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并聯(lián)電梯的微機控制系統(tǒng)（硬件） 摘要 單片機作為一種性能價格比良好的計算機，在當今各個領域得到廣泛的應用，而電梯也已成為現(xiàn)代生活的必要設備。隨著高層建筑的逐漸增多，電梯已經成為人們頻繁使用的垂直運輸工具。電梯運行的可靠性、安全性、舒適感顯得越來越重要。 本次調速電梯的單片機控制系統(tǒng)就是根據(jù)這些要求設計的。整個系統(tǒng)分為兩個部分： 第一部分為電梯的拖動系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用變壓變頻調速控制，應用了比較先進的變頻器。這種控制方式可以提高電梯性能，改善電梯運行指標，節(jié)能明顯，運行可靠。 第二部分為電梯運行的邏輯控制，采用單片機控制。本次設計提出了電梯的分布式控制結構，將電梯的控制功能分解給并聯(lián)控制器、主控制器、層站控制器、轎廂控制器分別實現(xiàn)，四者之間采用RS-485連接實現(xiàn)信息的傳遞。這種結構簡化了電梯控制系統(tǒng)的設計，實現(xiàn)了模塊化、電纜插接化，大大降低了成本和維護費用。 關鍵詞　　電梯；單片機；分布式控制；RS-485；并聯(lián)控制 The Elevators System Controlled By The Single-chip Microcomputer Abstract The development of single-chip microcomputer is very fast present at control in industry. Following high-building gradual mounting, the elevators have been the frequent using vertical conveyances for people. The credibility, safety, softness seem more important and more for elevators running. This single-chip microcomputer control system of the speed regulating elevators was designed for this reason. The whole system was divided into two. The first is the drive system of elevators. This system adopted AC variable voltage variable frequency speed regulating control and applied the more advanced frequency converter. It improved the capacity of elevators and advanced the running quality of elevators. It is obvious for saving energy, and it credibility for running. The second is the logical control of the elevator running, and it used the single chip. The distributed control architecture for elevator is presented. The control system is divided into group controller, main controller, floor controller and car controller, among which information is transferred via the RS-485 bus. The architecture simplifies the design process of elevator and modularizes the control system, so the cost and maintenance fee are deceased significantly. Keywords　 elevator; Single-chip microcomputer; distributed control; RS-485roup control 目錄 摘要…… I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 概述 1 1.1.1 現(xiàn)代化的建筑離不開電梯 1 1.1.2 電梯的歷史和發(fā)展 1 1.1.3 我國電梯業(yè)的現(xiàn)狀 3 1.2 電梯的定義與分類 4 1.2.1 電梯的定義 4 1.2.2 電梯的分類 4 1.3 電梯的基本結構 5 1.3.1 曳引系統(tǒng) 5 1.3.2 轎廂和門系統(tǒng) 6 1.3.3 重量平衡系統(tǒng) 6 1.3.4 導向系統(tǒng) 7 1.3.5 安全保護系統(tǒng) 7 1.3.6 電力拖動系統(tǒng) 8 1.3.7 電氣控制系統(tǒng) 9 第2章 設計方案的選定 10 2.1 電力拖動系統(tǒng)的選定 10 2.1.1 交流變極調速系統(tǒng) 10 2.1.2 交流調壓調速系統(tǒng) 10 2.1.3 交流半閉環(huán)調速系統(tǒng) 10 2.1.4 交流變壓變頻調速系統(tǒng) 11 2.2 電氣控制系統(tǒng)的選擇 11 第3章 電梯電力拖動系統(tǒng) 14 3.1 通用變頻器的基本原理 14 3.1.1 變頻調速的基本控制方式 14 3.1.2 變頻裝置工作原理 17 3.2 通用變頻器的選擇的概述 19 3.2.1 變頻器類型的選擇 19 3.2.2 變頻器容量的選擇 20 3.3 安川616G5通用變頻器電梯調速系統(tǒng) 20 3.3.1 通用變頻器安川616G5技術持性 20 3.3.2 變頻器的配置及容量選擇 21 3.3.3 電梯變頻器調速系統(tǒng)的構成 