電氣工程與自動(dòng)化畢業(yè)論文基于交流變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</p><p>　　基于交流變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 電氣工程與自動(dòng)化 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào)

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展，人們對電梯的要求由原先方便方面發(fā)展到現(xiàn)在的舒適，快捷

3、方面發(fā)展。調(diào)速方面由原先的改變極對數(shù)，改變電壓調(diào)速到現(xiàn)在的主流調(diào)速方式變頻變壓調(diào)速即VVVF調(diào)速；電梯控制系統(tǒng)的邏輯運(yùn)算從原先的傳統(tǒng)的繼電器控制到現(xiàn)在的PLC控制，具有線路簡單，維護(hù)方便，故障率小的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　本文介紹了現(xiàn)代電梯的發(fā)展歷史，電梯的基本結(jié)構(gòu)，對變頻調(diào)速系統(tǒng)原理進(jìn)行了分析，接著對VVVF調(diào)速系統(tǒng)電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并分析了電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，對電梯以后的發(fā)展趨勢簡要的做了分析?，F(xiàn)

4、在主流的調(diào)速系統(tǒng)交流變頻變壓調(diào)速系統(tǒng)，采用改變頻率來改變電梯的速度，同時(shí)利用開關(guān)器件來改變電壓，防止電動(dòng)機(jī)磁通增大，導(dǎo)致勵(lì)磁電流迅速變大，使電機(jī)未工作已經(jīng)過熱而損壞。電梯的調(diào)速系統(tǒng)影響著人們乘坐電梯的舒適度，因此，對變頻器的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，能更好的選擇變頻器，使人們有更好的乘坐電梯。在控制方面，對PLC的硬件方面和軟件方面都做了簡要的分析，對PLC的了解與設(shè)計(jì)，更好的搭配變頻器，能更好的調(diào)節(jié)速度，改善運(yùn)行的舒適感。通過PLC的軟件來控制樓

5、層計(jì)數(shù)、開門控制和平層信號(hào)，比傳統(tǒng)繼電器提高了安全性和可靠性。通過旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電梯的位移精確控制。利用PLC大大減少了線路，反應(yīng)能力變強(qiáng)，維修率變低。最后分析了今后電梯的發(fā)展趨勢。</p><p>　　關(guān)鍵字：電梯；PLC；變頻調(diào)速；繼電器</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the

6、 rapid development of our country's economic construction, people on the elevator requirements in by original have evolved into convenient, quick and aspect development. Comfortable.Speed by the original change in ex

7、tremely logarithms, change voltage to the mainstream of speed now variable pressure speed adjustment way conversion speed namely VVVF speed;The elevator control system of the logical operation from previously traditional

8、 relay control to now the PLC control, has the circuit i</p><p>　　This paper introduces the development history of modern lifts the basic structure, the elevator, and analyzes the elevator electric drive sys

9、tem, control system, the development trend of elevator after analyzed briefly.Now the mainstream of the drive system ac frequency conversion speed system, using variable pressure changes frequency to change elevator rate

10、, and using switch device to change voltage increase, prevent motor flux, leading to excitation current rapid change, make the motor work h</p><p>　　Key word: elevator ;PLC; frequency control; relay</p>

11、;<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前言1</b></p><p>　　第1章 電梯系統(tǒng)的發(fā)展及其結(jié)構(gòu)2</p><p>　　1.1電梯系統(tǒng)的發(fā)展2</p><p>　　1.2電梯的分類2</p><p>　　1.3電梯的組成

12、2</p><p>　　第2章 異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)5</p><p><b>　　2.1定子5</b></p><p><b>　　2.2轉(zhuǎn)子5</b></p><p><b>　　2.3氣隙6</b></p><p>　　第3章 異步電動(dòng)機(jī)

13、VVVF調(diào)速的基本原理7</p><p>　　3.1 變頻調(diào)速的基礎(chǔ)知識(shí)7</p><p>　　3.2變頻調(diào)速的分類7</p><p>　　3.3VVVF交流調(diào)速原理7</p><p>　　第4章 VVVF調(diào)速電梯的控制電路9</p><p><b>　　4.1 變頻器9</b><

14、;/p><p>　　4.2整流電路10</p><p>　　4.3濾波電路10</p><p>　　4.4限流，制動(dòng)電路10</p><p>　　4.5逆變電路11</p><p>　　4.6PWM控制器11</p><p>　　4.7數(shù)字控制器12</p><p&g

15、t;　　4.8變頻器容量計(jì)算12</p><p>　　4.9變頻器制動(dòng)電阻的計(jì)算13</p><p>　　第5章PLC控制系統(tǒng)的硬件開發(fā)14</p><p>　　5.1PLC控制系統(tǒng)硬件開發(fā)14</p><p>　　5.2速度、位置檢測裝置14</p><p>　　5.3信號(hào)控制系統(tǒng)15</p>

16、<p>　　5.4I/O點(diǎn)數(shù)的分配及機(jī)型選擇15</p><p>　　第6章 系統(tǒng)軟件開發(fā)18</p><p>　　6.1電梯的開關(guān)門回路18</p><p>　　6.2內(nèi)指令信號(hào)處理與外召喚信號(hào)處理19</p><p>　　6.3電梯的選層定向與反向截梯19</p><p>　　6.4呼梯鈴與

17、故障報(bào)警21</p><p>　　6.5電梯的消防運(yùn)行回路21</p><p>　　6.6電梯的發(fā)展趨勢22</p><p><b>　　總結(jié)23</b></p><p><b>　　致謝24</b></p><p><b>　　[參考文獻(xiàn)]25<

18、/b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　伴隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人們的居住和工作環(huán)境對電梯的需求的變大，為適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展，必須引入新技術(shù)到電梯系統(tǒng)中，使電梯的性能不斷的提升以及使人們乘坐電梯的舒適度不斷的提升。</p><p>　　20世紀(jì)上半葉之前，電梯大多使用直流電機(jī)作為拖動(dòng)裝置，因?yàn)橹绷麟姍C(jī)具有調(diào)速容易，轉(zhuǎn)

19、矩較大的優(yōu)點(diǎn)，但是由于它工作是噪音大，維護(hù)時(shí)麻煩，價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)。因此，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，馬上被交流異步電機(jī)所取代。</p><p>　　交流異步電動(dòng)機(jī)具有制造價(jià)格低，維護(hù)方便且體積小等優(yōu)點(diǎn)。它被用于電梯曳引系統(tǒng)。其調(diào)速方式由原先的變極調(diào)速，到之后的變壓調(diào)速到現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用的變頻變壓調(diào)速即VVVVF。</p><p>　　傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)由繼電器控制邏輯部分，但是由于繼電器具有線路

20、復(fù)雜，反應(yīng)慢，長時(shí)間工作損壞器件，維修頻繁、麻煩的缺點(diǎn)，逐漸被可編程控制器(即PLC)所取代，它是根據(jù)數(shù)據(jù)邏輯控制器發(fā)展起來的，具有邏輯運(yùn)算快，維修方便，線路大大的簡潔明了等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　由于交流變頻技術(shù)的發(fā)展，與PLC邏輯控制的配合使用，是電梯的安全性，可靠性大大提升的同時(shí)，也改變它乘坐電梯的舒適度，還能保證電梯的平層精度，降低能耗，節(jié)約了資源。</p><p>　　本文主

21、要介紹了當(dāng)代電梯系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，分析剖解VVVF調(diào)速系統(tǒng)的基本原理，并對PLC進(jìn)行了解和分析，以及以后電梯的發(fā)展趨勢。</p><p>　　第1章電梯系統(tǒng)的發(fā)展及其結(jié)構(gòu)</p><p>　　1.1電梯系統(tǒng)的發(fā)展</p><p>　　在160年前電梯已經(jīng)悄無聲息的步入我們的生活當(dāng)中。</p><p>　　1854年，美國人伊萊沙·格雷夫斯

