开题报告-电梯拽引系统部件结构及控制系统设计.doc

江苏大学本科生毕业论文（设计）开题报告学院： 机械工程学院 专业： 机械电子工程 学号： 年级： 机电1102 学 生 姓 名指 导 教 师论文（设计）题目电梯拽引系统部件结构与控制系统设计与本课题有关的国内外研究情况： 电梯作为垂直运输工具，被广泛的应用在人们的日常生活中。追溯到公元前2800 年前，电梯的前身-机械升降机作为一种运输设备便已经应用到金字塔的建造中。伟大科学家阿基米德于公元前 236 年，设计出了被人们称为现代电梯鼻祖的 人力驱动的卷筒式卷扬机。亨利沃特曼于 1850 年，在美国纽约市设计出了世界上第一台以蒸汽机为动力的卷扬机。1952 年，世界上第一台具有安全装置的升降梯由美国人奥的斯发明设计，并由此拉开了广泛使用升降梯的序幕。 为了提高电梯的安全性、舒适性、高效性，人们通过不断技术改造与创新，开发出了日趋完善的电梯新技术。1892 年，发明了用电动机励磁场来调速的电动机发电机电力驱动系统；1900 年，交流感应电动机应用于电梯驱动，从而简化了传动系统；1903 年，曳引驱动方式、有齿轮高速电梯得到运用，成为现代电梯的前身；1949 年，电子技术开始运用到电梯控制技术中，使电梯发展得到了空前地发展。70 年代，数字化电路开始运用于电梯控制中，从而进一步提高的电梯运行的稳定性与精确性。80 年代，微机和数字调节技术日益完善，脉宽调节技术开始使用，进而完善了速度调节功能。90 年代，调压调频拖动系统大量运用于电梯控制系统。目前，PLC 控制系统正成为一种潮流被广泛运用在电梯控制系统中，为电梯不断发展、进步继续谱写着新的历史篇章。 现代电梯技术起源于美国人奥的斯创办的奥的斯电梯公司,众多的新型电梯技术都是由奥的斯公司设计并最终成功推向市场。欧洲在电梯技术方面也紧随美国之后,以瑞士迅达电梯、芬兰通力电梯为代表的电梯制造企业在20世纪90年代初期推出了多项对现代电梯产生重大影响的关键技术。二战之后的R本得益于其先进的电子信息产业,在电梯技术方面,特别是曳引机和驱动技术方面取得了令人瞩目的成就,产生了像三菱、円立等掌握核心技术的电梯企业。 在电力电子器件大规模发展的过程中,出现了可控硅整流器件,其可以完成交流电至直流电的转换。在1977年,日本三菱公司开发出了可控硅-伦纳德控制的无齿轮曳引式电梯,将可控硅整流器应用于曳引式电梯系统,取代了电动发电机组。由于可控硅整流器高效节能的巨大优势,至1980年,固态可控硅整流器己经在新型电梯上得到广泛应用。 电梯曳引机的交流调速驱动系统也经过了漫长的发展过程。早期主要采用交流双速驱动,这种驱动方式是通过电机内高低速绕组的切换来实现电梯的速度控制,主要是应用在对舒适性要求较低的货运电梯中,由于其结构复杂且耗电量大,目前己经很少采用这种驱动方式。交流调压调速(ACVV)是在新型电力电子器件出现之后的广泛采用的一种驱动方式,其采用可控硅或其他电子开关器件,调整电机的输入电压,以保证电机按照设定的速度曲线运行。ACVV是较为先进的控制方式,提高了电梯运行的稳定性与乘坐的舒适性,但是由于釆用ACVV驱动的电梯电机需要特制,调速范围也较窄,而且耗能较大,无法满足电梯高速运行的要求,这种驱动方式最终没有能够成为主流的驱动技术,直至此时,大部分的高速或舒适性要 随着电力电子技术飞速发展,1982年,日本三菱公司推出了由大功率晶体管构成的变频模块, 发了第一台变频变压调速(VVVF)的电梯驱动系统。