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32层32站交流变频调速乘客电梯电气控制系统设计开题报告

 2020-04-15 17:54:36  

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告

1.结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写

2000字左右的文献综述:

文 献 综 述

l 课题研究背景及意义

随着我国经济的发展,城市中涌现出越来越多的高层建筑,而与之配套的电梯已成为人们日常生活中不可缺少的工具。同时,由于城市老龄化问题的日益突出,多层建筑同样也有使用电梯的要求。电梯作为现代智能建筑内的代步工具,方便了人们的生活、节省了时间和体力,也越来越显示出它的重要作用。电梯质量的好坏在很大程度上取决于它的控制系统。传统的电梯自动控制系统由继电器#8212;#8212;接触器进行控制,其缺点是触点多、接线复杂、故障率高、可靠性差、维修工作量大等。而采用PLC组成的控制系统很好地解决上述问题,它具有工作可靠性高、灵活性和通用性高、编程简单、使用方便、抗干扰能力强等优点,它是电梯运行更加安全、方便。

1.电梯控制系统的研究

1.1 电梯的定义

一种以电动机为动力的垂直升降机,装有箱状吊舱,用于多层建筑乘人或载运货物。也有台阶式,踏步板装在履带上连续运行,俗称自动电梯。服务于规定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的或倾斜角小于l5。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。习惯上不论其驱动方式如何,将电梯作为建筑物内垂直交通运输工具的总称。

1.2 电梯控制系统的设计思路

过分析电梯的控制要求,首先选择合适的PLC。PLC 是整个控制系统的核心部件,它对保证系统的技术指标和质量是至关重要的。根据系统要求合理分配I/O接口,编制PLC 的I/O地址分配表,并绘制I/0端子接线图,最后编写电梯控制系统的软件,其包括PLC控制软件和上位机控制软件。编制PLC控制软件需要深入了解电梯控制要求与主要控制的基本方法以及系统应完成的动作、自动工作循环的组成和必要的保护等方面,可将电梯控制任务分解为独立的几个部分,利用结构化模块化方法进行编程

2. 电梯PLC的两大控制系统

2.1信号控制系统

在电梯中,它的信号控制系统大部分都是由PLC软件进行处理的,PLC已经取代了以往的机械选层器与继电器等设备。在一个信号控制系统中,所有的功能都是通过程序控制来实现的。对于电流不同的电梯,如直流电和交流电,除了部分的控制功能以及输人和输出信号有区别外,其他由PLC电梯信号控制的功能基本都相同,因而PLC控制系统具有很强的通用性。

2.2拖动控制系统

电梯里有两种不同类型的拖动方式,即直流和交流。PLC控制的拖动制系统不需要做太大的变动。拖动控制系统的工作情况及工作过程中的反馈信号可直接送入PLC,由PLC向拖动系统发出控制信号。目前,随着变频器的出现和运用泛,很多建筑中多采用交流调速电梯,它包括半闭环控制和全闭环控制两种。在工作过程中,PLC先给变频器发出的换速信号,然后由变频器控制主拖动电路,按照一定原则控制运行,达到调速目的。这样看整个调速系统安全可靠又简单实用、便于操作。

3. 我国电梯的发展现状

作为中国对外开放最早的行业,中国电梯业受到外资各种”蚕食”措施影响,原有的八大国企电梯品牌全军覆没,外资品牌垄断的市场份额曾经高达95%以上。近年来,一批民族电梯企业苦练内功,绝地反击,出现四分天下有其一的局面。目前,中国已成为全球电梯劲旅竞争的主战场,中国电梯业目前面临行业的重新”洗牌”,民族自主品牌应利用国家政策支持、资本市场支持等多方面有利因素,逐鹿天下,加快赢得更多市场。

