商用电梯电控系统设计

1、本科毕业设计（论文）商用电梯电控系统设计I摘要在现代社会和经济活动中，计算机技术、自动控制技术和电力电子技术得到了迅速的发展，电梯已经成为城市物质文明的一种标志。特别是在高层建筑中，电梯是不可缺少的垂直运输设备。随着高层建筑飞速发展的今天，电梯行业也随之进入了新的发展时期,电梯控制技术已经发展到了调频调压调速，其逻辑控制也由 PLC 代替原来的继电器控制，其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现的。本设计针对我国电梯业的现状，将可编程序控制器(PLC)应用于四层电梯进行逻辑控制，通过合理的选择和设计，不但提高了电梯可靠性、可维护性以及灵活性，同时延长了使用寿命，缩短了电梯的开发周期，并提高了电

2、梯的控制水平，改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制效果。本文所设计的电梯与传统的电梯相比，在运行上具有良好的舒适感，在生活中可以节约电能，取得了良好的经济效益和社会效益，达到了理想的目的。该电梯控制系统具有指层、厅召唤、选层选向、手动和自动等功能，具有集选控制的特点。在介绍电梯基本结构的基础上，深入分析了电梯的工作原理，阐述了 PLC 的优点及特点，重点分析了电梯的硬件设计和软件设计，研究并提出了基于 PLC 电梯控制系统设计的实现方案，最后对本论文的研究内容进行了总结与展望。关键词电梯； PLC 控制；变频器；本科生毕业设计（论文）AbstractIn the modern s

3、ocial and economic activities, computer technology, automatic control technology and power electronic technology has been rapid development, the lift has become a symbol of urban material. Especially in the high-rise building, the elevator is not a lack of vertical transportation equipment. With the

4、 rapid development of high-rise buildings of today, the lift industry also has entered a new period of development, elevator control technology has been developed to the FM speed regulator, the logic control by the PLC to replace the original relay control, many of its functions traditional relay co

5、ntrol system can not be achieved.The design for the status quo of Chinas elevator industry will be a programmable logic controller (PLC) used for four-storey elevator control logic, through the rational selection and design, not only to improve the reliability of the elevator, maintainability, and f

6、lexibility, while extending the of life and shorten the development cycle of the elevator and the elevator control to raise the level of the elevator operation to improve the comfort, so that the lift to reach a more satisfactory control effect. In this paper, the design of the elevator by the eleva

7、tor when compared with the traditional, in the run with good comfort, in life can save energy, and achieved good economic and social benefits to achieve the desired purpose. The elevator control system has a mean layer, the Office of calls to the layer selected, manual and automatic functions with a

8、 set of features to control the election.In introducing the basic structure of the lift on the basis of the depth analysis of the working principle of the elevator, on the merits and characteristics of PLC, the focus of an analysis of the lift hardware design and software design, research and PLC ba

9、sed control system designed to lift the achievement of the program, Finally, the study of this thesis are summarized and prospects.KeywordsElevator，PLC control，InverterII目 录摘要IIAbstractII第 1 章 绪论11.1 课题背景11.1.1 课题的目的和意义11.1.2 课题研究的进展11.2 概述21.2.1 电梯组成21.2.2 电梯的工作原理31.2.3 电梯的变频调速控制系统41.2.4 PLC 定义41.2

10、.5 PLC 的特点51.2.6 PLC 的基本结构51.2.7 PLC 的工作原理7第 2 章 总体设计92.1 可编程控制器（PLC）的选择92.1.1 PLC 的 I/O 点数估算92.1.2 内存估计92.1.3 响应时间102.1.4 输入输出模块的选择102.1.5 机型的确定112.2 变频器的选择122.2.1 变频器的基本构成122.2.2 变频器的主要类型和特点132.2.3 变频器的选择152.2.4 变频器的参数设置162.2.5 变频器的参数设置的原则162.2.6 变频器容量计算17III2.2.7 变频器制动电阻参数的计算172.3 本章小结17第 3 章 硬件设

