电气自动化专业毕业论文-PLC 变频器在电梯控制中的应用

无锡科技职业学院PAGE22PLC+变频器在电梯控制中的应用摘要随着我国的经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动化技术也得到了迅速的发展，交流变频器技术已经进入一个崭新的时代，其应用越来越广。本文在已有的变频器的基础上，采用PLC可编程控制器对电梯进行控制，通过合理的选择PLC可编程控制器和拖动电机，以及对控制系统程序的设计，提高了电梯的控制水平和可靠性，降低了故障率，改变电梯的运行速度，和其加速度大小。从而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。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。关键词：电梯,变频器,可编程控制器PLC,舒适度ABSTRACTWiththedevelopmentoftheeconomy,microelectronictechnology,computertechnologyandtheautomatictheoryaredevelopedrapidly,theACvariablefrequencytechnologyhasbeeninanewstate.Thearticleisbasedonthenow-beinggeneralfrequencyconverter,usingPLCtocontroltheelevator,thereliabilityisimprovedandthefeelingofcomfortisbetterthroughthereasonableselectionanddesign,sotheeffectofcontrolismoreideal.Elevatorcontrolsystemisdividedintopartsandthelogiccontrolpartofthegovernor.Speedcontrolpartoftheperformanceofelevatoristhecomfortofthepassengershaveanimportantimpact,andlogiccontrolpartistheelevatorkeytosafeandreliableoperation.Inordertoimprovecomfortandliftthereliability,arenowreplacedwithaPLCtocontroltheoperationoftheelevator,therebygreatlyenhancingtheperformanceoftheelevator.Keywords:Elevator,frequencyconversion,PLC,fellingcomfort目录TOC\o"1-3"\u摘要1Abstract1绪论3第一章本设计的主要内容及要求4第二章电梯的介绍42.1电梯技术发展42.2电梯的结构52.3电梯的发展趋势52.4现代电梯的问题6第三章PLC（可编程控制器）63.1PLC简介63.2PLC基础知识63.3PLC特点73.4PLC的构成73.5PLC的应用领域93.6PLC的选择10第四章变频器的选择144.1交流电机及其转速控制144.2变频器的基本工作原理及控制方式15第五章程序设计185.1主程序185.2调试与连接21总结体会及致谢23参考文献23绪论随着城市建筑的不断发展，高层建筑不断增多，电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已于人们日常生活密不可分。随着科学技术的发展，近年来，我国电梯生产技术得到了迅速发展。电梯主要分为控制系统和机械系统两搭补分。随着自动控制理论和微电子技术的发展，电梯的拖动方式和控制手段有了很大的变化。自1889年美国奥迪斯升降机公司推出世界上第一部以电动机为动力的升降机以来，电梯在驱动方式上经历了卷筒式驱动，牵引式驱动等历程，逐渐形成了直流电机拖动和交流电机拖动两种不同的拖动方式。在控制方面，1915年开始有了自动平层装置。1924年发展了信号控制系统，简化了电梯的操作。1949年电梯控制系统开始应用电子技术，出现了群控电梯。1950年出现了电梯近门检测器。1960年以后，无触点半导体逻辑控制及晶闸管应用于电梯，使电梯的拖动系统简化1976年微机处理开始用于电梯，使电梯进入了全新的发展阶段。目前电梯的控制系统普遍有三种方式：一是继电器控制系统，继电器控制系统故障率高，可靠性差，控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点。一种是采用微机作为无信号控制单元，完成电梯信号的采集，运行状态的功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能。但是微机控制存在抗干扰能力差，系统设计复杂，维修困难等缺陷。第三种控制方式采用可编程控制器（PLC）取代了微机实现信号集选控制。PLC可靠性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强，运行稳定可靠性高等特点。可编程控制器（PLC）保留了传统继电器控制系统的简单易懂，控制精度高，可靠性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强，运行可稳定可靠等诸多优点。另外，PLC不仅平均无故障时间通常在30万小时，而且带有硬件故障自我检测功能，出现故障可及时发出警报信息。目前，电梯的继电器控制方式已由原来直流调速逐渐过渡到交流变频调速，不仅能满足乘客的舒适感和保证平层精度，还可以降低能耗，节约能源，减小运行费用。因此，PLC控制技术加变频器调速已成为现代电梯行列的一个热点。故采用PLC控制加变频调速。第一章本设计的主要内容及要求以楼层为三楼的电梯为例，首先对电梯的系统及可编程控制器（PLC），变频器作为了全面的介绍，接着阐述了电梯控制的分类及特点，电梯的控制的系统分为调速和信号控制两大部分。确定了系统设计的总体结构，由PLC来实现电梯信号控制，变频器实现变频调速，完成了变频器的参数设置及PLC的选型，I/O点数分配以及PLC与变频器的连接。