21 3.3.4 安川616G5通用變頻器電梯調速系統(tǒng)電路原理 22 3.4 電梯門機控制系統(tǒng) 24 第4章 電梯邏輯控制的硬件設計 25 4.1 單片機的概述 25 4.1.1 AT89系列單片機特點 25 4.1.2 AT89系列單片機分類 26 4.1.3 AT89C52單片機概述 28 4.2 層站控制器的硬件設計 29 4.2.1 層站控制器FC(floor controller)的任務 29 4.2.2 有關外圍芯片的選擇介紹 29 4.2.3 層站控制器的硬件原理接線圖見附圖A－2 31 4.3 轎廂控制器的硬件設計 31 4.3.1 轎廂控制器CC(Car controller)的任務 31 4.3.2 有關外圍芯片的選擇介紹 32 4.3.3 轎廂控制器的硬件原理接線圖見附圖A－3 34 4.4 主控制器的硬件設計 34 4.4.1 主控制器MC(Main Controller)的任務 34 4.4.2 串行接口芯片INTEL8251A 35 4.4.3 主控制器的硬件原理接線圖見附圖A－4 40 4.5 并聯(lián)控制器的硬件設計 40 4.5.1 并聯(lián)控制器GC(Group Controller)的任務 40 4.5.2 利用單穩(wěn)觸發(fā)器構成程序監(jiān)視器 40 4.5.3 并聯(lián)控制器的硬件原理接線圖見附圖A－5 41 結論 42 致謝 43 參考文獻 44 附錄A 45 附錄B 50 千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。在目錄上點右鍵“更新域”，然后“更新整個目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行 緒論 概述 現(xiàn)代化的建筑離不開電梯 隨著科學技術日新月異地發(fā)展，人們物質文化水平的逐步提高，使建筑業(yè)得以迅速的發(fā)展，因此電梯成為必不可少的十分重要的一種垂直方向運輸工具。由我國自己設計和建筑施工的座落在上海黃浦江畔陸家嘴嘴尖上的東方明珠廣播電視塔，塔高468米，位居世界第三、亞洲第一。它把廣播電視功能與旅游觀光融為一體，塔內安裝了6臺高速乘客電梯。其中有一臺為雙轎廂的電梯，額定載重量為3500千克，運行速度為4m/s，可乘客50人，行程277米。還有二臺額定載重量為2000千克，運行速度為7m/s的電梯。每臺可乘客30人，最高行程達286.3m，把游客運送到觀光大廳，飽覽全上海的美景。 從上可見在超高層建筑物里，電梯的作用在—定程度上比建筑物本身更為重要，現(xiàn)代的超高層建筑往住是多功能、多用途的綜合性大樓。再如位于英國芝加哥的約翰漢考克中心大樓，共有100層，其中有商店、停車場、住宅、了望臺和餐廳。其中第1、2層是商店，第3-9層是停車場，第10-43層是辦公室。再上去直至第90層都是住宅(共700戶)和商店等。頂層是了望臺和餐廳以及電視播放室。大樓里共有電梯43臺，扶梯12臺。電梯最高運行速度為9m/s。進進出出上上下下工作、生活、購物和居住都十分便利。 除了以上列舉的高層建筑物需要多種電梯之外，對于服務性和生產性的部門同樣需要一定數(shù)量的服務電梯和載貨電梯。另外在建筑工地上還需要外用人貨電梯。 電梯的歷史和發(fā)展 電梯作為升降設備，據(jù)說它起源于公元后的古希臘時期，當時阿基米德設計出一種人力驅動的卷筒式卷揚機，共造出三臺，安裝在尼洛宮里。人們把這臺卷揚機看作是現(xiàn)代電梯的鼻祖。事實上，早在公元前，我們的祖先和古埃及也都曾經使用了這種人力卷揚機。在瓦特發(fā)明了蒸汽機之后，于1850年，在美國紐約市出現(xiàn)了世界第一臺由亨利沃特曼制作的以蒸汽機為動力的卷揚機。1852年美國人伊菜沙格雷夫斯奧梯斯發(fā)明了世界上第一部以蒸汽機為動力、配有安全裝置的載人升降機。這便是世界上第一部備有安全裝置的客梯，在1857年被安裝在紐約市豪華商廈里。 在此期間，英國的阿姆斯特朗發(fā)明了水壓梯。隨著水壓梯的發(fā)展，蒸汽梯也就被淘汰了。后來發(fā)展為采用油壓泵和控制閥的液壓梯。直到今天，液壓梯仍在使用。 1889年，美國奧梯斯升降機公司推出了世界第一部以電動機為動力的升降機，這才開始出現(xiàn)了名副其實的電梯，同年在紐約市的馬累特大廈安裝成功。在1903年，又將卷筒式驅動方式改進為曳引式驅動。曳引式驅動可以使用多條曳引繩，而卷筒式驅動方式使用的曳引繩的條數(shù)卻受到限制，曳引式驅動方式為長行程并具有高度安全性的現(xiàn)代電梯奠定了基礎。 隨著社會的發(fā)展，建筑物規(guī)模越來越大，樓層越來越多。所以對電梯的調速精度、調速范圍等靜態(tài)和動態(tài)特性提出了更高的要求。盡管交流電動機結構簡單，造價便宜，但在調速性能方面卻難以滿足更高的要求，而對直流電動機來講，由于后來采用了發(fā)電機－發(fā)電機組調速系統(tǒng)，能較好地滿足電梯的調速的要求。因此，在20世紀前半葉，電梯的電力拖動，尤其式高層建筑物中的電梯速度的調節(jié)，幾乎都是采用直流調速系統(tǒng)來實現(xiàn)的。 1900年美國奧梯斯電梯公司制造出世界上第一臺自動扶梯。1915年已設計成功電梯自動平層控制系統(tǒng)。1933年美國制造出6m/s的高速電梯。1949年美國研制出4～6臺電梯的群控系統(tǒng)。1955年出現(xiàn)了真空電子管小型計算機控制的電梯。1962年在美國已出現(xiàn)了8.5m/s的超高速電梯。1976年將微處理器應用于電梯。1977年日本三菱電機株式會社開發(fā)出了10m/s超高速電梯。至此，電梯的控制技術已有了很大的發(fā)展。 80年代出現(xiàn)了交流變頻調速（VVVF）系統(tǒng)。1984年在日本已將其用于2m/s以上的高速電梯。1985年以后，又將其延伸到中、低速交流調速電梯。交流變頻調速技術被認為是電梯行業(yè)的當代技術。1993年，日本生產的12.5m/s世界上最高速度交流變頻調速電梯已投入運行。 當前，在電梯電力拖動方面，除了大容量電梯還采用直流拖動系統(tǒng)以外，用交流變頻調速方式取代直流調速方式，以成為高速電梯的主流。應用微機全面取代繼電器控制邏輯實現(xiàn)閉環(huán)控制，進一步提高電梯的性能和可靠性，并減少現(xiàn)場調試要求，是電梯控制技術的方向?