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1、辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 前言电梯是一种垂直起重运输设备，又是比较复杂的机电一体化的大型工业产品，它既有完善的机械专用构造，又有复杂的电气控制系统。随着经济的不断发展，全国各地高层建筑不断涌现，作为建筑中枢神经，电梯起着不可或缺的作用。作为建筑物内的主要运输工具，全社会使用电梯的数量正在迅速增加。据估计，截至2002年，全球在用电梯约635万台，其中垂直电梯约610万台，自动扶梯和自动人行道约25万台。电梯已成为人类现代生活中广泛使用的人员运输工具。人们对电梯安全性、高效性、舒适性的不断追求推动了电梯技术的进步。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
2、关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等，多台电梯还出现了并联控制，智能群控；双层轿箱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大大节省了行人的时间；不同外形的扇形、三角形、半棱形、圆形观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。展望未来电梯发展的方向，将朝着电梯群控系统将更加智能化、超高速电梯速度越来越高、蓝牙技术在电梯上广泛应用、绿色电梯将普及等方面发展。本系统是对单片机控制电梯进行研究的，设计的是九层电梯的单片机控制。在电梯停靠的每一层都有呼叫按钮，需要电梯的乘客只需按一下呼叫按钮，然后等待电梯，进入电梯后电梯有九的楼层显示按钮，乘客要到哪一层只需按下其按钮，
3、轿箱内有一个由发光二极管组成的显示屏，它用来显示轿箱的楼层，在每一层厅站的门外有一个由发光二极管组成的显示屏，它用来显示轿箱此刻的上下行。1 概述1.1 电梯的基本结构电梯是机电合一的大型复杂产品，机械部分相当于人的躯体，电器部分相当于人的神经。机与电的高度合一，使电梯成了现代科学技术的综和产品。对于电梯的结构而言，传统的方法是分为机械部分和电气部分，但以功能系统来描述，则更能反映电梯的特点。下面简单介绍电梯机械部分的结构，而我们的主要目的是怎样来控制它。1) 曳引系统 曳引系统的主要功能是输出与传递动力，使电梯运行。曳引系统主要由曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。电梯曳引系统的作用是输出动力并
4、且传递动力，从而使电梯完成向上或向下的运动。电梯曳引系统的主要组。成部分有:曳引轮、曳引绳、导向轮等。曳引机是电梯的主要拖动机械，它驱动电梯的轿箱和对重装置作上、下运动。其组成部分主要有:曳引电动机、制动器、减速箱、曳引轮和底座。根据需要，有的曳引机还装有冷却风机、速度反馈装置(光码盘)、惯性轮等。根据电动机与曳引轮之间是否有减速箱，可分为有齿曳引机和无齿曳引机。曳引系统的主要功能是输出与传递动力，使电梯运行。曳引系统主要由曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。曳引机具有以下主要性能:a具有能重复短时工作、频繁起、制动及正、反转运转的特性。b具有能适应一定的电源电压波动，有足够的起动力矩，能满足轿箱
5、满负荷起动，加速迅速的特性。c具有起动电流小的特性。d具有发电制动的特性，能由电动机本身的性质来控制电梯在满载下行或空载上行时的速度。e具有较硬的机械特胜，不会因电梯运行时负荷的变化造成电梯运行速度的变化。f有良好的调速性能。g运转平稳、工作可靠、噪声小及维护简单。曳引轮是嵌挂曳引钢丝绳的轮子，也称曳引绳轮或驱绳轮，绳的两端分别与轿箱和对重装置联接。对于有齿轮曳引机，它安装在减速器中的涡轮轴上，而对于无齿轮曳引机，则装在制动器的旁侧，与电动机轴、制动器轴在同一轴线上。当曳引轮转动时，通过曳引绳和曳引轮之间的摩擦力(也叫曳引力)，驱动轿箱和对重装置上下运动。它是电梯赖以运行的主要部件之一。2)导