在设计出电梯控制程序的基础上，分析出各种可能出现的情况，并给出了问题的解决方法。设计内容：PLC+变频器在电梯控制中的应用控制要求：用PLC及变频器实现三层电梯的控制，有加减速功能具体任务：（1）学习西门子PLC、变频器的使用方法；（2）编写PLC控制程序，选定变频器设置参数；（3）上机调试，并分析控制效果。第二章电梯的介绍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·奥迪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的应用。以奥迪斯的名字的电梯公司也开始了她辉煌的旅程。150年以来，她已经发展成为中国，亚洲，和全世界领先的电梯公司。2.1电梯技术发展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，机房位置灵活到呢个特点，使使得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，已由以前的变极调速（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的继电器——接触器控制发展为可编程控制器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，不断满足用户的使用功能要求。智能群控管理得到广泛应用。机械传动方面，由于国际上结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。2.2电梯的结构2.2.1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运动。2.2.2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。2.2.3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。2.2.4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。由限速器，安全钳，缓冲器，端站保护装置组成。2.2.5其他装置对重装置、补偿装置等。2.3电梯的发展趋势2.3.1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、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。2.3.2技术含量更高，性能更好现代电梯还有采用继电器控制系统的，调速装置多采用直流调速。采用继电器控制，安全稳定性不高，控制线路多，检修难度大。而直流调速虽然稳定，但价格昂贵。而采用微机控制系统，系统复杂，一般人员很难检修，维修难度大。本设计，采用PLC控制系统，控制变频器调速器控制速度，有安全性高，维修简单，编程灵活，故障率低等优点！2.3.3安装更方便、更快捷此外，电梯的双向安全装置，无地抗，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趋势。2.4现代电梯存在的问题现代电梯还有采用继电器控制系统的，调速装置多采用直流调速。采用继电器控制，安全稳定性不高，控制线路多，检修难度大。而直流调速虽然稳定，但价格昂贵。而采用微机控制系统，系统复杂，一般人员很难检修，维修难度大。本设计，采用PLC控制系统，控制变频器调速器控制速度，有安全性高，维修简单，编程灵活，故障率低等优点!第三章PLC（可编程控制器）3.1PLC简介PLC即可编程控制器（ProgrammablelogicController，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（InternationalElectricalCommittee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：PLC英文全称ProgrammableLogicController,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.PLC是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有PLC。“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、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入和输出，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该按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。3.2PLC基础知识PLC的发展历程在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。3.3PLC的特点3.3.1可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。3.3.2配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。3.3.3易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。3.3.4系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。3.3.5体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。3.4PLC的构成从结构上分，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。3.4.1CPU的构成CPU是PLC的核心，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，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。