高层住宅电梯控制系统设计说明

1、概括电梯是一种垂直运输设备，是高层建筑中不可缺少的运输设备。它依靠电力拖动可以载人或载物的汽车，在建筑物的井道导轨上进行垂直升降运动，在人们的生活中起着举足轻重的作用。控制电梯运行的PLC系统的要求也越来越高，要求达到电梯“稳定、准确、快速”运行的目的。本文设计了一种电梯PLC控制系统。该系统主要由PLC和逻辑控制电路组成。它包括交流异步电动机、继电器、接触器、行程开关、按钮、发光指示灯和变频器组成一个综合控制系统。本机控制单元采用西门子可编程控制器PLC对机器的全过程进行控制。整个系统通过PLC和逻辑控制电路控制电梯的升降、加速、减速、平层、启动和制动。结构简单，作业效率高，调平精度高，易于

2、理解和掌握。本文在介绍电梯基本结构的基础上，阐述了电梯的驱动原理和控制原理，重点介绍了在电梯系统设计中如何利用PLC实现控制系统和编写控制程序。在分析电梯系统软件设计方法的基础上，设计软件流程图，提出模块化编程思想，通过梯形图编程实现楼层指向、外召、选层、选向等功能。最后采用西门子S7-200控制电梯系统。关键词：电梯；驱动系统；控制系统; PLC程序目录 TOC o 1-3 f h z HYPERLINK l _Toc359505672 第1章绪论 PAGEREF _Toc359505672 h 1 HYPERLINK l _Toc359505673 1.1引言 PAGEREF _Toc35

3、9505673 h 1 HYPERLINK l _Toc359505674 1.2选题背景及意义 PAGEREF _Toc359505674 h 1 HYPERLINK l _Toc359505675 1.3变压变频调速电梯特点 PAGEREF _Toc359505675 h 2 HYPERLINK l _Toc359505676 第二章电梯的发展、规格和组成 PAGEREF _Toc359505676 h 4 HYPERLINK l _Toc359505677 2.1概述 PAGEREF _Toc359505677 h 4 HYPERLINK l _Toc359505678 2.1.1电梯的

4、作用 PAGEREF _Toc359505678 h 4 HYPERLINK l _Toc359505679 2.1.2电梯产品发展简史 PAGEREF _Toc359505679 h 4 HYPERLINK l _Toc359505680 2.1.3电梯运行条件 PAGEREF _Toc359505680 h 4 HYPERLINK l _Toc359505681 2.2电梯主要参数及规格 PAGEREF _Toc359505681 h 5 HYPERLINK l _Toc359505682 2.2.1电梯主要参数 PAGEREF _Toc359505682 h 5 HYPERLINK l

5、_Toc359505683 2.2.2电梯参数及尺寸规范 PAGEREF _Toc359505683 h 6 HYPERLINK l _Toc359505684 2.3电梯的组成部分 PAGEREF _Toc359505684 h 6 HYPERLINK l _Toc359505685 第三章电梯驱动系统设计 PAGEREF _Toc359505685 h 10 HYPERLINK l _Toc359505686 3.1电梯驱动系统 PAGEREF _Toc359505686 h 10 HYPERLINK l _Toc359505687 3.2曳引机选型 PAGEREF _Toc3595056

6、87 h 10 HYPERLINK l _Toc359505688 3.3门系统电机的选择 PAGEREF _Toc359505688 h 11 HYPERLINK l _Toc359505689 3.4变频器选型 PAGEREF _Toc359505689 h 12 HYPERLINK l _Toc359505690 3.4.1通用逆变器发展与前景概述 PAGEREF _Toc359505690 h 12 HYPERLINK l _Toc359505691 3.4.2变频器工作原理 PAGEREF _Toc359505691 h 14 HYPERLINK l _Toc359505692 3.

7、4.3富士变频器介绍 PAGEREF _Toc359505692 h 1 4 HYPERLINK l _Toc359505693 第四章电梯控制系统设计 PAGEREF _Toc359505693 h 17 HYPERLINK l _Toc359505694 4.1电梯的建造 PAGEREF _Toc359505694 h 17 HYPERLINK l _Toc359505695 4.2电梯对控制信号及其流程的响应要求 PAGEREF _Toc359505695 h 18 HYPERLINK l _Toc359505696 4.2.1电梯对控制信号的响应要求 PAGEREF _Toc35950

8、5696 h 18 HYPERLINK l _Toc359505697 4.2.2 18号电梯控制流程 PAGEREF _Toc359505697 h HYPERLINK l _Toc359505698 4.3控制功能的选择 PAGEREF _Toc359505698 h 19 HYPERLINK l _Toc359505699 4.4 PLC 的分类 PAGEREF _Toc359505699 h 21 HYPERLINK l _Toc359505700 4.5安全设置 PAGEREF _Toc359505700 h 21 HYPERLINK l _Toc359505701 第5章电梯控制系

9、统软件设计 PAGEREF _Toc359505701 h 23 HYPERLINK l _Toc359505702 5.1电梯开门、关门控制 PAGEREF _Toc359505702 h 23 HYPERLINK l _Toc359505703 5.2楼层信号的产生和消除 PAGEREF _Toc359505703 h 28 HYPERLINK l _Toc359505704 5.3选定指令的注册和删除 PAGEREF _Toc359505704 h 28 HYPERLINK l _Toc359505705 5.4电梯运行规则 PAGEREF _Toc359505705 h 29 HYPE

