商场变频扶手电梯设计

1、毕 业 设 计（论文）（说 明 书）题 目：商场手扶电梯变频系统 姓 名： 编 号： 毕 业 设 计 （论文） 任 务 书姓名 专业 电气自动化技术 任 务 下 达 日 期 年 月 日设计（论文）开始日期 年 月 日设计（论文）完成日期 年 月 日设计（论文）题目： 商场手扶电梯变频系统设计 A编制设计 B设计专题（毕业论文） 指 导 教 师 系（部）主 任 年 月 日毕业设计（论文）答辩委员会记录自动化与信息工程系电气自动化专业，学生 于 年 月 日进行了毕业设计（论文）答辩。设计题目： 商场手扶电梯变频系统设计 专题（论文）题目： 商场手扶电梯变频系统设计 指导老师： 答辩委员会根据学生提

2、交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生 毕业设计（论文）成绩为 。答辩委员会 人，出席 人答辩委员会主任（签字）： 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员： ， ， ， ， ， ， 第 页共 页学生姓名： 专业 年级 毕业设计（论文）题目： 商场手扶电梯变频系统设计 评 阅 人： 指导教师： （签字） 年 月 日成 绩： 系（科）主任： （签字） 年 月 日毕业设计（论文）及答辩评语： 摘摘 要要电梯是一种用于电力拖动的特殊升降设备，是现代城市生活中必不可少且应用最广泛的垂直交通运输工具。随着社会的不断发展，电梯从手柄开关操纵电梯、按钮控制电梯发展到了现

3、在的群控电梯，为高层运输做出了不可磨灭的贡献。现在当今世界各大商场均安装有手扶电梯和升降电梯，手扶电梯的生产情况与使用数量要占据整个电梯市场的一半左右，为了提倡国家的节能环保，要求扶手电梯一定要节能省电安全平稳，故而采用变频器进行控制，节能省电的目的，使其有人时运行没人时停止的目的。扶手电梯的发展已成为衡量一个国家现代化程度的一个标志。有一些发达的工业国家，扶手电梯的使用相当普遍。随着电力电子技术和计算机控制技术的飞速发展，交流变频调速技术的发展十分迅速。变频调速电梯使用了先进的 PWM 技术，明显改善了电梯运行质量和性能；调速范围广、控制精度高、动态性能好，舒适、安静、快捷，几乎可与直流电机

4、相互媲美。同时也明显改善了电动机供电电源的质量，减少了谐波，提高了效率和功率因数，节能显著。本设计在采用 PLC 和变频器相互结合而实现电梯常规控制的基础上，通过对变频器和 PLC 芯片的合理选择和设计，大大提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制和运行效果。关键词：关键词：电梯；手扶；变频（PWM 控制，PAM 控制，变频调速） ；PLC 控制1目目 录录摘 要.1目 录.2第一章 概 述.31.1 电梯的定义与分类.31.2 选题背景.41.3 国内外的发展现状.6第二章 设计思路.82.1 手扶变频调速电梯应该具备的性能指标 .82.2 手扶电梯主要参数

5、.92.3 系统的总体结构.9第三章 硬件系统设计 .113.1 手扶电梯的硬件结构.113.2 PLC 的选型 .163.2.1 可编程控制器 PLC 的结构.163.2.2 可编程控制器 PLC 的工作原理.173.2.3 PLC 的主要生产厂家及产品 .193.2.4 方案的选择.203.3 变频器的选型.203.3.1 变频器的介绍.213.3.2 变频器的选型.223.4 电机的选择.25第四章 软件设计.274.1 变频器参数设定.274.1.1 变频器的初始设定.294.1.2 参数的存取级别设置.304.1.3 变频器的驱动方式设置.314.1.4 试运行的操作.324.1.5

6、 空载运行时的参数设置.334.2 可编程控制器的 I/O 分配与程序编制.352第五章 系统调试.395.1 自动扶梯的调试.395.2 手扶电梯使用管理应注意事项 .43结 论.45致 谢.46参考文献.47第一章第一章 概概 述述电梯是电气自动化和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，不仅应具有高度的安全性还应具有绝对的平稳性和节能效果。事实上，在电梯上已经采用了多项安全保护和稳定节能措施。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。1.1 电梯的定义与分类电梯的定义与分类 电

7、梯是服务于规定楼层，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于 15的刚性导轨间的固定式升降设备。1、电梯的定义广义的电梯概念包括载人（货）电梯、自动扶梯、自动人行道等，是指动力驱动，利用沿刚性导轨运行的箱体或者沿固定线路运动的梯级（踏步） ，进行升降或者平行运送人或者货物的机电设备。狭义的电梯是指服务于规定楼层、有轿厢的垂直升降设备，不包括自动扶梯、自动人行道。自动扶梯（Escalator）是带有循环运行梯级，用于向上或向下倾斜输送乘客的固定电力驱动设备。自动人行道（Passenger conveyor）是带有循环运行式走道，用于水平或微倾斜的输送乘客的固定电力驱动设备。2、电梯的分类1）根据用途分类

