浅谈变频调速电梯控制设计

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Academic学术2.电动机调速选择设计2.1 电动机调速的比较与选择三相交流异步电动机改变磁极对数调速。

交流电动机的转速公式为 ：oz，0-，)(2.1)式中：n～动机转速，r/min；P～定子绕组的磁极对数 ：S～电动机转差率 ； ～电源频率。

由转速公式知，要调节电动机的转速，只要调节定子绕组的磁极对数，即改变定子绕组的连接方式，就可得到不同的磁极对数∩见，变极调速具有结构简单、价格较低等优点 ：其缺点是磁极只能成倍变化，其转速也成倍变化，级差特别大，无法实现平稳运行，加上该电动机的效率低，只限于货梯上使用，现己趋于淘汰 [8]。

2.2 变频调速电梯控制系统的设计方案采用变频器进行交流变压变频调速(VVVF)。

变频调速电梯控制系统中，变频器只完成调速功能，而逻辑控制部分是由PLC来完成的。PLC负责处理各种信号的逻辑关系，从而向变频器发出起停等信号，同时变频器也将本身的工作状态信号送给 PLC，形成双向联络关系。变频器又要通过与电动机同轴连接的旋转编码器和另配置的PG卡，完成速度检测及反馈，形成闭环系统系统构成如图所示：电 耀 ---. 6l6G5 - - 盼 r I PG k- I卡晃引电绚机娩.毒嗣碥3.系统硬软件设计3.1系统硬件设计3.1.1可编程控制器 (PLC)的选型根据以上选择的轿厢楼层位置检测法，要求可编程控制器必须具有高数计数器，综合考虑后，根据需要控制的开关，设备并考虑 lO -15%的裕量，故选择$7-200系列的CPU2263个直流扩展拈。

3.1.2 PLC控制系统的设计信号控制系统。PLC的输入信号有 ：运行方式选择 (如有司机、检修、消防运行方式等 )、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信息、旋转编码光电脉冲、开关门及限位信号、门区和平层信号。电梯信号控制由PLC软件实现。

3.2系统软件设计根据系统控制的要求应具备下列功能，-台电机控制上升和下降；各层设上/下呼叫开关 (最顶层与起始层只设-只)；电梯到位后具有手动或自动开门关门功能；电梯内设有层楼指令键，开关门按键；电梯内外设有方向指示灯及电梯当前层号指示灯；待客自动开门，当电梯在某层停梯待客时，按下层外召唤按钮，54 Machine China中国机械应能自动开门迎客；自动关门与提早关门。在- 般情况下，电梯停站 4-6秒应能自动关门，在延时时间内，若按下关门按钮，门将不经延时提前实现关门动作；按钮开门。在开关过程中或门关闭后，电梯启动前，按下操纵盘上开关按钮，门将打开；内指令记忆。当轿厢内操纵盘上有多个选层指令时，电梯应能按顺序自动涂车门，并能至调定时间，自动确定运行方向；自动定向。当轿厢内操纵盘上，选层指令相对与电梯位置具有不同方向时，电梯应能按先入为主的原则，自动确定运行方向；呼梯记忆。电梯在运行中应能记忆层外的呼梯信号，对符合运行方向的召唤，应能自动逐-涂应答；自动换向。当电梯完成全部顺向指令后，应能自动换向，应答相反方向的信号：自动关门待客。当完成全部轿厢内指令，又无层外呼梯信号时电梯应自动关门。

4.变频电梯控制系统可靠性设计4.1 提高电梯安全性设计电梯门的安全保护环节。为避免乘用人员在出入的电梯的过程中被轿厢门挤伤，本设计中电梯轿厢门上装有安全触板装置，这种装置在关门过程 中，在轿 门运行方向上，能 比轿门超前伸出-定的距离。当装置超前伸出轿门部分碰压进入轿厢的乘用人员时，装置上的微动开关动作，通过PLC程序控制，立即切断电梯的关门电路并接通开门电路，使门立即开启，以免挤伤乘用人员。