，F(xiàn)代電梯技術，更加強調運行質量和降低噪聲，電梯控制將趨向多微機分散分層控制。 電梯群控系統(tǒng)是現(xiàn)代電梯技術的又一重要組成部分。它不但有完善的分區(qū)服務、；運行監(jiān)控、客流交通統(tǒng)計分析等功能，還具備故障診斷功能。 此外，用電子位置傳感器取代機械選層器、用更先進的裝置取代門安全觸板、增設轎廂內通訊設施以及轎廂非安全門區(qū)語音提醒和運行狀態(tài)語音報告等裝置，也是電梯技術現(xiàn)代化的體現(xiàn)。 當今世界，電梯的生產情況與使用數(shù)量成為衡量一個國家現(xiàn)代化程度的重要標志之一。在一些發(fā)達到工業(yè)國家，電梯的使用相當普遍。目前，國外除了以交流電梯取代直流電梯外，在低層樓房越來越多的使用液壓電梯。此外，家用小型電梯將成為電梯家族中重要的組成部分。 目前，交流調壓調速電梯技術已趨成熟，一些企業(yè)都有成功的產品，微機控制電梯是電梯技術的方向，一些生產企業(yè)與科研單位相結合，相繼推出來微機控制的電梯新機型，使控制功能得到增強，電梯的性能得到改善，明顯提高了可靠性。除了合資企業(yè)外，也有其它廠家開發(fā)出了變頻調速電梯新產品。另外，用可編程控制器（PC）取代繼電器控制系統(tǒng)的機型也已投產，使電梯性能得到改善，故障率明顯降低。在技術上，應該說這是一大進步，用PC對單梯進行控制還是有前途的。 我國電梯業(yè)的現(xiàn)狀 在1949年至1979年的30年中，我國總共生產安裝電梯約1萬臺。那時電梯產品以低速直流梯和雙速梯為主，生產廠不超過10家。自1979年至今的25年間電梯產量有了飛速的增長：全國共生產電梯28.8萬臺（其中自動扶梯和自動人行道3.13萬臺），出口電梯2555臺（其中扶梯1703臺）；產品的結構也發(fā)生了明顯的變化：老的直流電梯已被淘汰，交流雙速梯、ACVV交流調速梯逐漸被VVVF交流變頻變壓調速電梯所取代，控制系統(tǒng)已在大量采用PLC和微電腦控制技術，最高梯速已達到4m/s；行業(yè)出現(xiàn)了翻天覆地的變化：電梯企業(yè)的生產條件、人類素質、管理水平有了極大的改善與提高，上海三菱、天津OTIS、中國迅達、蘇州迅達、廣州日立、西子OTIS等一批企業(yè)的面貌已可與國際上最先進的電梯公司相媲美；民族品牌如蘇州江南、常州飛達、上海華立、浙江巨人、天津利通、山東百斯特等在市場上也很活躍，并有一定量的出口。目前，我國已引進轉化了發(fā)達國家的先進技術標準，已成為國際標準化組織ISO/TC178電梯、自動扶梯和自動人行道技術委員會的正式成員。我國電梯已形成了設計制造、安裝調試、維修保養(yǎng)一條龍服務的一個完整的行業(yè)，維持著全國30萬臺在用電梯的正常運行，新裝電梯年銷售額超過了100億人民幣。隨著電梯市場的興旺，電梯企業(yè)有許多共同面臨的問題需要交流、研討。為此，1984年6月在西安召開了中國建筑機械化協(xié)會電梯分會成立大會，這是行業(yè)發(fā)展史上的一個里程碑。從此電梯行業(yè)第一次有了自己的行業(yè)組織，至今已整20年了。這期間，行業(yè)組織也在不斷發(fā)展，經建設部批準，民政部予以登記，1992年7月1日在蘇州召開了中國電梯協(xié)會成立大會，通過了新的章程，選舉產生了新的理事會，從此協(xié)會便成為國家一級的行業(yè)組織，這是行業(yè)發(fā)展史上又一個里程碑。目前全國幾乎所有從事電梯教學、研究、設計、生產、銷售、安裝、維修、保養(yǎng)的單位都參加了協(xié)會，成員已達500余家。為了改善我國的電梯管理，使電梯更好地為使用者服務，協(xié)會積極配合和協(xié)助建設部行業(yè)主管部門協(xié)調各方關系，制定頒布了一系列重要的科學管理法規(guī)；為增進對世界先進水平的了解，組織了對香港、新加坡、臺灣、日本、美國、芬蘭、法國、德國、意大利等國家和地區(qū)著名電梯公司、電梯配件公司、質量檢測認證機構以及有關國家電梯協(xié)會的考察與拜訪活動，近三年來連續(xù)成功地舉辦了三屆國際電梯展覽會，大大推動了電梯行業(yè)的技術進步和市場開拓；協(xié)會的各專業(yè)委員會每年都舉行內容充實的各種技術、信息交流活動。由于協(xié)會按照國家的有關規(guī)定辦事，忠實、熱情地為政府服務，為企業(yè)服務，受到廣泛好評。1996年4月建設部授予“先進社團”的光榮稱號，1998年12月中國工業(yè)經濟協(xié)會又授予“全國先進工業(yè)行業(yè)協(xié)會”榮譽稱號并予表彰。中國電梯協(xié)會是改革開放政策的產物，是促進行業(yè)健康發(fā)展的有效的組織形式，為電梯市場的繁榮作出了應有的貢獻。 電梯的定義與分類 電梯的定義 根據(jù)國家標準《GB70241-86電梯名詞術語》規(guī)定，電梯的定義：用電力拖動，具有乘客或載貨轎廂，其運行于垂直的或與垂直方向傾斜不大于15角的兩側剛性導軌之間，運送乘客和(或)貨物的固定設備。 另外，國家標準GB7588-87《電梯制造與安裝規(guī)范》，對電梯的技術含義作了如下敘述： 電梯是服務于規(guī)定樓層的固定式提升設備，包括一個轎廂，轎廂的尺寸與結構型式可使乘客方便的進出，轎廂至少部分的在兩根垂直的或與垂直方向成傾斜角小于15的剛性導軌之間運行。 從以上兩個條文可以理解電梯的含義：①電梯是由電力來驅(拖)動的。②電梯是沿著垂直方向運行的一種提升設備，可以是乘客的，也可以是載貨的。③轎廂要方便于乘客的出入、乘坐或承載貨物。 因此對于商場、車站等用的自動扶梯或自動人行道，按專業(yè)定義就不能稱為電梯，當然它們是電梯家族里的—個分支。 電梯的分類 按用途分類 1、 乘客電梯 2、 載貨電梯 3、 客貨兩用電梯 4、 病床電梯 5、 住宅電梯 6、 雜務電梯 7、 船舶電梯 8、 觀光電梯 9、 車輛電梯 10、自動扶梯 11、自動人行道 12、其它專用電梯 按速度分類 1、低速電梯（速度低于1m/s） 2、快速電梯（速度大于1m/s，低于2m/s） 3、高速電梯（速度大于等于2m/s） 按有無司機分類 1．有司機電梯 2．無司機電梯 3．有/無司機電梯 按驅動方式分類 1、 鋼絲繩式：曳引電動機通過蝸輪、蝸桿、曳引繩輪、驅動曳引鋼絲繩兩端的轎廂和對重裝置做上下運行的電梯。 