【正文】 ........................................ 26 致 謝 ............................................................ 27 參考文獻(xiàn) ........................................................... 28 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁 前 言 電梯是高層賓館、商店、住宅、多層廠房和倉庫等高層建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。是集機(jī)電一體的復(fù)雜系統(tǒng)， 它涉及電子技術(shù)、機(jī)械工程、電力電子技術(shù)、微機(jī)技術(shù)、電力拖動(dòng)系統(tǒng)和土建工程等多個(gè)科學(xué)領(lǐng)域。目前電梯的生產(chǎn)情況和使用數(shù)量已成為一個(gè)國家現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。隨著現(xiàn)代化城市的高速發(fā)展，每天都有大量人流及物流需要輸送。為節(jié)約用地和適應(yīng)經(jīng)貿(mào)事業(yè)的發(fā)展，一幢幢高樓拔地而起，這些高層建筑的垂直運(yùn)輸是一個(gè)突出問題，與人們的工作和生活緊密相關(guān)。 其 不僅涉及機(jī)械傳動(dòng)、電氣控制和土建等工程領(lǐng)域，還要考慮可靠性、舒適感和美學(xué)等 問題。而對現(xiàn)代電梯而言，應(yīng)具有高度的安全性。事實(shí)上， 電梯上已經(jīng)采用了多項(xiàng)安全保護(hù)措施。在設(shè)計(jì)電梯的時(shí)候，對機(jī)械零部件和電器元件都采取了很大的安全系數(shù)和保險(xiǎn)系數(shù)。然而，只有電梯的制造，安裝調(diào)試、售后服務(wù)和維修保養(yǎng)都達(dá)到高質(zhì)量，才能全面保證電梯的最終高質(zhì)量。在國外，已 “ 法規(guī) ” 實(shí)行電梯制造、安裝和維修一體化，實(shí)行由各制造企業(yè)認(rèn)可的、法規(guī)認(rèn)證的專業(yè)安裝隊(duì)伍維修單位，承擔(dān)安裝調(diào)試、定期維修和檢查試驗(yàn)，從而為電梯運(yùn)行的可靠性和安全性提供了保證。因此，可以說乘坐電梯更安全。美國一家保險(xiǎn)公司對電梯的安全性做過認(rèn)真地調(diào)查和 科學(xué)計(jì)算，其結(jié)論是：乘電梯比走樓梯安全5 倍。掘資料統(tǒng)計(jì)，在美國乘其他交通工具的人數(shù)每年約為 80 億人次，而乘電梯的人數(shù)每年卻有 540億人次之多。 目前，我國國產(chǎn)電梯大部分為繼電器及 PLC控制方式，繼電器控制系統(tǒng)性能不穩(wěn)定、故障率高，大大降低了電梯的舒適性、可靠性和安全性，經(jīng)常造成停梯，給乘用人員的 生活和工作帶來了很多不便，因而傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)的更新勢在必行 ,PLC（可編程控制器）在電梯控制中得到了廣泛的應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)嘗試用 初級 Verilog HDL 實(shí)現(xiàn)電梯 的微機(jī) 控制，進(jìn)行多層次的邏輯設(shè)計(jì)，進(jìn)行仿真驗(yàn)證、時(shí)序分析等以保證設(shè)計(jì)的正確。 本書主要是根據(jù)普通居民住宅樓電梯的控制回路并按居民樓的特點(diǎn)來設(shè)計(jì)。本書共分四章，第一章 電梯的綜述 ，第二章電梯的硬件控制，第三章控制系統(tǒng)軟件控制設(shè)計(jì)，第四章經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁 第一章 電梯的綜述 電梯的定義與簡介 1854 年， 在紐約水晶宮舉行的世界博覽會(huì)上，美國人伊萊沙 178。 