10、RLINK l _Toc359505706 5.5 I/O地址分配 PAGEREF _Toc359505706 h 29 HYPERLINK l _Toc359505707 5.6主程序 PAGEREF _Toc359505707 h 32 HYPERLINK l _Toc359505708 第6章结论 PAGEREF _Toc359505708 h 39 HYPERLINK l _Toc359505709 参考文献 PAGEREF _Toc359505709 h 40 HYPERLINK l _Toc359505710 至 PAGEREF _Toc359505710 h 42 HYPERLI

11、NK l _Toc359505711 附录一 PAGEREF _Toc359505711 h 43 HYPERLINK l _Toc359505712 附录二 PAGEREF _Toc359505712 h 49介绍介绍电梯：电梯；电梯;移动楼梯。一种电动垂直升降机，配备箱状吊舱，用于在多层建筑中运输乘客或货物。还有一种踏步式，踏板安装在履带上连续运行，俗称自动扶梯。1854年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，美国人以利沙格雷夫斯奥蒂斯第一次向世界展示了他的发明。他站在装满货物的电梯平台上，命令助手将平台抬到观众能看到的高度，然后示意助手用斧头砍断电梯的升降索。令人惊讶的是，电梯没有坠毁，而是

12、牢牢地固定在半空中奥蒂斯先生发明的电梯安全装置奏效了。 “一切都很安全，先生们。”站在电梯平台上的奥蒂斯先生向围观的人们挥手。没有人会想到，这是人类历史上第一部安全电梯。1889年12月，美国奥的斯电梯公司生产出名副其实的电梯，它以直流电动机为动力，通过蜗轮减速器带动缠绕在卷筒上的绳索，使轿厢悬吊和提升。 1892年，美国奥的斯公司开始采用按钮式操作装置，取代了传统的汽车拉绳操作方式，开创了操作方式现代化的先河。1901年，由美国奥的斯公司安装。 1932年美国奥的斯公司在李酒店安装的电梯至今仍处于安全运行状态。 1951年，党中央提出在天安门广场安装自制电梯，并从庆盛电机厂接手。四个月后，使

13、命光荣，任务圆满完成。十一届三中全会后，沐浴着改革开放的春风，我国电梯行业进入了快速发展时期。今天，电梯在我国任何一个城市都广泛使用。电梯给人们的生活带来便利，为我国现代化建设加快发展提供了有力保障。选题背景及意义30年，中国经济飞速发展，城镇化水平也有了很大提高，小高层、高层住宅也空前兴起，客观上带动了电梯的空前繁荣因此，研究电梯的驱动方式可以更有效地推动电梯的发展，也是我们自动化技术的重要研究内容。本课题高层住宅电梯控制系统的设计符合本学科的发展和技术，适应经济社会发展需要，解决理论或实际问题，理论联系实际，对科技和应用具有一定的参考价值。并且符合本专业培养目标，基本达到了科研和实践能力培

14、养锻炼的目的。随着我国经济持续稳定快速发展，人们对生活质量的要求越来越高，高层建筑迅速增多，电梯应用越来越广泛。在许多建筑中，电梯已成为不可缺少的配套设施。电梯作为建筑物的交通工具，给人们带来了舒适、快捷的享受。电梯已经成为人们日常生活中不可缺少的一部分，因此本次高层住宅电梯驱动的毕业设计研究具有重要的现实意义。1.3变压变频调速电梯的特点交流异步电动机的转速是施加到定子绕组的交流电源频率的函数。均匀连续地改变定子绕组的供电频率可以平滑地改变电机的同步转速。可根据电机和电梯的要求进行恒转矩负载。变频调速时，需要保持电机最大转矩不变，磁通量不变。这需要相应地调整定子绕组电源电压。因此，其电机的电

15、源驱动系统应能同时改变电压和频率。也就是说，给电机供电的逆变器有调压和调频两种功能。使用这种变频器的电梯通常称为VVVF电梯。(1)逆变器可分为AC-AC逆变器和AC-DC-AC逆变器。交叉变频器。交流变频调速系统是不经过中间直流环节，直接将较高的固定频率电压转换成较低频率的可变输出电压的变频调速系统。每相由两组（正组和负组）三相全波变换器反并联组成。通过改变整流器正负触发角的频率，可以改变输出电压的频率；通过改变输出电压比k的值，可以改变输出电压值。 AC-AC变频器通过两组反并联晶闸管交替工作，产生一相低频交流电压给负载供电，存在环流问题。可逆直流传动中采用的工作方式（如逻辑无环流、错位无

16、环流、可控环流）普遍适用于交流传动。交流传动的主电路和基本控制部分可以使用与直流传动相同的元件和技术。 AC-DC-AC逆变器。变频器的原理是利用功率半导体器件的通断功能，将工频电源转换成另一种频率的功率控制器件。 AC - DC - AC逆变器首先将交流电通过整流器整流成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，再经过逆变器将直流电转换成可变的交流电。频率和电压。 .VVVF调速系统大多采用脉宽调制控制器PWM。它按一定规律控制逆变器中功率开关元件的通断，从而在逆变器输出端得到一组幅值相等但宽度不等的矩形脉冲波，用于近似等效和正弦波。脉冲宽度调制 ( PWM)是一种对模拟信号电平进行

