毕业设计（论文）-基于NICE3000的载物电梯电气控制系统设计

毕业 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 （论文）-基于NICE3000的载物电梯电气控制系统设计 毕 业 设 计 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目: 基于NICE3000的载重电梯电气控制系统 作 者: 学 号: 441109127 系 : 自动控制系 专 业: 电气自动化技术 班 级: 09电气301 指导者: 工程师 (姓 名) (专业技术职务) 评阅者: (姓 名) (专业技术职务) 2012 年 6 月 毕业设计(论文)中英文摘要 基于NICE3000的载重电梯电气控制系统 摘要 本设计采用NICE3000电梯一体化控制器为核心控制器，代替传统的继电器接 触控制逻辑电路，充分利用NICE3000智能矢量型电梯一体化控制器在电梯控制方面 的卓越性能，将电梯控制与电机驱动有机的结合在一起，使电梯运行平缓舒适。 选用永磁同步电动机作为轿厢升降运动的电动机拖动方式。永磁同步电动机以其 体积小，节能、控制性能好、易做成低速直接驱动，消除齿轮减速装置，可通过频率 的变化进行调速等优点，所以这种电动机在电梯上得以广泛开发应用。尤其与矢量控制技术结合以后，使其具有由低速到高速恒转矩输出的特性，能够满足了电梯驱动的 要求，成为新一代电梯曳引机。 为了有效地防范冲顶事故的发生，本设计在永磁同步无齿轮曳引机上引入封星技术作为一种紧急救援方式。永磁同步机具有短路发电机特性，利用这一特性在输出接 触器上增加常闭辅助触点，在曳引机断电时短路永磁同步机三相绕组(俗称封星)，起到电梯超速或紧急手动松闸刘彻救援时制动作用，使电梯轿厢限制在同步转速下移 动。 关键词 电梯 一体化控制 永磁同步 封星 电气控制 第 II 页 共 51 页 目 次 1 绪论 ...........................................................1 1.1研究本课题的意义............................................. 1 1.2本课题的主要内容............................................. 2 2 电梯的拖动与控制技术 ............................................3 2.1 电梯的主要组成 .............................................. 3 2.2电梯的主要拖动技术........................................... 4 2.3电梯的主要控制技术........................................... 6 3 NICE3000一体化控制器 ...........................................8 3.1 NICE3000的特点.............................................. 8 3.2 NICE3000功能表.............................................. 9 3.2.1功能列表 ............................................... 9 3.2.2选用功能说明 .......................................... 11 3.3 外围可加电气元件的使用说明 ................................. 13 4 电气安装与接线 ................................................. 14 4.1 系统配置简介 ............................................... 14 4.2 电气原理图设计 ............................................. 15 4.2.1电源控制回路 .......................................... 