【正文】 半葉，電梯的電力拖動，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)來實(shí)現(xiàn)的。曳引式驅(qū)動可以使用 多條曳引繩，而卷筒式驅(qū)動方式使用的曳引繩的條數(shù)卻受到限制，曳引式驅(qū)動方式為長行程并具有高度安全性的現(xiàn)代電梯奠定了基礎(chǔ)。后來發(fā)展為采用油壓泵和控制閥的液壓梯。奧梯斯發(fā)明了世界上第一部以蒸汽機(jī)為動力、配有安全裝置的載人升降機(jī)。在瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)之后，于 1850 年，在美國紐約市出現(xiàn)了世界第一臺由亨利另外在建筑工地上還需要外用人貨電梯。大樓里共有電梯 43 臺，扶梯 12 臺。漢考克中心大樓，共有 100 層，其中有商店、停車場、住宅、了望臺和餐廳。還有二臺額定載重量為 2021 千克，運(yùn)行速度為 7m/s 的電梯。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。 Singlechip microputer。 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。 I 并聯(lián)電梯的微機(jī)控制系統(tǒng)（硬件） 摘要 單片機(jī)作為一種性能價格比良好的計(jì)算機(jī)，在當(dāng)今各個領(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。整個系統(tǒng)分為兩個部分： 第一部分為電梯的拖動系統(tǒng)。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。 distributed control。由我國自己設(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。每臺可乘客 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。其中第 2 層是商店，第 39 層是停車場，第 1043 層是辦公室。電梯最高運(yùn)行速度為9m/s。 電梯的歷史和發(fā)展 電梯作為升降設(shè)備，據(jù)說它起源于公元后的古希臘時期，當(dāng)時阿基米德設(shè)計(jì)出一種人力驅(qū)動的卷筒式卷揚(yáng)機(jī)，共造出三臺，安裝在尼洛宮里。沃特曼制作的以蒸汽機(jī)為動力的卷揚(yáng)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。直到今天，液壓梯仍在使用。 隨著社會的發(fā)展，建筑物規(guī)模越來越大，樓層越來越多。 1900 年美國奧梯斯電梯公司制造出世界上第一臺自動扶梯。 1955 年出現(xiàn)了真空電子管小型計(jì)算機(jī)控制的電梯。至此，電梯的控制技術(shù)已有了很大的發(fā)展。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)。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。 當(dāng)今世界，電梯的生產(chǎn)情況與使用數(shù)量成為衡量一個國家現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志之一。 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。 我國電梯業(yè)的現(xiàn)狀 在 1949 年至 1979 年的 30 年中，我國總共生產(chǎn)安裝電梯約 1 萬臺。我國電梯已形成了設(shè)計(jì)制造、安裝調(diào)試、維修保養(yǎng)一條龍服務(wù)的一個完整的行業(yè)，維持著全國 30 萬臺在用電梯的正常運(yùn)行，新裝電梯年銷售額超過了 100 億人民幣。這期間，行業(yè)組織也在不斷發(fā)展，經(jīng)建設(shè)部批準(zhǔn)，民政部予以登記，1992 年 7 月 1 日在蘇州召開了中國電梯協(xié)會成立大會，通過了新的章程，選舉產(chǎn)生了新的理事會，從此協(xié)會便成為國家一級的行業(yè)組織，這是行業(yè)發(fā)展史上又一個里程碑。 