22、·奧的斯在紐約水晶宮舉行的世界博覽會(huì)上第一次向世人展示了他的偉大發(fā)明。他登上滿載貨物的升降梯平臺(tái)上，命令助手將平臺(tái)拉升到能使觀眾都能看到的高度，然后讓助手用利斧砍斷了升降梯的提拉纜繩。使人們驚訝的是升降梯并沒有墜毀，這是由于奧的斯發(fā)明的升降梯安全裝置起了作用把它固定在半空中?！耙磺邪踩?，先生們。”站在升降梯平臺(tái)上的奧的斯先生向周圍觀看的人們揮手致意。誰也沒料想到，人類第一部升降梯由此產(chǎn)生的。 隨著時(shí)間的推移，用液壓驅(qū)動(dòng)的，

23、采用水作為液壓介質(zhì)的升降梯在經(jīng)過威廉·湯姆遜的研究產(chǎn)生了。通過這些升降梯的基礎(chǔ)，一代又一代富有創(chuàng)新精神的工程師們在這些基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)升降梯的技術(shù)。然而，一旦升降梯拉升纜繩發(fā)生斷裂時(shí)，負(fù)載平臺(tái)就一定會(huì)發(fā)生墜毀事故，這個(gè)關(guān)鍵的問題始終沒有得到解決。 人類使用升降工具的歷史徹底的被奧的斯的發(fā)明所改變了。1889從那以后，升降梯已經(jīng)變成了一種工具，用來方便的運(yùn)輸貨物，升降梯在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。同年12月，美國奧的斯電梯公司制

24、造出了名副其實(shí)的電梯，它通過直流電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，采用蝸輪減速器帶動(dòng)卷筒上纏繞的繩索，懸掛并升降轎廂。1892</p><p>　　在這之后的幾十年里，電梯的自動(dòng)平層控制機(jī)系統(tǒng)和通過改變電動(dòng)機(jī)極數(shù)的調(diào)速方法來調(diào)整電梯運(yùn)行速度的技術(shù)相繼研制成功，20世紀(jì)30年代，世界上第一臺(tái)運(yùn)行速度為6m/的電梯被安裝在美國紐約國際大廈。</p><p>　　第二次世界大戰(zhàn)后，隨著新技術(shù)的電子技術(shù)被使用在電梯上

25、，陸續(xù)出現(xiàn)了，群控、超高速電梯。</p><p>　　隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的開發(fā)與研制，交流電梯的調(diào)速性能大大改善。20世紀(jì)80年代，隨著開關(guān)器件的不斷發(fā)展，通過控制電機(jī)定子供電電壓與頻率改變來調(diào)節(jié)電梯速度的調(diào)壓調(diào)頻技術(shù)的研發(fā)，出現(xiàn)了VVVF調(diào)速電梯。當(dāng)今絕大多數(shù)電梯都使用VVVVF調(diào)速方式。</p><p><b>　　1.2電梯的分類</b>&

26、lt;/p><p>　　按速度分類：低速電梯、快速電梯、高速電梯、超高速電梯[1]</p><p>　　按用途分類：乘客電梯、住宅電梯、觀光電梯、載貨電梯、客貨電梯、醫(yī)用電梯、雜物電梯、汽車電梯、自動(dòng)扶梯、自動(dòng)人行道、其他電梯[1]</p><p>　　按拖動(dòng)方式分類：交流電梯、直流電梯、液壓電梯、齒輪齒條電梯、螺桿式電梯、直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯[1]</p>

27、<p>　　按有、無司機(jī)分類：有司機(jī)電梯、無司機(jī)電梯、有/無司機(jī)電梯[1]</p><p>　　按控制方式分類：手柄操縱控制電梯、按鈕控制電梯、信號(hào)控制電梯、集選控制電梯、并聯(lián)控制電梯、群控電梯、微機(jī)控制電梯[1]</p><p>　　按曳引機(jī)結(jié)構(gòu)分類：有齒曳引機(jī)電梯、無齒曳引機(jī)電梯[1]</p><p><b>　　1.3電梯的組成<

28、/b></p><p>　　電梯基本結(jié)構(gòu)圖如圖1.1所示：</p><p>　　圖1.1 電梯基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　1—減速箱 2—曳引機(jī)3-曳引機(jī)底盤4—導(dǎo)向輪5—限速器6—導(dǎo)軌支架7—曳引鋼絲繩</p><p>　　8—開關(guān)碰塊9—終端緊急開關(guān)10—轎廂架11—轎廂門12—導(dǎo)軌13—對重14—補(bǔ)償鏈</p>&

29、lt;p>　　15—補(bǔ)償鏈導(dǎo)向輪 16—張緊裝置17—制動(dòng)器 18—曳引電動(dòng)機(jī)19—電氣控制柜 20—電源開關(guān) 21—位置檢測開關(guān) 22—開門機(jī) 23—轎內(nèi)操縱盤 24—轎廂 25—隨行電纜 26—呼梯盒 27一廳門 28—緩沖器</p><p>　　電梯的組成基本由曳引系統(tǒng)，導(dǎo)向系統(tǒng)，轎廂，門系統(tǒng)，重量平衡系統(tǒng)，電力拖動(dòng)系統(tǒng)，電力控制系統(tǒng)，安全保護(hù)系統(tǒng)組成。</p><p><

30、;b>　　曳引系統(tǒng)</b></p><p>　　電梯要完成向上或者向下運(yùn)行，它需要一組裝置為它提供一個(gè)動(dòng)力，那就是曳引系統(tǒng)，它為電梯輸出動(dòng)力進(jìn)而傳統(tǒng)動(dòng)力。其由曳引機(jī)，曳引輪，曳引繩，導(dǎo)向輪，反繩輪等五大部分組成。</p><p>　　電梯的轎廂和對重裝置作上、下運(yùn)動(dòng)是通過曳引機(jī)來完成的。它主要由曳引電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速箱、曳引輪和底座組成。</p><

31、p>　　曳引電動(dòng)機(jī)是為電梯提高輸出動(dòng)力，因?yàn)殡娞菰谶\(yùn)行中要經(jīng)常起、制動(dòng)，短時(shí)工作，正、反方向運(yùn)行，因此曳引電動(dòng)機(jī)必須要有能經(jīng)常起、制動(dòng)與正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行以及重復(fù)短時(shí)工作的特點(diǎn)。啟動(dòng)電流要小，要有發(fā)電制動(dòng)，具有較硬的機(jī)械特性，調(diào)速的性能要好，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音小以及維護(hù)簡單的特性。</p><p>　　減速器是將電動(dòng)機(jī)的高轉(zhuǎn)速降為低轉(zhuǎn)速，同時(shí)要得到較大的曳引轉(zhuǎn)矩，為了適應(yīng)電梯運(yùn)行是的特性。減速器按傳動(dòng)方式可分為：蝸輪

32、蝸桿傳動(dòng)和斜齒輪傳動(dòng)，我們大多使用渦輪蝸桿傳動(dòng)。蝸輪蝸桿傳動(dòng)器的減速比E由蝸輪齒數(shù)Z1和蝸桿的螺線數(shù)Z2之比決定，即：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　曳引輪是電梯賴以運(yùn)行的主要部件之一，當(dāng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過曳引繩和曳引輪之間的摩擦力驅(qū)動(dòng)轎廂作上下運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　制動(dòng)器是電梯重要的安全裝置，它能對