17、数字编码的方法。通过使用高分辨率计数器，方波的占空比被调制以编码特定模拟信号的电平。 PWM信号仍然是数字信号，因为在任何给定时刻，满量程直流电源要么完全( ON)要么完全不存在(OFF) 。电压或电流源以ON或OFF的重复脉冲序列施加到模拟负载。开启时为负载加直流电源，关闭时为断开电源。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用 PWM 进行编码。(3)中低速VVVF电梯拖动系统VVVF电梯的驱动部分是其核心，也是与定子调压控制方式的主要区别。 VVVF驱动控制部分由三个单元组成：第一单元根据来自速度控制部分的转矩指令信号计算出供给电机的电流，产生电流指令运行信号；第二单元将数/模转换最后的电流指令

18、与实际流向电机的电流进行比较，从而控制主电路转换部分的PWM控制器；第三单元是主电路控制部分，将来自PWM控制部分的指令电流提供给电机。电梯开发、规格参数及组成概述电梯的作用在我国，电梯、自动扶梯、自动人行道等属于起重运输设备。电梯是垂直方向运行的运输设备，自动扶梯是在斜面上运行的运输设备。但电梯和自动扶梯都是起重和运输设备，可将人员或货物从一层提升到另一层。随着人口的增加，科学技术的飞速发展，人民物质生活水平的逐步提高，建筑业发展迅速，一大批高层建筑拔地而起。住宅楼一字排开。完全可以预见，随着社会的发展，电梯产品将与汽车一样成为人们物质文化生活中的重要交通工具之一。电梯产品发展简史据国外相关

19、资料显示，公元前2800年，古埃及为了建造当时的金字塔，使用了人力驱动的起重机械。公元1765年瓦特发明蒸汽机后， 1858年美国又研制出一种以蒸汽机为动力，由皮带传动和蜗轮蜗杆减速装置驱动的电梯。阿姆斯特朗于1878 年发明了液压梯。并且随着液压梯的发展，蒸汽梯被淘汰。后来，液压泵和控制阀被用于将液压梯与直塞式和侧塞式结构相匹配，至今仍在使用。但电梯繁荣的根本原因是使用电力作为动力源。我国使用电梯历史悠久。 80年代中期以来，随着中国对外开放，振兴经济的政策得到深入贯彻。随着技术引进的进一步发展，在中国建立了多家合资和独资的电缆生产厂，使中国电梯行业取得了长足的发展。发展，我国于1980年代

20、颁布了一批具有国际水平的新电梯制造标准。随着新标准生产的电梯批量推向市场，技术性能和质量显着提升的电梯进一步推动了建筑业和电梯业的发展。电梯行业的景气度已经形成。2.1.3电梯的操作在垂直运行过程中，电梯有起点和终点。对于三层以上建筑物的电梯，起止站之间也有停靠站。始发站位于一楼，终点站位于最高楼，而位于一楼的始发站常作为基站使用。始发站和目的站之间的停靠站称为中间站。各站厅外设有呼叫箱，箱内设有呼叫按钮或触摸按钮，供乘客呼叫电梯。一般在电梯两端的每个召唤箱上设置一个按钮或触摸按钮，在中间楼层的每个召唤箱上设置两个按钮或触摸按钮。适用于没有驾驶员控制的电梯。每个楼层的召唤箱上都设置有按钮或触摸

21、按钮。电梯轿厢内设有控制箱（杂货电梯除外），控制箱上设有与层站相对应的手柄开关或按钮或触摸按钮，供司机或乘客控制电梯的运行和运行。下。召唤箱上的按钮或触摸按钮称为命令按钮或触摸按钮，操作箱上的按钮或触摸按钮称为命令按钮或触摸按钮。外部命令按钮或触摸按钮发出的电信号称为外部命令信号。命令按钮或触摸按钮发出的电信号称为命令信号。 1980 年代中期以后，触控按钮已被微动按钮所取代。作为电梯基站的厅外召唤箱，除了召唤按钮或轻触按钮外，还设置了钥匙开关，以便在下班电梯关闭时，司机或管理人员可以通过电梯开到基站后的专用钥匙。电梯轿门正确关闭后，钥匙开关自动切断电梯控制电源或电源。电梯的运行与汽车有共同点

22、，但汽车的启动、加速、停车等都是由驾驶员控制的，运行过程中可能遇到的情况比较复杂，所以汽车司机必须经过严格的培训和考核。 .电梯的自动化程度比较高。一般电梯的驾驶员或乘客只需通过控制箱上的按钮或轻触按钮向电气控制系统发出指令，电梯即可自动关门、定向、启动、加速。停在平整地板上打开门。对于自动化程度较高的电梯，司机或乘客也可以一次发出一对一的指令信号，电梯可以按顺序启停，依次完成任务。电梯和汽车虽然在运行过程上有很多不同，但还是有很多共同点的。其中，客梯的运行与公交车类似，在始发站和终点站之间来回运行，在运行方向前方停车。当站台有前进指令信号时，电梯到达站台时自动平层停车开门接客。货梯的操作类似

23、于卡车，任务的执行是一次性的。当司机或乘客控制电梯上下运行时，一般一次只能下达一个命令任务，完成一个命令任务后才能到达另一任务。 .在执行任务的过程中，从一层站到另一层站时，如果中间层站有指令信号，一般不能自动停止，因此货梯的自动化程度低于乘客电梯。2.2 电梯主要参数及规格2.2.1电梯主要参数1) 额定载重量(kg) ：制造设计规定的电梯载重量。2）轿厢尺寸（mm） ：宽深高。3）轿厢形式：有单开门或双面开门等特殊要求等，根据轿顶、轿底、轿壁的处理，颜色的选择，电风扇的要求而定， ETC。4）轿门形式：有栅栏门、封闭式对开门、封闭式双对开门、封闭式双对开门等。5）开门宽度（mm）：轿门和厅