3.1在调速驱动技术的发展上目前直流和交流并存

直流电机具有优良的调速性能,因此在传统的调速方式中高速电梯无一例外地采用直流驱动。直到目前为止,OTIS的E411仍是直流高速电梯的典型代表,广泛应用于高层和超高层建筑中。但近年来,由于大功率晶体管(GRT)和绝缘门极双极晶体管(IGBT)的快速发展,使功率变换器件实用化,使交流调速技术快速发展,其中变频变压调速用于电梯驱动系统是一个明显的例证[8]。

3.2在电梯市场的发展上,出现了许多新的变化

(1) 住宅电梯成为电梯市场的主流 (2)电梯价格竞争越演越烈(3)电梯技术要求越来越高(4)电梯部件日趋完善(5)走出国门,寻找更大的发展空间[9]。

电梯品种要随着建筑需求而变化,电梯制造商提供的品种越多,其市场占有量也一定越大,随着高层建筑的增多就需要高速,大容量的电梯。电梯品种多样化还体现在对传统电梯的改造和革新上。如最近推出的无机房电梯就是在电梯驱动装置及其布置方式上具有独特风格的产品。它代表了电梯技术的发展趋势。

3.3电梯的智能化

计算机,通用技术的发展,使大楼的信息得以快速传递,从而可实现大厦智能化。智能化的电梯与智能大厦的所有自动化信息系统联网[10]。

文献参考:

[1] 王树. 变频调速系统设计与应用[M]. 北京:机械工业出版社,2005,8

[2] 张善儿,姜新正. 交流变频调速技术在电梯运行中的应用[J]. 建材技术与应用 , 2010年第9期

[3] 李频. 变频变压调速技术在电梯改造上的应用. 设备管理与维修 , 2000年第6期

[4] 李秀梅. 微机控制交流变频调速电梯控制系统. 电气传动 , 1999年第04期

[5] 张家兴. 谈电梯控制系统中变频器选型工作环境的重要性. 机电技术 , 2011年第01期

[6] 周珊珊,郑希源 . 浅谈电梯选型应注意的问题. 现代制造与装备, 2007年第01期

[7] 马竹梧,李明才. 变频器设计与选型若干问题探讨. 电气应用,2010年第04期

[8] 彭克荣. 电梯技术的现状与发展趋势. 建筑机械化,1996年第05期

[9] 朱强,袁忠名. 电梯市场的发展与变化.中国电梯,2001年(10):89

[10] 朱昌明,电梯的技术发展趋势. 工程机械及维修,2001年第02期

[11] H. Conrad Cunningham, Viren R. Shah, and Shu Shen Devising a Formal Speci_cation for an Elevator Controller Department of Computer and Information ScienceUniversity of MississippiUniversity, Mississippi 38677 USA September 1994

[12] John R.Hackworth,Frederick D.Hackworth,Jr. The programmable logic controllerFirst Edition.London:Prentice Hall,2003.35-50

[13] 罗雪莲. 交流变频调速电梯plc控制系统设计. 电气时代,2003年第11期

[14] 刘险峰,李炳章. 交流变压变频调速电梯的技术特点分析. 长春工程学院学报,2002年第3卷 第2期

[15] 刘国华. Plc控制交流变频调速控制系统在电梯中的应用. 制造业自动化,2011,33(6)

[16] 魏孔平. 浅析plc交流同步电机电梯变频控制方法. 科技创新导报,2010年第25期

[17] 方凯,金如麟,谭娃. 现代交流调速系统在现代电梯中应用. 微特电机,2000年05期

[18] 刘勇,赵广立. 电梯交流调速的类型及特点. 大众标准化,2002年第04期

[19] 邓国栋. 电力拖动系统自动控制和安全保护. 智能技术,2011年第10卷第8期

[20] 钟声. 浅谈电梯用变频调速电机的设计. 中小型电机,1999,26(6)

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

2.本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径):

(1) 电梯控制系统的总体设计

电梯控制系统主要分为引系统,导向系统,轿厢,门系统,重量平衡系统,电力拖动系统,电气控制系统,安全保护系统。分别了解其八大系统的功能,要求和各大系统运作所需的装置,从而根据要求及电梯的特性,例如:电梯的速度,安全保护,舒适感,维修,经济等方面考虑选择何种装置,使电梯的控制系统可以正常安全的运行。

