畢業(yè)設(shè)計說明書 基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、iii陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書基于plc的電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計摘 要:隨著現(xiàn)代城市的發(fā)展，高層建筑日益增多，電梯成為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚拇焦ぞ摺ｋ娞菪阅艿暮脡膶θ藗兩畹挠绊懺絹碓斤@著，因此必須努力提高電梯系統(tǒng)的性能，保證電梯的運行既高效節(jié)能又安全可靠。傳統(tǒng)的電梯曳引電動機采用接觸器來實現(xiàn)電動機工作狀態(tài)的改變，雙速異步電動機在定子回路中串電抗與電阻來實現(xiàn)電動機的調(diào)速，這滿足不了乘客的舒適感；另外，傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)由繼電器接觸器控制邏輯組成，存在著電氣元件多、功能弱、電氣故障頻繁，可靠性差和工作壽命短等缺陷?？删幊炭刂破鳎╬lc）是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)

2、用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點，目前，電梯的繼電器控制方式已逐漸被plc控制代替。同時，由于電機交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動方式已由原來直流調(diào)速逐漸過渡到了交流變頻調(diào)速，不僅能滿足乘客的舒適感和保證平穩(wěn)的精度，還可以降低能耗，節(jié)約能源，減小運行費用。因此，plc控制技術(shù)加變頻調(diào)速已成為現(xiàn)代電梯行列的一個熱點。采用plc對電梯信號系統(tǒng)進行控制，開發(fā)出了完整的電梯控制軟件，提高了電梯的控制水平，并改善了電梯運行的舒適感，使電梯達(dá)到了較為理想的控制效果。該系統(tǒng)具有先進、可靠、經(jīng)濟的特色。該電梯控制系統(tǒng)具有司機運行和無司機運行即手動和自動的功能，并且具有指層、廳召喚、選層、選向

3、等功能。具有集選控制的特點。關(guān)鍵詞:電梯 雙速異步電動機 plc 變頻調(diào)速 集選控制design of the elevator control system is based on plcabstract：along with developing modern city,increasing high building,the elevator is beginning to play a vital role for walking tool in everyday life,therefore the performance should be improved for both ec

4、onomy and efficiency.as far as the comfort sense concerned,the traditional motor uses the contactor to shift its operating state,and the double-speed asynchronous motor strings reactance together with resistance in the stator to alter its velocity modulation,which could not meet passengers criterion

5、.moreover,the traditional control system is composed of the relay、contactor and control logic,which brings such defects as: excessive electrical parts,weak function,over-frequent electric failure,low reliability and short life etc.the programmable logic control (plc) is designed specially for indust

6、ry environment,which is being developed based on the requirement of sequential logic control. herein,cause of its all merits,the elevators relay control mode has been replaced by the plc gradually.at the same time,as a result of the development of motor ac frequency inverters technology,the elevator

7、s driving mode has been replaced gradually by it from the original dc frequency control,which can not only meet the passengers comfort criterion,guarantee steady precision,but also reduce the energy consumption,cut the operating cost.therefore, the plc control technology and the frequency inverter h

8、as been becoming the focus.in this paper,using plc to control to the elevator signaling system,a complete elevator control software has been developed,raised the elevators control level, improved the elevator travel comfort,which resulted in an ideal control effect.this system has merits of advancin

9、g,reliable,economical.this elevator control system has functions of driver operation and automatic operation(manual and automatic),and has another functions of position indication、calling landing、selector、director and collective selective control.keyword：elevator, double-speed asynchronous motor, pr

10、ogrammable logic control，frequency inverter，collective selective control基于plc的電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計序 言隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)進入一個嶄新的時代，其應(yīng)用越來越廣泛。而電梯作為現(xiàn)代高層建筑的垂直交通工具，與人們的生活緊相關(guān)，隨著人們對其要求的提高，電梯得到了快速的發(fā)展，其拖動技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了變壓變頻調(diào)速，其邏輯控制也由plc代替原來的繼電器控制。本文在采用plc和變頻器實現(xiàn)電梯常規(guī)控制的基礎(chǔ)上，通過對變頻器和plc芯片的合理選擇和設(shè)計，利用安川vs616g5型變頻器可編制速度曲線的特點為電梯舒適度的

11、提高，提供了技術(shù)支持。大大提高了電梯的控制水平，并改善了電梯運行的舒適感，使電梯達(dá)到了較為理想的控制和運行效果。并利用旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖信號構(gòu)成位置反饋，實現(xiàn)電梯的精確位移控制。通過plc程序設(shè)計實現(xiàn)樓層計數(shù)、換速信號、開門控制和平層信號的數(shù)字控制，取代井道位置檢測裝置，提高了系統(tǒng)的可靠性和平層精度。該系統(tǒng)具有先進、可靠、經(jīng)濟的特色。該電梯控制系統(tǒng)具有司機運行和無司機運行即手動和自動的功能，并且具有指層、廳召喚、選層、選向等功能。具有集選控制的特點。目 錄摘 要1abstract2序 言3第一章 緒 論41.1電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點及存在問題51.2 plc及其在電梯控制中的應(yīng)用特點61.

