VVVF电梯电力拖动控制系统设计毕业论文
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摘要.............................................................................................. 错误！未定义书签。 Abstract ........................................................................................ 错误！未定义书签。 前言................................................................................................................................ 1 1电梯的概述................................................................................................................. 2
1.1电梯的作用及发展趋势.................................................................................. 2
1.11电梯的作用 ............................................................................................ 2 1.12 电梯的发展史和发展趋势................................................................... 2 1.2电梯的分类...................................................................................................... 2
1.21 按用途分类........................................................................................... 2 1.22 按驱动方式分类................................................................................... 3 1.23 按速度分类........................................................................................... 3 1.24 按电梯有无司机分类........................................................................... 3 1.25 按操纵控制方式分类........................................................................... 3 1.26特殊电梯................................................................................................ 4
2 电梯的结构................................................................................................................ 5
2.1机房部分.......................................................................................................... 6 2.2井道部分.......................................................................................................... 8 2.3层站部分.......................................................................................................... 9 2.4 轿厢部分......................................................................................................... 9 3 电梯的电力拖动系统 ............................................................................................. 11
3.1常见的电梯的电力拖动方式........................................................................ 11 3.2电梯的速度曲线............................................................................................ 11
3.21电梯运行的速度曲线的确定方法...................................................... 11 3.22 电梯速度曲线的计算......................................................................... 12 3.3电动机而定功率的确定和校验.................................................................... 14
3.31电动机额定功率的粗选...................................................................... 14 3.32曳引电动机的过载和启动校验.......................................................... 14 3.4变频调速电梯拖动控制方式........................................................................ 15
3.41变频调速的基础知识.......................................................................... 15 3.42变频调速电梯的主电路设计.............................................................. 16
4 电梯的拖动控制系统.............................................................................................. 17
4.1概述................................................................................................................ 17
4.11几个基本概念 ...................................................................................... 17 4.12拖动控制系统的原理.......................................................................... 18 4.2速度测量和位置检测装置............................................................................ 19
4.21速度测量.............................................................................................. 19 4.22位置检测.............................................................................................. 20 4.3 VVVF电梯的速度闭环控制 ........................................................................ 20
