【正文】 I 并聯(lián)電梯的微機(jī)控制系統(tǒng)（硬件） 摘要 單片機(jī)作為一種性能價(jià)格比良好的計(jì)算機(jī)，在當(dāng)今各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，而電梯也已成為現(xiàn)代生活的必要設(shè)備。隨著高層建筑的逐漸增多，電梯已經(jīng)成為人們頻繁使用的垂直運(yùn)輸工具。電梯運(yùn)行的可靠性、安全性、舒適感顯得越來(lái)越重要。 本次調(diào)速電梯的單片機(jī)控制系統(tǒng)就是根據(jù)這些要求設(shè)計(jì)的。整個(gè)系統(tǒng)分為兩個(gè)部分： 第一部分為電梯的拖動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用變壓變頻調(diào)速控制，應(yīng)用了比較先進(jìn)的變頻器。這種控制方式可以提高電梯性能，改善電梯運(yùn)行指標(biāo)，節(jié)能明顯，運(yùn)行可靠。 第二部分為電梯運(yùn)行的邏輯控制，采用 單片機(jī)控制。本次設(shè)計(jì) 提出了電梯的分布式控制結(jié)構(gòu)，將電梯的控制功能分解給并聯(lián) 控制器、主控制器、層站控制器、轎廂控制器分別實(shí)現(xiàn)，四者之間采用 RS485 連接實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了模塊化、電纜插接化，大大降低了成本和維護(hù)費(fèi)用。 關(guān)鍵詞 電梯 ； 單片機(jī) ； 分布式控制 ； RS485； 并聯(lián) 控 制 The Elevators System Controlled By The Singlechip Microputer Abstract The development of singlechip microputer is very fast present at control in industry. Following highbuilding gradual mounting, the elevators have been the frequent using vertical conveyances for people. The credibility, safety, softness seem more important and more for elevators running. This singlechip microputer control system of the speed regulating elevators was designed for this reason. The whole system was divided into two. The first is the drive system of elevators. This system adopted AC variable voltage variable frequency speed regulating control and applied the more advanced frequency converter. It improved the capacity of elevators and advanced the running quality of elevators. It is obvious for saving energy, and it credibility for running. The second is the logical control of the elevator running, and it used the single chip. The distributed control architecture for elevator is presented. The control system is divided into group controller, main controller, floor controller and car controller, among which information is transferred via the RS485 bus. The architecture simplifies the design process of elevator and modularizes the control system, so the cost and maintenance fee are deceased significantly. Keywords elevator。 