陕西科技大学计算机控制作业Word格式文档下载.docx
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单速电梯：
控制系统使曳引电动机单速运行，速度一般不高于0.5n/s。
双速电梯：
控制系统使曳引电动机双速运行，速度一般不高于1m/s。
调速电梯：
控制系统使曳引电动机按要求实现调速运行。
8.按驱动控制装置结构划分
调压调速电梯。
电动机具有调压调速装置，速度一般高于1.75m/s。
调频调压电梯（简称VVVF控制电梯）。
电动机具有调压调频调速装置，速度可高于6m/s。
二、VVVF电梯电控系统框图
1.原理：
根据电机学理论可知:
交流电动机的转速公式为:
n=60×
fl×
（l-s）/P。
式中:
fl为定子的电源频率，P为极对数，s为转差率，n为转速。
由公式可知:
转速n与三个变量（因素）有关
改变定子电源频率f可达到调速目的，但f最大不能超过电机额定频率，电梯作为恒转矩负载，调速时为保持最大转矩不变，根据转矩公式:
M=CmIΦcosΦ（式中Cm为电机常数，I为转子电流，Φ为电机气隙磁通，cosΦ为转子功率因数），必须保持恒定。
又根据电压公式:
U=4.44fWK（式中U为定子电压，f为定子电压频率，W为定子绕组匝数，K为电机常数）。
必须保持U/f为常数，即：
变频器必需兼备变压、变频两种功能，简称为VVVF型变频器。
交流异步电动机的转速是施加于定子绕组上的交流电源频率的函数，均匀且连续地改变定子绕组的供电频率，可平滑地改变电机的同步转速。
但是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。
这就要求定子绕组供电电压要作相应的调节。
因此，其电动机的供电电源的驱动系统应能同时改变电压和频率。
即对电动机供电的变频器要求有调压和调频两种功能。
使用这种变频器的电梯常称为VVVF型电梯。
采用PLC控制系统集中处理电梯的内、外呼召唤信号，开、关门信号，井道信号，变频器状态信号，高速计数信号等。
通过逻辑运算，形成变频器运行必需的控制信号（如：
正/反转信号，多段速度信号，停止信号）以及楼层显示信号，方向信号，门机构驱动信号。
VVVF变频器与PG构成闭环矢量控制系统。
经查找资料得知，VS—616G5型变频器还具备转差补偿功能，转矩补偿功能及“S”曲线特性。
转差补偿功能对电梯的空、满载时上、下行速度稳定非常有利，避免超、欠速运行。
例如：
电梯正常速度为50Hz（以频率表示），空载上行时，速度较平衡时快，转差补偿-0.5Hz，满载上行时，速度较平衡时慢，转差补偿+0.5Hz，从而保证在各种状态下速度稳定。
转矩补偿功能对满载起动时转矩提升非常有效，能达到正常值的150%。
而“S”曲线特性可防止启动、换速或停止时产生振动，这在电梯中最为适用。
可使乘坐舒适感大大改善。
此外，该变频器的故障诊断、检测、记忆等功能对系统维护亦非常方便、实用。
速度曲线（长站运行情形）
VVVF电梯速度曲线交流双速电梯速度曲线
三、各功能原理
1、平层
以隔磁板与干簧管感应器平层装饰为例
如图是隔磁板与干簧管感应器平层装置，轿厢顶部装有三个感应器（中间一个为开门区感应器，其余为上、下平层感应器），隔磁板在轿厢导轨架上。
隔磁板由铁板按规格尺寸和形状制成。
感应器是由U形永磁钢、干簧管、盒体组成。
平层装置动作原理：
当电梯轿厢上行，接近预选的层站时，电梯运行速度由快速（额定梯速）变为慢速后继续运行，装在轿厢顶上的下平层感应器先进入隔磁板，此时电梯仍继续慢速上行；
当上平层感应器进入隔磁板后，这时上平层感应器内干簧管触电转换，上、下平层感应器触点均断开，证明电梯已经平层，使上行接触器线圈失电，制动器抱闸停车。
