商厦观光电梯电气控制系统设计[毕业论文+CAD图纸]

机械电子论文：商厦观光电梯电气控制系统设计含论文，开题报告，cad图纸,

商厦观光电梯电气控制系统设计[毕业论文+CAD图纸]

摘要

本设计电梯采用了线性调速的调压调频调速 (VVVF)技术，并且VVVF电梯采用PLC控制，有完善的自检测、自诊断、自保护功能，因而十分安全可靠。而且本电梯是按照理想的电梯运行曲线，通过矢量控制软件对电动机进行精确调节，因而电梯平稳、舒适。另外，本设计采用交流调压调频调速与同规格的传统电梯相比，可节能40%。

本设计还重点研究了电梯门机拖动控制系统的设计，包括两大部分即硬件设计和软件设计，使其运行安全可靠、性能稳定。本设计的门拖动控制系统采用了当前最新的永磁同步伺服系统，这是本设计的重点和创新点。

本设计的研究成果若在实际电梯工程中得到应用，必将取得良好的经济效益和社会效益。

[关键词]：调压调频调速，可编程控制器（PLC），永磁同步电机，电梯门机

Abstract

The design elevator has adopted the VVVF that varies motors speed linearly.Because the VVVF elevator controlled by PLC has the perfect self-inspection, self-diagnosis,and self-protection, it is perfect safety and very refability.Also the elevator complies with the ideal elevator running curve, and the motor is accurately adjusted by the vector control software, so it is more comfortable. In addition, the VVVF elevator is 40% more power saving than the traditional one.

This design also studies the design of the elevator's door-motor control system, includes two part hardware design and software design, make it a stable and reliable door-motor controlling systemis. The door-motor control system of this design adopts the newest Permanent Magnet Synchronous Motor, which is a important and newest point.

The research mentioned in this design if applied to the elevator project, will win economic and social benefit well.

KEY WORDS:VVVF，PLC, elevator, Permanent Magnet Synchronous Motor, elevator door-motor

目 录

第一章 电梯拖动系统方案设计
1.1 电梯门拖动系统方案的创新性设计………………1
1.1.1 电梯门机系统简介…………………………………………1
1.1.2 电梯门拖动系统方案设计…………………………………2
1.2 电梯主拖动系统方案设计…………………………………………9
1.3.1　单、双速交流电动机拖动系统…………………………10
1.3.2　交流电动机定子调压调速拖动系统…………………………10
1.3.3 直流发电机-电动机可控硅励磁拖动系统…………………10
1.3.4 可控硅直接供电拖动系统…………………………………10
1.3.5 VVVF变频变压调速拖动系统……………………………………10
第二章 电梯控制系统方案设计
2.1 PLC控制系统与继电器控制系统的比较…………………………12
2.2 PLC控制系统与计算机控制系统的比较……………………………14
2.3 电梯控制系统方案设计……………………………………………15
第三章 控制系统框图的设计
3.1 电梯控制系统原理框图设计………………………………………16
3.2 电梯控制系统硬件结构框图设计………………………………16
第四章 主要器件的选择
4.1 门拖动主要元器件的重点选择………………………………17
4.1.1 永磁同步伺服系统的重点选择…………………………17
4.1.2 变频器的选择…………………………………………20
4.1.3 旋转编码器的选择…………………………………………20
4.1.4 可编程控制器的选择………………………………………………21
4.2 主拖动主要元器件的选择…………………………………………21
4.2.1 曳引电动机的选择…………………………………………………21
4.2.2 主拖动变频器的选择………………………………………………22
4.2.3 旋转编码器的选择…………………………………………………24
4.2.4 光电开关的选择……………………………………………………24
4.2.5 可编程控制器的选择………………………………………………25
4.3 其他元器件的选择…………………………………………………………25
4.3.1 交流接触器的选择…………………………………………………25
4.3.2 电梯空调的选择…………………………………………………28
4.3.3 红外光幕的选择……………………………………………………28
4.3.4 语音报站钟的选择……………………………………………29
第五章 硬件设计
5.1 门拖动I/O接口电路设计…………………………………………………31
5.2 主拖动I/O接口电路设计…………………………………………………32
第六章 系统软件设计
6.1 门拖动控制系统软件设计……………………………………………33
6.1.1 门拖动控制系统原理…………………………………………33
6.1.2 门拖动控制系统软件设计………………………………………33
6.1.3 软件调试…………………………………………………………34
6.1.4 小结………………………………………………………………34
6.2 主拖动控制系统软件设计…………………………………………………34
6.2.1 主拖动控制系统原理………………………………………………34
6.2.2 主拖动控制系统软件设计…………………………………………35
6.2.3 程序设计说明……………………………………………………35
6.2.4 小结………………………………………………………………33
参考文献……………………………………………………………………38
设计小结
致 谢