12、3電梯變頻調(diào)速控制的特點81.4課題的來源81.5課題的主要研究內(nèi)容9第二章 電梯設(shè)備與電梯發(fā)展動態(tài)92.1電梯的出現(xiàn)102.2電梯設(shè)備102.3電梯的發(fā)展概況14第三章 變頻器選擇及其參數(shù)設(shè)計163.1變頻器的分類163.2變頻器的選擇163.3通用變頻器173.4變頻器結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計213.5本章小結(jié)24第四章 plc的選擇及其硬件開發(fā)254.1可編程序控制器（plc）的選擇254.2 plc控制系統(tǒng)硬件開發(fā)274.3本章小結(jié)32第五章 系統(tǒng)軟件開發(fā)335.1電梯的三個工作狀態(tài)335.2系統(tǒng)的軟件開發(fā)方法確定345.3系統(tǒng)的軟件開發(fā)375.4本章小結(jié)46第六章 電梯模擬調(diào)試及安裝476.1

13、電梯模擬調(diào)試476.2電梯安裝調(diào)試476.3本章小結(jié)48總 結(jié)49參考文獻(xiàn)50附 錄52致 謝56第一章 緒 論隨著現(xiàn)代城市的發(fā)展，高層建筑日益增多，電梯成為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚拇焦ぞ?。電梯性能的好壞對人們生活的影響越來越顯著，因此必須努力提高電梯系統(tǒng)的性能，保證電梯的運行既高效節(jié)能又安全可靠。電梯是垂直運輸工具，屬于位能負(fù)載，并且要求頻繁起停，隨著載客量多少的變化、上下行的變換，在空載上行或重載下行時，電動機的負(fù)載最小，甚至是處于發(fā)電狀態(tài)，而電梯在重載上行或空載下行時，電動機的負(fù)載最大，是處于電動狀態(tài)，這就要求電動機在四象限運行。傳統(tǒng)的電梯曳引電動機采用接觸器來實現(xiàn)電動機工作狀態(tài)的改變，

14、雙速異步電動機在定子回路中串電抗與電阻來實現(xiàn)電動機的調(diào)速，這滿足不了乘客的舒適感；另外，傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)由繼電器控制邏輯組成，存在著電氣元件多、功能弱、電氣故障頻繁，可靠性差和工作壽命短等缺陷?？删幊炭刂破?（plc: programmable logic controller）是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置1。鑒于其種種優(yōu)點，目前，電梯的繼電器控制方式已逐漸被plc控制代替。同時，由于電機交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動方式已由原來直流調(diào)速逐漸過渡到了交流變頻調(diào)速，不僅能滿足乘客的舒適感和保證平層的精度，還可以降低能耗，節(jié)約能源，

15、減小運行費用。因此，plc控制技術(shù)加變頻調(diào)速已成為現(xiàn)代電梯行列的一個熱點。1.1電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點及存在問題1.1.1電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點（1）所有控制功能及信號處理均由硬件實現(xiàn)，線路直觀，易于理解和掌握，適合于一般技術(shù)人員和技術(shù)工人所掌握。（2）系統(tǒng)的保養(yǎng)、維修及故障檢查無需較高的技術(shù)和特殊的工具、儀器。（3）大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價格便宜。（4）多年來我國一直生產(chǎn)這類電梯，技術(shù)成熟，已形成系列化產(chǎn)品，技術(shù)資料圖紙齊全，熟悉掌握的人員較多。1.1.2電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問題（1）系統(tǒng)觸點繁多接線線路復(fù)雜，且觸點容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而故障率較高。（2）普

16、通控制電器及硬件接線方法難以實現(xiàn)較復(fù)雜的控制功能，使系統(tǒng)的控制功能不易增加，技術(shù)水平難以提高。（3）電磁機構(gòu)及觸點動作速度比較慢，機械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度難以提高。（4）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機械動作噪音大。（5）由于線路復(fù)雜，易出現(xiàn)故障，因而保養(yǎng)維修工作量大，費用高；而且檢查故障困難，費時費工。電梯繼電器控制系統(tǒng)故障率高，大大降低了電梯的可靠性和安全性，經(jīng)常造成停梯，給乘用人員帶來不便和驚擾。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會造成電梯機械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故2。1.2 plc及其在電梯控制中的應(yīng)用特點1.2.1 plc的特點plc是一種用于工業(yè)自動化控制的專用計算機，實質(zhì)上屬于

17、計算機控制方式。plc與普通微機一樣。以通用或?qū)Ｓ胏pu作為字處理器，實現(xiàn)字運算和數(shù)據(jù)存儲，另外還有位處理器（布爾處理器），進行點（位）運算與控制。plc控制一般具有可靠性高、易操作、維修。編程簡單、靈活性強等特點。1、 可靠性對可維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。（1）plc不需要大量的活動元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時，系統(tǒng)的維修簡單，維修時間短。（2）plc采用了一系列可靠性設(shè)計的方法進行設(shè)計，例如，冗余設(shè)計，斷電保護，故障診斷和信息保護及恢復(fù)等，提高了mttr，使可靠性提高。（3）plc有較高的易操作性，它具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點，一般不易發(fā)生

18、操作的錯誤。（4）plc是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設(shè)計的控制裝置，它具有比通用計算機更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了精簡化的編程語言，編程錯誤率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計的硬件使可靠性大大提高。（5）在plc的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件；采用先進的工藝制造流水線制造；對干擾的屏蔽、隔離和濾波等；對電源的斷電保護；對存儲器內(nèi)容的保護等。（6）plc的軟件方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如，采用軟件濾波等；軟件自診斷；簡化編程語言等。2、易操作性plc的易操作性表現(xiàn)在下列幾個方面：（1）操作方便plc的操作包括程序輸入和程序更改的操作。