33、主軸起制動(dòng)的作用，能使工作中的電梯轎廂停車，還能起到準(zhǔn)確平層的作用。</p><p>　　電梯處于靜止時(shí)，曳引電機(jī)和電磁制動(dòng)器線圈中均無電流，此時(shí)制動(dòng)彈簧壓力作用于制動(dòng)瓦塊，此時(shí)制動(dòng)輪被抱緊，保證電梯的靜止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)曳引電機(jī)通電時(shí)，制動(dòng)電磁鐵也得電，制動(dòng)臂克服制動(dòng)彈簧的作用力，此時(shí)制動(dòng)瓦塊張開，制動(dòng)輪脫離制動(dòng)瓦塊，使電梯在無制動(dòng)情況下運(yùn)行；當(dāng)電梯轎廂達(dá)到層站需要停車時(shí)，曳引電機(jī)失電，電磁鐵線圈失電，此時(shí)磁力消失，鐵

34、心復(fù)位，制動(dòng)瓦塊再次將制動(dòng)輪抱住，則電梯停止工作。</p><p>　　制動(dòng)器還應(yīng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)電路失電時(shí)，能自動(dòng)進(jìn)行制動(dòng)，超載時(shí)能是曳引電機(jī)停止工作，切斷制動(dòng)器電流必須要有2個(gè)獨(dú)立的電氣裝置。</p><p><b>　　電梯中的安全裝置</b></p><p>　　當(dāng)電梯超速且在超速達(dá)到臨界速度時(shí)必須要有裝置進(jìn)行檢測和操縱，此裝置就是限速

35、器。限速器可分為擺錘式和離心式限速器，這是按其動(dòng)作分類的。</p><p>　　利用安全鉗和限速器來組合使用組成一個(gè)超速保護(hù)裝置。當(dāng)轎廂運(yùn)行速度超過限速器動(dòng)作速度時(shí)，限速器馬上停止工作，鋼絲繩借助摩擦力，拉起轎廂上安全鉗連桿系統(tǒng)，夾住導(dǎo)軌，超速電梯被停在導(dǎo)軌上。</p><p>　　安全鉗可分為瞬時(shí)式安全鉗和滑塊式安全鉗這是按其動(dòng)作過程的不同分類的。</p><p>

36、;　　電梯中常采用緩沖器來作為電梯極限位置的最后一道安全裝置。</p><p>　　當(dāng)所有保護(hù)都沒用時(shí)，轎廂便會(huì)沖向底層和頂層，它帶有較大的速度和能量，會(huì)造成嚴(yán)重的后果。因此，必須設(shè)置緩沖器來吸收或消耗轎廂能量，以減少損失。</p><p>　　緩沖器安裝在井道底坑上，正對轎廂緩沖板的2個(gè)稱為轎廂緩沖器，正對對重緩沖板的稱為對重緩沖器。</p><p>　　緩沖器可

37、分為彈簧緩沖器和液壓緩沖器，這是按其結(jié)構(gòu)的不同分類的。</p><p>　　為了防止電梯電氣系統(tǒng)失靈，當(dāng)轎廂到達(dá)所到位置繼續(xù)運(yùn)行，發(fā)生沖頂或墜落事故，在轎廂導(dǎo)軌的上、下終端支架上安裝的裝置就稱之為終端超越保護(hù)裝置。它主要由強(qiáng)迫減速開關(guān)、限位開關(guān)、極限開關(guān)等組成。極限開關(guān)有電氣式和機(jī)械式2種。</p><p>　　第2章異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　三相異

38、步電動(dòng)機(jī)是電梯的重要拖動(dòng)設(shè)備，它主要由兩大部分組成，即定子和轉(zhuǎn)子，在這兩者之間存在著一個(gè)較小的氣隙。其結(jié)構(gòu)圖如圖2.1所示：</p><p>　　圖2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　1—軸承；2—前端蓋；3—轉(zhuǎn)軸；4—接線盒；5—吊環(huán)；6—定子鐵心；</p><p>　　7—轉(zhuǎn)子；8—定子繞組；9—機(jī)座；10—后端蓋；11—風(fēng)罩；12—風(fēng)扇<

39、;/p><p>　　其工作原理為：當(dāng)定子通入電流后，使部分磁通穿過短路環(huán)，并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電流。通過短路環(huán)中的電流阻礙使磁通變化，致使有短路環(huán)部分和沒有短路環(huán)部分產(chǎn)生的磁通有了相位差，從而形成旋轉(zhuǎn)磁場。通電啟動(dòng)后，定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子存在著相對轉(zhuǎn)速，并與磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來，最終實(shí)現(xiàn)能量的變換。</p><p><b>　　2.1定子</b>&l

40、t;/p><p>　　三相異步電動(dòng)機(jī)的定子部分由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座這三部分組成。</p><p>　　定子鐵心是異步電動(dòng)機(jī)主磁通磁路的一部分。為使電機(jī)產(chǎn)生一個(gè)較大電磁轉(zhuǎn)矩，較強(qiáng)的旋轉(zhuǎn)磁場，又因?yàn)樾D(zhuǎn)磁場對定子鐵心以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，鐵心中磁通大小、方向都是變化的，因此必須減少旋轉(zhuǎn)磁場在定子鐵心中所引起的渦流損耗和磁滯損耗，因此采用導(dǎo)磁性能強(qiáng)的0.5mm厚并有一定槽型的硅鋼片疊壓作為定子鐵心。

41、定子鐵心如圖2.2所示：</p><p>　　定子鐵心 定子沖片</p><p>　　圖2.2 定子鐵心及沖片示意圖</p><p>　　定子繞組：許多線圈按一定規(guī)律連接起來組成定子部分的電路，即定子繞組。三相異步電動(dòng)機(jī)有3個(gè)獨(dú)立的定子繞組，即三相繞組，它是對稱的，每相都有若干線圈，每個(gè)線圈都由若干匝數(shù)。當(dāng)定子通入三相交流電時(shí)，就會(huì)在定

42、子上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。</p><p>　　機(jī)座：機(jī)座起到固定和支撐定子鐵心的作用。</p><p><b>　　2.2轉(zhuǎn)子</b></p><p>　　轉(zhuǎn)子鐵心，轉(zhuǎn)子繞組個(gè)轉(zhuǎn)軸這三部分組成了三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子部分。</p><p>　　轉(zhuǎn)子鐵心：它和定子鐵心一樣也是電動(dòng)機(jī)主磁通磁路的一部分，也是由0.5mm厚沖槽的硅鋼片

43、疊成。</p><p>　　轉(zhuǎn)子繞組：轉(zhuǎn)子繞組可分為籠型和繞行型兩種這是按其按其結(jié)構(gòu)分的。</p><p>　　籠型繞組：籠型繞組是在轉(zhuǎn)子鐵心的槽內(nèi)插進(jìn)銅條，銅條兩端分別焊在兩個(gè)銅環(huán)上，構(gòu)成閉合回路。由于其形狀像籠子，故稱籠型繞組，如圖2.3所示：</p><p>　　圖2.3 籠型轉(zhuǎn)子繞組</p><p>　　繞線型繞組：它是一個(gè)對稱三相繞

44、組，這個(gè)三相繞組接成星形，再通過電刷使轉(zhuǎn)子繞組和外電路連接。</p><p><b>　　2.3氣隙</b></p><p>　　氣隙的大小關(guān)系到異步電動(dòng)機(jī)的性能好壞。因此必須保持氣隙的大小適合。</p><p>　　第3章異步電動(dòng)機(jī)VVVF調(diào)速的基本原理</p><p>　　3.1 變頻調(diào)速的基礎(chǔ)知識(shí)</p>

45、;<p>　　根據(jù)交流異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的公式：</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　我們發(fā)現(xiàn)，只要改變電動(dòng)機(jī)的頻率就可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即可實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速。</p><p>　　變頻調(diào)速不涉及異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子電路，所以可以采用籠型異步電動(dòng)機(jī)作為生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)?；\型異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，又耐用堅(jiān)