3.4.2I/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、脉冲等模块。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3.4.3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）。3.4.4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。整体式PLC组成示意图3.5PLC的应用领域目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。3.5.1开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。3.5.2模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。3.5.3运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。3.5.4过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。3.5.5数据处理现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。3.5.6通信及联网PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便组合式PLC组成示意图3.6PLC的选择在制造业和过程工业中，除了以模拟量为被控对象的反馈控制外，还存在着大量的以开关量（数字量）为主的逻辑顺序控制，这一点在以改变几何形状和机械性能为特征的制造业中，尤为突出。它要求控制系统按照逻辑条件和一定的顺序、时序产生控制动作，并能够对来自现场的大量开关量、脉冲、计时、计数及模拟量的越限报警等数字信号进行监视和处理。这些工作在早期由继电-接触器电路来实现的，其缺点是体积庞大、故障率高、功耗大、不易维护、不易改造和升级等。而目前，PLC控制器的程序存储容量多以MB为单位，随着超大规模集成电路技术的发展，微处理器的性能大幅提高，指令执行速度达到微妙级，从而极大提高了PLC的数据处理能力，高档的PLC可以进行复杂的浮点数运算，并增加了许多特殊功能，如高速计数、脉宽雕制变换、PID闭环控制、定位控制等，从而在以模拟量为主的过程控制领域也占有了一席之地，在一定程度上具备了组建DCS系统的能力。此外，PLC的通信功能和远程I/O能力非常强大，可以组建成分布式通信网络系统。在组成结构上，PLC具有一体化结构和模块式结构两种模式。一体化结构的PLC追求功能的完善，性能的提高，体积越来越小，有利于安装。而模块式结构的PLC则利用单一功能的各种模块拼装成一台完整的PLC，用户在设计自己的PLC控制系统时拥有极大的灵活性，并使设备的性价比达到最优。同时，模块式结构也有利于系统的维护、换代和升级，并使系统的扩展能力大大加强。可编程控制器的产生是基于工业控制的需要，是面向工业控制领域的专用设备，归纳为以下几点：a.可靠性高，抗干扰能力强b.灵活性强，控制系统具有良好的柔性。c.通用性强，使用方便d.功能强，适应面广e.编程方法简单，容易掌握f.PLC控制系统的设计、安装、调试、维护方便g.体积小、重量轻、功耗低综上所述，设计用德国西门子S7-200型编程器。西门子S7--200PLCS7--200系列PLC系统组成3.6.1S7-200系列PLC的内存结构及寻址方式AS7-200系列PLC的内存结构PLC的内存有两大部分，程序存储器和数据存储器。数据存储器又由字节存储器、字存储器、双字存储器组成。字节存储器的构成部分有输入映像寄存器I、输出映像寄存器Q、变量寄存器V、内部位寄存器M、特殊寄存器SM、顺序控制状态寄存器S、局部变量寄存器L。字存储器的构成部分有定时器T、计数器C、模拟量输入寄存器AI、模拟量输出寄存器AQ。双字存储器的构成部分有累加器AC、高速计数器。a.输入映像寄存器输入映像寄存器I存放CPU在输入扫描阶段采用外部送到输入端子的结果。由接到输入接线端子控制信号驱动，不能由程序指令驱动。当输入回路接通，输入继电器得电，相应的输入映像寄存器位状态为“1”态。反之，当输入回路断开，相应的输入映像寄存器位状态为“0”。b.输出映像寄存器输出映像寄存器Q存放CPU执行的结果，并在输出扫描阶段，将其复制到输出接线端子上。输出映像寄存器因此成为输出寄存器。连到输出接线端子的负载（接触器线圈、电磁阀等）由PLC控制其得电与失电。c.变量存储器V变量存储器V用于存放用户程序执行的中间结果，也可用来保存与工序或任务相关的其它数据。d.内部位存储器M内部位寄存器M又成为中间继电器，用于存储中间操作状态或其它控制信息，其作用相当于继电控制系统中的中间继电器。e.特殊寄存器SM特殊寄存器SM用于CPU与用户交换信息。特殊存储器是只读存储器，其定义是固定的，是由CPU在每个扫描周期结束时来更新的。f.顺序控制状态寄存器S顺序控制状态寄存器S又称状态元件，与顺序控制指令配合使用，用于组织设备的顺序操作。g.局部变量寄存器L局部变量寄存器L用来存放局部变量，它和变量存储器V很相似，主要区别在于V全局变量全局有效，即同一个变量可以被任何程序访问；局部变量只在局部有效，即变量只和特定的程序相关联。h.定时器T定时器相当于继电器控制系统中的时间继电器，用于延时控制。S7-200有三种定时器，分别是“通电延时”、“断电延时”、“保持式通电延时”。定时时基有1ms、10ms、100ms三种。S7-200定时器有256个。i.计数器C计数器用来累计输入端收到的脉冲个数，S7-200有3种计数器：加计数器、减计数器、加减计数器。j.模拟量输入寄存器AI模拟量输入寄存器AI用于接收模拟量输入模块转换后的16位数字量。k.模拟量输出寄存器AQ模拟量输出寄存器AQ用于暂存模拟量输出模块的输出值，该值经过模拟量输出模块（D/A）装换为现场所需要的标准电压和电流信号。l.累加器AC累加器是用来暂存数据的寄存器，它可以用来存放运算数据、中间数据和结果，S7-200CPU提供4个32位的累加器。