具有提前开门功能的平层器，当轿厢慢速向上运行，下平层感应器首先进入隔磁板，轿厢继续慢速向上运行；
接着，开门区感应器进入隔磁板，使干簧管触电位置转换，提前使开门继电器吸合，轿门、厅门提前打开；
其他与没有提前开门的一样。
具有自动再平层功能的平层器若电梯因某种原因超过平层位置时，上平层感应器离开了隔磁板将使相应的继电器动作，电梯反向平层，最后获得较好的平层精度。
2、呼叫
选层器模拟电梯轿厢运行状态，及时向控制系统发出所需的信号。
其主要功能是：
根据登记的内指令与外召唤信号和轿厢的位置关系，确定运行方向；
当电梯将要到达所需停站的楼层时，给曳引电机减速信号，使其换速；
当平层停车后，消去已应答的指令信号并指示轿厢位置。
微机选层器：
它由专门的选层信息传送装置与接收装置组成，并经微机处理与运算来完成选层任务。
格雷码编码选层器：
轿厢所在的位置信号，当轿厢导轨架上的圆形永久磁铁吸合轿厢顶上的双稳态磁性开关，用格雷码编码来表示。
格雷码是一种特殊形式的编码名称。
格雷码编码微机选层器主要由格雷码二进制转换电路、轿厢位置信息电路、扫描器、步进逻辑电路、并行装入逻辑电路、选层器的输出电路等组成。
当轿厢停止时，直接提供当时轿厢位置；
当轿厢运行时，提供即将要到达的层楼位置因微机采用二进制处理数据，所以由井道传来的格雷码编码信息，必须先经格雷码二进制转换电路转换成微机应用的二进制编码后才可执行。
扫描器为一个步进式开关装置。
在微机每执行一个程序循环中，扫描器对所有曾站的上召唤和下召唤以及轿厢内选层信号各扫描一次。
例如，先由首层逐层向上扫到最高层，而后再由最高层逐层向下扫描，确定已登记的呼梯信号和轿厢位置，并形成一组脉冲，当电梯处于某一位置时，由选层器给出一个相应信号，同时，扫描器不断地扫描，发出扫描信号，两种信号在比较器中进行比较，其结果由微机发出最终信号。
在电梯处于停止状态，只要电路仪开始工作，必须把电梯的位置告诉微机系统，电梯一旦运行起来，该电路就停止工作。
完成这个任务的电路叫并行装入逻辑电路。
电梯在运行时，选层器应步进到它的前一层。
如果电梯向上行，则步进为加1方式；
反之，如果电梯向下运行，步进为减1方式。
因为轿厢每次停层，用并行装入逻辑电路装入当时轿厢位置信号，轿厢开始运行，就应按选定方向步进。
实现这个过程的电路称为步进逻辑电路。
选层器输出信号直接送到微机中，由微机对电梯进行选层等控制。
3、显示
电梯层楼指示器用于指示电梯目前所在的位置以及运行方向。
通常，电梯层楼指示器有电梯上下运行方向指示灯、层楼位置指示灯以及到站钟等。
5.1楼层指示器种类
（1）信号灯
（2）数码管
数码管层楼指示器，一般在微机与PLC控制的电梯上使用，层楼指示器上有译码器和驱动电路，显示轿厢位置。
若电梯运行楼层超过9层时，则每层指示用的数码管需要两个，可显示—9――99不同的层楼数。
上、下方向指示一般为上、下行三角形发光二极管指示。
有时为提醒乘客和厅外侯梯人员电梯已到本层，电梯配有喇叭（俗称到站钟、语音报站），以声响来传达信息。
5.2层楼信息获得方法
通过机械选层器获得
通过装在井道中的感应器获得
通过微机选层器获得
微机与PLC控制的电梯，通过对旋转编码器或光电开关的脉冲计数，可以计算出电梯的运行距离，结合层楼数据，就可获得电梯所在的位置信号。
工厂、小区恒压供水系统
一、恒压供水系统
1.1系统概述
供水系统是国民生产生活中不可缺少的重要一环。
传统供水方式占地面积大，水质易污染，基建投资多，而最主要的缺点是水压不能保持恒定，导致部分设备不能正常工作。
变频调速技术是一种新型成熟的交流电机无极调速技术，它以其独特优良的控制性能被广泛应用于速度控制领域，特别是供水行业中。