46、固的優(yōu)點(diǎn)使變頻調(diào)速有了很大的發(fā)展前景。當(dāng)人數(shù)一定時(shí)，電梯屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，磁通會(huì)隨頻率的改變而改變，使電機(jī)效率降低因此改變頻率的同時(shí)必須改變電壓，是刺痛保持基本不變。由于變頻電源很難得到，因此，人們對變頻調(diào)速的努力基本花在變頻電源上。50-60年代，人們研究采用了交流發(fā)電機(jī)組作為變品電源．這種機(jī)組變頻方法設(shè)備復(fù)雜，造價(jià)高，因此無法推廣使用。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，60-70年代出現(xiàn)了可控硅變頻器，這些電子變頻器體積小，運(yùn)行噪音小，維護(hù)管理

47、方便簡單，因此電子變頻器進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。隨著開關(guān)元件工作頻率的提高，變頻器輸出電壓的波形更加接近正弦波，適合實(shí)際應(yīng)用。之后矢量控制理論的提出，使變頻調(diào)速的轉(zhuǎn)矩控制達(dá)到和直流調(diào)速相當(dāng)?shù)某潭取，F(xiàn)今，變頻調(diào)速電梯已經(jīng)大量的進(jìn)入市場，逐步取代其它傳統(tǒng)方式拖動(dòng)的電梯，成為電梯的主流發(fā)展產(chǎn)品。</p><p>　　3.2變頻調(diào)速的分類</p><p>　　1.按有無直流環(huán)節(jié)分類可分為：交—直—交變頻

48、</p><p><b>　　交—交變頻</b></p><p>　　交交變頻調(diào)頻范圍小，多用于低轉(zhuǎn)速，大轉(zhuǎn)矩場合。因此電梯中基本不用。</p><p>　　2.按直流環(huán)節(jié)的特點(diǎn)可分為：電壓型和電流型</p><p>　　3.按改善輸出電壓電流波形的方法可分為：采用多重化技術(shù)</p><p>　　

49、采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)</p><p>　　簡單的變頻器其輸出電壓，電流不好，含有比較嚴(yán)重的高次諧波分量，它會(huì)使電機(jī)發(fā)熱，振動(dòng)，因此必須削弱變頻器輸出的高次諧波。脈寬調(diào)制的基本思路就是用一組脈沖波來取代簡單變頻器的單個(gè)的方波，這組脈沖波得寬度具有正弦波變化的規(guī)律，幅度相同。</p><p>　　4.按變頻橋鎖采用的開關(guān)元件類型可分為：SCR變頻</p><p><

50、;b>　　GTO變頻</b></p><p><b>　　GTR變頻</b></p><p><b>　　IGBT變頻</b></p><p>　　3.3VVVF交流調(diào)速原理</p><p>　　電動(dòng)機(jī)定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢公式為：</p><p><b&

51、gt;　?。?.2）</b></p><p>　　假如忽略電機(jī)定子繞組的阻抗的壓降，則進(jìn)線端電壓近似等于定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢，即</p><p><b>　　（3.3）</b></p><p>　　由公式可以看出，由于繞組匝數(shù)和繞組系數(shù)為常數(shù)，當(dāng)U不變，頻率改變的同時(shí)磁通也會(huì)變化。</p><p>　　又由公

52、式可知交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩公式為:</p><p><b>　?。?.4）</b></p><p>　　由式（3.3）當(dāng)頻率下降時(shí)，由于輸入端電壓不變因此磁通上升。由（3.4）可知當(dāng)人數(shù)一定時(shí)，電梯屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，因此磁通上升，將導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電流有功分量降低，使電動(dòng)機(jī)的效率降低。</p><p>　　交流異步電動(dòng)機(jī)的磁化特性曲線如圖3.1所示：

53、 </p><p>　　圖3.1 交流異步電動(dòng)機(jī)的磁化曲線</p><p>　　由曲線可知，磁通進(jìn)入飽和區(qū)，磁通過大會(huì)導(dǎo)致勵(lì)磁電流Im大大的增加，導(dǎo)致電機(jī)過熱損壞。因此要保持磁通保持基本不變。</p><p>　　由上述兩方面可知，我們必須要求磁通保持基本不變。</p><p>　　由式（3.4）可知，</p>

54、;<p><b>　?。?.5）</b></p><p>　　為了使磁通保持不變，在改變頻率的同時(shí)必須同時(shí)改變定子繞組電動(dòng)勢E1。由公式（3.5）可知，當(dāng)頻率降低的時(shí)候，應(yīng)相應(yīng)的減小定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢。當(dāng)頻率上升的時(shí)候，為使磁通保持基本不變，也應(yīng)該相應(yīng)的增加定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢。當(dāng)頻率高于電機(jī)的額定頻率時(shí)，電機(jī)定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢也相應(yīng)的高于額定電動(dòng)勢。這樣會(huì)對電機(jī)的絕緣造成

55、威脅，因此只能保持電機(jī)的電動(dòng)勢為額定電動(dòng)勢，這時(shí)磁通會(huì)下降。</p><p><b>　　根據(jù)以上分析可知，</b></p><p>　　1.當(dāng)＜時(shí)，應(yīng)保持磁通不變，改變頻率的同時(shí)改變電壓。</p><p>　　2.當(dāng)＞時(shí)，應(yīng)保持定子繞組的電動(dòng)勢為額定電動(dòng)勢，即不變。</p><p>　　由上述可知，變頻調(diào)速在基頻以上時(shí)

56、，必須變頻的同時(shí)改變電壓，即VVVF調(diào)速。如果，改變頻率時(shí)不改變電壓，則會(huì)導(dǎo)致磁通增大，勵(lì)磁電流迅速增大，電機(jī)過熱而損壞。</p><p>　　第4章VVVF調(diào)速電梯的控制電路</p><p>　　利用SPWM實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)VVVF調(diào)速的電梯，它的控制電路主要由數(shù)字控制器、PWM控制器、變頻器、基極驅(qū)動(dòng)電路和電流檢測等組成。其原理圖如圖4.1所示：</p><p>

57、　　圖4.1 調(diào)速系統(tǒng)主電路圖</p><p><b>　　4.1 變頻器</b></p><p>　　VVVVF電梯的變頻調(diào)速的核心是變頻器，它的調(diào)速性能決定異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能。</p><p><b>　　交—交變頻器</b></p><p>　　它是將頻率固定的交流電源通過開關(guān)器件直接換成頻

58、率可調(diào)的交流電源，它的優(yōu)點(diǎn)是變換頻率高，但是要用到的器件比較多而且存在可調(diào)范圍小的缺點(diǎn)。因此多用于大轉(zhuǎn)矩，低轉(zhuǎn)速的情況下。其工作原理圖如圖4.2所示：</p><p>　　圖4.2 交-交變頻器原理</p><p><b>　　交—直—交變頻器</b></p><p>　　它是采用中間環(huán)節(jié)即把頻率固定的甲流電源通過整流橋整流成直流電，再通過逆變

59、電路，把直流電逆變成頻率可調(diào)的交流電源。把直流電逆變成交流電能很好的控制，因此在頻率調(diào)節(jié)的范圍很大，而且變頻后電機(jī)的特性也會(huì)改善，因此，VVVF電梯中都是用交—直—交變頻器。其工作原理圖如圖4.3所示：</p><p>　　圖4.3 交-直-交變頻器原理</p><p><b>　　4.2整流電路</b></p><p>　　不可控整流電路由3

60、塊二極管模塊組成，而每個(gè)二極管模塊由2只二極管組成。在整理電路與逆變電路之間并聯(lián)一只大電容，防止整流開始時(shí)產(chǎn)生的大電流對二極管模塊的沖擊，并且要對整流前預(yù)先充電。</p><p>　　整流電路的基本參數(shù)：</p><p>　　整流橋輸出電壓的平均值：</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　每

