图 1.9  曳引式电梯的基本结构

2方案的选择

2.1控制方式的选择
 电梯的运行是一个复杂的过程。为了安全、方便、舒适地运行，除了需要良好的拖动系统外还必须有一套完善可靠的控制系统。
 电梯的控制方式有：（1）、电磁继电控制系统（2）、微机（PC）控制系统（3）、可编程控制器（PLC）控制系统（4）、单片机控制系统等。
 目前电梯的控制普遍采用以下两种方式。一种是以微机（PC）作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能设定，实现电梯的自动高度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来控制的微机控制。另一种是用可编程控制器（PLC）取代微机（PC）实现信号的集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种控制方法没有太多的区别。国内大多的电梯厂家选用第二种控制方法，其原因在于生产规模小，自己设计制造微机控制装置成本高，而PLC可靠性高，成本低廉，程序设计方便灵活、使用维护简单、等优点正好弥补了微机控制系统的不足。
2.2 拖动方案的选择
 方案选择：电梯的控制包括控制系统和拖动系统。
 电梯的拖动系统经历了从简单到复杂的过程。目前用于电梯的拖动系统主要有：单、双速交流电动机拖动系统；交流电动机定子调压、调速拖动系统；直流发电机―电动机、晶闸管励磁拖动系统；晶闸管直接供电动系统；VVVF变频变压调速拖动系统。
 直流发电机―电动机、晶闸管励磁拖动系统具有调速性能好，调速范围大的特点，因此，很早就应用于电梯的拖动系统，它控制的速度可达4m/s。但是这种机组结构体积大、耗电大、维护工作量大且造价高，常用于对速度、舒适感都要求比较高的场合。
 交流单、双速交流电动机拖动系统具有结构紧凑、维护方便。线路简单、成本较低的优点，但舒适感较差（尤其反映在减速上）。涡流制动、能耗制动的应用使其获得了较好的舒适感和平层精度，因而得到了广泛的应用。
 晶闸管直接供电动系统与直流发电机―电动机、晶闸管励磁拖动系统相比有以下优点：机房占地节约35%、重量减轻40%、节能25%-35%、调速比可达1：1200。缺点是：速度、舒适感都要求比较差。
 VVVF系统虽然采用交流电动机驱动，却可以达到直流电机的水平。它体积小，重量轻，效率高，节省能源，几乎包括了以往所有拖动系统的优点，已成为目前最新的电梯拖动系统。
 本设计采用VVVF变频调速拖动系统，整个拖动系统由一台YTD-7.5KW6/24电动机作主驱动电机，一台0.125KW电动机作开关门驱动电机。其中主电动机双速正转运行，减速和加速运行，门电机正反转运行。
 本设计采用PLC控制变频器调速系统，实现电流、速度、位移三闭环控制。具有一定的代表性和普遍性。
2.3 输入部分说明
1、工作方式选择：
 电梯的运行状态有自动，司机，检修三种本设计采用了的工作方式有：自动、手动和检修三种功能选择。
 自动工作方式：由PLC控制，自动检测信号再由PLC程序做出控制。
 检修工作方式：当电梯出现故障时，电梯可由人工控制，以慢车方式上下运行
2、电梯运行中位置信号的检测：
 本系统应用相对计数方式运行前将各信号所对应的脉冲数，分别存入相应的内存单元，在电梯运行过程中，通过位置信号检测，软件实时计算各信号。作为一种载人工具，在位势负载下，除要求安全可靠还必须运行平稳、乘坐舒适、停靠准确。采用变频器调速双闭环控制可基本满足要求，但和国外高性能的电梯相比还需要进一步改进。
3、开/关门到位信号：
 与开关到位的行程开关并接，作为一个输入点，可以用开关到位的常开触点并联在输入点上来区别开/关到位信号。
4、上/下极限位置：
 在电梯井道的上端和下端各装有一个极限开关，在电梯运行到极限位置的时候，电梯将停止运行
5、采用基站钥匙：
 在电梯的基站装一个钥匙开关，也就是电梯的一楼安装钥匙开关，通过钥匙开关控制电梯电源，来控制其运行和停止。
6、外呼：
 在顶层和基站各需一个外呼按钮（顶层下呼基站上呼），其它各层既有上呼又有下呼。因此我们设计外呼设有6个输入点。
7、内选：
 本设计是四层电梯，必须每层配有一个内选按钮。
8、保护措施：
 其中任何一个信号就发出就必须立即就近停车，切断电源。
 a 、 主电路及控制电路的短路保护：在主电路和控制电路的三相电源上装有熔断器，以防在发生短路的时候，及时切断电源，保护电机。
 b 、过载保护：在主电路上装有继电器。
 c 、开/关门的安全保护：在轿门上装有安全触板，当有物体触及安全触板时，带动门电机运行，使轿门开门。
 d 、相序保护（相序调整）：采用三相保护器，保护相序以及对相序的调整。
 e 、超载，超速，过热，欠压保护措施：设超载开关，当开关被触及，则门电机运行开门，同时接通报警装置，电梯停止。设限速器，为光电检测装置，当速度过快时，限速器动作，电机停止。设热继电器，防止过热。
9、相序纠正：
 为了防止相序发生错误，我们选用一个相序继电器，一旦发生差错，就输入一个信号，通过PLC程序自动调整相序。
10、无信号自动停机：
 在没有内选和外呼的信号下，通过延时程序将电梯的工作状态由运行转为停止状态，当有信号的时候，电机将恢复运行。
11、手动开关门：
 在电梯的内部设有一个手动开、关门。
 本设计经上统计：输入部分共占用27个输入点。
2.4 输出部分说明
1、控制电梯：
 通过PLC控制变频器来控制电梯的上行和下行。
2、控制电源站：
 控制电梯供电主接触器。
3、报警信号输出：
 故障报警：在电梯非正常运行情况下，接通报警装置，同时断开安全回路，使电梯停止运行。
4、控制门电机控制：
 控制其门电梯的正反转接触器。    
5、内选应答：
 每层对应一个内选应答信号。
6、层楼指示：
 每层对应一个层楼信号。
7、换速：
 即快速、慢速、稳速、爬行等转台的控制。
8、外部异常和异常复位：
 通过PLC控制变频器的来实现。
9、BB封锁：
 当碰到外部异常信号，变频器错漏脉冲信号，接通报警器的同时接通BB封锁，变频器停止输出。             
 经统计输出占18个点。

