【正文】 圖31 電梯控制系統(tǒng)的原理框圖Figure 31 Block diagram of elevator control system 軟件設(shè)計(jì)主程序流程圖如圖32所示。電梯的轎箱外顯示設(shè)計(jì)如圖213所示。本設(shè)計(jì)的顯示器件都采用二極管，這樣即可以省去很多硬件上的設(shè)備，又可以省去軟件上的編程，是比較實(shí)用的一種方法。若將GG2中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端，由ABCD對(duì)輸出尋址，74ls154還可做116線(xiàn)的數(shù)據(jù)分配器。因此，譯碼器是編碼器的反操作。當(dāng)所有的9條數(shù)據(jù)線(xiàn)均為高電平時(shí)，出現(xiàn)十進(jìn)制0的編碼，不需要單獨(dú)設(shè)置0輸入條件。本設(shè)計(jì)采用的是74LS147優(yōu)先編碼器，其引腳排列如圖29所示。在優(yōu)先編碼器中，允許同時(shí)輸入兩個(gè)以上編碼信號(hào)。在普通編碼器和優(yōu)先編碼器兩類(lèi)。因此編碼器的邏輯功能就是把輸入的每一個(gè)高、低電平信號(hào)編成一個(gè)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制代碼。 74LS147的介紹為了區(qū)分一些不同的事物，將其中的每個(gè)事物用一個(gè)二值代碼表示，這就是編碼的含義。當(dāng)電梯到達(dá)某樓層時(shí)，會(huì)觸碰到行程開(kāi)關(guān)，從而提醒單片機(jī)是否要電梯停下，開(kāi)門(mén)。行程開(kāi)關(guān)廣泛用于各類(lèi)機(jī)床和起重機(jī)械，用以控制其行程、進(jìn)行終端限位保護(hù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，將行程開(kāi)關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的模塊撞擊行程開(kāi)關(guān)時(shí)，行程開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切換。用小型三相交流轉(zhuǎn)矩調(diào)動(dòng)機(jī)作自動(dòng)門(mén)的驅(qū)動(dòng)力時(shí)，常用施加渦流制動(dòng)器的調(diào)速方法，現(xiàn)多用小功率變頻調(diào)速方法。為了使電梯的轎箱門(mén)和某層層門(mén)在啟閉過(guò)程中達(dá)到快速平穩(wěn)的要求，必須對(duì)自動(dòng)門(mén)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，以滿(mǎn)足對(duì)自動(dòng)門(mén)機(jī)控制系統(tǒng)的要求。5）自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)調(diào)整簡(jiǎn)單方便，便于維修。3）開(kāi)關(guān)門(mén)動(dòng)作平穩(wěn)，不得有劇烈的抖動(dòng)和異常響聲，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，開(kāi)關(guān)門(mén)系統(tǒng)在開(kāi)關(guān)門(mén)過(guò)程中其運(yùn)行噪聲不得大于65dB。對(duì)自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)機(jī)構(gòu)的要求及其速度調(diào)節(jié)方法:1）自動(dòng)門(mén)機(jī)構(gòu)必須歲電梯轎箱移動(dòng)，即要求把自動(dòng)門(mén)機(jī)構(gòu)安裝在轎箱頂上，除了能帶動(dòng)轎箱門(mén)啟閉外，還應(yīng)能通過(guò)機(jī)械方法使電梯轎箱在各個(gè)樓層區(qū)安全范圍內(nèi)，能方便地使各層的外層門(mén)也能隨著轎箱門(mén)的啟閉而同步啟閉。該機(jī)構(gòu)可以是人工手動(dòng)的，也可以是電氣機(jī)械自動(dòng)的。 自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)的設(shè)計(jì)任何種類(lèi)的電梯絕大多數(shù)均要有開(kāi)關(guān)門(mén)的機(jī)構(gòu)，門(mén)電機(jī)是開(kāi)關(guān)門(mén)的動(dòng)力源，通常采用直流電動(dòng)機(jī)?？勺兯偌夹g(shù)根據(jù)轎箱載重量的速度決定方法，在確保電梯的安全性基礎(chǔ)上，為電梯賦予了更多的附加價(jià)值?？梢岳脝纹瑱C(jī)的輸出指令對(duì)變頻器的輸入端進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)、以及多速控制。該項(xiàng)技術(shù)根據(jù)乘坐電梯的人數(shù)、電梯載重量，通過(guò)負(fù)載檢測(cè)裝置，檢測(cè)出轎內(nèi)的載重量，根據(jù)轎內(nèi)的載重量，選擇對(duì)應(yīng)的運(yùn)行速度。此電梯所要實(shí)現(xiàn)的是多段變速，眾所周知，就傳統(tǒng)的電梯而言，電梯空載和滿(mǎn)載時(shí)，電機(jī)按照額定的轉(zhuǎn)速輸出額定的功率；而在電梯接近半載時(shí)，電機(jī)依舊按照額定的速度輸出小于額定的功率，這就導(dǎo)致部分功率被閑置。