格雷夫斯 178。 奧的斯第一次向世人展示了他的發(fā)明。他站在裝滿貨物的升降梯平臺上，命令助手將平臺拉升到觀眾都能看得到的高度，然后發(fā)出信號，令助手用利斧砍斷了升降梯的提拉纜繩。令人驚訝的是，升降梯并沒有墜毀，而是牢牢地固定在半空中 ——奧的斯先生發(fā)明的升降梯安全裝置發(fā)揮了作用。 “ 一切安全，先生們。 ” 站在升降梯平臺上的奧的斯先生向周圍觀看的人們揮手致意。誰也不會(huì)想到，這就是人類歷史上第一部安全升降梯 。 電梯是 一種以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的垂直升降機(jī)，裝有箱狀吊艙，用于多層建筑乘人或載運(yùn) 貨物。 其 服務(wù)于規(guī)定樓層的固定式升降設(shè)備。它具有一個(gè)轎廂，運(yùn)行在至少兩列垂直的或傾斜角小于 15176。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。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁 電梯的性能指標(biāo)及控制要求 電 梯的主要性能指標(biāo) 1. 安全性 (1)保護(hù)功能。用于限載、限速、限流以及行車與開關(guān)門互鎖。限速保護(hù)主要由安全鉗和限速器組成，轎廂的安全鉗、限速器動(dòng)作速度應(yīng)不低于轎廂額定速度的 115%。 (2)應(yīng)設(shè)置廳門、轎門電氣聯(lián)鎖裝置。 (3)轎廂超越上、下限工作位置時(shí)，切斷控制電路的裝置。 (4)電梯因中途停電或電氣系統(tǒng)故障不能正常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)有轎廂慢速移動(dòng)措施。 2. 可靠性 電梯的可靠性很重要，如果一部電梯工作起來經(jīng)常出故障，就會(huì)影響人們正常的生產(chǎn)與生活，給人們造成很大的不便，不可靠也是事故的隱患，常常是不安全的起因。要想提高可靠性，首先應(yīng)提高構(gòu)成電梯的各個(gè) 零部件的可靠性，只有1— 控制柜 (屏 )2 一拽引機(jī) 3— 拽引鋼絲繩 4— 限速器 5— 限速器鋼繩 6— 限速器張緊裝置7— 轎廂 8— 安全鉗 9— 轎廂門安全觸板 10— 導(dǎo)軌 11— 對重 12— 廳門 13— 緩沖器 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁 每個(gè)零部件都是可靠的，整個(gè)電梯才能使可靠的。 3. 停站的準(zhǔn)確性 停站準(zhǔn)確性又稱平層準(zhǔn)確度，平層精度。 GB/T100581997《電梯技術(shù)條件》對轎廂的平層準(zhǔn)確度規(guī)定如下： 電梯類型 額定速度（ m/s） 平層準(zhǔn)確度（ m/s） 交流雙速電梯 或 ≤177。15 或 ≤177。30 交直流快速電梯 — ≤177。15 交直流高速電梯 ≥ ≤177。5 電梯轎廂的平層準(zhǔn)確度與電梯的額定速度，電梯的負(fù)載情況有密切關(guān)系。負(fù)載重，則慣性大，提速高慣性也大。因此檢查平層準(zhǔn)確度時(shí)，分別以空載，滿載，上下運(yùn)行，到達(dá)同一層站停測量平衡誤差，取其最大值做平層站的平層準(zhǔn)確度。 4. 振動(dòng)、噪聲及電磁干擾 現(xiàn)代電梯是為乘客創(chuàng)造舒適的生活和工作環(huán)境。因側(cè)要求電梯運(yùn)行平穩(wěn)，安靜，無電磁干擾。 5. 舒適感和快速感 當(dāng)電梯在減速下降或加速上升時(shí)，人體內(nèi)臟的質(zhì)量會(huì)向下壓在骨盤上，身體有超重感；當(dāng)電梯加速下降或減速上升時(shí)，支撐內(nèi)臟的腹部肌肉就會(huì)失掉一部分重量，又產(chǎn)生失重感，因而會(huì)給乘客造成了身體的不適，甚頭暈?zāi)垦?。?shí)驗(yàn)證明，乘客感覺與電梯速度無關(guān)，而與加速度和減速度有關(guān)，所以考慮生理系數(shù)ρ=da/dt 的影響，電梯行業(yè)一般ρ 米 /秒 3，又要使電梯運(yùn)行中盡可能減少起動(dòng)，制動(dòng)過程中的加減速所用時(shí)間。