PLC十层电梯楼层控制系统的设计(一)-自动化毕业(2)
2013-07-27 01:07
导读：展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其
展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。
20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，
计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能和极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业
中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。
20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。
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2．4 主要的PLC供应商及选择原则
随着PLC在工业控制中的推广普及，PLC产品的种类越来越多，其结构型号、性能、容量、指令系统、编程方法等各不相同，适用场合也各有侧重。因此，合理选择 PLC，对于提高PLC在控制系统中的应用有着重要作用。
我国市场上流行的有如下几家PLC产品：
1．施耐德公司，目前有Quantum、Premium、Momentum等产品
2．罗克韦尔公司PLC产品，目前有SLC、Micro Logix、Control Logix等
3．西门子公司的产品，目前有SIMATIC S7-400/300/200系列产品
4．GE公司的产品
5．日本欧姆龙、三菱、富士、松下等
PLC机型选择的基本原则是：
1．在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格比最优的机型。通常做法是，在工艺过程比较固定、环境条件较好的场合，建议选用整体式结构的PLC；其他情况则最好选用模块式结构的 PLC
2．对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目中，一般其控制速度无须考虑，因此，选用带 A/D转换、D/A转换、加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求；
3．在控制比较复杂，控制功能要求比较高的工程项目中（如要实现PID运算、闭环控制、通信联网等），可视控制规模及复杂程度来选用中档或高档机（其中高档机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统以及整个工厂的自动化等）。
三、变频器的介绍
3．1 变频器的分类
变频器的种类繁多，最常见的变频器品牌有：西门子，ABB，三菱，富士等。根据有无直流环节而将高压变频器分为两大类：
1）无直流环节的变频器，即交—交变频器；
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2）有直流环节的变频器称为交—直—交变频器，其中直流环节采用大电感以平抑电流脉动的变频器称为电流源型变频器；直流环节采用大电容以抑制电压波动的变频器则称为电压源型变频器。
电流源型变频器又可以分为：负载换向式（晶闸管）变频器（LCI）和采用自关断器件（GTO或SGCT）的变频器。电压源型变频器则可以分为：功率器件串联二电平直接高压变频器；采用IGCT或HV－IGBT的三电平变频器；采用LV－IGBT的单元串联多电平变频器。
3．2 电梯中变频器的组成和作用
电梯用变频器主要由以下几部分构成：整流器、直流中间电路、逆变器、制动电路以及中央控制单元构成。
变频器的主要功能主要是将交流50HZ 380V的电压根据电梯运行速度的需要转化为可变频率并可调节电流/电压的电能输出给电机，从而控制电机按速度指令准确地运行。它是电梯系统中能量传递的核心环节，通过变频器转化的电能占到整个电梯系统的80%以上。
四、课题设想
4．1 电梯控制系统主电路图
主电路由三相交流输入、变频驱动、曳引机和制动单元几部分组成。由于采用交-直-交电压型变频器，在电梯位势负载作用下，制动时回馈的能量不能馈送回电网，为限制泵升电压，采用受控能耗制动方式。
图4-1电梯控制系统主电路图
4．2 PLC控制电路
PLC接收来自操纵盘和每层呼梯盒的召唤信号、轿厢和门系统的功能信号以及井道和变频器的状态信号，经程序判断与运算实现电梯的集选控制。PLC所采集信号关系如下图4-2所示：
图4-2 PLC采集信号关系图
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PLC在输出显示和监控信号的同时，向变频器发出运行方向、启动、加/减速运行和制动停梯等信号。PLC的人机界面如图4-3所示：
图4-3 PLC的人机界面
4．3 电流、速度双闭环电路
变频器本身设有电流检测装置，由此构成电流闭环；通过和电机同轴联接的旋转编码器，产生两相脉冲进入变频器，在确认方向的同时，利用脉冲计数构成速度闭环。
4．4 位移控制电路
电梯作为一种载人工具，在位势负载下，除要求安全可还必须运行平 稳、乘坐舒适、停靠准确。采用变频调速双闭环系统控制基本满足要求。
图4-4为电梯运行理想速度曲线，可通过选择合适的变频器调整参数获得。
图4-4 电梯运行理想速度曲线
起动段的S字曲线由下列三个参数调节
P1：起动开始段增加速度，其意义为曲线的加速度变化率，该值越小，起动开始段越缓慢，感觉越平稳。
b1：起动段加速度，其意义为曲线的速度变化率，该值越小