而對(duì)于需要快速響應(yīng)得場(chǎng)合，則必須控制輸出電流。變頻器由主回路和控制回路組成。過(guò)去最常用的辦法是，把各種頻率和電壓對(duì)應(yīng)的交點(diǎn)坐標(biāo)事先計(jì)算好，用表格的形式存放起來(lái)，使用時(shí)通過(guò)查表來(lái)調(diào)用。因此，在每一次變頻調(diào)整時(shí)，都要重新計(jì)算交點(diǎn)的坐標(biāo)。按照上述SPWM的工作原理，逆變器中開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)時(shí)間要由調(diào)制波與載波的交點(diǎn)來(lái)確定。它里面包含有一個(gè)基波分量和極少的諧波。要想做到改變交流電源頻率的同時(shí)改變其電壓的幅值，實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，可以采用一種叫做SPWM的方法。變頻器可以把原先固定電壓和頻率的交流電源轉(zhuǎn)換為可變電壓、可變頻率的特殊的交流電源。交流電動(dòng)機(jī)，尤其是感應(yīng)異步電動(dòng)機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、堅(jiān)固耐用、維護(hù)方便，可工作在惡劣的環(huán)境中等突出的優(yōu)點(diǎn)，在伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中越來(lái)越受到人們的關(guān)注。反之則減少低速度值或增大制動(dòng)斜坡值。在減速運(yùn)行過(guò)程中，變頻器能夠自動(dòng)計(jì)算出減速點(diǎn)到平層點(diǎn)之間的距離，并計(jì)算出優(yōu)化曲線(xiàn)，從而能夠按優(yōu)化曲線(xiàn)運(yùn)行。電機(jī)何時(shí)啟動(dòng)、換速電機(jī)轉(zhuǎn)向是由單片機(jī)根據(jù)電梯呼梯、減速等信號(hào)做出決策，發(fā)出信號(hào)給變頻器。如圖25所示：v v 正向加速停車(chē)點(diǎn)減速運(yùn)行停車(chē)點(diǎn)t 額定速度t 減速運(yùn)行加速額定速度 (a)電梯正向運(yùn)行 (b)電梯反向運(yùn)行圖27 電梯理想運(yùn)行曲線(xiàn)圖Fig. 27 The ideal curve of the lift operation在拖動(dòng)系統(tǒng)中，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)多采用電梯專(zhuān)用變頻電機(jī)和與之相配套的專(zhuān)用變頻器。電梯的理想速度曲線(xiàn)可分為三角形，梯形和正弦波形。為了使乘客在乘坐電梯時(shí)感到舒適一遍對(duì)電梯的速度由一定的要求。2)轎箱滿(mǎn)載：一般電梯轎箱滿(mǎn)載的重量為800KG，當(dāng)滿(mǎn)載時(shí)如果再以空載時(shí)的速度運(yùn)行就會(huì)有安全隱患， 。電梯轎箱內(nèi)的載重決定了電梯的運(yùn)行速度，因此，可以分為以下幾種情況考慮。不同的電梯有不同的額定速度。主要應(yīng)用領(lǐng)域有電梯、紡織機(jī)械、注油機(jī)、自動(dòng)化設(shè)備、切割機(jī)械、印刷機(jī)械、包裝機(jī)械和針織機(jī)械等[13]。電流通過(guò)輸出側(cè)的兩個(gè)晶體管向兩個(gè)方向流入，并始終輸出電流。增量式光電編碼器的信號(hào)輸出形式有：集電極開(kāi)路輸出（Open Collector）、電壓輸出（Voltage Output）、線(xiàn)驅(qū)動(dòng)輸出（Line Driver）、互補(bǔ)型輸出（Complemental Output）和推挽式輸出（Totem Pole）。由于矩形波輸出信號(hào)容易進(jìn)行數(shù)字處理，所以這種輸出信號(hào)在定位控制中得到廣泛的應(yīng)用。所以，在編碼器內(nèi)還必須將此信號(hào)放大、整形。其缺點(diǎn)是它無(wú)法直接讀出轉(zhuǎn)動(dòng)軸的絕對(duì)位置信息。當(dāng)碼盤(pán)隨著被測(cè)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，檢測(cè)光柵不動(dòng)，光線(xiàn)透過(guò)碼盤(pán)和檢測(cè)光柵上的透過(guò)縫隙照射到光電檢測(cè)器件上，光電檢測(cè)器件就輸出兩組相位相差 電度角的近似于正弦波的電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換電路的信號(hào)處理，可以得到被測(cè)軸的轉(zhuǎn)角或速度信息。碼盤(pán)上刻有節(jié)距相等的輻射狀透光縫隙，相鄰兩個(gè)透光縫隙之間代表一個(gè)增量周期；檢測(cè)光柵上刻有A、B兩組與碼盤(pán)相對(duì)應(yīng)的透光縫隙，用以通過(guò)或阻擋光源和光電檢測(cè)器件之間的光線(xiàn)。標(biāo)志脈沖通常用來(lái)指示機(jī)械位置或?qū)Ψe累量清零。一般來(lái)說(shuō)，增量式光電編碼器輸出A、B兩相互差 電度角的脈沖信號(hào)（即所謂的兩組正交輸出信號(hào)），從而可方便地判斷出旋轉(zhuǎn)方向。