才能使電梯的運(yùn)行速度（主要是起動(dòng)和制動(dòng)過程的速度）符合人體的要求。 電梯的控制要求 每層電梯入口設(shè)有上下請求開關(guān)，電 梯內(nèi)設(shè)有乘客到達(dá)層次的停靠站請求開關(guān)。 （ 1） 設(shè)有電梯所在位置指示裝置及電梯運(yùn)行模式（上升或下降）指示裝置。 （ 2） 電梯每秒開（降）一層樓。 （ 3） 電梯到達(dá)有?？空镜恼埱蟮臉菍雍螅?jīng)過一秒電梯門打開，開門指示燈亮，開門四秒后，電梯門關(guān)閉（開門指示燈滅），電梯繼續(xù)運(yùn)行，直到執(zhí)行完組后一個(gè)請求信號后?？吭诋?dāng)前層。 （ 4） 能記憶電梯所有的內(nèi)外的請求信號，并按照電梯的運(yùn)行規(guī)則次序響應(yīng)，每個(gè)請求信號保留至執(zhí)行后消除。 （ 5） 電梯的運(yùn)行規(guī)則：當(dāng)電梯處于上升模式的時(shí)候，只響應(yīng)比電梯所在位置高的上樓請求信號，有上而下逐個(gè)執(zhí)行，直到最后一個(gè)上樓請求執(zhí)行完 畢，如果高層有下樓請求，則直接到有下樓請求的最高樓接客，然后便進(jìn)入下降模式。當(dāng)電梯處于下降模式時(shí)，則與上升到模式相反。 （ 6） 電梯初始狀態(tài)為層，處在開門狀態(tài)，開門指示燈亮。 （ 7） 具備 符合上述功能的多層電梯控制器。 根據(jù)以上控制要求大體設(shè)計(jì)選擇出符合要求的電梯各系統(tǒng)零部件及控制系統(tǒng)。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁 原 始參數(shù) 樓高（每層） H： 3米 載重量 Mv: 1000 千克 轎廂質(zhì)量 Mjx: 1000 千克 對 重 M： 1500 千克 額定梯速 VN: 1 米 /秒 隨行電纜質(zhì)量： 1100 千克 鋼絲繩質(zhì)量： 300 千克 型號： 蒂森克虜伯 PMS280 永磁同步無齒輪曳引機(jī) 相數(shù)： 3相 絕緣等級： F級 額定功率： 額定頻率： 額定電壓： 360V 額定電流： 轉(zhuǎn)速： 159 轉(zhuǎn) /分 額定轉(zhuǎn)矩： 依據(jù)蒂森主板設(shè)計(jì)： TCM 系統(tǒng)控制柜 MC2 板，變頻器 TMI2 板，外呼 MS2 板，轎廂 MF3 板（如超過 8層添加 MF4 擴(kuò)展）。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁 第二章 硬件控制 本文主要介紹 微機(jī) 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。所設(shè)計(jì)的電梯為 8層，由轎廂、曳引機(jī)構(gòu)、開門機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)等組成。其系統(tǒng)整體硬件框圖如圖 21 所示，由 MS2板接到外呼選層命令后，反饋到 MC2 主板， TMI2 主板 接收到 MC2 主板 給 出的 信號后，控制 變頻器輸出使 曳引電機(jī)以給定的速度和轉(zhuǎn)向運(yùn)轉(zhuǎn)。 MC2 主板根據(jù)現(xiàn)場信號的狀態(tài)決定發(fā)給 TMI2 速度信號， 以及 MF3 位置信號， 決定開門、關(guān)門、松閘等，并給出相應(yīng)顯示。 主拖動(dòng) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 的設(shè)計(jì) 電梯 結(jié)構(gòu)組成 的主要部件 (一 )曳引機(jī) 房 內(nèi)的主要部件 曳引機(jī)是電梯的驅(qū)動(dòng)裝置。曳引機(jī)包括： 1）驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 設(shè)計(jì)使用永磁同步無齒輪曳引機(jī) 2）制動(dòng)器 在電梯上通常采用雙瓦塊常閉式電磁制動(dòng)器。