61、個(gè)整流管的整流平均值：</p><p>　　負(fù)載上的平均電流：（4.2），每個(gè)二級(jí)管在一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通120°流過的電流總是的1/3，因此</p><p><b>　?。?.3）</b></p><p>　　每個(gè)整流管的反向峰值電壓：</p><p>　　當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)，我們忽略其正向壓降，則兩端的反向峰值電壓：

62、</p><p><b>　?。?.4）</b></p><p>　　據(jù)此，我們可以選擇適合的二極管，選擇的二極管應(yīng)比計(jì)算的大一個(gè)級(jí)別。</p><p><b>　　4.3濾波電路</b></p><p>　　因?yàn)榻?jīng)過整流器輸出的整流電路是脈動(dòng)的直流電壓，因此，必須加上濾波電路來得到平滑的直流電壓。

63、濾波電路的作用是抑制交流電壓保留直流電壓，通常采用大電容或者大電感來進(jìn)行濾波，本文采用大電容來進(jìn)行濾波，它還可以起到在整流電路與逆變電路之間的去耦，以消除二者相互之間的干擾，它還能使負(fù)載上的電壓大小不受負(fù)載的變化而變化，使其保持一個(gè)基本恒定不變的值。在整流開始時(shí)，大電容能減小對二極管模塊的沖擊。</p><p>　　4.4限流，制動(dòng)電路</p><p>　　限流電路：在電壓型整流電路中，由

64、于在接通電源時(shí)濾波電容預(yù)充電電流很大，可能會(huì)使二極管模塊損壞，因此，必須安裝限流電阻來限制電流的大小防止二極管損壞，當(dāng)接通電源時(shí)，限流電阻被接入電路中，當(dāng)充電到一定程度后用開關(guān)短接限流電阻。</p><p>　　制動(dòng)電路：由制動(dòng)電阻和制動(dòng)控制管這兩部分組成了制動(dòng)電路。</p><p>　　制動(dòng)電阻：電動(dòng)機(jī)在降速是會(huì)處在再生制動(dòng)狀態(tài)下，它會(huì)回饋能量到直流電路中，使電壓不斷上升，造成危險(xiǎn)，因此

65、，采用制動(dòng)電阻來消耗掉這部分能量，使電壓保持在允許范圍內(nèi)。</p><p>　　制動(dòng)控制管：功率晶體管及其驅(qū)動(dòng)電路組成了制動(dòng)控制管，為了控制流經(jīng)制動(dòng)電阻的放電電流。</p><p><b>　　4.5逆變電路</b></p><p>　　逆變電路是VVVF調(diào)速電梯控制電路的最重要的部分，它是把頻率固定的直流電壓變成頻率、電壓都可調(diào)的交流電壓，以

66、此來調(diào)節(jié)電梯速度。它一般由逆變橋、續(xù)流電路和緩沖電路三部分組成。采用IGBT作為功率管。讓每個(gè)橋臂的導(dǎo)電角度為180°，促使上下一組逆變橋交替導(dǎo)電，即為180°導(dǎo)電方式。電路圖如圖4.4所示：</p><p><b>　　圖4.4 逆變電路</b></p><p><b>　　逆變橋</b></p><p&

67、gt;　　由6個(gè)IGBT功率管V1-V6組成三相逆變橋。當(dāng)V1-V6工作在開關(guān)狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)通時(shí)相當(dāng)于開關(guān)打開。截止時(shí)相當(dāng)于開關(guān)斷開；V1-V6交替通、斷，將由整流電路整流后的直流電壓改變成交流電壓。IGBT開關(guān)速度快，且損耗??；其安全工作區(qū)大，具有耐脈沖電流沖擊的能力，它的通態(tài)壓降比VDMOSFET低，尤其在電流較大的區(qū)域，而且輸入的阻抗也?。婚_關(guān)頻率高，容量大等優(yōu)點(diǎn)。所以我們采用IGBT功率管作為逆變橋的功率管</p>&

68、lt;p><b>　　續(xù)流電路</b></p><p>　　采用6個(gè)續(xù)流二極管VD1-VD6反并聯(lián)在6個(gè)IGBT功率管上作為續(xù)流電路。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)是感性負(fù)載，在導(dǎo)通的橋臂開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電路不可能降為0，因此用反并聯(lián)的續(xù)流二極管進(jìn)行續(xù)流，將能量返回直直流電源；當(dāng)電動(dòng)機(jī)降速運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)，續(xù)流電路為再生電流返回直流電源提供通道。</p><p>

69、<b>　　緩沖電路</b></p><p>　　當(dāng)逆變橋V1-V6每次由導(dǎo)通換至截止?fàn)顟B(tài)的關(guān)斷瞬間，發(fā)射極與集電極之間的電壓迅速的由0V升至直流電壓，過快的電壓增長率會(huì)導(dǎo)致功率管IGBT損壞，因此采用電容C1-C6抑制電壓增長速度。由于C1-C6上所充的電壓將向功率管放電，放電時(shí)的放電電流會(huì)很大，因此采用R1-R6來減小放電電流。接入VD7-VD12是為了使功率管在關(guān)斷過程中電阻不能起作用

70、，而在接通的時(shí)候，電容的放電電流經(jīng)過電阻，以免損壞功率管。</p><p><b>　　4.6PWM控制器</b></p><p>　　在交直交變頻工作中，逆變器將直流電壓變?yōu)轭l率不同的交流電壓，在產(chǎn)生的交流電壓中嗲有較大的高次諧波，它會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的效率，而且會(huì)使電流增大，因此，必須消除高次諧波。在VVVF調(diào)速電梯中大多采用脈寬調(diào)制PWM控制器來消除高次諧波。它是將逆

71、變器中輸入一組恒定不變的直流電壓，通過逆變器中功率元件的通斷，得到一組等副不等寬的矩形脈沖序列來近似表示一組正弦波。</p><p>　　下圖4.5表示了一種獲得PWM波形的一種方法。</p><p><b>　　圖4.5 輸出波形</b></p><p>　　利用一組基波與正弦波（調(diào)制波）的交點(diǎn)，發(fā)出功率元件通斷的脈沖，當(dāng)調(diào)制波大于基波時(shí)，功

72、率元件導(dǎo)通：當(dāng)調(diào)制波小于基波時(shí)，功率元件截止。由于逆變器輸出的是一組恒定不變的直流電源，因此就可以得到一組幅值與直流電源相同，寬度按正弦變化的脈沖序列，它等效于。只要改變調(diào)制波的幅值就可以改變輸出電壓波形的大小，只要改變調(diào)制波頻率的大小，就可改變輸出波形的頻率實(shí)現(xiàn)變頻。因此，只要改變電壓和頻率就可實(shí)現(xiàn)VVVF電梯的變頻變壓調(diào)速。</p><p>　　此方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　

73、　1.輸入的直流電壓不用考慮，因此不必考慮其整流部分的調(diào)壓，能提高電網(wǎng)的功率因素。</p><p>　　2.簡單的變頻器其輸出電壓電流不好，帶有嚴(yán)重的高次諧波分量，而脈寬調(diào)制可以虛弱高次諧波，降低電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱，振動(dòng)和噪聲。</p><p><b>　　4.7數(shù)字控制器</b></p><p>　　數(shù)字控制器是對速度反饋和速度給定信號(hào)進(jìn)行比較，經(jīng)

