电梯控制系统研究毕业论文.docx

电梯控制系统研究毕业论文.docx

《电梯控制系统研究毕业论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电梯控制系统研究毕业论文.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

电梯控制系统研究毕业论文

电梯控制系统研究毕业论文

摘要·····················································

第一章绪论············································

1.1课题的研究背景及意义

1.2电梯的国外发展状况  

1.3课题研究的容 

第2章电梯的综述···········································

2.1电梯的定义与简介  ··················· 

2.2电梯的历史发展  ···················· 

2.3电梯的种类 ·······················  

2.4电梯的主要参数及性能指标  ················ 

2.5电梯的结构及组成部件  ·················· 

第3章控制系统软件控制回路·································

3.1 总体方案的确定·····················   

3.2 设计思想························  

第4章软件的选择···········································

第5章硬件的控制······································

5.1主拖动回路的设计···································

5.1.1电梯机房里的主要部件·····························

5.1.2电梯的安全保护装置·······························

5.2.1电梯参数的计算···································

5.2.2变频器的工作原理·································

5.2.3电机与变频器配置及容量的选择·····················

5.3电梯门控制系统·····································

5.3.1开关门过程·······································

5.3.2门的拖动系统·····································

第六章经济效益分析·······························

结论················································

致谢················································

参考文献··············································

附录················································

第一章 绪论

1.1课题的研究背景及意义

电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。

随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，对电梯的可靠性、舒适感和美学等方面的要求也有了更高要求。

电梯是集机电一体的复杂系统，不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。

而对现代电梯而言，应具有高度的安全性。

事实上，电梯上已经采用了多项安全保护措施。

在设计电梯的时候，对机械零部件和电器元件都采取了很大的安全系数和保险系数。

然而，只有电梯的制造，安装调试、售后服务和维修保养都达到高质量，才能全面保证电梯的最终高质量。

在国外，已“法规”实行电梯制造、安装和维修一体化，实行由各制造企业认可的、法规认证的专业安装队伍维修单位，承担安装调试、定期维修和检查试验，从而为电梯运行的可靠性和安全性提供了保证。

因此，可以说乘坐电梯更安全。

美国一家保险公司对电梯的安全性做过认真地调查和科学计算，其结论是：

乘电梯比走楼梯安全5倍。

掘资料统计，在美国乘其他交通工具的人数每年约为80亿人次，而乘电梯的人数每年却有540亿人次之多。

1.2电梯的国外发展状况

在经济不断发展，科学技术日新月异的今天，楼的高度已和经济发展同样的速度成长起来。

作为建筑的中枢神经，电梯起着不可或缺的作用，电梯作为建筑物的主要运输工具，像其他的交通工具一样，已经成为我们日常生活的一个不可缺少的组成部分。

一个国家的电梯需求总量，主要受其经济增长速度、城市化水平、人口密度及数量、国家产业结构等综合因素的影响。

在全球经济持续低迷的情况下，我国国民经济仍然以较高的速度持续增长，城市化水平不断提高。

这从客观上导致了我国电梯行业的空前繁荣景象，我国已经成为全球最大的电梯市场。

上世纪80年代以来，随着经济建设的持续高速发展，我国电梯需求量越来越大。

总趋势是上升的，目自口进入了“第三次浪潮”，2004年总产量超过了8万台，而且目前还没有减速的迹象。

从1949年建国以来全国共生产安装了6l万多台电梯。

尽管如此，我国的电梯远未达到饱和的程度。

全世界平均1000人有l台电梯，我国如果要达到这个水准，还需要增加70万台。

到那时候，全国在用电梯将达到130万台，每年仅报废更新就需要6万台。

到2005年，中国电梯的年产量达到13．5万台，与1980年相比，25年增长了59倍，产量每年平均增长17．8％。

2005年安装验收电梯124465台，截至05年底，我国的在用电梯总数已达651794台。

如此庞大的市场需求为我国电梯行业的发展创造了广阔的舞台!