6、向系统导向系统的主要功能是限制轿箱和对重的活动自由度，使轿箱和对重只能沿着导轨作升降运动。导向系统主要由导轨，导靴和导轨架组成。3)轿箱轿箱 轿箱轿箱是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的工作部分。轿箱由轿箱架和轿箱体组成。4)门系统 门系统的主要功能是封住层站入口和轿箱入口。门系统由轿箱门，层门，开门机，门锁装置组成。自动开门机装在轿箱轿顶靠近轿门处，由电动机通过减速装置(齿轮传动或蜗轮传动或带齿胶带传动)带动曲柄摇杆机构去开、关轿门，再由轿门带动层门开关。早期的自动开门机常用直流电机，在励磁作用下，通过对电枢进行串并联电阻调整门电机转动速度，从而调整电梯开关门速度。其中的几个行程开关分布在轿
7、顶门上或曲柄轮的半圆周上，由随门机移动的固定档块分别按顺序触及开关门行程使行程开关动作。开门时，开门速度由启动时的快速逐渐减慢直到开门过程完成。关门时，关门动作由快逐步到慢完成关门动作。除了直流电机外，近年来，国内外电梯生产厂家已经在门电机上广泛应用交流调压调频调速(VVVF)技术，实现开、关门过程的无级调速，使开关门动作更加柔和、平稳、准确和无噪声。5)重量平衡系统 系统的主要功能是相对平衡轿箱重量，在电梯工作中能使轿箱与对重间的重量差保持在限额之内，保证电梯的曳引传动正常。系统主要由对重和重量补偿装置组成。6)电力拖动系统 电力拖动系统的功能是提供动力，实行电梯速度控制。电力拖动系统由曳引
8、电动机，供电系统，速度反馈装置，电动机调速装置等组成。7)电气控制系统 电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制。电气控制系统主要由操纵装置，位置显示装置，控制屏(柜)，平层装置，选层器，控制柜等组成11。电梯控制柜一般安装在机房曳引机旁，是电梯的电气装置和信号控制、处理中心。早期的电梯控制柜中有接触器、电容、电阻器、信号继电器、供电变压器及整流器等。随着电脑、电子技术的飞速发展，电梯控制柜变得越来越小，功能越来越强。目前，国产电梯控制柜大多由PLC和变频器组成，有些由电脑和变频器组成，进口电梯多由全电脑板控制。它们的控制方法各不相同，但是最终目的都是一样，就是达到对交流电动机进行控
9、制。VVVF控制的电梯就是实现对交流电动机进行调频调压调速控制9。控制柜的电源由机房的总电源开关引入，电梯控制信号由电线管或线槽引出，进入井道，再由扁型或圆型随行电缆传输。由控制柜接触器引出的驱动电力线，用电线管送至曳引机的电动机接线端子。另外，信号交换控制线分别接到井道中各层接线盒中，构成电梯控制系统线路。当电梯在执行任务时，按任一站层门召唤按钮，其控制柜中相应的执行软件就对该层外呼按钮信号进行自保，并使召唤灯亮。当电梯到站时该信号复位(信号灯熄灭)。当层楼较多，例如超过20层，早期的纯继电器控制的信号屏由于体积太大，控制变得复杂，可靠性也随之降低。而PLC和电脑控制的电梯控制柜就只需改变软
10、件，几乎不增加任何硬件。8)安全保护系统 保证电梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故发生。由限速器，安全钳，缓冲器，端站保护装置组成。制动器是电梯的一个重要安全装置，对主动转轴起制动作用。除了安全钳以外，只有它能使工作中的电梯轿箱停止运行，另外它还对轿箱与厅门地坎平层时的准确度起着重要作用。对于有齿轮曳引机，制动器安装在电动机的旁边，即在电动机轴与涡轮轴相联的制动轮处;若是无齿轮曳引机，则安装在电动机与曳引轮之间。电梯制动器应能产生足够的制动力矩，而且制动力矩大小应与曳引机的转向无关;制动时对曳引电动机的轴和减速箱的涡杆轴不应产生任何附加载荷;当制动器松闸或合闸时，既要保证速度快，又要求平稳
11、，而且能满足频繁起、制动的工作要求;制动器的零件应有足够的刚性和强度;制动器应具有较高的耐磨性和耐热性;结构简单、紧凑、易于调整;应有人工松闸装置;噪声小。当电梯动力电源失电或控制电路电源失电时，制动器能自动进行制动。当轿箱载有125%额定载荷并以额定速度运行时，制动器应能使曳引机停止运转。电梯正常运行时，制动器应在持续通电情况下保持松开装态，断开制动器的释放电路后，电梯应无附加延迟地被有效制动。切断制动器的电流，至少应用两个独立的电气装置来实现。电梯停止时，如果其中一个接触器的主触点未打开，最迟到下一次运行方向改变时，应防止电梯再运行。装有手动盘车手轮的电梯曳引机，应能用手松开制动器并需要一
