1、 PAGE45 / NUMPAGES48基于PLC變頻調速電梯控制系統的設計與實現目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc325393970第一章前言 PAGEREF _Toc325393970 h 4HYPERLINK l _Toc3253939711.1 電梯繼電器控制系統的特點與存在的問題 PAGEREF _Toc325393971 h 4HYPERLINK l _Toc3253939721.1.1 電梯繼電器控制系統的優點 PAGEREF _Toc325393972 h 4HYPERLINK l _Toc3253939731.1.2 電梯繼電器控制系統存

2、在的問題 PAGEREF _Toc325393973 h 4HYPERLINK l _Toc3253939741.2 PLC與在電梯控制中的應用特點 PAGEREF _Toc325393974 h 5HYPERLINK l _Toc3253939751.2.1 PLC的特點 PAGEREF _Toc325393975 h 5HYPERLINK l _Toc3253939761.2.2 PLC控制電梯的優點 PAGEREF _Toc325393976 h 6HYPERLINK l _Toc3253939771.3電梯變頻調速控制的特點 PAGEREF _Toc325393977 h 6HYPER

3、LINK l _Toc3253939781.4 課題的來源 PAGEREF _Toc325393978 h 7HYPERLINK l _Toc3253939791.5 課題的主要研究容 PAGEREF _Toc325393979 h 7HYPERLINK l _Toc325393980第二章電梯設備與電梯發展動態 PAGEREF _Toc325393980 h 9HYPERLINK l _Toc3253939812.1 電梯設備 PAGEREF _Toc325393981 h 9HYPERLINK l _Toc3253939822.1.1 電梯的分類 PAGEREF _Toc325393982

4、 h 9HYPERLINK l _Toc3253939832.1.2 電梯的主要組成部分 PAGEREF _Toc325393983 h 9HYPERLINK l _Toc3253939842.1.3 電梯的安全保護裝置 PAGEREF _Toc325393984 h 9HYPERLINK l _Toc3253939852.1.4 電梯的技術參數 PAGEREF _Toc325393985 h 10HYPERLINK l _Toc3253939862.2 電梯的發展動態 PAGEREF _Toc325393986 h 11HYPERLINK l _Toc3253939872.2.1 電梯的產生

5、 PAGEREF _Toc325393987 h 11HYPERLINK l _Toc3253939882.2.2 電梯的發展概況 PAGEREF _Toc325393988 h 12HYPERLINK l _Toc3253939892.2.3 電梯技術發展概況 PAGEREF _Toc325393989 h 12HYPERLINK l _Toc3253939902.2.4 電梯發展的前景展望 PAGEREF _Toc325393990 h 13HYPERLINK l _Toc325393991第三章基本方案選擇 PAGEREF _Toc325393991 h 14HYPERLINK l _T

6、oc3253939923.1 變頻器的選擇 PAGEREF _Toc325393992 h 14HYPERLINK l _Toc3253939933.1.1 變頻器的分類 PAGEREF _Toc325393993 h 14HYPERLINK l _Toc3253939943.1.2 選擇變頻器規格 PAGEREF _Toc325393994 h 15HYPERLINK l _Toc3253939953.1.3 選擇的變頻器應滿足的條件 PAGEREF _Toc325393995 h 15HYPERLINK l _Toc3253939963.2 通用變頻器 PAGEREF _Toc325393

7、996 h 15HYPERLINK l _Toc3253939973.2.1 通用變頻器的發展 PAGEREF _Toc325393997 h 16HYPERLINK l _Toc3253939983.2.2 通用變頻器的功率輸出驅動技術動向 PAGEREF _Toc325393998 h 17HYPERLINK l _Toc3253939993.2.3 VS-616G5型變頻器簡介 PAGEREF _Toc325393999 h 19HYPERLINK l _Toc3253940003.3 可編程序控制器(PLC)的選擇 PAGEREF _Toc325394000 h 21HYPERLINK

8、 l _Toc3253940013.3.1 轎廂樓層位置檢測方法 PAGEREF _Toc325394001 h 21HYPERLINK l _Toc3253940023.3.2 PLC的選型 PAGEREF _Toc325394002 h 21HYPERLINK l _Toc325394003第四章系統硬件設計 PAGEREF _Toc325394003 h 23HYPERLINK l _Toc3253940044.1 變頻器結構與參數設置 PAGEREF _Toc325394004 h 23HYPERLINK l _Toc3253940054.1.1 VS-616G5變頻器的參數 PAGE