Singlechip microputer。 distributed control。 RS485roup control II 目錄 摘要 …… I Abstract II 第 1 章 緒論 1 概述 1 現(xiàn)代化的建筑離不開(kāi)電梯 1 電梯的歷史和發(fā)展 1 我國(guó)電梯業(yè)的現(xiàn)狀 2 電梯的定義與分類 3 電梯的定義 3 電梯的分類 4 電梯的基本結(jié)構(gòu) 4 曳引系統(tǒng) 5 轎廂和門系統(tǒng) 5 重量平衡系統(tǒng) 6 導(dǎo)向系統(tǒng) 6 安全保護(hù)系統(tǒng) 6 電力拖動(dòng)系統(tǒng) 7 電氣控制系統(tǒng) 7 第 2 章 設(shè)計(jì)方案的選定 8 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的選定 8 交流變極調(diào)速系統(tǒng) 8 交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng) 8 交流半閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 8 交流變壓變頻調(diào)速系統(tǒng) 9 電氣控制系統(tǒng)的選擇 9 第 3 章 電梯電力拖動(dòng)系統(tǒng) 11 通用變頻器的基本原理 11 變頻調(diào)速的基本控制方式 12 變頻裝置工作原理 15 通用變頻器的選擇的概述 17 變頻器類型的選擇 17 變頻器容量的選擇 17 安川 616G5 通用變頻器電梯調(diào)速系統(tǒng) 18 通用變頻器安川 616G5 技術(shù)持性 18 變頻器的配置及容量選擇 18 電梯變頻器調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成 19 安川 616G5 通用變頻器電梯調(diào)速系統(tǒng)電路原理 19 III 電梯門機(jī)控制系統(tǒng) 21 第 4 章 電梯邏輯控制的硬件設(shè)計(jì) 22 單片機(jī)的概述 22 AT89 系列單片機(jī)特點(diǎn) 22 AT89 系列單片機(jī)分類 23 AT89C52 單片機(jī)概述 25 層站控制器的硬件設(shè)計(jì) 26 層站控制器 FC(floor controller)的任務(wù) 26 有關(guān)外圍芯片的選擇介紹 27 層站控制器的硬件原理接線圖見(jiàn)附圖 A－ 2 28 轎廂控制器的硬件設(shè)計(jì) 28 轎廂控制器 CC(Car controller)的任務(wù) 28 有關(guān)外圍芯片的選擇介紹 29 轎廂控制器的硬件原理接線圖見(jiàn)附圖 A－ 3 31 主控制器的硬件設(shè)計(jì) 31 主控制器 MC(Main Controller)的任務(wù) 31 串行接口芯片 INTEL8251A 32 主控制器的硬件原理接線圖見(jiàn)附圖 A－ 4 37 并聯(lián)控制器的硬件設(shè)計(jì) 37 并聯(lián)控制器 GC(Group Controller)的任務(wù) 37 利用單穩(wěn)觸發(fā)器構(gòu)成程序監(jiān)視器 37 并聯(lián) 控制器的硬件原理接線圖見(jiàn)附圖 A－ 5 37 結(jié)論 38 致謝 38 參考文獻(xiàn) 38 附錄 A 39 附錄 B 44 千萬(wàn)不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。打印前，不要忘記把上面“ Abstract”這一行后加一空行 1 緒論 概述 現(xiàn)代化的建筑離不開(kāi)電梯 隨著科學(xué)技術(shù)日新月異地發(fā) 展，人們物質(zhì)文化水平的逐步提高，使建筑業(yè)得以迅速的發(fā)展，因此電梯成為必不可少的十分重要的一種垂直方向運(yùn)輸工具。由我國(guó)自己設(shè)計(jì)和建筑施工的座落在上海黃浦江畔陸家嘴嘴尖上的東方明珠廣播電視塔，塔高 468 米，位居世界第三、亞洲第一。它把廣播電視功能與旅游觀光融為一體，塔內(nèi)安裝了 6 臺(tái)高速乘客電梯。其中有一臺(tái)為雙轎廂的電梯，額定載重量為 3500 千克，運(yùn)行速度為 4m/s，可乘客 50 人，行程 277 米。還有二臺(tái)額定載重量為 2021 千克，運(yùn)行速度為 7m/s 的電梯。