液壓式：電動機通過液壓系統(tǒng)驅動轎廂上下運行的電梯。 按電梯控制方式分類 1、 按鈕控制電梯 2、信號控制電梯 3、集選控制電梯 4、下集選控制電梯 5、并聯(lián)控制電梯 6、群控電梯 按拖動方式分類 1、交流異步單速電機拖動的電梯 2、交流異步雙速電機變極調速拖動的電梯 3、交流異步雙繞組雙速電機調壓調速（ACVV）拖動的電梯 4、交流異步單速電機變壓變頻調速（VVVF）拖動的電梯 電梯的基本結構 電梯是把機和電合成一體的大型復雜產品，其中的機械部分相當于人的軀體，電氣部分相當于人的神經，兩者不可分隔，兩者關系緊密。機與電的高度合一，使電梯成為現(xiàn)代科技的綜合產品，服務于上上下下。首光必須對電梯的總體結構有個概括的認識。 從總體來講，電梯由機械系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)兩部分組成。其機械部分由曳引系統(tǒng)、轎廂和門系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)、導向系統(tǒng)以及機械安全保護裝置等部分組成；而電氣控制部分由電力拖動系統(tǒng)、運行邏輯控制系統(tǒng)和電氣安全保護系統(tǒng)組成。 曳引系統(tǒng) 電梯曳引系統(tǒng)的功能是輸出動力和傳送動力，驅動電梯運行。主要由曳引機、曳引鋼絲繩、導向輪和反繩輪組成。 曳引機為電梯的運行提供動力，由電動機、曳引輪和電磁制動器組成。曳引鋼絲繩由鋼絲、繩股和繩芯組成。導向輪是將曳引鋼絲繩引向對重或轎廂的鋼絲繩輪，安裝在曳引機架或承重梁上。反繩輪是設置在轎廂頂部和對重頂部位置的動滑輪以及設置在機房里的定滑輪。 轎廂和門系統(tǒng) 轎廂 轎廂主要由轎廂體和轎廂架構成。其中轎廂體由轎廂底、轎廂壁和轎廂頂構成。在門處轎底前沿沒有轎門地坎，為了出入安全，在轎門地坎下面設有安全防護板。轎廂架是由底梁、立柱、上梁以及立柱與轎廂底的側向拉條所組成的承重構架。 轎廂的超載檢測 為了電梯的安全運行，需要自動地限定轎廂的運載重量。為此，在轎廂上裝設超載檢測裝置。 門系統(tǒng) 電梯門分為轎廂門和廳門。轎廂門用來封住轎廂出入口，廳門用來封住井道出入口。客梯常采用中開式全封閉門。這種門由中間分開，左右門扇以同速向兩側滑動．采用中分式門使得乘客出入方便。這種門工作效率高，可靠性好。門通常用1~1.5mm厚的鋼板制成。一般采用兩扇中分式門，如果要求較大的開門寬度，可采用四扇中分式門。 電梯轎門由裝在轎頂部的自動開門機來開門和關門，這種轎門也稱為自動門。自動開門機構以調速直流電動機(有時也用交流電動機)為動力，通過曲柄連桿和搖桿滑塊機構(對于單側驅動機構，還用繩輪聯(lián)動機構)，將電機的旋轉運動轉換為開、關門的直線運動。轎門可以在轎內或轎外手動開門。 廳門只能由轎門通過系合裝置帶動開門或關門，因此，它是被動門。常見的系合裝置是裝在轎門上的門刀。為了保證乘坐電梯安全，必須在轎門和廳內完全關閉之后，電梯才允許起動運行，為此，在廳門上裝設具有電氣聯(lián)鎖功能的自動門鎖。這樣，在井道內解脫門鎖后才能打開廳門，而在廳外只能用專用鑰匙打開廳門。在轎門通過門刀帶動廳門關閉后，自動門鎖便將廳門鎖閉。同時，通過門鎖上的微動開關接通電梯控制電路，允許電梯起動運行。在自動開門機驅動轎門開門時，轎門通過門刀解脫門鎖并帶動廳門開門，與此同時，門鎖上的微動開關切斷電梯控制電路，使電梯不能起動。 重量平衡系統(tǒng) 重量平衡系統(tǒng)由對重和補償裝置組成。 對重是平衡轎廂重量的平衡裝置，與轎廂分別懸掛在曳引鋼絲繩的兩端。對重由以槽鋼為主體所構成的對重架和用灰鑄鐵制造的對重塊組成。轎廂側的重量為轎廂自重與負載之和，而負載的大小卻在空載與額定負載之間隨機變化。因此，只當轎廂自重與載重總和等于對重重量時，電梯才處于完全平衡狀態(tài)，此時的載重稱為電梯的平衡點。而在電梯處于負載變化范圍內的相對平衡狀態(tài)時，應使曳引繩兩端張力的差值小于由曳引繩與曳引輪槽之間的摩擦力所限定的最大值，以保證電梯曳引傳動系統(tǒng)工作正常。 當提升高度超過30 m時，曳引鋼絲繩重量的影響就不容忽視。當轎廂位于最低層站時，曳引鋼絲繩的重量大部分作用在轎廂側；反之，當轎廂位于頂層端站時，曳引鋼絲繩的重量大部分作用在對重側。因此，曳引鋼絲繩長度的變化會影響電梯的相對平衡。為了補償轎廂側和對重側曳引鋼絲繩長度的變化對電梯平衡的影響，需要設置平衡補償裝置。 平衡補償裝置是以鐵鏈為主體并在鏈中穿有麻繩的補償鏈，或是以鋼絲繩為主體的補償繩。補償鏈適用于速度小于1.75m/s的電梯，而補償繩適用于速度大于1.75m/s的高速電梯。 導向系統(tǒng) 導向系統(tǒng)由導軌、導靴和導軌架組成。 導軌用來在井道中確定轎廂與對重的相互位置，并對它們的運動起導向作用。導軌的橫截面形狀有多種，其中大量使用的一種是具有良好抗彎性能和良好的可加工性的T型導軌。 導靴分別安裝在轎廂上梁和底部，以及對重架的上部和底部，各有四個。導靴與導軌工作面配合，強制轎廂和對重在曳引鋼絲繩牽引下，沿著導軌上下運行。一般情況下，導靴要承受偏重力，并將力傳遞到導軌。導靴可分為內襯有減磨材料的滑動導靴和具有硬質橡膠輪的滾動導靴。滾動導靴用于高速電梯。 導軌架是導軌的支撐架，它將導軌的空間位置加以固定，并承受來自導軌的各種作用力。一般的配置間距為2.5m(可根據(jù)具體情況進行調整)，用膨脹螺栓法、預埋鋼板法等方法將導軌架固定在井道壁上。 安全保護系統(tǒng) 對現(xiàn)代電梯的運行必須保證安全。為此，設置了由電氣安全保護裝置和機械安全保護裝置組成的電梯安全保護系統(tǒng)。 電氣安全保護裝置 為了保證電梯的安全運行，在井道中設有終端超越保護裝置。實際上，這是一組防止電梯超越下端站(即大樓中電梯的最低?？繉诱?或上端站(即大樓中電梯的最高?？繉诱?的行程開關，能在轎廂或對重撞底、沖頂之前，通過轎廂打板直接觸碰這些開關來切斷控制電路或總電源，在電磁制動器的制動抱閘作用下，迫使電梯停止運行。 終端超越保護裝置包括：強迫換速開關、終端限位開關和終端極限開關。 其中強迫換速開關設置在井道底部和頂部換速點相應位置。當電梯由于失控而沖向井道底部或頂部時，首先經過并使其動作的開關是強迫換速開關，從而通過控制電路迫使電梯減速、停止。 