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1、电气自动化专业毕业论文-基于PLC的电梯控制系统软件设计 摘 要随着现代经济和城市生活的发展电梯成为人们日常生活必不可少的代步工具电梯性能的好坏对人们生活的影响越来越显著传统继电器电梯控制系统由于继电器本身的机械和电磁惯性大大大降低了电梯系统的可靠性和安全性为了保证电梯运行既高效节能又安全可靠必须改进电梯控制方式根据顺序逻辑控制的需要发展起来的可编程控制器 PLC 它是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置PLC处理速度快可靠性高能够保证电梯正常安全可靠地运行同时由于电机交流变频调速技术的发展电梯的拖动方式己由原来直流调速逐渐过渡到了变频调速不仅能满足乘客的舒适感和保证平稳的精度还可
2、以降低能耗节约能源减小运行费用本文将基于PLC的变频调速方法应用到电梯系统中并对此方法进行研究首先分别阐述了电梯继电器控制和PLC控制的特点突出讲述继电器电梯控制系统暴露的缺点以及PLC电梯控制系统所具有的优点并对电梯的变频调速控制进行了介绍其次在阅读了大量国内外相关文件资料的基础上对电梯技术和电梯设备的发展进行了综述然后介绍了变频器类型以及参数设计的相关知识同时介绍了PLC选型原则以及PLC控制系统的设计思路在此基础上根据电梯系统自身的工作状态要求进行电梯系统的PLC软件开发通过软件开发的特点结合PLC自身的控制规律设计出可实现一定功能的PLC电梯控制系统最后的模拟调试结果表明基于PLC的变
3、频调速电梯系统运行效率高系统安全可靠性强并且系统构造简单易于实现满足了对电梯系统期望的要求关键词电梯可编程控制器变频调速旋转编码器Abstract Along with the development of modern economy and city life the elevator has become a essential walking tool for people in daily life and the performance of elevators obviously influences peoples lives The traditional elevator
4、system based on relay largely decreases the reliability and security since the mechanical and electromagnetic inertia of relay is big In order to ensure the efficiency and reliable securities the control method of elevator must be changed The programmable logic controller PLC which develops based on
5、 sequence logical control is digital operation electronic device specialized in the industrial application environment PLC possesses fast process speed and high reliability Therefore PLC can be able to ensure the elevator run normally securely and reliably In addition The drive method of elevators h
6、as replaced the DC velocity modulation with frequency control due to the development of AC frequency control of motors The frequency control not only satisfies the comfort sense of passengers and ensures the stable precision but also decreases the loss of power saves resources and reduces expenses T