8、：乘客电梯、载货电梯、病床电梯、杂物电梯、服务电梯、住宅电梯、商场电梯、特种电梯。2）根据驱动方式类：交流电梯，直流电梯、液压电梯、齿轮齿条电梯、直线电机驱动的电梯。3）根据速度分类：低速电梯（速度不大于 1.75m/s） ；中速电梯(速度大于 1.75m/s 小于或等于 2.5m/s)3高速电梯(速度大于 2.5m/s 小于或等于 6m/s)；超高速电梯(速度大于 6m/s)；（1）根据有无减速器分类：有减速器的电梯：常用于梯速为 2.0m/s 以下的电梯无减速器的电梯：常用于梯速为 2.0m/s 以上的电梯（2）根据有无司机分类：有司机电梯、无司机电梯、有/无司机电梯。（3）根据控制方式分

9、类：手柄操纵控制电梯、按钮控制电梯、信号控制电梯 、集选控制电梯、并联控制电梯、群控电梯、微机控制电梯。本论文主要介绍商场手扶电梯变频系统设计，如图：图 1-1 商场手扶电梯1.2 选题背景选题背景电梯是电气自动化和集机电一体的复杂系统，不仅涉及机械传动、电气控制和土4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，不仅应具有高度的安全性还应具有绝对的平稳性和节能效果。事实上，在电梯上已经采用了多项安全保护和稳定节能措施。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

10、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。目前，由可编程序控制器(PLC)和微机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度发展着。采用 PLC 控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运行更加可靠，并具有很大

11、的灵活性，可以完成更为复杂的控制任务，己成为电梯控制的发展方向。可编程序控制器，是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机。自 1969 年针对工业自动控制的特点和需要而开发的第一台 PLC问世以来，迄今己 30 多年，它的发展虽然包含了前期控制技术的继承和演变，但又不同于顺序控制器和通用的微机控制装置。它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电气操作维护人员的技能和习惯，摒弃了微机常用的计算机编程语言的表达方式，独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的

12、形象编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观、方便易学，调试和查错都很容易。用户买到所需 PLC 后，只需按说明书或提示，做少量的安装接线和用户程序的编制工作，就可灵活而方便地将 PLC 应用于生产实践。而且用户程序的编制、修改和调试不需要具有专门的计算机编程语言知识。这样就破除了“电脑”的神秘感，推动了计算机技术的普遍应用。可编程序控制器 PLC 在现代工业自动化控制中是最值得重视的先进控制技术。PLC 现已成为现代工业控制三大支柱(PLC、CAD/CAM、ROBOT)之一，以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能，易与计算机接口、能对模拟量进行控

13、制、具备高速记数与位控等高性能模块等优异性能，同益取代由大量中间继电器、时间继电器、记数继电器等组成的传统的继电一接触控制系统，在机械、化工、石油、冶金、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业得到广泛应用。PLC 的应用深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一。5总之，电梯的控制是比较复杂的，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。PLC 是专门为工业过程控制而设计的控制设备，随着 PLC 应用技术的不断发展，将使得它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠，抗干扰性能增强、机械与电气部件有机地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。因此，它已经成为

14、电梯运行中的关键技术。电梯是高层建筑不可缺少的垂直方向的交通运输工具。随着电梯拖动技术、控制技术的快速发展，手扶电梯也逐渐的在各大商场得到了广泛的应用，现在，电梯已从直流电动机拖动到交流单速电动机驱动、交流双速电动机驱动，到交流调压调速(ACVV，Alternating Current Voltage)控制，发展到交流调压调频技术(VVVF，Variable Voltage Variable Frequency)控制，其逻辑控制也由 PLC 代替原来的继电器控制，使得手扶电梯的运行得到了可靠性、安全性、舒适感、平层精度、运行速度、节能降耗、降低噪音等方面得到了极大的发展。新制造的电梯都采用了对

15、电动机实现线性调速的调压调频(VVVF，Variable Voltage Variable Frequency)技术，由于 VVVF 电梯采用微机控制，有完善的自检测、自诊断、自保护功能，因而十分安全可靠。这一技术的发展使得各大商场，医院，企业，地铁，高层宾馆、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑场所的所有使用者得到了极大的认可和肯定，也使乘坐者更加放心和舒适的使用。1.3 国内外的发展现状国内外的发展现状在经济不断发展，科学技术日新月异的今天，商厦大楼的高度已和经济发展同样的速度成长起来。商场随着城市的发展也在不断的发展着，电梯作为这些建筑物内的主要运输工具已经成为我们日常生活的中的一个不可缺少的

16、组成部分。因此这也使得手扶变频调速电梯在商场中得到了广泛的应用。1、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。我国的国民经济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，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 100