3 硬件电路设计

3.1设计框图

图 （3.1）硬件设计框图
3.2变频器的介绍
3.2.1变频器的分类
 变频器分为交-直-交变频和交-交变频两种形式。交-交变频器可将工频交流直接变换成频率、电压均可控制的交流，又称直接变频器。而交-直-交变频器则是先把工频交流电通过整流器变成直流电，然后再把直流电变换成频率、电压均可控制的交流电，称为间接变频器。
 变频器主要由主电路（包括整流器、中间直流环节、逆变器）和控制电路组成：图（3.2）所示

 图（3.2）变频器的基本组成
 本设计采用间接变频器控制，按控制方式可分为U/F控制、转差频率控制、矢量控制。
 上述的U/F控制方式和转差率控制方式的控制思想都建立的异步电动机的静态数学模型上，因此，动态性能指标不高，对于动态性能比较高的可采用矢量控制变频器。
 采用矢量控制的目的：主要是为了提高变频器的动态性能。根据交流电动机的动态数学模型、利用坐标变换的手段，将交流电动机的定子电流分解成磁场分量电流和转矩分量电流，并分别加于控制，即模仿自然解耦的直流电动机的控制方式，对电动机的磁场和转矩分别进行控制，以获得类似于直流调速系统的动态性能。
3.2.2变频器的输入/输出及其引脚
1主电路
 R， S， T           为三相交流电源输入端，接L1，L2，L3 。
 T1，T2，T3    为变频器的三相输出，接电机U，V，W端。
2变频器数字量输入
 引脚1（FWD-CM）正转/停止  接通：电动机正相运转，轿箱牵引。

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