11、计183.1 控制系统结构183.2 减速及平层控制183.3 输入输出分配表193.4 PLC 接线图203.5 AVY2055-XXX-AC4 型变频器基本接线图213.6 本章小结21第 4 章 软件设计分析224.1 四层电梯的基本控制要求224.2 电梯控制主程序流程图234.3 电梯电气控制梯形图分析244.4 本章小结37第 5 章 性能测试与分析38结论39参考文献40致谢错误!未定义书签。IV第 1 章 绪论第 1 章 绪论1.1 课题背景1.1.1 课题的目的和意义随着世界经济建设的飞速发展，电梯在人们生活中以占据了不可替代的地位，对其的性能和安全舒适的要求也不断的提高。交

12、流变频调速技术的发展使电梯又跨进了一个新的时代，电动机交流变频调速技术是当今节电、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主要手段。变频调速以其优异的调速性能和起制动性能、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。变频调速电梯使用了先进的 SPWM 技术，明显改善了电梯运行质量和性能;调速范围广、控制精度高，动态性能好，舒适、安静、快捷，几乎可与直流电机媲美。同时明显改善了电动机供电电源的质量，减少了谐波，提高了效率和功率因数，节能显著。1.1.2 课题研究的进展(1) 超高速电梯 21 世纪将会发展多用途、全功能的塔式建

13、筑，超高速电梯继续成为研究方向。曳引式超高速电梯的研究继续在采用超大容量电动机、高性能的微处理器、减振技术、新式滚轮导靴和安全钳、永磁同步电动机、轿厢气压缓解和噪声抑制系统等方面推进。采用直线电机驱动的电梯也有较大研究空间。未来超高速电梯舒适感会有明显提高。 高空城市方案，它对电梯速度等性能提出了新要求(2) 电梯产业将网络化、信息化电梯控制系统将与网络技术相结合，用网络把各地的电梯监管起来进行维保；通过电梯网站进行网上交易，包括电梯配置、招投标等，也可以在网上申请电梯定期检验。(3) 电梯智能群控系统电梯智能群控系统将基于强大的计算机软硬件资源，如基于专家系统的群控、基于模糊逻辑的群控、基于

14、计算机图像监控1本科生毕业设计（论文）的群控、基于神经网络控制的群控、基于遗传基因法则的群控等。这些群控系统能适应电梯交通的不确定性、控制目标的多样化、非线性表现等动态特性。随着智能建筑的发展，电梯的智能群控系统能与大楼所有的自动化服务设备结合成整体智能系统。(4) 蓝牙技术在电梯上的应用蓝牙（Bluetooth）技术是一种全球开放的、短距无线通讯技术规范，它可通过短距离无线通讯，把电梯各种电子设备连接起来，无需纵横交错的电缆线，可实现无线组网。这种技术将减少电梯的安装周期和费用，提高电梯的可靠性和控制精度，更好地解决电气设备的兼容性，有利于把电梯归纳到大楼管理系统或智能化管理小区系统中。电梯

15、还可以在环保、安全性、运行的舒适性的发展就不详细列出。1.2 概述1.2.1 电梯组成电梯是机电合一的大型复杂产品,机械部分相当于人的躯体,电器部分相当于人的神经.机与电的高度合一,使电梯成了现代科学技术的综和产品.对于电梯的结构而言,传统的方法是分为机械部分和电气部分,但以功能系统来描述,则更能反映电梯的特点.下面简单介绍电梯机械部分的结构,而我们的主要目的是怎样来控制它。(1) 曳引系统：曳引系统的主要功能是输出与传递动力，使电梯运行。曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。(2) 导向系统：导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。