17、0 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 135 万台，与1980 年相比，25 年增长了 59 倍，产量每年平均增长 178。2005 年安装验收电梯6124465 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!仅此说明我国的电梯发展空间是非常广阔的，同时这也说明手扶式变频调速电梯的发展舞台也是随着城市的发展和扩张而不断的发展的。现在我国电梯行业已经具备了很强的生产能力。兴旺的

18、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内的市场份额达到了 74。先进技术和先进管理的引进对国内电梯企业产生了强大的推动作用。苏州江南、山东百斯特、浙江巨人、上海华立、昌华、东莞飞鹏、宁波宏大、苏州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。目前国内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

19、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内外客户，为逐步进入国际市场创造了有利条件。2、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。3、世界上有名的几家电梯公司，诸如：美国奥的斯公司

20、、瑞士迅达公司、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。本文在研究电梯基本结构的基础上，阐述了电梯的拖动原理和控制原理，研究并提出了基于可编程控制器 PLC 和变频器的电梯控制系统的实现方案，利用安川 VS-616G5 型变频器可编制速度曲线的特点为电梯舒适度的提高，提供了技术支持。通过合理分析所得速度控制曲线既可以满足快速性的要求又避免了重力加速度效应，旋转编码器的使用，使 PLC 的内部的资源和功能得到了充分的利用。采用 PLC 可编程控制器对电梯信号系统进行控制，提高了电梯的控制水平标准，并改善了电梯运行的舒

21、适感，使电梯达到了较为理想的控制效果。7第二章第二章 设计思路设计思路本章确定了系统的总体结构，并针对系统的总体结构，对变频器的类型进行了述，并确定由 PLC 来实现电梯信号控制，完成了电梯控制系统中变频器和可编程控制器的选择。2.1 手扶变频调速电梯应该具备的性能指标手扶变频调速电梯应该具备的性能指标随着科技的进步，电梯也更加安全、舒适。然而，人们的追求并没有就此停止下来，仍在不断地进行研究改进。绿色是和平，绿色是天然，绿色是和谐。电梯是载人的机电设备，要实现“绿色” ，也就是强调电梯更舒适、更安全地为人类的生产和生活服务，强调电梯与环境的协调与和谐。目前意义上的“绿色” ，一般是强调“天然

22、” “节能”的一面，强调与环境的协调与和谐。电梯属于纯粹的工业产品，其天然性应表现为对环境影响的尽可能小，与环境的协调与平衡，以及电梯本身的人性化。这也应是绿色电梯的发展方向。1、智能化我们所说的智能化电梯是传统的人工智能是无法胜任的。传统的智能控制是一种技术的事先安排，说到底是一种程序控制，是一种周期性的系统自动控制，实际上还算不上智能。而真正的智能电梯应更具人性化特点，不仅具有传统的人工智能的所有优点，而且还有传统的人工智能无法比拟的东西，具有随机处理各种问题的能力，让乘客有更多的主动性。于此同时在电梯有人乘坐是，其电梯本身应当能自动播放让乘客感到放松的音乐，彻底消除在工作和生活中产生烦躁

23、，紧张，不安的情绪。使大楼商厦的交通运输实现真正的智能化，现代化，可靠化。达到方便检修和方便使用。智能化重点要求电梯有自动安全检测功能，让电梯自己能够检测到电梯的故障所在，并及时报警予以排除。2、安全化运行安全是电梯的根本和关键，也是现在和以后设计电梯的重点问题，可以说，电梯的全部其他工作都是以此为中心展开的，使电梯安全运行更有保障。运行安全不仅要消除电梯启动时较强的电磁辐射，更要美观与环境的协调达到平衡，让乘客看上去心情舒畅，安全和可靠的运行的同时达到美观大方不失华丽。让每一位乘客在平稳安全、舒适的电梯上度过每个楼层的间距。而当小孩和老人乘坐时，电梯对他们应给予一种如同家人般的照顾，不但让老

24、人和孩子感到方便和舒适，而且更让其家人感到放心。电梯运行安全要求电梯有自动休眠功能，使电梯在保证运行效率最高的同时，使电梯能最大限度地得到休眠。83、与环境的协调和平衡，包括以下几个方面：1）视觉协调：有人曾经做过环境色彩是否对人有影响的研究。该研究发展：视觉不协调的环境色彩对人的情绪、精神影响非常大。国内的许多电梯公司对此的重视是远远不够的，甚至不少通过引进国外技术国产化的电梯也显露出一副土生土长的容貌。 2）消除电磁辐射：如前所述，由于电梯是大楼里频繁起制动的大容量电器是电磁干扰的元凶，所以绿色电梯必须是一个达到自身对大楼电磁干扰最小，而又不被其他电磁干扰影响的建筑机电设备尤其是在一个商场

