电梯(有配重)计算机速度调节

电 梯（有配重）计算机速度调节拖动系统设计（1）院 系 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _专 业 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _班 级 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _学 号 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _姓 名 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _指导教师 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _负责教师 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _沈阳航空航天大学20010年6月摘要本设计采用单片机控制交流电动机拖动电梯系统，实现电梯自动控制系统。该系统以单片机技术为核心并与其它电子技术相结合，设计出一种较贴近实际的电机拖动系统。可以实现电梯的平滑起动和稳态运行。采用转子串电阻实现电梯的速度调节。也可实现越限、过载、过压和过热等故障报警，排除故障后解除警报，恢复电梯正常工作。最大限度减少硬件设备，将软件功能最大化，增强了系统安全性、可靠性。关键词：位能负载，平滑起动，交流电动机速度调节，故障报警。-2-abstractThis design USES the single-chip microcomputer control ac motor drive system,and realization of elevator lift the automatic control system.The system takes microcontroller technology as the core and combining withother electronic technology,design a kind of relatively close to the actual motor drivesystem.To realize the smooth start-up and steady-state operation.Using the rotorresistance of realization of elevator*s speed adjustment.Also can realize the limit,overload,over-voltage and overheating fault alarm etc,trouble-shooting,restoreelevator lift alert after work.Minimize hardware,software function,strengthen themaximization of system safety and reliability.Key words:Can load,smooth start-up,ac motor speed adjustment,fault alarm.-3-第 一 章 绪 论.51.1 选题背景.51.2 我国电梯的发展.51.3课题任务分析.6第 二 章 方案论证.1 02.1电机的选择与论证.1 02.2交流电动机调速模块.1 02.2.1降压调速.1 02.2.2：转子电路串联电阻调速.1 22.2.3：鼠笼式三相异步电动机变极对数调速.1 52.2 4：电磁调速.1 52.2.5：串级调速.1 62.3各模块简要说明及主要器件.1 82.3.1 A/D转换硬件分析.1 82.3.2 A T 8 9 s 5 1单片机介绍.2 12.3.3单片机时钟电路和复位电路的设计.242.3.4异步电动机.2 5第 三 章 软件设计.3 23.1 系统示意图及流程图.3 23.2课题扩展.3 3第四章社会效益及经济效益.4 8第 五 章 结 论.4 9第 六 章 致 谢.4 9参考文献.5 0附 录I系统程序.5 2-4-第一章绪论1.1 选题背景随着现代高科技的发展，住房和办公用楼都已经逐渐向高层发展。电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通运输工具。1 8 8 9年美国奥梯斯升降机公司推出的世界上第一部以电动机为动力的升降机，同年在纽约市马累特大厦安装成功。随着建筑物规模越来越大，楼层也越来越高,对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性都提出了更高的要求。由于传统的电梯运行逻辑控制系统采用的是继电器逻辑控制线路。采用这种控制线路,存在易出故障、维护不便、运行寿命较短、占用空间大等缺点。从技术发展来看,这种系统将逐渐被淘汰。目前，由可编程控制器（P L C）或微型计算机组成的电梯运行逻辑控制系统,正以很快的速度发展着。可编程控制器，是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机，它有良好的抗干扰性能，适应很多工业控制现场的恶劣环境，所以现在的电梯控制系统主要还是由可编程控制器控制。但是由于P L C的针对性较强，每一台P L C都是根据一个设备而设计的，所以价格较昂贵。而单片机价格相当便宜，如果在抗干扰功能上有所提高的话完全可以代替P L C实现对工控设备的控制。当然单片机并不象P L C那么有针对性，所以由单片机设计的控制系统可以随着设备的更新而不断修改完善，更完美的实现设备的升级。电梯控制系统是比较复杂的一个大型系统，在计算机诞生的几十年里，继电器控制系统为电梯控制的发展做了巨大的贡献，但在性能上和P L C还是有本质上的差距。