1、浙江工业大学毕业设计（论文）文献综述毕业设计（论文）题目：链式提升机的机械结构设计及其电气控制 文献综述题目：链式提升机的机械结构设计及其电器控制文献综述 分院（系）： XXXXXXXX 专 业： 机械工程及自动化 班 级： XXXXX 姓 名： XXX 学 号： XXXXXXXXX 指导教师： 钱 XX 浙江工业大学毕业论文（论文）文献综述1链式提升机的机械结构设计及其电气控制综述1 绪论链式提升机广泛使用于物流运输、自动化生产线，节省人力物力，提高生产效率及安全性能。链式连续提升机用于单一快节奏物流输送，生产效率高传统的方法由于提升机的电动机起动和停车过猛，故往往会使物料散落，甚至酿成事故
2、，也使提升机的耐用度下降。因此，了解链式提升机的主要结构和控制方式，并掌握其维护保养要领，也是一项重要的课题 1。2 提升机的分类在物料输送方面垂直提升装置按拖动方式分：交流式、直流式、液压式、直线电机式按用途分类: 施工用途升降机，货柜用途升降机，民用的升降机(即我们常说的住宅电梯)按结构型式分：链式提升机、带式提升机、齿轮齿条式提升机，牵引式提升机，液压式升降机等 22.1 链式提升机链式提升机是以链条作为牵引和承载体输送物料，链条可以采用普通的套筒滚子输送链，也可采用其它各种特种链条。 输送能力大，可承载较大的载荷。 输送速度准确稳定，能保证精确的同步输送。 易于实现积放输送，可用做装配
3、生产线或作为物料的储存输送。 可在各种恶劣的环境（高温、粉尘）下工作，性能可靠。 链条的结构和种类丰富多样，还可采用多种附件，能满足各种不同的要求。2.2 带式输送机带式提升机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。应用它，可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。它用于水平运输或倾斜运输，但是不能满足垂直提升的要求。2.3 齿轮齿条提升机多用于建筑用升降机。齿轮齿条的啮合，传动特点平稳可靠，可以承
4、受较大的负载。但震动大、噪声高、耗电量大。浙江工业大学毕业论文（论文）文献综述22.4 牵引式提升机曳引机驱动方式特点是驱动力较大,通过电机的拖动来实行垂直的升降。一般的升降机设置专用的机房。广泛使用于生产生活中。2.5 液压式提升机液压式提升机可应用于不同高度的作业面间的传递，液压升降具有升降平稳，起重大的特，可根据要求可靠、平稳地停在任意指定高度，升降台的台面可根据不同的需要配置不同的辊道台、万向球台、转台等。3 链式提升机的控制3.1 通过PLC完成对链式提升机的位置确定3.1.1 PLC的概述可编程控制器( Pragrammable Logic Controller ,简称 PLC)
5、,是一种数字运算操作的电子系统,是在20 世纪60 年代末面向工业环境由美国科学家首先研制成功的。它采用可编程序的存储器,其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备,都是按易于与工业控制系统形成一体、易于扩充其功能的原则设计的。PLC 自产生至今只有 30 多年的历史,却得到了迅速发展和广泛应用,成为当代工业自动化的主要支柱之一 3。 3.1.2 PLC的特点PLC控制是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术，面向控制过程，适应工业环境，简单易懂、操作方便，是可靠