25、中。这样不仅可以保证乘客的身心健康，而且也可以保证大楼、大厦中的办公自动化(OA)、楼宇自动化(BA)、电气自动化（EA） 、通讯自动化(CA)这些设备的正常运转。3）舒适感：通过采用高载频波矢量静音变频器，可降低噪声变换频率及电压。以CPU 控制电压及频率的连续变换方式，按人体生理适应要求，利用计算机优化设计而成的理想运行曲线，实现更稳定、更舒适的运行。2.2 手扶电梯主要参数手扶电梯主要参数1、额定速度(Y)：梯级在空载情况下的运行速度(ms)。一般为05ms、065ms 及 075ms。2、倾角()：梯级运行时与水平面构成的最大角度，通常为 30或 35。3、提升高度(H)：扶梯的上基点

26、与下基点的垂直高度差(m)。4、梯级宽度(B)：梯级名义宽度(mm)。5、梯级水平段(L)：扶梯进口处水平运行的距离(mm)。当=050ms 时，L800mm；当 v065ms 时，L1200mml课题开发是基于 PLC 的电梯变频调速系统，采用变频器和 PLC 组成的变频调速电梯控制系统。电梯的调速部分选用高性能的矢量控制变频器，逻辑部分由 PLC 来实现。2.3 系统的总体结构系统的总体结构 课题的核心问题有两个：一是变频器的参数设置以满足运行效率、舒适感、平层精度和安全性的要求；二是由 PLC 编程实现电梯运行时各种信号控制。9图 2-3 系统总体结构该扶手电梯调速系统通过 PLC 控制

27、器控制系统的运行方式，通过变频器控制其电机的转速，变频器是将频率固定的交流电变换成频率连续可调的交流电的装置。变压变频控制（即 VVVF 控制）的交流调速电梯是一种通过均匀和连续地改变定子供电频率来平滑地改变电机转速的调速方式。由于供电电压与频率同时作相应调节，维持了磁通的恒定，电机最大转矩保持不变因而满足了电梯的使用要求。由于这是一种改变电机同步转速方式，因而无论转速如何变化，转差功率的消耗基本不变，因此系统效率高，是一种很有前途的电梯调速方式。在电梯的上行下行状态上输出不同的电压，从而控制电机的转矩，在无人或者人流量少时采用低转速，在有人或者人流量大时通过变频器控制电机采用高转速，从而达到

28、节能省电的目的，在变频器运行时同时好受触发器的控制，通过红外线传感器的控制，从而识别有人乘坐或是无人乘坐。控制方式采用变频调速集选控制的电气控制系统。集选控制电梯的电气控制系统是将有人和无人流动时发出的外指令信号，通过传感器和其他信号等加以综合分析后，使电梯自动选择运行方向及目的层站的扶手电梯控制系统。10第三章第三章 硬件系统硬件系统设计设计3.1 手扶电梯的硬件结构手扶电梯的硬件结构 扶梯由桁架、驱动减速机、驱动装置、张紧装置、导轨系统、梯级、梯级链，或齿条、扶栏扶手带以及各种安全装置所组成。 1、桁架(图 3-1)：它是扶梯的基础构架，扶梯的所有零部件都装配在这一金属结构的桁架中。一般用

29、角钢、型钢或方形与矩形管等焊制而成。 有整体焊接桁架与分体焊接桁架两种。 图 3-1 桁架分体桁架一般由 3 部分组成，即上平台、中部桁架与下平台。其中，上、下平台相对而言是标准的，只是由于额定速度的不同而涉及梯级水平段不同，影响到上平台与下平台的直线段长度。中间桁架长度将根据提升高度而变化。为保证扶梯处于良好工作状态，桁架必须具有足够刚度，其允许挠度一般为扶梯上、 下支点间距离的 1。必要时，扶梯桁架应设中间支承，它不仅起支撑作用，而且可 随桁架的胀和缩自行调节。2、驱动机(以链条式为例)：驱动机主要由电动机、蜗轮蜗杆减速机、链轮、制动器(抱闸)等组成。就电动机的安装位置可分为立式与卧式，目

30、前采用立式驱动机的扶梯 居多。其优点为：结构紧凑，占地少，重量轻，便于维修；噪音低，振动小，尤其是整体 式驱动机(图 3-2)，其电动机转子轴与蜗杆共轴，因而平衡性很好，且可消除振动及降 低噪音；承载能力大，小提升高度的扶梯可由一台驱动机驱动，中提升高度的扶梯可由两台驱动机驱动。11图 3-2 驱动机3、驱动装置：驱动装置主要由驱动链轮、梯级链轮、扶手驱动链轮、主轴及制动轮或棘轮组成该装置从驱动机获得动力，经驱动链用以驱动梯级和扶手带，从而实现扶梯的主运动，并且可在应急时制动，防止乘客倒滑，确保乘客安全。该装置装配在上平台(上部桁架)中，如图 3-3 所示。图3-3 主轴124、张紧装置：张紧