19、大多數(shù)plc采用編程器進行輸入和更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對大中型的plc，編程器采用了crt屏幕顯示，因此，程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需要的地址編號或接點號進行搜索或順序?qū)ふ?，然后進行更改。更改的信息可在液晶屏或crt上顯示。（2）編程方便plc有多種程序設(shè)計語言可供使用。對電氣技術(shù)人員來說，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。采用布爾助記符編程語言，十分有助于編程人員的編程。（3）維修方便plc具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求減低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快的找到故障的部位，以便維修。3、靈活性

20、plc的靈活性表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）編程的靈活性plc采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言。編程方法的多樣性使編程方便、應(yīng)用面拓展。（2）擴展的靈活性plc的擴展靈活性是它的一個重要特點。它可根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不同，即可進行容量的擴展、功能的擴展、應(yīng)用和控制范圍的擴展。（3）操作的靈活性操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得十分容易3。1.2.2 plc控制電梯的優(yōu)點（1） 在電梯控制中采用了plc，用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。（2） 去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化。（3） plc可實現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加

21、或改變控制功能。（4） plc可進行故障自動檢測報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修。（5） 用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運行效率。（6） 更改控制方案時不需改動硬件接線。1.3電梯變頻調(diào)速控制的特點隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和計算機控制技術(shù)的飛速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展也十分迅速。電動機交流變頻技術(shù)是當(dāng)今節(jié)電，改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動技術(shù)進步的一種手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速性能和起制動平穩(wěn)性能、高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點而被國內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。（1）變頻調(diào)速電梯使用的是異步電動機，比同容量的直流電動機具有體積小、占空

22、間小、結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、可靠性高、價格低等優(yōu)點。（2）變頻調(diào)速電源使用了先進的spwm技術(shù)svpwm技術(shù)，明顯改善了電梯運行質(zhì)量和性能；調(diào)速范圍寬、控制精度高，動態(tài)性能好，舒適、安靜、快捷，已逐漸取代直流電機調(diào)速。（3）變頻調(diào)速電梯使用先進的spwm和svpwm技術(shù)，明顯改善了電動機供電電源的質(zhì)量，減少諧波，提高了效率和功率因數(shù)，節(jié)能明顯4。1.4課題的來源變頻器以其優(yōu)越的性能，在很多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在電梯業(yè)也是如此，目前國內(nèi)7080年代安裝完成的電梯絕大部分是繼電器控制，線路復(fù)雜，節(jié)點接線多，故障率高，調(diào)速方式一般采用變極調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速、直流調(diào)速。維修困難，屬于能耗型調(diào)速，效率低，

23、發(fā)熱量大，調(diào)速性能指標(biāo)較差，嚴(yán)重地影響電梯運行質(zhì)量。應(yīng)對這些電梯進行更新和改造。但是更新需要大量資金，對使用單位來說有一定困難，所以對電梯進行局部改造是經(jīng)濟的、實際的。近年來，采用功能強、故障率低、可靠性高的可編程控制器（plc）來控制電梯，取得了良好效果。利用plc和變頻器對舊電梯進行改造，不但可以增加電梯的舒適感、安全性、可靠性，還可以降低能耗，節(jié)約能源，減少運行費用。1.5課題的主要研究內(nèi)容課題所研究的內(nèi)容主要是用可編程控制器（plc）和變頻器改造在用電梯自動控制系統(tǒng)。由于大部分老式電梯的電控系統(tǒng)可靠性欠佳，用戶尋求對電梯的電控系統(tǒng)進行改造，以節(jié)約資金。因此，對電梯控制技術(shù)進行研究，找出

24、一條適合國產(chǎn)老式電梯的改造之路，并進而提高國產(chǎn)電梯的技術(shù)水平和質(zhì)量，具有十分重要的意義。針對老式電梯采用的繼電器邏輯控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作壽命短等缺陷，提出采用功能強、故障率低、可靠性高的可編程控制器（plc）來控制電梯。調(diào)速系統(tǒng)采用交流變頻調(diào)速，在各種負(fù)載下都有良好的調(diào)速性能和準(zhǔn)確的停車性能，滿足乘客的舒適感和保證平層精度（即準(zhǔn)確停車），并能節(jié)約大量電能。論文的主要內(nèi)容如下：首先對電梯系統(tǒng)及可編程控制器（plc）、變頻器作了比較全面的總結(jié)和介紹。接著闡述了電梯控制系統(tǒng)的分類及特點，電梯的控制系統(tǒng)分為調(diào)速和信號控制兩大部分。確定了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，由plc來實現(xiàn)電梯信號控制，

25、變頻器實現(xiàn)變頻調(diào)速，完成了變頻器和可編程控制器（plc）的選擇。然后是系統(tǒng)硬件開發(fā)，完成了變頻器的參數(shù)設(shè)置及plc的選型、i/o點數(shù)分配以及旋轉(zhuǎn)編碼器與plc的連接。在分析了電梯系統(tǒng)的軟件設(shè)計方法基礎(chǔ)上，設(shè)計出了軟件流程圖，提出了模塊化編程思想，介紹了系統(tǒng)的軟件開發(fā)實例。最后對改造后的電梯系統(tǒng)進行模擬調(diào)試。第二章 電梯設(shè)備與電梯發(fā)展動態(tài)2.1電梯的出現(xiàn)1854年，在紐約水晶宮舉行的世界博覽會上，美國人伊萊沙格雷夫斯奧的斯第一次向世人展示了他的發(fā)明歷史上第一部安全升降梯。從那以后，升降梯在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。以奧的斯的名字而命名的電梯公司也開始了她輝煌的旅程。150年以來，她已經(jīng)發(fā)展成為世