7、he frequency control method based on PLC is applied to the elevator system and further researchedFirstly the essay respectively presents the characteristics of the elevator system based on relay control and PLC control specially formulates the defects exposed from relay control system and the advant
8、ages of PLC control system introduces the frequency control of elevators Secondly based on reading many domestic and international relative literatures The development of elevator techniques and elevator devices is overviewed And then the relative knowledge of frequency-converter is introduced the p
9、rinciple of PLC model election and design scheme of PLC control system are introduced as well On the basis of these the PLC software of elevator system is developed according to the working states demands of the elevator A elevator system based on PLC control is designed through combining the charac
10、teristics of software development and the rules of PLC control Finally the analog examination shows the elevator frequency control based on PLC possesses high operational efficiency and strong system security The system structure is simple and easily realized and satisfies the demands of the elevato
11、r system expectedKey words Elevator Programmable Logic Control PLC Frequency Conversion Velocity Adjustment Revolving Encoder目 录摘要IAbstractII1 绪论111电梯控制系统的发展及特点1111 交流曳引电梯调速方式的发展112了解可编程控制器 PLC 及其在电梯控制中的应用 2121 PLC的特点2122 PLC控制电梯的优点3123电梯变频调速控制的特点 413课题的来源414课题的主要研究内容52 电梯设备与电梯发展动态621电梯的出现622电梯设备简介6
12、221电梯的分类6222电梯的主要参数6223电梯的安全保护装置723电梯的发展概况8231电梯技术发展概况8232电梯发展展望93 调速变频器类型选择及其设计参数 1031变频器的分类及选择 10311变频器的分类 10312变频器的类型选择 10313变频器的规格选择 10314选择的变频器应满足的条件 1032通用变频器简介及选择 11321 通用变频器简介11322 VS一616G5型通用变频器12323 VS-616G5型通用变频器电梯调速系统14324变频器结构及参数设计144 PLC的选择及其控制系统的硬件开发 1641电力调速系统的应用与发展1642电机调速系统的设计1643异