增量式光電編碼器的特點(diǎn)是每產(chǎn)生一個(gè)輸出脈沖信號(hào)就對(duì)應(yīng)于一個(gè)增量位移，但是不能通過(guò)輸出脈沖區(qū)別出在哪個(gè)位置上的增量。因此，只有在那些結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)動(dòng)方式都有利于使用直線(xiàn)式光電編碼器的場(chǎng)合才予使用。按編碼器運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)方式來(lái)分，可以分為旋轉(zhuǎn)式和直線(xiàn)式兩種。典型的光電編碼器由碼盤(pán)（Disk）、檢測(cè)光柵（Mask）、光電轉(zhuǎn)換電路（包括光源、光敏器件、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路）、機(jī)械部件等組成。近10幾年來(lái)，發(fā)展為一種成熟的多規(guī)格、高性能的系列工業(yè)化產(chǎn)品，在數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、雷達(dá)、光電經(jīng)緯儀、地面指揮儀、高精度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。它既可以用來(lái)測(cè)量大的壓力，也可以用來(lái)測(cè)量微小的壓力。壓電式傳感器也可以用來(lái)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒壓力的測(cè)量與真空度的測(cè)量。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)異的特點(diǎn)。壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測(cè)量中。 壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測(cè)量，因?yàn)榻?jīng)過(guò)外力作用后的電荷，只有在回路具有無(wú)限大的輸入阻抗時(shí)才得到保存。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。其中石英（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，壓電性質(zhì)一直存在，但溫度超過(guò)這個(gè)范圍之后，壓電性質(zhì)完全消失（這個(gè)高溫就是所謂的“居里點(diǎn)”）。表23多段頻率的選擇 The choice of multifrequency511（段速1）611（段速2）711（段速3）被選擇的頻率000頻率指令1 dl01主速度頻率數(shù)100頻率指令2 dl02輔助度頻率數(shù)010頻率指令3 dl03110頻率指令4 dl04001頻率指令5 dl05101頻率指令6 dl06011頻率指令7 dl07111頻率指令8 dl08 傳感器壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器，而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應(yīng)制造而成的，這樣的傳感器也稱(chēng)為壓電傳感器。變頻器的7端子經(jīng)過(guò)通斷組合，可以控制8檔頻率，可以實(shí)現(xiàn)多段速度的控制。表22多段速參數(shù)的設(shè)定 Multispeed parameters set＇端子對(duì)照參數(shù)設(shè)定值內(nèi)容5H1033多段速度指令16H1044多段速度指令27H1055多段速度指令3端子接通/斷開(kāi)的組合與被選擇頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表23所示。表21 端子功能說(shuō)明 Terminal function種類(lèi)端子符號(hào)端子名稱(chēng)功能說(shuō)明數(shù)字輸入信號(hào)1正轉(zhuǎn)停止“閉正”轉(zhuǎn)；“開(kāi)”停止多功能輸入端2反轉(zhuǎn)停止“閉”反轉(zhuǎn)；“開(kāi)”停止3外部故障“閉”故障；“開(kāi)”正常4故障復(fù)位“閉”時(shí)復(fù)位5主速/輔助切換（調(diào)速1）“閉”輔助頻率指令6調(diào)速指令2“閉”多段速設(shè)定2有效7電動(dòng)指令“閉”時(shí)電動(dòng)運(yùn)行8外部封鎖指令“閉”變頻器停止輸出數(shù)字輸入信號(hào)11順序公共端子多功能輸出端9運(yùn)行信號(hào)運(yùn)行時(shí)“閉”1025零速信號(hào)零速值以下時(shí)“閉”26速度一致信號(hào)在設(shè)定頻率2Hz內(nèi)“閉”27多功能輸出公共端18故障輸出故障時(shí)1820間“閉合”故障時(shí)1920間“斷開(kāi)”1920模擬輸出信號(hào)21頻率表輸出1~10V/100%頻率22公共端23電流監(jiān)視5V/變頻器定電流變頻器可以利用單片機(jī)的輸出指令對(duì)變頻器的輸入端進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)、以及多速控制，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)電梯的多速控制。