6、性较高的新一代通用控制装置。其特点为：可靠性高，抗千扰能力强。适应性强，应用灵活。编程方便，易于接受。控制系统设计、安装、调试方便。维修方便、维修工作里小 4。3.1.3 PLC 的定位控制编码器完成。也就是说，在电梯的PLC控制中，可以使用旋转编码器测取电梯运行过程中轿厢所处的楼层位置、确定换速点等。旋转编码器的输出信号送给变频器PG速度卡，由速度卡将其转换成与实际转速相应的数字信号再送给变频器进行速度控制，同时将两相脉冲分频后（分频的程度可以设置）作为两相脉冲的监视输出，浙江工业大学毕业论文（论文）文献综述3我们利用脉冲的监视输出进行位置控制 5。在编码器的选用上有两种选择1.增量式位置编
7、码器信号装置增量编码器得到具有一定幅值的脉冲信号，经过整形、分频等电路处理后反馈给控制系统。控制系统内部的位移计数器对脉冲数累加，形成货叉已运行的距离。因此，将这些脉冲送入单片机的计数器输入端对其进行计数，就可以得到货叉运行的距离信号。这种方法的优点是测量准确，无磨损，测量信号便于计算机处理。利用增量编码器不仅可以测量电梯的速度和距离，还可以测出货叉运行的方向和曳引机的转速。采用增量编码器，控制系统可以控制货叉以一个设定的曲线到达某个层站，无论是货格位置精度还是信号响应能力都得到了明显的提高，且在每个层站都一样，这就保证了在更短的平层时间内却得到了更高的平层舒适性，提升机性能有了极大的优化。2
8、.绝对值位置编码器信号装置绝对值编码器内部有光电编码器和微处理器，它直接得出绝对位置，通过串行连接方式，经一个协处理器进行数据处理后，送至主控制器。因此不象增量编码器那样需要外部计数器，因此可靠性大大增强。由于绝对值编码器直接提供了精确的完整井道位置，当停电以后恢复通电时，货叉位置立即直接输出。绝对值编码器也对任何情况下任意特定层直驶提供了最直接的方法。采用绝对值编码器，可应用于所有类型的提升机，货格位置分辨率可以达到0.5mm，安装方便快捷，不再需要开关，按距离原则直接平层。采用绝对值编码器，能预先算出减速距离，也就能预先算出减速速度和平层速度并能准确执行，配以高质量的变频器，运行性能相当好
9、 6。3.2 通过变频器完成对链式提升机的速度控制提升机升降台运动拖动调速系统的实质就是采用交流异步电动机驱动。其控制原理如图所示。变频器主要由整流电路、直流中间电路、逆变电路、制动电路和控制电路五部分组成。3.2.1 变频器的工作原理变频器电路基本原理为: 三相交流电源经二极管整流桥输出恒定的直流电压 , 由六组大功率晶体管组成逆变器, 利用其开关功能, 由高频脉宽调制(PWM)驱动器按一定规律输出脉冲信号, 控制晶体管的基极, 使晶体管输出一组等幅而不等宽的矩形脉冲波形, 其幅值为逆变器直流侧电压 Vd, 而宽度则按正弦规律变化 , 这一组脉冲可以用正弦波来等效,此脉冲电压用来驱动电机运转
10、, 通过控制 PWM 驱动器输出波型的幅值和频率, 即可改变晶体管输出波形的频率和电压, 达到变频调速的目的 7。3.2.2 变频器控制电路的基本结构浙江工业大学毕业论文（论文）文献综述4图3-1 变频器控制电路基本结构1.整流电路整流电路的主要作用是对电网交流电源进行整流后给逆变电路各控制电路提供所需的直流电源。其作用相当于一个直流电压源。根据所用整流元器件的不同，整流电路分为二极管整流电路、晶闸管整流电路、晶体管和IGBT整流电路等。2.直流中间电路虽然利用整流电路可以从电网的交流电源得到直流电压，但是这种电压含有频率为电源频率六倍的脉动电压。此外，变频器逆变电路也将因为输出和载频等原因而
11、产生脉动电压，并反过来影响直流电压的质量。因此，为了保证逆变电路和控制电源能够得到较高质量的直流电压，必须对整流电路的输出进行平滑，以减少电压的波动。整流电路的输出为直流电压，直流中间电路则通过大容量的电容对输出电压进行平滑。所以直流中间电路也叫平滑电路圈。3.逆变电路逆变电路是变频器最主要的部分之一。它的主要作用是在控制电路的控制下将直流中间电路输出的直流电压转换为具有所需频率的交流电压。逆变电路的输出即为变频器的输出，它被用来实现对异步电动机的调速控制。逆变器采用6只大功率晶体管(GTR)模块，每只模块有一只GTR和一只续流二极管，GTR在逆变电路中相当于一个开关，起通断作用。PWM( 脉