如果強迫換速開關沒起作用，電梯繼續(xù)越出底層或頂層位置，則下限位開關或上限位開關動作，迫使電梯停止運行。此時，若有上面或下面層站召喚，電梯仍能上行或下行。 若限位開關也沒能使電梯停止運行時，則防止撞底或沖頂?shù)淖詈蟊Ｗo裝置便是終端極限開關。當電梯最后經過終端極限開關并使其動作時，便切斷電梯總電源，但保留照明電源，通過電磁制動器使電梯停止運行。此時電梯不能再起動。 機械安全保護裝置 當電梯電氣控制系統(tǒng)由于出現(xiàn)故障而失靈時，就要靠機械安全保護裝置提供最后的安全保護。對電梯超速的失控現(xiàn)象的機械安全保護裝且是限速器和安全鉗，這兩種裝置總是相互配合使用。 1．限速器 限速器是檢測轎廂超速的裝置，安裝在機房。它由限速器輪、離心裝置、限速器繩和夾繩機構等部分組成。限速器鋼絲繩由設在井道底坑的張緊輪拉緊，使限速器鋼絲繩與限速器輪槽之間產生一定的摩擦力。限速器鋼絲繩與安裝在轎廂兩側的安全鉗拉桿相連。于是，在轎廂上下運行時，便帶動限速器繩同步移動，通過限速器繩帶動限速器輪旋轉。這樣，就可通過限速器輪的旋轉運動所產生的離心力，來直接檢測轎廂的運行速度。 2．安全鉗 安全鉗是在限速器操縱下，利用自鎖夾緊原理，將轎廂夾持在軌道上從而實現(xiàn)轎廂緊急制停的一種安全裝置，對電梯的運行提供最后的可靠保護。 安全鉗安裝在轎廂架兩側的下梁或上梁處，由鉗塊和鉗座等部分組成的制停機構以及連桿和鉗塊拉桿系統(tǒng)組成的操縱機構組成。 3．緩沖器 緩沖器安裝在井道底坑，位于轎廂和對重的正下方。有兩種緩沖器。一種是彈簧緩沖器，另一種是油壓緩沖器。 電力拖動系統(tǒng) 電力拖動系統(tǒng)由曳引電動機、速度反饋裝置、電動機調速控制系統(tǒng)和拖動電源系統(tǒng)等部分組成。其中曳引電動機為電梯的運行提供動力，速度反饋裝置是為電動機調速控制系統(tǒng)提供電梯運行速度實測信號的裝置，一般為與電動機同軸旋轉的測速發(fā)電機，或光電脈沖旋轉編碼器；電動機調速控制系統(tǒng)是根據(jù)電梯起動、運行和制動平層等要求，對曳引電動機進行轉速調節(jié)的電路系統(tǒng)，拖動電源系統(tǒng)為電動機提供所需要的電源。 電氣控制系統(tǒng) 電梯的電氣控制系統(tǒng)由控制裝置、操縱裝置、平層裝置和位置顯示裝置等部分組成。其中控制裝置根據(jù)電梯的運行邏輯功能要求，控制電梯的運行，設置在機房中的控制柜(屏)上。操縱裝置是轎廂內的按鈕箱和廳門門口的召喚按鈕箱，用來操縱電梯的運行；平層裝置是發(fā)出平層控制信號，使電梯轎廂準確平層的控制裝置。所謂平層，是指轎廂在接近某一樓層的?？空緯r，欲使轎廂地坎與廳門地坎達到同一平面的操作。位置顯示裝置，是用來顯示電梯轎廂所在樓層位置的轎內和廳門指層燈，廳門指層燈還用箭頭顯示電梯運行方向。 設計方案的選定 電力拖動系統(tǒng)的選定 電力拖動系統(tǒng)功能是提供動力、對電梯實行速度控制，對電梯的起動加速、穩(wěn)速運行、制動減速起著控制作用。 電力拖動系統(tǒng)的組成主要由曳引電動機、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、電動機調速裝置等組成。 交流變極調速系統(tǒng) 變極調速系統(tǒng)的特點及使用性能是：交流感應電動機要獲得兩種或三種的轉速，由于它的轉速是與其極對數(shù)成反比，因此變速的最簡單方法只要改變定子繞組的極對數(shù)就可改變電動機的同步轉速。該系統(tǒng)大多采用開環(huán)方式控制，控制線路簡單，配套元器件少，工藝簡單，成本低廉。運行中轉差功率不變，效率很高，可靠性高。但是在動態(tài)過程中電動機的電磁轉矩出現(xiàn)很大的波動，加速、減速時速度會出現(xiàn)跳變，造成電梯起動、制動、平層抱閘時舒適感差。 交流調壓調速系統(tǒng) 交流調壓調速（ACVV）電梯的電力拖動系統(tǒng)在技術上較為簡單、成熟，其運行效率和乘坐舒適感比較令人滿意，在控制策略上還可以采用速度負反饋為外環(huán)，以電流反饋為內環(huán)的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，以便改善跟隨性能，其穩(wěn)定裕度也得到提高?？墒怯捎陔娞菰谶\行中轎廂負載經常隨機變化，因此，當僅采用經典控制理論來設計ACVV電梯拖動系統(tǒng)時為使電梯的運行能很好地跟蹤理想速度給定曲線，而要找到一組最佳的控制參數(shù)是不可能的。如果采用現(xiàn)代控制理論來實現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)控制，就會在電梯負載隨機變化等各種運行狀態(tài)下，均能獲得對理想速度給定曲線的；良好跟蹤性能，從而進一步改善乘坐舒適感，并提高平層精確度。然而，其關鍵在于需要解決大量的數(shù)學在線計算問題。 交流半閉環(huán)調速系統(tǒng) 交流半閉環(huán)調速電梯的電力拖動系統(tǒng)結構簡單，價格低廉，維護方便。按距離原則的制動減速過程沒有低速爬行段，與按時間原則制動減速相比，縮短了制動距離，提高了運行效率，平層精度較高，乘坐舒適感較好。該類系統(tǒng)在轎廂經過減速點時，需要切除曳引電動機電源。之后，依靠系統(tǒng)自身的慣性運行到停靠層站。因此需要正確的運行學設計，使其有足夠的轉動慣性，不過轉動慣性也不能太大，否則，在制動減速過程中，電能損耗會增加，從而提高相應部件的溫度。由于半閉環(huán)控制系統(tǒng)的調節(jié)器是用于減速過程的，所以需要設置靜態(tài)偏置制動電流，即所謂零電流，用以保證電梯沿速度給定曲線減速，直到直接零速平層。為了保證零速平層準確度，根據(jù)電梯運行狀況以及負載的變化情況，對速度給定曲線進行自適應性的負載校正。 交流變壓變頻調速系統(tǒng) 變壓變頻調速電梯的拖動系統(tǒng)，變頻調速是通過改變異步電動機供電電源的頻率而調節(jié)電動機的同步轉速，也就是改變施加于電動機進線端的電壓和電源頻率來調節(jié)電動機轉速。由于其轉差功率不變，而且在回饋制動過程中，只是將動能轉化成電能，消耗在制動放電電阻中或者回饋給電網(wǎng)，而不消耗電網(wǎng)電能，所以效率很高，節(jié)能明顯。