由于安全生产和供水质量的特殊需要，对恒压供水压力有着严格的要求，因而变频调速技术得到了更加深入的应用。
恒压供水方式技术先进、水压恒定、操作方便、运行可靠、节约电能、自动化程度高，在泵站供水中可完成以下功能：
（1）维持水压恒定；
（2）控制系统可手动/自动运行；
（3）多台泵自动切换运行；
（4）系统睡眠与唤醒，当外界停止用水时，系统处于睡眠状态，直至有用水需求时自动唤醒；
（5）在线调整PID参数；
（6）泵组及线路保护检测报警，信号显示等；
1.2控制系统的组成
供水控制系统一般安装在供水控制柜中，包括供水控制器（P比统）、变频器和电控设备三个部分,如图3.1
a、在恒压供水节电智能控制系统中,通过三菱变频器实现调整水泵的转速来调整水泵的压力和流量，在一天当中除了供水高峰时段外，其它时间都是运行在很低的频率状态下，即使在用水高峰时段也未必是运行在50Hz，因此可以大幅度的节能。
同时,实现自动增泵、停泵、轮换、自动保护等功能；
b、通过UNO2050的串口，读取变频器的PID设置参数、当前运行参数和各种报警，并通过MODEM和电话网传送到上位控制中心；
c、在收到现场报警后，控制中心可以远程的控制UNO2050，进行变频器的启停控制。
图3.1恒压供水控制系统的组成
1.3恒压供水系统的机理及调速泵的调速原理
恒压供水系统的控制方案有多种，有1台变频器控制1台水泵的简单控
制方案，也有1台变频器控制几台水泵的方案，下面将分别加以叙述：
.
1.3.1单台变频器控制单台水泵:
单台变频器控制单台水泵的控制方案在国内通常是指是一台变频器控制一台水泵。
由于全部变频系统中，变频器、控制器、电机均无备份设备，出现问题无法切换，故目前多适用于用水量不大，对供水的可靠性要求不高的场合。
该控制方案的控制原理框图见图3.2，电路见图3.3。
值得一提的是，在国外或国内少数大企业，也有一种每台变频器只带一
台水泵的运行方式，但它的控制方式与上面是不同的，这些泵站往往是同时配备了多台变频器配多台水泵，采用集中控制的办法，这种变频系统与国内水泵站常用的一台变频器控制单台水泵的工作方式是完全不一样的。
在这种系统中，由于有多台变频器，各水泵既可以同时变频运行，也可以分别工频运行，使其可靠性、安全性、可调节性大大优于国内常见的各种控制方式，不过在成本上，也远远高于目前国内的常用的变频恒压供水系统。
（2）单台变频器控制多台水泵
利用单台变频器控制多台水泵的控制方案适用于大多数供水系统，是目前应用中比较先进的一种方案。
下面以单台变频器控制2台水泵的方案来说明。
该控制方案的控制原理见图3.4。
3.3.2系统功能说明
控制系统的工作原理如下:
根据系统用水量的变化，控制系统控制2台水泵按1一2一3一4一1的顺序运行，以保证正常供水。
开始工作时，系统用水量不多，只有1号泵在变频器控制下运行，2号泵处于停止状态，控制系统处于状态1。
当用水量增加，变频器输出频率增加，则1号泵电机的转速也增加，当变频器增加到最高输出频率时，表示只有1台水泵工作己不能满足系统用水的要求，此时，通过控制系统，1号泵从变频器电源转换到普通的交流电源，而变频器电源启动
3.3.2恒压供水系统的工作原理
变频恒压供水系统采用一台变频器拖动两台大功率电动机，可在变频和工频两种方式下运行；
一台低功率的电机，作为辅助泵电机，启动方式：
为避免启动时的冲击电流，电机采用变频启动方式，从变频器的输出端得到逐渐上升的频率和电压。
启动前变频器要复位。
变频调速：
根据供水管网流量、压力变化自动控制变频器输出频率，从而调节电动机和水泵的转速，实现恒压供水。
如设备的输出电压和频率上升到工频仍不能满足供水要求时，PLC发出指令1号泵自动切换到工频电源运行，待1号泵完全退出变频运行，对变频器复位后，2号泵投入变频运行。