31、装置由梯链轮、轴、张紧小车及张紧梯级链的弹簧等组成。张紧弹簧可由螺母调节张力，使梯级链在扶梯运行时处于良好工作状态。当梯级链断裂或伸长时，张紧小车上的滚子精确导向产生位移，使其安全装置(梯级链断裂保护装置)起作用，扶梯立即停止运行。5、导轨：目前，相当一部分扶梯采用冷拔角钢作为扶梯梯级运行和返回导轨。采用国外引进技术生产的扶梯梯级运行和返回导轨均为冷弯型材，具有重量轻、相对刚度大、制造精度高等特点，便于装配和调整。由于采用了新型冷弯导轨及导轨架，降低了梯级的颠振运行、曲线运行和摇动运行， 延长了梯级及滚轮的使用寿命。同时，减小了上平台(上部桁架)与下平台(下部桁架)导轨平滑的转折半径，又减少了

32、梯级轮、梯级链轮对导轨的压力，降低了垂直加速度，也 延长了导轨系统的寿命。6、梯级链：如图所示（3-4）梯级链由具有永久性润滑的支撑轮支撑，梯级链上的梯级轮就可在导轨系统、驱动装置及张紧装置的链轮上平稳运行； 还使负荷分布均匀，防止导轨系统的过早磨损，特 别是在反向区两根梯级链由梯级轴连接，保证了梯 级链整体运行的稳定性。梯级链的选择应与扶梯提升高度相对应。链销 的承载压力是梯级链延长使用寿命的重要因素，必须合理选择链销直径，才能保证扶梯安全可靠运行。图 3-4 梯级链7、梯级：梯级有整体压铸梯级与装配式梯级两类。1）整体压铸梯级：如图 3-5 所示，整体压铸梯级系铝合金压铸，脚踏板和起步板铸

33、有筋条，起防滑作用和相邻梯级导向作用。这种梯级的特点是重量轻(约为装配式梯级重量之半)，外观质量高，便于制造、装配和维修。2) 装配式梯级：如图 3-6 所示，装配式梯级是由脚踏板、起步板、支架(以上为压铸件)与基础板(冲压件)、滚轮等组成，制造工艺复杂，装配后的梯级尺寸与形位公差的同一性差，重量大，不便于装配和维修。13图 3-6 电梯的阶梯上述两类梯级既可提供不带有安全标志线的梯级，也可提供带有安全标志线的有特殊要求的梯级。黄色安全标志线可用黄漆喷涂在梯级脚踏板周围，也可用黄色工程塑料(ABS)制成镶块镶嵌在梯级脚踏板周围。8、扶手驱动装置：如图 3-7 所示，由驱动装置通过扶手驱动链直接

34、驱动，无须中间轴，扶手带驱动轮缘有耐油橡胶摩擦层，以其高摩擦力保证扶手带与梯级同步运行。为使扶手带获得足够摩擦力，在扶手带驱动轮下，另设有皮带轮组。皮带的张紧度由皮带轮中一个带弹簧与螺杆进行调整，以确保扶手带正常工作。图 3-7 驱动装置9、扶手带：扶手带由多种材料组成，主要为天然(或合成)橡胶、 棉织物(帘子布)与钢丝或钢带等。扶手 带的标准颜色为黑色，可根据客户要求，按照扶手带色卡提供多种颜色的扶手带(多为合成橡胶)。扶手带的质量，诸如物理性能、外观质量、包装运输等，必须严格遵循有关技术要求和规范。10、梳齿、梳齿板、楼层板：141）梳齿：在扶梯出入口处应装设梳齿与梳齿板，以确保乘客安全过

35、渡。梳齿上的齿槽应与梯级上的齿槽啮合，即使乘客的鞋或物品在梯级上相对静止，也会平滑地过渡到楼层板上。一旦有物品阻碍了梯级的运行，梳齿被抬起或位移，可使扶梯停止运行。梳齿可采用铝合金压铸件，也可采用工程塑料注塑件。2）梳齿板：梳齿板用以固定梳齿。它可用铝合金型材制作，也可用较厚碳钢板制作。3）楼层板(着陆板)：楼层板既是扶梯乘客的出人口，也是上平台、下平台维修间(机房)的盖板，一般为薄钢板制作，背面焊有加强筋。楼层板表面应铺设耐磨、防滑材料，如铝合金型材、花纹不锈钢板或橡胶地板。11、扶栏：扶栏设在梯级两侧，起保护和装饰作用(图 3-8)。它有多种型式，结构和材料也不尽相同，一般分为垂直扶栏和倾

36、斜扶栏。这两类扶栏又可分为全透明无支撑、全透明有支撑、半透明及不透明 4 种。垂直扶栏为全透明无支撑扶栏，倾斜扶栏为不透明或半透明扶栏。由于扶栏结构不同，扶手带驱动方式也随之各异。图 3-8 扶栏1）垂直扶栏：这类扶栏采用自撑式安全玻璃衬板。2）倾斜扶栏：这种扶栏采用不锈钢衬板。该衬板与梯级呈倾斜布置。一般用于较大提升高度的扶梯，原因是扶栏重量较大，不能以玻璃作为支撑物，另在扶手带转折处还要增加转向轮。12、润滑系统：所有梯级链与梯级的滚轮均为永久性润滑。主驱动链、扶手驱动链及梯级链则由自动控制润滑系统分别进行润滑。该润滑系统为自动定时、定点直接将润滑油喷到链销上，使之得到良好的润滑。润滑系统