12、持续力去保持其松开状态。制动器的工作原理是:当电梯处于静止状态时，曳引电动机、电磁制动器的线圈中无电流通过，这时因制动电磁铁的铁心之间没有吸引力，制动瓦块在制动弹簧的压力作用下，将制动轮抱紧，保证了电梯处于不工作的静止状态;当曳引电动机通电旋转的瞬间，制动电磁铁中的线圈也同时通上电流，电磁铁心迅速磁化吸合的同时，带动制动臂克服制动弹簧的作用力，使制动瓦块张开，与制动轮完全脱离，从而使电梯在无制动力的情况下得以运行;当电梯轿箱达所需层站停车时，曳引电动机失电，制动电磁铁中的线圈也同时失电，电磁铁心中的磁力迅速消失，铁心在制动弹簧的作用下通过制动臂复位，使制动瓦块再次将制动轮抱住，则电梯停止。1.
13、2 电梯的三个工作状态1.2.1 电梯的自检状态电梯自检过程的目标为：为先按下启动按钮，再按下恢复正常工作按钮，电梯首先电梯门处于关闭状态，然后电梯自动向上运行，经过两个平层点后停止。1.2.2 电梯的正常工作状态电梯完成一个呼叫响应的步骤如下：电梯在检测到门厅或轿箱的呼叫信号后将此楼层信号与轿箱所在楼层信号比较，通过选向模块进行运行选向。1） 电梯通过拖动调速模块驱动直流电机拖动轿箱运动。轿箱运动速度要经过低速转变为中速再转变为高速，并以高速运行至减速点。2） 当电梯检测到目标层楼层检测点产生的减速点信号时，电梯进入减速状态，由中速变为低速，并以低速运行至平层点停止。3）平层后，经过一定延时
14、后开门，直至碰到开关到位行程开关；再经过一定延时后关门，直到碰到关门到位行程开关。电梯控制系统始终实时显示轿箱所在楼层。1.2.3 电梯强制工作状态当电梯的初始位置需要调整或电梯需要检修时，应设置一种状态使电梯处于该状态时不响应正常的呼叫，并能移动到导轨上、下行极限点间的任意位置。控制台上的消防/检修按钮按下后，使电梯立刻停止原来的运行，然后按下强迫上行（下行）按钮，电梯上行（下行）；一旦放开该按钮，电梯立刻停止，当处理完毕时可用恢复正常工作按钮来使电梯跳出强制工作状态。1.3 电梯的安全运行电梯的安全性除了在结构的合理性、可靠性，电气控制和拖动的可靠性方面充分考虑外，还针对各种可能发生的危险
15、，设置专门的安全装置。1）防超越行程的保护为防止电梯由于控制方面的故障，轿箱超越顶层或底层端站继续运行，必须设置保护装置以防止发生严重的后果和结构损坏。防止越程的保护装置一般是由设在井道内上下端站附近的强迫换速开关、限位开关和极限开关组成。防止越程的保护装置只能防止在运行中控制故障造成的越程，若是由于曳引绳打滑、制动器失效或制动力不足造成轿箱越程，该保护装置无能为力。2）防电梯超速和断绳的保护电梯由于控制失灵、曳引力不足、制动器失灵或制动力不足以及超载拖动绳断裂等原因都会造成轿箱超速和坠落，因此，必须有可靠的保护措施。防超速和断绳的保护装置是安全钳限速器系统。安全钳是一种使轿箱（或对重）停止向
16、下运动的机械装置，凡是由钢丝绳或链条悬挂的电梯轿箱均应设置安全钳。当底坑下有人能进入的空间时，对重也可设安全钳。安全钳一般都安装在轿架的底梁上，成对地同时作用在导轨上。 限速器是限制电梯运行速度的装置，一般安装在机房。当轿箱上行或下行超速时，通过电气触电使电梯停止运行，当下行超速电气触点动作仍不能使电梯停止，速度达到一定值后，限速器机械动作，拉动安全钳夹住导轨将轿箱制停；当断绳造成轿箱（或对重）坠落时，也由限速器的机械动作拉动安全钳，使轿箱制停在导轨上。安全钳和限速器动作后，必须将轿箱（或对重）提起，并经专业人员调整后方可恢复使用。3）防人员剪切和坠落的保护在电梯事故中人员被运动的轿箱剪切或坠
17、入井道的事故所占的比例较大，而且这些事故后果都十分严重，所以防止人员剪切和坠落的保护十分重要。防人员坠落和剪切的保护主要由门、门锁和门的电气安全触点联合承担。4）缓冲装置电梯由于控制失灵、曳引力不足或制动失灵等发生轿箱或对重蹲底时，缓冲器将吸收轿箱或对重的动能，提供最后的保护，以保证人员和电梯结构的安全。 5）报警和救援装置 电梯发生人员被困在轿箱内时，通过报警或通信装置应能将情况及时通知管理人员并通过救援装置将人员安全救出轿箱。a报警装置 电梯必须安装应急照明和报警装置，并由应急电源供电。b救援装置 电梯困人的救援以往主要采用自救的方法，即轿箱内的操纵人员从上部安全窗爬上轿顶将层门打开。随着