16、导向系统主要由导轨，导靴和导轨架组成。(3) 轿厢：轿厢是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的工作部分。轿厢由轿厢架和轿厢体组成。(4) 门系统：2第 1 章 绪论门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口。门系统由轿厢门，层门，开门机，门锁装置组成。(5) 重量平衡系统：系统的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内，保证电梯的曳引传动正常。系统主要由对重和重量补偿装置组成。(6) 电力拖动系统电力拖动系统的功能是提供动力，实行电梯速度控制。电力拖动系统由曳引电动机，供电系统，速度反馈装置，电动机调速装置等组成。(7) 电气控制系统电气控制系统的主要功能是对

17、电梯的运行实行操纵和控制。电气控制系统主要由操纵装置，位置显示装置，控制屏(柜)，平层装置，选层器等组成。(8) 安全保护系统保证电梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故发生。由电梯限速器、安全钳、缓冲器、安全触板、层门门锁、电梯安全窗、电梯超载限制装置、限位开关装置组成。1.2.2 电梯的工作原理曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中偏斜或摆动。常闭块式制动器在电动机工作时松

18、闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。轿厢是运载乘客或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。补偿装置用来补偿曳引绳运动中的张力和重量变化，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。安全装置保证电梯运行安全。3本科生毕业设计（论文）(1)电梯在各服务层站设有层门、轿厢运行方向指示灯、数学显示轿厢、运行位置指层器和召唤电梯按钮。电梯召唤按钮使用时，上楼按上方向按钮，下楼掀按下方向按钮。(2)轿厢到达时，层楼

19、方向指示即显示轿厢的运动方向，乘客判断欲往方向和确定电梯正常后进入轿厢，注意门扇的关闭，勿在层门口与轿厢门口对接处逗留。(3)轿厢内有位置显示器、操纵盘及开关门按钮和层楼选层按钮。进入轿厢后，掀按欲往层楼的选层按钮。若要轿厢门立即关闭，可掀按关门按钮。轿厢层楼位置指示灯显示抵达层楼并待轿厢门开启后即可离开。1.2.3 电梯的变频调速控制系统在电梯传动系统方面，采用交流变压变频(VVVF)调速技术，使电梯从超低速到高速无级调速高精度运行，具有节能、对电网污染小、乘坐舒适感佳等优点。在交流电机变频调速控制系统中通常采用矢量控制技术，这种控制方式能使得电机在各种速度运行时具有良好的机械特性，特别是在

20、低速控制性能尤为突出。在电梯反馈系统方面，采用绝对值位置编码器从电梯轿厢上反馈轿厢绝对位置信号，对曳引电机进行以距离为原则的控制，以实现直接平层技术，来达到优越的电梯运行效果。1.2.4 PLC 定义由于 PLC 在不断发展，因此，对它下一个确切的定义是困难的。1980年 PLC 问世后，由美国电气制造商协会(National Electric Manufacturer Association NEMA)对 PLC 下过如下的定义:PLC 是一种数字式的电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令，实现逻辑运算、顺序运算、计数、计时和算术运算等功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。1982 年

21、，国际电工委员会(International Electrical CommitteeIEC)颁布了 PLC 标准草案，1985 年提交了第 2 版，1987 年的第 3 版对 PLC 作了如下的定义：PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、4第 1 章 绪论顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输人和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC 及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则而设计。上述的定义表明，PLC 是一种能直接应用于工业环境

22、的数字电子装置，它有与其他顺序控制装置不同的特点。1.2.5 PLC 的特点PLC 控制制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强，设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视等优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，目前也广泛用十传统继电器控制系统的技术改造。PLC 是一种专门从事逻辑控制的微型计算机系统。由于 PLC 具有性能稳定、抗干扰能力强、设计配置灵活等特点。因此在工业控制方面得到了广泛应用。自 80 年代后期 PLC 引入我国电梯行业以来，由 PLC 组成的电梯控制系统被许多电梯制造厂家普遍采用。并形成了一系列的定型产品。在传统继电器系统的改造工程中，PLC 系统一直是