9、REF _Toc325394005 h 23HYPERLINK l _Toc3253940064.1.2 參數設置 PAGEREF _Toc325394006 h 23HYPERLINK l _Toc3253940074.1.3 變頻器自學習功能的應用方法 PAGEREF _Toc325394007 h 24HYPERLINK l _Toc3253940084.1.4 變頻器容量計算 PAGEREF _Toc325394008 h 25HYPERLINK l _Toc3253940094.1.5 變頻器制動電阻參數的計算 PAGEREF _Toc325394009 h 25HYPERLINK

10、l _Toc3253940104.2 PLC控制系統設計 PAGEREF _Toc325394010 h 26HYPERLINK l _Toc3253940114.2.1 設計思想 PAGEREF _Toc325394011 h 26HYPERLINK l _Toc3253940124.2.2 電梯操作方式 PAGEREF _Toc325394012 h 28HYPERLINK l _Toc3253940134.2.3 I/0點數的分配與機型的選擇 PAGEREF _Toc325394013 h 29HYPERLINK l _Toc3253940144.2.4 旋轉編碼器與PLC的連接 PAG

11、EREF _Toc325394014 h 31HYPERLINK l _Toc3253940154.3 系統結構框圖 PAGEREF _Toc325394015 h 32HYPERLINK l _Toc325394016第五章系統軟件設計 PAGEREF _Toc325394016 h 33HYPERLINK l _Toc3253940175.1 開關門控制 PAGEREF _Toc325394017 h 33HYPERLINK l _Toc3253940185.1.1 開門控制 PAGEREF _Toc325394018 h 33HYPERLINK l _Toc3253940195.1.2

12、關門控制 PAGEREF _Toc325394019 h 34HYPERLINK l _Toc3253940205.2 指令外召喚信號的登記消除與顯示 PAGEREF _Toc325394020 h 35HYPERLINK l _Toc3253940215.2.1 指令信號處理 PAGEREF _Toc325394021 h 35HYPERLINK l _Toc3253940225.2.2 外召喚信號處理 PAGEREF _Toc325394022 h 35HYPERLINK l _Toc3253940235.3 選層定向與反向截梯 PAGEREF _Toc325394023 h 36HYPE

13、RLINK l _Toc3253940245.4 層樓計算、換速、平層、停車 PAGEREF _Toc325394024 h 38HYPERLINK l _Toc3253940255.5 層樓位置指示 PAGEREF _Toc325394025 h 39HYPERLINK l _Toc3253940265.6 呼梯鈴控制與故障報警 PAGEREF _Toc325394026 h 41HYPERLINK l _Toc3253940275.7 消防運行 PAGEREF _Toc325394027 h 41HYPERLINK l _Toc325394028結束語 PAGEREF _Toc325394

14、028 h 43HYPERLINK l _Toc325394029參考文獻 PAGEREF _Toc325394029 h 44HYPERLINK l _Toc325394030致 PAGEREF _Toc325394030 h 45摘要：隨著現代經濟和城市生活的發展，電梯成為人們日常生活必不可少的代步工具，電梯性能的好壞對人們生活的影響越來越顯著。傳統繼電器電梯控制系統，由于繼電器本身的機械和電磁慣性大，大大降低了電梯系統的可靠性和安全性。為了保證電梯運行既高效節能又安全可靠，必須改進電梯控制方式。根據順序邏輯控制的需要發展起來的可編程控制器(PLC)，它是專門為工業環境應用而設計的數字運算

15、操作的電子裝置。PLC處理速度快，可靠性高，能夠保證電梯正常、安全、可靠地運行。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變頻調速，不僅能滿足乘客的舒適感和保證平穩的精度，還可以降低能耗，節約能源，減小運行費用。本文將基于PLC的變頻調速方法應用到電梯系統中，并對此方法進行了研究。首先，分別闡述了電梯繼電器控制和PLC控制的特點，突出講述繼電器電梯控制系統暴露的缺點以與PLC電梯控制系統所具有的優點，并對電梯的變頻調速控制進行了介紹。其次，在閱讀了大量國外相關文件資料的基礎上，對電梯技術和電梯設備的發展進行了綜述。然后，介紹了變頻器類型以與參數設計的相關知

16、識;同時介紹了PLC選型原則以與PLC控制系統的設計思路;在此基礎上，根據電梯系統自身的工作狀態要求，進行電梯系統的PLC軟件開發，通過軟件開發的特點，結合PLC自身的控制規律，設計出可實現一定功能的PLC電梯控制系統。基于PLC的變頻調速電梯系統運行效率高，系統安全可靠性強，并且系統構造簡單易于實現，滿足了對電梯系統期望的要求。 關鍵詞： 電梯; PLC控制; 變頻調速 ABSTRACT：Along with the development of modern economy and city life,the elecator hasbecome a essential walking t