26、界、亞洲和中國領(lǐng)先的電梯公司。自從我國實行改革開放政策以來，全國各地高層建筑不斷涌現(xiàn)，作為高樓的垂直交通工具電梯，其需求量日益增長。各種類型、規(guī)格繁多的電梯已在高樓內(nèi)投入運行。為了確保電梯正常運行、安全使用，必須要了解電梯、熟悉電梯、管理電梯、維護好電梯。2.2電梯設(shè)備2.2.1電梯的分類電梯的分類有各式各樣：（1）按用途分類 乘客電梯；載貨電梯；客貨電梯；病床電梯；雜物電梯；住宅電梯；特種電梯；（2）按速度分類 低速電梯 1m/s以下；高速電梯 1-2m/s；超高速電梯 4m/s以上；（3）按驅(qū)動電源分類 交流電梯 速度一般于2m/s；直流電梯 速度一般大于2m/s；（4）按控制方式分類 層

27、間控制；簡易集選控制；集選控制；有無司機控制；群控；2.2.2電梯的主要參數(shù)（1）載重量(kg) 制造和設(shè)計規(guī)定，電梯的額定載重量。（2）轎廂尺寸(mm) 寬*深*高。（3）轎廂形式 有單或雙面開門及其他特殊要求等，以及對轎頂、轎底、轎壁的處理，顏色的選擇，對電話的要求等等。（4）轎門形式 有柵欄門、封閉式中分門、封閉式雙折門、封閉式雙折中分門等。（5）開門寬度(mm) 轎廂門和層門完全開啟時的凈寬度。（6）開門方向 人在轎外面對轎廂門向左方向開啟的為左開門，門向右方開啟的為右開門，兩扇門分別向左右兩邊開啟者為中開門，也稱中分門。（7）曳引方式 常用的有半繞1：1吊索法，轎廂的運行速度等于鋼絲

28、繩的運行速度。半繞2：1吊索法，轎廂的運行速度等于鋼絲繩運行速度的一半。全繞1：1吊索法，轎廂的運行速度等于鋼絲繩的運行速度。（8）額定速度(m/s) 制造和設(shè)計所規(guī)定的電梯運行速度。（9）電氣控制系統(tǒng) 包括控制方式、拖動系統(tǒng)的形式等。如交流電機拖動或直流電機拖動，轎內(nèi)按鈕控制或集選控制等。（10）停層站數(shù)(站) 凡在建筑物內(nèi)各樓層用于出入轎廂的地點均稱為站。（11）提升高度(mm) 由底層端站樓面至頂層端站樓面之間的垂直距離。（12）頂層高度(mm) 由底層端站樓面至機房樓板或隔音層樓板下最突出構(gòu)件之間的垂直的距離。電梯的運行速度越快，頂層高度一般越高。（13）底坑深度(mm) 由底層端站樓

29、面至井道底面之間的垂直距離。電梯的運行速度越快，底坑一般越深。（14）井道高度(mm) 由井道底面至機房樓板或隔音層樓板下最突出構(gòu)件之間的垂直距離。（15）井道尺寸(mm) 寬*深。電梯的主要參數(shù)是電梯制造廠設(shè)計和制造電梯的依據(jù)。用戶選用電梯時，必須根據(jù)電梯的安裝使用地點、載運對象等，按標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，正確選擇電梯的類別和有關(guān)參數(shù)與尺寸，并根據(jù)這些參數(shù)與規(guī)格尺寸，設(shè)計和建造安裝電梯的建筑物，否則會影響電梯的使用效果5。2.2.3乘客電梯參數(shù)尺寸本題目選取新國家標(biāo)準(zhǔn)gb/t7025.17025.397中的規(guī)定中的乘客電梯作為設(shè)計對象，為適應(yīng)我國電梯產(chǎn)品迅速發(fā)展的要求，原部頒標(biāo)準(zhǔn)jb143574和國標(biāo)

30、gsb702586已遠(yuǎn)不能適應(yīng)電梯產(chǎn)品的發(fā)展的需求。因此，國家在1997年又正式頒發(fā)具有國際水平的新的國家標(biāo)準(zhǔn)gb/t7025.17025.397以取代前述各標(biāo)準(zhǔn)。新國標(biāo)gb/t7025.17025.397對已批量生產(chǎn)的乘客電梯、住宅電梯，載貨電梯，病床電梯，雜物電梯等類別電梯的主要參數(shù)及轎廂、井道、機房的形式與尺寸作了具體規(guī)定，見表2.1。乘客電梯主要參數(shù)及轎廂、井道、機房的形式與尺寸符合表2.1。表2.1電梯參數(shù)類電梯的參數(shù)、尺寸主要用途非住宅樓電梯(辦公室、旅館等)額定載重量/kg630800100012501600可乘人數(shù)/人810131621轎廂寬度a/mm1100135016001

31、950深度b/mm14001750高度/mm2200(2300)2300轎和層門寬度e/mm8001100深度f/mm2000(2100)2100形式中分門井道寬度c/mm中分門1800190024002600旁分門深度d/mm210023002600底坑深度p/mmv=0.63m/s14001600v=1.00m/sv=1.60m/s1600v=2.50m/s2200頂層高度q/mmv=0.63m/s380042004400v=1.00m/sv=1.60m/s400042004400v=2.50m/s500052005400機房v=0.63m/s面積s/m215202225寬度r/mm250

32、03200深度t/mm370049005500高度h/mm220024002800v=1.00m/s面積s/m215202225寬度r/mm25003200深度t/mm370049005500高度h/mm220024002800v=1.60m/s面積s/m215202225寬度r/mm25003200深度t/mm370049005500高度h/mm220024002800v=2.50m/s面積s/m218202225寬度r/mm28003200深度t/mm49005500高度h/mm28002.2.4電梯的主要組成部分（1）曳引部分：通常有曳引機和曳引鋼絲繩組成。電動機帶動曳引機旋轉(zhuǎn)使轎廂上下