13、步电机的调速方法及经济技术比较1744井道信号系统的设计2045电梯控制系统的设计2046可编程控制器 plc 的选型 2147设计思路21471电梯控制系统实现的功能21472点数的分配及机型的选择225 系统软件开发 2551电梯的自检状态2552电梯的正常工作状态2553系统的软件开发过程25531开关门环节532电梯初始化环节26533停层信号的登记与消除环节534 外呼信号的登记与消除环节535电梯的定向环节536电梯的上升与下降 27537层楼位置指示 27538 616G5参数设置2854程序框图设计 28致谢 30参考文献 31附录A电梯梯形图控制程序321 绪论从19世纪50
14、年代美国人OTIS发明出真正意义上的电梯以来电梯控制技术就越来越显示出其重要性随着我国经济的高速发展高层建筑日益增多电梯成为人们日常生活必不可少的代步工具而电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具电梯性能的好坏对人们生活的影响越来越显著因此必须努力提高电梯系统的性能保证电梯的运行既高效节能又安全可靠传统的电梯曳引电动机采用接触器来实现电动机工作状态的改变双速异步电动机在定子回路中串电抗与电阻来实现电动机的调速这满足不了乘客的舒适感另外传统的电梯控制系统由继电器控制逻辑组成存在着电气元件多功能弱电气故障频繁可靠性差和工作寿命短等缺陷可编程控制器PLC Programmable Logic Contro
15、ller是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置鉴于其种种优点目前电梯的继电器控制方式已逐渐被PLC控制代替同时由于电机交流变频调速技术的发展电梯的拖动方式已由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速不仅能满足乘客的舒适感和保证平层的精度还可以降低能耗节约能源减小运行费用因此PLC控制技术加变频调速已成为现代电梯行列的一个热点11电梯控制系统的发展及特点111交流曳引电梯调速方式的发展交流电梯与交流电机的发展紧密相连至今已有三十多年的发展历史经历了由简单到复杂由低级到高级的发展历程大致可以划分为三个阶段第一个阶段是70年代其主要标志是交流双速电梯它采用
16、改变牵引电机极对数来实现调速电机通常采用两种或两种以上不同极对数的绕组制成其中极数少的绕组称为高速绕组用于电梯的起动及稳速运行极数多的绕组称为低速绕组用于电梯的制动及维修这种电梯结构简单价格低廉使用和维护都很方便但调速不够平滑舒适感较差第二个阶段是80年代盛行的交流调压调速电梯其性能优越于交流双速电梯调压调速的方法是通过改变三相异步电机定子端的供电电压实现电机的调速其制动多采用能耗制动第三个阶段是90年代变压变频调速电梯 VVVF电梯 开始占据了世界电梯的市场VVVF电梯通过调节电机定子绕组供电电压的幅值和频率来实现转速的调节电梯传动系统中由于大量采用微机控制技术和脉宽调制技术 PWM技术 其
17、运行效率得到了大幅度的提高电梯的体积大为缩小现代交流调速技术向电梯控制领域的渗透使得交流调速电梯的调速性能几乎完全可以和直流电梯相媲美由于变压变频调速 VVVF 的良好特点目前新制造的电梯都实现了调压调频调速控制VVVF电梯以其独特的先进技术和性能实现了节能快速舒适平层准确低噪音安全等目标由于其优越的调速性能显著的节能效果在很多应用场合已取代交流调压调速电梯而成为现在电梯市场的主流目前VVVF电梯已经遍布世界各国如日本的三菱公司东芝公司日立公司美国的奥的斯公司等大的电梯制造厂家在VVVF电梯的研制和进一步开发等方面都取得了骄人的成就在我国电梯工业起步较晚改革开放以来也取得了一定的进步如上海三菱
18、天津奥的斯中国迅达苏州迅达广州电梯工业公司等五家电梯生产厂家其产品都有一定的市场份额和技术含量但遗憾的是这些公司多为合资公司电梯控制关键部分的变频器控制器等重要组成部分很大程度依靠进口其核心技术牢牢控制在国外大公司手中12了解可编程控制器 PLC 及其在电梯控制中的应用121 PLC的特点PLC是一种用于工业自动化控制的专用计算机实质上属于计算机控制方式PLC与普通微机一样以通用或专用CPU作为字处理器实现字运算和数据存储另外还有位处理器布尔处理器进行点位运算与控制PLC控制一般具有可靠性高易操作维修编程简单灵活性强等特点1211可靠性PLC不需要大量的活动元件和接线电子元件它的接线大大减少系