17、ool for people in daily life,and the performance of elevators obviously influences peoples lives.The traditional elevator system based on relay largely decreases the reliability and security since the mechanical and elevator system based on relay largely decreases the reliability and security since

18、the mechanical and electromagnetic inertia of relay is big.In order to ensure the efficiency and reliable securities,the control method of elevator muse be changed.The programmable logic controller(PLC),which develops based on sequence logical control,is digital operation electronic device specializ

19、ed in the industria; 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 has replaced the DC velocity modulation with frequency control due to the d

20、evelopment 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.The frequency control method based on PLC is applied to the elevator shstem

21、 and further researched. Firstly,the essay respectively presents the characteristics of the elevator system based on relay control and PLC control,specially formulates the defdcts exposed from relay control system and the advantages of PLC control system, introduces the frequency control of elevator

22、.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 principle of PLC model election and design scheme of PLC control system a

23、re 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 characteristics of software development and rules of PLC control.Finally,the e

24、levator 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 elevator system expected.Key words:elevator;PLC control; frequency conversion timing;第一章 前言繼電器組成的順序控制系統是最早的一種實現電

25、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已逐漸被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與存在的問題1.1.1 電梯繼電器控制系統的優點1所有控制功能與信號處理均由

26、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、維修與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，己形成系列化產品，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普通控制電器與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電磁機構與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，

27、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。1.2 PLC與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

28、單、靈活性強等特點。一可靠性：對可維修的產品，可靠性包括產品的有效性和可維修性。1PLC不需要大量的活動元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時，系統的維修簡單，維修時間短。2PLC采用了一系列可靠性設計的方法進行設計，例如，冗余設計，斷電保護，故障診斷和信息保護與恢復等，提高了MTBF降低了MTTR使可靠性提高。3PLC有較高的易操作性，它具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點，一般不易發生操作的錯誤。4PLC是為工業生產過程控制而專門設計的控制裝置，它具有比通用計算機控制更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了精簡化的編程語言，編程出錯率大大降低，而為工業惡劣操作環境設計的硬件使可靠性

29、大大提高。5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；采用先進的工藝制造流水線制造；對干擾的屏蔽、隔離和濾波等;對電源的斷電保護；對存儲器容的保護等。6PLC的軟件方面，也采取了一系列提高系統可靠性的措施。例如，采用軟件濾波；軟件自診斷；簡化編程語言等。二易操作性，PLC的易操作性表現在下列幾個方面：1操作方便對PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數PLC采用編程器進行輸入和更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對大中型的PLC，編程器采用了CRT屏幕顯示，因此，程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據所需要的地址編號或接點號進行搜索或

30、順序尋找，然后進行更改，更改的信息可在液晶屏或CRT上顯示。2編程方便PLC有多種程序設計語言可供使用。對電氣技術人員來說，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握f地解。采用布爾助記符編程語言時，十分有助于編程人員的編程。3維修方便PLC具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求降低。當系統發生故障時，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快的找到故障的部位，以便維修。三靈活性，PLC的靈活性表現在以下幾個方面：1編程的靈活性。PLC采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖，功能模塊和語句描述編程語言。編程方法的多樣性使編程方便、應用面拓展。2擴展的靈活性。PLC的擴展靈活性是它的一個重要

31、特點。它可根據應用的規模不同，即可進行容量的擴展、功能的擴展、應用和控制圍的擴展。3操作的靈活性。操作十分靈活方便，監視和控制變得十分容易2。1.2.2 PLC控制電梯的優點1在電梯控制中采用了PLC，用軟件實現對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。2去掉了選層器與大部分繼電器，控制系統結構簡單，外部線路簡化。3PLC可實現各種復雜的控制系統，方便地增加或改變控制功能。4PLC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。5用于群控調配和管理，并提高電梯運行效率。6更改控制方案時不需改動硬件接線。1.3電梯變頻調速控制的特點隨著電力電子技術、微電子技術和計算機控制技術的飛速發展，頻

32、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交流變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。改善變頻調速以其優異的調速性能和起制動平穩性能、高效率、高功率因數和節電效果，廣泛的適用圍與其它許多優點而被國外公認為最有發展前途的調速方式。變頻調速電梯的特點：1變頻調速電梯使用的是異步電動機，比同容量的直流電動機具有體積小、占空間小，結構簡單，維護方便、可靠性高、價格低等優點。2變頻調速電源使用了先進的SPWM技術SVPWM技術，明顯改善了電梯運行質量和性能；調速圍寬、控制精度高，動態性能好，舒適、安靜、快捷，己逐漸取代直流電機調速。 3變頻調速電梯使用先進的SPW