33、運動。（2）轎廂和廳門：轎廂由轎架，轎底，轎壁和轎門組成；廳門一般有封閉式、中分式、雙折中分式和直分式等。（3）電器設(shè)備及控制裝置：有曳引機，選層器傳動及控制柜、轎廂操縱盤、呼梯按鈕和廳外指示器組成。（4）其它裝置：對重裝置、補償裝置等。2.2.5電梯的安全保護裝置（1）電磁制動器：裝于曳引機軸上，一般采用直流電磁制動器，啟動時通電松閘，停層后斷電制動。（2）強迫減速開關(guān)：起分別裝于井道的頂部和底部，當(dāng)轎廂駛過端站換速未減速時，轎廂上撞塊就觸動此開關(guān)，通過電器傳動控制裝置，使電動機強迫減速。（3）限位開關(guān)：當(dāng)轎廂經(jīng)過端站平層位置后仍未停車，此限位開關(guān)立即動作，切斷電源并制動，強迫停車。（4）行

34、程極限保護開關(guān)：當(dāng)限位開關(guān)不起作用，轎廂經(jīng)過端站時，此開關(guān)動作。（5）急停按鈕：裝于轎廂司機操縱盤上，發(fā)生異常情況時，按此按鈕切斷電源，電磁制動器制動，電梯緊急停車。（6）廳門開關(guān)：每個廳門都裝有門鎖開關(guān)。僅當(dāng)廳門關(guān)上才允許電梯啟動;在運行中如出現(xiàn)廳門開關(guān)斷開，電梯立即停車。（7）關(guān)門安全開關(guān)：常見的是裝于轎廂門邊的安全觸板，在關(guān)門過程中如安全觸板碰到乘客時，發(fā)出信號，門電機停止關(guān)門，反向開門，延時重新開門，此外還有紅外線開關(guān)等。（8）超載開關(guān)：當(dāng)超載時轎底下降開關(guān)動作，電梯不能關(guān)門和運行。（9）其它的開關(guān)：安全窗開關(guān)，鋼帶輪的斷帶開關(guān)等。2.3電梯的發(fā)展概況隨著現(xiàn)代建筑的發(fā)展，日益增高的高層

35、建筑已成為現(xiàn)代都市的重要的標(biāo)志，作為高層建筑的垂直運載工具電梯得到了快速發(fā)展。電梯是服務(wù)于三分之一樓層的固定式升降設(shè)備。它具有一個轎廂，運行在至少兩列垂直上的傾斜角小于15的剛性導(dǎo)軌之間。轎廂尺寸與結(jié)構(gòu)形式便于乘客出入或裝卸貨物。它適用于裝置在兩層以上的建筑內(nèi)，是輸送人員或貨物的垂直提升設(shè)備的交通工具。追溯電梯這種提升設(shè)備的歷史，早在公元前我國就有利用人力作動力和簡單提升設(shè)備，直到現(xiàn)在我國北方部分農(nóng)村仍用手搖轱轆提取井水的升降提水裝置，所以說，我國是世界上最早出現(xiàn)這種提升設(shè)備電梯雛形的國家之一。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，新技術(shù)、產(chǎn)品不斷用于電梯控制系統(tǒng)，如可編程控制器的應(yīng)用；單片機的應(yīng)用；無觸點半導(dǎo)

36、體邏輯控制晶閘管（俗稱可控硅）的應(yīng)用；集成電路及數(shù)字控制、計算機群控制及調(diào)頻調(diào)壓技術(shù)的應(yīng)用、拖動系統(tǒng)簡化、性能提高等。生活在繼續(xù)，科技在發(fā)展，電梯也在進步。電梯的材質(zhì)由黑白到彩色，樣式由直式到斜式，在操縱控制方面更是步步出新手柄開關(guān)操縱，按鈕控制，信號控制，集選控制、人機對話等，多臺電梯還出現(xiàn)了并聯(lián)控制，智能群控；雙層轎箱電梯展示出節(jié)省井道空間，提升運輸能力的優(yōu)勢，變速式自動人行道扶梯大大節(jié)省了行人的時間；不同外形的扇形、三角形、半棱形、圓形觀光電梯則使身處其中的乘客的視線不再封閉。一個半世紀(jì)的風(fēng)風(fēng)雨雨，翻天覆地的是歷史的變遷，永恒不變的是電梯提升現(xiàn)代人生活質(zhì)量的承諾。2.3.1電梯技術(shù)發(fā)展概

37、況（1）電梯的速度要求越來越快，高速、超高速電梯的數(shù)量愈來愈多。（2）電梯的拖動技術(shù)有了較大的發(fā)展，直流電梯由于能耗大、維修量大等缺點。逐步被交流電梯所替代，液壓電梯由于運行平穩(wěn)，機房位置靈活等特點，使得在低樓層場合得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。交流拖動電梯更是得到迅速的發(fā)展，已由以前的變級調(diào)速（ac-vp）發(fā)展成為調(diào)壓調(diào)速（ac-vv）及調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速（ac-vvvf），使得電梯的速度、加速度控制更加符合人們的生理要求，電梯的舒適感大為改善。（3）電梯的邏輯控制已從過去簡單的繼電器接觸器控制發(fā)展為可編程序控制器（plc）和微機控制，控制方式也從手柄控制、信號控制發(fā)展為集選控制、并聯(lián)控制、群控等，電梯可