m.高速计数器高速计数器用来累计比CPU的扫描速率更快的事件，计数过程与扫描周期无关。BS7-200系列PLC的寻址方式a.编址方式计算机中均采用二进制数，8位二进制组成1个字节，2个字节组成一个字，2个字组成1个双字。存储器的单位可以是位（bit）、字节（Byte）、字（Word）、双字（DoubleWord），编址方式也可以是位、字节、字、双字。存储单元的地址由区域标识符、字节地址和位地址组成。b.寻址方式我们在编写PLC程序时，大多数指令为指令+操作数的形式，操作数可以是某一位，或是某一字节，或某一字，或某一双字。寻址的方式有立即寻址、直接寻址、间接寻址三类。立即数寻址的数据在指令中是以常数的形式出现。常数的长度由二进制的位数决定，常数的格式有二进制、十进制、十六进制、ASCII码等。直接寻址方式是指令中直接使用存储器或寄存器的地址编号，直接到指定的区域读取或写入数据。间接寻址时操作数不提供直接数据位置，而是通过使用地址指针来存取存储器中的数据。第四章变频器的选择西门子MM440的变频器具有很高的运行可靠性和功能的多样性。采用脉冲频率可选的专用脉宽调制技术，可使电动机低噪声运行。全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护西门子MM440变频器4.1交流电动机及其转速控制从发电厂送出的交流电的频率是恒定不变的，在我国是50Hz。交流电动机的同步转速N1=60f1/p（4.1）式4.1中，N1为同步转速，单位是r/min；f1为定子电流频率，单位是Hz；p为电动机的磁极对数。异步电机转速N=N1（1－S）=60f1（1－S）/p（4.2）式4.2中，S为异步电动机的转差率，S=（N1﹣N）/N1。以上两个式子说明，无论是同步电动机还是异步电动机，转速都与送人电动机的电流频率f成正比例变化，也就是说，改变电源频率可以方便地改变电动机的运行速度，也就是说变频对于交流电动机的调速来说是十分合适的。但是，从交流电动机诞生到变频器出现的近百年里，交流变频调速却一直只是人们的理想。在那个期间，交流异步电动机的调速主要采用变极调速及改变转差率调速。其中变极是改变定子绕组的接线以改变电动机的磁极对数的调速方法。这是一种有极调速，转速智能成倍地变化，是不连续的变化，而且制造工艺限制了电动机磁极对数种类的增加。改变转差率调速有转子调电路串电阻速、串极调速、改变定子电压调速等多种方法。其中，转子串电阻调速的调速范围不算小，但是实际应用中由于串入的电阻越大，转差率越大，转子铜损耗就也大，很不经济。而且串入的电阻越大，转速越不稳定。它是一种有极调速。串极调速的功率因数低。调压调速会使损耗增加。长期以来，电力拖动领域中要求平滑调速的场合一直是直流电机占据着统治地位。这是因为变频调速的关键设备，可调节频率的交流电源的制造是十分困难的。这种局面随着通用变频器的诞生而发生了根本的变化。变频器诞生以来，交流调速技术日益普及。变频器是一个新型高科技点在产品，它广泛应用于交流电动机的调速控制，变频调速的优点有：调速范围大；电源频率可以连续调节，转速可以平滑改变；变频时，电源电压按照不同频律变化，不仅可以实现恒转矩调速，还可以实现恒功率调速，以适应不同负载的要求。交流电动机以其结构简单，坚固耐用及变频器带来了良好的调速性能，这已经在调速应用中占据了主导地位。 变频器输入变频器输出变频器与三相异步电机连接4.2变频器的基本工作原理及控制方式4.2.1变频器的工作原理变频器的主电路是给异步电机提供调压调频的电源的电力变换部分，变频器的主回路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器，”中间滤波电路以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”a.整流器（将恒压恒频的交流电变换为直流电）最近大量使用的是二极管的变流器，它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再生运转。b.中间滤波环节（对整流后的电压或电流进行滤波）将整流后的电压或电流进行滤波，减小电压和电流的波动。c.逆变器（将直流电变换成频率和电压都可调的交流电）同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所有要求频率的交流功率，所以确定的时间使6个晶体管导通，关断就可以得到三相交流输出。6个晶体管导通或截止的规律是：（1）每个晶体管连续导通或截止半个周期；（2）任一个时刻都有3个晶体管导通；（3）每隔60°相位角换流一次，换流发生在同一臂上。变频器的原理结构图4.2.2变频器的控制方式控制方式一：面板基本操作控制运用变频器自带的操作面板，对主要参数（最低频率，最高频率，点动正反向频率，点动斜坡上升下降时间等）的设定最终来控制电机的运行。控制方式二：端口开关操作运行控制先对基本参数设定，做到一个约定的开关量接口控制方式。再将变频器的开关量端口与额外的开关连接。分别用四个开关控制电机的连续正反向运行，点动正反向运行。控制方式三：模拟量操作运行控制先对基本参数设定，做到一个约定的模拟量控制方式。再将变频器的模拟量接口与模拟信号发生器(电位器）连接。控制点位器的输出电压/流，即变频器的输入电压/流。可达到控制转速的最终目的。控制方式四：多段固定频率控制先做基本的参数设定，设定有四个开关量输入。根据四个开关的有和无。设置16个固定的运行速度。通过控制四个开关的通和断达到控制电机的不同转速。第五章程序设计5.1主程序网络1：电梯启动准备时间中间辅助部分注释：M0.0是中间继电器。按下I0.0，I0.1，I0.2后，M0.0，M0.1，M0.2得电自锁，并且T37开始计时。1.5S后T37得电。网络2：电梯上升下降部分注释：I0.3，I0.4，I0.5分别是安装在一，二，三楼的行程开关。如按I0.0时，电梯就在一楼，则直接开门；如不在一楼则电梯下降（电机正转）。按是I0.1时，根据一楼和三楼的行程开关的压合情况，判断电梯是上升还是下降。按I0.2时，如电梯就在三楼则直接开门如不在三楼则电梯上升（电机反转）。Q0.0与Q0.1是电机正反转互锁。网络3：电梯