多泵切换：
根据恒压的需求，采用无主次切换，即“先开先停”的原则接入和退出。
在PLC的程序中，通过设置变频泵的工作号和工频泵的台数，由给定频率是否达到上限频率或下限频率来判断增泵或减泵。
在用水量较小的情况下，采用辅助泵工作。
为了避免一台泵长期工作，任一泵不能连续变频运行超过3小时。
当工频泵台数为零，有一台运行于变频状态时，启动计时器，当达到3小时时，变频泵的泵号改变，即切换到另一台泵上。
当有泵运行于工频状态，或辅助泵启动时，计时器停止计时并清零。
故障处理：
能对水位下限，变频器、PLC故障等报警。
PLC故障，系统从自动转入手动方式。
3.3.3恒压供水系统
系统由变频器、PLC和两台水泵构成。
利用了变频器控制电路的PID等相关功能，和PLC配合实施变频一拖二自动恒压力供水。
具有自动/手动切换功能。
变频故障时，可切换到手动控制水泵运行。
控制过程：
水路管网压力低时，变频器启动1#泵，至全速运行一段时间后，由远传压力表来的压力信号仍未到达设定值时，PLC控制1#泵由变频切换到工运行，然后变频启动2#泵运行，据管网压力情况随机调整2#泵的转速，来达到恒压供水的目的。
当用水量变小，管网压力变高时，2#泵降为零速时，管网压力仍高，则PLC控制停掉1#工频泵，由2#泵实施恒压供水。
至管网压力又低时，将2#泵由变频切为工频运行，变频器启动1#泵，调整1#泵的转速，维修恒压供水。
如此循环不已。
图3.4为恒压供水系统结构图
3.4变频调速恒压供水系统的特点
恒压供水是指用户段不管用水量大小总保持管网水压基本恒定，这样，既可满足各部位的用户对水的需求，又不使电动机空转，造成电能的浪费。
变频恒压供水的工艺调节过程介绍：
泵组的切换开始时，若硬件、软件皆无备用（两者同时有效时硬件优先），1＃泵变频启动，转速从开始随频率上升，如变频器频率到达，而此时水压还在下限值，延时一段时间（由内部时间继电器控制，目的是避免由于干扰而引起误动作）后，1＃泵切换至工频运行，同时变频器频率由滑停至，2＃泵变频启动，如水压仍不满足，则依次启动3＃、4＃泵；
若开始时1＃泵备用，则直接启2＃变频，转速从０开始随频率上升，如变频器频率到达，而此时水压还在下限值，延时一段时间后，2＃泵切换至工频运行，同时变频器频率由滑停至，3＃泵变频启动，如水压仍不满足，则启动4＃泵；
若1＃、2＃泵都备用，则直接启3＃变频，具体泵的切换过程与上述类同。
同样，如水压在上限值，若３台泵（假设为1＃、2＃和3＃）运行时，3＃泵变频运行降到，此时水压仍处于上限值，则延时一段时间后使1＃泵停止，3＃泵变频器频率从迅速上升，若此后水压仍处于上限值，则延时一段时间后使2＃泵停止。
这样的切换过程，有效地减少泵的频繁启停，同时在实际管网对水压波动做出反应之前，由变频器迅速调节，使水压平稳过渡。
以往的变频恒压供水系统在水压高时，通常是采用停变频泵，再将变频器以工频运行方式切换到正在以工频运行的泵上进行调节。
这种切换的方式，理论上要比直接切工频的方式先进，但其容易引起泵组的频繁启停，从而减少设备的使用寿命。
而我们这次的设计的系统中，要求直接停工频泵，同时由变频器迅速调节，只要参数设置合适，即可实现泵组的无冲击切换，使水压过渡平稳，有效的防止水压的大范围波动及水压太低时的短时缺水现象，提高供水品质。
3.5变频器
根据工艺要求，建议配用ABBACS600系列变频器。
ACS600系列变频器是ABB公司采用直接转矩控制（DTC）技术，结合诸多先进的生产制造工艺推出的高性能变频器。
它具有很宽的功率范围，优良的速度控制和转矩控制特性,完整的保护功能以及灵活的编程能力，较高的可靠性和较小的体积。
主要技术数据：
功率范围：
2.2-3000kW
电源电压：
