毕业设计说明书 基于 PLC 的电梯控制系统的设计

1、iii阳泉职业技术学院毕业设计说明书基于plc的电梯控制系统的设计摘 要:随着现代城市的发展，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。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接触器控制逻辑组成，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）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

2、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稳的精度，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。采用plc对电梯信号系统进行控制，开发出了完整的电梯控制软件，提高了电梯的控制水平，并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。该系统具有先进、可靠、经济的特色。该电梯控制系统具有司机运行和无司机运行即手动和自动的功能，并且具有指层、厅召唤、选层、选向

3、等功能。具有集选控制的特点。关键词:电梯 双速异步电动机 plc 变频调速 集选控制design of the elevator control system is based on plcabstract：along with developing modern city,increasing high building,the elevator is beginning to play a vital role for walking tool in everyday life,therefore the performance should be improved for both ec

4、onomy and efficiency.as far as the comfort sense concerned,the traditional motor uses the contactor to shift its operating state,and the double-speed asynchronous motor strings reactance together with resistance in the stator to alter its velocity modulation,which could not meet passengers criterion

5、.moreover,the traditional control system is composed of the relay、contactor and control logic,which brings such defects as: excessive electrical parts,weak function,over-frequent electric failure,low reliability and short life etc.the programmable logic control (plc) is designed specially for indust

6、ry environment,which is being developed based on the requirement of sequential logic control. herein,cause of its all merits,the elevators relay control mode has been replaced by the plc gradually.at the same time,as a result of the development of motor ac frequency inverters technology,the elevator

7、s driving mode has been replaced gradually by it from the original dc frequency control,which can not only meet the passengers comfort criterion,guarantee steady precision,but also reduce the energy consumption,cut the operating cost.therefore, the plc control technology and the frequency inverter h

8、as been becoming the focus.in this paper,using plc to control to the elevator signaling system,a complete elevator control software has been developed,raised the elevators control level, improved the elevator travel comfort,which resulted in an ideal control effect.this system has merits of advancin

9、g,reliable,economical.this elevator control system has functions of driver operation and automatic operation(manual and automatic),and has another functions of position indication、calling landing、selector、director and collective selective control.keyword：elevator, double-speed asynchronous motor, pr

10、ogrammable logic control，frequency inverter，collective selective control基于plc的电梯控制系统的设计序 言随着我国经济的高速发展，交流变频调速技术已经进入一个崭新的时代，其应用越来越广泛。而电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具，与人们的生活紧相关，随着人们对其要求的提高，电梯得到了快速的发展，其拖动技术已经发展到了变压变频调速，其逻辑控制也由plc代替原来的继电器控制。本文在采用plc和变频器实现电梯常规控制的基础上，通过对变频器和plc芯片的合理选择和设计，利用安川vs616g5型变频器可编制速度曲线的特点为电梯舒适度的

11、提高，提供了技术支持。大大提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制和运行效果。并利用旋转编码器发出的脉冲信号构成位置反馈，实现电梯的精确位移控制。通过plc程序设计实现楼层计数、换速信号、开门控制和平层信号的数字控制，取代井道位置检测装置，提高了系统的可靠性和平层精度。该系统具有先进、可靠、经济的特色。该电梯控制系统具有司机运行和无司机运行即手动和自动的功能，并且具有指层、厅召唤、选层、选向等功能。具有集选控制的特点。目 录摘 要1abstract2序 言3第一章 绪 论41.1电梯继电器控制系统的特点及存在问题51.2 plc及其在电梯控制中的应用特点61.