24、门全开时的净宽。6）开门方向：人面向厅外厅门，向左开门为左门，向右开门为右门，左右开门为中门，又称中门。划分。7）牵引方式：常用的半绕1：1吊装方式，小车运行速度与钢丝运行速度相等。半绕2：1吊索方式，小车运行速度等于线材运行速度的一半。全绕1:1吊索方式，小车运行速度等于钢丝运行速度。8) 额定速度(m/s)：制造设计规定的电梯运行速度。9）电气控制系统：包括控制方式、拖动系统的形式等。如交流电机拖动或直流电机拖动、汽车按钮控制或集体选择控制等。10）停靠点（站）数：建筑物各层用于进出汽车的所有位置都称为站。11）起升高度（mm）：下站层到上站层的垂直距离。12）顶楼高度（mm）：顶楼站台至

25、机房楼板或隔声楼板下最突出的构件的垂直距离。电梯运行速度越快，一般顶层就越高。13) 坑深(mm)：站台地板底部至竖井底部的垂直距离。电梯越快，坑越深。14）井深（mm）：井底至机房楼地板或隔音地板下最突出的构件的垂直距离。15）井尺寸（mm）：宽深。2.2.2电梯参数及尺寸规范为加强对电梯产品的管理，提高电梯产品的使用效果，国家于1974年颁布了I435-74 、 I816-74 、 /Z110-74等一批电梯产品标准。电梯的主要参数是电梯制造商，是设计制造电梯的依据。用户在选择电梯时，必须根据电梯的安装和使用位置、承载的物体等，正确选择电梯的类型及相关参数和尺寸，按照标准进行建筑设计和施工

26、。根据这些参数和规范安装电梯的地方。否则会影响电梯的使用效果。2.3 电梯的组成部分四个基本部分：机房、轿厢、厅门、井道和底部设备。1.电脑房机房位于电梯井道的顶部或底部，用于安装曳引机、控制柜、限速器、选层器、地震探测器、接线板、主电源开关和通风设备。当机房位于井道底部时，称为下装牵引方式。由于该方法结构复杂，钢丝绳弯曲次数多，钢丝绳使用寿命缩短，井道承重增加，维修难度大，一般不采用仅当机房不能安装在井道顶部时才使用。反之，机房顶装牵引方式最为常用，因为其设备简单，钢丝绳弯曲次数少，成本低，维护简单。如果机房既不能位于井道底部也不能位于顶部，可以考虑使用液压电梯，即侧装机房。机房的结构必须坚

27、固、防震、隔音，有足够的面积、高度、承重能力和良好的通风条件，机房必须始终保持适度的照明亮度并保持干燥、清洁。通常有以下规定：1）面积一般至少为井道侧面积的2倍，对于交流电梯，一般为22.5倍；对于直流电梯，一般为33.5倍。2 ）高度是指机房地面到顶板的垂直距离。对于客梯和病房电梯，一般为2.22.8m以上；对于货梯，一般为2.2到2.4m以上。3 ) 承载能力。机房地面要求能承受6kPa的均布荷载（梯子为4kPa ） 。在曳引机的安装上方，应设置吊钩进行维护。吊钩的承载能力如下：对于额定承载能力为500的电梯3000kg，应大于此2000kg；对于5000kg额定载重量的电梯，应大于300

28、0kg。4 ）机房的设置方式有3种：机房下置式、机房上置式、机房侧置式。( 1 )曳引机是电梯升降的动力源。它由牵引电机、电磁制动器、减速机、牵引绳轮和曲轴手轮组成。利用业余绳索与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现电梯轿厢和对重电梯的驱动。根据曳引电机与曳引轮之间是否有减速箱，可分为有齿轮曳引机和无齿轮曳引机。齿轮曳引机采用蜗轮减速传动。a ) 牵引电机：根据梯形不同，可分别采用笼式单速电机、笼式二速电机、笼式三速电机或直流电机。b ) 电磁刹车：采用双刹车片封闭式直流电磁刹车，电机转动时松开制动器，停止时制动器制动，以保持小车位置不变。c ) 曳引轮：V形、半圆形或缺口绳轮，由摩擦牵引驱动。d )

29、 起动手轮：安装在牵引电机后端轴上，供起动时使用。（ 2 ）控制柜 该装置可发出指令检测各机台动作，具有控制功能，使电梯安全、稳妥、快捷地到达目的楼层。该装置由主电路接触器、管理继电器、控制继电器、限时继电器、半导体器件等组装而成。由于是精密器件，必须防尘、通风良好，以保持规定的电气温度。( 3 )限速器限速器是电梯限速保护装置，是重要的安全设备。当电梯超过额定速度或失控（额定速度的115% ）时，限速器会发出电信号，自动切断控制电路。如果轿厢仍继续高速下降，限速器会机械控制安全钳的动作，将轿厢夹在导轨上，防止轿厢继续下降，避免不良后果。电梯上的限速器多为离心式限速器，由轮盘、开关、拉索和夹紧