18、电梯的发展，无人员操纵的电梯广泛使用，再采用自救的方法不但十分危险而且几乎不可能。因此现在电梯从设计上就确定了救援必须从外部进行。救援装置包括曳引机的手动操作装置和层门人工开锁装置。6）停止开关和检修运行装置停止开关一般称急停开关，按要求在轿顶、底坑和滑轮间必须装设停止开关。检修运行是便于检修和维护而设置的运行状态，由安装轿顶或其它地方的检修运行装置进行控制。7）消防功能发生火灾时井道往往是烟气和火焰蔓延的通道，而且一般层门在70以上时也不能正常工作。为了乘客的安全，在火灾发生时必须使所有电梯停止应答召唤信号，直接返回撤离层站，即具有火灾自动返基站功能。消防员在用电梯或有消防员操作功能的电梯（
19、一般称消防电梯），除具备火灾自动返基站功能外，还要供消防员灭火和抢救人员使用。消防电梯的布置应能在火灾时避免暴露于高温的火焰下，还能避免消防水流入井道。一般电梯层站宜与楼梯平台相邻并包含楼梯平台，层站外有防火门将层站隔离，层站内还有防火门将楼梯平台隔离，这样在电梯不能使用时，消防员还可利用楼梯通道返回。8）电气安全保护对电梯的电气装置和线路必须采取安全保护措施，以防止发生人员触电和设备损毁事故。a直接触电保护 绝缘是防止发生直接触电和电气短路的基本措施。b间接触电的防护 间接触电是指人接触正常时不带电而故障时带电的电气设备外露可导电部分，如金属外壳、金属线管、线槽等发生的触电。在电源中性点直接
20、接地的供电系统中，防止间接触电最常用的防护措施是将故障时可能带电的电气设备外露可导电部分与供电变压器的中性点进行电气连接。c电气故障防护 按规定交流电梯应有电源相序保护，直接与电源相连的电动机和照明电路应有短路保护，与电源直接相连的电动机还应有过载保护。 d电气安全装置 电气安全装置包括：直接切断驱动主机电源接触器或中间继电器的安全触点；不直接切断上述接触器或中间继电器的安全触点和不满足安全触电要求的触点。但当电梯电气设备出现故障，如无电压或低电压；导线中断；绝缘损坏；元件短路或断路；继电器和接触器不释放或不吸和；触头不断开或不闭合；断相错相等时，电气安全装置应能防止出现电梯危险状态。1.4
21、电梯的开关设置1）下行机械缓速开关 当电梯运行到将近底层时，轿箱挡块撞开下行机械缓速开关，使快速准备接触器断电释放，强行换速。2）上行机械缓速开关 当电梯运行到将近顶层时，轿箱挡块撞开上行机械缓速开关，使快速准备接触器断电释放，强行换速。3）下行限位开关 故障时，轿箱运行到底层仍不停车，将撞开下行限位开关，使下行方向接触器断电，强行停车。4）上行限位开关 故障时，轿箱运行到顶层仍不停车，将撞开上行限位开关，使上行方向接触器断电，强行停车。5）极限开关 如果上行限位开关和下行限位开关都不起作用，轿箱运行超出一定的行程后，通过钢丝绳和碰块的作用，将极限开关拉开，切断总电源，以免发生更大的事故。6）
22、安全钳开关当电梯超速时，电梯属于故障运行，对人身安全威胁很大，此时限速器动作，触头断开，通过紧急停机继电器进行保护。7）限速器张紧开关 当限速器钢丝绳拉长变形，张紧开关动作，触头动作，通紧急停机继电器进行保护。8）选层器钢带张紧开关 当选层器钢带出现故障时，张紧开关动作，触头断开，通过紧急停机继电器进行保护。9）厅门触板开关关门过程中如果有人或物压下了厅门触板开关，厅门由关门状态转为开门状态，这是靠串联在电梯运行过程控制区启动关门继电器线圈回路中的触板触头，以及自动门控制区内的触板触头实现转换的。10）轿箱安全开关当打开安全窗时，安全窗开关动作，触头断开，通过紧急停机继电器进行保护。11）轿箱
23、检修急停开关在轿箱检修时，如果发生紧急情况，可以按下轿箱检修急停开关，通过紧急停机继电器进行保护。12）轿内急停按钮 电梯在运行中按下急停按钮时，通过紧急停机继电器进行动作。13）底坑检修急停开关在底坑检修时，如果遇到紧急情况，断开底坑检修急停开关，通过紧急停机继电器进行保护。14）各厅门门锁开关 它们互相串联在一起，只要有一个不正常，电路便不能工作。15）热继电器曳引机的过载保护热元件，曳引电动机过载时，热继电器动作，其动段触头打开，通过紧急停机继电器进行保护。1.5 电梯的主要性能指标1)安全可靠。 2)能自动平层，且平层准确。3)噪声小，起、制动平稳，乘坐舒适。4)有完善的闭锁和保护系统