1996 年 4月建設(shè)部授予“先進(jìn)社團(tuán)”的光榮稱號， 1998 年 12 月中國工業(yè)經(jīng)濟(jì)協(xié)會又授予“全國先進(jìn)工業(yè)行業(yè)協(xié)會”榮譽(yù)稱號并予表彰。角的兩側(cè)剛性導(dǎo)軌之間，運(yùn)送乘客和 (或 )貨物的固定設(shè)備。②電梯是沿著垂直方向運(yùn)行的一種提升設(shè)備，可以是乘客的，也可以是載貨的。 液壓式：電動機(jī)通過液壓系統(tǒng)驅(qū)動轎廂上下運(yùn)行的電梯。 從總體來講，電梯由機(jī)械系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)兩部分組成。 曳引機(jī)為電梯的運(yùn)行提供動力，由電動機(jī)、曳引輪和電磁制動器組成。 轎廂和門系統(tǒng) 轎廂 轎廂主要由轎廂體和轎廂架構(gòu)成。 轎廂的超載檢測 為了電梯的安全運(yùn)行，需要自動地限定轎廂的運(yùn)載重量?？吞莩２捎弥虚_式全封閉門。一般采用兩扇中分式門，如果要求較大的開門寬度，可采用四扇中分式門。 廳門只能由轎門通過系合裝置帶動開門或關(guān)門，因此，它是被動門。在轎門通過門刀帶動廳門關(guān)閉后，自動門鎖便將廳門鎖閉。 對重是平衡轎廂重量的平衡裝置，與轎廂分別懸掛在曳引鋼絲繩的兩端。而在電梯處于負(fù)載變化范圍內(nèi)的相對平衡狀態(tài)時，應(yīng)使曳引繩兩端張力的差值小于由曳引繩與曳引輪槽之間的摩擦力所限定的最大值，以保證電梯曳引傳動系統(tǒng)工作正常。為了補(bǔ)償轎廂側(cè)和對重側(cè)曳引鋼絲繩長度的變化對電梯平衡 的影響，需要設(shè)置平衡補(bǔ)償裝置。 導(dǎo)軌用來在井道中確定轎廂與對重的相互位置，并對它們的運(yùn)動起導(dǎo)向作用。一般情況下，導(dǎo)靴要承受偏重力，并將力傳遞到導(dǎo)軌。一般的配置間距為 (可根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整 )，用膨脹螺栓法、預(yù)埋鋼板法等方法將導(dǎo)軌架固定在井道壁上。實(shí)際上，這是一組防止電梯超越下端站 (即大樓中電梯的最低?？繉诱?)或上端站 (即大樓中電梯的最高停靠層站 )的行程開關(guān)，能在轎廂或?qū)χ刈驳住_頂之前，通過轎廂打板直接觸碰這些開關(guān)來切斷控制電路或總電源，在電磁制動器的制動抱閘作用下，迫使電梯停止運(yùn)行。 如果強(qiáng)迫換速開關(guān)沒起作用，電梯繼續(xù)越出底層或頂層位置，則下限位開關(guān)或上限位開關(guān)動作，迫使電梯停止運(yùn)行。此時電梯不能再起動。它由限速器輪、離心裝置、限速器繩和夾繩機(jī)構(gòu)等部分組成。這樣，就可通過限速器輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動所產(chǎn)生的離心力，來直接檢測轎廂的運(yùn)行速度。有兩種緩沖器。 電氣控制系統(tǒng) 電梯的電氣控制系統(tǒng)由控制裝置、操縱裝置、平層裝置和位置顯示裝置等部分組成。位置顯示裝置，是用來顯示電梯轎廂所在樓層位置的轎內(nèi)和廳門指層燈，廳門指層燈還用箭頭顯示電梯運(yùn)行方向。該系統(tǒng)大多采用開環(huán)方式控制，控制線路簡單，配套元器件少，工藝簡單，成本低廉。可是由于電梯在運(yùn)行中轎廂負(fù)載經(jīng)常隨機(jī)變化，因此，當(dāng)僅采用經(jīng)典控制理論來設(shè)計(jì) ACVV 電梯拖動系統(tǒng)時為使電梯的運(yùn)行能很好地跟蹤理想速度給定曲線，而要找到一組最佳的控制參數(shù)是不可能的。按距離原則的制動減速過程沒 有低速爬行段，與按時間原則制動減速相比，縮短了制動距離，提高了運(yùn)行效率，平層精度較高，乘坐舒適感較好。由于半閉環(huán)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器是用于減速過程的，所以需要設(shè)置靜 9 態(tài)偏置制動電流，即所謂零電流，用以保證電梯沿速度給定曲線減速，直到直接零速平層。