摘要 隨著我國經濟的高速發展，微電子技術、計算機技術和自動控制技術也得到了迅速發展，交流變頻調速技術已經進入一個嶄新的時代，其應用越來越廣。而電梯作為現代高層建筑的垂直交通工具，與人們的生活緊密相關，隨著人們對其要求的提高，電梯得到了快速發展，其拖動技術已經發展到了調頻調壓調速，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上，采用PLC對電梯進行控制，通過合理的選擇和設計，提高了電梯的控制水平，并改善了電梯運行的舒適感，使電梯達到了較為理想的控制效果。 關鍵詞:PLC控制變頻調速電梯舒適感 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technology has developed from DC timing to AC variable frequency timing and its logic control- relay control also has been replaced by PLC.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 詳細摘要 1.課題的必要性與發展概況 進入九十年代，隨著科學技術的發展和計算機技術的廣泛應用，人們對電梯的安全性、可靠性的要求越來越高，繼電器控制的弱點就越來越明顯。可編程序控制器(PLC)是根據順序邏輯控制的需要而發展起來的，是專門為工業環境應用而設計的數字運算操作的電子裝置。鑒于其種種優點，目前，電梯的繼電器控制方式已逐漸被PLC控制代替。同時，由于電機交流變頻調速技術的發展電梯的拖動方式已由原來直流調速逐漸過渡到了交流變頻調速。因此，PLC控制技術加變頻調速已成為現代電梯行業的一個熱點。 PLC是一種用于自動化控制的專用計算機，實質上屬于計算機控制方PLC控制一般具有可靠性高、易操作、維修、編程簡單、靈活性強等特點 電梯采用了PLC控制，用軟件實現對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。控制系統結構簡單，外部線路簡化.另外可方便地增加或改變控制功能。也可進行故障自動檢測與報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修。 隨著電力電子技術、微電子技術和計算機控制技術的飛速發展，交流變頻調速技術的發展也十分迅速。電動機交流變頻調速技術是當今節電、改善工藝流程以提高產品質量和改善環境、推動技術進步的一種主要手段。變頻調速以其優異的調速性能和起制動性能、高效率、高功率因數和節電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優點而被國內外公認為最有發展前途的調速方式。 變頻調速電梯使用了先進的SPWM技術，明顯改善了電梯運行質量和性能;調速范圍廣、控制精度高，動態性能好，舒適、安靜、快捷，幾乎可與直流電機媲美。同時明顯改善了電動機供電電源的質量，減少了諧波，提高了效率和功率因數，節能顯著。 2.方案選擇 本設計通過多種方案的比較和對照，完成了電梯控制系統中變頻器和可編程控制器的選擇。 2.1變頻器的選擇 隨著變頻器性能價格比的提高，交流變頻調速已應用到許多領域，由于變頻調速的諸多優點，使得交流變頻調速在電梯行業也得到廣泛應用。目前，有為電梯控制而設計的專用變頻器，其功能較強，使用靈活，但其價格昂貴。因此，本設計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、設計和編程，同樣可以達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，而電梯行業中使用的變頻器的品牌也不少，其控制系統的結構也不盡相同，但其總的控制思想卻是大同小異。 電梯的調速要求除了一般工業控制的靜態、動態性能外，他的舒適度指標往往是選擇的一項重要內容。本設計中拖動調速系統的關鍵在于保證電梯按理想的給定速度曲線運行，以改善電梯運行的舒適感;另外，由于電梯在建筑物內的耗電量占建筑物總用電量的相當比例，因此，電梯節約用電日益受到重視。考慮以上各種因素，本設計選用安川VS-61665型全數字變頻器，它具有磁通矢量控制、轉差補償、負載轉矩自適應等一系列先進功能，可以最大限度地提高電機功率因數和電機效率，同時降低了電機運行損耗，特別適合電梯類負載頻繁變化的場合。 2. 2可編程序控制器(PLC)的選擇 根據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計數器。