12、宽调制)变频器利用浙江工业大学毕业论文（论文）文献综述5逆电梯变频器接口板及轿箱位置检侧器的设计变器具有开关元件、由控制线路按一定的规律触发逆变器中大功率开关元件GTR基极，使其导通或截止，从而逆变器的输出端获得一系列的等幅而不等宽的矩形脉冲波来近似等效于正弦电压波。通过改变开关元件的通断时间比，可改变脉冲宽度，即改变电压;而改变触发切换频率，可以改变交流频率。所以逆变器由PWM电路控制，使直流电逆变为可变频率、可变电压的交流电。图3-2 变频器输出电压，电流彼形PWM变频器是靠脉冲宽度的调制实现输出电压幅值的调节，改变调制周期实现输出电压频率的调节。输出电压的幅值及频率的调节都在变频器中的逆
13、变器内完成。由图可见，PWM变频器输出电压波形为等幅不等宽的矩形脉冲列，将正弦波划分为N等份，每一等份的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与面积相等的等幅矩形脉冲所代替，矩形脉冲宽度变化正比于输出等效正弦波电压幅值变化，脉冲包围的面积近似等于正弦波包围的面积，因此由N个等幅而不等宽的矩形脉冲所组成的波形与正弦波等效。脉冲宽度调制(PWM)型变频器在近些年来发展较快，其基本特点如下:控制回路结构简单，体积小、重量轻、可靠性高，使用方便。(1) 1二极管整流代替可控硅整流，减少了对电网功率影响，有利于提高电网电质量。(2) 变频器输出的等效正弦波电压幅值及频率都在变频器内实行协调控制，因此调节速度
14、快、精度高、动态性能好。(3) PWM型变频器有较好的输出电压波形(如图实线 )、电流波形如图虚线)，从而克制了由矩形波电压供电的异步电动机的发热及转矩降低的弊端，提高了异步电动机的运行性能。4.制动电路在采用变频器对异步电动机进行调速控制时，为了使电动机减速，可以采取降低变频器输出频率的方法降低电动机的同步转速，从而达到使电动机减速的目的。在电动机的减速过程中，由于同步转速低于电动机的实际转速，异步电动机便成为浙江工业大学毕业论文（论文）文献综述6异步发电机，负载机械和电动机所具有的机械能量被反馈给电动机并在电动机中产生制动力矩。5.控制电路与向异步电动机供电的主电路相对应，为主电路提供所需
15、驱动信号的电路称为变频电梯变频器接口板及轿箱位置枪测器的设计器的控制电路131。控制电路的主要作用是根据事先确定的变频器控制方式产生控制所需要的各种门极驱动信号或基极驱动信号。此外，变频器的控制电路还包括对电流、电压、电动机速度进行检测的信号检测电路，为变频器和电动机提供保护的保护电路。对外接口电路和对数字操作盒的控制电路 8。3.2.3 变频调速通过变频器来实现无极调速。变频调速系统是变频调速的基础。变频调速系统也就是由电动机带动机械设备以可以自由调节的速度进行旋转的运行系统 9。其主要工作原理是借助于控制技术、电力电子技术和计算机技术的结合，使系统获得需要的电压、电流和频率。定子频率控制是
16、异步电动机获得平稳调速的关键。其控制方式主要有以下4种：1. u/f控制方式第一代变频器采用压频比标量控制方式，是最基本的控制方式。这种控制方式是通过对定子每相电动势和电动机交流电源的频率进行适当控制，可使气隙磁通保持不变。2.转差频率控制改变转差率s亦可以改变异步电动机的转速n。转差频率控制就是通过检测电动机的转速相对应的频率与转差频率的和来给定变频器的输出，能控制与转差率有直接关系的转矩和电流。该方式必须进行闭环控制。这种控制方式的优点是转子差频变化能反映负荷变化，能适应于系统急剧加速及负荷变化大的情况，大大提高了加速控制精度，但其机械特性同讲控制方式一样都是非线性的，因而产生的动态转矩受