37、中泵或电磁阀的启动时间、给油时间均由控制柜中的延时继电器控制(PC 控制则由 PC 内部时间继电器控制)。13、安全装置：15扶梯是公共交通的重要工具，安全是至关重要的。随着 PC 的应用， 对故障的自动报警、自动显示、自动故障分析均能实现。根据扶梯安全标准(EN)规定， 自动扶梯必须有以下 15 种安全装置：1）断链(梯级链)急停开关。2）断带(扶手带)急停开关。3）梯级水平监测装置。4）过电流保护，相位监测。5）扶手人口触点。6）梳齿板触点。7）护栏围裙触点。8）驱动轴安全制动器。 9）楼层地板安全触点。10）梯的间隙照明。11）应急开关。 12）盖门联锁装置。13）电气防反转装置。14）

38、防梯级举升轨道。15）扶梯内烟雾探测装置等。3.2 PLC 的的选型选型PLC 实际上是一种专用计算机，它采用循回扫描的方式分时处理各项任务，而且依靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能运行，否则电梯不会工作；又由于 PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是 PLC 系统内存工作单元，即无线圈又无触点，使用次数不受限制，属无触点运行，因此，它比继电器控制有着明显的优越性，运行寿命更长，工作更加可靠安全，自动化水平更高。PLC 控制是三种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式，它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代，是电梯控制系统中理想的控制新技术。3.2.1 可编程控

39、制器可编程控制器 PLC 的结构的结构PLC 的内部结构如图 3-9 所示：16图 3-9 PLC 的内部结构1、中央处理单元 CPUCPU 是 PLC 的核心部件，由运算器和控制器组成。主要用于：接收并存储从编程器输入的用户程序；检查编程过程是否出错；进行系统诊断；解释并执行用户程序；完成通信及外设的某些功能。2、存储器包括系统程序存储器、用户程序存储器和工作数据存储器。3、I/O 模块I/O 接口是 PLC 与外界连接的接口。输入接口用来接收和采集输入信号，输出接口用来连接被控对象中各种执行元件，如接触器、电磁阀、指示灯、调节阀（模拟量） 、调速装置（模拟量）等。4、电源模块用来将外部供电

40、电源转变成供 PLC 内部的 CPU、存储器和 I/O 接口等电路工作所需要的直流电源。5、编程器编程器是 PLC 最重要的外围设备，是 PLC 不可缺少的部分。编程器的作用是输入和编辑用户程序、调试程序和监控程序的执行过程。3.2.2 可编程控制器可编程控制器 PLC 的工作原理的工作原理1、工作方式17PLC 有两种工作状态，即运行（RUN）状态和停止（STOP）状态。在运行状态，PLC 通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使 PLC 的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是反复不断地重复执行，直到 PLC 停机或切换到 STOP 工作状态。 图

41、3-10 PLC 的扫描过程除了执行用户程序外，每次循环过程中，PLC 不还要完成内部处理、通信处理等工作，一次循环可分为 5 个阶段，如图 3-10 所示。PLC 的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。在工作状态下，执行一次上图所示的扫描操作所需的时间称为扫描周期。其典型值为 1-100ms。2、扫描周期在工作状态下，执行一次上图所示的扫描操作所需的时间称为扫描周期。其典型值为 1-100ms。当 PLC 投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC 的 CPU 以一定的扫描速度重复执行上

42、述三个阶段。 （1）输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC 以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入 I/O 映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O 映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 （2）用户程执行阶段 在用户程序执行阶段，PLC 总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。18在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由

43、触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统 RAM 存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在 I/O 映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即在用户程序执行过程中，有输入点在 I/O 映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在 I/O 映象区或系统 RAM 存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。 （3）输出刷新阶段 当扫描用

44、户程序结束后，PLC 就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU 按照 I/O 映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是 PLC 的真正输出。3.2.3 PLC 的主要生产厂家及产品的主要生产厂家及产品目前，我国市场上主要有以下几家 PLC 产品：1、德国西门子公司的产品，目前有 SIMATIC S5-155/135 系列、SIMATIC S7-400/300/200 系列产品。2、施耐德公司，包括早期引进莫迪康公司的产品，目前有Micro、Quantum、Premium、Momentum 等产品。3、罗克韦尔公司（包括 AB 公司）PLC 产品，目前有