15 4.2.2 驱动回路.............................................. 15 4.2.3 主控制回路............................................ 16 4.2.4 封星控制回路.......................................... 17 5 元器件选型..................................................... 18 5.1 元器件选型 ................................................. 18 5.1.1曳引机 ................................................ 18 5.1.2 NICE3000一体化控制器 ................................. 19 5.1.3编码器 ................................................ 21 5.1.4门机变频器 ............................................ 21 5.1.5门电机 ................................................ 22 5.1.6接触器 ................................................ 22 5.1.7继电器 ................................................ 23 5.2 元器件清单 ................................................. 23 6 系统的调试与维护 ............................................... 25 6.1 系统调试 ................................................... 25 第 III 页 共 51 页 6.2 系统维护 ................................................... 26 6.2.1使用总则 .............................................. 26 6.2.1安全操作规程 .......................................... 27 总 结 .......................................................... 29 .......................................................... 30 致 谢 参考文献 ........................................................ 31 附录A ........................................................... 32 第 IV 页 共 51 页 1 绪论 1.1研究本课题的意义 据国外有关资料介绍，公元前2800年在古代埃及，为了建筑当时的金字塔，曾使用过由人力驱动的升降机械。公元1765年瓦特发明了蒸汽机后，1858年美国研制出以蒸汽为动力，并通过带传动和涡轮减速装置驱动的电梯。1878年英国的阿姆斯特朗发明了水压梯，淘汰了蒸汽梯。后来又出现了采用液压泵和控制阀以及直接柱塞式和侧柱塞式结构的液压梯，这种液压梯至今仍为人们所采用。 但是，电梯得以兴盛发展的根本原因在于采用了电力作为动力来源。18世纪末发明了电机，并随着电机技术的发展，19世纪初开始使用交流异步单速和双速电动机作动力的交流电梯，特别是交流双速电动机的出现，显著改善了电梯的工作性能，由于这种电梯的制造和维修成本低廉，因此，在速度为0.63m/s以下的电梯品种中，仍广泛采用这类交流双速电机驱动的电梯。在20世纪初，美国奥的斯电梯公司首先使用直流电动机作为动力，生产出以槽轮式驱动的直流电梯，从而为后来的高速度、高行程电梯的发展奠定了基础。20世纪30年代美国纽约市的102层摩天大楼建成，美国奥的斯电梯公司为这座大楼制造和安装了74台速度为6.0m/s的电梯。