23、主流控制系统。电梯控制系统分为调速部分和逻辑控制部分。调速部分的性能对电梯运行是乘客的舒适感有着重要影响，而逻辑控制部分则是电梯安全可靠运行的关键。为了改善电梯的舒适感和运行的可靠性，现在都改为用 PLC 来控制电梯的运行，这样大大提高了电梯的性能。1.2.6 PLC 的基本结构从结构上分，PLC 分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式 PLC 包括 CPU 板、I/O 板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式 PLC 包括 CPU 模块、I/O 模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。(1)CPU 的构成CPU 是 PLC 的核心，

24、起神经中枢的作用，每套 PLC 至少有一个 CPU，它按 PLC 的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方5本科生毕业设计（论文）式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和 PLC 内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。CPU 主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU 单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是 PLC 不可缺少的组成单元。在使用者看来，不必要详

25、细分析 CPU 的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU 速度和内存容量是 PLC 的重要参数，它们决定着 PLC 的工作速度，I/O 数量及软件容量等，因此限制着控制规模。(2)存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。(3)I/O 模块PLC 与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O 模块集成了 PLC

26、 的 I/O 电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入 PLC 系统，输出模块相反。I/O 分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。常用的 I/O 分类如下：开关量：按电压水平分，有 220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。除了上述通用 IO 外，还有特殊 IO 模块，如热电阻、热电偶、

27、脉冲等模块。6第 1 章 绪论按 I/O 点数确定模块规格及数量，I/O 模块可多可少，但其最大数受 CPU 所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。(4)电源模块PLC 电源用于为 PLC 各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供 24V 的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或 110VAC），直流电源（常用的为 24VDC）。(5)底板或机架大多数模块式 PLC 使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使 CPU 能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。(6)PLC 系统的其它设备编程设备：编程器

28、是 PLC 开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控 PLC 及 PLC 所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器 PLC 一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。也就是我们系统的上位机。人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。1.2.7 PLC 的工作原理当 PLC 投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC 的

29、 CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。(1)输入处理阶段在输入采样阶段，PLC 以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入 I/O 映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，7本科生毕业设计（论文）则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。(2)程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC 总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成

30、的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统 RAM 存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在 I/O 映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即在用户程序执行过程中，只有输入点在 I/O 映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在 I/O 映象区或系统 RAM 存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上

31、面的程序起作用。(3)输出处理阶段当扫描用户程序结束后，PLC 就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照 I/O 映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是 PLC 的真正输出。8第 2 章 总体设计第 2 章 总体设计过多种方案的比较和对照，完成了电梯控制系统中可编程控制器和变频器的选择。2.1 可编程控制器（PLC）的选择2.1.1 PLC 的 I/O 点数估算根据被控对象对 PLC 控制系统的技术指标和要求，确定用户所需的输入、输出设备，据此确定 PLC 的 IO 点数。在估算系统的 IO 点数和种类时，要全面考虑输入、输出信号的个数，IO 信

32、号类型(数字量模拟量)，电流、电压等级，是否有其他特殊控制要求等因素。以上统计的数据是一台PLC 完成系统功能所必须满足的，但具体要确定 I0 点数时则要按实际 I 0 点数，再向上附加 2015的备用量。根据机型的选择，再对被控对象进行 I0 点数的估算，根据被控对象 IO 信号的点数，考虑留有 1520的备用量以调整和扩充。估算出被控对象的 I0 点总数，就可根据此点数选择相当的 PLC。I0 点数是衡量 PLC 规模大小的重要指标，选择相应规模的 PLC 需要留有余量。2.1.2 内存估计(1)内存利用率：用户编的程序通过编程器键入主机内，最后以机器语言的形式存放于内存中。同样的程序，在