用該系統(tǒng)的變頻調速裝置對電梯進行控制，變頻器可以對起動、運行時的電壓進行頻率設置，起到保護作用，在起動、運行、停止時，可以設定一條平滑的軟曲線進行控制，使乘坐舒適感好。變壓變頻調速系統(tǒng)不但在一般控制中受到青睞，在電梯控制上也被認為是行業(yè)最優(yōu)越的控制技術。因此，本設計采用此系統(tǒng)作為電梯的拖動系統(tǒng)。 電氣控制系統(tǒng)的選擇 目前，電梯控制系統(tǒng)大多采用繼電－接觸器控制或PLC控制。這些系統(tǒng)均由一個主控制器實施整個電梯的控制，屬于集中控制系統(tǒng)。在這類系統(tǒng)中，強迫換速和急?；芈沸盘?、門機及控制電路信號、換速及平層信號、檢修及照明信號、內選外呼及層站指示信號等，均要傳送給唯一的控制器，由該控制器進行邏輯運算后執(zhí)行。這種系統(tǒng)存在兩方面的缺點：一是控制器運算量大，系統(tǒng)實時響應速度受到限制，而且不利于擴充控制器的功能，提高電梯的運行性能；二是布線復雜，維修困難。尤其是高層電梯，信號線相當多，井道電纜縱橫交錯。 隨著計算機技術和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，電梯的分布式控制成為了可能。將電梯的控制功能分為若干模塊，由不同的控制器實現(xiàn)一部分功能，控制器間采用可靠的通信技術傳遞信息。這樣，可以實現(xiàn)電纜的插接化，大大減少井道電纜數(shù)，減少布線工作量和維護成本。而且，可以讓主控制器有更多的時間實現(xiàn)其他功能，以改善電梯的運行性能。 N層電梯的分布式控制系統(tǒng)由一個主控制器、N個層站控制器和一個轎廂控制器組成，主控制器與層站控制器之間采用RS-485連接，構成1:N的主從式串行通信結構；主控制器與轎廂控制器之間采用獨立的RS-485串行接口進行通信，如圖2－1所示。圖中的細線采用六芯屏蔽雙絞線電纜，固定在井道中，虛線采用隨梯的多芯屏蔽雙絞線電纜或扁平電纜，需要有足夠的長度以保證轎廂能夠自由上下運動，當電梯提升高度較高時，應選用內部有鋼絲繩的抗拉電纜。 采用RS－485的理由是:用線少，有利于布線，便于維護，實現(xiàn)模塊的插接化;差動傳輸數(shù)據(jù)，抗干擾能力強，數(shù)據(jù)傳送速度高，傳輸距離遠；與8051系列單片機的多機通信功能配合簡單，易于設計軟硬件。 當兩臺電梯實施并聯(lián)控制時，各主控制器的RS－485層站接口與并聯(lián)控制器的并聯(lián)控制接口組成RS-485總線，層站控制器與并聯(lián)控制器的RS-485層站接口相連。并聯(lián)控制器接收外呼信號后根據(jù)各主控制器控制的當前電梯狀態(tài)進行調度，確定將呼梯信號發(fā)送給哪一臺電梯執(zhí)行。如圖2-2所示。 綜合以上兩節(jié)，本設計的電梯控制系統(tǒng)分為兩部分：第一部分為變壓變頻調速控制，采用變頻器對電梯進行拖動；第二部分為電梯運行的邏輯控制，采用單片機實現(xiàn)電梯的分布式控制。 電梯電力拖動系統(tǒng) 通用變頻器的基本原理 在交流異步電動機的諸多調速方法中，變頻調速的性能最好，調速范圍大，穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定性好，運行效率高。采用通用變頻器對異步電動機進行調速控制，由于使用方便、可靠性高并且經濟、效益顯著，所以逐步得到推廣。 變頻調速的基本控制方式 由電機學可知，三相交流電動機的同步轉速為 (3-1) 式中 ——電動機定子電源頻率; ——電動機的極對數(shù)。 由式(3-1)可知，若連續(xù)改變電源頻率，則可平滑地改變電動機的同步轉速。而三相異步電動機定子每相感應電動勢有效值為 (3-2) 式中 ——定于每相繞組串聯(lián)匝數(shù)； ——基波繞組系數(shù)； ——每極氣隙磁通量。 由式(3-2)可見，在一定時，若電源頻率變大，則必然引起磁通變弱，此時，電動機鐵心就沒被充分利用；若增大，則會使鐵心飽和，從而使勵磁電流過大，這樣會使電動機效率降低，嚴重時會使電動機繞組過熱，甚至損壞電動機。因此，在電動機運行時，希望磁通保持恒定不變。于是，在改變的同時，必須改變，即必須保證： 采用恒定的電動勢頻率比的協(xié)調控制方式，就可以保證磁通恒定不變。這時，可根據(jù)圖3-1所示的感應電動機等效電路推導出在恒定協(xié)調控制時的機械特性如下： (3-3) 式中 ——電源角頻率； ——電動機轉差率； ——轉子電路電阻與負載等效附加電阻之和的拆算值； ——轉子電路漏感折算值。 在式(3-3)中，分子與分母均有。當很小時，可將分母中含項忽略，則 (3-4) 式(3-4)表明，在很小時，與近似成正比,即這段機械特性可近似為直線。而且可以證明，在的協(xié)調控制條件下，當改變頻率時，機械特性基本上是上下平移的。此外，根據(jù)式(3-3)可求得最大轉矩為 (3-5) 由式(3-5)可見，在時，不隨變化。恒定控制方式的機械特性如圖3-2所示。這種特性符合電梯拖動要求。 然而，對繞組中的感應電動勢卻難以直接控制。但是，在較高時可以忽略圖3-1中的定子繞組漏磁阻抗壓降。因此，可認為定子每相電壓，則得 這便是恒壓頻比控制方式。 根據(jù)同樣分析方法可知，機械特性在較小范圍內為近似線性段，且在負載一定情況下，隨下調，線性段也是隨的改變而平移。在恒壓頻比時，求得的最大轉矩為 (3-6) 式(3-6)表明隨降低而減小，此時機械特性如圖3-3所示，由于電動機定子電壓只能小于等于額定電壓，所以只能下調，這時為恒轉矩調速；若上調，而不能大于，所以下降，這時為恒功率調速，在隨著降低時，定子阻抗壓降就不能再被忽略了，此時會更小些，使得磁通有所減小。這時，為了保證不變。可以人為地將提高一些，以便近似地補償定子阻抗壓降。帶定子壓降補償?shù)暮銐侯l比控制特性如圖3-4所示。采取補償措施后，異步電動機的機械特性不但保留了較硬的線性段，而且當頻率降低 時，同步轉速隨之下降，使在保證最大轉矩基本不變情況下，取得類似直流電動機調速的平移特性曲線。 這樣，不但擴大了調速范圍，而且在調速時，轉差功率不變，所以效率很高。具有定子電壓補償?shù)暮銐侯l比控制方式，被廣泛采用。 變頻裝置工作原理 按恒壓頻比控制方式進行變頻調速的裝置，一類是直接變頻裝置。