从此以后，电梯这个产品，一直在日新月异地发展着。目前的电梯产品，不但规格品种多，自动化程度高，而且安全可靠，乘坐舒适。随着电子工业的发展，PC机和电子计算机成功地应用到电梯的电气控制系统中去后，电梯产品的质量和运行效果显著提高。如今，电梯的运行速度已高达18m/s。 在高楼林立的城市中，电梯已成为必不可少的运输工具。电梯的质量与运行效果有着显著提高，但是电梯事故却任然屡屡发生。电梯事故的种类按发生事故的系统位置，可分为门系统事故、冲顶或蹲底事故和其他事故。 冲顶或蹲底事故一般是由于电梯的制动器发生故障所致，制动器是电梯十分重要的部件，如果制动器失效或带有隐患，那么电梯将处于失控状态，无安全保障，后果将不堪设想。 传统的异步曳引机都配备有减速箱、松闸扳手和盘车手轮，电梯在出现关人等故障时可以快速地完成救援工作。然而，现在越来越多的电梯采用永磁同步无齿轮曳引机驱动，没有减速箱，如果采用盘车轮方式进行救援，就不能满足快速盘车救人的要求。因此，为了有效地防范冲顶事故的发生，除加强标准的完善及 第 1 页 共 51 页 制动器的检查、保养和维修外，本设计在永磁同步无齿轮曳引机上引入封星技术作为一种紧急救援方式。 永磁同步机具有短路发电机特性，利用这一特性在输出接触器上增加常闭辅助触点，在曳引机断电时短路永磁同步机三相绕组(俗称封星)，起到电梯超速或紧急手动松闸刘彻救援时制动作用，使电梯轿厢限制在同步转速下移动。 1.2本课题的主要内容 本课题主要研究四层四站的货梯运行控制系统。该系统主要由NICE3000一体化控制器和逻辑控制电路组成。逻辑控制电路包括电源控制回路、驱动回路、主控制回路、安全回路、抱闸控制回路、检修回路、门机回路、轿顶接线、内选接线、轿厢显示、对讲&警铃&应急灯、轿厢照明回路、井道照明回路、外呼接线以及封星控制回路。通过NICE3000一体化控制柜和以上逻辑控制电路对电梯进行控制，可以实现检修运行、满载直驶、全集选、超载保护、电机过电流保护、电源过电压保护等功能。在此基础上，还引入封星技术作为一种紧急救援方式，以有效地防范冲顶事故的发生。 本设计主要包括以下内容: 1.绪论。阐述了研究本课题的意义和本课题的主要内容。 2.电梯的拖动与控制技术。对电梯系统、电梯的拖动与控制技术做了简单的介绍，同时介绍了本设计选用的电梯拖动与控制技术。 3.NICE3000一体化控制器。介绍了NICE3000一体化控制器的特点以及其可以实现的功能，对本设计选用的功能做了具体介绍。 4.电气安装与接线。包括系统配置简介以及电气原理图的设计。 5.元器件选型。通过计算选择电机、控制器和编码器，再根据其参数列出了元器件清单。 6.系统的调试与维护。 第 2 页 共 51 页 2 电梯的拖动与控制技术 2.1 电梯的主要组成 一、电梯机房里的主要部件 1.曳引机。曳引机是电梯的驱动装置。曳引机包括:驱动电动机、制动器、减速箱、曳引轮、导向轮或复绕轮。 2.限速器。当轿厢运行速度达到限定值时，能发出信号并产生机械动作的安全装置。 3.控制柜。各种电子元器件和电器元件安装在一个防护用的柜型结构内，按预定程序控制轿厢的电控设备。 4.电源开关及照明开关。 5.选层器、极限开关、机械楼层指示器、发电机组等部件。要根据电梯规格种类、需要而设置。 二、电梯井道里的主要部件 1.轿厢。轿厢是电梯的主要部件，是容纳乘客或货物的装置。 2.导轨。供轿厢和对重在升降运行中起导向作用的组件。 3.对重装置。设置在井道中，由曳引钢丝经曳引轮与轿厢连接，在运行过程中起平衡作用的装置。 4.缓冲器。当轿厢超过下极限位置时，用来吸收轿厢或对重装置所产生动能的制停安全装置。 5.限位开关。当轿厢运行超过端站时，用于切断控制电源的安全装置。 6.接线盒。固定在井道壁上，包括接线盒及各层站接线盒。 7.控制电缆。电缆两端分别与井道中间接线盒和轿内操作箱连接。 8.补偿链或补偿绳。用于补偿电梯在升、降过程中由于曳引钢丝绳在曳引轮两边的重量变化。 9.平层感应器或井道传感器。在平层区内，使轿厢地坎与厅门地坎自动准确对准的装置。 三、轿厢上的主要部件 1.操作箱。装在轿厢内靠近轿厢门附近。用指令开关、按钮或手柄等，操作轿厢运行的电气装置。 2.轿内指层灯。设置于轿厢内，客梯一般装在轿门上方，货梯一般装在轿厢侧壁，用以显示电梯运行位置和运行方向的装置。 第 3 页 共 51 页 3.自动门机。