38、靠性得到很大的提高。（4）電梯的管理功能不斷加強，電梯廣泛采用微機控制技術(shù)，不斷滿足擁護的使用功能要求。如緊急停車操作，消防員專用、防搗亂系統(tǒng)等。（5）智能群控管理得到廣泛應(yīng)用。（6）機械傳動方面，由于國際上機構(gòu)加工水平的不斷提高，使斜齒傳動和行星齒輪傳動在電梯上的應(yīng)用日益廣泛，已使電梯的傳動形式多樣化。2.3.2電梯發(fā)展展望（1）結(jié)構(gòu)不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化。隨著新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的發(fā)展，電梯的機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單化、體積小型化、材料輕型化、工藝先進化、外觀漂亮化。同時，無機房電梯在新世紀(jì)將會有較大速度發(fā)展。（2）技術(shù)含量更高，性能更好。電梯行業(yè)技術(shù)發(fā)展非常迅速，幾年前推出

39、的具有先進性能、高舒適性的vvvf電梯，如今已成為電梯行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)配置，因為永磁同步無齒輪曳引機具有更節(jié)能、更潔凈、更安全、更安靜、更經(jīng)濟的特點，所以永磁同步曳引機逐步成為新型曳引機的主流；由于永磁技術(shù)的先進性，將來很有可能取代vvvf技術(shù)。另外，網(wǎng)絡(luò)控制和智能群控系統(tǒng)以其控制的先進性、快速性、準(zhǔn)確性和可靠性亦是電梯的發(fā)展潮流。（3）安裝更方便、更快捷。高效、安全、可重復(fù)使用的無腳手架安裝，將是高層電梯安裝的主要方式，隨著技術(shù)的開發(fā)、應(yīng)用，電梯的硬件系統(tǒng)給安裝帶來更大的方便，使電梯安裝更快、效率更高。此外，電梯的雙向安全裝置、無底坑、無線控制、綠色環(huán)保安全、環(huán)保、節(jié)能、舒適，也將是未來電梯的重要

40、發(fā)展方向6。第三章 變頻器選擇及其參數(shù)設(shè)計本設(shè)計通過多種方案的比較和對照，完成了電梯控制系統(tǒng)中變頻器的選擇。3.1變頻器的分類變頻器的種類很多，下面根據(jù)不同的分類方法對變頻器分類：（1）按變換頻率的方法分 交直交變頻器交交變頻器（2）按主電路工作方式分 電壓型變頻器電流型變頻器（3）按變頻器調(diào)壓方法的不同分 pam變頻器pwm變頻器（4）按工作原理分類 u/f控制變頻器vc控制變頻器sf控制變頻器（5）按照用途分類 通用變頻器高性能專用變頻器高頻變頻器3.2變頻器的選擇確定變頻器的品牌和型號，以及確定變頻器的規(guī)格，就完成了變頻器的選擇。先對變頻器進行分類，然后分別討論品牌和型號、規(guī)格。3.2.

41、1選擇變頻器品牌型號變頻器是變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心設(shè)備，它的質(zhì)量品質(zhì)對于系統(tǒng)的可靠性影響很大，選擇品牌時，質(zhì)量品質(zhì)，尤其是與可靠性相關(guān)的質(zhì)量品質(zhì)，顯然是選擇時的重要考慮方面。同時，設(shè)備的平均壽命的長短是一個重要的參數(shù)，所以根據(jù)預(yù)期使用壽命來選擇品牌，經(jīng)驗和口碑仍然是主要依據(jù)。在同一品牌中選擇具體型號時，則主要依據(jù)已經(jīng)確定的變頻調(diào)速方案、負(fù)載類型以及應(yīng)用所需要的一些附加功能來決定7。3.2.2選擇變頻器規(guī)格變頻器產(chǎn)品說明書都提高標(biāo)稱功率數(shù)據(jù)，但實際上限制變頻器使用功率的是定子電流參數(shù)。因此，直接按照變頻器標(biāo)稱功率進行選擇，在實際中常常可能會行不通。根據(jù)具體工程的情況，可以有以下幾種不同的變頻器規(guī)格選

42、擇方式：（1）按照標(biāo)稱功率選擇：一般作初步投資估算依據(jù)。（2）按照電動機額定電流選擇：多用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的新設(shè)計項目。（3）按照電動機實際運行電流選擇：多用于改造工程。（4）按照轉(zhuǎn)矩過載能力選擇：綜上所述，根據(jù)實際工程情況，以適當(dāng)?shù)姆椒ㄟx擇變頻器規(guī)格很重要。選擇結(jié)果多數(shù)情況下變頻器標(biāo)稱功率與電動機匹配，少數(shù)情況需要放大。所以，籠統(tǒng)的認(rèn)為放大一級功率選擇變頻器是沒有錯的想法，但會造成浪費。總的來說從生產(chǎn)成本來作合適的選擇8。3.2.3選擇的變頻器應(yīng)滿足的條件（1）根據(jù)被控設(shè)備的負(fù)載特性選擇通用變頻器的類型。（2）所選擇通用變頻器的類型與被控制異步電動機的參數(shù)匹配。（3）為降低電梯成本，首選通用變頻