30、装置组成。旋转产生的离心力反映了电梯的运行速度。种类。轴承和销的磨损是故障的主要原因，会降低安全装置的功能，因此应经常检查。2.小车和配重(1)轿厢是用于将乘客和物品安全运送到目的地楼层的箱式设备。它的运行轨迹是在牵引钢丝绳的牵引下沿导轨上下运行。(2) 配重又称配重，起平衡汽车的作用（但这种平衡是相对的、变化的）。配重与轿厢通过提升绳连接，利用提升绳与提升滑轮凹槽之间的摩擦力来驱动轿厢的升降。3.厅门（层门）厅门是为保障候车厅乘客安全而设置的开闭装置。4、井底设备(1)牵引钢丝绳连接小车和对重，带动小车上下运行。(2)导轨引导轿厢和平衡配重在井道内垂直提升。（3）限速钢丝绳和张紧装置用于防止

31、限速钢丝绳松弛或晃动，将轿厢的速度正确传递给限速器的辅助装置。(4)补偿链由于轿厢的升力，轿厢侧与对重侧牵引钢丝绳的重量比发生相应变化。为了纠正这种变化，减少电机的负荷，轿厢连接双用补偿链，一般用于提升30m超过其高度的电梯。(5)端子保护装置由端子电气保护装置和机械缓冲装置组成。终端电气保护装置由变速开关、限速开关和限位开关组成。机械缓冲装置是指位于坑内的各种缓冲装置。它们是电梯安全保护的最后一道措施。它们设置在井道内，面向轿厢和对重。它们的作用是防止轿厢和配重相互碰撞。结尾。常用的缓冲器有弹簧缓冲器和液压缓冲器。主要部件：桥车、悬挂系统、重量平衡系统、楼层开关、电机和调速器、控制面板、通讯

32、系统。1控制柜2调速器3门联动装置4轿门5轿厢地板6地板地面7层门8补偿绳9张紧装置10地坑11缓冲器12对重13配重导轨轨道14-轿厢导轨15-井道壁16-导靴17-导轨压板18-轿厢19-安全钳20-牵引绳端接装置21-牵引绳22-曳引机23-机舱图2.1电梯结构示意图电梯驱动系统设计电梯驱动系统电梯驱动系统是电梯的动力源。它驱动电梯部件完成相应的运动。电梯主要有两种运动：轿厢的升降运动，以及轿门和厅门的开合运动。小车的运动由牵引电机驱动，牵引电机由牵引传动系统驱动减速并改变运动形式（将旋转运动变为直线运动）。 .轿厢门和厅门的开关由开门电机驱动，由开门机构驱动减速并改变运动形式。曳引机的

33、选择牵引电机参数：负载、1000Kg速度、 1.5m/s、加速度、 0.5m/s2、(3-1)根据以上参数要求电机功率：根据实际电机额定功率系列，对照电机选型参数表，选择上洋电机YTDP270.20-4 。电机参数如下：功率： 15KW电压： 380V频率： 50HZ级数： 4转速： 1450r/min当前的：36A自重：160Kg表 3.1 电机选型参数表序列号模型力量额定电压额定频率极数额定速度额定扭矩额定电流电机转动惯量重量序列号。类型力量额定电压额定频率极数额定速度额定值额定电流动量惯性重量千瓦五赫兹转/分钟牛米一个公斤.m2公斤1YTDP270.10-47.5380504145049

34、200.061502YTDP270.15-41172260.091603YTDP270.15-415日100360.091604YTDP270.20-418.5120420.121905YTDP335.16-422143450.252206YTDP335.16-425162510.252207YTDP335.16-430195620.252208YTDP270.15-67.5696073210.091609YTDP270.20-6411107290.1219010YTDP270.20-412122330.1219011YTDP335.16-615日146350.2522012YTDP335.1

35、6-618180430.2522013YTDP335.22-622215510.2824014YTDP335.16-425244580.35270门系统电机的选择电梯门机控制系统应使电梯门在开、关时能快速启动、停止、加速和减速，运行平稳准确。要实现这一目标，就必须解决电机选型和控制电路选型设计的问题。三相异步电动机原理：当三相定子绕组上通以对称的三相交流电时， HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/1974573.htm t _blank 会产生一个旋转磁场，该旋转磁场以同步转速n1 HYPERLINK %20%20%20%2

36、0:/baike.baidu%20%20%20%20/view/1620095.htm t _blank 沿定 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/904854.htm t _blank 转子圆周空间顺时针旋转。由于旋转磁场以n1速度旋转，转子导体一开始是静止的，所以转子导体会切割定子旋转磁场产生感应电动势（感应电动势的方向 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/163305.htm t _blank 由右-手规则）。由于转子导体的两端被短路环短路，在感应电

37、动势的作用下，转子导体会产生与感应电动势方向基本一致的感应电流。转子的载流导体 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/351.htm t _blank 在定子磁场中受到电磁力（力的方向由左手定则确定）。电磁力 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/2462579.htm t _blank 在转子轴上产生电磁转矩，带动转子沿旋转磁场方向旋转。通过以上分析，可以得出电机的工作原理如下：当电机的三相定子绕组（电角相差120度）接到三相对称 HYPERLINK %20

38、%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/56394.htm t _blank 交流电，会产生旋转磁场，旋转磁场会切割 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/4262012.htm t _blank 转子绕组。转子绕组中产生感应电流（转子绕组为闭合路径），载流转子导体在定子旋转磁场的作用下会产生电磁力，从而在 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/1930.htm t _blank 电机上形成电磁转矩轴，驱动电机旋转，电机

39、的旋转方向与旋转有关。磁场方向相同。三相异步电动机：变频调速是改变电动机定子电源 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/30964.htm t _blank 频率，从而改变其同步转速的一种调速方式。变频调速系统 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/1390601.htm t _blank 的主要设备 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/10353.htm t _blank 是提供变频电源的