装于轿厢顶的前部，以小型的交流、直流、变频电动机为动力的自动开关轿门和厅门的装置。 4.安全触版(光电装置)。设置在层门和轿门之间，在层门、轿门关闭的过程中，当有乘客或障碍物触及时，门立刻停止并返回开启的安全装置。载货电梯一般不设此装置。 5.轿门。设置在轿厢入口的门。 6.称重装置。能检测轿厢内负载变化状态，并发出信号的装置，适用于乘客或货物电梯等。 7.安全钳。由于限速器作用而引起动作，迫使轿厢或对重装置掣停在导轨上，同时切断控制回路的安全装置。 8.导靴。设置在轿厢架和对重装置上，使轿厢和对重装置沿着导轨运行的装置。 9.轿顶安全窗、光点保护、超载装置、邻梯指示等部件。要视电梯规格、型号、种类及客户要求而设置。 四、电梯层门口的主要部件 1.层门。设置在层站入口的封闭门。 2.层门门锁。设置在层门内侧，门关闭后，将门锁紧，同时接通控制回路，轿厢可运行的机电联锁装置。 3.楼层指示灯。设置在层站层门上方或一侧，用以显示轿厢运行层站位置和方向的装置。 4.层门方向指示灯。设置在层站层门上方或一侧，用以显示轿厢欲运行方向并装有到站音响机构的装置。 5.呼梯盒。设置在层站内侧，当乘客按下需要的召唤按钮时，在轿厢内即可显示或登记，令电梯运行停靠在召唤层站的装置。 本设计的主要设计的载重电梯电气控制系统，涉及的主要有以下部件:电梯机房部件;井道部件中的限位开关;轿厢部件中的自动门机;层门口部件中的呼梯盒等部件。 2.2电梯的主要拖动技术 随着科学技术的发展，电梯的电力拖动方式也有了很大的发展，最先进的电力拖动技术一出现，很快便在电梯中实际应用。电梯作为与人们生活最贴近的建筑设备，不断地向人们展示最新的科技成果，让人们享受科学技术带来的方便与舒适。 目前国内生产的电梯主要采用如下一些电力拖动方式。 第 4 页 共 51 页 (一)轿厢升降运动的电力拖动方式 轿厢升降运动的常见电力拖动方式可以划分如下: 单相励磁、发电机组供电的直流电动机拖动 相励磁、发电机组供电的直流电动机拖动 直流拖动 轿 厢晶闸管供电的直流电动机拖动 运斩波控制的直流电动机拖动 动 的 电2 力 拖双速交流异步电机定子串电阻调速拖动 动 方交流调压—能耗制动的交流异步电动机拖动 式 交流拖动 交流调压—涡流制动的交流异步电动机拖动 交流调压—反接制动的交流异步电动机拖动 变压变频(VVVF)交流异步电动机拖动 发电机组供电的直流电动机拖动方式由于能耗大、技上述各种拖动方式中， 术落后已不再生产，只有少量旧电梯还在运行。于20世纪70,80年代出现的变频(VVVF)交流异步电动机拖动方式，由于其优异的性能和逐步降低的价格而大受青睐，占据了新安装电梯的大部分。永磁同步电动机拖动方式在近几年开始在快速、高速无齿电梯中应用，是最有发展前途的电梯拖动方式。 永磁同步电动机以其体积小，节能、控制性能好、易做成低速直接驱动，消除齿轮减速装置，可通过频率的变化进行调速等优点，所以这种电动机在电梯上得以广泛开发应用。尤其与矢量控制技术结合以后，使其具有由低速到高速恒转矩输出的特性，能够满足了电梯驱动的要求，成为新一代电梯曳引机。因此本设计选用永磁同步电动机作为轿厢升降运动的电动机拖动方式。 (二)轿门及厅门开关运动的常见电力拖动方式 轿门及厅门开关运动的常见电力拖动方式可以划分如下: 直流电动机电枢串、并联电阻调速拖动方 轿式直流电动机斩波调压调速拖动方式 门 及 电厅力 门交流异步电动机VVVF调速拖动方式力拖开 动矩异步电动机拖动方式 关方 运式 动 的 伺服电动机拖动方式 第 5 页 共 51 页 直流电动机电枢串、并联电阻调速拖动方式通过改变电枢电路所串、并联电阻的阻值来改变电动机的转速，实现开(关)门过程的“慢—快—慢”的要求。这种调速方式在早年的电梯中普遍采用，由于运行过程中需要不断地切换电枢回路的电阻，其切换用的开关容易出故障，造成维修工作量增大，可靠性差，效率较低，目前已较少采用。 直流电动机斩波调压调速拖动方式采用大功率晶体管组成的无触点开关，通过改变导通占空比实现直流调压调速，这种方法可靠性好，效率高，可以平滑地调速，是直流电动机电枢串、并联电阻调速拖动方式的替代方法。 交流异步电动机VVVF调速拖动方式是近几年出现的新型调速方法，这种调速方法较直流电动机斩波调压调速拖动方式更好，由于采用交流异步电动机，其结构简单，没有电刷—换向器部件，可靠性进一步提高，采用VVVF调速控制，运行平稳，效率更高，是当前电梯开关门电路中较普遍的方法。 