感性負載。無論電動機處于電動狀態(tài)或是發(fā)電制動狀態(tài)，其功率因數(shù)總不會為 1。因此，在中間直流環(huán)節(jié)和電動機之間總會有無功功率的交換。這種無功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲能組件(電容器或電抗器)來緩沖，所以又稱中間直流環(huán)節(jié)為中間直流儲能環(huán)節(jié)。4、控制電路控制電路常由運算電路、檢測電路、控制信號的輸入、輸出電路和驅(qū)動電路等構(gòu)成。其主要任務(wù)是完成對逆變器的開關(guān)控制、對整流器的電壓控制以及完成各種保護功能等。控制方法可以采用模擬控制或數(shù)字控制。高性能的變頻器目前己經(jīng)采用微型計算機進行全數(shù)字控制，盡可能簡化硬件電路，主要依靠軟件來完成各種功能。由于軟件的靈活性，數(shù)字控

60、制方式?？梢酝瓿赡M控制方式難以完成的控制。圖 3.2 所示為變頻器的使用。圖 3.2 變頻器的使用3.2.2 變頻器的分類1、按變換環(huán)節(jié)分（1）交交變頻器又稱為直接式變頻器。它是把頻率固定的交流電源直接變換成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電源。其主要優(yōu)點是沒有中間環(huán)節(jié)，故變換效率高，但其連續(xù)可調(diào)的頻率范圍窄，一般為額定頻率的 1/2 以下(0fN/2)，故它主要用于容量較大的低速拖動系統(tǒng)中。（2）交直交變頻器又稱為間接式變頻器。它是先把頻率固定的交流電整流成直流電，再把直流電逆變成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電。由于把直流電逆變成交流電的環(huán)節(jié)較易控制，因此，在頻率的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，在改替變頻后電動機的特性等方面，都具