33、不同厂家的产品中，所需的内存量不同，把一个程序段中接点数与存放该程序所代表的机器语言所需的内存字数的比值称为内存利用率。高的利用率给用户带来好处，同样的程序可以减少内存，从而降低内存投资，同时，也可缩短扫描周期，从而提高系统的响应速度。(2)开关量 I/0 点数：可编程控制器开关量 I/0 总点数是计算所需内存储器容量的重要依据，一般系统中，开关量输入输出的比为 6：4，然后根据 I 0 点数来估算所需内存量，经验公式为所需内存总数=开关量(输入十输出)总点数10。9本科生毕业设计（论文）(3)模拟量 I/O 总数：具有模拟量控制的系统就要用到数学传送和运算的功能指令，这些功能指令内存利用率较

34、低，因此所占内存数要增大。在只有模拟量输入的系统中，一般要对模拟量进行读入，数字滤波，传送和比较运算。在模拟量 I/O 同时存在的情况下，就要进行较复杂的运算，一般是闭环控制，内存要比只有模拟量输入的需要量大：在模拟处理中，常常把模拟量读入、滤波及输出编成子程序使用，这使所占内存大大减少，特别是在模拟量路数比较多时，每一路模拟量所需的内存会明显减少，下面给出一般情况下的经验公式：只有模拟量输入时：内存系数=模拟量点数100模拟量 I/O 同时存在时：内存系数=模拟量点数200这些经验公式的算法是在模拟量点数 10 点左右，当点数小于 10 时，就适当加大，点数较多时，可适当减少。(4)用户编写

35、的程序质量：用户编写的程序优劣，对程序长短和运行时间都有较大影响，对于同样系统不同用户编写的程序可能会使程序长度和执行时间差别很大。一般来说，对初编者应多留一些内存余量，而有经验者可少留一些余量 综上所述，推荐下面的经验公式：存储器总数=开关量 I0总点数10+模拟量点数150 然后按计算结果的 25余量。2.1.3 响应时间扫描周期和响应时间必须认真考虑。可编程序控制器顺序扫描的工作方式使它不能可靠的接收持续时间小于扫描周期的输入信号。例如：某 PLC产品检测系统，其有效检测宽度为 5cm，若产品传送速度为 50mmin，为了确保不会漏检经过的产品，要求可编程控制器的扫描周期不能大于产品通过

36、检测的时间间隔 60ms。2.1.4 输入输出模块的选择来自现场的设备按钮、限位开关、行程开关等的电平信号并将其转换为机器内部电平信号，模块类型为直流和交流两种。根据设备与模块之间的远近程度选择电压的大小，一般 5V、12V、24V 属低电平，传输距离不宜太远，例如 5V 的输入模块最远不能超过 l0m，也就是说，距离较远的设备选10第 2 章 总体设计用较高电压的模拟比较可靠。另外，高密度的输入模块如 32 点、64 点，同时接通点数取决于输入电压和环境温度。一般讲，同时接通点数不得超过60%。系统的稳定性，必须考虑门槛电平(接通电平与关断电平之差)的大小。门槛电平值越大，抗干扰能力越强，传

37、输距离也就越远。输出模块的任务是将机器内部电平信号转换为外部的控制信号。频繁、电感性、低功率因数的负载，推荐使用晶闸管输出模块，但缺点是模块价格高，过载能力差。输出模块优点是适用电压范围宽，导通压降损失小，价格便宜，缺点是寿命短，响应速度慢。输出模块的电流值必须大于负载电流的额定值。2.1.5 机型的确定根据PLC机型选择的基本原则，本课题中选择了三菱公司FX2N-48-MR-001 系列的 PLC。其技术指标为：合计总数 48 点24 点输入，DC24V，24 点继电器输出；尺寸（mm）：1828790。功能为：(1)集成型&高性能CPU 电源 输入输出三为一体。对 6 种基本单元，可以以最