74、過速度運(yùn)算器將比較后的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，生成轉(zhuǎn)矩指令，傳輸至電流指令運(yùn)算器。轉(zhuǎn)矩指令信號(hào)和速度反饋信號(hào)在電流指令運(yùn)算器中比較運(yùn)算后生成電流指令，經(jīng)過變換后形成調(diào)頻指令，傳送給變頻器。</p><p>　　4.8變頻器容量計(jì)算</p><p>　　變頻器容量可以根據(jù)曳引電機(jī)功率，電梯的自重，載重和配重，電梯運(yùn)行速度來計(jì)算。假設(shè)曳引電機(jī)功率為P1，電梯自重為W1，配重W3，載重W2，電梯運(yùn)行速度為

75、V，所受摩擦阻力為F，電梯上升所受最大曳引功率為P2，變頻器功率為P，則可得到 </p><p>　　P2=（W1+W2+W3+F1）*V （4.5）</p><p>　　變頻器的功率為曳引功率的1.5倍，因此</p><p>　　P=1.5P2

76、 （4.6）</p><p>　　所以變頻器所要配備的容量為，</p><p>　　P=1.5（W1+W2+W3+F1）*V （4.7）</p><p>　　4.9變頻器制動(dòng)電阻的計(jì)算</p><p>　　由于電梯是位能負(fù)載，因此在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生再生能量，，因

77、此必須在變頻器中安裝具有制動(dòng)功能的裝置。采用制動(dòng)裝置把再生能量用在制動(dòng)電阻上，能耗制動(dòng)電阻R的大小應(yīng)使變頻器額定電流大于制動(dòng)電流I的的兩倍，即：</p><p><b>　?。?.8）</b></p><p><b>　　（4.9）</b></p><p>　　由于制動(dòng)電阻為間斷工作，因此其通電時(shí)的消耗功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其功率，

78、即：</p><p><b>　　（4.10）</b></p><p>　　第5章PLC控制系統(tǒng)的硬件開發(fā)</p><p>　　PLC是可編程序控制器的簡稱，它是用于自動(dòng)控制的專用微機(jī)，具有以下的特點(diǎn)：</p><p>　　PLC在設(shè)計(jì)和制造上采取了許多抗干擾措施，，輸入輸出都有廣電隔離?？煽啃愿?，適于安全性要求較高的電

79、梯控制。</p><p>　　PLC將CPU，存儲(chǔ)器，I/O接口一體化，使用更方便，擴(kuò)展容易。具有繼電器直觀，易懂應(yīng)用操作方便的優(yōu)勢。</p><p>　　因此目前大多電梯都采用PLC控制系統(tǒng)。</p><p>　　電梯控制系統(tǒng)由轎廂操縱盤，變頻器，PG卡，廳門信號(hào)，PLC，曳引電動(dòng)機(jī)，旋轉(zhuǎn)編碼器組成，控制系統(tǒng)圖如圖5.1所示</p><p>

80、;　　圖5.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖中變頻器只實(shí)現(xiàn)變頻功能，邏輯功能由PLC完成。PLC與變頻器的相互作用形成了雙向網(wǎng)絡(luò)即，變頻器將自身的工作狀況回饋給PLC，而PLC負(fù)責(zé)處理各種反饋信息，然后控制變頻的啟停。同時(shí)給電動(dòng)機(jī)配備了旋轉(zhuǎn)編碼器與PG卡，對其速度形成檢測與反饋，此外還配備了制動(dòng)電阻，把再生能量消耗掉，防止電機(jī)損壞。</p><p>　　5.1PLC控制系統(tǒng)硬件開

81、發(fā)</p><p>　　電梯的信號(hào)控制系統(tǒng)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)組成了電梯的整個(gè)控制系統(tǒng)。電梯控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖5.2所示：</p><p>　　圖5.2 電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　系統(tǒng)的核心部分為PLC主機(jī)，操縱盤，呼梯盤，安全裝置，井道裝置，通過PLC輸入接口輸入PLC信號(hào)，存儲(chǔ)器和指示燈發(fā)出現(xiàn)實(shí)信號(hào)，向拖動(dòng)和門機(jī)發(fā)出控制信號(hào)。</p&

82、gt;<p>　　5.2速度、位置檢測裝置</p><p>　　轎廂位置檢測通常我們成選層器，它用來檢測電梯轎廂的運(yùn)行狀態(tài)，所在位置，及時(shí)向控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)。根據(jù)廳外呼梯與廳內(nèi)選層確定運(yùn)行方向，當(dāng)要達(dá)到所到樓層時(shí)，給曳引機(jī)發(fā)出減速信號(hào)，使其減速；當(dāng)?shù)竭_(dá)樓層時(shí)消去已經(jīng)應(yīng)答的呼梯，選層信號(hào)，并且顯示現(xiàn)在的樓層。利用PLC的專用計(jì)數(shù)單元或者高速脈沖輸入端，它具有計(jì)數(shù)準(zhǔn)確，使用方便的優(yōu)點(diǎn)，因而在電梯PLC控

83、制系統(tǒng)中，利用編碼器輸出的脈沖數(shù)與轉(zhuǎn)角對應(yīng)來測取電梯運(yùn)行過程中的準(zhǔn)確位置，PLC高速脈沖輸入端與編碼器直接相連，電源采用PLC內(nèi)置24V直流電源，硬件連接可謂簡單方便。</p><p>　　旋轉(zhuǎn)編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式測速裝置，用來測量轉(zhuǎn)動(dòng)量(主要是轉(zhuǎn)角)，并把它們由轉(zhuǎn)動(dòng)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式的輸出信號(hào)。在電梯中用碼盤來檢測轎廂的運(yùn)行速度來當(dāng)作速度反饋信號(hào)及轎廂所處位置來當(dāng)作位置指示信號(hào)。旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)軸直接與曳引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸

84、直接相連接，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過累計(jì)編碼器輸出與轉(zhuǎn)角對應(yīng)的脈沖數(shù)量，直接算出轎廂相應(yīng)的位置行程，進(jìn)而，算出電梯運(yùn)行過程中轎廂所處層樓位置，確定換速點(diǎn)、提前開門區(qū)、平層停車點(diǎn)等。由于各種原因的存在，如電網(wǎng)波動(dòng)，負(fù)載變化都會(huì)導(dǎo)致不完全平層，因此必須在離樓層100mm-200mm處安裝平層矯正器，使平層準(zhǔn)確穩(wěn)定。</p><p><b>　　5.3信號(hào)控制系統(tǒng)</b></p><

85、;p>　　通過PLC軟件的編程來實(shí)現(xiàn)電梯的信號(hào)控制系統(tǒng)。電梯信號(hào)控制系統(tǒng)圖如圖5.3所示：</p><p>　　圖5.3 電梯信號(hào)控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　5.4I/O點(diǎn)數(shù)的分配及機(jī)型選擇</p><p>　　假設(shè)以7樓為例，根據(jù)需要的開關(guān)，大約需要52個(gè)輸入點(diǎn)，34個(gè)輸出點(diǎn)，故選擇。I/O點(diǎn)數(shù)分配表如表4.1,表4.2,表4.3，表4.4所示：<

86、;/p><p>　　表 4.1 輸入部分</p><p>　　表 4.2 中間繼電器部分</p><p>　　表 4.3 輸出部分</p><p><b>　　表 4.4 其他</b></p><p><b>　　第6章系統(tǒng)軟件開發(fā)</b></p><p>

87、;　　6.1電梯的開關(guān)門回路</p><p><b>　　本層開門</b></p><p>　　當(dāng)電梯處在停車狀態(tài)，當(dāng)轎廂所在樓層有上召喚且沒定下方向或者有下召喚且沒有定上方向，電梯自動(dòng)開門，即當(dāng)電梯停車時(shí)，外面有召喚，電梯自動(dòng)開門。</p><p>　　我們假設(shè)轎廂停在2樓，則M1常開閉合，當(dāng)2樓廳外有上召喚時(shí)，X51常開閉合，在無定下方向時(shí)