力矩异步电动机具有较大转矩，能够承受长时间的堵转而不会烧坏，由力矩异步电动机驱动的开关门方式适宜用于环境较差、容易出现堵卡门现象的电梯中。 伺服电动机拖动方式是近几年出现的电梯开关门方式，这种方法由于采用伺服电动机作为驱动电动机，其反应灵活，响应迅速，是一种有发展前途的开关门方式。本设计选用的门机就是伺服系统。 2.3电梯的主要控制技术 电梯的电气控制主要是对各种指令信号、位置信号、速度信号和安全信号进行管理，使电梯正常运行或处于保护状态，发出各种显示信号。 电梯的电气控制，过去采用继电器逻辑线路，一般称继电器控制。这种硬布线的逻辑控制方式通用性差，逻辑系统由许多触点组成，接线复杂、故障率高、设备庞大，国家已规定淘汰。目前我国电梯主要由可靠性较高的微型计算机或可编程控制器(PLC)控制。 现代生活、生产和建筑的蓬勃发展，大大推进了电梯技术的发展，从而对电梯控制系统提出了越来越高的要求。可编程序控制器(PLC)与变频(VVVF)调速技术相结合的电梯控制系统，对电梯运行曲线的控制大多采用速度端子组合的多段速控制方式输出固定的电梯运行曲线，电梯平层之前均有慢速爬行的过程，而这正是目前国内电梯速度控制中存在着的问题，影响着乘客乘坐电梯的舒适度和浪费乘客乘坐的时间。国际电梯业巨头多采用自行研发的电梯专用控制器，采用距离控制的直接停靠方式。而PLC因其自身编程指令及程序扫描时间的限制，很难编制距离控制的程序。 第 6 页 共 51 页 因此，本设计选用默纳克公司研发、生产的电梯一体化控制器NICE3000作为电梯核心的控制器,来实现快速、高效及舒适感较佳的电梯速度控制。在电梯反馈系统方面，采用绝对值编码器从电梯轿厢上反馈位置信号给系统，对曳引电机进行以距离为原则的控制，以实现直接平层技术，达到优越的电梯运行效果。 第 7 页 共 51 页 3 NICE3000一体化控制器 3.1 NICE3000的特点 NICE3000是苏州默纳克控制技术有限公司自主研发、生产的电梯一体化控制器，它将电梯控制与电机驱动有机的结合在一起，是新一代智能化矢量型电梯一体化控制器。NICE3000控制系统主要包括NICE3000电梯一体化控制器、轿顶控制板(MCTC-CTB)、显示控制板(MCTC-HCB)、轿内指令板(MCTC-CCB)、群控板(MCTC-GCB)、短消息控制板(MCTC-IE)等。主要特点如下: 先进 1)NICE3000电梯一体化控制器是集计算机技术、自动控制技术、网络通信技术、电机矢量驱动技术于一体的智能控制系统，具有国家先进水平: 2)真正以距离控制为原则的直接停靠技术，N条曲线(无段速)自动生成 3)内置精准实时时钟，提供丰富的分时控制功能，方便实现楼宇智能管理 4)灵活的紧急救援运行 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 5)短层站自动识别运行 易用 1)控制驱动一体，结构紧凑，方便实现小机房、无机房设计 2)傻瓜式功能参数设计，最大限度方便调试 3)贴心小键盘设计，是电梯的检验、维修、调试简单易行 4)任意重量实现称重自学习 5)支持多种调试手段:计算机监控软件、操作面板 安全可靠 1)多重安全保护，紧扣GB7588-2003标准 2)硬件、软件的容错设计;多类别的故障处理;最大限度杜绝事故(蹲底、冲顶)发生，保证安全运行 3)欧盟MP试验室提供专业测试，全面对抗电网波动、粉尘、高温和雷电 舒适 1)无称重技术或称重专用补偿装置，提供了近乎完美的启动补偿 2)高性能的矢量控制，充分发挥电机性能，从而获得更佳的舒适感 经济 1)真正的一体化，系统更简单，大大减少了外围接线，经济易用，提高了电梯的安全性和稳定性 第 8 页 共 51 页 2)Canbus、Modbus通讯完美结合，最大程度减少随性电缆数量 3)灵活丰富的模块化的增值配件 4)全系列内置直流电抗器和制动单元 5)3根线轻松实现并联，无需额外配置群控板 3.2 NICE3000功能表 3.2.1功能列表 表1 NICE3000功能列表 序号 名称 备注 序号 名称 备注 标准功能 1 检修运行 42 用户设定检查 2 直接停靠运行 43 高峰服务 3 最佳曲线自动生成 44 实时时钟管理 4 自救平层运行 45 分时服务 5 司机操作运行 46 夜间保安层 6 火灾应急返回 47 司机换向 7 