19、统的维修简单维修时间短PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计例如冗余设计断电保护故障诊断和信息保护及恢复等提高了MTTR使可靠性提高PLC有较高的易操作性它具有编程简单操作方便维修容易等特点一般不易发生操作的错误PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置它具有比通用计算机更简单的编程语言和更可靠的硬件采用了精简化的编程语言编程错误率大大降低而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高在PLC的硬件方面采用了一系列提高可靠性的措施例如采用可靠性的元件采用先进的工艺制造流水线制造对干扰的屏蔽隔离和滤波等对电源的断电保护对存储器内容的保护等PLC的软件方面也采取了一系列提高系统可靠性的措施
20、例如采用软件滤波等软件自诊断简化编程语言等1212易操作性操作方便PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作大多数PLC采用编程器进行输入和更改的操作编程器至少提供了输入信息的显示对大中型的PLC编程器采用了CRT屏幕显示因此程序的输入直接可以显示更改程序的操作也可直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或顺序寻找然后进行更改更改的信息可在液晶屏或CRT上显示编程方便PLC有多种程序设计语言可供使用对电气技术人员来说由于梯形图与电气原理图较为接近容易掌握和理解采用布尔助记符编程语言十分有助于编程人员的编程维修方便PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求减低当系统发生故障时通过硬件和软件的自
21、诊断维修人员可以很快的找到故障的部位方便维修1213灵活性PLC的灵活性表现在以下几个方面编程的灵活性PLC采用的编程语言有梯形图布尔助记符功能表图功能模块和语句描述编程语言编程方法的多样性使编程方便应用面拓展扩展的灵活性PLC的扩展灵活性是它的一个重要特点它可根据应用的规模不同即可进行容量的扩展功能的扩展应用和控制范围的扩展操作的灵活性操作十分灵活方便监视和控制变得十分容易122 PLC控制电梯的优点在电梯控制中采用了PLC用软件实现对电梯运行的自动控制可靠性大大提高去掉了选层器及大部分继电器控制系统结构简单外部线路简化PLC可实现各种复杂的控制系统方便地增加或改变控制功能PLC可进行故障自
22、动检测报警显示提高运行安全性并便于检修用于群控调配和管理并提高电梯运行效率更改控制方案时不需改动硬件接线123电梯变频调速控制的特点随着电力电子技术微电子技术和计算机控制技术的飞速发展交流变频调速技术的发展也十分迅速电动机交流变频技术是当今节电改善工艺流程以提高产品质量和改善环境推动技术进步的一种手段变频调速以其优异的调速性能和起制动平稳性能高效率高功率因数和节电效果广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式变频调速电梯使用的是异步电动机比同容量的直流电动机具有体积小占空间小结构简单维护方便可靠性高价格低等优点变频调速电源使用了先进的SPWM技术SVPWM技术明显改善了
23、电梯运行质量和性能调速范围宽控制精度高动态性能好舒适安静快捷已逐渐取代直流电机调速变频调速电梯使用先进的SPWM和SVPWM技术明显改善了电动机供电电源的质量减少谐波提高了效率和功率因数节能明显13课题的来源变频器以其优越的性能在很多领域中得到了广泛的应用在电梯业也是如此目前国内7080年代安装完成的电梯绝大部分是继电器控制线路复杂节点接线多故障率高调速方式一般采用变极调速调压调速直流调速维修困难属于能耗型调速效率低发热量大调速性能指标较差严重地影响电梯运行质量应对这些电梯进行更新和改造但是更新需要大量资金对使用单位来说有一定困难所以对电梯进行局部改造是经济的实际的近年来采用功能强故障率低可靠