33、M和SVPWM技術，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，節能明顯3。1.4 課題的來源變頻器以其優越的性能，在很多領域中得到了廣泛的應用。在電梯業也是如此，目前國7080年代安裝完成的電梯絕大部分是繼電器控制，線路復雜，節點接線多，故障率高，調速方式一般采用變極調速、調壓調速、直流調速。維修困難，屬于能耗型調速，效率低，發熱量大，調速性能指標較差，嚴重地影響電梯運行質量。應對這些電梯進行更新和改造。但是更新需要大量資金，對使用單位來說有一定困難，所以對電梯進行局部改造是經濟的、實際的。近年來，采用功能強、故障率低、可靠性高的可編程控制器（PLC）來控制電梯，取得了

34、良好效果。利用PLC和變頻器對舊電梯進行改造，不但可以增加電梯的舒適感、安全性、可靠性，還可以降低能耗，節約能源，減少運行費用。1.5 課題的主要研究容課題所研究的容主要是用可編程控制器（PLC）和變頻器改造在用電梯自動控制系統。由于大部分老式電梯的電控系統可靠性欠佳，用戶尋求對電梯的電控系統進行改造，以節約資金。因此，對電梯控制技術進行研究，找出一條適合國產老式電梯的改造之路，并進而提高國產電梯的技術水平和質量，具有十分重要的意義。針對老式電梯采用的繼電器邏輯控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作壽命短等缺陷，提出采用功能強、故障率低、可靠性高的可編程控制器（PLC）來控制電梯。調速系統

35、采用交流變頻調速，在各種負載下都有良好的調速性能和準確的停車性能，滿足乘客的舒適感和保證平層精度（即準確停車），并能節約大量電能。論文的主要容如下：首先對電梯系統與可編程控制器（PLC）、變頻器作了比較全面的總結和介紹。接著闡述了電梯控制系統的分類與特點，電梯的控制系統分為調速和信號控制兩大部分。確定了系統的總體結構，由PLC來實現電梯信號控制，變頻器實現變頻調速，完成了變頻器和可編程控制器（PLC）的選擇。然后是系統硬件開發，完成了變頻器的參數設置與PLC的選型、I/O點數分配以與旋轉編碼器與PLC的連接。在分析了電梯系統的軟件設計方法基礎上，設計出了軟件流程圖，提出了模塊化編程思想，介紹了

36、系統的軟件開發實例。第二章 電梯設備與電梯發展動態2.1 電梯設備2.1.1 電梯的分類電梯的分類有各式各樣:1按用途分類 乘客電梯；載貨電梯；客貨電梯；病床電梯；雜物電梯；住宅電梯；特種電梯；2按速度分類 低速電梯 1m/s以下；中速電梯 1-2m/s；高速電梯 2m/s以上；超高速電梯 4m/s以上；3按驅動電源分類 交流電梯 速度一般小于2m/s； 直流電梯 速度一般大于2m/s；4按控制方式分類 有層間控制；簡易集選控制；集選控制；有/無司機控制；群控等。2.1.2 電梯的主要組成部分1曳引部分:通常由曳引機和曳引鋼絲繩組成。電動機帶動曳引機旋轉使轎廂上下運動。2轎廂和廳門：轎廂由轎架

37、、轎底、轎壁和轎門組成；廳門一般有封閉式、中分式、雙折式，雙折中分式和直分式等。3電器設備與控制裝置有曳引機：選層器傳動與控制柜、轎廂操縱盤、呼梯按鈕和廳站指示器組成。4其它裝置：對重裝置、補償裝置等。2.1.3 電梯的安全保護裝置1電磁制動器，裝于曳引機軸上，一般采用直流電磁制動器，啟動時通電松閘，停層后斷電制動。2強迫減速開關，其分別裝于井道的頂部和底部，當轎廂駛過端站換速未減速時，轎廂上的撞塊就觸動此開關，通過電器傳動控制裝置，使電動機強迫減速。3限位開關，當轎廂經過端站平層位置后仍未停車，此限位開關立即動作，切斷電源并制動，強迫停車。4行程極限保護開關，當限位開關不起作用，轎廂經過端站