24、。5)自动化程度高，便于操作。6)控制线路简单，维修方便，经济实用。该设计的要求为采用8位（或16位）单片机设计一个9层的电梯系统，I/O口根据电梯特性自选，显示电梯的楼层和上下，采用变频器调速。2 电梯控制系统的组成2.1 电梯控制方案拟定电梯的控制方案主要有三种：基点启控制、可编程控制器控制、微机控制。下面分别加以讨论。1）过去电梯的电器控制大多采用继电器逻辑线路，这种硬布线的逻辑控制方式具有原理简单、直观的特点，但是通用性差，对不同的楼层和不同的控制方式其原理图、接线图等必须重新绘制，且逻辑系统由许多个触电组成，接线复杂，故障率高。因此，目前已经逐渐被淘汰。2）由于现代化办公大楼的出现，
25、需要兑电梯实现群控及智能化管理，所以用微机对电梯实行控制成了未来电梯的发展趋势。由微机实现继电器的逻辑功能，比继电器控制有较大的灵活性，不同的控制方式可用相同的硬件，只是软件各不相同。只要把按钮、限位开关、光电开关、无触电行程开关等电器元件作为输入信号，把制动器、接触器等功率输出元件接到输出端，就算完成了接线任务。一般，功能、层数变化，无需增减继电器和大量的线路。但是，微机控制的电梯需要解决运行可靠性，排除干扰等方面的问题。干扰是影响整个系统安全、可靠、稳定运行的主要原因，例如电源的波动，电动机的启动，晶闸管的导通与截止，接触器的工作等等。3）目前，在电梯上使用较广的是可编程序控制，简称PLC
26、，而采用单片机的话在接口性能和计算速度等方面均有资源不足的问题，仍然不能适应较复杂的控制算法和故障诊断等要求，但利用单片机控制电梯有成本低，通用性强，灵活性大及易于实现复杂控制等优点。本次毕业设计采用单片机89C52为核心控制元件，设计了一个九层电梯系统，采用变频器进行控制转速，采用行程开关控制其开关门。2.2 AT89C52的介绍AT89C52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统
27、及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89C52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 AT89C52具有如下特点：40个引脚，8k Bytes Flash片内程序存储器，256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。 此外，AT89C52设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中
28、断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。 主要功能特性：兼容MCS-51指令系统；8k可反复擦写(1000次）ISP Flash ROM；32个双向I/O口；4.5-5.5V工作电压；3个16位可编程定时/计数器；时钟频率0-33MHz；全双工UART串行中断口线；256x8bit内部RAM；2个外部中断源；低功耗空闲和省电模式；中断唤醒省电模式；3级加密位；看门狗（WDT）电路；软件设置空闲和省电功能；灵活的ISP字节和分页编程；双数据寄存器指针。图2-
29、1 AT89C52引脚图Fig.2-1 Pin map of AT89C522.2.1 引脚功能P0：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。 P1：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向1/O口，P1的输出缓冲可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑电路。 P2口：P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向1/O口，P2的输出缓冲可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑电路。在访问8位地址的外部数据存储器(如执行MOVX RI指令)时，P2口输出P2锁存器的内容。P3口:P3口是一组带有内部上拉电阳的8位双向I/O口。P3口输出缓冲可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑电路，对