24、性高的可编程控制器PLC来控制电梯取得了良好效果利用PLC和变频器对旧电梯进行改造不但可以增加电梯的舒适感安全性可靠性还可以降低能耗节约能源减少运行费用14课题的主要研究内容课题所研究的内容主要是用可编程控制器PLC和变频器改造在用电梯自动控制系统由于大部分老式电梯的电控系统可靠性欠佳用户寻求对电梯的电控系统进行改造以节约资金因此对电梯控制技术进行研究找出一条适合国产老式电梯的改造之路并进而提高国产电梯的技术水平和质量具有十分重要的意义针对老式电梯采用的继电器逻辑控制方式存在功能弱故障多可靠性差和工作寿命短等缺陷提出采用功能强故障率低可靠性高的可编程控制器PLC来控制电梯调速系统采用交流变频调
25、速在各种负载下都有良好的调速性能和准确的停车性能满足乘客的舒适感和保证平层精度即准确停车并能节约大量电能论文的主要内容如下首先对电梯系统及可编程控制器PLC变频器作了比较全面的总结和介绍接着阐述了电梯控制系统的分类及特点电梯的控制系统分为调速和信号控制及显示等部分确定了系统的总体结构由PLC来实现电梯信号控制变频器实现变频调速完成了变频器和可编程控制器PLC的选择然后是系统硬件开发完成了变频器的参数设置及PLC的选型IO点数分配以及旋转编码器与变频器的连接在分析了电梯系统的软件设计方法基础上结合实际硬件电路设计并用STEP7绘制出梯形图2 电梯设备与电梯发展动态21电梯的出现1854年在纽约水
26、晶宫举行的世界博览会上美国人伊莱沙格雷夫斯奥的斯第一次向世人展示了他的发明历史上第一部安全升降梯从那以后升降梯在世界范围内得到了广泛应用以奥的斯的名字而命名的电梯公司也开始了她辉煌的旅程150年以来她已经发展成为世界亚洲和中国领先的电梯公司自从我国实行改革开放政策以来全国各地高层建筑不断涌现作为高楼的垂直交通工具电梯其需求量日益增长各种类型规格繁多的电梯已在高楼内投入运行为了确保电梯正常运行安全使用必须要了解电梯熟悉电梯管理电梯维护好电梯22电梯设备简介221电梯的分类电梯的分类有各式各样按用途分类乘客电梯载货电梯客货电梯病床电梯杂物电梯住宅电梯特种电梯按速度分类低速电梯1ms以下高速电梯12
27、ms超高速电梯4ms以上按驱动电源分类交流电梯速度一般小于2ms直流电梯速度一般大于2ms按控制方式分类层间控制简易集选控制集选控制有无司机控制222电梯的主要参数载重量 kg 制造和设计规定电梯的额定载重量轿厢尺寸 mm 宽深高轿厢形式有单或双面开门及其他特殊要求等以及对轿顶轿底轿壁的处理颜色的选择对电话的要求等等轿门形式有栅栏门封闭式中分门封闭式双折门封闭式双折中分门等开门宽度 mm 轿厢门和层门完全开启时的净宽度开门方向人在轿外面对轿厢门向左方向开启的为左开门门向右方向开启的为右开门两扇门分别向左右两边开启者为中开门也称中分门曳引方式常用的有半绕11吊索法轿厢的运行速度等于钢丝绳的运行速
28、度半绕21吊索法轿厢的运行速度等于钢丝绳运行速度的一半全绕11吊索法轿厢的运行速度等于钢丝绳的运行速度额定速度 ms 制造和设计所规定的电梯运行速度电气控制系统包括控制方式拖动系统的形式等如交流电机拖动或直流电机拖动轿内按钮控制或集选控制等停层站数 站 凡在建筑物内各楼层用于出入轿厢的地点均称为站提升高度 mm 由底层端站楼面至顶层端站楼面之间的垂直距离顶层高度 mm 由底层端站楼面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之间的垂直的距离电梯的运行速度越快顶层高度一般越高底坑深度 mm 由底层端站楼面至井道底面之间的垂直距离电梯的运行速度越快底坑一般越深井道高度 mm 由井道底面至机房楼板或隔音层楼
29、板下最突出构件之间的垂直距离井道尺寸 mm 宽深电梯的主要参数是电梯制造厂设计和制造电梯的依据用户选用电梯时必须根据电梯的安装使用地点载运对象等按标准的规定正确选择电梯的类别和有关参数与尺寸并根据这些参数与规格尺寸设计和建造安装电梯的建筑物否则会影响电梯的使用效果电器设备及控制装置有曳引机选层器传动及控制柜轿厢操纵盘呼梯按钮和厅外指示器组成其它装置对重装置补偿装置等223电梯的安全保护装置电磁制动器装于曳引机轴上一般采用直流电磁制动器启动时通电松闸停层后断电制动强迫减速开关起分别装于井道的顶部和底部当轿厢驶过端站换速未减速时轿厢上撞块就触动此开关通过电器传动控制装置使电动机强迫减速限位开关当轿