40、变频器。变频器可分为AC-DC-AC变频器和AC-AC变频器两大类。其特点：效率高，调速过程中无额外损耗；适用范围广，可用于笼式异步电动机；调速大，特性硬，精度高；这种方法适用于电梯门电机调速的场合。通过对三相异步电动机的筛选，确定本次设计的电梯门电机采用帝激光科技YVP 71-6-2.7N型号的三相异步电动机。电机技术参数如下：额定功率： 80W额定电压： 220V额定电流：0.65A额定转速： 930r/min额定频率： 50HZ逆变器选择3.4.1通用逆变器发展与前景概述变频器是利用功率半导体器件的通断功能，将工频电源转换为另一种频率的功率控制器件。我们现在使用的变频器主要采用AC-DC

41、-AC方式（VVVF变频或矢量控制变频），先将工频交流电源通过整流器转换为直流电源，再将直流电源转换为频率和电压可控。交流电源为电机供电。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。最初研制变频器的根本目的不是为了节能，而是用交流驱动代替直流驱动，满足过程控制的要求。逆变器技术是当今自动化技术中比较成熟和先进的技术，是高度发达的电力技术、微电子技术和控制技术的产物。逆变器的主要工作原理是：通过微电子器件、电力电子器件和控制技术，将供给电机定子的工频交流

42、电源通过二极管整流成直流，再通过IGBT转换成频率和电压可调的交流电。电源，进而驱动电机和负载。在网络日益普及的今天，与常见的点对点硬线连接相比，通过高速通信网络连接的逆变器系统可以最大限度地减少系统维护时间，提高生产效率，降低运营成本。此外，通过现场总线模块，可以为不同类型的逆变器配置不同功率段、不同类型的逆变器，使用相同的编程语言和通信协议，如功率、速度、转矩、电流、设定值等。1980年代，外资逆变器产品开始进入中国市场。随着我国经济的快速发展和人们节能环保意识的增强， 1990年代以来变频器在工业领域的应用越来越普及，产业规模迅速扩大。近20年来，我国逆变器行业从起步阶段到现在逐渐开始成

43、熟，发展非常迅速。进入21世纪以来，我国中低压逆变器市场增速超过20%，远高于近几年GDP增速水平。 2006年，我国中低压逆变器市场容量达到76亿元左右。随着我国对大型变频装置的需求不断增加，高端变频产品的开发取得成功，智能变频器的开发成为当务之急。我们的变频基本性能还没有达到相应的水平，市场还没有发展到这个水平。好消息是，我们看到国内一些逆变器企业进行了有益的研发实践。一方面消化国外先进技术，另一方面尝试推出自己的逆变器标准。随着市场的扩大和用户端需求的多样化，国产逆变器产品的功能不断完善和增加，集成化和系统化程度越来越高，出现了一些特殊的逆变器产品。此外，变频器的应用领域也在不断扩大。目

44、前，我国逆变器市场正处于高速增长期，广泛应用于电力、有色金属、冶金、机械、建材等行业。因此，综合考虑逆变器本身的优势、行业和市场的发展速度、现状和潜力，以及良好的宏观环境，我国逆变器行业的发展前景非常乐观。3.4.2变频器的工作原理我们知道交流电机同步转速的表达式为：n = 60f(1-s)/p (3-2)中： n为异步电动机的转速；f是异步电动机的频率；s是电机转差率；p是电机的极对数。由上式可知转速n与频率f成正比，只有改变频率f才能改变电机的转速。当频率f在050Hz的范围内变化时，电机转速的调节范围很宽。变频器通过改变电机电源的频率来实现调速，是一种高效、高性能的理想调速手段。3.4.

45、3富士变频器简介富士变频器由获得环境管理体系ISO14001认证的工厂制造。高性能与多功能动态转矩矢量控制的理想组合，可以在各种工况下实现对电机的最佳控制。动态转矩矢量控制 动态转矩矢量控制是一种先进的驱动控制技术。控制系统计算电机高速驱动负载所需的功率，优化控制电压和电流矢量，使电机的输出转矩最大化。采用动态转矩矢量控制方式，可以在最短的时间内实现带负载的平稳加减速。使用高速CPU可以快速响应负载的突然变化并随时间检测再生功率。具有再生回避功能，控制减速时间，实现不跳闸的自动减速过程。采用富士独创的控制方式，在0.5Hz时可输出200%的高启动转矩（ 22kW） 。 180%以上30kW 。

46、带PG反馈的更高性能控制系统 PG反馈卡（选件）用于组成带PG反馈的矢量控制系统，实现更高性能和更高精度的运行。调速周长： 1:120 0调速精度： 0.02%速度响应： 40Hz电机的脉动在低速时大大减少。采用动态转矩矢量控制，结合富士专有的数字AVR，电机在低速（ 1Hz ）运行时的速度脉动与以前的型号相比减少了1/2以上。在电机运行过程中，始终进行自整定，时刻检查电机特性的变化，实现高精度的速度控制。第二个电机还具有自整定功能。当一台变频器切换运行两台电机时，保证两台电机都能高精度运行。优良的环境兼容性 采用低噪声控制供电系统，大大降低了噪声干扰对周围传感器等设备的影响。标配直流电抗器端