45、 SLC、Micro Logix、Control Logix 等产品。4、GE 公司的 SERIES、GE9070、GE9030 系列产品。5、日本的欧姆龙、三菱、富士、松下等公司的产品。这些产品在各个行业都有广泛的应用，但由于最初在各行业的使用基本都是作为成套设备的电器配套产品被引入，所以在每个行业都有一些主流的应用。比如在冶金工业上基本都是由西门子公司的产品覆盖，另外 GE 公司产品也有一定的市场，还有AB 公司把持的水利、水处理，施耐德公司把持的电力领域等。但是随着各个公司产品的本地化和多样化，使得在各行业的竞争也不断加剧，我们在对 PLC 产品的使用也有了原来越多的选择。3.2.4 方

46、案的选择方案的选择方案一：采用日本三菱公司的 F1 系列 PLC，三菱设计合理，结构紧凑，体积小，重量轻，具有很强的抗干扰能力及优良的性能价格比。PLC 常用的编程语言有几种：19梯形图语言、助记符语言、逻辑功能图和某些高级语言；F2X 系列的 PLC 系统最大I/O 点数为 128 点，配置扩展单元可达 256 点。F2X 系列机执行基本指令速度为 0.48us/步，用户程序存储器的容量可扩展至 8k 步。它有与 F1 兼容的 20 条基本指令和 2 条步进指令，此外还有功能强大的 95 种功能指令。它有 6 个和普通入口兼容的高速计数器输入点，最高计数频率为 10KHz。方案二：采用西门子

47、 SIMATICs7-200 系列。S7-200 的用户程序中包括了位逻辑、计数器、定时器、复杂数学运算以及与其它智能模块通讯等指令内容，从而使它能够监视输入状态，改变输出状态以达到控制目的。紧凑的结构、灵活的配置和强大的指令集使 S7-200 成为各种控制应用的理想解决方案。它集成 6 输入/4 输出共 10 个数字量 I/O 点，无 I/O 扩展能力。拥有 6K 字节程序和数据存储空间，4 个独立的30kHz 高速计数器，2 路独立的 20kHz 高速脉冲输出以及 1 个 RS485 通讯/编程口，具有 PPI 通讯协议、MPI 通讯协议和自由方式通讯能力。非常适合于小点数控制的微型控制器

48、。S7-200 系列在集散自动化系统中充分发 ， 西门子 s7-200PLC 挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如： 冲压机床、磨床、印刷机械、橡胶化工机械、中央空调、电梯控制、运动系统等。STEP 7-Micro/WIN 32 是西门子公司专门为 S7-200 系列 PLC 设计在个人计算机Windows 操作系统下运行的编程软件，它的功能强大，使用方便，简单易学，可用梯形图（LAD） 、语句表（STL）和功能块图三种编程语言编

49、制程序，不同的编程语言编制的程序可以相互转换。STEP 7-Micro/WIN 32 提供两套指令集，即 SIMATIC 指令集（S7-200 方式）和国际标准指令集（IEC1131-3 方式） 。程序编制完成之后，利用 PLC与计算机专用的 PC/PPI 电缆传送程序至 PLC。综上所述，了解到西门子 s7-200 PLC 具有功能强大、价格低廉、编程方便等优点。所以选用 s7-200PLC 来控制商场手扶电梯。3.3 变频器的变频器的选型选型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。

50、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据。在同一品牌中选择具体型号时，则主要依据己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。3.3.1 变频器的介绍变频器的介绍20为了满足以上的条件，本设计选择通用变频器。1、采用通用变频器构成变频调速传动系统的主要目的是：1）提高性能方面为了满足提高劳动生产率、改善产品质量、提高设备自动化程度、提高生活质量及改善生活环境等要求。2）节约能源方面上个世纪 80 年代初，通用变频实现了商品化。在近 20 年的时间内经历了由模拟控制到全数字控制和由采用 BJT 到采用工 GBT 两

51、个大发展过程。3）容量不断扩大方面80 年代初采用的 BJT 的 PWM 变频器实现了通用化。到了 90 年代初，BJT 通用变频器的容量达到了 6OOKVA，400KVA 以下的已经系列化，前几年主开关器件开始采用工 GBT，仅三、四年的时间，IGBT 变频器的单机容量已达 1800KVA，随着工 GBT容量的扩大，通用变频器的容量也将随之扩大。4）结构的小型化方面变频器主电路中功率电路的模块化，控制电路采用大规模集成电路(LS 工)和全数字控制技术，结构设计上采用“平面安装技术”等一系列措施，促进了变频电源装置的小型化。另外，一种混合式功率集成器件，采用厚薄膜混合集成技术，把功率电桥、驱动

52、电路、检测电路、保护电路等封装在一起，构成了一种“智能电力模块”这种器件属于绝缘金属基底结构，所以防电磁干扰能力强，保护电路和检测电路与功率开关间的距离尽可能的小，因而保护迅速且可靠，传感信号也十分迅速。5）多功能和智能化方面电力电子器件和控制技术的不断进步，使变频器向多功能化和高性能化方向发展。特别是微机的应用，为变频器多功能化和高性能化提供了可靠的保证。6）应用领域不断扩大方面通用变频器经历了模拟控制、数字控制、数模混合控制，直到全数字控制的演变，逐步地实现了多功能化和高性能化，进而使之对各类生产机械、各类生产工艺的适应性不断增强。最初通用变频器仅用于风机、泵类负载的节能调速和化纤工业中高