30、厢经过端站平层位置后仍未停车此限位开关立即动作切断电源并制动强迫停车行程极限保护开关当限位开关不起作用轿厢经过端站时此开关动作急停按钮装于轿厢司机操纵盘上发生异常情况时按此按钮切断电源电磁制动器制动电梯紧急停车厅门开关每个厅门都装有门锁开关仅当厅门关上才允许电梯启动在运行中如出现厅门开关断开电梯立即停车关门安全开关常见的是装于轿厢门边的安全触板在关门过程中如安全触板碰到乘客时发出信号门电机停止关门反向开门延时重新开门此外还有红外线开关等超载开关当超载时轿底下降开关动作电梯不能关门和运行其它的开关安全窗开关钢带轮的断带开关等23电梯的发展概况随着现代建筑的发展日益增高的高层建筑已成为现代都市的重
31、要的标志作为高层建筑的垂直运载工具-电梯得到了快速发展电梯是服务于三分之一楼层的固定式升降设备它具有一个轿厢运行在至少两列垂直上的倾斜角小于15的刚性导轨之间轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物它适用于装置在两层以上的建筑内是输送人员或货物的垂直提升设备的交通工具追溯电梯这种提升设备的历史早在公元前我国就有利用人力作动力和简单提升设备直到现在我国北方部分农村仍用手摇轱辘提取井水的升降提水装置所以说我国是世界上最早出现这种提升设备电梯雏形的国家之一随着电子工业的发展新技术产品不断用于电梯控制系统如可编程控制器的应用单片机的应用无触点半导体逻辑控制晶闸管俗称可控硅的应用集成电路及数字控制计算机
32、群控制及调频调压技术的应用拖动系统简化性能提高等生活在继续科技在发展电梯也在进步电梯的材质由黑白到彩色样式由直式到斜式在操纵控制方面更是步步出新手柄开关操纵按钮控制信号控制集选控制人机对话等多台电梯还出现了并联控制智能群控双层轿箱电梯展示出节省井道空间提升运输能力的优势变速式自动人行道扶梯大大节省了行人的时间不同外形的扇形三角形半棱形圆形观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭一个半世纪的风风雨雨翻天覆地的是历史的变迁永恒不变的是电梯提升现代人生活质量的承诺231电梯技术发展概况电梯的速度要求越来越快高速超高速电梯的数量愈来愈多电梯的拖动技术有了较大的发展直流电梯由于能耗大维修量大等缺点逐步被
33、交流电梯所替代液压电梯由于运行平稳机房位置灵活等特点使得在低楼层场合得到愈来愈广泛的应用交流拖动电梯更是得到迅速的发展已由以前的变级调速AC-VP发展成为调压调速AC-VV及调频调压调速AC-VVVF使得电梯的速度加速度控制更加符合人们的生理要求电梯的舒适感大为改善电梯的逻辑控制已从过去简单的继电器接触器控制发展为可编程序控制器PLC和微机控制控制方式也从手柄控制信号控制发展为集选控制并联控制群控等电梯可靠性得到很大的提高电梯的管理功能不断加强电梯广泛采用微机控制技术不断满足拥护的使用功能要求如紧急停车操作消防员专用防捣乱系统等智能群控管理得到广泛应用机械传动方面由于国际上机构加工水平的不断提
34、高使斜齿传动和行星齿轮传动在电梯上的应用日益广泛已使电梯的传动形式多样化232电梯发展展望结构不断紧凑化体积不断轻型化小巧化随着新技术新结构新材料新工艺的发展电梯的机械系统结构简单化体积小型化材料轻型化工艺先进化外观漂亮化同时无机房电梯在新世纪将会有较大速度发展技术含量更高性能更好电梯行业技术发展非常迅速几年前推出的具有先进性能高舒适性的VVVF电梯如今已成为电梯行业的标准配置因为永磁同步无齿轮曳引机具有更节能更洁净更安全更安静更经济的特点所以永磁同步曳引机逐步成为新型曳引机的主流由于永磁技术的先进性将来很有可能取代VVVF技术另外网络控制和智能群控系统以其控制的先进性快速性准确性和可靠性亦是
35、电梯的发展潮流安装更方便更快捷高效安全可重复使用的无脚手架安装将是高层电梯安装的主要方式随着技术的开发应用电梯的硬件系统给安装带来更大的方便使电梯安装更快效率更高此外电梯的双向安全装置无底坑无线控制绿色环保安全环保节能舒适也将是未来电梯的重要发展方向 3 调速变频器类型选择及其设计参数31变频器的分类及选择311变频器的分类变频器的种类很多下面根据不同的分类方法对变频器分类按变换频率的方法分交直交变频器交交变频器按主电路工作方式分电压型变频器电流型变频器按变频器调压方法的不同分PAM变频器PWM变频器按工作原理分类Uf控制变频器VC控制变频器SF控制变频器按照用途分类通用变频器高性能专用变频器