4.31变频器.................................................................................................. 20 4.32 PWM控制器 ....................................................................................... 22
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4.33低、中速VVVF电梯拖动控制系统 ................................................. 22
5 电梯的信号控制系统.............................................................................................. 24
5.1信号控制系统的组成.................................................................................... 24
5.11操纵盘 .................................................................................................. 24 5.12层楼指示器.......................................................................................... 24 5.13呼梯按钮盒.......................................................................................... 24 5.14平层装置.............................................................................................. 25 5.15选层器.................................................................................................. 25 5.16电气控制柜.......................................................................................... 25 5.17检修开关箱.......................................................................................... 26 5.18门机及电阻器箱.................................................................................. 26 5.19限位开关和极限开关等保护装置...................................................... 26 5.2 信号控制系统的典型电路........................................................................... 26
5.21轿内指令电路...................................................................................... 26 5.22厅外召唤电路...................................................................................... 27 5.23指层电路.............................................................................................. 28 5.24定向选层及换速控制电路.................................................................. 29 5.25起动与制动运行电路.......................................................................... 30 5.26平层控制电路...................................................................................... 30 5.27开关门控制电路.................................................................................. 31 5.28检修运行控制电路.............................................................................. 31 5.29电梯的消防控制功能.......................................................................... 31
6可编程控制器的设计............................................................................................... 33
6.1 PLC的选型 ................................................................................................... 33 6.2 可编程控制器的硬件设计........................................................................... 36
6.2.1 输入输出点的估算............................................................................ 37 6.2.2开关量输入、输出模块的选择......................................................... 37 6.2.3 I/O点的分配 ...................................................................................... 37 6.3 可编程控制器的软件设计........................................................................... 39
6.3.1 为了更好的阐述起原理，现给出内部说明.................................... 39 6.3.2 梯形图原理分析................................................................................ 40
7保护功能设置........................................................................................................... 46