88、，當(dāng)轎廂停車時(shí)，M70得電，發(fā)出本層開門的信號(hào)，如圖6.1所示：</p><p>　　圖6.1 本層開門梯形圖 </p><p><b>　　開門控制及保護(hù)</b></p><p>　　當(dāng)外面無開門信號(hào)時(shí)，X3，M70常開為開，常閉為閉合，定時(shí)器T0得電開始計(jì)時(shí)，當(dāng)T0計(jì)時(shí)到時(shí)，T0線圈得電，T0常閉打開，Y2失電停止開門；此時(shí)T0

89、常開變常閉，進(jìn)行自鎖，Y2持續(xù)失電。當(dāng)外面有開門信號(hào)時(shí)X3，M70常閉變常開，定時(shí)器復(fù)位，Y2得電，電梯進(jìn)行開門控制。如圖6.2所示：</p><p>　　圖6.2 開門保護(hù)系統(tǒng)梯形圖</p><p><b>　　關(guān)門控制</b></p><p>　　當(dāng)按下關(guān)門按鈕，X14閉合，M69得電，M69常開變常閉Y3得電，電梯關(guān)門。超載時(shí)，X10常閉

90、變常開，電梯無法關(guān)門。如圖6.3所示：</p><p>　　圖6.3 關(guān)門控制梯形圖</p><p>　　6.2內(nèi)指令信號(hào)處理與外召喚信號(hào)處理</p><p><b>　　內(nèi)指令信號(hào)處理</b></p><p>　　假如有人想去4層，按下內(nèi)指令按鈕X33，則X33常開閉合，假如電梯不在4層則M3閉合，M13得電，信號(hào)被登

91、記。當(dāng)?shù)竭_(dá)4層時(shí)，M3打開，M13失電，信號(hào)消除。如圖6.4所示：</p><p>　　圖6.4 內(nèi)指令的處理梯形圖</p><p><b>　　外召喚信號(hào)處理</b></p><p>　　假如當(dāng)下行時(shí)，Y1閉合，則M60得電；當(dāng)上行時(shí)，Y0閉合，M60得電；運(yùn)行過程中，各樓層各點(diǎn)被M60并聯(lián)，不能消號(hào)，因此實(shí)現(xiàn)了直駛保號(hào)與反向運(yùn)行功能。如圖6

92、.5所示：</p><p>　　圖6.5 外召喚指令梯形圖</p><p>　　6.3電梯的選層定向與反向截梯</p><p>　　由電梯的運(yùn)行方式、廳外召喚、轎內(nèi)指令、電梯所處樓層位置，綜合以上因素來確定電梯的運(yùn)行方向，即為電梯的選層。選層是在有廳外召喚信號(hào)或者有轎內(nèi)指令的情況下，響應(yīng)信號(hào)的前后分別情況；換速信號(hào)是在電梯即將到達(dá)有轎內(nèi)指令登記或與電梯運(yùn)行方向相同的

93、廳外召喚信號(hào)的樓層時(shí)發(fā)出的信號(hào)。在有司機(jī)正常運(yùn)行狀態(tài)下，運(yùn)行方向靠電梯所處的位置和轎內(nèi)的指令來確定；在無司機(jī)正常運(yùn)行狀態(tài)下，廳外召喚信號(hào)根據(jù)電梯的所處位置來參與電梯的定向。</p><p><b>　　司機(jī)內(nèi)選定向</b></p><p>　　當(dāng)轎廂內(nèi)有司機(jī)操作時(shí)，X4常開觸點(diǎn)打開，則起動(dòng)運(yùn)行中間繼電器M56失電打開，因此，上行順向截梯繼電器M62與下行順向截梯繼電器

94、M63都打開。此時(shí)，只有內(nèi)指令信號(hào)登記通道M10-M16能堆選層信號(hào)通道M20-M26對應(yīng)位置位，而廳外的上召喚與下召喚信號(hào)登記通道的信號(hào)不能對選層通道M20-M26對應(yīng)位置位。</p><p>　　當(dāng)選層信號(hào)通道M20-M26中有選層信號(hào)后，如果內(nèi)指令信號(hào)在轎廂的上方則定上向方向，反之則定向下方向，樓層位置信號(hào)通道M0-M6中某一位為ON時(shí)，其閉點(diǎn)打開，將定向選層信號(hào)通道M20-M26分成兩部分，一部分為樓層位

95、置信號(hào)M0-M6為ON的位高于選層信號(hào)通道的選層信號(hào)的最高位，則定下方向M72得電為ON；另一部分為，樓層位置信號(hào)M0-M6為ON的位低于選層信號(hào)通道M20-M26中的選層信號(hào)為，則定上方向M71得電為ON，如圖6.6所示：</p><p>　　圖6.6 司機(jī)內(nèi)選定向梯形圖</p><p>　　無司機(jī)內(nèi)選層與外呼層</p><p>　　在無司機(jī)的情況下，X4常開閉合

96、，當(dāng)轎廂門鎖X5閉合的條件下，無司機(jī)起動(dòng)運(yùn)行繼電器M56得電閉合，因此，在停車狀態(tài)下，上、下行順向截梯繼電器M62與M63得電為ON，所以廳外召喚信號(hào)M40-M55，M50-M55中的各位對選層信號(hào)可以有效，可發(fā)出選層的信號(hào)。原理與有司機(jī)定向相同。</p><p><b>　　反向截梯</b></p><p>　　在有司機(jī)或者無司機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下，當(dāng)有內(nèi)指令信號(hào)時(shí)，電梯都

97、實(shí)現(xiàn)換速平層停車，而且在直駛時(shí)只停內(nèi)選層的站，當(dāng)有外召喚方向信號(hào)時(shí)，且此信號(hào)與電梯此時(shí)運(yùn)行方向相同，電梯就要實(shí)現(xiàn)換速停車，即順向截梯；在無司機(jī)狀態(tài)下，假如某時(shí)有多個(gè)方向截梯信號(hào)時(shí)，應(yīng)先響應(yīng)最遠(yuǎn)的反向截梯信號(hào)，然后再響應(yīng)其他的外召喚信號(hào)以順向截梯的方式。而有司機(jī)狀態(tài)下，無反向截梯。</p><p>　　順向截梯與最遠(yuǎn)反向截梯是外召喚信號(hào)的作用。梯形圖中，電梯上行時(shí)M62繼電器得電為ON，廳外上召喚信號(hào)M40-M45

98、可對選層信號(hào)M20-M26置位，因此M62起到上行順向截梯的作用。同理可知M63起到下行順向截梯的作用。</p><p>　　反向截梯時(shí)，假如電梯向上運(yùn)行時(shí)，樓層位置通道M0-M6中隨電梯上升數(shù)據(jù)逐漸上移，常閉點(diǎn)打開。當(dāng)呼梯信號(hào)通道M30-M36中有較高位呼梯時(shí)，則M65、M66得電閉合，M66的常閉點(diǎn)打開，則M63為OFF，所有的下召喚信號(hào)不能對選層信號(hào)置位，即反向呼梯信號(hào)不能選層換向停車；在無司機(jī)狀態(tài)下，當(dāng)轎

99、廂運(yùn)行至最高位時(shí)，M6的常閉點(diǎn)打開，則M66開點(diǎn)打開，閉點(diǎn)仍為ON，M63得電，開點(diǎn)閉合，下召喚信號(hào)能對選層進(jìn)行置位，進(jìn)行最遠(yuǎn)反向截梯，如圖6.7所示：</p><p>　　圖6.7 順向截梯梯形圖</p><p>　　6.4呼梯鈴與故障報(bào)警</p><p>　　在司機(jī)運(yùn)行方式下，X4閉合，當(dāng)廳外有呼梯信號(hào)時(shí)，M40或M50閉合，Y7得電，由站點(diǎn)輸出接通呼梯鈴。當(dāng)P