36、高频变频器312变频器的类型选择变频器是变频调速系统的核心设备它的质量品质对于系统的可靠性影响很大选择品牌时质量品质尤其是与可靠性相关的质量品质显然是选择时的重要考虑方面同时设备的平均寿命的长短是一个重要的参数所以根据预期使用寿命来选择品牌经验和口碑仍然是主要依据在同一品牌中选择具体型号时则主要依据己经确定的变频调速方案负载类型以及应用所需要的一些附加功能来决定 313变频器的规格选择变频器产品说明书都提高标称功率数据但实际上限制变频器使用功率的是定子电流参数因此直接按照变频器标称功率进行选择在实际中常常可能会行不通根据具体工程的情况可以有以下几种不同的变频器规格选择方式按照标称功率选择一般作
37、初步投资估算依据按照电动机额定电流选择多用于恒转矩负载的新设计项目按照电动机实际运行电流选择多用于改造工程按照转矩过载能力选择综上所述根据实际工程情况以适当的方法选择变频器规格很重要选择结果多数情况下变频器标称功率与电动机匹配少数情况需要放大所以笼统的认为放大一级功率选择变频器是没有错的想法但会造成浪费总的来说从生产成本来作合适的选择 314选择的变频器应满足的条件根据被控设备的负载特性选择通用变频器的类型所选择通用变频器的类型与被控制异步电动机的参数匹配为降低电梯成本首选通用变频器电梯的启动和停车都要平稳变频器带有防止失速功能变频器具有优良的转矩特性32通用变频器简介及选择321 通用变频器
38、简介为了满足以上的条件本设计选择通用变频器采用通用变频器构成变频调速传动系统的主要目的是为了满足提高劳动生产率改善产品质量提高设备自动化程度提高生活质量及改善生活环境等要求为了节约能源降低生产成本上个世纪80年代初通用变频实现了商品化在近20年的时间内经历了由模拟控制到全数字控制和由采用BJT到采用工GBT两个大发展过程容量不断扩大80年代初采用的BJT的PWM变频器实现了通用化到了90年代初BJT通用变频器的容量达到了6OOKVA400KVA以下的已经系列化前几年主开关器件开始采用工GBT仅三四年的时间IGBT变频器的单机容量已达1800KVA随着工GBT容量的扩大通用变频器的容量也将随之扩
39、大结构的小型化变频器主电路中功率电路的模块化控制电路采用大规模集成电路 LS工 和全数字控制技术结构设计上采用平面安装技术等一系列措施促进了变频电源装置的小型化另外一种混合式功率集成器件采用厚薄膜混合集成技术把功率电桥驱动电路检测电路保护电路等封装在一起构成了一种智能电力模块这种器件属于绝缘金属基底结构所以防电磁干扰能力强保护电路和检测电路与功率开关间的距离尽可能的小因而保护迅速且可靠传感信号也十分迅速多功能和智能化电力电子器件和控制技术的不断进步使变频器向多功能化和高性能化方向发展特别是微机的应用为变频器多功能化和高性能化提供了可靠的保证应用领域不断扩大通用变频器经历了模拟控制数字控制数模混
40、合控制直到全数字控制的演变逐步地实现了多功能化和高性能化进而使之对各类生产机械各类生产工艺的适应性不断增强最初通用变频器仅用于风机泵类负载的节能调速和化纤工业中高速缠绕的多机协调运行等到目前为止其应用领域得到了相当的扩展如搬运机械从反抗性负载的搬运车辆带式运输机到位能负载的起重机提升机立体仓库立体停车厂等都己采用了通用变频器金属加工机械从各类切削机床直到高速磨床乃至数控机床加工中心超高速伺机的精确位置控制都已应用通用变频器在其它方面如农用机械食品机械木工机械印刷机械各类空调各类家用电器甚至街心公元喷水池可以说其应用范围相当广阔并且还将继续扩大 322 VS一616G5型通用变频器电梯的调度要求
41、除了一般工业控制的静态动态性能外他的舒适度指标往往是选择中的一项重要内容本设计中拖动调速系统的关键在于保证电梯按理想的给定速度曲线运行以改善电梯运行的舒适感另外由于电梯在建筑物内的耗电量占建筑物总用电量的相当比例因此电梯节约用电日益受到重视考虑以上各种因素本设计选用安川VS一616G5型全数字变频器它具有磁通矢量控制转差补偿负载转矩自适应等一系列先进功能可以最大限度地提高电机功率因数和电机效率同时降低了电机运行损耗特别适合电梯类负载频繁变化的场合另外VS一616G5变频器的启动制动具有可任意调节的S曲线和零频仍可输出150力矩的特点配以高精度的旋转编码器控制精度可达001一002使得电梯运行舒