12、3电梯变频调速控制的特点81.4课题的来源81.5课题的主要研究内容9第二章 电梯设备与电梯发展动态92.1电梯的出现102.2电梯设备102.3电梯的发展概况14第三章 变频器选择及其参数设计163.1变频器的分类163.2变频器的选择163.3通用变频器173.4变频器结构及参数设计213.5本章小结24第四章 plc的选择及其硬件开发254.1可编程序控制器（plc）的选择254.2 plc控制系统硬件开发274.3本章小结32第五章 系统软件开发335.1电梯的三个工作状态335.2系统的软件开发方法确定345.3系统的软件开发375.4本章小结46第六章 电梯模拟调试及安装476.1

13、电梯模拟调试476.2电梯安装调试476.3本章小结48总 结49参考文献50附 录52致 谢56第一章 绪 论随着现代城市的发展，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。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。电梯是垂直运输工具，属于位能负载，并且要求频繁起停，随着载客量多少的变化、上下行的变换，在空载上行或重载下行时，电动机的负载最小，甚至是处于发电状态，而电梯在重载上行或空载下行时，电动机的负载最大，是处于电动状态，这就要求电动机在四象限运行。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，

14、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 controller）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1。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，

15、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。1.1电梯继电器控制系统的特点及存在问题1.1.1电梯继电器控制系统的优点（1）所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握。（2）系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。（3）大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格便宜。（4）多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，已形成系列化产品，技术资料图纸齐全，熟悉掌握的人员较多。1.1.2电梯继电器控制系统存在的问题（1）系统触点繁多接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高。（2）普

16、通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高。（3）电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。（4）系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。（5）由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高；而且检查故障困难，费时费工。电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员带来不便和惊扰。且电梯一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故2。1.2 plc及其在电梯控制中的应用特点1.2.1 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

17、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。1、 可靠性对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。（1）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，与此同时，系统的维修简单，维修时间短。（2）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。（3）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

18、操作的错误。（4）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。（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。（6）plc的软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。例如，采用软件滤波等；软件自诊断；简化编程语言等。2、易操作性plc的易操作性表现在下列几个方面：（1）操作方便plc的操作包括程序输入和程序更改的操作。

19、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。（2）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。（3）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诊断，维修人员可以很快的找到故障的部位，以便维修。3、灵活性

20、plc的灵活性表现在以下几个方面：（1）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。（2）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。（3）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3。1.2.2 plc控制电梯的优点（1） 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。（2） 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。（3） plc可实现各种复杂的控制系统，方便地增加

21、或改变控制功能。（4） plc可进行故障自动检测报警显示，提高运行安全性，并便于检修。（5） 用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。（6） 更改控制方案时不需改动硬件接线。1.3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。（1）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

22、间小、结构简单、维护方便、可靠性高、价格低等优点。（2）变频调速电源使用了先进的spwm技术svpwm技术，明显改善了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。（3）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4。1.4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，

23、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。1.5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

24、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两大部分。确定了系统的总体结构，由plc来实现电梯信号控制，

25、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、i/o点数分配以及旋转编码器与plc的连接。在分析了电梯系统的软件设计方法基础上，设计出了软件流程图，提出了模块化编程思想，介绍了系统的软件开发实例。最后对改造后的电梯系统进行模拟调试。第二章 电梯设备与电梯发展动态2.1电梯的出现1854年，在纽约水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

26、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。2.2电梯设备2.2.1电梯的分类电梯的分类有各式各样：（1）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；（2）按速度分类 低速电梯 1m/s以下；高速电梯 1-2m/s；超高速电梯 4m/s以上；（3）按驱动电源分类 交流电梯 速度一般于2m/s；直流电梯 速度一般大于2m/s；（4）按控制方式分类 层

27、间控制；简易集选控制；集选控制；有无司机控制；群控；2.2.2电梯的主要参数（1）载重量(kg) 制造和设计规定，电梯的额定载重量。（2）轿厢尺寸(mm) 宽*深*高。（3）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。（4）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。（5）开门宽度(mm) 轿厢门和层门完全开启时的净宽度。（6）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。（7）曳引方式 常用的有半绕1：1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝

28、绳的运行速度。半绕2：1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝绳运行速度的一半。全绕1：1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝绳的运行速度。（8）额定速度(m/s) 制造和设计所规定的电梯运行速度。（9）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。（10）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。（11）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。（12）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。（13）底坑深度(mm) 由底层端站楼