43、器。（4）電梯的啟動和停車都要平穩(wěn)。（5）變頻器帶有防止失速功能。（6）變頻器具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩特性。3.3通用變頻器為了滿足以上的條件，本設(shè)計選擇通用變頻器。采用通用變頻器構(gòu)成變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)的主要目的是：一、為了滿足提高勞動生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高設(shè)備自動化程度、提高生活質(zhì)量及改善生活環(huán)境等要求。二、為了節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本。3.3.1通用變頻器概況上個世紀(jì)80年代初，通用變頻實現(xiàn)了商品化。在近20年的時間內(nèi)經(jīng)歷了由模擬控制到全數(shù)字控制和由采用bjt到采用igbt兩個大發(fā)展過程。（1）容量不斷擴大80年代初采用的bjt的pwm變頻器實現(xiàn)了通用化。到了90年代初，bjt通用變頻器的容量達(dá)到了

44、600kva，400kva以下的已經(jīng)系列化，前幾年主開關(guān)器件開始采用igbt，僅三、四年的時間，igbt變頻器的單機容量已達(dá)1800kva，隨著igbt容量的擴大，通用變頻器的容量也將隨之?dāng)U大。（2）結(jié)構(gòu)的小型化變頻器主電路中功率電路的模塊化，控制電路采用大規(guī)模集成電路（lsi）和全數(shù)字控制技術(shù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計上采用“平面安裝技術(shù)”等一系列措施，促進了變頻電源裝置的小型化。另外，一種混合式功率集成器件，采用厚薄膜混合集成技術(shù)，把功率電橋、驅(qū)動電路、檢測電路、保護電路等封裝在一起，構(gòu)成了一種“智能電力模塊”（intelligent module，ipm）這種器件屬于絕緣金屬基底結(jié)構(gòu)，所以防電磁干擾能力

45、強，保護電路和檢測電路與功率開關(guān)間的距離盡可能的小，因而保護迅速且可靠，傳感信號也十分迅速。（3）多功能和智能化電力電子器件和控制技術(shù)的不斷進步，使變頻器向多功能化和高性能化方向發(fā)展。特別是微機的應(yīng)用，為變頻器多功能化和高性能化提供了可靠的保證。（4）應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大通用變頻器經(jīng)歷了模擬控制、數(shù)字控制、數(shù)模混合控制，直到全數(shù)字控制的演變，逐步地實現(xiàn)了多功能化和高性能化，進而使之對各類生產(chǎn)機械、各類生產(chǎn)工藝的適應(yīng)性不斷增強。最初通用變頻器僅用于風(fēng)機、泵類負(fù)載的節(jié)能調(diào)速和化纖工業(yè)中高速纏繞的多機協(xié)調(diào)運行等，到目前為止，其應(yīng)用領(lǐng)域得到了相當(dāng)?shù)臄U展。如搬運機械，從反抗性負(fù)載的搬運車輛、帶式運輸機到位能

46、負(fù)載的起重機、提升機、立體倉庫、立體停車廠等都已采用了通用變頻器；金屬加工機械，從各類切削機床直到高速磨床乃至數(shù)控機床，加工中心超高速伺機的精確位置控制都已應(yīng)用通用變頻器；在其它方面，如農(nóng)用機械、食品機械、木工機械、印刷機械、各類空調(diào)、各類家用電器甚至街心公元噴水池，可以說其應(yīng)用范圍相當(dāng)廣闊，并且還將繼續(xù)擴大9。3.3.2 vs616g5型通用變頻器3.3.2.1 vs-616g5型通用變頻器電梯的調(diào)度要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動態(tài)性能外，他的舒適度指標(biāo)往往是選擇中的一項重要內(nèi)容。本設(shè)計中拖動調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵在于保證電梯按理想的給定速度曲線運行，以改善電梯運行的舒適感；另外，由于電梯在建筑物內(nèi)

47、的耗電量占建筑物總用電量的相當(dāng)比例，因此，電梯節(jié)約用電日益受到重視?？紤]以上各種因素，本設(shè)計選用安川vs-616g5型全數(shù)字變頻器。它具有磁通矢量控制、轉(zhuǎn)差補償、負(fù)載轉(zhuǎn)矩自適應(yīng)等一系列先進功能，可以最大限度地提高電機功率因數(shù)和電機效率，同時降低了電機運行損耗，特別適合電梯類負(fù)載頻繁變化的場合。另外，vs-616g5變頻器的啟動、制動具有可任意調(diào)節(jié)的s曲線和零頻仍可輸出150%力矩的特點，配以高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器，控制精度可達(dá)0.010.02%，使得電梯運行舒適感好，零速抱閘，平層精度高。無須配專用電機，可自學(xué)習(xí)所配電機的各個參數(shù)，精確控制任何品牌的電機。采用高性能igbt，載波頻率20khz，從

48、而使變頻器輸出一個不失真的正弦流波形，使電機始終運行于靜噪音狀態(tài)。vs-616g5型變頻器是安川電機公司面向世界推出的21世紀(jì)通用型變頻器。這種變頻器不僅考慮了v/f控制，而且還實現(xiàn)了矢量控制，通過其本身的自動調(diào)諧功能與無速度傳感器電流矢量控制，很容易得到高起動轉(zhuǎn)矩與較高的調(diào)速范圍10,11。vs-616g5變頻器的特點如下：（1）包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。（2）有豐富的內(nèi)藏與選擇功能。（3）由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。（4）保護功能完善、維修性能好。（5）通過lcd操作裝置，可提高操作性能。vs616g5型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格如表3.1表3.1 vs61

49、6g5型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格電壓200v400v容量范圍1.21100kva1.4460kva電源電壓頻率200v：三相200/200/208/220v400v: 三相380/400/415/460v電壓允許變動+10% -15%頻率允許變動15% 控制特性控制方式正弦波pwm控制：無傳感器矢量控制(無pg)帶傳感矢量控制(帶pg)v/f控制帶傳感v/f控制(用參數(shù)切換)啟動轉(zhuǎn)矩150%hz(無pg) 150%r/min(帶pg)速度控制范圍1:100(無pg) 1:1000(帶pg)速度控制精度0.2%(無pg) 0.02%(帶pg)速度響應(yīng)5hz(無pg) 30hz(帶pg)轉(zhuǎn)矩極限有轉(zhuǎn)矩精度