42、适感好零速抱闸平层精度高无须配专用电机可自学习所配电机的各个参数精确控制任何品牌的电机采用高性能工GBT载波频率20KHZ从而使变频器输出一个不失真的正弦流波形使电机始终运行于静噪音状态VS一616G5型变频器是安川电机公司面向世界推出的21世纪通用型变频器这种变频器不仅考虑了Vf控制而且还实现了矢量控制通过其本身的自动调谐功能与无速度传感器电流矢量控制很容易得到高起动转矩与较高的调速范围VS一616G5变频器的特点如下包括电流矢量控制在内的四种控制方式均实现了标准化有丰富的内藏与选择功能由于采用了最新式的硬件因此功能全体积小保护功能完善维修性能好通过LCD操作装置可提高操作性能VS一616G
43、5型变频器的标准规格如表3-1表3-1 VS616G5型变频器的标准规格电压200V400V容量范围12-1100KVA14-460KVA电源电压频率200V三相200200208220V400V三相380400415460V电压允许变动10 -15频率允许变动15控制特性控制方式正选波PWM控制 无传感矢量控制无PG 带传感矢量控 制带PG VF控制 带传 VF控制 用参数切换启动转矩150Hz无PG 150rmin带PG速度控制范围1100无PG 11000带PG速度控制精度02无PG 002带PG速度响应5Hz无PG30Hz带PG转矩极限有转矩精度5转矩响应20Hz无PG以上 150Hz
44、带PG以上频率控制范围01-400HZ频率精度 温度变化 数字式指令001 -1040 模拟式指令01 2510 频率设定分辨率运算分辨率数字式指令001Hz100Hz模拟式指令003Hz60Hz输出频率分辨率001Hz过载量额定输出电流的150IN频率设定信号-10V 10V 0 10V4 20MA加减速时间00160000S制动转矩约20 带制动选择150抑制高次谐拔波电源直流电抗器内带200V24KVA400V26KVA以下可以选择12相整流不能变动主控制功能瞬停再启动下降控制转矩控制零点伺服控制等操作装置16字2线日语液晶显示器接通插件板可选择16种最多可装3块保护功能电机保护变频过载
45、瞬间过电流电压下降过电压输入缺相323 VS-616G5型通用变频器电梯调速系统通用变频器VS-616G5可直接控制交流异步电动机的电流使电动机保持较高的输出转矩它适合用于各种应用场合可以低速下实现平稳起动并且极其精确地运行其自动调整功能可使各种电动机达到高性能的控制VS-616G5将Uf控制矢量控制闭环Uf控制闭环矢量控制四种控制方式融为一体其中闭环矢量控制是最适合电梯控制要求的变频器的配置及容量选择VS-616G5变频器用在电梯调速系统中时必须配PG卡及旋转编码器以供电动机测速及反馈旋转编码器与电动机同轴连接对电动机进行测速旋转编码器输出AB两相脉冲当A相脉冲超前B相脉冲90时可认为电动机
46、处于正转状态当A相脉冲滞后于B相脉冲90时可认为电动机处于反转状态旋转编码器根据AB相脉冲的相序可判断电动机旋转方向并根据AB脉冲的频率或周期测得电动机的转速旋转编码器将此脉冲输出给PG卡PG卡再将此反馈信号送给616G5内部以便进行运算调节当电梯减速运行时电动机处于发电状态向变频器回馈电能这时同步转速下降交-直-交变频器的直流部分电压升高制动电阻的作用就是消耗回馈电能抑制直流电压升高除PG卡和制动电阻外VS-616G5还需要配置600脉冲旋转编码器和电梯运行曲线输入板可选配其容量可选11配置即电动机容量和变频器容量相等最好采用大一数量级选配即11kW电动机选15kW的变频器15kW电动机选1
47、8kW的变频器324变频器结构及参数设计VS-616G5变频器共有9组参数每一组参数的设计都具有特定的含义常用参数如表3-2所示表3-2 变频器常用参数参数功能A组确定控制模式B组选择运动功能C组确定加减速时间和转矩补偿时间D组选择频率E组确定运行压频曲线F组保护设置H组确定偏差标准3241参数设计参数设计的原则减小启动冲击及增加调速的舒适感其速度环比例系数宜小些而积分时间常数宜大些提高了运行效率快车频率应选为工频而爬行频率要尽可能低些以减小停车冲击零速一般设计为0Hz速抱闸功能将影响舒适感变频器其他常用参数可根据电网电压和电机铭牌数据直接输入3242变频器自学习功能的应用方法为了使变频器工作在最佳状态在完成参数设置后需使变频器对所驱动的电动机进行自学习而616G5就具有曳引机参数自学习的功能其方法是将曳引机制动轮与电机轴脱离使电动机处于空载状态然后启动电动机让变频器自动识别并存储电动机有关参
