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1、 摘 要 电梯是一种用于电力拖动的特殊升降设备，是现代城市生活中必不可少且应用最广泛的垂直交通运输工具。随着社会的不断发展，电梯从手柄开关操纵电梯、按钮控制电梯发展到了现在的群控电梯，为高层运输做出了不可磨灭的贡献。随着电力电子技术和计算机控制技术的飞速发展，交流变频调速技术的发展十分迅速。变频调速电梯使用了先进的PWM技术，明显改善了电梯运行质量和性能；调速围广、控制精度高、动态性能好，舒适、安静、快捷，几乎可与直流电机相互媲美。同时也明显改善了电动机供电电源的质量，减少了谐波，提高了效率和功率因数，节能显著。本设计在采用PLC和变频器相互结合而实现电梯常规控制的基础上，通过对变频器和PLC
2、芯片的合理选择和设计，大大提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制和运行效果。关键词：电梯；PWM控制；变频调速目录1 引言12 概述22.1 电梯的概述22.1.1 电梯的概念22.1.2 电梯的分类22.1.3 电梯的工作原理32.2 电梯的基本结构42.2.1 曳引系统42.2.2 导向系统42.2.3 门系统52.2.4 轿厢52.2.5 重量平衡系统52.2.6 电力拖动系统52.2.7 电气控制系统52.2.8 安全保护系统63 电梯电力拖动控制系统73.1 变频调速电梯系统运行原理73.2 变频器83.2.1 变频调速原理83.2.2 变频器组成
3、、工作原理与其分类83.2.3 变频器机型选择93.2.4 变频器计算与其参数设置103.3 电梯理想速度曲线设计103.3.1 电梯快速性的性能要求103.3.2电梯舒适性的性能要求113.3.3电梯速度曲线113.4电梯曳引电动机与其功率确定123.4.1 电梯对曳引机的要求123.4.2 曳引电动机额定功率的粗选133.4.3 曳引电动机过载、启动校验134 电梯电气控制系统154.1 PLC与其在电梯控制中的应用特点154.1.1 PLC定义与其特点154.1.2 PLC控制电梯的优点164.2 PLC的选择164.2.1 轿厢楼层位置检测方法164.2.2 PLC机型的选择184.3
4、 电梯电气控制系统设计方案184.4 电梯电气控制系统软件设计214.4.1 层楼继电器回路的实现234.4.2 召唤回路244.4.3 指令回路254.4.4 选向回路264.4.5 电梯的开关门环节274.4.6 电梯起制动环节294.4.7 故障报警304.4.8 电梯的通风系统314.4.9 电梯的照明系统315 总结325.1 全文总结325.2 展望32参考文献.33附录.34附录A 电梯控制系统原理图.34附录B 电梯控制系统梯形图.35 / 1 引言 随着现代城市的发展，高层建筑日益增多，电梯成为人们日常生活必不可少的代步工具。电梯性能的好坏对人们生活的影响越来越显著，因此必须
5、努力提高电梯系统的性能，保证电梯的运行既高效节能又安全可靠。我国电梯控制系统主要有三种方式：继电器控制系统、微机控制系统和PLC控制系统。其中PLC控制系统以其显著的优点成为电梯控制系统的主流。PLC控制系统主要有双速电梯系统和变压变频调速系统，后者通过改变电机供电的电压和频率，平滑调节电梯速度，可以获得更好的乘坐舒适感，它平层精度高，并具有显著的节能效果，保障了电梯的可靠性，成功地解决了电梯运行的舒适感问题。 过去，对中、低速电梯主要采用拖动系统来构成其曳引系统，应用变极方式实现电机的调速。因为这种系统只能实现有级调速，无法对电机的转速和加、减速进行准确的控制，所以此方式的舒适感和平层精度都
6、较差。后来又采用交流调压调速控制的电梯，进行速度闭环控制，其舒适感和平层精度都有较大提高，但它却很难实现精确控制，并且能耗大，输人功率因数也低，影响了系统的整体性能。对于高速电梯，过去主要采用晶闸管直流调速系统，存在维护难等问题，并且调速系统的功率因数也不高。与前述方式相比较，变频调速则是各种调速方法中效率、性能均较好的一种。 本设计容针对低层楼房客梯控制系统进行认真分析，讨论了电梯控制系统设计的有关问题。根据当前电梯的发展趋势，注重反映新的PWM技术，利用先进的变频调速技术和强大的PLC功能实现了对电梯变频调速的控制，通过合理的设备选型、硬件电路连接和整体软件设计，完成电梯的各个功能，保证电
7、梯的安全运行与应急状况处理。2 概述2.1 电梯的概述2.1.1 电梯的概念电梯是服务于规定楼层，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15的刚性导轨之间的固定式升降设备。广义的电梯概念包括载人（货）电梯、自动扶梯、自动人行道等，是指动力驱动，利用沿刚性导轨运行的箱体或者沿固定线路运动的梯级（踏步），进行升降或者平行运送人或者货物的机电设备。狭义的电梯是指服务于规定楼层、有轿厢的垂直升降设备，不包括自动扶梯、自动人行道。自动扶梯（Escalator）是带有循环运行梯级，用于向上或向下倾斜输送乘客的固定电力驱动设备。自动人行道（Passengerconveyor）是带有循环运行式走道，用于水平或微倾斜
