基于PLC的交流调压调频控制电梯系统设计

论文摘要

随着电梯拖动技术、控制技术的快速发展,电梯已从直流电动机拖动到交流单速、交流双速电动机驱动,到交流调压调速(ACVV, AC Variable Voltage)控制,发展到交流调压调频技术(VVVF, Variable Voltage Variable Frequency)控制,使得电梯运行的可靠性、安全性、舒适感、平层精度、运行速度、节能降耗、降低噪音等方面得到了极大发展。VVVF电梯是按照理想的电梯运行曲线,由微机通过矢量控制软件对电动机进行精确调节,因而电梯运行平稳。但是,实时控制效果不理想。针对VVVF的这一缺点,本文提出了一种自适应控制算法,它采用一种建立在连续输入输出论域上的模糊控制器,避免了普通PID控制的产生误差的方式不太合理、误差的微分信号的产生没有太好的办法、误差积分反馈的引入有很多负作用、线性组合不一定是最好的组合方式的缺点,适应VVVF系统的时变性,进一步提高了系统的控制精度。仿真结果表明,基于模糊控制的电梯实时速度调控系统鲁棒性好,控制精度高。最后,实现了基于模糊控制的VVVF系统。首先,确定了系统的总体结构,由PLC来实现电梯信号控制,变频器实现变频调速,完成变频器和可编程控制器(PLC)的选择。然后实现了系统的硬件开发,完成变频器的参数设置及PLC的选型、I/0点数分配以及旋转编码器与PLC的连接。并在分析电梯系统的软件设计方法基础上,设计了软件流程图,模块化编程。最后对改造后的电梯系统进行模拟调试。调试结果说明采用一种建立在连续输入输出论域上的模糊控制器,避免了普通模糊控制器由于论域的离散化而存在的量化误差。通过采用分级模糊控制的方法进一步提高了系统的控制精度和收敛品质。同时还给出了一种自适应控制算法,利用它可以调整模糊规则以适应系统的时变性。利用本文的模糊控制器对典型非线性时变系统——VVVF电梯的实时控制结果表明,这种模糊控制器控制精度高,自适应能力强,具有很高的实用价值。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 电梯的发展概况
• 1.1.1 我国电梯发展状况
• 1.1.2 电梯发展展望
• 1.2 可编程控制器（PLC）控制电梯的优点
• 1.3 电梯变频调速控制的特点
• 1.4 设计的主要内容
• 第二章 基于模糊控制的电梯实时速度调控
• 2.1 电梯实时速度调控的意义和方法
• 2.2 PID 控制和模糊控制原理
• 2.2.1 PID 控制
• 2.2.2 模糊控制
• 2.3 模糊自适应PID 控制器参数整定原理
• 2.4 基于模糊控制的电梯实时速度调控算法
• 2.4.1 算法的实现
• 2.4.2 算法的仿真与结果分析
• 第三章 系统设计
• 3.1 电梯的三个工作状态
• 3.1.1 电梯的自检状态
• 3.1.2 电梯的正常工作状态
• 3.1.3 电梯强制工作状态
• 3.2 确定系统软件开发方法
• 3.2.1 软件设计特点
• 3.2.2 软件设计流程
• 3.2.3 设计模块化编程
• 3.3 VVVF 电梯速度控制研究内容及分析
• 3.3.1 电梯速度闭环和位置闭环控制实现
• 3.3.2 电梯的速度控制方式
• 3.3.3 电梯速度运行曲线分析
• 第四章 变频器选型和设计
• 4.1 变频器的分类
• 4.1.1 交-交变频器和交-直-交变频器
• 4.1.2 交-直-交变频器的组成
• 4.2 变频器的选择
• 4.2.1 变频器品牌、型号选择
• 4.2.2 变频器的规格选择
• 4.2.3 变频器选择应满足的条件
• 4.3 酷马Q7000 变频器
• 4.3.1 Q7000-EL 型变频器在电梯调速系统中的应用
• 4.3.2 Q7000-EL 型变频器的容量计算
• 4.3.3 Q7000-EL 型变频器的制动电阻参数计算
• 第五章 PLC 的选型和设计
• 5.1 可编程控制器（PLC）用于电梯控制的特点
• 5.2 可编程控制器（PLC）的选择
• 5.3 可编程控制器（PLC）控制系统的硬件开发
• 5.3.1 电梯PLC 控制系统的基本结构
• 5.3.2 程序设计构思
• 5.3.3 PLC 机型的选择
• 5.3.4 PLC 控制接线图
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表的论文
• 附录
• 附录一： Ⅰ类电梯的参数、尺寸
• 附录二： Q7000-EL 型变频器的标准规格
• 附录三： Q7000-EL 型变频器的参数设置
• 附录四： 电路符号说明
• 致谢