消防员运行 48 副操纵箱操作 8 测试运行 49 轿厢到站钟 9 独立运行 50 厅外到站预报灯 10 紧急电动运行 51 厅外到站钟 配置 11 开门在平层运行 52 同层双厅外召唤 MCTC-SCB-A 12 自动返基站 53 强迫减速监测功能 13 并联运行 54 外招粘连识别 配置 14 群控调度运行 55 称重信号补偿 MCTC-GCB-A 永磁同步机 15 免脱负载电机参数识别 为旋转编码56 平层微调 器角度识别 16 井道参数自学习 57 换站停靠 17 锁梯功能 58 故障历史纪录 第 9 页 共 51 页 18 满载直驶 59 对地短路检测 19 照明、风扇节电功能 60 超载保护 20 服务楼层设置 61 门光幕保护 21 自动修正轿厢位置 62 门区外不能开门保护 22 错误指令取消 63 逆向运行保护 23 反向自动取消 64 防打滑保护 24 前后门服务楼层设置 65 接触器触点检测保护 配置 25 提前开门 66 电机过电流保护 MCTC-SCB-A 26 重复关门 67 电源过电压保护 27 本层厅外开门 68 电机过载保护 28 关门按钮提前关门 69 编码器故障保护 29 开关门控制功能选择 70 井道自学习失败诊断 30 保持开门时间分类设定 71 驱动模块过热保护 31 开门保持操作功能 72 门开关故障保护 32 层楼显示按钮设置 73 运行中门锁断开保护 33 运行方向滚动显示 74 限位开关保护 34 电梯状态点阵显示 75 超速保护 35 跳跃楼层显示 76 平层开关故障保护 配置轿厢称36 防捣乱功能 77 CPU故障保护 重设备 37 全集选 78 输出接触器异常检测 38 上集选 79 门锁短接保护 配置温度检39 下集选 80 电机温度保护 测装置 40 分散电梯 81 前后门独立控制 41 电流斜坡撤出 82 VIP贵宾层服务 选配功能 1 IC卡用户管理 5 群控梯服务层切换 2 小区监控 6 强迫关门 3 语音报站 7 残疾人操纵箱操作 4 地震管制功能 8 后门操纵盘操作 第 10 页 共 51 页 3.2.2选用功能说明 表2 选用功能说明 序号 功能名称 功能介绍 电梯进入检修状态，系统取消自动运行以及自动门的操作。按上/1 检修运行 下行按钮可使电梯以检修速度点动向上/下运行。松开按钮电梯立 即停止运行。 以距离为原则，自动运算生成从启动到停车的平滑曲线，没有爬2 直接停靠运行 行，直接停靠在平层位置。 最佳曲线自动生系统根据需要运行的距离，自动运算出最适合人机功能原理的曲3 成 线，没有个数的限制，而且不受段楼层的限制。 当电梯处于非检修状态下，且未停在平层区，此时只要符合启动4 自救平层运行 的安全要求，电梯将自动以慢速运行至最近平层区，然后开门。 免脱负载电机参5 对于永磁同步电动机，控制系统可以完成旋转编码器的角度识别。 数识别 系统在首次快车运行前，需要对井道的参数进行自学习，包括每6 井道参数自学习 层的层高、强迫减速开关位置。 自动运行状态下，锁梯开关动作后，消除所有召唤登记，然后返7 锁梯功能 回锁梯基站，自动开门。此后停止电梯运行，关闭轿厢内照明与 风扇。当锁梯开关被复位后电梯重新开始进入正常服务状态。 在自动运行状态，当轿内满载时，电梯不响应经过的厅外召唤信8 满载直驶 息。但是，此时厅外召唤仍然可以登记，将会在下一次运行时服 务。 照明、风扇节电当超过设定时间，仍无内部指令和层站召唤时，则自动切断轿厢9 功能 内照明、风扇等电源。 自动修正轿厢位电梯每次运行到端站位置，系统自动根据第一级强迫减速开关检10 置 查和修正轿厢的位置信息。 乘客在操纵箱内可以采用连续按动指令按钮两次的方法来取消上11 错误指令取消 次错误登记的指令。 当电梯运行到终端层站或者运行方向变更时，将此前所登记的反12 反向自动消号 向指令全部自动取消。 电梯持续关门一定时间后，若门锁尚未闭合，则电梯自动开门，13 重复关门 然后重复关门。 在无其他指令或外招的情况下，若轿厢停靠在某一层站，按下该14 本层厅外开门 层站外的召唤按钮后，轿厢门自动打开。 关门按钮提前关电梯在自动运行模式下，处于开门保持时，可以通过关门按钮提15 门 前关门，以提高效率。 开门保持操作功16 按开门保持按钮，电梯延时关门，方便货物运输等需求。 能 层楼显示按位设系统允许每一层的显示使用0-9，以及字母之中的任意字符排列17 置 组合显示，方便特殊状况使用。 