100、LC的備用電池不足時(shí)，特殊繼電器M8005得電，利用M8011脈沖使蜂鳴器發(fā)出周期為0.01S的報(bào)警；當(dāng)超載時(shí)X10閉合，利用M8013發(fā)出周期為1S的報(bào)警聲；當(dāng)按下報(bào)警時(shí)X13得電閉合，利用特殊繼電器M8012發(fā)出周期為0.1S的報(bào)警聲。如圖6.8所示:</p><p>　　圖6.8 呼梯鈴與故障報(bào)警梯形圖</p><p>　　6.5電梯的消防運(yùn)行回路</p><p&

101、gt;　　1.消防自動(dòng)返回下基層</p><p>　　當(dāng)接通消防開關(guān)X20時(shí)，X20閉合，并由其產(chǎn)生一個(gè)消防上升沿微分信號(hào)M82，此信號(hào)用于將所有內(nèi)選外呼消號(hào)。當(dāng)電梯正在上行時(shí)，Y0閉合，由換速信號(hào)繼電器M67發(fā)出消防強(qiáng)迫換速信號(hào)，就近平層，在停車后啟動(dòng)自動(dòng)使內(nèi)選一層M10程序；如電梯處于停車狀態(tài)或正在下行，自動(dòng)消號(hào)后，電梯也將啟動(dòng)自動(dòng)內(nèi)選一層并返回基站。</p><p><b>

102、;　　2.消防員專用</b></p><p>　　當(dāng)電梯自動(dòng)返回下基站停車后，此時(shí)M0常開閉合，由于停車開門信號(hào)Y2得電，因此Y2常開閉合，則消防員專用信號(hào)M85接通得電，并由M85的常開自鎖。同時(shí)消防上行強(qiáng)迫換速繼電器Y4和自動(dòng)內(nèi)選一層M10程序被切斷，在消防員專用狀態(tài)下，恢復(fù)內(nèi)選功能。由消防員內(nèi)選關(guān)門后，電梯只對內(nèi)選指令有效，并正常運(yùn)行換速平層停車，當(dāng)運(yùn)行停止，M83發(fā)出消防下降沿微分信號(hào)，消除所

103、有登記信號(hào)。如果再次運(yùn)行，必須再次選擇內(nèi)指令信號(hào)，如圖6.9所示：</p><p>　　圖6.9 消防運(yùn)行梯形圖</p><p>　　6.6電梯的發(fā)展趨勢</p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，電梯的發(fā)展越來越快，人們對對電梯的要求越來越高，在今后一段時(shí)間內(nèi)電梯的發(fā)展趨勢，首先是環(huán)保與節(jié)能，當(dāng)今社會(huì)，任何事情都講求環(huán)保，生產(chǎn)環(huán)保型的電梯是一大趨勢。電梯空載上行或滿

104、載上升是采用再生發(fā)電回收技術(shù)，能節(jié)省大量能量。其次，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用永磁同步無齒曳引機(jī)。它具有結(jié)構(gòu)簡單，對環(huán)境污染小，效率高，能耗低等優(yōu)點(diǎn)。第三，藍(lán)牙技術(shù)在電梯上的應(yīng)用。采用藍(lán)牙技術(shù)連接控制屏與召喚系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)無線召喚將會(huì)為電梯控制帶來巨大方便。而且具有安裝方便，成本可以大大減少，可以提高電梯的整機(jī)可靠性，維護(hù)率大大減少?？刂凭纫矔?huì)大大提高，很好地解決了電梯控制與外圍設(shè)備的兼容和聯(lián)系。特別是可以把電梯和自動(dòng)扶梯統(tǒng)一起來進(jìn)行控制的優(yōu)點(diǎn)。在以后

105、利用直流電機(jī)曳引的超高速電機(jī)有會(huì)有很大的發(fā)展。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們對生活品質(zhì)的不斷追求，在高樓中出行的人們對電梯的要求的不斷提升，因此，當(dāng)今電梯作為人們生活必不可少的交通工具，它的品質(zhì)直接影響到人們生活的質(zhì)量與安全，提高電梯系統(tǒng)的安全性與可靠性刻不容緩，提高其系統(tǒng)來保證電梯的高效、節(jié)能、安全與可靠

106、性。</p><p>　　老式電梯采用傳統(tǒng)繼電器的電梯具有線路復(fù)雜，維護(hù)麻煩等缺點(diǎn)，采用交流變頻調(diào)速（即VVVF）控制技術(shù)改進(jìn)老式電梯，利用當(dāng)前先進(jìn)的現(xiàn)代換流技術(shù)，矢量變化控制技術(shù)，全電子控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對老式電梯的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的線性控制，使其結(jié)構(gòu)緊湊，噪音小，使機(jī)房占地面積及機(jī)器質(zhì)量明顯減小，傳動(dòng)的效率上升，且維護(hù)以及故障率變小，而且使乘坐的舒適性大大上升。</p><p>　　本文設(shè)計(jì)的系

107、統(tǒng)基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求，首先對變頻調(diào)速系統(tǒng)的原理的分析，接著對通用變頻器控制電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對電梯調(diào)速系統(tǒng)的控制，通過合理有效的選擇機(jī)型，提高了電梯的安全性及可靠性，改善了電梯的乘坐舒適度，并且實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代節(jié)能的理念，接著通過對PLC硬件的選擇、參數(shù)的設(shè)置以及軟件的設(shè)計(jì)，來實(shí)現(xiàn)電梯的邏輯控制，對信號(hào)進(jìn)行分析、處理，大大增快了電梯的反應(yīng)速度，使其線路變簡單明了，故障率大大降低，維護(hù)方便。最后對電梯的發(fā)展趨勢做了簡要的說明。</p>

108、<p>　　對舊電梯的改造需要注意兩個(gè)問題，首先是變頻器對電機(jī)的監(jiān)測調(diào)速，檢測時(shí)必須電動(dòng)機(jī)與機(jī)械分離，否則會(huì)造成參數(shù)不準(zhǔn)直接影響調(diào)速的性能；再者是對轎廂的改造時(shí)，會(huì)影響到其平衡系數(shù)，使電梯在運(yùn)行的時(shí)候造成制動(dòng)電阻過熱現(xiàn)象。這兩方面直接會(huì)影響電梯的安全性、可靠性及其舒適度，影響人們生活的質(zhì)量。</p><p>　　改造后的電梯系統(tǒng)運(yùn)行可靠，使乘坐電梯更舒適，而且電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能大大提高，電梯的反應(yīng)速度也明

109、顯提高，電動(dòng)機(jī)耗電量減小，但還是需要改進(jìn)的地方：首先是增加與微機(jī)通信的接口，實(shí)現(xiàn)全控功能；其次，隨客流量的大大，改善其選向功能，提高電梯的運(yùn)行效率；最后是電梯出現(xiàn)問題時(shí)的處理辦法，這些都需要在日后進(jìn)行改進(jìn)。</p><p>　　通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我懂得了很多關(guān)于電梯歷史，及其關(guān)系到它性能的東西，使我知道只有努力學(xué)習(xí)與鉆研才能把所學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)化、理論化、實(shí)用化，把別人的東西變成自己的東西。這對我以后的學(xué)習(xí)與發(fā)展

110、都造成深遠(yuǎn)的影響，促使我更加努力學(xué)習(xí)，獲得更多的知識(shí)。</p><p><b>　　[參考文獻(xiàn)]</b></p><p>　　[1]葉安麗. 電梯控制技術(shù)[M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2007.</p><p>　　[2]顧繩谷.電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)（上冊）（第3版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.</p><p>

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