【文章內(nèi)容簡介】 雖然具有舒適感較差的卻點(diǎn)，但卻具有結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)簡單的特點(diǎn)，又是采用開環(huán)控制方式，線路簡單，價(jià)格較低，因此得到了廣泛的應(yīng)用。隨著自動理論與微電子技術(shù)的發(fā)展，交流雙速電梯的拖動方式與控制手段均得到了很大的改善，將渦流制動、能耗制動等方式應(yīng)用于交流電梯上，就能得到滿意的舒適感和平層基于單片機(jī)的電梯轎 廂控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7 正確度，因而更增加了它的普遍適用性。 所以通過對這幾種拖動方式的比較，并結(jié)合課題的特點(diǎn)及需要達(dá)到的 要求，確定此拖動系統(tǒng)部分用交流變頻電動機(jī)拖動。 控制部分的確定 另外 ,對其控制部分進(jìn)行分析，電梯信號控制系統(tǒng)主要有繼電器控制和計(jì)算機(jī)兩種控制方式。計(jì)算機(jī)控制方式又可以分為 PLC 控制與微機(jī)控制方式。 電梯的運(yùn)行的確是一個復(fù)雜的過程，為了實(shí)現(xiàn)其安全、方便、舒適、高效和自動化運(yùn)行，除了有良好的拖動系統(tǒng)外，還必需有一套良好的控制系統(tǒng)，它主要包括繼電器控制、微機(jī)控制、 PLC控制。 對于繼電器，由于控制線路復(fù)雜、觸點(diǎn)多，因此故障率特高，可靠性差和體積龐大及自動化程度不高，同時維修保養(yǎng)一點(diǎn)都不方便，所以已有淘汰之 勢。 由于可編程序控制器（ PLC） 軟件簡單易學(xué) ， 使用和維護(hù)方便 ， 運(yùn)行穩(wěn)定可靠 ， 設(shè)計(jì)施工周期短 等優(yōu)點(diǎn)， 因此廣泛 應(yīng)用于 工業(yè)生產(chǎn)中。 但是由于 PLC的針對性較強(qiáng)，每一臺 PLC都是根據(jù)一個設(shè)備而設(shè)計(jì)的，所以價(jià)格較昂貴。而單片機(jī)成本低，開發(fā)周期短，應(yīng)用范圍廣 ，因此本設(shè)計(jì)選用單片機(jī)來作為電梯的控制器 。 湖南工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 8 第 3 章 電梯的硬件設(shè)計(jì) 電梯的機(jī)械系統(tǒng) 電梯的機(jī)械系統(tǒng)主要由電機(jī)曳引系統(tǒng)、轎廂、對重裝置、廳轎開關(guān)門系統(tǒng)、轎廂導(dǎo)軌、對 重塊導(dǎo)軌、機(jī)械安全系統(tǒng)等組成，其中各個系統(tǒng)由若干個部件組成如 圖 。 1 2 3 4ABCD4321DCBA1 2 3 4 5 6 7 8 9 101 2 3 4 5 6 7 8 9 101 2 3 4 5 6 7 8 9 101 2 3 4 5 6 7 8 9 101 2 3 4 5 6 7 8 9 101 2 3 4 5 6 7 8 9 101 2 3 4 5 6 7 8 9 101 2 3 4 5 6 7 8 9 101 2 3 4 5 6 7 8 9 101 2 3 4 5 6 7 8 9 10電梯橋廂主電機(jī)對重塊導(dǎo)軌顯示廳門上/ 下行JD S 2電梯模型示意圖 圖 電梯的機(jī)械系統(tǒng)圖 對重裝置 本次設(shè)計(jì)中，根據(jù)設(shè)計(jì)要求及一般情況選定載客量為 16人，按每人 65公斤計(jì)算。 額定負(fù)載為 1040公斤，轎箱自重為 2900千克，其底面積設(shè)計(jì)為 405平方米。此 設(shè)計(jì)中，采用 1 ： 1吊索無輪對重架。其重量可算得： P=G+QKp{P=（ 1Kp） QV}{P=Q+Kp}{P=G+QKp} 基于單片機(jī)的電梯轎 廂控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9 P對重； G— 轎箱凈重； Q額定載重量； Kp平衡系數(shù)（一般為 ） 則 P=2900+*1000=3400Kg。 