我国电梯行业已经具备了很强的生产能力。

兴旺的电梯市场吸引了全世界所有的知名电梯公司，美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、日本三菱、日立、东芝、富士达等13家大型外商投资公司在国的市场份额达到了74％”。

先进技术和先进管理的引进对国电梯企业产生了强大的推动作用。

江南、百斯特、巨人、上海华立、昌华、飞鹏、宏大、申龙和东南液压电梯等一批优秀的电梯品牌看清了自己的定位与出路。

目前国市场需要的电梯产品，我国电梯行业几乎全部可以生产，不但大量替代了进口，而且有一定的出口。

国产电梯的技术水平和产品质量正在稳步提高。

自1985年我国参加了国际标准化组织ISO／TCl78以来，先后等同或等效采用了一批国际标准和先进国家的标准。

标准的高起点使我国电梯行业在技术上居于有利地位。

许多新技术和新产品，如无机房电梯、无齿轮曳引机、永磁同步拖动技术、远程监控技术等，国际上也是刚刚出现，我国就有许多企业可以生产了。

国产电梯以其高质量，低成本的优势赢得了越来越多的国外客户，为逐步进入国际市场创造了有利条件。

中国电梯在亚洲市场占有越来越重要的位置，每年销售量己达l万台左右，约占亚洲市场的1/50，一些合资企业在出口创汇方面也做出了贡献。

当今世界，电梯的生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度的标志之一。

在一些发达的工业国家，电梯的使用相当普遍。

世界上有名的几家电梯公司，诸如：

美国奥的斯公司、瑞士讯达公司、日本三菱和日立公司、芬兰科恩等，其电梯的产量已占世界市场的51％。

其中，奥的斯公司和三菱公司是世界上最大的电梯生产企业。

目前，国外除了以交流电梯取代直流电梯以外，在低层楼房越来越多的使用液压电梯。

此外，家用小型电梯将成走电梯家族中新的组成部分。

第二章 电梯的综述

2.1电梯的定义与简介

一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。

也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯。

服务于规定楼层的固定式升降设备。

它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15°的刚性导轨之间。

轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。

习惯上不论其驱动方式如何，将电梯作为建筑物垂直交通运输工具的总称。

近几年来，随着国际社会对环保认识的关注，各大电梯公司现在在其电梯表面基本都采用了粉末涂料喷涂，这是一种新型环保无溶剂的涂料，并且各种性能皆优于油漆。

2.2电梯的历史发展

1854年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，美国人伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯第一次向世人展示了他的发明。

他站在装满货物的升降梯平台上，命令助手将平台拉升到观众都能看得到的高度，然后发出信号，令助手用利斧砍断了升降梯的提拉缆绳。

令人惊讶的是，升降梯并没有坠毁，而是牢牢地固定在半空中——奥的斯先生发明的升降梯安全装置发挥了作用。

“一切安全，先生们。

”站在升降梯平台上的奥的斯先生向周围观看的人们挥手致意。

谁也不会想到，这就是人类历史上第一部安全升降梯。

人类利用升降工具运输货物、人员的历史非常悠久。

早在公元前2600年，埃及人在建造金字塔时就使用了最原始的升降系统，这套系统的基本原理至今仍无变化：

即一个平衡物下降的同时，负载平台上升。

早期的升降工具基本以人力为动力。

1203年，在法国海岸边的一个修道院里安装了一台以驴子为动力的起重机，这才结束了用人力运送重物的历史。

英国科学家瓦特发明蒸汽机后，起重机装置开始采用蒸汽为动力。

紧随其后，威廉·汤姆逊研制出用液压驱动的升降梯，液压的介质是水。

在这些升降梯的基础上，一代又一代富有创新精神的工程师们在不断改进升降梯的技术。

然而，一个关键的安全问题始终没有得到解决，那就是一旦升降梯拉升缆绳发生断裂时，负载平台就一定会发生坠毁事故。

奥的斯先生的发明彻底改写了人类使用升降工具的历史。

从那以后，搭乘升降梯不再是“勇敢者的游戏”了，升降梯在世界围得到广泛应用。

1889年12月，美国奥的斯电梯公司制造出了名副其实的电梯，它采用直流电动机为动力，通过蜗轮减速器带动卷筒上缠绕的绳索，悬挂并升降轿厢。

1892年，美国奥的斯公司开始采用按钮操纵装置，取代传统的轿厢拉动绳索的操纵方式，为操纵方式现代化开了先河。

生活在继续，科技在发展，电梯也在进步。

150年来，电梯的材质由黑白到彩色，样式由直式到斜式，在操纵控制方面更是步步出新——手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等，多台电梯还出现了并联控制，智能群控；双层轿厢电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势；变速式自动人行道扶梯的出现大大节省了行人的时间；不同外形——扇形、三角形、半菱形、半圆形、整圆形的观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。