每臺(tái)可乘客 30 人，最高行程達(dá) ，把游客運(yùn)送到觀光大廳 ，飽覽全上海的美景。 從上可見(jiàn)在超高層建筑物里，電梯的作用在 — 定程度上比建筑物本身更為重要，現(xiàn)代的超高層建筑往住是多功能、多用途的綜合性大樓。再如位于英國(guó)芝加哥的約翰漢考克中心大樓，共有 100 層，其中有商店、停車場(chǎng)、住宅、了望臺(tái)和餐廳。其中第 2 層是商店，第 39 層是停車場(chǎng)，第 1043 層是辦公室。再上去直至第 90 層都是住宅 (共 700 戶 )和商店等。頂層是了望臺(tái)和餐廳以及電視播放室。大樓里共有電梯 43 臺(tái)，扶梯 12 臺(tái)。電梯最高運(yùn)行速度為9m/s。進(jìn)進(jìn)出出上上下下工作、生活、購(gòu)物和居住都十分便利。 除 了以上列舉的高層建筑物需要多種電梯之外，對(duì)于服務(wù)性和生產(chǎn)性的部門同樣需要一定數(shù)量的服務(wù)電梯和載貨電梯。另外在建筑工地上還需要外用人貨電梯。 電梯的歷史和發(fā)展 電梯作為升降設(shè)備，據(jù)說(shuō)它起源于公元后的古希臘時(shí)期，當(dāng)時(shí)阿基米德設(shè)計(jì)出一種人力驅(qū)動(dòng)的卷筒式卷?yè)P(yáng)機(jī)，共造出三臺(tái)，安裝在尼洛宮里。人們把這臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)看作是現(xiàn)代電梯的鼻祖。事實(shí)上，早在公元前，我們的祖先和古埃及也都曾經(jīng)使用了這種人力卷?yè)P(yáng)機(jī)。在瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)之后，于 1850 年，在美國(guó)紐約市出現(xiàn)了世界第一臺(tái)由亨利沃特曼制作的以蒸汽機(jī)為動(dòng)力的卷?yè)P(yáng)機(jī)。 1852年美國(guó) 人伊菜沙格雷夫斯奧梯斯發(fā)明了世界上第一部以蒸汽機(jī)為動(dòng)力、配有安全裝置的載人升降機(jī)。這便是世界上第一部備有安全裝置的客梯，在 1857年被安裝在紐約市豪華商廈里。 在此期間，英國(guó)的阿姆斯特朗發(fā)明了水壓梯。隨著水壓梯的發(fā)展，蒸汽梯也就被淘汰了。后來(lái)發(fā)展為采用油壓泵和控制閥的液壓梯。直到今天，液壓梯仍在使用。 1889 年，美國(guó)奧梯斯升降機(jī)公司推出了世界第一部以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的升降機(jī)，這才開(kāi)始出現(xiàn)了名副其實(shí)的電梯，同年在紐約市的馬累特大廈安裝成功。在1903 年，又將卷筒式驅(qū)動(dòng)方式改進(jìn)為曳引式驅(qū)動(dòng)。曳引式驅(qū)動(dòng)可以使用 多條曳引繩，而卷筒式驅(qū)動(dòng)方式使用的曳引繩的條數(shù)卻受到限制，曳引式驅(qū)動(dòng)方式為長(zhǎng)行程并具有高度安全性的現(xiàn)代電梯奠定了基礎(chǔ)。 隨著社會(huì)的發(fā)展，建筑物規(guī)模越來(lái)越大，樓層越來(lái)越多。所以對(duì)電梯的調(diào)速精 2 度、調(diào)速范圍等靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性提出了更高的要求。盡管交流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)便宜，但在調(diào)速性能方面卻難以滿足更高的要求，而對(duì)直流電動(dòng)機(jī)來(lái)講，由于后來(lái)采用了發(fā)電機(jī)－發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)，能較好地滿足電梯的調(diào)速的要求。因此，在 20 世紀(jì)前半葉，電梯的電力拖動(dòng)，尤其式高層建筑物中的電梯速度的調(diào)節(jié)，幾乎都是采用直流調(diào)速系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 1900 年美國(guó)奧梯斯電梯公司制造出世界上第一臺(tái)自動(dòng)扶梯。 1915 年已設(shè)計(jì)成功電梯自動(dòng)平層控制系統(tǒng)。 1933 年美國(guó)制造出 6m/s 的高速電梯。 