380/400/415/440/460/480/500VAC3相±
10%；
电源频率：
48-63Hz
控制连接：
2个可编程的模拟输入（AI）；
1个可编程的模拟输出（AO）；
5个可编程的数字输入（DI）；
2个可编程的数字输出（DO）。
连续负载能力：
150%In，每10分钟允许1分钟
串行通讯能力：
标准的RS—485接口可使变频器方便地与计算机连接。
保护、欠压缓冲、电机欠/过载保护、堵转保护、串行通讯故障保护、AI信号丢失保护等。
外型结构紧凑，安装方便。
产品经过多种电气安全规范认证，符合GE、UL及质量认证体系ISO9001和ISO4001等。
变频器独特的直接转矩控制（DTC）功能是目前最佳的电机控制方式，它可以对所有交流电机的核心变量进行直接控制，无需速度反馈就可以实现电机速度和转矩的精确控制。
ACS600变频器内置PID、PFC、预磁通等八种应用宏，只需选择需要的应用宏，相应的所有参数都自动设置，输入输出端子也将自动配置，这些预设的应用宏配置大大节约了调试时间，减少出错。
高速列车速度控制系统
一、列车运行控制系统的组成及分类
1.定义:
列车运行控制系统是将先进的控制技术、通信技术、计算机技术与铁路信号容于一体的行车指挥、控制、管理自动化系统。
2.名称问题:
1）日本新干线ATC（AutomaticTrainControl）列车自动控制系统）
2）法国TGV的TVM系统；
（地面-机车信息传输系统）
3）英国及瑞典的ATP；
（AutomaticTrainProtection））
4）德国LZB；
（ATP增加了表示“连续式”的
5）地铁ATP系统；
等等。
这些系统名称不同，但有一个共同点，即自动监控列车运行速度，通过车内信号显示指示列车应遵守运行速度，为了便于讨论，将轨道交通的列车超速防护系统称为列车运行控制系统。
3.分类
1）按功能、人机分工和自动化程度分：
ATP系统、ATC系统
2）按控制模式分：
阶梯控制模式：
出口检查方式、入口检查方式、速度—距离模式曲线控制方式
3）按照闭塞方式：
固定闭塞、移动闭塞
4）按地车信息传输方式：
点式列车运行自动控制系统、连续式列车运行自动控制系统、点连式列车运行自动控制系统。
二、基于计算机的速度控制系统方案
三相异步电动机根据工作要求不同，主要进行降压启动、正反转、自动循环、制动、变速等不同控制，该设计要求把对电动机的上述控制采用PLC控制来实现，使系统的性能更完善，PLC是用来取代传统的继电器控制的，与之相比，PLC在性能上比继电器控制逻辑优异，特别是可靠性高、设计施工周期短、调试修改方便、而且体积小、功耗低、使用维护方便。
因此，研究了基于可编程控制器（PLC）的电动机综合监控和保护系统的方法。
作电动机运行的三相异步电机。
三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。
与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。
按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。
笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。
绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。
调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。
三相异步电动机根据工作要求不同，主要进行降压启动、正反转、自动循环、制动、变速等不同控制，该设计要求把对电动机的上述控制采用PLC控制来实现，使系统的性能更完善。
