变频调速电梯控制系统设计.doc
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河南城建学院本科毕业设计（论文）摘要
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；调速范围广、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
I
河南城建学院本科毕业设计（论文）ABSTRACT
ABSTRACT
Summaryelevatorisaspecialelectrictractionequipment,isindispensableinmodernurbanlife,andthemostwidelyusedverticaltransportation.Associetydevelops,elevatorfromthehandleswitchelevators,buttonscontroltheelevatortothecurrentgroupofElevator,forseniortransportationpresent.
Withpowerelectronicsandcomputercontroltechnologyandtherapiddevelopment,ACinvertertechnologydevelopmentveryrapidly.VariablespeedelevatoruseadvancedPWM,significantlyimprovethequalityandperformanceelevator;speedrangewidely,control,precision,dynamicperformance,comfortable,quiet,fast,almostcomparabletotheDCmotor.Atthesametimesignificantlyimprovedmotorpowerquality,reducedharmonic,whichimprovestheefficiencyandpowerfactor,energy-savingsignificantly.
ThisdesigninusePLCandinverterelevatoronthebasisofconventionalcontrol,throughtheinverterandPLCchipdesign,selectionandgreatlyimprovestheelevatorcontrollevels,andimprovesthecomfort,Elevatormakeselevatorreachesmoreidealcontrolandoperatingresults.
Keywords:
elevator,PWM,frequency
II
河南城建学院本科毕业设计（论文）目录
目录
摘要 1
ABSTRACT 2
1引言 1
2概述 2
2.1电梯的概述 2
2.1.1电梯的概念 2
2.1.2电梯的分类 2
2.1.3电梯的工作原理 3
2.2电梯的基本结构 4
2.2.1曳引系统 5
2.2.2导向系统 5
2.2.3门系统 5
2.2.4轿厢 5
2.2.5重量平衡系统 6
2.2.6电力拖动系统 6
2.2.7电气控制系统 6
2.2.8安全保护系统 6
3电梯电力拖动控制系统 7
3.1变频调速电梯系统运行原理 7
3.2变频器 8
3.2.1变频调速原理 8
3.2.2变频器组成、工作原理及其分类 8
3.2.3变频器机型选择 9
3.2.4变频器计算及其参数设置 11
3.3电梯理想速度曲线设计 11
3.3.1电梯快速性的性能要求 11
3.3.2电梯舒适性的性能要求 12
3.3.3电梯速度曲线 12
3.4电梯曳引电动机及其功率确定 13
3.4.1电梯对曳引机的要求 13
3.4.2曳引电动机额定功率的粗选 13
3.4.3曳引电动机过载、启动校验 14
4电梯电气控制系统 16
4.1PLC及其在电梯控制中的应用特点 16
4.1.1PLC定义及其特点 16
4.1.2PLC控制电梯的优点 17
4.2PLC的选择 17
4.2.1轿厢楼层位置检测方法 17
4.2.2PLC机型的选择 18
4.3电梯电气控制系统设计方案 19
III
4.4电梯电气控制系统软件设计 22
4.4.1层楼继电器回路的实现 25
4.4.2召唤回路 26
4.4.3指令回路 26
4.4.4选向回路 27
4.4.5电梯的开关门环节 28
4.4.6电梯起制动环节 30
4.4.7故障报警 31
4.4.8电梯的通风系统 31
4.4.9电梯的照明系统 31
5总结 33
5.1全文总结 33
5.2展望 33
参考文献 34
致谢 35
附录A电梯控制系统原理图 36
附录B电梯控制系统梯形图 37
IV
河南城建学院本科毕业设计（论文）1引言
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。
本设计内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，保证电梯的安全运行及应急状况处理。
42
河南城建学院本科毕业设计（论文）2概述
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（Passenger conveyor）是带有循环运行式走道，用于水平或微倾斜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内的电梯，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。
而电梯的轿厢内都设置有（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
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