湖南科技大学本科生毕业设计（论文）
2.4.4 变频器部分
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现代使用的变频器主要采用交-直-交方式，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源提供给电动机，变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制四个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形。中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
变频器是利用输出功率可改变的交流电力拖动设备。变频器调速的主要工作原理是将供给电机定子的三相交流工频电经大功率整流元件整流变成直流，再将直流电用正弦波脉宽调节技术逆变为频率可调、幅度也随之改变的三相交流电。以此为电源再供给电机使用。
电梯的调速要求除了一般工业控制的静态、动态性能外，它的舒适度指标往往是选择中的一项重要内容,为使乘客拥有良好的舒适感，电梯采用S型速度曲线，转换成频率曲线如图2.2所示，以改善电梯运行的舒适感。另外，由于电梯在建筑物内的
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。
图2.2电梯运行曲线
MM440 是西门子公司生产的通用型矢量变频器，它性能稳定，质量可靠，功能齐全，在电梯行业首次使用。
可编程序控制器PLC和MM440 变频器之间的通讯可有两种方式，一种是串行通讯,采用串行通讯只需一根双芯屏蔽电缆西门子专用，它大大减少了布线的数量，无须重新布线即可更改控制功能，可以通过串行接口设置和修改变频器的参数，还可以连续对变频器的特性进行监视和控制另一种并行通讯。使PLC通过逻辑分析后发出控制信号如正转反转高速中速点动爬行等信号给变频器，变频器接受指令并且按照预先设定好的曲线拖动轿厢正常运行。另外变频器还发出信息如零速变频器是否故障抱闸等信号给PLC使其参加PLC的逻辑运算以保证电梯的安全运行
另外变频器上还安装了编码器模板这使得这种通用型MM440 可以接成闭环速度反馈控制方式与无传感器矢量控制SLVC和变压/变频V/F 相比这种控制方式具有以下优点：
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（1）零速时仍然具有额定转矩的负载能力。 （2）速度控制的精度。
（3）速度控制和转矩控制的动态性能得到改善。
通过有关人员的系统测试这种变频器完全可以用到电梯控制系统中且运行良好，而且它还有一个其它变频器所没有的优点就是进行电机参数自学习时电机的轴不转动这样曳引机可在带负载的情况下也能进行自学习而不必像其它变频器那样必须把轿厢吊起使曳引机脱离负载后才能自学习这样给电梯的安装改造带来很大方便。
2.5 电梯的硬件工作原理
电梯的硬件工作是软件的基础，其工作原理如图2.3所示，以PLC核心，左侧为其输入电路部分，右侧为其输出相应部分。在输入部分电梯会相应的响应用户的呼叫，电梯在运行过程中会不停得到传感器的回应以及一些其他的输入信号，在PLC控制器部分会对各输入变量进行逻辑分析，将各结果输出到PLC输出端，在外部有各种硬件相应输出信号，会使电梯正反转，达到上升下降的目的，开关闭电梯门以及各楼层的显示电路的提示作用都会发挥作用。
发光二极管记忆灯电路
PLCPWM控制调整电路
按钮电路 编码器
楼层传感器 检测电路
控制器 轿厢开关门电路
电梯其它输入信号 楼层显示电路
图2.3 PLC硬件控制原理图
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第三章PLC控制系统硬件设计
3.1 四层电梯主电路
3.1.1 四层电梯曳引电机及门电机电路图
根据设计要求，本次设计的电气控制系统主回路原理图如3.1图所示。图中M1，M2为曳引电机和门电机，交流接触器KM1～KM4通过控制两台电动机的运行来控制轿厢和厅门，从而进行对电梯的控制。FR1，FR2为起过载保护作用的热继电器，用于电梯运行过载时断开主电路。FU1为熔断器，起过电流保护作用。
图3.1 电气控制系统主回路原理图
3.1.2 PLC外部接线图
本设计的PLC外部接线图如图3.2所示。CPU226CN的传感器电源24V(DC)可以输出600mA电流，通过核算在本设计中PLC容量完全满足要求，CPU226CN的输出继电器触点容量为2A，电压范围为5～30V（DC）或5～250V（AC）。
3.2 I/O点数的分配及机型的选择
3.2.1 I/O点数的估算
采用PLC构成四层简易电梯电气控制系统。电梯的上、下行由一台电动机拖动，电动机正转为电梯上升，反转为下降。一层有上升呼叫按钮K1和指示灯H1，二层有上升呼叫按钮K2和指示灯H2以及下降呼叫按钮K4和指示灯H4，三层有上升呼叫按钮K3和指示灯H3以及下降呼叫按钮K5和指示灯H5，四层有下降呼叫按钮K6
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和指示灯H6。一至四层有到位行程开关SQ1～SQ4。电梯内有一至四层呼叫按钮K10～K7和指示灯H10～H7；电梯开门和关门按钮SB5和SB6，电梯开门和关门分别通过电磁铁KM3和KM4控制，关门到位由行程开关ST1检测，开门到位由行程开关ST2检测。轿厢上行和下行由接触器KM1和KM2控制，并有上行记忆和下行记忆两路指示灯。
综上所述，输入点14个，外加6个额外触点共20个，输出点共有16个。 可编程控制器S7—200的CPU226输入，输出点数为24／16。足以满足要求。
SQ1一楼位置开关SQ2二楼位置开关SQ3三楼位置开关SQ4四楼位置开关K10一楼内呼指令K9二楼内呼指令K8三楼内呼指令K7四楼内呼指令K1一楼上行K2二楼上行K3三楼上行二楼下行四楼下行三楼下行手动开门手动关门K4K5K6I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1I1.2I1.3I1.4I1.5Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0Q1.1Q1.2Q1.3Q1.4Q1.5Q1.6Q1.7KM3KM4KM1KM2上行记忆下行记忆电机正转电机反转一楼内呼登记二楼内呼登记三楼内呼登记四楼内呼登记一楼上行登记二楼上行登记三楼上行登记二楼下行登记三楼下行登记四楼下行登记开门模拟关门模拟1M24V2MCPU 226 CN1L2L3L220V~FU
图3.2 PLC外部接线图
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