又因為電梯是雙向運行的，所以PLC還須具有可逆計數器。綜合考慮后，本設計選擇了日本三菱公司生產的FX系列機。FX系列機具有體積小，功能較強，價格便宜，使用靈活、方便等優點。本設計按四層的電梯考慮。 3系統硬件設計 3.1變頻器參數設置 參數設置原則:(1)為減小啟動沖擊及增加調速的舒適感，其速度環的比例系數宜小些，而積分時間常數宜大些;(2)為了提高運行效率，快車頻率應選為工頻，而爬行頻率要盡可能低些，以減小停車沖擊;(3)零速一般設置為Oft，帶速抱閘將影響舒適感;(4)變頻器其他常用參數可根據電網電壓和電機銘牌數據直接輸入。 3.1.1變頻器容量計算 變頻器的功率可根據曳引機電機功率、電梯運行速度、電梯載重與配重進行選取。設電梯曳引機電機功率為P1電梯運行速度為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。 電機功率P1，變頻器功率P應接近于電機功率P1，相對于P2留有較大裕量，可取P≈l.5P2 3.1.2變頻器制動電阻參數的計算 由于電梯為位能負載，電梯運行過程中產生再生能量，所以變頻調速裝置應具有制動功能.帶有逆變功能的變頻調速裝置通過逆變器雖然能夠將再生能量回饋電網，但成本太高.采用能耗制動方式通過制動單元將再生能量消耗在制動電阻上，成本較低而且具有良好的使用效果.能耗制動電阻R1的大小應使制動電流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.由于制動電阻的工作不是連續長期工作，因此其功率可以大大小于通電時消耗的功率. 3. 2 PLC控制系統設計 電梯PLC的控制系統和其他類型的電梯控制系統一樣主要由信號控制系統和拖動控制系統兩部分組成。圖3.1為電梯PLC控制系統的基本結構圖，主要硬件包括PLC主機及擴展、機械系統、轎廂操縱盤、廳外呼梯盤、指層器、門機、調速裝置與主拖動系統等。系統控制核心為PLC主機，操縱盤、呼梯盤、井道及安全保護信號通過PLC輸入接口送入PLC，存儲在存儲器并由PLC軟件運算處理，然后經輸出接口分別向指層器及召喚指示燈等發出顯示信號，向拖動和門機控制系統發出控制信號。 3.3系統結構框圖 1緒論 繼電器組成的順序控制系統是最早的一種實現電梯控制的方法。但是，進入九十年代，隨著科學技術的發展和計算機技術的廣泛應用，人們對電梯的安全性、可靠性的要求越來越高，繼電器控制的弱點就越來越明顯。可編程序控制器(PLC)最早是根據順序邏輯控制的需要而發展起來的，是專門為工業環境應用而設計的數字運算操作的電子裝置。鑒于其種種優點，目前，電梯的繼電器控制方式己逐漸被PLC控制所代替。同時，由于電機交流變頻調速技術的發展，電梯的拖動方式己由原來直流調速逐漸過渡到了交流變頻調速。因此，PLC控制技術加變頻調速技術己成為現代電梯行業的一個熱點。 1 .1電梯繼電器控制系統的特點及存在問題 1 .1 .1電梯繼電器控制系統的優點 (1)所有控制功能及信號處理均由硬件實現，線路直觀，易于理解和掌握，適合于一般技術人員和技術工人所掌握。 (2)系統的保養、維修及故障檢查無需較高的技術和特殊的工具、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這類電梯，技術成熟，已形成系列化產品，技術資料圖紙齊全，熟悉、掌握的人員較多。 1. 1. 2電梯繼電器控制系統存在的問題 (1)系統觸點繁多、接線線路復雜，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較復雜的控制功能，使系統的控制功能不易增加，技術水平難以提高。 (3)電磁機構及觸點動作速度比較慢，機械和電磁慣性大，系統控制精度難以提高。 (4)系統結構龐大，能耗較高，機械動作噪音大。 (5)由于線路復雜，易出現故障，因而保養維修工作量大，費用高;而且檢查故障困難，費時費工。 電梯繼電器控制系統故障率高，大大降低了電梯的可靠性和安全性，經常造成停梯，給乘用人員帶來不便和驚憂。且電梯一旦發生沖頂或蹲底，不但會造成電梯機械部件損壞，還可能出現人身事故。 1. 2 PLC及在電梯控制中的應用特點 1. 2. 1 PLC的特點 PLC是一種用于工業自動化控制的專用計算機，實質上屬于計算機控制方式。PLC與普通微機一樣，以通用或專用CPU作為字處理器，實現通道(字)的運算和數據存儲，另外還有位處理器(布爾處理器)，進行點(位)運算與控制。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、維修、編程簡單、靈活性強