38、小 8 点为单位连接输入输出扩展设备，最大可以扩展输入输出 256 点。(2)高速运算基本指令：0.08s/指令，.应用指令：100s/指令(3)安心、宽裕的存储器规格内置 8000 步 RAM 存储器。安装存储盒后，最大可以扩展到 16000 步。(4)丰富的软元件范围辅助继电器：3072 点，定时器：256 点，计数器：235 点.数据寄存器：8000 点11本科生毕业设计（论文）2.2 变频器的选择80 年代初，通用变频器实现了商品化。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 IGBT 两个大的进展过程。目前从一般要求的小范围调速传动到高精度、快响应、

39、大范围的调速传动，从单机传动到多机协调运转，几乎都可采用交流调速传动。因此可以说在电气调速传动领域内，以变频器应用技术为代表的交流调速传动已经成为电气调速传动的主流。在交流调速系统中，变频器的作用是将频率固定(通常为工频 50Hz)的交流电(三相的或单相的)变换成频率连续可调(多数为 0400Hz)的三相交流电。如图 2-1 所示，变频器的输入端(RST)接至频率固定的三相交流电源，输出端(UVW)输出的是频率在一定范围内连续可调的三相交流电，接至电动机。L1RUL2SVML3QFTWVVVF变频器图 2-1 变频器的使用2.2.1 变频器的基本构成通用变频器的基本构成如图 2-2 所示，主要

40、由主电路(包括整流器、中间直流环节、逆变器)和控制电路组成。（1）整流器电网侧的变流器 1 是整流器，它的作用是把三相(也可以是单相)交流电整流成直流电。（2）逆变器负载侧的变流器 2 为逆变器。最常见的结构形式是利用六个半导体主开关器件组成三相桥式逆变电路。只要有规律地控制逆变器中主12第 2 章 总体设计开关器件的通与断，就可以得到任意频率的三相交流电输出。（3）中间直流环节由于逆变器的负载为异步电动机，属于感性负载。无论电动机处于电动状态或是发电制动状态，其功率因数总不会为 l。因此，在中间直流环节和电动机之间总会有无功功率的交换。这种无功能量要靠中间直流环节的储能组件(电容器或电抗器)

41、来缓冲。所以又称中间直流环节为中间直流储能环节。（4）控制电路常由运算电路、检测电路、控制信号的输入、输出电路和驱动电路等构成。其主要任务是完成对逆变器的开关控制、对整流器的电压控制以及完成各种保护功能等。控制方法可以采用模拟控制或数字控制。高性能的变频器目前己经采用微型计算机进行全数字控制，尽可能简化硬件电路，主要依靠软件来完成各种功能。由于软件的灵活性，数字控制方式常可以完成模拟控制方式难以完成的控制。网侧变频器1中间直流环节3负载侧变频器2M整流逆变控控制制指指控制电路令令运行指令图 2-2 变频器的基本构成2.2.2 变频器的主要类型和特点对异步电机进行变频调速，首先需要对电机提供一个

42、频率可变的电源。在许多场合，为了保持在调速时电机的最大转矩不变，需要维持磁通恒定，这就要求定子供电电压也要作相应调节。因此，对电动机供电的变频器一般都要兼有调压(VV)和调频(VF)这两种功能。变频器按装置形式可分为交一13本科生毕业设计（论文）交变频器和交一直一交变频器；按无功能量处理方式不同可分为电压源型变频器和电流源型变频器。（1） 按装置形式分类交交URUL变频器整流器变频器图 2-3 交-交变频器图 2-4 交-直-交变频器1)交一交变频器交一交变频器又称直接变频器。它把某一固定频率、固定电压的交流电源变换成电压和频率都可调的交流电源，如图 2-3 所示。2)交一直一交变频器交一直一

43、交变频器又称间接变频器。它把交流电源先整流成幅值可变的直流电源。然后再将此直流电源变换成频率可调的交流电源。这种变频器实际上是由可控整流器和逆变器组成的，如图 2-4 所示。（2）按无功能量处理方式分类在变频调速系统中，变频器的负载通常是异步电动机，其电流落后于电压，功率因素是滞后的，负载需要向电源吸取无功能量，因此在直流环节和负载之间将有无功功率的传输。为了缓冲无功能 t，在直流环节和负载之间必须设置贮能元件，根据贮能元件类型的不同，可以形成电压源型和电流源型的变频器。ILDIVSIVCI图 2-5 电压源型变频器图图 2-6 电流源型变频器1)电压源型变频器图 2-5 所示是一种典型的电压