用該系統(tǒng)的變頻調(diào)速裝置對電梯進(jìn)行控制，變頻器可以對起動、運(yùn)行時的電壓進(jìn)行頻率設(shè)置，起到保護(hù)作用，在起動、運(yùn)行、停止時，可以設(shè)定一條平滑的 軟曲線進(jìn)行控制，使乘坐舒適感好。這些系統(tǒng)均由一個主控制器實(shí)施整個電梯的控制，屬于集中控制系統(tǒng)。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，電梯的分布式控制成為了可能。 N 層電梯的分布式控制系統(tǒng)由一個主控制器、 N 個層站控制器和一個 轎廂控制器組成，主控制器與層站控制器之間采用 RS485 連接，構(gòu)成 1:N 的主從式串行通信結(jié)構(gòu)；主控制器與轎廂控制器之間采用獨(dú)立的 RS485 串行接口進(jìn)行通信，如圖 2－ 1 所示。 當(dāng)兩臺電梯實(shí)施并聯(lián)控制時，各主控制器的 RS－ 485 層站接口與并聯(lián)控制器的并聯(lián)控制接口組成 RS485 總線，層站控制器與并聯(lián)控制器的 RS485 層站接口相連。 11 電梯電力拖動系統(tǒng) 通用變頻器的基本原理 12 在交流異步電動機(jī)的諸多調(diào)速方法中，變頻調(diào)速的性能最好，調(diào)速范圍大，穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定性好，運(yùn)行效率高。 由式 (31)可知，若連續(xù)改變電源頻率 1f ，則可平滑地改變電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速0n 。于是，在改變 1f的同時，必須改變 gE ，即必須保證： 常數(shù)?1fEg 采用恒定的電動勢頻率比的協(xié)調(diào)控制方式，就可以保證磁通 m? 恒定不變。而且可以證明，在 常數(shù)?1fEg的協(xié)調(diào)控制條件下，當(dāng)改變頻率 1? 時，機(jī)械特性基本上是上下平移的。 14 然而，對繞組中的感應(yīng)電動勢 gE 卻難以直接控制。在恒壓頻比時，求得的最大轉(zhuǎn)矩 maxeT 為 ? ? 22121111211m a x123lleLLRRUpT???????????????????????? (36) 式 (36)表明 maxeT 隨 1? 降低而減小，此時機(jī)械特性如圖 33 所示，由于電動機(jī)定子電 壓 1U 只能小于等于額定電壓 nomU ，所以 11fU只能下調(diào)，這時為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；若 1f 上調(diào)，而 1U 不能大于 nomU ，所以 eT 下降，這時為恒功率調(diào)速，在隨著11?U 降低時，定子阻抗壓降就不能再被忽略 了，此時gE 會更小些，使得磁通 m?有所減小。采取補(bǔ)償措施后，異步電動機(jī)的機(jī)械特性不但保留了較硬的線性段，而且當(dāng)頻率降低 時，同步轉(zhuǎn)速 0n 隨之下降，使在保證最大轉(zhuǎn)矩基本不變情況下 ，取得類似直流電動機(jī)調(diào)速的平移特性曲線。這種裝置的變頻為一次換能形式，即只使用一個變換環(huán)節(jié)就把恒壓恒頻電源變換成 VVVF電源，所以效率較高，但是，所用的元件數(shù)量較多，輸出頻率變化范圍小，功率因數(shù)較低，只適用于低轉(zhuǎn)速大容量的調(diào)速系統(tǒng)。 這種裝置的輸入環(huán)節(jié)是由晶閘管構(gòu)成的可控整流器。但是，在電壓和頻率調(diào)的較低時，電網(wǎng)端功率因數(shù)也降低。逆變器在變頻的同時實(shí)現(xiàn)變壓，主電路只有一個可控的功率環(huán)節(jié)，簡化了電路結(jié)構(gòu)。 SPWM 逆變器的工作原理 逆變器的功率器件工作在開關(guān)狀態(tài)。也就是說，各分段平均值的包絡(luò)線為等效的正弦波，可以推斷，若逆變器的開關(guān)器件 16 工作在理想狀態(tài)，開關(guān)器件驅(qū)動信號的波形也應(yīng)與脈沖列相似。 