1949 年美國(guó)研制出 4～ 6 臺(tái)電梯的群控系統(tǒng)。 1955 年出現(xiàn)了真空電子管小型計(jì)算機(jī)控制的電梯。 1962 年在美國(guó)已出現(xiàn)了 。 1976 年將微處理器應(yīng)用于電梯。 1977 年日本三菱電機(jī)株式會(huì)社開(kāi)發(fā)出了 10m/s 超高速電梯。至此，電梯的控制技術(shù)已有了很大的發(fā)展。 80 年代出現(xiàn)了交流變頻調(diào)速（ VVVF）系統(tǒng)。 1984 年在日本已將其用于 2m/s 以上的高速電梯。 1985 年 以后，又將其延伸到中、低速交流調(diào)速電梯。交流變頻調(diào)速技術(shù)被認(rèn)為是電梯行業(yè)的當(dāng)代技術(shù)。 1993 年，日本生產(chǎn)的 最高速度交流變頻調(diào)速電梯已投入運(yùn)行。 當(dāng)前，在電梯電力拖動(dòng)方面，除了大容量電梯還采用直流拖動(dòng)系統(tǒng)以外，用交流變頻調(diào)速方式取代直流調(diào)速方式，以成為高速電梯的主流。應(yīng)用微機(jī)全面取代繼電器控制邏輯實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，進(jìn)一步提高電梯的性能和可靠性，并減少現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試要求，是電梯控制技術(shù)的方向。現(xiàn)代電梯技術(shù)，更加強(qiáng)調(diào)運(yùn)行質(zhì)量和降低噪聲，電梯控制將趨向多微機(jī)分散分層控制。 電梯群控系統(tǒng)是現(xiàn)代電梯技術(shù)的又一 重要組成部分。它不但有完善的分區(qū)服務(wù)；運(yùn)行監(jiān)控、客流交通統(tǒng)計(jì)分析等功能，還具備故障診斷功能。 此外，用電子位置傳感器取代機(jī)械選層器、用更先進(jìn)的裝置取代門安全觸板、增設(shè)轎廂內(nèi)通訊設(shè)施以及轎廂非安全門區(qū)語(yǔ)音提醒和運(yùn)行狀態(tài)語(yǔ)音報(bào)告等裝置，也是電梯技術(shù)現(xiàn)代化的體現(xiàn)。 當(dāng)今世界，電梯的生產(chǎn)情況與使用數(shù)量成為衡量一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志之一。在一些發(fā)達(dá)到工業(yè)國(guó)家，電梯的使用相當(dāng)普遍。目前，國(guó)外除了以交流電梯取代直流電梯外，在低層樓房越來(lái)越多的使用液壓電梯。此外，家用小型電梯將成為電梯家族中重要的組成部分。 目前， 交流調(diào)壓調(diào)速電梯技術(shù)已趨成熟，一些企業(yè)都有成功的產(chǎn)品，微機(jī)控制電梯是電梯技術(shù)的方向，一些生產(chǎn)企業(yè)與科研單位相結(jié)合，相繼推出來(lái)微機(jī)控制的電梯新機(jī)型，使控制功能得到增強(qiáng)，電梯的性能得到改善，明顯提高了可靠性。除了合資企業(yè)外，也有其它廠家開(kāi)發(fā)出了變頻調(diào)速電梯新產(chǎn)品。另外，用可編程控制器（ PC）取代繼電器控制系統(tǒng)的機(jī)型也已投產(chǎn)，使電梯性能得到改善，故障率明顯降低。在技術(shù)上，應(yīng)該說(shuō)這是一大進(jìn)步，用 PC 對(duì)單梯進(jìn)行控制還是有前途的。 我國(guó)電梯業(yè)的現(xiàn)狀 在 1949 年至 1979 年的 30 年中，我國(guó)總共生產(chǎn)安裝電梯約 1 萬(wàn)臺(tái)。那時(shí) 電梯產(chǎn)品以低速直流梯和雙速梯為主，生產(chǎn)廠不超過(guò) 10 家。自 1979 年至今的 25 年間 3 電梯產(chǎn)量有了飛速的增長(zhǎng)：全國(guó)共生產(chǎn)電梯 萬(wàn)臺(tái)（其中自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道 萬(wàn)臺(tái)），出口電梯 2555 臺(tái)（其中扶梯 1703 臺(tái)）；產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)也發(fā)生了明顯的變化：老的直流電梯已被淘汰，交流雙速梯、 ACVV 交流調(diào)速梯逐漸被VVVF