8、的输送乘客的固定电力驱动设备。2.1.2 电梯的分类 按用途分类：乘客电梯、载货电梯、病床电梯、杂物电梯、服务电梯、住宅电梯、特种电梯。按驱动方式类：交流电梯，直流电梯、液压电梯、齿轮齿条电梯、直线电机驱动的电梯。按速度分类：低速电梯（速度不大于1.75m/s）中速电梯(速度大于1.75m/s小于或等于2.5m/s)高速电梯(速度大于2.5m/s小于或等于6m/s)超高速电梯(速度大于6m/s)按有无减速器分类：有减速器的电梯：常用于梯速为2.0m/s以下的电梯无减速器的电梯：常用于梯速为2.0m/s以上的电梯按有无司机分类：有司机电梯、无司机电梯、有/无司机电梯。按控制方式分类：手柄操纵控制
9、电梯、按钮控制电梯、信号控制电梯、集选控制电梯、并联控制电梯、群控电梯、微机控制电梯。2.1.3 电梯的工作原理 一部电梯主要由轿厢、配重、曳引机、控制柜/箱、导轨等主要部件组成。电梯在做垂直运行的过程中，有起点站也有终点站。对于三层以上建筑物的电梯，起点站和终点站之间还设有停靠站。起点站设在一楼，终点站设在最高楼。各站的厅外设有召唤箱，箱上设置有供乘用人员召唤电梯用的召唤按钮。一般电梯在起点站和终点站上各设置一个按钮，中间层站的召唤箱上各设置两个按钮。而电梯的轿厢都设置有（杂物电梯除外）操纵箱，操纵箱上设置有手柄开关或与层站对应的按钮，供司机或乘用人员控制电梯上下运行。召唤箱上的按钮称外召唤
10、按钮，操纵箱上的按钮称指令按钮。电梯的运行工作情况和汽车有共同之处，而电梯的自动化程度比较高，一般电梯的司机或乘用人员只需通过操纵箱上的按钮向电气控制系统下达一个指令信号，电梯就能自动关门、定向、起动、在预定的层站平层停靠开门。对于自动化程度高的电梯，司机或乘用人员一次还可下达一个以上的指令信号，电梯便能依次起动和停靠，依次完成全部指令任务。尽管电梯和汽车在运算工作过程中有许多不同的地方，但仍有许多共同之处，其中乘客电梯的运行工作情况类似公共汽车，在起点站和终点站之间往返运行，在运行方向前方的停靠站上有顺向的指令信号时，电梯到站能自动平层停靠开门接乘客。而载货电梯的运行工作情况则类似卡车，执行
11、任务为一次性的，司机或乘用人员控制电梯上下运行时一般一次只能下达一个指令任务，当一个指令任务完成后才能再下达另一个指令任务。在执行任务的过程中，从一个层站出发到另一个层站时，假若中间层站出现顺向指令信号，一般都不能自动停靠，所以载货电梯的自动化程度比乘客电梯低。本设计主要研究六层六站的电梯控制系统，分述其硬件设计和软件设计过程。设计程序要求完成电梯控制系统主要达到以下要求： PLC电梯控制系统应具备：有司机、无司机、检修三种工作模式。 系统应具备自动响应层楼召唤信号（含上召唤和下召唤）。 具有轿厢层楼显示（十进制方式），能自动显示电梯运行方向。 具有电梯直驶功能和反向最远停站功能，具有检修应急
12、处理功能。 电梯具有自动开关门和应急手动开门、关门按钮。2.2 电梯的基本结构电梯是机、电一体化产品。其机械部分好比是人的躯体，电气部分相当于人的神经，控制部分相当于人的大脑。各部分通过控制部分调度，密切协同，使电梯可靠运行。尽管电梯的品种繁多，但目前使用的电梯绝大多数为电力拖动、钢丝绳曳引式结构。从电梯空间位置使用看，由四个部分组成：依附建筑物的机房、井道；运载乘客或货物的空间轿厢；乘客或货物出入轿厢的地点层站。即机房、井道、轿厢、层站。从电梯各构件部分的功能上看，可分为八个部分：曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统和安全保护系统。2.2.1 曳引系统曳
13、引系统由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮与反绳轮等组成。其作用是输出与传递动力，驱动电梯运行。曳引机由电动机、联轴器、制动器、减速箱、机座、曳引轮等组成，它是电梯的动力源。曳引钢丝绳的两端分别连接轿厢和对重（或者两端固定在机房上），依靠钢丝绳与曳引轮绳槽之间的摩擦力来驱动轿厢升降。导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距，采用复绕型时还可增加曳引能力。导向轮安装在曳引机架上或承重梁上。当钢丝绳的绕绳比大于1时，在轿厢顶和对重架上应增设反绳轮。反绳轮的个数可以是1个、2个甚至3个，这与曳引比有关。2.2.2 导向系统导向系统由导轨、导靴和导轨架等组成。它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。导轨固定在导轨架上，导轨架是承重导轨的组件，与井道壁联接。导靴装在轿厢和对重架上，与导轨配合，强制轿厢和对重的运动服从于导轨的直立方向。2.2.3 门系统门系统由轿厢门、层门、开门机、联动机构、门锁等组成。轿厢门设在轿厢入口，由门扇、门导轨架、门靴和门刀等组成。 层门设在层站入口，由门扇、门导轨架、门靴、门锁装置与应急开锁装置组成。开门机设在轿厢上，是轿厢门和层门启闭的动力源。2.2.4 轿厢轿厢用以运送乘客或货物的电梯组件。它是由轿厢架和轿厢体组成。轿厢架是轿厢体的承重构架，由横梁、立柱、底梁和斜拉杆等组成。轿厢体由轿厢底、轿厢壁、轿厢顶