(2) 电梯的速度控制

本课题研究的交流变频电梯拖动系统就是改变交流电动机供电电源的频率和电压来调节电动机的同步转速。系统具有调速范围宽,特性硬,节能等优点。从电机学可知,电动机的转速是:n=(60f/p)(1-s),s转差率,f-电源频率,p-电动机绕组级数。根据公式改变电动机电源频率,就能改变电动机的转速从而改变电梯速度起到调速作用。频率越高,电梯速度加快反之减慢,起到电梯速度的控制。并且为了满足舒适感要求交流调速的速度在1.5m/s-1.75m/s,启动振动制动振动在0.08以下,加减速时的垂直振动在50以下,动行中的垂直振动在25以下,运行中的水平振动在30以下。

此种调速系统,根据电机和电梯为恒转矩负载的要求,在变频调速时需保持电机的最大转矩不变,维持磁通恒定。因此对电动机供电的变频器要求有调压和调频的功能。而变频器分为交-交变频器,交-直-交变频器,前者的频率只能在电网频率以下的范围内进行变化,后者由逆变器的开关元件的切换频率所决定,即变频器的输出功率不受电网频率限制。而交-直-交又分为电压和电流两种,前者必须设有反馈二极管,后者不需反馈二极管,所以本课题选择交-直-交电流变频器。 晶体管逆变器可以把直流电压逆变成交流电压。因为三极管BG是工作在开关状态,所以其输出电压是方波。按傅立叶级数展开可以分解成基波及高次谐波,由于上述原因目前调速系统大多数采用PWM调制变频。

(3) 电梯的方向控制

自动定向:电梯的换向即改变电梯的运行方向,实际就是改变电动机的旋转方向。可通过上下行接触器改变电梯的运行方向。本课题选用nJF层楼继电器,当电梯停在某层时,本层层楼继电器便会吸合,此继电器的两个常闭触点均断开,即该层如有指令,那么上方继电器吸合,电梯即定上方向运行,反之电梯定下方向。司机定向:它是通过指令继电器和层楼继电器进行自动定向

(4) 发生制动减速器的信号的控制

减速器分为蜗杆减速器和齿轮减速器。齿轮减速器效率高,但结构不够紧凑。蜗杆减速器效率不如齿轮减速器,但是结构紧凑外型尺寸不大,传动比大,噪音小,传动平稳等优点所以本课题选择蜗杆减速器。其减速比i=Z轮/Z杆通过改变蜗杆螺线数和涡轮的齿数改变I,从而能把电动机的转速通过减速器变为慢速。

(5) 电梯的安全的保护环节

门联锁:为防止有人从层门外打开,在电梯的每一层都装有只能从井道内或使用专门的钥匙从层门外开启的门锁装置。其门锁有门刀式和压板式自动门锁。前者又有D10.4门锁和GS75-ll门锁相对而言后者需要克服的拉力较小的弹簧的拉紧力,使门扇可以以较小的速度闭合,减小了冲击,同时它以电开关和导电座代替了前一种电开关,排除了由于开关触头粘连使电气联锁失灵的可能。而压板式自动门锁门连杆对压板的操作通过其端部的凸轮曲面来实现,其靠机构的运动位置解脱和锁合不需撞击力,而使电梯门的启闭平稳,噪音低。所以本课题采用压板式自动门锁。

为防止电梯超速失控,超越上下限工作位置,撞底或撞顶在电梯里分别装有限速器安全钳,超越上下极限工作位置的保护装置,缓冲器。限速器采用设有超速开关的摆锤式限速器此限速器结构简单,制造维修方便常用于低速电梯。操作轿厢安全钳的限速器速度设计大于等于额定速度的115%小于限速器最大速度

(6) 电梯主驱动的控制,电梯并联控制的一般理论,电梯控制系统电气原理图绘制,电梯各控制模块程序框图绘制,电梯各模块的梯形图设计

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