如今，以美国奥的斯公司为代表的世界各大著名电梯公司各展风姿，仍在继续进行电梯新品的研发，并不断完善维修和保养服务系统。

调频门控、智能远程监控、主机节能、控制柜低噪音耐用、复合钢带环保——一款款集纳了人类在机械、电子、光学等领域最新科研成果的新型电梯竞相问世，冷冰冰的建筑因此散射出人性的光辉，人们的生活因此变得更加美好。

2.3电梯的种类

　根据建筑的高度、用途及客流量（或物流量）的不同，而设置不同类型的电梯。

目前电梯的基本分类方法大致如下：

1、按用途分类

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装饰。

载货电梯：

主要为运送货物而设计，通常有人伴随的电梯。

医用电梯：

为运送病床、担架、医用车而设计的电梯，轿厢具有长而窄的特点。

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。

观光电梯：

轿厢壁透明，供乘客观光用的电梯。

车辆电梯：

用作装运车辆的电梯。

船舶电梯：

船舶上使用的电梯。

建筑施工电梯：

建筑施工与维修用的电梯。

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。

2、按驱动方式分类

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。

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。

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。

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。

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。

直线电机驱动的电梯：

其动力源是直线电机。

电梯问世初期，曾用蒸汽机、燃机作为动力直接驱动电梯，现已基本绝迹。

3、按速度分类

电梯无严格的速度分类，我国习惯上按下述方法分类。

低速梯：

常指低于1.00m/s速度的电梯。

中速梯：

常指速度在1.00～2.00m/s的电梯。

高速梯：

常指速度大于2.00m/s的电梯。

超高速梯：

速度超过5.00m/s的电梯。

随着电梯技术的不断发展，电梯速度越来越高，区别高、中、低速电梯的速度限值也在相应地提高。

4、按电梯有无司机分类

有司机电梯：

电梯的运行方式由专职司机操纵来完成。

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。

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。

5、按操纵控制方式分类

手柄开关操纵：

电梯司机在轿厢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。

按钮控制电梯：

是一种简单的自动控制电梯，具有自动平层功能，常见有轿外按钮控制、轿按钮控制两种控制方式。

信号控制电梯：

这是一种自动控制程度较高的有司机电梯。

除具有自动平层，自动开门功能外，尚具有轿厢命令登记，层站召唤登记，自动停层，顺向截停和自动换向等功能。

集选控制电梯：

是一种在信号控制基础上发展起来的全自动控制的电梯，与信号控制的主要区别在于能实现无司机操纵。

并联控制电梯：

2～3台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制，共用层站外召唤按钮，电梯本身都具有集选功能。