這種裝置的變頻為一次換能形式，即只使用一個變換環(huán)節(jié)就把恒壓恒頻電源變換成VVVF電源，所以效率較高，但是，所用的元件數(shù)量較多，輸出頻率變化范圍小，功率因數(shù)較低，只適用于低轉速大容量的調速系統(tǒng)。 另一類為間接變頻裝置。這種裝置是將恒壓恒頻交流電源先經整流環(huán)節(jié)轉換為中間直流環(huán)節(jié)，再由逆變器電路轉換為VVVF電源，如圖3－5所示。 這種裝置的控制方式有以下兩種： 一、用可控整流器變壓，用逆變器變頻的交—直—交變頻裝置。 這種裝置的輸入環(huán)節(jié)是由晶閘管構成的可控整流器。輸出電壓幅度由可控整流器決定，輸出電壓頻率由逆變器決定。也就是說，變壓和變頻分別通過兩個環(huán)節(jié)并由控制電路協(xié)調配合起來完成。這種裝置結構簡單，元件較少，控制方便，頻率調節(jié)范圍較寬。但是，在電壓和頻率調的較低時，電網(wǎng)端功率因數(shù)也降低。如輸出環(huán)節(jié)由晶閘管構成，則輸出電壓諧波較大。 二、用不可控整流器整流，通過脈寬調制方式控制逆變器同時進行變壓變頻的交——直——交變頻裝置。 由于輸入環(huán)節(jié)采用不可控整流電路，所以電網(wǎng)端功率因數(shù)高，而且與逆變器輸出電壓大小無關。逆變器在變頻的同時實現(xiàn)變壓，主電路只有一個可控的功率環(huán)節(jié)，簡化了電路結構。逆變器的輸出與中間支流環(huán)節(jié)的電容電感參數(shù)無關，加快了系統(tǒng)的動態(tài)響應。選擇對逆變器的合理控制方式，可以抑制或消除低次諧波，使逆變器輸出電壓為近似的正弦波交變電壓。這種控制方式稱為正弦脈寬調制方式（SPWM）。 1、SPWM逆變器的工作原理 逆變器的功率器件工作在開關狀態(tài)。當開關器件導通閉合時，逆變器輸出電壓的幅度等于整流器的恒定輸出電壓；當開關器件截止開斷時，輸出電壓為零。于是，逆變器輸出電壓為等幅的脈沖列。為了使該脈沖列與正弦波等效，以便盡量減少諧波，現(xiàn)將正弦波分作N等份，另每一等份的正弦波的中點與響應的矩形脈沖波形的中點相重合，并使矩形脈沖的面積與對應等份的局部正弦波的面積相等，則等幅但不等寬的矩形脈沖列，必然與該半周正弦波等效。也就是說，各分段平均值的包絡線為等效的正弦波，可以推斷，若逆變器的開關器件工作在理想狀態(tài)，開關器件驅動信號的波形也應與脈沖列相似。顯然，開關器件開，斷的工作頻率較高，等幅不等寬的脈沖列等效波形就越逼近對應的正弦波形。 對上述的等效控制方式，實際上是通過調制的方法來實現(xiàn)的，即將所期望的正弦波形作為調制波，而將等腰三角形作為被調制的載波。利用三角形線性的變化的上升沿，下降沿與連續(xù)變化的正弦曲線的交點時刻，來控制逆變器開關器件的導通與截止。SPWM變頻器主電路原理圖如圖3.6所示，由整流二極管構成的三相不可控整流電路，輸出恒定直流電壓；逆變電路由6個功率開關器件絕緣柵雙極晶體管IGBT組成。在每個IGBT上，均反并聯(lián)一個續(xù)流二極管，以便感應電動機負載。由三相正弦波振蕩器輸出作為調制波的參考信號電壓、、,其信號頻率和波形幅度均在一定范圍內可調。由三角波振蕩器輸出作為被調制的載波信號,分別與各項參考電壓進行比較。載波信號的頻率,高于參考電壓頻率。若三角波,只在0與最大幅值之間交變，則為單極式控制方式。若三角波正負交變波形，則為雙極式控制方式。 變頻器輸出的脈沖列所等效的正弦波（即輸出的基波）的電壓和頻率，取決于正弦調制波參考信號的幅值和頻率。也就是說，通過對正弦調制參考信號的電壓、頻率的協(xié)調平滑控制，就可對變頻電路實現(xiàn)電壓、頻率協(xié)調控制。 2、SPWM變頻器的基本特點： （1）主電路結構簡單，只有一個功率控制極，功率因數(shù)和效率都高。 （2）采用SPWM控制，輸出電壓和頻率的協(xié)調控制同時在逆變器中完成，避免了大慣性直流濾波環(huán)節(jié)對調壓響應的影響，快速響應性不僅有利于實時控制，還有利于開環(huán)應用。 （3）采用雙極性、分段同步正弦脈寬調制技術，輸出具有完善對稱性的SPWM電壓波形，基波分量大，提高了逆變器的利用率并有效的消除或抑制低次有害諧波，降低了噪聲，能在很寬的調頻范圍內使電動機穩(wěn)定工作，低速運行性能好。 圖3.6 SPWM變頻器主回路原理圖 3、SPWM逆變器的功率器件 常規(guī)的SPWM變頻器在中小功率范圍內，多由BJT和GTR構成，這種類型變頻器的主要缺點是開關頻率低（輸出波形諧波含量大，噪聲大）；功率密度低（裝置體積、重量大）；開關損耗大，驅動及保護電路復雜；可靠性低。本設計采用的絕緣柵極晶體管IGBT是一種BI-MOS器件，它既具有MOSFET的高速開關和電壓驅動特性，又具有BJT的低電壓飽和特性及較大電流處理能力，同時不存在二次擊穿。IGBT在中小功率SPWM變頻器中正在迅速取代BJT及GTR，作為主功率開關器件。 通用變頻器的選擇的概述 因為電梯屬于位能負載，要求頻繁起停，并且隨著載客量多少的變化、上下行的變換，要求電動機在四象限內運行。更重要的是要滿足乘客的舒適感和保證平層精度(即準確停車)。這些要求是變頻器在電梯上應用的特殊之處。因此，變頻器必須閉環(huán)運行(帶PG反饋)，還必須加制動電阻。高速電梯(2m/s以上的速度)一般都采用專用變頻器。而低速電梯采用低價格的通用變領器也可以滿足要求。 通用變頻器的選擇，包括變頻器類型選擇和容量選擇兩個方面。 變頻器類型的選擇 根據(jù)控制功能將通用變頻器分為三種類型。普通功能型控制變頻器；具有轉矩控制功能的高功能型控制變頻器和矢量控制高性能型變頻器。 變頻器類型的選擇、要根據(jù)負載的要求來進行 風機、泵類負載，，低速下負載轉矩較小，選擇普通功能型。 恒轉矩類負載，例如擠壓機、攪拌機、傳送帶、廠內運輸電車、起重機的平移機構、起重機的提升機構和提升機等，采用具有轉矩控制功能的高功能型變頻器實現(xiàn)恒轉矩負載的調速運行，是比較理想的。因為這種變頻器低速轉矩大，靜態(tài)機械特性硬度大，不怕沖擊負載，具有挖土機特性。從目前看，這種變領器的性能價格比還是相當今人滿意的。 恒轉矩負載下的傳動電動機，如果采用通用標準電動機，則應考慮低速下的強迫通風冷卻。新設備投產，可以考慮專為變頻調速設計的加強了絕緣等級并考慮了低速強迫通風的變頻專用電動機。 