44、源型变频器。这种变频器的特点是在直流侧并联一个大电容 C，用电容贮能来缓冲电源和负载之间的无功功率传输。从直流输出端看，电源因并联大电容，其等效阻抗变得很小，大电容又使电源电压稳定，因此具有恒电压源特点。逆变器轴出电压接近矩形波。2)电流源型变频器图 2-6 是一种典型的电流源型变频器，这种变频器的14第 2 章 总体设计特点是在直流回路中串入大电感，利用大电感来限制电流的变化。用以吸收无功功率。因串联了大电感故电源的内阻抗很大，类似于恒流电流源。逆变器输出电流接近矩形波。2.2.3 变频器的选择变频器自 80 年代进入实际应用以来，主要以交流电动机的节能应用为主。但是进入 90 年代后，变频

45、器得到了迅猛发展。变频器的应用主要有两个方面：一方面是为了节能需要而进行的变频器的应用：另一方面是为了满足生产工艺调速的要求而进行的变频器的应用。目前通用变频器己经在机械、冶金、石化、医药、造纸等行业得到了广泛的应用。随着变频器性能价格比的提高，使得交流变频调速在电梯行业也得到广泛应用。目前，有为电梯控制而设计的专用变频器早已问世，其功能较强，使用灵活，编程简单，维护方便。因此，本设计采用专用变频器。AVyDriveL 型变频器是西威公司面向世界推出的 21 世纪电梯专用变频器，具有优越速度控制特性和高转矩的面向现场矢量传动装置，专用于电梯工业及一般的起重应用。这种变频器实现了矢量控制，通过其

46、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 。 根据本系统的控制要求在这里我们选用AVyDriveL 变频器的AVy2055-XXX-AC4 型变频器。其主要特点如下：(1) 离线/在线自动整定：速度一电流一磁场，调节器和电机参数自整定。(可采用静态和动态方式完成)；电机参数根据温度变化自动补偿。(2) 转矩控制：通过内置功能，逐步在速度与转矩调节器间进行通讯控制，瞬时过载能力可达 200。(3) 高可靠保护：电机和驱动器 12t 热敏保护。(4 ) 丰富的参数选择：专用启动目录、7 段预置速度、5 组独立的可规划斜坡曲线等。(5) 优秀附加功能：电子电

47、位器功能、运转中重起动功能、负荷分配功能、PID 模块功能、断电检测运行管理。(6) 优化控制：模拟和远程 I/O 管理、内部 Linls 的逻辑/数学运算功能。15本科生毕业设计（论文）(7) 丰富的选件配置：I/O 扩展卡、辅助编码器管理卡、现场总线扩展卡、可编程卡、安全保护展卡、内置 PG 卡。2.2.4 变频器的参数设置由于采用PLC作为逻辑控制部件，故变频器和PLC通讯采用开关而不用模拟开关。由于AVyDriveL是电梯专用型变频器，因而用在电梯控制上为了满足运行效率、舒适感、平层精度和安全性的要求。AVyDriveL变频器共有10组参数，每一组参数的设定都具有特定的含义。常用参数如表：参数类名称说明MONITOR此类参数列出了一系列可以检查变频器状态的变量STRARTUP设置变频器基本参数和电机铭牌数据TRAVEL此类参数用来配置机械数据REGULATION PARAM设定基准值I/O CONFIGIO 口的配置ALARM CONFIG用于配置报警的处理方式C0MMUNICATION用于设定通信参数APPL CARD CONFIG设定变频器和 APC 之间由两个通道双向的通信参数CUSTOM FUNCTIONS比较功能参数S