【正文】 。 B 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用永磁同步無齒曳引機(jī) 。 ● 90 年代，電梯控制系統(tǒng)由并行信號(hào)傳輸向以串行信號(hào)為主的信號(hào)傳輸方式過度。 ● 70 年代末到 80 年代初，高速無齒輪和有齒輪快速電梯都應(yīng)用微機(jī)作為控制的主要部件，而且每部電梯使用的微機(jī)不止一部。 ● 1903 年，美國(guó)奧的斯在電梯傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中采用了 曳引 驅(qū)動(dòng)代替卷筒方式 。列昂那得發(fā)明了用調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁場(chǎng)來調(diào)速的電動(dòng)機(jī) 發(fā) 電機(jī)電力 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 。 ● 1892 年，美國(guó)亨利奧的斯向世人展示了歷史上第一部安全升降梯 。 ● 1854 年 , 美國(guó)人伊萊沙 ● 1850 年， 美國(guó) 人 亨利上海超過紐約成為全世界 電梯 最多的城市 [5]。上海、北京等幾個(gè)城市在用電梯數(shù)量已超過 10萬臺(tái)。 ● 事故中受傷害人員中普通乘客 50%，維護(hù)保養(yǎng)人員 13%，安裝工人 12%，電梯操作人員 4%，其它包括保安等未經(jīng)培訓(xùn)的人員 21%。 (二 )近年事故原因分類 近年電梯事故中，違章操作引發(fā)的事故較為突出，事故中受到傷害的人員以普通乘客最多。從 2020 年開始，平均每年電梯事故起數(shù)在 40 起、死亡人數(shù)在 30 人左右。 伴隨我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速，電梯已成為城鎮(zhèn)居民生產(chǎn)、生活不可或缺的垂直交通工具，在提升公眾的生產(chǎn)、生活效率與質(zhì)量的同時(shí)，其安全工作也成為一項(xiàng)民生工程，其安全狀況倍受公眾 與媒體關(guān)注。是現(xiàn)代城市生活中必不可少，且應(yīng)用最廣泛的垂直交通運(yùn)輸工具 [1]。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 1 頁(yè) 共 41 頁(yè) 1 引言 隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高層建筑已經(jīng)成為現(xiàn)代城市的標(biāo)志。電梯作為垂直運(yùn)輸工具，承擔(dān)著大量的人流和物流的輸送，在建筑物中有相當(dāng)重要的作用。 設(shè)計(jì)背景 電梯是垂直運(yùn)行的電梯 (通?？珊?jiǎn)稱為電梯 )、傾斜方向運(yùn)行的自動(dòng)扶梯、傾斜或水平方向運(yùn)行的自動(dòng)人行道的總稱。 (一 )安全形勢(shì)總體平穩(wěn) 在電梯數(shù)量快速增加情況下，電梯事故穩(wěn)中有降，保持了總體平穩(wěn)的安全形勢(shì)。電梯萬臺(tái)事故率和萬臺(tái)死亡人數(shù)穩(wěn)步下降， 2020 年電梯萬臺(tái)事故率 ，萬臺(tái)死亡人數(shù) ，均小于特種設(shè)備平均水平，也小于鍋爐壓力容器等其他特種設(shè)備 [1]。 ● 事故 產(chǎn)生 原因中，違章操作 %，設(shè)備缺陷 %，意外 %，非法使用設(shè)備 %。 (三 )電梯數(shù)量快速增長(zhǎng) 截至 2020 年底，全國(guó)在用電梯總數(shù)已經(jīng)達(dá)到 萬臺(tái)，并以每年 20%左右的速度高速增長(zhǎng)，每年新增電梯數(shù)在 30 萬臺(tái)以上，占全球每年新增電梯總量的一半以上。目前，我國(guó)電梯年產(chǎn)量 、 電梯保有量、年增長(zhǎng)量均世界第一。 電梯的起源與 趨勢(shì) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 2 頁(yè) 共 41 頁(yè) ●公元前 236 年 ,古希臘的阿基米德設(shè)計(jì)出一種人力驅(qū)動(dòng)的卷筒式卷?yè)P(yáng)機(jī) 。沃特曼制作出世界第一臺(tái)以蒸汽機(jī)為動(dòng)力的卷?yè)P(yáng)機(jī)。格雷夫斯 ● 1889 年，美國(guó)奧的斯公司制造 出 由直流電動(dòng)機(jī)通過蝸桿蝸輪減速器帶動(dòng)卷筒卷繞繩索懸掛并升降轎廂的電動(dòng)升降機(jī) 。華特 ● 1900 年 , 交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)被使用到電梯驅(qū)動(dòng) 中。 ● 70 年代，電梯控制柜的控制電路逐漸從模擬電路向數(shù)字化電路發(fā)展，數(shù)字技術(shù)顯著的提高了電梯的可靠性和運(yùn)性精度。 ● 80 年代，大功率晶體管模塊的問世以及微機(jī)和數(shù)字調(diào)節(jié)技術(shù)的不斷成熟，人們開始利用 PWM(脈寬調(diào)節(jié) )技術(shù)來控制換流器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯中交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào) 壓調(diào)頻 (VVVF)，達(dá)到線性調(diào)速的目的 [3]。 ● 21 世紀(jì) 電梯產(chǎn)業(yè)將 實(shí)現(xiàn) A 信息化、網(wǎng)絡(luò)化 。 C 一綠色發(fā)展為基本理念。 在設(shè)計(jì)過程中，對(duì)六層電梯的硬件部分作分析，看需要什么樣的開關(guān)，電機(jī)，信號(hào)燈等。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 3 頁(yè) 共 41 頁(yè) 2 電梯控制系統(tǒng) 整體設(shè)計(jì) 要想設(shè)計(jì)出可靠而使用的電梯控制系統(tǒng)，就要考慮到有關(guān)電梯的方方面面如電梯的快速性、電梯的舒適度等。 電梯的概述 電梯工作原理 曳引繩兩端分別連著轎廂和對(duì)重，纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動(dòng)機(jī)通過減速器變速后帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的 牽引力 ，實(shí)現(xiàn)轎廂和對(duì)重的升降運(yùn)動(dòng)，達(dá)到運(yùn)輸目的。常閉 塊式制動(dòng)器 在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)松閘，使電梯運(yùn)轉(zhuǎn)，在失電情況下制動(dòng)，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止?fàn)顟B(tài)，供人員和貨物出入。補(bǔ)償裝置用來補(bǔ)償曳引繩運(yùn)動(dòng)中的 張力 和重量變化，使曳引電動(dòng)機(jī)負(fù)載穩(wěn)定，轎廂得以準(zhǔn)確?？俊Ｖ甘竞艚邢到y(tǒng)隨時(shí)顯示轎廂的運(yùn)動(dòng)方向和所在 樓層位置。 電梯結(jié)構(gòu)及分類 (1)電梯的結(jié)構(gòu) 電梯的機(jī)械部分是電梯的軀體，同時(shí)電子電氣是電梯的神經(jīng)和大腦。它由 曳引 系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、轎廂、門系統(tǒng)、對(duì)重裝置、電力拖動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)等組成。 (2)電梯的分類 電梯的分類非常豐富，根據(jù)使用性質(zhì)、驅(qū)動(dòng)方式、運(yùn)行速度 、有無 司機(jī) 、 操縱控制方式等不同，有多種分類方法。 表 21 PLC與繼電器控制系統(tǒng)功能與特點(diǎn)的比較 比較項(xiàng)目 繼電器控制 PLC控制 對(duì)生產(chǎn)工藝變 化的適應(yīng)性 需進(jìn)行重新設(shè)計(jì)與接線 .適應(yīng)性差 只需對(duì)程序進(jìn)行修改 .適應(yīng)性強(qiáng) 控制功能的實(shí)現(xiàn) 通過對(duì)繼電器進(jìn)行硬接線完成相應(yīng)的控制功能 對(duì)進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)所需控制要求 控制的實(shí)時(shí)性 機(jī)械動(dòng)作時(shí)間常數(shù)大，實(shí)時(shí)性差 微處理器控制，實(shí)時(shí)性非常好 復(fù)雜控創(chuàng)能力 極差 很強(qiáng) 可靠性 元器件多、觸點(diǎn)多，容易出現(xiàn)故障 采用大規(guī)模集成電路 .絕大部分是軟繼電器，可靠性高 柔韌性和靈活性 差 具有種類齊全的擴(kuò)展單元，擴(kuò)展靈活 占用空間與安裝 控制柜體積大、笨重，安較施工工 作量大 體積小，重量輕，安裝工作量 小 使用壽命 易損、壽命短 壽命長(zhǎng) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 5 頁(yè) 共 41 頁(yè) 維護(hù) 復(fù)雜、工作量大 工作量小 價(jià)格 極低 較高 所以本系統(tǒng)最終能夠選擇以 PLC 控制電梯的運(yùn)行方式。為保證電梯運(yùn)行的安全性，電梯的開關(guān)門信號(hào)和故障報(bào)警信號(hào)必須是互鎖的，也就是說，當(dāng)故障報(bào)警信號(hào)有效時(shí)，開關(guān)門信號(hào)都不會(huì)顯示，同時(shí)樓層指示燈也不會(huì)亮。呼叫信號(hào)要一直保持到電梯到達(dá)該層后且呼叫信號(hào)的指示與電梯的運(yùn)行方向相同時(shí)才會(huì)被撤消。但是上下行指示燈不能同時(shí)亮，各個(gè)樓層 的指示燈也不可以同時(shí)亮。在行車過程中，如果故障報(bào)警信號(hào)有效，則任何操作都無效，指示燈也不亮。 