53、速缠绕的多机协调运行等，到目前为止，其应用领域得到了相当的扩展。如搬运机械，从反抗性负载的搬运车辆、带式运输机到位能负载的起重机、提升机、立体仓库、立体停车厂等都己采用了通用变频器;金属加工机械，从各类切削机床直到高速磨床乃至数控机床，加工中心超高速伺机的精确位置控制都已应用通用变频器;在其它方面，如农用机械、食品机械、木工机械、印刷机械、各类空调、各类家用电器甚至街心公元喷水池，可以说其应用范围相当广阔，并且还将继续扩大。变频器的种类很多，下面根21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

54、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;2、变频器的规格选择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

55、，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。3、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。3.3.2 变频器的选型变频器的选型1、VS 一 616G5 型通用变频器电梯的调度要求除了一般工业控制的静态、

56、动态性能外，他的舒适度指标往往是选择中的一项重要内容。本设计中拖动调速系统的关键在于保证电梯按理想的给定速度曲线运行，以改善电梯运行的舒适感;另外，由于电梯在建筑物内的耗电量占建筑物总用电量的相当比例，因此，电梯节约用电日益受到重视。考虑以上各种因素，本设计选用安川 VS 一 616G5 型全数字变频器。它具有磁通22矢量控制、转差补偿、负载转矩自适应等一系列先进功能，可以最大限度地提高电机功率因数和电机效率，同时降低了电机运行损耗，特别适合电梯类负载频繁变化的场合。另外，VS 一 616G5 变频器的启动、制动具有可任意调节的 S 曲线和零频仍可输出 150%力矩的特点，配以高精度的旋转编码

57、器，控制精度可达 0.01 一 0.02%，使得电梯运行舒适感好，零速抱闸，平层精度高。无须配专用电机，可自学习所配电机的各个参数，精确控制任何品牌的电机。采用高性能工 GBT，载波频率 20KHZ，从而使变频器输出一个不失真的正弦流波形，使电机始终运行于静噪音状态。VS 一 616G5 型变频器是安川电机公司面向世界推出的 21 世纪通用型变频器。这种变频器不仅考虑了 V/f 控制，而且还实现了矢量控制，通过其本身的自动调谐功能与无速度传感器电流矢量控制，很容易得到高起动转矩与较高的调速范围。VS 一 616G5 变频器的特点如下:（1）包括电流矢量控制在内的四种控制方式均实现了标准化。（2

58、）有丰富的内藏与选择功能。（3）由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、体积小。（4）保护功能完善、维修性能好。（5）通过 LCD 操作装置，可提高操作性能。VS 一 616G5 型变频器的标准规格如表 3-2。表 3-2 VS616G5 型变频器的标准规格电压200V400V容量范围1.2-1100KVA1.4-460KVA电压频率200V：三相 200/200/208/220V400V：三相 380/400/415/460V电压允许变动+10% -15%电源频率允许变动15%控制方式正选波 PWM 控制： 无传感矢量控制（无 PG） 带传感矢量控 制（带 PG） V/F 控制 带传 V/F

59、控制 （用参数切换）启动转矩150%Hz（无 PG） 150%r/min（带 PG）速度控制范围1:100（无 PG） 1:1000（带 PG）速度控制精度0.2%（无 PG） 0.02%（带 PG）速度响应5Hz（无 PG）30Hz（带 PG）转矩极限有转矩精度5%控制特性转矩响应20Hz（无 PG）以上 150Hz（带 PG）以上23频率控制范围0.1-400HZ频率精度(温度变化)数字式指令0.01%(-10+40)模拟式指令0.1%(25+10)频率设定分辨率（运算分辨率）数字式指令 0.01Hz/100Hz模拟式指令 0.03Hz/60Hz输出频率分辨率0.01Hz过载量额定输出电流

60、的 150%IN频率设定信号-10V 10V， 0 10V，4 20MA加减速时间0.016000.0S制动转矩约 20% 带制动选择 150%直流电抗器内带（200V24KVA、400V26KVA 以下可以选择）抑制高次谐拔波电源12 相整流不能变动主控制功能瞬停再启动、下降控制、转矩控制、零点伺服控制等操作装置16 字2 线日语液晶显示器接通插件板可选择16 种（最多可装 3 块）保护功能电机保护、变频过载、瞬间过电流、电压下降、过电压、输入缺相2、安川 VS-616G5 型通用变频器电梯调速系统通用变频器 VS-616G5 可直接控制交流异步电动机的电流，使电动机保持较高的输出转矩；它适