29、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。（14）井道高度(mm) 由井道底面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之间的垂直距离。（15）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5。2.2.3乘客电梯参数尺寸本题目选取新国家标准gb/t7025.17025.397中的规定中的乘客电梯作为设计对象，为适应我国电梯产品迅速发展的要求，原部颁标准jb143574和国标

30、gsb702586已远不能适应电梯产品的发展的需求。因此，国家在1997年又正式颁发具有国际水平的新的国家标准gb/t7025.17025.397以取代前述各标准。新国标gb/t7025.17025.397对已批量生产的乘客电梯、住宅电梯，载货电梯，病床电梯，杂物电梯等类别电梯的主要参数及轿厢、井道、机房的形式与尺寸作了具体规定，见表2.1。乘客电梯主要参数及轿厢、井道、机房的形式与尺寸符合表2.1。表2.1电梯参数类电梯的参数、尺寸主要用途非住宅楼电梯(办公室、旅馆等)额定载重量/kg630800100012501600可乘人数/人810131621轿厢宽度a/mm1100135016001

31、950深度b/mm14001750高度/mm2200(2300)2300轿和层门宽度e/mm8001100深度f/mm2000(2100)2100形式中分门井道宽度c/mm中分门1800190024002600旁分门深度d/mm210023002600底坑深度p/mmv=0.63m/s14001600v=1.00m/sv=1.60m/s1600v=2.50m/s2200顶层高度q/mmv=0.63m/s380042004400v=1.00m/sv=1.60m/s400042004400v=2.50m/s500052005400机房v=0.63m/s面积s/m215202225宽度r/mm250

32、03200深度t/mm370049005500高度h/mm220024002800v=1.00m/s面积s/m215202225宽度r/mm25003200深度t/mm370049005500高度h/mm220024002800v=1.60m/s面积s/m215202225宽度r/mm25003200深度t/mm370049005500高度h/mm220024002800v=2.50m/s面积s/m218202225宽度r/mm28003200深度t/mm49005500高度h/mm28002.2.4电梯的主要组成部分（1）曳引部分：通常有曳引机和曳引钢丝绳组成。电动机带动曳引机旋转使轿厢上下

33、运动。（2）轿厢和厅门：轿厢由轿架，轿底，轿壁和轿门组成；厅门一般有封闭式、中分式、双折中分式和直分式等。（3）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。（4）其它装置：对重装置、补偿装置等。2.2.5电梯的安全保护装置（1）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。（2）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。（3）限位开关：当轿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。（4）行

34、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。（5）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。（6）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。（7）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。（8）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。（9）其它的开关：安全窗开关，钢带轮的断带开关等。2.3电梯的发展概况随着现代建筑的发展，日益增高的高层

35、建筑已成为现代都市的重要的标志，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

36、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。2.3.1电梯技术发展概

37、况（1）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。（2）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。（3）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

38、靠性得到很大的提高。（4）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。（5）智能群控管理得到广泛应用。（6）机械传动方面，由于国际上机构加工水平的不断提高，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。2.3.2电梯发展展望（1）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。（2）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

39、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电梯的发展潮流。（3）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

40、发展方向6。第三章 变频器选择及其参数设计本设计通过多种方案的比较和对照，完成了电梯控制系统中变频器的选择。3.1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：（1）按变换频率的方法分 交直交变频器交交变频器（2）按主电路工作方式分 电压型变频器电流型变频器（3）按变频器调压方法的不同分 pam变频器pwm变频器（4）按工作原理分类 u/f控制变频器vc控制变频器sf控制变频器（5）按照用途分类 通用变频器高性能专用变频器高频变频器3.2变频器的选择确定变频器的品牌和型号，以及确定变频器的规格，就完成了变频器的选择。先对变频器进行分类，然后分别讨论品牌和型号、规格。3.2.