30、P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阳拉高并叫一作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流1。图2-2 AT89C52方框图Fig.2-2 Block diagram of AT89C522.2.2 单片机电源的设计稳压电源一般由变压器、整流器和稳压器三大部分组成，变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。稳压电源的技术指标可以分为两大类：一类是特性指标，如输出电压、输出电滤及电压调节范围；另一类是质量指标，反映一个稳压电源的优劣，包括稳定度、等效内阻（输出电阻）、纹波电压及温度系数等。对稳
31、压电源的性能，主要有以下四个万面的要求：1）稳定性好当输入电压 （整流、滤波的输出电压）在规定范围内变动时，输出电压 的变化应该很小一般要求 :由于输入电压变化而引起输出电压变化的程度，称为稳定度指标，常用稳压系数S 来表示：S的大小，反映一个稳压电源克服输入电压变化的能力。在同样的输入电压变化条件下，S越小，输出电压的变化越小，电源的稳定度越高。通常S约为。 （2-1）2）输出电阻小负载变化时（从空载到满载），输出电压Usc ，应基本保持不变。稳压电源这方面的性能可用输出电阻表征。输出电阻（又叫等效内阻）用 表示，它等于输出电压变化量和负载电流变化量之比 (2-2)反映负载变动时，输出电压维
32、持恒定的能力，越小，则变化时输出电压的变化也越小。性能优良的稳压电源，输出电阻可小到1欧，甚至001欧。3）电压温度系数小当环境温度变化时，会引起输出电压的漂移。良好的稳压电源，应在环境温度变化时，有效地抑制输出电压的漂移，保持输出电压稳定，输出电压的漂移用温度系数KT来表示。4）输出电压纹波小所谓纹波电压，是指输出电压中50赫或100赫的交流分量，通常用有效值或峰值表示。经过稳压作用，可以使整流滤波后的纹波电压大大降低，降低的倍数反比于稳压系数S 。图2-3稳压电路Fig.2-3 Regulator circuit采用7805集成稳压器可以完成上述指标。单片机的电源一般要求为5V稳定直流电，
33、一般的生活电压为220V交流电，所以对单片机的电源需要将220V的交流电转换为稳定5V电压直流电。通过变压器将220V的电压转化成7.5V电压，此时的7.5V电压依然是交流电，利用桥式整流将7.5V交流电转化成直流电，再通过两个电容进行滤波。2.2.3 单片机复位电路图2-4 单片机复位电路Fig.2-4 Reset circuit of SCM1）影响单片机系统运行稳定性的因素可大体分为外因和内因两部分:a外因射频干扰，它是以空间电磁场的形式传递在机器内部的导体（引线或零件引脚）感生出相应的干扰，可通过电磁屏蔽和合理的布线/器件布局衰减该类干扰。电源线或电源内部产生的干扰，它是通过电源线或电
34、源内的部件耦合或直接传导，可通过电源滤波、隔离等措施来衰减该类干扰。b内因 振荡源的稳定性，主要由起振时间 频率稳定度和占空比稳定度决定 起振时间可由电路参数整定 稳定度受振荡器类型 温度和电压等参数影响复位电路的可靠性。2）复位电路的可靠性设计复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。解决不了电源毛刺（A 点）和电源缓慢下降（电池电压不足）等问题而且调整 RC 常数改变延时会令驱动能力变差。左边的电路为高电平复位有效，右边为低电平为手动复位开关，