群控电梯：

是用微机控制和统一调度多台集中并列的电梯。

群控有梯群的程序控制、梯群智能控制等形式。

6、其它分类方式

按机房位置分类，则有机房在井道顶部的（上机房）电梯、机房在井道底部旁侧的（下机房）电梯，以及有机房在井道部的（无机房）电梯。

按轿厢尺寸分类，则经常使用“小型”、“超大型”等抽象词汇表示。

此外，还有双层轿厢电梯等。

7、特殊电梯

斜行电梯，轿厢在倾斜的井道中沿着倾斜的导轨运行，是集观光和运输于一体的输送设备。

特别是由于土地紧而将住宅移至山区后，斜行电梯发展迅速。

立体停车场用电梯，根据不同的停车场可选配不同类型的电梯。

建筑施工电梯，是一种采用齿轮齿条啮合方式（包括销齿传动与链传动，或采用钢丝绳提升），使吊笼作垂直或倾斜运动的机械，用以输送人员或物料，主要应用于建筑施工与维修。

它还可以作为仓库、码头、船坞、高塔、高烟囱的长期使用的垂直运输机械。

2.4电梯的主要参数及性能指标

1.性能指标：

（1）安全性

电梯时运送乘客的，即使载货电梯通常也有人相伴随，因此对电梯的第一要求就是安全。

电梯的安全与设计、制造、安装调试及检修各环节都有密切联系，任何一个环节出了问题，都可能造成不安全的隐患，以致造成事故。

（2）可靠性

电梯的可靠性很重要，如果一部电梯工作起来经常出故障，就会影响人们正常的生产与生活，给人们造成很大的不便，不可靠也是事故的隐患，常常是不安全的起因。

要想提高可靠性，首先应提高构成电梯的各个零部件的可靠性，只有每个零部件都是可靠的，整个电梯才能使可靠的。

（3）停站的准确性

停站准确性又称平层准确度，平层精度。

GB/T10058-1997《电梯技术条件》对轿厢的平层准确度规定如下：

电梯类型

额定速度（m/s）

平层准确度（m/s）

交流双速电梯

0.25或0.5

≤±15

0.75或1.0

≤±30

交直流快速电梯

1.5—2.0

≤±15

交直流高速电梯

≥2.0

≤±5

电梯轿厢的平层准确度与电梯的额定速度，电梯的负载情况有密切关系。

负载重，则惯性大，提速高惯性也大。

因此检查平层准确度时，分别以空载，满载，上下运行，到达同一层站停测量平衡误差，取其最大值做平层站的平层准确度。

（4）振动、噪声及电磁干扰

现代电梯是为乘客创造舒适的生活和工作环境。

因侧要求电梯运行平稳，安静，无电磁干扰。

（5）舒适感和快速感

电梯作为一种交通工具，对于快速性的要求是必不可少的，快速可以节省时间，这对于快节奏的现代生活中的乘客是很重要的。

但是加速度和减速度的过分增大的不合理变化又会造成乘客的不适感。

因此在电梯设计时就要兼顾快速性和舒适感这两个互相矛盾的因素。

（6）节能

现代电梯应该合理的选择拖动方式，以达到节能的目的

2.主要参数：

1）额定载重量（kg）：

制造和设计规定的电梯载重量。

2）轿厢尺寸（mm）：

宽×深×高。

3）轿厢形式：

有单或双面开门及其它特殊要求等，以及对轿顶、轿底、轿壁的处理，颜色的选择，对电风扇、的要求等。

4）轿门形式：

有栅栏门、封闭式中分门、封闭式双拆门、封闭式双拆中分门等。

5）开门宽度（mm）：

轿厢门和厅门完全开启的净宽度。

6）开门方向：

人在厅外面对厅门，门向左方向的为左开门，门向右方向开启的为右开门，两扇门分别向左右两边开启者为中开门，也称为中分门。

7）曳引方式：

常用的有半绕1：

1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度。

半绕2：

1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝运行速度的一半。

全绕1：

1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度。

8）额定速度（m/s）：

制造和设计所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，轿按钮控制或集选控制等。

10）停层站数（站）：

凡在建筑物各层楼用于出入轿厢的地点均称为站。

11）提升高度（mm）：

由底层端站楼面至层顶端站楼面之间的垂直距离。

12）顶层高度（mm）:

由顶层端站楼面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之的垂直距离。

电梯的运行速度越快，顶层高度一般越高。

13）底坑深度（mm）：

由层底端站楼面至井道底面之间的垂直距离。

电梯的运行速度越快，底坑一般越深。

14）井道深度（mm）：

由井道底面至机房楼房或隔音层楼房板下最突出构件之间的垂直距离。

15）井道尺寸（mm）：

宽×深。

2.5电梯的结构及组成部件

电梯是机电一体化产品。

其机械部分好比是人的躯体，电气部分相当于人的神经，控制部分相当于人的大脑。

各部分通过控制部分调度，密切协同，使电梯可靠运行。

尽管电梯的品种繁多，但目前使用的电梯绝大多数为电力拖动、钢丝绳拽引式结构，其机械部分由拽引系统，轿厢和门系统，平衡系统，导向系统以及机械安全保护装置组成；而电气控制部分由电力拖动系统，运行逻辑功能控制系统和电气安全保护等系统组成。