電梯停止或電源斷電情況下制動(dòng)抱閘，以保證電梯不致移動(dòng)。 3）減速箱 大多數(shù)電梯廠選用蝸輪蝸桿減速箱，也有行星齒輪、斜齒輪減速箱。無齒輪電梯不需減速箱。 4）曳引輪 曳引機(jī)上的繩輪稱為曳引輪。兩端借助曳引鋼絲繩分別懸掛轎青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁 廂和對重，并依靠曳引鋼絲繩與曳引輪繩槽間的靜摩擦力來實(shí)現(xiàn)電梯轎廂的升降。 5）導(dǎo)向輪或復(fù)繞輪 導(dǎo)向輪又稱抗繩輪。電梯轎廂尺寸一般都比較 大，轎廂懸掛中心間的距離往往大于設(shè)計(jì)上所允許的曳引輪直徑。因此對一般電梯而言，通常要設(shè)置導(dǎo)向輪，以保證兩股向下的曳引鋼絲繩之間的距離等于或接近轎廂懸掛中心和對重懸掛中心間的距離。對復(fù)繞的無齒輪電梯而言，改變復(fù)繞輪的位置同樣可以達(dá)到上述目的。 當(dāng)轎廂運(yùn)行速度達(dá)到限定值時(shí)，能發(fā)出電信號并產(chǎn)生機(jī)械動(dòng)作的安全裝置。 各種電子元器件和電器元件安裝在一個(gè)防護(hù)用的柜形結(jié)構(gòu)內(nèi)，按預(yù)定程序控制轎廂運(yùn)行的電控設(shè)備。 、照明開關(guān) 用于機(jī)房，轎廂以及井道的照明 、極限開關(guān)、機(jī)械樓層指示器、發(fā)電機(jī)組等部件 要根據(jù)電梯規(guī)格種類、需要而設(shè)置。 (二 )轎廂上的主要部件 裝在轎廂內(nèi)靠近轎廂門附近。用指令開關(guān)、按鈕或手柄等，操作轎廂運(yùn)行的電器裝置。 設(shè)置于轎廂內(nèi)，客梯一般裝在轎門上方，貨梯一般裝在轎廂側(cè)壁，用以顯示電梯運(yùn)行位置和運(yùn)行方向的裝置。 裝于轎廂頂?shù)那安?，以小型的交流、直流、變頻電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的自動(dòng)開關(guān)轎門和廳門的裝置。 （光電裝置 ） 設(shè)置在層門轎門 之間，在層門、轎門關(guān)閉過程中，當(dāng)有乘客或障礙物觸及時(shí)，門立刻停止并返回開啟的安全裝置。載貨電梯一般不設(shè)此裝置。 設(shè)置在轎廂入口的門。 能檢測轎廂內(nèi)負(fù)載變化狀態(tài)，并發(fā)出信號的裝置，適用于乘客或貨物電梯等。 由于限速器作用而引起動(dòng)作，迫使轎廂或?qū)χ匮b置掣停在導(dǎo)軌上，同時(shí)切斷控制回路的安全裝置。 設(shè)置在轎廂架和對重裝置上，使轎廂和對重裝置沿著導(dǎo)軌運(yùn)行的裝置。 件 轎頂安全窗、光電保護(hù)、超載裝置、鄰梯指示等部件，要視電梯規(guī)格、型號、種類及客戶要求而設(shè) 置。 (三 )電梯層門口的主要部件 設(shè)置在層站入口的封閉門。 設(shè)置在層門內(nèi)側(cè)，門關(guān)閉后，將門鎖緊，同時(shí)接通控制回路，轎廂可運(yùn)行的機(jī)電聯(lián)鎖安全裝置。 設(shè)置在層站層門上方或一側(cè)，用以顯示轎廂運(yùn)行層站位置和方向的裝置。 （限于某些電梯需要） 設(shè)置在層站層門上方或一側(cè)，用以顯示轎廂欲運(yùn)行方向并裝有到站音響機(jī)構(gòu)的裝置。 設(shè)置在層站門側(cè)，當(dāng)乘客按下需要的召喚按鈕時(shí)，在轎廂內(nèi)即可顯示青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁 或登記，令電梯運(yùn)行?？吭谡賳緦诱镜难b置。 電梯 的安全保護(hù)裝置 裝于曳引機(jī)軸上，一般采用直流電磁制動(dòng)器，啟動(dòng)時(shí)通電松閘，停層后斷電制動(dòng)。 其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(shí)，轎廂上的撞塊就觸動(dòng)此開關(guān)，通過電器傳動(dòng)控制