f從安全以及降低噪聲的需要出發(fā)，變頻器必須可靠接地。對(duì)較大容量變頻器，需連接外部制動(dòng)電阻時(shí)，接在端子B1和B2上。這兩端子在出廠(chǎng)時(shí)按有短路片，對(duì)于30KW以上變頻器需配置直流電抗器時(shí)，請(qǐng)卸掉短路片后再連接。c勿以主電路的通斷來(lái)進(jìn)行變頻器的運(yùn)行、停止操作，必須通過(guò)控制電路端1或端子2來(lái)操作。變頻器輸出電源必須到端子U、V、W上，如果接錯(cuò)，會(huì)損壞變頻器。其外部接線(xiàn)圖如圖26所示。 VS616G5變頻器VS616G5變頻器屬于電壓型變頻器，它包括了4種控制方式：標(biāo)準(zhǔn)V/F控制、點(diǎn)PG反饋的V/F控制、無(wú)傳感器的磁通矢量控制和帶PG反饋的磁通矢量控制。當(dāng)1閉合時(shí)，電梯上行，2閉合時(shí)電梯下行；6的通斷控制著電梯的運(yùn)行速度。6）變頻器具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩特性。4）電梯的啟動(dòng)和停車(chē)都要平穩(wěn)。2）所選擇通用變頻器的類(lèi)型與被控制異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)匹配?？偟膩?lái)說(shuō)從生產(chǎn)成本來(lái)作合適的選擇[8]。選擇結(jié)果多數(shù)情況下變頻器標(biāo)稱(chēng)功率與電動(dòng)機(jī)匹配，少數(shù)情況需要放大。3）按照電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行電流選擇：多用于改造工程。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)格選擇方式：1）按照標(biāo)稱(chēng)功率選擇：一般作初步投資估算依據(jù)。 選擇變頻器規(guī)格變頻器產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)都提高標(biāo)稱(chēng)功率數(shù)據(jù)，但實(shí)際上限制變頻器使用功率的是定子電流參數(shù)。同時(shí)，設(shè)備的平均壽命的長(zhǎng)短是一個(gè)重要的參數(shù)，所以根據(jù)預(yù)期使用壽命來(lái)選擇品牌，經(jīng)驗(yàn)和口碑仍然是主要依據(jù)。先對(duì)變頻器進(jìn)行分類(lèi)，然后分別討論品牌和型號(hào)、規(guī)格。使變頻器能對(duì)該電動(dòng)機(jī)進(jìn)行最佳控制。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無(wú)功功率。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。但用于熒光燈的變頻器主要用于調(diào)節(jié)電源供電的頻率。使用變頻器的家電產(chǎn)品中，不僅有電機(jī)（例如空調(diào)等），還有熒光燈等產(chǎn)品。由于變頻器設(shè)備中產(chǎn)生變化的電壓或頻率的主要裝置叫“inverter”，故該產(chǎn)品本身就被命名為“inverter”，即：變頻器。對(duì)于主要用在儀器儀表的檢測(cè)設(shè)備中的波形要求較高的可變頻率逆變器，要對(duì)波形進(jìn)行整理，可以輸出標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，叫變頻電源。對(duì)于逆變?yōu)轭l率可調(diào)、電壓可調(diào)的逆變器我們稱(chēng)為變頻器。把直流電（DC）變換為交流電（AC）的裝置，其科學(xué)術(shù)語(yǔ)為“inverter”(逆變器)。 變頻器的介紹通常，把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱(chēng)作“變頻器”[10] 。解決不了電源毛刺（A 點(diǎn)）和電源緩慢下降（電池電壓不足）等問(wèn)題而且調(diào)整 RC 常數(shù)改變延時(shí)會(huì)令驅(qū)動(dòng)能力變差。2）復(fù)位電路的可靠性設(shè)計(jì)復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷(xiāo)復(fù)位信號(hào)。電源線(xiàn)或電源內(nèi)部產(chǎn)生的干擾，它是通過(guò)電源線(xiàn)或電源內(nèi)的部件耦合或直接傳導(dǎo)，可通過(guò)電源濾波、隔離等措施來(lái)衰減該類(lèi)干擾。再通過(guò)兩個(gè)電容進(jìn)行濾波。圖23穩(wěn)壓電路 Regulator circuit采用7805集成穩(wěn)壓器可以完成上述指標(biāo)?！　?）輸出電壓紋波小所謂紋波電壓，是指輸出電壓中50赫或100赫的交流分量，通常用有效值或峰值表示。3）電壓溫度系數(shù)小當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，會(huì)引起輸出電壓的漂移。輸出電阻（又叫等效內(nèi)阻）用 表示，它等于輸出電壓變化量和負(fù)載電流變化量之比 (22)反映負(fù)載變動(dòng)時(shí)，輸出電壓維持恒定的能