35、可避免高频谐波对电路的干扰。2.3 变频器的介绍通常，把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”10 。2.3.1 变频器的分类变频器的种类很多，下面根据不同的分类方法对变频器分类：1）按变换频率的方法分 交直交变频器交交变频器2）按主电路工作方式分 电压型变频器电流型变频器3）按变频器调压方法的不同分 PAM变频器PWM变频器4）按工作原理分类 U/f控制变频器VC控制变频器SF控制变频器5）按照用途分类 通用变频器高性能专用变频器高频变频器为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC），这个过程叫整流。把直流电（DC）变换为交
36、流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。一般逆变器是把直流电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。变频器输出的波形是模拟正弦波，主要是用在三相异步电动机调速用，又叫变频调速器。对于主要用在仪器仪表的检测设备中的波形要求较高的可变频率逆变器，要对波形进行整理，可以输出标准的正弦波，叫变频电源。一般变频电源是变频器价格的1520倍。由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter”，即：变频器。变频器也可用于家电产品。使用变频器的家电产品中，不仅有电机（例
37、如空调等），还有荧光灯等产品。用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。但用于荧光灯的变频器主要用于调节电源供电的频率。变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交直交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。为使变频器工作在最佳状态
38、，需使变频器对所驱动的电动机进行自学习，即将引制动机轮与电动机脱离，使电动机处于空载状态，然后启动电动机，变频器变可自动识别并储存电动机有关参数。使变频器能对该电动机进行最佳控制。2.3.2 变频器的选择确定变频器的品牌和型号，以及确定变频器的规格，就完成了变频器的选择。先对变频器进行分类，然后分别讨论品牌和型号、规格。2.3.3 选择变频器品牌型号变频器是变频调速系统的核心设备，它的质量品质对于系统的可靠性影响很大，选择品牌时，质量品质，尤其是与可靠性相关的质量品质，显然是选择时的重要考虑方面。同时，设备的平均寿命的长短是一个重要的参数，所以根据预期使用寿命来选择品牌，经验和口碑仍然是主要依
39、据。在同一品牌中选择具体型号时，则主要依据已经确定的变频调速方案、负载类型以及应用所需要的一些附加功能来决定7。2.3.4 选择变频器规格变频器产品说明书都提高标称功率数据，但实际上限制变频器使用功率的是定子电流参数。因此，直接按照变频器标称功率进行选择，在实际中常常可能会行不通。根据具体工程的情况，可以有以下几种不同的变频器规格选择方式：1）按照标称功率选择：一般作初步投资估算依据。2）按照电动机额定电流选择；多用于恒转矩负载的新设计项目。3）按照电动机实际运行电流选择：多用于改造工程。4）按照转矩过载能力选择综上所述，根据实际工程情况，以适当的方法选择变频器规格很重要。选择结果多数情况下变
40、频器标称功率与电动机匹配，少数情况需要放大。所以，笼统的认为放大一级功率选择变频器是没有错的想法，但会造成浪费。总的来说从生产成本来作合适的选择8。选择的变频器应满足的条件:1）根据被控设备的负载特性选择通用变频器的类型。2）所选择通用变频器的类型与被控制异步电动机的参数匹配。3）为降低电梯成本，首选通用变频器。4）电梯的启动和停车都要平稳。5）变频器带有防止失速功能。6）变频器具有优良的转矩特性。图2-5变频器接线图Fig.2-5 Wiring diagram of inverter变频器接线图如上图所示，变频器的上下行驶信号及高低信号，又单片机的输出触点进行控制。当1闭合时，电梯上行，2闭