17、到限制。3.矢量控制将异步电动机定子电流空间矢量分解为产生磁通的转子励磁分量和与此垂直产生转矩的电流分量。比前两种控制完善得多，调速范围宽、起动力矩高、精度高达001，响应快。消除电机多变量的内在耦合，并控制其大小及相位，从而获得优良的动态性能，缺点是控制网路复杂，成本相对较高。4.直接转矩控制它以异步电动机的转矩直接作为被控制量，强调转矩的直接控制效果，并不极力追求理想正弦波。直接转矩控制方法不仅系统结构简单，对电机参数变化不敏感，浙江工业大学毕业论文（论文）文献综述7而且控制性能比矢量控制还好，这是目前最先进的控制方式。转矩矢量控制直接取交流电动机参数进行控制，控制简单，精确度高，处理速度
18、非常快，但处理器DSP及很多硬件都是高速器件，价格较贵，较难推广 10。4 结束语现代设计理论是升降机发展的基础近些年来，随着各种理论的迅速发展，给国产升降机的迅速发展奠定了强大的理论基础特别是结构动力分析、有限元模型计算、优化方法、机械振动与模态分析、计算机辅助设计等人们把这些理论应用到升降机的研究与开发上，这给升降机的发展带来巨大变化如何正确认识目前国产升降机所存在的不足，如何通过先进的理论和科技手段全面掌握施工升降机的各种特性，并在此基础上调整我们生产的产品，使其更具有科技含量，使其具有更强的竞争力 浙江工业大学毕业论文（论文）文献综述8参考文献1 日 本田早苗，荒井编，周耀坤，李和华译
19、：装卸搬运机械的设计 M ，北京：机械工业出版社，1983 年 8 月第 1 版，3062 郝战存. 可编程控制器发展综述M. 河北科技大学信息科学与工程学院. 2004 年 第 84 期 第 21 卷 3 硕士研究生 章丽芙.导师 张朋教授.PLC 自动控制综合实脸系统设计 D4 杨维梁 董福盛. 堆垛机的结构及其维护保养M. 大众标准化 72005 年第 7 期5 范永胜 PLC 高速计数器在位置控制中的应用M 机电产品开发与创新,2004 年 7 月 90 页6 王晓晖.自动化立体仓库堆垛机控制系统的设计J. 北京：北京机械工业自动化研究所7 王海军. 变频器调速技术在炼油厂中的应用J.
20、 广西质量监督导报 2008 第 9 期总第 93 期8 郭金玉陈国呈多微机控制的中/高速 VVVF 电梯电子技术应用D. 2000,2: 15-169 李方园. 变频调速系统的设计与应用第 1 讲变频调速系统的基本特性M.10 鄢志刚 赵勇军. 变频调速的控制方式的研究J. 南昌硬质合金有限责任公司11 QingHu,Jiang Zhang Hybrid. System-Cellular Automata Model: Theory and Application in Elevator Group Control SystemJ Proceedings of the IEEE12 Fei
21、Luo, Xiao Tiao, Yuge Xu. Velocity Control for Rope-less Elevator Using Permanent Magnet Linear Synchronous Motor with Adaptive Fuzzy PIDJ Proceedings of the 4th International Conference on Impulsive and Hybrid Dynamical Systems, 2007 1112-111613 赵松年，张奇鹏主编，机械一体化系统设计M 北京：机械工业出版社，200214 魏俊民，周砚江主编，机电一体化系统设计M 北京：中国纺织出版社，199815 周祖德，唐泳洪，机电一体化技术与系统M 华中理工大学出版社，2002浙江工业大学毕业论文（论文）文献综述8文献综述评阅表指导教师评语指导教师（签名）： 年 月 日评阅教师评语评阅教师（签名）：_ 年 月 日