18 全集选 在自动状态，电梯在运行过程中，在响应轿内指令信号的同时， 第 11 页 共 51 页 自动响应厅外上下召唤按钮信号，任何服务层的乘客，都可以通 过登记上下召唤信号召唤电梯。 强迫减速监测功系统在自动运行模式下，根据强迫减速开关位置以及开关动作情19 能 况来监测、校正电梯轿厢的位置。 21 超载保护 当电梯内在中超过额定在中时电梯报警，停止运行。 当开关门过程中，门的中间有东西阻挡时，光幕保护动作，电梯22 门光幕保护 转为开门。 门区外不能开门23 系统在非门区状态，禁止自动开门。 的保护 系统对旋转编码器的反馈信号方向进行识别，在运行中判断电动24 逆向运行保护 机的实际运行方向，一旦为逆向运行则报警提示。 接触器触点检测电梯在运行或者停止状态下，检测到接触器的吸合状态异常时，25 保护 系统自动保护。 26 电机过电流保护 检测到电机的电流大于最大允许值时，系统自动保护。 27 电源过电压保护 检测到电源电压大于最大允许值时，系统自动保护。 28 电机过载保护 检测到电机过载，系统自动保护。 全系统只使用一个编码器来进行闭环矢量控制，如果该编码器发29 编码器故障保护 生故障，系统自动停机，杜绝因无法得知编码器故障引起的冲顶 蹲底故障。 井道自学习失败没有正确的井道自学习数据，电梯将不能正常运行，因此在井道30 诊断 自学习未能正确完成时设置了井道自学习失败诊断。 驱动模块过热保31 检测到驱动模块过热，系统自动保护。 护 当检测到电梯开关门超过设定次数以后仍未有效关门，系统停止32 门开关故障保护 开关门并输出故障。 运行中门锁断开33 电梯运行中检测到门锁断开，系统自动保护。 保护 上/下限位开关动作后电梯禁止向上/下运行，但可以向反方向运34 限位开关保护 行。 保证轿厢运行时的速度在安全控制范围内，以保证乘客和货物的35 超速保护 安全。 平层开关故障保36 电梯在自动运行模式下，识别平层信号的粘连与丢失情况。 护 在抱闸打开之前，通过检测输出电流的情况判断输出接触器是否37 输出接触器异常 异常。 38 门锁短接保护 电梯在自动运行模式下，每次开门到位均识别门锁是否存在异常。 第 12 页 共 51 页 3.3 外围可加电气元件的使用说明 表3 外围可加电气元件使用说明 配件名称 安装位置 功能说明 控制器驱动电源空气开关 方便切断控制器电源并提供短路保护。 输入的最前端 在空开和控制器安全接触器 对控制器进行通断电，吸合由外部安全回路控制。 电源输入侧之间 提高输入侧的功率因数;有效消除输入侧的高次谐交流输入电抗器 系统的输入侧 波，对整流桥以有效保护;消除电源相间不平衡而 引起的输入电流不平衡。 提高输入侧的功率因数;有效消除输入侧的高次谐直流电抗器 标准内置 波对系统的影响，对整流桥以有效保护;一定程度 上消除电源相间不平衡而引起的输入电流不平衡。 在控制器驱动输 出侧和电机之间一般矢量驱动器和电机距离超过100米时加装输出交流输出电抗器 靠近控制器一侧交流电抗器。 安装 NICE3000电梯一体化控制器30kW和30kW以下的机制动电阻 制动电阻连线侧 型已经内置了制动单元，用户只需外接制动电阻即 可。30kW以上机型，需外置制动单元和制动电阻。 第 13 页 共 51 页 4 电气安装与接线 4.1 系统配置简介 图1 系统配置简图 图2 电梯结构图 第 14 页 共 51 页 4.2 电气原理图设计 4.2.1电源控制回路 电源控制回路的核心是控制变压器，控制变压器的主要作用一是为控制系统提供各种元器件工作所需的不同等级的控制电压，如安全回路电源、制动器电源、门机及光幕控制电源等;二是提供“隔离”，保证下一级控制电源的安全性。 图3 电源控制回路原理图 4.2.2 驱动回路 驱动回路的核心是变频器、编码器以及永磁同步电动机。变频器包含于NICE3000电梯一体化控制器中。在电梯反馈系统方面，采用绝对值编码器从电梯轿厢上反馈位置信号给系统，对曳引电机进行以距离为原则的控制，实现直接平层技术，达到优越的电梯运行效果。 第 15 页 共 51 页 图4 驱动回路原理图 4.2.3 主控制回路 通过参数设置，各输入、输出点分别代表不同的功能。