41、合时电梯下行；5、6的通断控制着电梯的运行速度。另外，在变频器内部可通过参数设置，决定电梯的加减曲线、过流过载保护和电流、速度、频率显示功能。2.3.5 VS-616G5变频器VS-616G5变频器属于电压型变频器，它包括了4种控制方式：标准V/F控制、点PG反馈的V/F控制、无传感器的磁通矢量控制和带PG反馈的磁通矢量控制。VS-616G5只需简单的参数设置就可以用于广泛的应用领域。其外部接线图如图2-6所示。图 2-6 VS-616G5变频器Fig.2-6 VS-616G5 Inverters1）主电路的链接a主电路电源端子R、S、T经交流接触器和自动空气断路器与电源连接，无需考虑相序。变
42、频器输出电源必须到端子U、V、W上，如果接错，会损坏变频器。b变频器的保护功能动作时，相应的继电器线圈吸合，其常闭触电断开变频器电源侧主电路接触器的线圈电路，从而切断变频器主电路的电源。c勿以主电路的通断来进行变频器的运行、停止操作，必须通过控制电路端1或端子2来操作。d直流电抗器连接端子+1和+2是连接改善功率因数用电抗器的端子。这两端子在出厂时按有短路片，对于30KW以上变频器需配置直流电抗器时，请卸掉短路片后再连接。e对于容量变频器，内设制动电阻在B1和B2端子上。对较大容量变频器，需连接外部制动电阻时，接在端子B1和B2上。制动电阻配线长度5m一下，且用绞线。f从安全以及降低噪声的需要
43、出发，变频器必须可靠接地。2）控制电路端子的功能说明如表2-1所示。表2-1 端子功能说明Tab.2-1 Terminal function种类端子符号端子名称功能说明数字输入信号1正转停止“闭正”转；“开”停止多功能输入端2反转停止“闭”反转；“开”停止3外部故障“闭”故障；“开”正常4故障复位“闭”时复位5主速/辅助切换（调速1）“闭”辅助频率指令6调速指令2“闭”多段速设定2有效7电动指令“闭”时电动运行8外部封锁指令“闭”变频器停止输出数字输入信号11顺序公共端子多功能输出端9运行信号运行时“闭”1025零速信号零速值以下时“闭”26速度一致信号在设定频率2Hz内“闭”27多功能输出公
44、共端18故障输出故障时18-20间“闭合”故障时19-20间“断开”1920模拟输出信号21频率表输出110V/100%频率22公共端23电流监视5V/变频器定电流变频器可以利用单片机的输出指令对变频器的输入端进行控制，实现三相异步电动机的正反转、以及多速控制，以此来实现电梯的多速控制。多段速功能的实现，可以根据需要利用变频器的数字操作器对这些端口进行功能设定，用数字操作器对参数H10106进行设定，最多可以达到9段速运行，设定情况如表2-2所示。表2-2多段速参数的设定Tab.2-2 Multi-speed parameters set端子对照参数设定值内容5H1-033多段速度指令16H1
45、-044多段速度指令27H1-055多段速度指令3端子接通/断开的组合与被选择频率的对应关系如表2-3所示。表中“1”表示通，“0”表示断开。变频器的5、6、7端子经过通断组合，可以控制8档频率，可以实现多段速度的控制。每档相应的频率可以通过数字操作器经行设定。表2-3多段频率的选择Tab.2-3 The choice of multi-frequency5-11（段速1）6-11（段速2）7-11（段速3）被选择的频率000频率指令1 dl-01主速度频率数100频率指令2 dl-02辅助度频率数010频率指令3 dl-03110频率指令4 dl-04001频率指令5 dl-05101频率指
46、令6 dl-06011频率指令7 dl-07111频率指令8 dl-082.4 传感器压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。 压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失（这个高温就是所谓的“居里点”）。由于随着应力的变化电场变化微小（也就说压电系数比较低），所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当高的湿度，所以已经得到了广泛的应用。 压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才