電梯驅(qū)動裝置設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用無齒輪曳引電機(jī)，其機(jī)械總效率為 。 據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式： P=（ 1Kp） QV/102Y 式中： P曳引電機(jī)軸功率。 Kp電梯平衡系數(shù)。 Q電梯轎箱額定載重量級。 Y電梯機(jī)械總效率。 V電梯運(yùn)行速度。 KP= Q=1000 Y= V=1m/s P=RE 實(shí)選電機(jī)為 11KW和 JWD系列交流電機(jī)參數(shù)，查電機(jī)參數(shù)如下： 電機(jī)型號： JTD430型。同步轉(zhuǎn)速為： 1000/250轉(zhuǎn) /分。 功率： 電壓： 380V 電流： 平均轉(zhuǎn)速 960轉(zhuǎn) /分。 COSa為 ，可選輪直徑為 620mm，鋼絲繩直徑為 5*13mm。 梯門電機(jī) DM：采用直流 110SZ56型直流電機(jī)，額定電壓 11V，額定功率 120W，額定轉(zhuǎn)速 1000轉(zhuǎn) /分，他勵勵磁，有較大的啟動轉(zhuǎn)速和良好的調(diào)速性能。 轎門、廳門與開關(guān)門系統(tǒng) 轎門設(shè)計(jì)為封閉式中開門，由于轎箱門常處于運(yùn)行開關(guān)過程中，所以客梯的背面要作消聲處理，以減少開關(guān)過程中由于震動所引起的噪音。廳門也采用封閉式中開門，并與轎門同步開啟。 引導(dǎo)系統(tǒng) 該系統(tǒng)包括 轎箱引導(dǎo)系統(tǒng)和對重引導(dǎo)系統(tǒng)。借由導(dǎo)軌、導(dǎo)軌架導(dǎo)靴三機(jī)件組成。 （ 1）導(dǎo)軌 導(dǎo)軌分轎箱導(dǎo)軌和對重導(dǎo)軌，對重導(dǎo)軌用 75*75（ 810） MM的角鋼制成 。轎箱導(dǎo)軌采用普通碳素鋼制成，本設(shè)計(jì)采用 L300500 24Kg/M的 T字型導(dǎo)軌。 （ 2）導(dǎo)靴 導(dǎo)靴裝置在轎架上，使轎箱和對重裝置順著導(dǎo)軌上下運(yùn)行，本設(shè)計(jì)采用滾動導(dǎo)靴，它能減少導(dǎo)軌之間的磨檫力，節(jié)省能量，提高乘坐舒適感等。 機(jī)械安全保護(hù)系統(tǒng) （ 1）限速裝置和安全鋏 根據(jù)電梯設(shè)計(jì)要求，限速裝置放在機(jī)房里，張緊裝置立于井道坑底，用壓道板固定在導(dǎo)軌上，限速 器與張緊裝置之間用鋼絲繩接起來，鋼絲繩兩端分別繞過限速器和張緊裝置的繩輪，固定在轎架上梁安全鉗的繩頭拉手上。 湖南工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 10 限速器采用甩錘或限時器，電梯運(yùn)行時，轎箱通過鋼絲繩帶動限速器繩輪轉(zhuǎn)動起來，轎箱速度生高是，甩錘的離心力增大，達(dá)到 115時限速器動作。 （ 2）緩沖器 緩沖器設(shè)在井道坑底的地面上，采用彈簧緩沖器。 電梯電氣控制系統(tǒng) 主電路設(shè)計(jì) 電氣控制 系統(tǒng)由控制柜、操縱箱、指層燈箱、呼箱、限位裝置、換速平層裝置 等十幾個部件組成，電氣控制系統(tǒng)決定著電梯的性能和自動化程度。在此只介紹 主 控制電路的設(shè)計(jì)與基 本原理 。 對于主電路中的曳引機(jī)控制部分，因?yàn)椴捎媒涣麟p速電機(jī)，所以可以通過利用幾個接觸器之間的相互切換，來控制曳引機(jī)的正反轉(zhuǎn)和快慢速的轉(zhuǎn)換，其具體過程如下 : 從電網(wǎng)上接入 380V交流三相電源，通過一個空氣開關(guān)和漏電器作為漏電保護(hù)，后接入三熔斷器作為過流保護(hù)。然后，通過 單片機(jī) 控制接觸器之間的協(xié)調(diào)動作。 