電梯控制系統(tǒng)總體方案的確定 本系統(tǒng)是主要由 PLC、變頻器、控制箱、顯示器、曳引電動(dòng)機(jī)組成的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱 VVVF）。本系統(tǒng)的硬件框圖如圖 22所示。通過分析研究電梯的實(shí)際運(yùn)行情況和控制規(guī)律，從而設(shè)計(jì)開發(fā)出電梯聯(lián)動(dòng)控制程序，使得 PLC 能夠控制電梯的運(yùn)行操作。 PLC 首先接收來自電梯的呼 梯信號(hào)、平層信號(hào)，然后根據(jù)這些輸入信號(hào)的狀態(tài)，通過其內(nèi)部一系列復(fù)雜的控制程序，對(duì)各種信號(hào)的邏輯關(guān)系有序的進(jìn)行處理，最后向直流門控電機(jī)、變頻器和各類顯示器適時(shí)地發(fā)出開關(guān)量控制信號(hào)，對(duì)電梯實(shí)施控制。 在 PLC向變頻器發(fā)出開關(guān)量控制信號(hào)的同時(shí)，為了滿足電梯的要求，變頻器又需要通過鼠籠式曳引電動(dòng)機(jī)同軸連接的脈沖發(fā)生器和 PG 卡，對(duì)電動(dòng)機(jī)完成速 度檢測(cè)及反饋，形成閉環(huán)系統(tǒng)。根據(jù)脈沖的相序，可判斷出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，并可以根據(jù)脈沖的頻率測(cè)得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 [10]。本章給出了五層電梯的硬件設(shè)計(jì)包括電梯的調(diào)速系統(tǒng)、井道信號(hào)系統(tǒng)、電梯的硬件選型以及各硬件的參數(shù)設(shè)置?？焖賱t可節(jié)省時(shí)間，這對(duì)于處在快節(jié)奏的現(xiàn)代社會(huì)中的乘客是非常重要的。 ② 集中布置多臺(tái)電梯，通過電梯數(shù)量的增加來節(jié)省乘客候梯時(shí)間。 上訴三種方法中，前兩種需要增加設(shè)備投資，第三種方法通常不需要增加設(shè)備投資，因此在電梯設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量采用第三種方法減少起、制動(dòng)時(shí)間。因此，對(duì)電梯又提出了舒適性的要求。人在加速上升或減速下降時(shí)，加速度引起的慣性力疊加到重力之上，使人產(chǎn)生超重感，各器官承受更大的重力；而在加速下降或減速上升時(shí)，加速度產(chǎn)生的慣性力抵消部分重力，使人產(chǎn)生上浮感，感到內(nèi)臟不適，頭暈?zāi)垦??！? ② 由加速度變化率引起的不適。我們用 a 來表示加速度，用ρ來表示加加速度，則當(dāng)加加速度ρ較大時(shí)，人的大腦就會(huì)感到暈眩、痛苦，它的影響比加速度 a 的影響還嚴(yán)重。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 8 頁(yè) 共 41 頁(yè) 而促進(jìn)電梯舒適度的途徑有 以下 幾種途徑： ① 選用品質(zhì)優(yōu)良、穩(wěn)定的曳引機(jī) 曳引機(jī)是電梯運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)裝置，其性能直接關(guān)系到電梯運(yùn)行的舒適感。在電梯 S曲線加減速過程中，一般各有一兩次明顯失重或者超重感覺，并伴隨曳引機(jī)發(fā)出異響。因此， 要想使得電梯具有良好的舒適性 ,必須選用品質(zhì)優(yōu)良、穩(wěn)定的曳引機(jī) . ② 選用品質(zhì)優(yōu)良的驅(qū)動(dòng)電機(jī) 在保證曳引機(jī)質(zhì)量的前提下，與曳引機(jī)配套的電機(jī)的性能也直接關(guān)系到電梯的起制動(dòng)過程的性能 ，問題主要表現(xiàn)為啟動(dòng)舒適感的好壞。 ③ 選用性能優(yōu)良的變頻器 異步電機(jī)矢量控制是完全基于電機(jī)參數(shù)的矢量控制，因此電機(jī)參數(shù)必須能夠進(jìn)行自動(dòng)學(xué)習(xí)。因此，首先必須選用能夠進(jìn)行電機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)的變頻器。另外，需要非常好的過載能力， 110%的額定負(fù)載，必須連續(xù)運(yùn)行，特別對(duì)于高層電梯，需要滿載運(yùn)行超過 30S 以上的，更要考慮這一點(diǎn) [12]。如果電梯在啟動(dòng)加速和減速制動(dòng)時(shí)，速度曲線圖性的加、減交界處不圓滑，乘客會(huì)感覺很不舒服，為了滿足舒適感提高運(yùn)輸效率及正確平層要求，電梯的速度給定曲線是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 因此有必要設(shè)計(jì)電梯運(yùn)行的速度曲線，讓轎廂按照這樣的速度曲線運(yùn)行，既能滿足快速性的要求，又能滿足舒適性的要求，科學(xué)、合理的解決快速性與舒適