38、時，此開關動作。5急停按鈕，裝于轎廂司機操縱盤上，發生異常情況時，按此按鈕切斷電源，電磁制動器制動，電梯緊急停車。6廳門開關，每個廳門都裝有門鎖開關。僅當廳門關上才一允許電梯啟動;在運行中如出現廳門開關斷開，電梯立即停車。7關門安全開關，常見的是裝于轎廂門邊的安全觸板，在關門過程中如安全觸板碰到乘客時，發出信號，門電機停止關門，反向開門，延時重新開門，此外還有紅外線開關等。8超載開關，當超載時轎底下降開關動作，電梯不能關門和運行。9其它的開關，安全窗開關，鋼帶輪的斷帶開關等。2.1.4 電梯的技術參數1載重量(kg)制造和設計規定，電梯的額定載重量。2轎廂尺寸(mm)寬*深*高。3轎廂形式有單

39、或雙面開門與其他特殊要求等，以與對轎頂、轎底、轎處理，顏色的選擇，對的要求等等。4轎門形式有柵欄門、封閉式中分門、封閉式雙折門、封閉式雙折中分。5開門寬度(mm)轎廂門和層門完全開啟時的凈寬度。6開門方向人在轎外面對轎廂門向左方向開啟的為左開門，門向右方向的為右開門，兩扇門分別向左右兩邊開啟者為中開門，也稱中分門。7曳引方式常用的有半繞1:1吊索法，轎廂的運行速度等于鋼絲繩的度。半繞2:1吊索法，轎廂的運行速度等于鋼絲繩運行速度的一半。全繞1:1吊索法，轎廂的運行速度等于鋼絲繩的運行速度。8額定速度(m/s)制造和設計所規定的電梯運行速度。9電氣控制系統包括控制方式、拖動系統的形式等。如交流電

40、機拖動或電機拖動，轎按鈕控制或集選控制等。10停層站數(站)凡在建筑物各樓層用于出入轎廂的地點均稱為站。11提升高度(mm)由底層端站樓面至頂層端站樓面之間的垂直距離。12頂層高度(mm)由底層端站樓面至機房樓板或隔音層樓板下最突出構間的垂直的距離。電梯的運行速度越快，頂層高度一般越高。13底坑深度(mm)由底層端站樓面至井道底面之間的垂直距離。電梯的運度越快，底坑一般越深。14井道高度(mm)由井道底面至機房樓板或隔音層樓板下最突出構件之垂直距離。15井道尺寸(mm)寬*深。電梯的主要參數是電梯制造廠設計和制造電梯的依據。用戶選用電梯時，必據電梯的安裝使用地點、載運對象等，按標準的規定，正確

41、選擇電梯的類別和有數與尺寸，并根據這些參數與規格尺寸，設計和建造安裝電梯設備，否則會影響電梯的使用效果。2.2 電梯的發展動態2.2.1 電梯的產生1854年，在紐約水晶宮舉行的世界博覽會上，美國人伊萊沙格雷夫斯奧的斯第一次向世人展示了他的發明歷史上第一部安全升降梯。從那以后，升降梯在世界圍得到了廣泛應用。以奧的斯的名字而命名的電梯公司也開始了她輝煌的旅程。150年以來，她己經發展成為世界、亞洲和中國領先的電梯公司。自從我國實行改革開放政策以來，全國各地高層建筑不斷涌現，作為高樓的垂直交通工具一電梯，其需求量日益增長。各種類型、規格繁多的電梯已在高樓投入運行。為了確保電梯正常運行、安全使用，必

42、須要了解電梯、熟悉電梯、管理電梯、維護好電梯。2.2.2 電梯的發展概況隨著現代建筑的發展，日益增高的高層建筑已成為現代都市的重要的標志，作為高層建筑的垂直運載工具電梯得到了快速發展。電梯是服務于三分之一樓層的固定式升降設備。它具有一個轎廂，運行在至少兩列垂直上的傾斜角小于15的剛性導軌之間。轎廂尺寸與結構形式便于乘客出入或裝卸貨物。它適用于裝置在兩層以上的建筑，是輸送人員或貨物的垂直提升設備的交通工具。追溯電梯這種提升設備的歷史，早在公元前我國就有利用人力作動力和簡單提升設備，直到現在我國北方部分農村仍用手搖轱轆提取井水的升降提水裝置，所以說，我國是世界上最早出現這種提升設備電梯雛形的國家之