电梯的基本结构如图2-1所示。

1—控制柜（屏）2一拽引机

3—拽引钢丝绳4—限速器

5—限速器钢绳6—限速器张紧装置7—轿厢8—安全钳

9—轿厢门安全触板10—导轨

11—对重12—厅门13—缓冲器

图2-1电梯的基本结构

一、拽引系统

电梯拽系统的功能是输出动力和传递动力，驱动电梯运行。

主要由拽引机，拽引钢丝绳，导向轮和反绳轮组成。

拽引机为电梯的运行提供动力，由电动机，拽引轮，连轴器，减速箱，和电磁制动器组成。

拽引钢丝的两端分别连轿厢和对重，依靠钢丝绳和拽引轮之间的摩擦来驱动轿厢升降。

导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距，采用复绕型还可以增加拽引力。

二、导向系统

导向系统由导轨，导靴和导轨架组成。

它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使得轿厢和对重只能沿着导轨做升降运动。

三、门系统

门系统有轿厢门，层门，开门，连动机构等组成。

轿厢门设在轿厢入口，由门扇，门导轨架，等组成，层门设在层站入口处。

开门机设在轿厢上，是轿厢和层门的动力源。

四、轿厢

轿厢是运送乘客或者货物的电梯组件。

它是有轿厢架和轿厢体组成的。

轿厢架是轿厢体的承重机构，由横梁，立柱，底梁，和斜拉杆等组成。

轿厢体由厢底，轿厢壁，轿厢顶以及照明通风装置，轿厢装饰件和轿厢操纵按钮板等组成。

轿厢体空间的大小由额定载重量和额定客人数决定

五、重量平衡系统

重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成。

对重由对重架和对重块组成。

对重将平衡轿厢自重和部分额定载重。

重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧拽引钢丝绳长度变化对电梯的平衡设计影响的装置。

六、电力拖动系统

电力拖动系统由拽引电机，供电系统，速度反馈装置，调速装置等组成，它的作用是对电梯进行速度控制。

拽引电机是电梯的动力源，根据电梯配置可采用交流电机或者直流电机。

供电系统是为电机提供电源的装置。

速度反馈系统是为调速系统提供电梯运行速度信号。

一般采用测速发电机或速度脉冲发生器与电机相连。

调速装置对拽引电机进行速度控制。

七、电气控制系统

电梯的电气控制系统由控制装置，操纵装置，平层装置，和位置显示装置等部分组成。

其中控制装置根据电梯的运行逻辑功能要求，控制电梯的运行，设置在机房中的控制柜上。

操纵装置是由轿厢的按钮箱和厅门的召唤箱按钮来操纵电梯的运行的。

平层装置是发出平层控制信号，使电梯轿厢准确平层的控制装置。

所谓平层，是指轿厢在接近某一楼层的停靠站时，欲使轿厢地坎与厅门地坎达到同一平面的操作。

位置显示装置是用来显示电梯所在楼层位置的轿和厅门的指示灯，厅门指示灯还用尖头指示电梯的运行方向。

八、安全保护系统

安全保护系统包括机械的和电气的各种保护系统，可保护电梯安全的使用。

机械方面的有：

限速器和安全钳起超速保护作用，缓冲器起冲顶和撞底保护作用，还有切断总电源的极限保护装置。

电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节中都有体现。

第三章总体方案设计

3.1 总体方案的确定

3.2 设计思想

第四章 硬件的选型

第五章经济效益分析

目前电梯已经成为人们生产生活所必不可少的工具。

本设计在设计、安装、调试和维修等方面，不仅减少了工作量，而且减少了开支，缩减了成本，效益更高。

设计者只需有MAX+PlusII软件，便可实现从文本输入到管脚分配的全过程，而采用VerilogHDL硬件语言进行电子电路的设计,其特点是以软件工具为核心,通过这些软件完成产品开发的设计、电路分析（逻辑功能仿真）、纠错和验证、自动布局布线、时序仿真（布线延迟分析）等各项测试工作,最后可通过综合器和适配器生成最终的目标器件,从而实现电子电路的自动化设计。

所做出的程序均可通过电脑先进行调试、仿真，通过仿真波形图可以分析出是否达到预计要求所要实现的功能，模拟调试好后再进行安装、运行，大大提高了其安全性。

这样实现安全又快速方便，大大缩短了设计的中期和调试周期，也节省了一些意外损失所带来的伤害及不必要的开支。

通过仿真波形可以清楚的看出是否实现了预计要求的功能，帮助查缺补漏，提高了检修的速度，减少故障损失。

并且VerilogHDL语言早在1983年就已经推出，至今已经有20多年的应用历史了，拥有着广泛的设计群体，相应的随着不断的使用也意味着其功能也越来越完善。

并且它的语法结构自由，也相对容易掌握一些，可以使使用者集中精力于设计工作中，而不必花费太多的时间在语言和语法的学习上。

综合上述来说，控制经济指标得到了提高。

结论

通过这几个月的毕业设计，学习了，等知识。

根据设计题目查找所要用到的资料，之后来确定具体的设计方案，。

本次设计用其功能强大，使用方便，只可惜时间有限，学的只是皮毛。

此次设计只是实现了一些比较简单的电梯控制逻辑关系，但通过设计我的知识领域得到了进一步的扩展，专业技能得到了进一步的提高同时增强了分析和解决工程实际的综合能力。

另外，也培养了自己严肃认真的科学态度和严谨求实的工作