7.1 超速保护装置............................................................................................... 46 7.２ 轿厢超越上下极限位置，电梯制动装置................................................. 47 7.３ 撞底缓冲装置............................................................................................. 48 7.4 强迫换速装置............................................................................................... 48 7.5无反馈保护.................................................................................................... 48 7.6超差保护........................................................................................................ 48 致谢.............................................................................................. 错误！未定义书签。 参考文献...................................................................................... 错误！未定义书签。
IV
河南城建学院本科毕业设计（论文） 前言
前言
随着世界科技和经济的发展，以及人们对空间越来越大的要求，越来越多的现代化城市规划者把目光投向了高层和超高层建筑。而建筑高度的增加，也必然会要求建筑内的电梯运行速度提高。电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分，随之而来对电梯的速度以及舒适性要求越来越高。 1949年出现了群控电梯；1962年美国出现了半导体逻辑控制电梯；1967年晶闸管应用于电梯，是电梯拖动系统大为简化，性能得到提高；1971年集成电路用于电梯；1975年出现了电子计算机控制的电梯，电梯控制技术真正使用了微电子技术和软件技术，进入了现代电梯群控系统的发展时期。随后出现了变压变频（VVVF）交流电梯，最高速度可达12.5m/s,从而开辟了电梯电力拖动的新领域，结束了直流电梯占主导地位的局面。
电梯发展到今天，已经成为一个典型的变频系统工程和机电一体化产品，并复合了多种新技术。直流电动机由于其调速性能好，很早就用于电梯拖动上。采用发电机、电动机形式驱动，可用于高速电梯，但其体积大、耗电大、效率低、造价高、维护量大。晶闸管直接供电给直流电动机系统在电梯上应用较晚，需要解决低速段的舒适感问题。与机组形式的直流电梯相比，可以节省占地面积35%，重量减轻40￥，节能20%~30%。世界上最高速度10m/s的电梯就是采用这种驱动系统，其调速比达1：1200。
1983年第一台变压变频电梯诞生，性能完全达到直流电梯的水平。它具有体积小、重量轻、效率高、节省电能等一系列优点，是现代化电梯理想的电力驱动系统，从而省去了有旋转运动变为直线运动的交换机构。
1989年诞生了第一台交流直线电动机变频驱动电梯，他取消了电梯的机房，对电梯的传统技术作了重大的革新，是电梯技术进入了一个崭新的时期。由于晶闸管调压调速装置的一些固有缺点，使其调速范围不够宽，调节不够平滑，特别是在低速段是不平稳，舒适感与平层精度不够理想，难于实现再生制动等。吐过均匀地改变定子供电电源的频率，则可平滑地改变交流电动机的同步转速。在调速时，为了保持电动机的最大转矩不变，需要维持气息磁通恒定，这就要求定子电压也随之作相应调节，通常是保持v/f=常数。因此，要求向电动机供电的同时要兼有调压与调频两种功能，通常简称VVVF型变频器，用于电梯时常称为VVVF型电梯，简称变频电梯。
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。八十年代初投入使用的电梯大部分采用继电器控制、交流调速方式，这类电梯普遍存在启动电流大、调速性能差、结构复杂、舒适感差、能耗大等问题，加之使用年限较长、电梯零部件残旧老化、故障频繁、配件缺乏等原因，我们提出了采用VVVF变频调速器将该类电梯改造成VVVF型电梯。从一九九七年底至一九九八年底，利用可编程控制器（PLC）与VVVF变频器结合，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。
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河南城建学院本科毕业设计（论文） 电梯的概述
1电梯的概述
1.1电梯的作用及发展趋势
1.11电梯的作用
在现代社会和经济活动中，电梯已经成为城市物质文明的一种标志。特别是在高层建筑中，电梯是不可缺少的垂直运输设备。电梯作为垂直运输的设备，其特点是在高层建筑物中所占的面积很小，同时通过电气或其他的控制方式可以将乘客或货物安全、合理、有小弟运送到不同的楼层。随着社会的发展，电梯产品在人们物质文化生活中的地位将会和汽车一样，成为重要的运输设备之一。
1.12 电梯的发展史和发展趋势
20世纪初，美国出现了曳引式是电梯，近一百年来，曳引式电梯一直受到重视，并发展沿用至今。在之后的几十年里，电梯的自动平层控制系统以及通过交换电动机极数的调速方法来调整电梯运行速度的技术相继研制成功，二战后电子技术被广泛应用于电梯领域的同时，陆续出现了群控电梯、超高速电梯。
随着电力电子技术的发展，晶闸管变流装置越来越多地用于电梯系统，是电梯的拖动系统简化，性能提高。同时交流调压调速系统的研制与开发，使交流电梯的调速性能有了明显的改善。上世纪80年代，通过控制电动机定子供电电压与频率调整电梯运行速度的调压调频技术研制成功，出现了交流变压变频（VVVF）调速电梯，开拓了电梯拖动的新领域。
随着智能化、信息化建筑的兴起和完善，对电梯的要求不只停留在完成垂直升降运输的基本功能，还应以人为本,提高舒适度，采用模糊理论、神经网络专家系统等方法，以期实现单梯与群控管理的最佳模式、合理的配置与应用、远程监控与故障诊断、节能以及减少环境污染等。
1.2电梯的分类
1.21 按用途分类
(1)乘客电梯：为运送乘客设计的电梯，要求有完善的安全设施以及一定的轿内装饰。
(2) 载货电梯：主要为运送货物而设计,通常有人伴随的电梯。
(3) 医用电梯：为运送病床、担架、医用车而设计的电梯，轿厢具有长而窄的
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河南城建学院本科毕业设计（论文） 电梯的概述
特点。
(4) 杂物电梯：供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等设计的电梯。 (5) 观光电梯：轿厢壁透明，供乘客观光用的电梯。 (6) 车辆电梯：用作装运车辆的电梯。 (7) 船舶电梯：船舶上使用的电梯。
(8) 建筑施工电梯：建筑施工与维修用的电梯。
(9) 其它类型的电梯：除上述常用电梯外，还有些特殊用途的电梯，如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯、消防员用电梯等。
1.22 按驱动方式分类
(1) 交流电梯：用交流感应电动机作为驱动力的电梯。根据拖动方式又可分为交流单速、交流双速、交流调压调速、交流变压变频调速等。
(2) 直流电梯：用直流电动机作为驱动力的电梯。这类电梯的额定速度一般在2.00m/s以上。
(3) 液压电梯：一般利用电动泵驱动液体流动，由柱塞使轿厢升降的电梯。 (4) 齿轮齿条电梯：将导轨加工成齿条，轿厢装上与齿条啮合的齿轮，电动机带动齿轮旋转使轿厢升降的电梯。
(5) 螺杆式电梯：将直顶式电梯的柱塞加工成矩形螺纹，再将带有推力轴承的大螺母安装于油缸顶，然后通过电机经减速机（或皮带）带动螺母旋转，从而使螺杆顶升轿厢上升或下降的电梯。
(6) 直线电机驱动的电梯：其动力源是直线电机。
1.23 按速度分类
(1) 低速梯：常指低于1.00m/s速度的电梯。 (2) 中速梯：常指速度在1.00～2.00m/s的电梯。 (3) 高速梯：常指速度大于2.00m/s的电梯。 (4) 超高速：速度超过5.00m/s的电梯。
1.24 按电梯有无司机分类
(1) 有司机电梯：电梯的运行方式由专职司机操纵来完成。
(2)无司机电梯：乘客进入电梯轿厢，按下操纵盘上所需要去的层楼按钮，电梯自动运行到达目的层楼，这类电梯一般具有集选功能。
(3)有/无司机电梯：这类电梯可变换控制电路，平时由乘客操纵，如遇客流量大或必要时改由司机操纵。
1.25 按操纵控制方式分类
(1) 手柄开关操纵：电梯司机在轿厢内控制操纵盘手柄开关，实现电梯的起动、上升、下降、平层、停止的运行状态。
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VVVF电梯电力拖动控制系统设计毕业论文