KM1為電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器， KM3 、 KM1接通則電機(jī)快速正轉(zhuǎn)，即電梯快速上升， KM2為電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器，當(dāng) KM KM2接通，則電梯快速下行，而且 KM KM4接通電梯就會慢速上行 ,KM KM4接通電梯就會慢速下行 。 電機(jī)通過接入兩個熱繼電作為過載保護(hù)電路。 門電機(jī)是采用直流電動機(jī)。故經(jīng)過空氣開關(guān)從主線上接出三線通過熔斷器 FU FUFU3接入一 380V/110V變壓器，變壓器輸出后接入一個三相橋式整流電路。通過整流之后變?yōu)橹绷麟娮鳛殚T電機(jī)的電源。門電機(jī)也采用接觸器來控制，當(dāng) KM5接通后，門電機(jī)慢速正轉(zhuǎn)，當(dāng) KM6接通后則門電機(jī)慢速反轉(zhuǎn)，當(dāng) KM KM7接通后，門電機(jī)快速正轉(zhuǎn)，而 KMKM7接通就會快速反轉(zhuǎn)。在門電機(jī)控制電路上必須并入一個保護(hù)回路和調(diào)速電器，保護(hù)回路由曳引機(jī)的兩個熱繼電器的常閉觸點(diǎn)及一個 單片機(jī)輸入 信號 構(gòu)成。當(dāng)主電機(jī)發(fā)生故障時，保護(hù)電路中的常閉觸點(diǎn)將斷開，那么控制門電機(jī)的輸入信號將掉電，門電機(jī)也就停止。此外，門電機(jī)還需一個調(diào)速回路，并入一個可調(diào)電阻 R1和電感 L來調(diào)節(jié)電機(jī)的電壓而達(dá)到調(diào)速的目的。 主 控制 電路 原理 圖如圖 。 基于單片機(jī)的電梯轎 廂控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11 圖 主控制電路原理圖 主電路元件選擇 門電機(jī) 直流 11V，額定輸出功率 120W，其型號為 1105型。 曳引電機(jī) 功率 ，電壓 380V，電流 。 從而可選電路中各元件如下： 自動空氣開關(guān) DZ10100。 (1） 接觸器： 對電梯只能按電壽命次數(shù)來選擇接觸器的型號： 選快速接觸器為 600萬次，操作頻率為 1200次 /小時，電壽命為 120萬次，接通能力為 12Ie，分?jǐn)嗄芰?10Ie， 10s耐受過壓電流 800A，配用熔斷流為 RT16（ NT） 1250/660。 選慢速接觸器為 CJ40，電壽命為 100萬次，操作頻率為 1200/小時。門電機(jī)電源接觸器選為 CJ2010，機(jī)械壽命為 100萬次，操作頻率為 1200次 /小時，電壽命為 100萬次，接通能力為 12Ie，分?jǐn)嗄芰?10Ie， 10s耐受過載電流為 80A，配用熔斷器為 RT（ NT）0020/660。 (2) 熱繼電器： 湖南工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 12 一般熱繼電器的額定電流 。熱繼電器選擇時應(yīng)保持其額定電流 I2大于或等于回路的最大長期工作電流 Ig，熱元件的額定電流一般大于或等于熱繼電器的整定電流，于是有 ≧ ≧ I2≧ Ig。 此外，長按電動機(jī)的額定電流選取，使熱繼電器的整定值為 ∽ （ Ie為電動機(jī)的額定工作電流）；或選取電流范圍的中值電動機(jī)的額定工作電流。使用時，熱繼電器的旋轉(zhuǎn)鈕應(yīng)調(diào)到額定值，否則不能起到保護(hù)作用。所以選熱繼電器為 JR060/3D（ D為帶斷相保護(hù)裝置） 刀開關(guān) 根據(jù)刀開關(guān)的額定電流大于或等于電路的額定電流而考慮到刀開關(guān)的熱穩(wěn)定性，最好選大于電路額定電流的刀開關(guān)。所以選 HK260/3，額定電壓 550V，額定電流 60A。 (3) 熔斷器 由于曳引電動機(jī)和門電動機(jī)頻繁啟動，它的熔體額定電流由下式可算出： Ie=Id/（ ∽ ） A ， Id為電動機(jī)的啟動電流。由于我們采用直 接起動，這種方法設(shè)備簡單，操作方便，但啟動電流大，可達(dá)額定值的 4∽ 7倍， Id將有 120∽ 210A。