47、子，用于抑制谐波电流。当连接可选的 EMC 滤波器时，它可以符合欧洲 EMC 指令。作为标准，提供了最佳的自动节能运行模式，例如风扇和泵。采用新的控制方式，将电机损耗降至最低，达到更好的节能效果。键盘面板，使用更方便，标配复制功能，可以方便地将一台变频器的功能码数据复制到其他变频器。显示标准可选中、英、日3种语言，方便海外使用。点动（ JOG ）操作可以简单地通过键盘面板或外部接点信号进行。使用延长电缆选项（CBIII-10R-） ，可以轻松进行远程操作。完整的产品系列适用于不同的用途，提供两个系列，通用工业用G11S系列和风机泵用P11S系列。 G11S系列的容量范围从0.2到315kW，P

48、11S系列的风机和泵的容量为7.5到400kW 。规格齐全。符合国际标准（ EC指令、 TUV 、 UL / cUL）标准系列符合EC指令（CE标志）、 TUV认证（ 2kW ）、 UL规范、欧洲、北美和加拿大使用的cUL规范。适应各种环境的结构 22kW标准产品采用全封闭结构IP40，具有良好的耐环境性。对于22kW逆变器，允许水平密集安装，节省控制面板的安装空间。此外，7.5kW的逆变器高度统一260mm，在使用多台不同容量的逆变器时，安装面板易于设计。提供可选的防水IP65（7.5kW）和IP54（1122kW），适用于食品机械、木工机械、化工机械等有灰尘、潮湿的环境。各种通讯功能配备标

49、准接口RS485，使个人电脑可以输入运行命令和设置功能码数据给变频器。具备通用的DI/DO功能，可将变频器的输入输出端子状态（有无接点信号）传送至上位机并由上位机监控，可简化FA系统。可连接现场总线： Profibus-DP、Interbus-S、DeviceNet、ModbusPlus （选件）等。丰富的风机、水泵等实用功能. PID控制功能 变频风机开/关控制 商用电源切换时序 用于搬运、输送设备. 16种预设速度可选择运行程序（7步，每步最长6000s，可连续连续运行，单循环或终速单循环）无冲击、瞬时停电重启运行采用富士独资开发的变频器的频率跟踪（导入运行）功能，逆变器可以无冲击地重新启

50、动 瞬时停止后正在旋转的电机。保护功能的丰富可以设置电子热继电器的热时间常数，因此电子热继电器可以应用于各种电机。配备输入缺相保护，防止断电损坏逆变器。用 PTC 热敏电阻保护电机。丰富的维修功能，可在键盘面板液晶显示屏上显示和确认变频器的运行状态、输入/输出信号状态及详细数据，便于分析异常原因并提出应对措施。I/O端子检查功能 主电路电容寿命 变频器负载率测量 标配（ 31.5kW ）控制电源辅助输入电路，因此当主电源断开时，可以保持异常输出信号。接点输入控制端子（ 9点）、集电极开路晶体管输出（ 4点）、继电器输出（ 1点）等可根据应用任意设定其端子功能。当负载过大时，可选择变频器继续运行

51、不跳闸（失速防止功能）或跳闸后停止运行。 G11S/P11S系列及所有型号（ 0.2400kW ）为统一技术规格，方便用户组成各种应用系统。根据以上信息和所选电机的功率，选择富士FRN15LMIS-4C作为变频器控制主电机，选择FRN5.5LMIS-4C作为变频器控制门电机。图 3.1 逆变器实物图第四章电梯控制系统设计4.1电梯的结构电梯是一种特殊的起重运输设备，由轿厢和对重、曳引电机和减速传动机械、井道和井道设备、呼叫系统和安全装置组成。轿厢用于载人或载物，配重用于改变电梯电机负载的特性，提高电梯的安全性。图4.1显示了电梯牵引系统的示意图。电梯轿厢和对重连接在钢丝绳的两端。钢丝绳跨在牵引

52、绳轮上。曳引轮由电动机通过减速机构拖动形成小车。上下运动。图4.1电梯拖动系统示意图井道是指用于安装电梯并提供电梯在建筑物内运行的通道。轿厢和对重均在井道内运行。井道每层均设有门厅和电梯呼叫设备。厅内设有厅门，厅门顶部设有楼层指示器，用于指示电梯的运行方向和电梯的位置。门厅还有一个呼叫箱，其功能是在每个层站呼叫电梯。召唤箱一般安装在厅门外地面高度周围的墙上1m。基站和顶站只有一个按钮，中层站有上下两个通话按钮。该按钮有一个用于呼叫的记忆灯。基站的呼叫箱上也有很多定位装置和安全设备。井道顶部和底部还设有冲顶、冲底缓冲设备，确保电梯安全运行。轿厢自动门机用于实现电梯的开门和关门。电梯门分为厅门和轿

53、门。当电梯停在某一层时，该层的厅门在轿门的带动下开启或关闭。电梯的控制箱也安装在轿厢内，供司机和乘客向电梯发出操作指令。有同层选择按钮（带记忆选择指示灯）、上下启动按钮（带上下记忆指示灯）、门开关按钮、急停按钮、风机、照明、楼层楼层指示灯控制开关灯、电梯运行状态选择按键开关等。4.2 电梯对控制信号的响应要求及其过程4.2.1电梯对控制信号的响应要求(1)当在轿厢内按下关门按钮时，电梯门自动关闭并锁定保护。电梯门锁上后，电梯将自动启动运行。(2)当电梯到达指定楼层时，电梯自动停止运行并自动开门。然后电梯延时后自动关门，等待厅外呼叫。(3) 电梯运行时，只响应电梯运行同方向的外召。(4)当电梯到