43、一。隨著電子工業的發展，新技術、產品不斷用于電梯控制系統，如可編程控制器的應用；單片機的應用；無觸點半導體邏輯控制晶閘管（俗稱可控硅）的應用；集成電路與數字控制、計算機群控制與調頻調壓技術的應用、拖動系統簡化、性能提高等。大學工程碩士學位論文第二章電梯設備與電梯發展動態。生活在繼續，科技在發展，電梯也在進步。電梯的材質由黑白到彩色，樣式由直式到斜式，在操縱控制方面更是步步出新手柄開關操縱，按鈕控制，信號控制，集選控制、人機對話等，多臺電梯還出現了并聯控制，智能群控；雙層轎箱電梯展示出節省井道空間，提升運輸能力的優勢，變速式自動人行道扶梯大大節省了行人的時間；不同外形的扇形、三角形、半棱形、圓形

44、觀光電梯則使身處其中的乘客的視線不再封閉。一個半世紀的風風雨雨，翻天覆地的是歷史的變遷，永恒不變的是電梯提升現代人生活質量的承諾。2.2.3 電梯技術發展概況1電梯的速度要求越來越快，高速、超高速電梯的數量愈來愈多。2電梯的拖動技術有了較大的發展，直流電梯由于能耗大、維修量大等缺點。逐步流電梯所替代，液壓電梯由于運行平穩，機房位置靈活等特點，使得在低樓層場合得到愈來愈廣泛的應用。交流拖動電梯更是得到迅速的發展，已由以前的變級調速（AC-VP）發展成為調壓調速（AC-VV）與調頻調壓調速（AC-VVVF），使得電梯的速度、加速度控制更加符合人們的生理要求，電梯的舒適感大為改善。3電梯的邏輯控制已

45、從過去簡單的繼電器接觸器控制發展為可編程序控制器PLC和微機控制，控制方式也從手柄控制、信號控制發展為集選控制、并聯控制、控等，電梯可靠性得到很大的提高。4電梯的管理功能不斷加強，電梯廣泛采用微機控制技術，不斷滿足擁護的使用功能要求。如緊急停車操作，消防員專用、防搗亂系統等。5智能群控管理得到廣泛應用。6機械傳動方面，由于國際上機構加工水平的不斷提高，使斜齒傳動和行星齒輪傳動在電梯上的應用日益廣泛，已使電梯的傳動形式多樣化4。2.2.4 電梯發展的前景展望1結構不斷緊湊化，隨體積不斷輕型化、小巧化。隨著新技術、新結構、新材料，新工藝的發展，電梯的機械系統結構簡單化、體積小型化、材料輕型化、工藝

46、先進化、外觀漂亮化。同時，無機房電梯在新世紀將會有較大速度發展。2技術含量更高，性能更好。電梯行業技術發展非常迅速，幾年前推出的具有先進性能、高舒適性的VVVF電梯，如今已成為電梯行業的標準配置，因為永磁同步無齒輪曳引機具有更節能、更潔凈、更安全、更安靜、更經濟的特點，所以永磁同步曳引機逐步成為新型曳引機的主流，由于永磁技術的先進性，將來很有可能取代VVVF技術。另外，網絡控制和智能群控系統，以其控制的先進性、快速性、準確性和可靠性亦是電梯的發展潮流。 3安裝更方便、更快捷高效、安全、可重復使用的無腳手架安裝，將是高層電梯安裝的主要方式；隨著新技術的開發、應用，電梯的硬件系統給安裝帶來更大的方

47、便，使電梯安裝更快，效率更高。此外，電梯的雙向安全裝置、無底坑、無線控制、綠色環保安全、環保，節能、舒適，也將是未來電梯的重要發展方向5。第三章 基本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。3.1 變頻器的選擇隨著變頻器性能價格比的提高，交流變頻調速己應用到許多領域，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早己問世，一其功能較強，使用靈活，但其價格相對較貴。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。這是本設計的特

48、點之一。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一樣，但其總的控制思想卻是小異。3.1.1 變頻器的分類變頻器的種類很多，下面根據不同的分類方法對變頻器分類：1按變換頻率的方法分 交一直一交變頻器交一交變頻器2按主電路工作方式分 電壓型變頻器電流型變頻器3按變頻器調壓方法的不同分 PAM變頻器PWM變頻器4按工作原理分類 U/f控制變頻器VC控制變頻器SF控制變頻器5按照用途分類 通用變頻器高性能專用變頻器高頻變頻器3.1.2 選擇變頻器規格變頻器產品說明書都提高標稱功率數據，但實際上限制變頻器使用功率的是定子電流參數。因此，直接按照變