所以熔體選取 100A，同時又根據(jù)上面接觸器配套用熔斷器。于是選用 FU1為 RT16（ NT）1250/660，額定電流為 100A的熔體。 FU2的選擇 ： Id2=101*∽ 101*7，所以選 Id約為 5∽ 8A。選熔斷器的型號為 RT0，熔體額定電流為 10A，熔體的額定電流為 50A。 FU3的選擇 Id2約為 58AS，同時又須要與整流二極管配套，所以選 FU3為 RM10系列，熔斷器選 RM10系列，熔斷器的熔管額定電流 15A，熔體額定電流為 6A。 門電機(jī) DM 電路中各元件型號選擇 據(jù)門電機(jī)功率為 120W，電壓為 110V，電流為 。所以選型號如下： (1) 三相橋式整流電路選擇 經(jīng)查表，二極管的額電壓計(jì)算公式為： UTM=（ 23） U2M=（ 23） **180=508762V這里選 600V。 ITN=（ ） *KFB*IN=（ ） **1= 1A。 綜合上述二極管選用 IC211。由于流經(jīng)它的電流比較小，所以不用散熱片。整流電路選三相橋式整流電 路。 (2) 變壓器的選擇。 基于單片機(jī)的電梯轎 廂控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13 本電路采用三相整流電路，其公式為 U=*U原 則 U原 =V/=420/=180。二次側(cè)的電路就是回路的額定電流 1A。 變比： KU1/U2380/ 二次側(cè)相電流： I2IN/ 一次側(cè)相電流 I1=IN/（ K*） 二次容量： S2=M2*V2*I2 一次側(cè)容量： SI=M1*V2*I1 平均容量： S=（ S1+S2） /2= (3) 電阻，電容的選擇 根據(jù)功率二極管并聯(lián)的阻容元件時取 R為 2K， C為 。 R R3的選擇。為保正速度有較好的調(diào)節(jié)能力，選 R2為 10K， R3為門電機(jī)串接電阻：型號為 RXYCT15050。 電梯電氣控制中的主要電器部件的設(shè)計(jì) 為了全球安裝維修和調(diào)試，常把電梯的電氣控制系統(tǒng)的電器元件組裝成操縱盒、控制柜等。在本設(shè)計(jì)中也是一個一地設(shè)計(jì)。 轎箱操縱盒的設(shè)計(jì) 操縱盒位于轎箱內(nèi)，是乘坐人員控制操縱電梯的中心，它包括轎內(nèi)選層按鈕、上下行指示燈和層樓指示燈、急停按鈕、轎內(nèi)照明燈、風(fēng)扇開關(guān)、蜂鳴器開關(guān)及檢修開箱鎖。 它們的型號選擇如下： (1) 轎內(nèi)選層按鈕選帶燈鈕。其型號為： LA21HD共 八 個，同樣外召喚上下行按鈕也用帶燈鈕，共 14個。 (2) 上下行指示燈和層樓指示燈選用 AD25/12，接線方式采用接插式，可配用TT11/*。 (3) 急停按鈕用 LA211MG型號的蘑菇頭鈕，而轎內(nèi)照明燈風(fēng)扇開關(guān)和蜂鳴式開關(guān)則選用 LA211A/B型板按鈕。 單片機(jī) AT89S51 芯片 本設(shè)計(jì)主要采用 AT89S51 芯片。 AT89S51 是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 AT89S51 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的湖南工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 14 解決方案。 AT89S51 具有如下特點(diǎn)： 40 個引腳， 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器， 128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5個中斷優(yōu)先級2 層中斷嵌套中斷， 2 個 16 位可編程定時計(jì) 數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。 此外， AT89S51