超速断绳保护。为防止电梯超速行驶甚至出现断绳情况，本系统采用限速器对电梯运行速度进行控制。当电梯下降速度达到额定速度的 115 时，限速器上的第-个开关动作，使电梯自动减速：当达到 140%，限速器上的第二个开关动作，切断控制回路使电梯停止运行；与此同时，限速器通过机械结构使限速器钢丝绳卡死不动，而电梯轿厢仍在向下，这样被卡住的限速器钢丝绳产生-个向上提拉力，从而把它与之相关的轿厢安全钳向上提起，使仍在下行的轿厢被安全钳锲块紧紧的卡在电梯导轨上，这样使下行的电梯轿厢被擎停于某-位置而不再下降；同时把与之相对应的安全钳开关断开，进-步使电气控制电路切断，强令电梯停止 [13]。

控制系统短路保护。-般的电气设备均应有短路保护，在本电梯的电气控制系统中也和其他电气设备-样，采用不同容量的熔断器进行短路保护。

曳引电动机过载保护。本系统中电机采用热继电器保护这种常用的过载保护，当电梯长期过载 (即电动机中的电流大于额定电流)，热继电器中的双金属片经过-定时间 (该时间将随电动机中电流大小而变化)后变形而断开串接在安全保护回路中的热继电器触点，从而切断全部控制电路，强令电梯停止运行，从而保护电动机不因长期过载而烧蚀。

强迫减速保护。强迫减速开关安装在井道的顶端和底部，当电梯失控冲向井道的顶端和底部时，首先经过的是强迫减速开关。强迫减速开关通常在正常换速点相应位置动作，能保证电梯有足够的换速距离。电梯在短距离运行(如单层运行)时因未有足够的距离使电梯加速到满速。通常需要减絮速距离，在强迫减速时亦考虑到这-点，加设-单层强迫减速开关，其位置在多层强迫减速开关之后，使井道顶层和底层各有两个强迫减速开关 [14]。

4.2 提高PLC控制系统可靠性设计PLC是专门为工业生产环境设计的控制装置，-般不需要采用什么特殊措施，就可以直接在工业环境中使用。但是，每PLC都有自己的工作环境技术条件，在设计控制系统时，对环境条件要旧能的改善PLC的现场工作环境，达到延长其工作寿命，提高系统可靠性的目的[17]。

PLC控制系统是-种特殊的微机控制系统，它以数字电子元件为主，工作灵敏度高，易于受到各种电磁干扰。微机系统受到干扰后，轻则丢失存储器数据，重则电控系统失控，使系统进入预想不到的危险状态。虽然PLC在设计、制造中已周密地完善了主机地抗干扰措施，如滤波、屏蔽、隔离和接地，使 PLC主机本身具有了足够的抗干扰能力，但 PLC控制系统在进行外围电路设计及安装、配线工艺时，仍需充分重视整个PLC控制系统抗干扰能力。

电磁干扰的形式多种多样，但都是通过传导和辐射这两种耦合方式进入PLC控制系统，产生干扰。-般情况下抑制辐射干扰和供电系统干扰的措施，如屏蔽、隔离、接地和滤波等技术手段，PLC生产厂家已在制造过程中予以解决，因此 PLC控制系统在设计 中应重点防止过程通道的干扰。

为尽量减少过程通道的干扰，本设计中采用双绞线、屏蔽电缆传输。

在社会文明高度发展的今天，电梯作为-种垂直交通工具，已成为我们生活中不可或缺的-部分。电梯不仅是代步的工具，也是人类物质文明的标志。电梯技术的发展水平体现了社会的科学水平。电梯控制系统是经典控制系统，同时电梯又是我们生活当中不可或缺的-部分，研究和学习它不仅具有理论意义，还具有重要的现实意义。