SPWM 變頻器主電路原理圖如圖 所示，由整流二極管構(gòu)成的三相不可控整流電路，輸出恒定直流電壓 sU ；逆變電路由 6 個功率開關(guān)器件絕緣柵雙極晶體管 IGBT 組成。載波信號 tU的頻率 ,高于參考電壓頻率。也就是說，通過對正弦調(diào)制參考信號的電壓、頻率的協(xié)調(diào)平滑控制，就可對變頻電路實(shí)現(xiàn)電壓、頻率協(xié)調(diào)控制。 圖 SPWM 變頻器主回路原理圖 17 SPWM 逆變器的功率器件 常規(guī)的 SPWM 變頻器在中小功率范圍內(nèi)，多由 BJT 和 GTR 構(gòu)成，這種類型變頻器的主要缺點(diǎn)是開關(guān)頻率低（輸出波形諧波 含量大，噪聲大）；功率密度低（裝置體積、重量大）；開關(guān)損耗大，驅(qū)動及保護(hù)電路復(fù)雜；可靠性低。更重要的是要滿足乘客的舒適感和保證平層 精度 (即準(zhǔn)確停車 )。而低速電梯采用低價格的通用變領(lǐng)器也可以滿足要求。 變頻器類型的選擇、要根據(jù)負(fù)載的要求來進(jìn)行 風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載， 2nTe? ，低速下負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小，選擇普通功能型。 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下的傳動電動機(jī)，如果采用通用標(biāo)準(zhǔn)電動機(jī)，則應(yīng)考慮低 速下的強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻。對于要求高精度、快響應(yīng)的生產(chǎn)機(jī)械，采用矢量控制高性能型通用變頻器是一種很好的方案。其拖動構(gòu)原理如圖 37 所示。鋼絲繩的一端是轎廂，另一端加裝了對重裝置，對重的重量隨電梯載重量的大小而變化。變頻器不但可以提供良好的調(diào)速性能，并能節(jié)約大量電能，這是目前電梯大量采用變頻控制的主要原因。 安川 616G5 通用變頻器電梯調(diào)速系統(tǒng) 通用變頻器安 川 616G5 技術(shù)持性 安川 616G5 通用變頻器可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)操作和精確控制，使電動機(jī)達(dá)到理想輸出，它有四種技術(shù)特性： (1)可直接控制交流異步電動機(jī)的電流，使電動機(jī)保持較高的輸出轉(zhuǎn)矩。 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，必須配 PG 卡及旋轉(zhuǎn)編碼器，以供電動機(jī)測速及反饋。時，認(rèn)為電動機(jī)處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)。 VS— 616G5 用在電梯調(diào)運(yùn)系統(tǒng)中，還必須配置制動電阻。 2)PG 卡。 電梯變頻器調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成 變頻器控制的電梯系統(tǒng)中，變頻器只完成調(diào)速功能，而邏輯控制部分是由PLC、單片機(jī)或微電腦來完成的。 安川 616G5 通用變頻器電梯調(diào)速系統(tǒng)電路原理 20 系統(tǒng)電路原理 電梯的一次完整的運(yùn)行過程，就是曳引電動機(jī)從起動、勻速運(yùn)行到減速停車的過程。從 50Hz 到 6Hz 的減速過程在 3s 之內(nèi)完成。這就是完整的一個運(yùn)行過程。 如果配置運(yùn)行曲線輸入板，則將此板的模擬輸出量送給變頻器的頻率指令模擬量輸入端口，這樣整個運(yùn)行速度就完全以曲 線板的輸出為理想曲線，自適應(yīng)調(diào)速運(yùn)行。 A1－ 02＝ 3 使用 PG 速度控制卡的矢量控制。 B1－ 02＝ 1 從制御回路端子輸入運(yùn)行指令。 B1－ 06＝ 1 程序輸入時，每隔 5ms 讀 2 次。 拖動線路如圖 3－ 11 所示結(jié)構(gòu)。由第 2 章的綜述，設(shè)計(jì)中需要 16 個層站控制器， 2 個轎廂控制器， 2 個主控制器和 1 個群控制器