軋鋼、造紙、塑料薄膜加工線這一類對動態(tài)性能要求較高的生產機械，原來多采用直流傳動方式。目前，矢量控制型變頻器已經通用化，加之異步電動機具有堅固耐用、不用維護、價格便宜等一些優(yōu)點。對于要求高精度、快響應的生產機械，采用矢量控制高性能型通用變頻器是一種很好的方案。 在本次設計中，我們選用安川變頻器來拖動電梯運行。它是一種矢量控制型變頻器，可以滿足動態(tài)性能要求較高電梯的運行環(huán)境。 變頻器容量的選擇 電梯是垂直運輸工具，屬于位能負載。其拖動構原理如圖3-7所示。動力 來自電動機，一般選11kw或15kw的異步電動機。曳引機的作用有三點；其是調速，其二是驅動曳引鋼絲繩，其三是在電梯停車時實施制動。為了加大載重能力。鋼絲繩的一端是轎廂，另一端加裝了對重裝置，對重的重量隨電梯載重量的大小而變化。這種拖動機構可使電梯的載重能力大為提高，在電梯空載上行或重載下行時，電動機的負載最小，甚至是處在發(fā)電狀態(tài)；而電梯在重載上行和空載下行時，電動機的負載最大，是處在拖動狀態(tài)，這就要求電動機在四象限內運行。為滿足乘客的舒適感和平層精度，要求電動機在各種負載下都有良好的調速性能和準確停車性能。為滿足這些要求，采用變頻器控制電動機是最合適的。變頻器不但可以提供良好的調速性能，并能節(jié)約大量電能，這是目前電梯大量采用變頻控制的主要原因。 綜上所述，我們選擇安川變頻器616G5通用變頻器。容量選擇方法如下：可選1:1配置，即電動機容量和變頻容量相等。最好是采用大一個數(shù)量級選配，如11kw電動機選15kw的變頻器，15kw電動機選18kW的變頻器。 安川616G5通用變頻器電梯調速系統(tǒng) 通用變頻器安川616G5技術持性 安川616G5通用變頻器可實現(xiàn)平穩(wěn)操作和精確控制，使電動機達到理想輸出，它有四種技術特性： (1)可直接控制交流異步電動機的電流，使電動機保持較高的輸出轉矩。 (2)VS-616G5適用于各種應用場合，在低速下實現(xiàn)平穩(wěn)起動并且極其精確的運行。 (3)它的自動調整功能可使各種電動機達到高性能的控制。 (4)VS-616G 5將控制、矢量控制、閉環(huán)控制、閉環(huán)矢量控制的四種控制方式融為一體，其中閉環(huán)矢量控制是最適合電梯控制要求的。 變頻器的配置及容量選擇 VS—616G5變頻器用在電梯調速系統(tǒng)中，必須配PG卡及旋轉編碼器，以供電動機測速及反饋。旋轉編碼器與電動機同軸連接，對電動機進行測速。旋轉編碼器輸出A、B兩相脈沖，當A相脈沖超前B相脈沖90時，認為電動機處于正轉狀態(tài)，當A相脈沖滯后于B相脈沖90時，認為電動機處于反轉狀態(tài)。旋轉編碼器根據(jù)A、B脈沖的頻率(或周期)測得電動機的轉速。 旋轉編碼器將此脈沖輸出給PG卡，PG卡再將此反饋信號送給616G5內部，以便進行運算調節(jié)。A、B二相脈沖波形如圖3-8所示。 VS—616G5用在電梯調運系統(tǒng)中，還必須配置制動電阻。當電梯減速運行時，電動機處于再生發(fā)電狀態(tài)，向變頻器回饋電能。這時，同步轉速下降， 交－直－交變頻器的直流部分電壓升高，制動電阻的作用就是消耗回饋電能。 (1)基本配置如下： 1)616G5變頻器。 2)PG卡。 3)600脈沖旋轉編碼器(一般選OMRON公司的產品) 4)制動電阻。 (2)容量選擇方法如下：可選1:1配置，即電動機容量和變頻容量相等。最好是采用大一個數(shù)量級選配，即11kw電動機選15kw的變頻器，15kw電動機選18kW的變頻器。 電梯變頻器調速系統(tǒng)的構成 變頻器控制的電梯系統(tǒng)中，變頻器只完成調速功能，而邏輯控制部分是由PLC、單片機或微電腦來完成的。單片機負責處理各種信號的邏輯關系，從而向變頻器發(fā)出起停等信號，同時變頻器也將本身的工作狀態(tài)信號送給單片機，形成雙向聯(lián)絡關系。變頻器又要通過與電動機同軸連接的旋轉編碼器和另配置的PG卡．完成速度檢測及反饋，形成閉環(huán)系統(tǒng)。系統(tǒng)構成如圖3－9所示。 安川616G5通用變頻器電梯調速系統(tǒng)電路原理 系統(tǒng)電路原理 電梯的一次完整的運行過程，就是曳引電動機從起動、勻速運行到減速停車的過程。 當正轉(或反轉)及高速信號有效時，電動機開始從0Hz到50Hz開始起動，起動時間在3s左右，然后維持50Hz的速度一直運行，完成起動及運行段的工作。當應該換速的時候(由單片機計算得到換速點)，單片機撤消高速信號，同時輸出爬行信號。此時爬行的輸出頻率為6Hz(也可用4Hz)。從50Hz到6Hz的減速過程在3s之內完成。當達到6Hz的速度后，就以此速度爬行，當平層信號到來時，單片機撤掉(正轉或反轉)信號及爬行信號。此時電動機從6Hz減速到0Hz。正常情況下，在整個的起動、運行及減速爬行段內，變頻器的零速輸出點及異常輸出點一直是閉合的，減至0Hz之后，零速輸出點斷開，通過機械抱閘使其停站。這就是完整的一個運行過程。其電路如附圖A－1所示。 在現(xiàn)場調試中，應使爬行段盡可能的短，并要求在各種負裁下都大于零為標準來調整減速起始點。電梯的運行曲線如圖3-10所示。 如果配置運行曲線輸入板，則將此板的模擬輸出量送給變頻器的頻率指令模擬量輸入端口，這樣整個運行速度就完全以曲線板的輸出為理想曲線，自適應調速運行。其優(yōu)點是無爬行段，電梯可直接停靠。 VS－616G5參數(shù)設置 A1－00＝0 操作器表示的語種為英語。 A1－01＝4 可以讀取設定全部的參數(shù)；在變頻器的各個參數(shù)調試完畢后，應將此參數(shù)設置為0，即不可變更以設定了的參數(shù)。 A1－02＝3 使用PG速度控制卡的矢量控制。 A1－03＝0 不進行初始化，僅回到初始化顯示。 A1－04＝0； A1－05＝0 調試過程中應設為不禁止參數(shù)的輸入，調試完 畢后，可以輸入相應的數(shù)字，禁止別人擅自更改參數(shù)。 B1－01＝0 即從數(shù)字式操作器中輸入頻率指令的值。 B1－02＝1 從制御回路端子輸入運行指令。 B1－03＝0 減速度停止。 B1－04＝0 電機允許反轉。 B1－05＝2 輸入頻率指令低于最低輸出頻率（E1－09）時按E1－09設定的頻率運行。 B1－06＝1 程序輸入時，每隔5ms讀2次。 C1－01＝3s 加速時間3s