49、頻器標稱功率進行選擇，在實際中常常可能會行不通。根據具體工程的情況，可以有以下幾種不同的變頻器規格選擇方式：1按照標稱功率選擇：一般作初步投資估算依據。2按照電動機額定電流選擇；多用于恒轉矩負載的新設計項目。3按照電動機實際運行電流選擇：多用于改造工程。4按照轉矩過載能力選擇綜上所述，根據實際工程情況，以適當的方法選擇變頻器規格很重要。選擇結果多數情況下變頻器標稱功率與電動機匹配，少數情況需要放大。所以，籠統的認為放大一級功率選擇變頻器是沒有錯的想法，但會造成浪費。總的來說從生產成本來作合適的選擇6。3.1.3 選擇的變頻器應滿足的條件1根據被控設備的負載特性選擇通用變頻器的類型。2所選擇通用

50、變頻器的類型與被控制異步電動機的參數匹配。3為降低電梯成本，首選通用變頻器。4電梯的啟動和停車都要平穩。5變頻器帶有防止失速功能。6變頻器具有優良的轉矩特性。3.2 通用變頻器為了滿足以上的條件，本設計選擇通用變頻器。采用通用變頻器構成變頻調速傳動系統的主要目的是：一為了滿足提高勞動生產率、改善產品質量、提高設備自動化程度、提高生活質量與改善生活環境等要求。二為了節約能源、降低生產成本。3.2.1 通用變頻器的發展上個世紀80年代初，通用變頻器實現了商品化。在近20年的時間，經歷了由模擬控制到全數字控制和由采用BJT到采用JGBT兩個大發展過程。一容量不斷擴大80年代初采用的BJT的PWM變頻

51、器實現了通用化。到了90年代初，BJT通用變頻器的容量達到了600KVA,400KVA以下的已經系列化。前幾年主開關器件開始采用IGBT，僅三、四年的時間，IGBT變頻器的單機容量己達1800KVA隨著IGBT容量的擴大，通用變頻器的容量也將隨之擴大7。二結構的小型化變頻器主電路中功率電路的模塊化，控制電路采用大規模集成電路(LSI)和全數字控制技術，結構設計上采用“平面安裝技術”等一系列措施，促進了變頻電源裝置的小型化。另外一種混合式功率集成器件，采用厚薄膜混合集成技術，把功率電橋，驅動電路，檢測電路，保護電路等封裝在一起，構成了一種“智能電力模塊（Intelligent Module,IP

52、M）這種器件屬于絕緣金屬基底結構，所以防電磁干擾能力強，保護電路和檢測電路與功率開關間的距離盡可能的小，因而保護迅速且可靠，傳感信號也十分迅速8。三多功能和智能化電力電子器件和控制技術的不斷進步，使變頻器向多功能化和高性能化方向發展，特別是微機的應用，為變頻器多功能化和高性能化提出了可靠的保證。人們總結了交流調速電氣傳動控制的大量實踐經驗，并不斷融入軟件功能。日益豐富的軟件功能使通用變頻器的多功能化和高性能化為用戶提供了一種可能，即可以把原有生產機械的工藝水平“升級”，達到以往無法達到的境界，使其變成一種具有高度軟件控制功能的新機種。8位、16位與32位CPU奠定了通用變頻器全數字控制的基礎。

53、32位數字信號處理器（Digital Signal Processer-DSP）的應用將通用變頻器的性能提高一大步，實現了轉矩控制，推出了“無跳閘功能”。目前，新一代變頻器開始采用新的精簡指令集計算機“（Reduced Instruction Set Computer-RISC）”,將指令執行時間縮短到納秒級。它是一種矢量（超標量）微處理器，其功能著重點放在常用基本指令的執行效率上，舍棄了某些運算復雜而使用率不高的指令，省下它們所占用的硬件資源用于提高基本的運算速度，達到了以“每秒上億條指令”為單位來衡量運算速度的程度。有文獻報道，RISC的運算速度可達1000M/PS，即10億次/秒，相當于

54、巨型計算機水平，指令計算時間為1ns量級，是一般微處理器所無法比擬的。有的變頻器廠家聲稱，以RISC為核心的數字控制，可以支持無速度傳感器矢量控制變頻器的矢量控制算法、轉速估計計算、PID調節器在線實時運算。目前出現了一類“多控制方式”通用變頻器。例如本設計所采用的安川公司的VS615-G5變頻器就有：(1)無PG(速度傳感器)V/f控制；(2)有PGV/f控制；(3)無PG矢量控制；(4)有PG矢量控制等四種控制方式。通過控制面板，可以控制土述四種控制方式中的一種，以滿足用戶的需要。四應用領域不斷擴大通用變頻器經歷了模擬控制、數字控制、數模混合控制，直到全數字控制的演變，逐步地實現了多功能化