变频变压调速的最大特点就是可以实现对电压的频率和幅值的连续控制,从而使交流电机的调速性能大大提高,甚至超过了直流电机的调速性能。在90年代,更加先进的半导体器件绝缘栅双极型晶体管(IGBT)问世,使变频变压调速进入了新纪元。IGBT的转换效率更高、噪音更小,使变频变压调速驱动方式的应用更加具有实际应用价值和意义,也奠定了变频变压调速成为现代电梯主流驱动技术的基础。早期的电梯交流驱动系统中,普遍采用的是异步电动机和减速齿轮箱相结合的曳引机。这种曳引机其同样可以采用变压变频的驱动方式,但是这一类曳引机通常体积庞大而且能耗较高。1996年,通力公司开发了一台由永磁同步电机驱动的无齿轮曳引机,并将曳引机固定在导轨上,诞生了第一台无机房电梯。永磁同步无齿轮曳引机具有质量轻、成本低、噪声小等诸多优异特性,是电梯驱动技术领域的一次重大进步。 在1949年之前,由于技术发展水平的落后,我国仅有几家电梯的装配及维修工厂,国内安装的电梯基本都是从国外进口。新中国成立之后,电梯行业有了较大发展,但是由于基础工业的落后和市场需求的限制,我国的电梯产业也仅仅是年产几百台的小规模产业。从新中国成立至70年代末期,大陆地区电梯的安装总量仅有1万台左右。 改革开放之后,国内经济高速发展,电梯的需求量也出现跨越式增长,但是由于国内技术水平的限制,不得不引进外资以尽快提高整个行业的技术水平。从2000年开始,我国的经济发展进入了崭新的阶段,基础工业也已颇具规模,伴随房地产及城市建设的加速,电梯的市场需求量远远超出了合资企业的可供应量,这样就给民营电梯企业发展提供了良好的契机。虽然民族电梯企业也有了较大的发展,但是与外资及合资企业相比,技术上仍有较大差距,特别是在电梯高速、安全和节能等方面。现在，奥的斯、迅达、三菱、通力等知名国际电梯企业通过合资或独资企业在国内占据了主要市场，而且这些国际电梯企业纷纷在国内设立众多的研发中心以保证技术上的优势,民族电梯企业生存压力仍然不容乐观。本课题研究的主要内容及方法：本设计要求为四层四站拽引式客梯的设计。（1）电梯曳引系统和电梯系统的总体设计。包括电梯的基本功能结构分析、系统的整体架构设计及核心器件的参数计算及选型；（2）曳引系统与控制系统的硬件电路设计。设计电梯控制系统的硬件电路；（3）软件设计。完成电梯控制系统的PLC程序设计。本课题所需要解决的问题：（1）系统总体设计。包括核心器件的参数计算及选型，提出曳引系统的传动方案；（2）系统软件设计。包括控制系统电路设计；（3）控制算法及软件设计。包括选择可编程控制器机型，PLC选型，I/O点配置以及控制程序的编写。预期结果及其意义： 本设计要求完成四层四站拽引式客梯的设计。 预期完成电梯拽引系统的传动方案设计，完成一张传动部分结构装配图；完成电梯的PLC控制系统设计，完成电梯的控制主回路和电气安全回路图、电梯控制系统连接图各一张，编写PLC控制程序；完成毕业设计说明书的编制，包括相关的读书报告；英文翻译。 本设计介绍曳引系统的工作原理及结构特点，并采用PLC来进行逻辑控制，用变频器来进行电机调速，设计基于 PLC 的电梯控制系统，实现电梯的一些基本控制功能：集选控制、开门延时、故障重开门、报警、过载检测、速度控制等等。使电梯结构紧凑、噪音降低、维修简单、故障率低，改善电梯运行的安全性、稳定性、舒适感。通过本次毕业设计，可以进一步加深我们的专业知识理解与运用。同时我相信，这对我们日后的工作或者专业研究都将有着非常积极的作用。完成课题的各阶段工作具体安排起止日期本阶段的工作安排3.23 - 4.3熟悉毕业设计内容，完成开题报告及翻译4.6 - 4.30