在科技的不断发展下，我想单片机控制系统很快可以解决抗扰性，成为方便有效的电梯控制系统。1.2 我国电梯的发展追溯电梯这种提升设备的历史，早在公元前1 1 0 0年左右的周朝我国就有利用人力作动力的简单提升设备，直到现在我国北方部分农村仍用于手摇辘物提取-5-井水的升降提水装置，所以说，我国是世界上最早出现这种提升设备一电梯雏形的国家之一。我国电梯事业起步较晚，但发展较快。1952-1954年先后在上海、天津、沈阳建立了三家电梯厂，并先后成立有关科研单位，独立自主制造各类电梯产品，如交流货梯、客梯，直流快速、高速客梯等。用我们自己生产的电梯产品装备了人民大会堂、北京饭店等政府机关和国家宾馆。6 0年代开始批量生产自动扶梯和自动人行道，用我们自己生产的自动扶梯装备了北京地铁站，用我们自己生产的自动人行道装备了北京首都机场。随着我国对外开放、对内搞活经济的政策深入贯彻执行，吸取和引进了国外先进的电梯技术、先进的电梯制造工艺与设备、先进的科学管理，使我国电梯工业又取得巨大发展。产品连续多年连续增长，产品质量和整机性能明显提高。为了进一步推动和发展电梯工业，在上海、北京、天津、广州等地先后建立中外合资电梯制造公司，使电梯的制造和驱动技术达到了国际先进水平，先后向市场推出了一-批能耗小、效率高、速度快、平层和舒适感好的交流调速电梯、直流高速电 梯（包括机群控制电梯）。为了进一步提高和控制产品质量，近年颁布一批具有国际水平的电梯制造等级标准，使个制造厂家用新标准去更新、设计电梯产品,加强管理，促进电梯工业新发展。ABC图1.1电梯不意图-6-课题要求实现四级调速，以%稳定速度提升吊厢，以速度 2稳速下放吊厢过载停车、越限停车。基本设计思路：采用交流电动转子串电阻调速实现转子的四级调速（如图1.2）,用测速发电机（如图1.3）实现稳速提升和下放，采集吊厢的质量并进行计算，实现过载停车，建立限位开关实现越限停车。图 1.2 转子串电阻电路图-7-交流测速发电机又可分为两大类，一类为异步测速发电机，一类为同步测速发电机因前者使用较广泛。交流异步测速发电机的一般用途及特点：交流异步测速发电机的结构与交流伺服电动机的结构完全相同.其转子可以做成非磁杯形，也可以做成鼠笼形，鼠笼形转子异步测速发电机输出斜率大，但特性差，误差大，转子惯量大，一般仅用于精度要求不高的系统中。非磁杯形转子异步测速发电机的精度要高得多，转子惯量也小.是目前应用最广泛的一种交流测速发电机，交流测速发电机主要用于交流伺服系统和解算装置中。选用时应根据系统的频率、电压、工作转速的范周和具体用途选择交流测速发电机的规格。用作解算元件时，应着重考虑精度要高，输出电压稳定性要好。用作一般转速检测或作阻尼元件时，应着重考虑输出斜率要大，而不宜既要精度高，又要输出斜率大。与直流测速发电机相比，交流异步测速发电机的主要优点是，不需电刷和换向器，构造简单，维护容易，运行可靠。无滑动接触，输出特性稳定，精度高。摩擦阻力矩小，惯量小 不产生干扰无线电的火花。正、反转输出电压对称其缺点是，存在相位误差和剩余电压，输出斜率小，其输出特性因负载的性质不同而有所不同。交流异步测速发电机工作原理交流异步测速发电机与交流伺服电动机的结构相似，其转子结构有笼型的，也有杯型的，在自动控制系统中多用空心杯转子异步测速发电机。空心杯转子异步测速发电机定子上有两个在空间上互差9 0 电角度的绕组，一为励磁绕组，另一为输出绕组。空心杯转子异步测速发电机原理：当定子励磁绕组外接频率为f 的恒压交流电源u,励磁绕组中有电流i 流过，在 直 轴（即轴）上产生以频率f 脉振的磁通。在转子不动时，脉振磁通在空心杯转子中感应出变压器电势（空心杯转子可以看成有无数根导条的笼式转子，相当于变压器短路时的二次绕组，而励磁绕组相当于变压器的一次绕组），产生的磁场与励磁电源同频率的脉振磁场，在转子转动时，转子切割直轴磁通，在杯型转子中感应产生旋转电势，其大小正比于转子转速，并以励磁磁场的脉振频率交变，又因空心杯转子相当于短路绕组，故旋-8-转电势在杯型转子中产生交流短路电流，若忽视杯型转子的漏抗的影响，那么此短路电流所产生的脉振磁通在空间位置上与输出绕组的轴线一致，因此转子脉振磁场与输出绕组相交链而产生感应电势。输出绕组感应产生的电势实际就是交流异步测速发电机输出的空载电压，其大小正比于转速，其频率为励磁电源的频率。交流异步测速发电机的结构与交流伺服电动机完全一样。其工作原理如图1.3所示。图1.3交流异步测速发电机的工作原理气隙脉振磁密：p(x,r)=Bdm cos cot cos x。T旋转电动势：erq-Cn(/)d cos cot=V2E/Y/COS cot-9-E=4.4 4/N 2 K.送 n=Crn第二章方案论证2.1电机的选择与论证电力拖动系统是电梯的动力来源，它驱动电梯部件完成相应的运动。在电梯中主要有如下两个运动：轿厢的升降运动，轿门及厅门的开关运动。轿厢的运动由曳引电动机产生动力，经曳引传动系统进行减速、改变运动形式（将旋转运动改变为直线运动）来实现驱动，其功率在几千瓦到几十千瓦，是电梯的主驱动方案一：采用直流电动机。直流电动机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调整范围广，过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无级快速起动、制动和反转。方案二：采用交流电动机。其显著特点是具有快速的起停能力，若够负载不超过交流电动机所能提供的动态转矩值，就能够立即使电机起动后反转，且转换精度高、正反转控制灵活。直流电动机与交流电动机都可以提供动力，在大容量、高转速、高电压以及环境恶劣的场合，直流电动机调速达不到要求，本设计中转换速度和起停要迅速,所以采用交流电动机更为合适。2.2交流电动机调速模块2.2.1降压调速根据三相异步电动机降低电源电压人为机械特性（如图2.1,2.2）,其同步转速勺不变，s,”不变，电磁恒转矩负载，调速范围很窄。-10-图2.1图2.2若拖动泵类，调速效果较好，但在低速运行时电流过大和功率因数低。如果求拖动恒转矩负载