我们国家的标准电压是380V和220V两种制式，生产厂家也是按这个标准化技术生产的你们公司定做的，一定有其原因和内行的专业技术人员指导的，理论上讲是没什么问题的，可以正常使用。
设计功率大，实际使用功率小点，电动机起热电流大是正常的。
就像设计是十匹马拉的车现在用八匹马拉车，那每匹马拉车的力就用的多一点。
要想解决这个问题的办法是提高电压！
结构原理框图如下图所示。
计算机
PLC可编程
控制器
转
换
电
路
三相异
步电动机
三相异步电动机驱动器
三、负荷分配控制原理
在多电机传动控制过程中各分部电机的负载率相同，即δ＝P/Pa相同（P为电机所承担的负载功率，Pa为电机额定功率）。
在负荷分配调节过程中不能影响本传动组以外各分部的速度。
负荷分配控制：
选取传动组中的一个分部作为主传动，连接在主速度链上，其余各分部作为辅传动。
如图所示，分部1和分部5传动组的前一级和后一级，负荷分配以分部2为主传动，分部3和分部4，处于速度链的子链上。
P2a、P3a、P4a为三台电机额定功率，Pa为额定总负载功率，Pa＝P2a＋P3a＋P4a。
P为实际总负载功率，P2、P3、P4为电机实际负载功率，则P=P2+P3+P4。
系统工作要求P2=P*P2a/Pa，P3=P*P3a/Pa，P4=P*P4a/Pa。
负荷分配的目的就是使P2、P3、P4满足上述要求。
在实际控制过程中，电机功率是间接量，实际控制的是电机的转矩（或转据电流）百分量
四、PLC通讯控制负荷分配
PLC通讯控制负荷分配采用全数字化控制，PLC采样电机电流转矩，依据负荷分配控制算法精确计算，控制变频器达到负荷平衡。
现在大多数造纸机传动控制系统都采用二级控制，主要是通过变频器本身的物理接口或扩展通讯板，将其接入现场总线，变频器与PLC进行通讯，交换数据。
负荷分配的思路是通过通讯，PLC读取个分部的转矩值，将主、从传动的转矩进行比较，再通过PLC通讯调节各从传动的给定频率，加大或减小该分部电机的转差率，从而调节该分部电机的转矩。
在一组负荷分配传动点中，应选取包角较大且功率较大的传动点作为主点。
另外，为了保护机械装置和避免PLC调节过于频繁，在软件中设置上下限幅值。
如果负荷不平衡度大于3%，PLC才进行调整。
如负荷分配不平衡度调整量设置太小，容易造成震荡。
如果大于不平衡上限幅值，则进行停机处理，以防止机械损害发生。
采用PLC通过通讯控制负荷分配优点是调试容易、工作可靠，控制精度高（3%以内），可控点数多（20点以上），因此得到了广泛应用。
但是随着传动点数的增多，程序扫描控制时间势必增加，执行周期加长，动态响应变慢，因此在纸机中的应用受到限制。
五、使用高性能变频器的转矩控制性能
现在有些高性能变频器如ABB公司的ACS800系列，采用这种变频器可以利用其所具有的直接转矩控制功能解决负荷分配的问题。
ACS800完成负荷分配的原理是：
负荷分配各点中主机采用转速给定，其中速度来自可编程序控制器通过链关系的计算值再由PROFIBUS-DP总线通讯给定，从机的主给定由主机的转矩输出确定，通过光纤通讯给定，主机转矩输出是主机的实际运行转矩，因此，所有从机的转矩都跟随主机的实际转矩运行，使主从之间负荷分配均匀且不存在速度差异，保证正常生产和设备安全。
六、速度调节
在纸机分布式传动中，由于各相邻传动点之间的速度应保持一定的比例，且在车速调整过程中，应满足只影响本级和本级以后的各传动点，而不影响前面各传动的速度，这样每传动点在前一级的基础上可以调整并把速度信号传送给下一级形成一个链式结构，即为速度链。
模拟式速度链的原理图如图，图中rw1为
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