54、达顶部或底部时，它会自动停止并改变方向。(5)电梯接受轿外各呼梯按钮的呼梯指令，进行自动登记和记忆，任务完成后自动清空记忆。(6)电梯的楼层门厅和轿厢有电梯运行状态的显示。(7)当电梯接收到多个信号时，用第一个信号来定位运行方向，首先响应电梯当前运行方向的呼叫，完成一个方向的任务后切换到下一个方向。(8) 当完成一个方向的任务后需要倒车时，按照最远站倒车原则转换运行方向。（9）电梯维修时，应关闭所有楼层的电梯门，防止行人误入。4.2.2电梯控制流程电梯接到厅外召唤时，自动定向，电机M1高速运转至指定楼层。到达指定楼层后，电机M1减速并低速运行至停止楼层。当到达停止位置时，电机M1反向控制电梯自

55、动开门。这时，大厅内的乘客从车里出来，大厅外的乘客也可以进入车内。当乘客进入轿厢时，按下关门按钮SB2 ，厅门自动关闭。如图4.2所示M1换低速，低速运行是否到达停层位置M1停转，自动开门按下SB2乘客是否出门自动关门M1反转，平层开门过程减速门是否开到位开门控制过程结束门是否关闭厅外召唤楼层自动定向M1起动，高速运行是否到召唤楼层NNYNY出门进门图4.2电梯控制流程4.3控制功能的选择选择包括操作功能、控制功能、通讯功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。操作功能简单。 PLC的运算功能包括逻辑运算、定时和计数功能；普通PLC的操作功能还包括数据移位、比较等操作功能；比较复杂的运算

56、功能包括代数运算、数据传输等；模拟PID运算等高级运算功能。随着开放系统的出现，目前所有的PLC都具备通讯功能。有的产品与下位机通讯，有的产品与对端或上位机通讯，有的产品还与工厂或企业网络进行数据通讯。功能。在设计和选择模型时，应根据实际应用的需要，合理选择所需的计算功能。在大多数应用中，只需要逻辑运算和定时计数功能。一些应用程序需要数据传输和比较。当用于模拟量检测和控制时，使用代数运算、数值转换和 PID 运算。要显示数据，需要进行解码和编码等操作。控制功能包括PID控制运算、前馈补偿控制运算、比率控制运算等，应根据控制要求确定。 PLC主要用于顺序逻辑控制。因此，在大多数场合常采用单回路或

57、多回路控制器来解决模拟量的控制，有时还会采用专门的智能输入输出单元来完成所需的控制功能，以提高PLC的处理速度和节省内存。容量。例如PID控制单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、ASC码转换单元等。通讯功能大中型PLC系统应支持多种现场总线和标准通讯协议（如TCP/IP ），并应能在需要时与工厂管理网络（TCP/IP）连接。通信协议应符合ISO/IEEE通信标准，应为开放式通信网络。PLC系统应包括串行和并行通讯接口（ RS 2232C/ 422A423/485 ）、RIO通讯口、工业以太网、通用DCS接口等；大中型PLC通讯总线（包括接口设备和电缆）应为1：1冗余配置，通讯总线应符合国际

58、标准，通讯距离应满足设备的实际要求。PLC系统，上层网络的通信速率应大于1Mbps ，通信负载不应大于60% 。 PLC系统通讯网络的主要形式如下： 1 ） PC为主站，多台同类型PLC为从站，组成一个简单的PLC网络； 2 ）一台PLC为主站，其他同类型PLC为从站，构成主从PLC网络； 3 ） PLC网络通过特定的网络接口连接到大型DCS作为DCS子网； 4 ）专用PLC网络（各厂家专用PLC通讯网络）。为了减轻CPU通信任务，根据网络组成的实际需要，应选择具有不同通信功能（如点对点、现场总线、工业以太网）的通信处理器。编程功能PLC编程包括离线编程和在线编程，应根据应用要求合理选择。离线

59、编程方式： PLC和编程器共用一个CPU 。当编程器处于编程模式时，CPU只为编程器提供服务，不控制现场设备。编程完成后，编程器切换到运行模式，CPU控制现场设备，不能编程。离线编程可以降低系统成本，但使用和调试不便。在线编程模式： CPU和编程器都有自己的CPU ，主机CPU负责现场控制，在一个扫描周期内与编程器交换数据，编程器将在线编译好的程序或数据致给主机，下一次扫描循环，主机就按照新收到的程序运行。这种方法成本较高，但系统易于调试和操作，多用于大中型PLC。诊断功能 PLC诊断功能包括硬件诊断和软件诊断。硬件诊断通过硬件逻辑判断来确定硬件的故障位置，软件诊断分为诊断和外部诊断。通过软件

60、诊断PLC部分的性能和功能是诊断，通过软件诊断PLC的CPU和外部输入输出等部件的信息交换功能是外部诊断。PLC的诊断功能直接影响对操作人员和维修人员技术能力的要求，影响平均维修时间。加工速度 PLC采用扫描方式工作。从实时性要求来看，处理速度应该尽可能快。如果信号持续时间小于扫描时间， PLC将无法扫描信号，导致信号数据丢失。处理速度与用户程序的长度、CPU的处理速度和软件的质量有关。目前PLC接点响应快、速度快，每条二进制指令的执行时间约为0.20.4Ls ，可以满足高控制要求和快速对应要求的应用需求。扫描周期（处理器扫描周期）应满足：小型PLC的扫描时间不大于0.5ms/k ；大中型PL