第一章 电梯的电力拖动系统方案设计

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。轿门及厅门的开与关则由开门电动机产生动力，经开门机构进行减速、改变运动形式来实现驱动，其驱动功率较小（通常在200W以下），是电梯的辅助驱动。本部分内容主要是电梯的电力拖动系统方案设计。

1.1 电梯门机拖动系统方案的创新性设计

1.1.1 电梯门机系统简介

在电梯系统中，为了使其能够正常工作，也为了提高电梯系统的可靠性一般在电梯系统中都有一些附属装置，电梯门机系统即是其中一个。舒适的电梯系统应该有较短的候梯时间，门运行快捷、安静，使乘客不会觉得候梯和运行时间过长，因此，高效的电梯应该有一个良好的门机驱动系统。

在电梯中，门机系统的主要任务是接收来自上位管理与调度系发送的门机控制信号，驱动门电动机运行，以控制电梯轿厢门和厅门的联动开关。电梯门机系统主要由门电动机、门电动机控制器、门电动机驱动装置、门结构(门系统机械部分)、安全检测系统、大厅内乘客监测系统等组成。下面简单介绍各个组成部分及其速度曲线和运行过程。

(1) 梯门电机控制系统这部分主要由门电机控制器、门电机驱动装置以及门电动机等组成。其中门电机控制器主要用来控制门电机，使其沿给定门机曲线运行，以快速、安静、准确的开关电梯轿厢门和厅门。这部分如同一个小型的电机拖动控制系统。

(2) 电梯的门结构此部分主要由门扇、导轨、厅门门锁等构成，目前主要采用单扇门和中分门两种结构。为了提高门系统的快捷性，高性能的电梯系统多采用中分门结构。其中门扇必须具有坚固、防火的特点；导轨用来支撑门扇，故必须表面光滑、坚固且足够大，以便门扇可靠的移动；厅门门锁必须满足安全要求，当门扇到达关门点时应及时的锁住门。这部分对乘客安全非常重要。

(3) 安全检测在电梯控制系统中，为了避免乘客被正在关闭的门扇伤害，在门系统中大都设置安全检测系统，以检测关门时是否还有乘客从电梯门上通过。当轿厢门正在关闭时，如果此时有乘客欲进、出入电梯轿厢(包括乘客位于轿厢门前某段距离或乘客阻挡轿厢门关闭)，则轿厢门应该停止关闭，且重新打开。轿厢门打开则不必有此过程。目前的安全系统主要大都采用光电式装置(如光敏元件)，也有的采用电磁式装置。

(4) 大厅内乘客检测系统在一些高性能的电梯系统中，都设置了大厅内乘客检测装置，确定乘客是否全部进入电梯。当乘客或物体仍在门检测区域内时，电梯的门系统能自动延时关门，确保乘客全部进入电梯。目前主要采用光电装置和红外光幕保护装置来检测乘客或物体。有的门机系统还采用热敏电磁装置和图像采集系统检测乘客或物体，由于受到性能和成本的限制，应用的并不多。

(5) 门过载保护装置有的门系统设有门过载保护开关装置，当电梯在开关门过程中，因轿厢门受阻而导致动作力矩过大，梯门会自动向反方向动作，从而达到保护门电机的作用。

(6) 速度曲线及运行过程电梯门机系统的速度曲线如图1-1所示。速度曲线大致可分为四个阶段：加速阶段、匀速阶段、减速阶段和厅门锁定阶段。tl-t2时间段为加速阶段；t2-t5为匀速阶段；t5-t 6为减速阶段；t6-t7为门锁定阶段。以关轿厢门为例，在t1时刻，门电机得到控制信号(一般为脉冲信号)，经过一段时间延迟，轿厢门开始动作，一直到t2时刻，此段时间为加速阶段，其运行距离一般较短。从t4开始到t5时刻，为匀速阶段。此时，如果有乘客在轿厢门前一定距离内或者在门扇中间阻挡轿厢门的关闭，则电机得到一个脉冲信号，则电机提前进入减速阶段，如t3-t4时刻所示，然后反转，轿厢门重新打开。