55、和高性能化，進而使之對各類生產機械、各類生產工藝的適應性不斷增強。最初通用變頻器僅用于風機、泵類負載的節能調速和化纖工業中高速纏繞的多機協調運行等，到目前為止，其應用領域得到了相當的擴展。如搬運機械，從反抗性負載的搬運車輛、帶式運輸機到位能負載的起重機、提升機、立體倉庫、立體停車廠等都已采用了通用變頻器；金屬加工機械，從各類切削機床直到高速磨床乃至數控機床、加工中J心超高速伺服機的精確位置控制都己應用通用變頻器；在其它方面，如農用機械、食品機械、木工機械、印刷機械、各類空調、各類家用電器甚至街心公園噴水池。可以說其應用圍相當廣闊，并且還將繼續擴大9。3.2.2 通用變頻器的功率輸出驅動技術動向

56、采用變頻器的調速傳動技術，近年來取得驚人的進步。從技術發展動向來看，大致有如下幾個方面: 一IGBT的應用 最近幾年來，IGBT的應用正在迅速推進。其顯著的特點是:開關頻率高，驅動電路簡單。用于通用變頻器時，有如下明顯的效果： 1由于載波效率的提高(20KHz或更高)，負載電動機的噪聲明顯減少，實現了低噪聲傳動。電動機的金屬鳴響聲因振動頻率超過了人耳可感知的程度而“消失”。2同樣由于載波頻率的提高，使電動機的電流(特別是低速時的電流)波形更加趨于正弦波，因而減少了電動機轉矩的脈動和電動機的損耗。 3由于IGBT為電壓驅動型，因而簡化了驅動回路，使整個裝置更加緊湊，可靠性提高，成木降低。 4主開

57、關器件如果采用IPM，上述效果將更加明顯。 二網側變流器的PWM控制的變頻器 目前上市的絕大多數通用變頻器，其網側變流器采用不可控的二極管整流器。雖然控制簡單，成本較低，但也有它的缺點。比如，網側電流波形嚴重畸變，影響電網的功率因數，諧波損耗大，電動機制動時的再生能量無法回饋給電網等。現己開發出一種新型的采用PWM控制方式的自換相交流器，并已經成功地用作變流器中的網側變流器。電器結構形式與逆變器完全一樣，每個橋臂均由一個自關斷器件和一個二極管反并聯組成。其特點是:直流輸出電壓連續可調，輸入電流(網側電流)波形基本為正弦，功率因數可保持為1，并且能量可以雙向流通。 網側變流器采用PWM控制交流器

58、又稱為“雙PWM控制變頻器”。這種再生能量回饋式高性能通用變頻器，代表著另一個新的技術動向。它的大容量化，對于制動頻繁的或可逆運行的生產設備十分有意義。但因其價位高、投資大，所以在某種程度上限制了它的發展速度。三矢量控制變頻器的通用化在造紙、軋鋼等應用領域，要求精度高，響應快，一般性的通用變頻器已經不能勝任，往往要采用矢量控制方案。但是矢量控制往往需要速度傳感器，運算復雜、調整麻煩，對電動機的參數依賴性較大。目前，國正在努力使矢量控制變頻器實現通用化。因此，對無速度傳感器的矢量控制系統的理論研究和實用化的開發代表著另一個新的技術發展方向。 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

59、舒適度指標往往是選擇中的一項重要容。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-616G5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。另外，616G5變頻器的起動、制動具有可任意調節的S曲線和零頻仍可輸出150%力矩的特點，配以高精度的旋轉編碼器，控制精度可達0.01%-0.02%，使得電梯運

60、行舒適感好，零速抱閘，平層精度高。無須配專用電機，可自學習所配電機的各個參數，精確控制任何品牌的電機。采用高性能IGBT，載波頻率20KHz，從而使變頻器輸出一個不失真的正弦流波形，使電機始終運行于靜噪音狀態10。3.2.3VS-616G5型變頻器簡介一VS-616G5型變頻器的特點VS-616G5型變頻器是安川電機公司面向世界推出的21世紀通用型變頻器。這種變頻器不僅考慮了V/f控制，而且還實現了矢量控制，通過其本身的自動調諧功能與無速度傳感器電流矢量控制，很容易得到高起動轉矩與較高的調速圍11，12。VS-616G5變頻器的特點如下：1包括電流矢量控制在的四種控制方式均實現了標準化。2有豐