50、5%轉(zhuǎn)矩響應(yīng)20hz(無pg)以上 150hz(帶pg)以上頻率控制范圍0.1400hz頻率精度(溫度變動)數(shù)字式指令0.01%(-10+40)模擬式指令0.1%(25+10)頻率設(shè)定分辨率(運算分辨率)數(shù)字式指令0.01hz/100hz模擬式指令0.03hz/60hz輸出頻率分辨率0.01hz過載量額定輸出電流的150%in頻率設(shè)定信號-10v10v,010v,420ma加減速時間0.016000.0s制動轉(zhuǎn)矩約20% 帶制動選擇150%抑制高次諧波電源直流電抗器內(nèi)帶(200v 24kva、 400v 26kva以下可選擇)12相整流不能變動主要控制功能瞬停再起動、下降控制、轉(zhuǎn)矩控制、零點伺

51、服控制等操作控制16字2線日語液晶顯示器接通插件板可選擇16種(最多可裝3塊)保護功能電機保護、變頻過載、瞬間過電流、電壓下降、過電壓、輸入缺相3.3.2.2 vs616g5型通用變頻器電梯調(diào)速系統(tǒng)通用變頻器vs-616g5可直接控制交流異步電動機的電流，使電動機保持較高的輸出轉(zhuǎn)矩；它適合用于各種應(yīng)用場合，可以低速下實現(xiàn)平穩(wěn)起動并且極其精確地運行，其自動調(diào)整功能可使各種電動機達(dá)到高性能的控制。vs-616g5將u/f控制、矢量控制、閉環(huán)u/f控制、閉環(huán)矢量控制四種控制方式融為一體，其中閉環(huán)矢量控制是最適合電梯控制要求的。變頻器的配置及容量選擇vs-616g5變頻器用在電梯調(diào)速系統(tǒng)中時，必須配p

52、g卡及旋轉(zhuǎn)編碼器，以供電動機測速及反饋。旋轉(zhuǎn)編碼器與電動機同軸連接，對電動機進行測速。旋轉(zhuǎn)編碼器輸出a、b、兩相脈沖，當(dāng)a相脈沖超前b相脈沖90時，可認(rèn)為電動機處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)a相脈沖滯后于b相脈沖90時可認(rèn)為電動機處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)編碼器根據(jù)ab相脈沖的相序，可判斷電動機旋轉(zhuǎn)方向，并根據(jù)ab脈沖的頻率（或周期）測得電動機的轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)編碼器將此脈沖輸出給pg卡，pg卡再將此反饋信號送給616g5內(nèi)部，以便進行運算調(diào)節(jié)。a、b兩相脈沖波形圖如圖3.1所示。圖3.1a、b兩相脈沖波形圖vs-616g5用在電梯調(diào)速系統(tǒng)中時，還必須配置制動電阻。當(dāng)電梯減速運行時，電動機處于發(fā)電狀態(tài)，向變頻器回饋電能。

53、這時同步轉(zhuǎn)速下降，交-直-交變頻器的直流部分電壓升高，制動電阻的作用就是消耗回饋電能。抑制直流電壓升高。除pg卡和制動電阻外。vs-616g5還需要配置600脈沖旋轉(zhuǎn)編碼器和電梯運行曲線輸入板（可選配）。其容量可選11配置，即電動機容量和變頻器容量相等。最好采用大一數(shù)量級選配，即11kw電動機選15kw的變頻器、15kw電動機選18kw的變頻器12。3.4變頻器結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計vs-616g5變頻器共有9組參數(shù)，每一組參數(shù)的設(shè)計都具有特定的含義。常用參數(shù)如表3.2所示13。3.4.1參數(shù)設(shè)計參數(shù)設(shè)計的原則：（1）減小啟動沖擊及增加調(diào)速的舒適感，其速度環(huán)比例系數(shù)宜小些，而積分時間常數(shù)宜大些；表3.

54、2變頻器常用參數(shù)參數(shù)功用a組確定控制模式b組選擇運行功能c組確定加減速時間和轉(zhuǎn)矩補償時間d組選擇頻率e組確定運行壓頻曲線f組保護設(shè)置h組確定偏差標(biāo)準(zhǔn)（2）提高了運行效率，快車頻率應(yīng)選為工頻，而爬行頻率要盡可能低些，以減小停車沖擊；（3）零速一般設(shè)計為0hz，速抱閘功能將影響舒適感；變頻器其他常用參數(shù)可根據(jù)電網(wǎng)電壓和電機銘牌數(shù)據(jù)直接輸入，具體的設(shè)置見表3.314；表3.3安川616g5變頻器主要參數(shù)設(shè)置表參數(shù)設(shè)定值說明a1-014存取級別為：advanceda1-023帶pg的矢量控制b1-010主速來自d1-01c1-013s加速時間為3sc1-023s減速時間為3sc2-010.8s加速開始時的s曲線特性時間c2-020.8s加速完成時的s曲線特性時間c2-030.8s減速開始時的s曲線特性時間c2-040.8s減速完成時的s曲線特性時間c5-015速度環(huán)比例，舒適感不好時在540s間調(diào)整c5-021s速度環(huán)積分，舒適感不好時在0.55s間調(diào)整