41、1选择变频器品牌型号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，则主要依据已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7。3.2.2选择变频器规格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

42、择方式：（1）按照标称功率选择：一般作初步投资估算依据。（2）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。（3）按照电动机实际运行电流选择：多用于改造工程。（4）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8。3.2.3选择的变频器应满足的条件（1）根据被控设备的负载特性选择通用变频器的类型。（2）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。（3）为降低电梯成本，首选通用变频

43、器。（4）电梯的启动和停车都要平稳。（5）变频器带有防止失速功能。（6）变频器具有优良的转矩特性。3.3通用变频器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：一、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。二、为了节约能源、降低生产成本。3.3.1通用变频器概况上个世纪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igbt两个大发展过程。（1）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

44、600kva，400kva以下的已经系列化，前几年主开关器件开始采用igbt，仅三、四年的时间，igbt变频器的单机容量已达1800kva，随着igbt容量的扩大，通用变频器的容量也将随之扩大。（2）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（lsi）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”（intelligent module，ipm）这种器件属于绝缘金属基底结构，所以防电磁干扰能力

45、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。（3）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。（4）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

46、负载的起重机、提升机、立体仓库、立体停车厂等都已采用了通用变频器；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9。3.3.2 vs616g5型通用变频器3.3.2.1 vs-616g5型通用变频器电梯的调度要求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

47、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-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-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0.010.02%，使得电梯运行舒适感好，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igbt，载波频率20khz，从

48、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-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v/f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10,11。vs-616g5变频器的特点如下：（1）包括电流矢量控制在内的四种控制方式均实现了标准化。（2）有丰富的内藏与选择功能。（3）由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、体积小。（4）保护功能完善、维修性能好。（5）通过lcd操作装置，可提高操作性能。vs616g5型变频器的标准规格如表3.1表3.1 vs61

49、6g5型变频器的标准规格电压200v400v容量范围1.21100kva1.4460kva电源电压频率200v：三相200/200/208/220v400v: 三相380/400/415/460v电压允许变动+10% -15%频率允许变动15% 控制特性控制方式正弦波pwm控制：无传感器矢量控制(无pg)带传感矢量控制(带pg)v/f控制带传感v/f控制(用参数切换)启动转矩150%hz(无pg) 150%r/min(带pg)速度控制范围1:100(无pg) 1:1000(带pg)速度控制精度0.2%(无pg) 0.02%(带pg)速度响应5hz(无pg) 30hz(带pg)转矩极限有转矩精度

50、5%转矩响应20hz(无pg)以上 150hz(带pg)以上频率控制范围0.1400hz频率精度(温度变动)数字式指令0.01%(-10+40)模拟式指令0.1%(25+10)频率设定分辨率(运算分辨率)数字式指令0.01hz/100hz模拟式指令0.03hz/60hz输出频率分辨率0.01hz过载量额定输出电流的150%in频率设定信号-10v10v,010v,420ma加减速时间0.016000.0s制动转矩约20% 带制动选择150%抑制高次谐波电源直流电抗器内带(200v 24kva、 400v 26kva以下可选择)12相整流不能变动主要控制功能瞬停再起动、下降控制、转矩控制、零点伺

51、服控制等操作控制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、瞬间过电流、电压下降、过电压、输入缺相3.3.2.2 vs616g5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u/f控制、矢量控制、闭环u/f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p

52、g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a、b、两相脉冲，当a相脉冲超前b相脉冲90时，可认为电动机处于正转状态。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。a、b两相脉冲波形图如图3.1所示。图3.1a、b两相脉冲波形图vs-616g5用在电梯调速系统中时，还必须配置制动电阻。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。

53、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18kw的变频器12。3.4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13。3.4.1参数设计参数设计的原则：（1）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；表3.

54、2变频器常用参数参数功用a组确定控制模式b组选择运行功能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（2）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；（3）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，具体的设置见表3.314；表3.3安川616g5变频器主要参数设置表参数设定值说明a1-014存取级别为：advanceda1-023带pg的矢量控制b1-010主速来自d1-01c1-013s加速时间为3sc1-023s减速时间为3sc2-010.8s加速开始时的s曲线特性时间c2-020.8s加速完成时的s曲线特性时间c2-030.8s减速开始时的s曲线特性时间c2-040.8s减速完成时的s曲线特性时间c5-015速度环比例，舒适感不好时在540s间调整c5-021s速度环积分，舒适感不好时在0.55s间调整