输入:X1代表上平层干簧功能;X3代表下平层干簧功能;X4代表安全功能;X5代表门锁功能;X6代表电动机电源接触器检测功能;X7代表抱闸接触器检测功能;X9代表检修/自动功能;X10代表检修上行功能;X11代表检修下行功能;X12代表上行限位功能;X13代表下行限位功能;X14代表上行单层强慢功能;X15代表下行单层强慢功能;X21代表抱闸开关检测功能。输出:Y1连接电动机电源接触器线圈;Y2连接抱闸输出接触器线圈。通过开关量的通断，给NICE3000信号，经过内部一系列数据处理再输出到接触器线圈，控制接触器常开常闭触点通断来控制电动机电源通断和抱闸。 第 16 页 共 51 页 图5 主控制回路原理图 4.2.4 封星控制回路 同步电机失电同时抱闸打开时，封星接触器线圈得电。 图6 封星控制回路原理图 第 17 页 共 51 页 5 元器件选型 5.1 元器件选型 电梯载重为2000KG，速度为1.0m/s，四层四站。 5.1.1曳引机 P=[(1-K)×Q×V]?(102×η) 其中，P—电机功率 K—电梯平衡系数(取0.4,0.5) Q—电梯额定载重量(kg) V—电梯额定速度(m/s) η—电梯机械传动总效率(取0.75,0.80) 带入数据得 P=[(1-0.5)×2000×1]?(102×0.75)=13.07kW 故，电机选用通润驱动的GTW5-201P0无齿轮永磁同步曳引机。其技术参数 如下表所示: 表4 曳引机技术参数表 型号 GTW5-201P0 载重(kg) 2000 速度(m/s) 1.0 推荐高度(m) ?50 主轴静载(kg) 6000 额定电压(V) 380 额定电流(A) 31.9 额定转速(rpm) 80 转矩(Nm) 1630 额定频率(Hz) 13.3 功率(kW) 13.6 极数 20 绝缘等级 F 第 18 页 共 51 页 5.1.2 NICE3000一体化控制器 曳引机选用功率为13.6kW的永磁同步机，故NICE3000一体化控制器选用NICE-L-B-4015。其技术参数如表5所示: 表5 控制器技术参数表 系统型号 电源容量(kVA) 输入电流(A) 输出电流(A) 适配电机(kW) 三相380V，范围-15%,20% NICE-L-B-4015 21.0 36.0 33.0 15.0 其电气接线如下: 1) 主回路接线图及端子功能说明 a) 主回路接线图: 图7 控制器主回路接线图 b) 端子功能说明: 表6 控制器端子功能说明 标号 名称 说明 R、S、T 三相电源输入端 交流三相380V电源输入端子。 (+)、(-) 直流母线正负端 37kW以上控制器外置制动单元的连接端子。 (+)、PB 制动电阻连接端子 30kW和30kW以下控制器的制动电阻连接端子。 U、V、W 控制器输出驱动端子 连接三相电动机。 PE 接地端子 接地端子。 2) 主控板端子接线说明 a) 端口列表 第 19 页 共 51 页 图8 控制器端口列表 b) 端子说明 表7 控制器端子说明 标号 名称 端子说明 输入阻抗:4.7KΩ X1,X24 数字量输入功能选择 输入电流限定5mA 开关量输入端子，其功能由参数设定 Ai 模拟输入端子 模拟量信号输入端子，输入规格-10V,10V，供模拟 量称重装置使用 M DC 0V电源 24V 提供给主控板DC24V电源，用于输入、输出回路以外部DC 24V电源输入 及通讯回路 COM MOD+ Modbus通讯端子 显示控制板串行通讯信号反馈端。建议使用屏蔽双 绞线 MOD- Modbus通讯端子 CAN+ Canbus通讯端子 用于MCTC-MCB和MCTC-CTB之间CAN总线通讯。建 议使用屏蔽双绞线 CAN- Canbus通讯端子 Y1,M1 Y2,M2 Y3,M3 继电器常开点输出5A，250VAC，对应功能码由参数 继电器输出功能选择 设定 Y4,M4 Y5,M5 Y6,M6 15V DC 15V电源输出 提供电机编码器DC15V电源，适用于增量型推挽输 第 20 页 共 51 页 PGM 出或增量型开路集电极输出 增量型编码器脉冲信号输入，IP机型MCTC-PG-B分PGA 编码脉冲输入A相 频信号A、B相输入，系统对A、B相输入具有检测， PGB 编码脉冲输入B相 如果A、B相接反，系统报出编码器故障 PGM DC 15V电源0V端子 MCTC-PG-B共地端子 PE 接地端子 接编码器线的屏蔽层 5.1.3编码器 编码器选用海德汉ERN1387型SIN/COS型编码器。 对于ERN1387型编码器，主控板型号为MCTC-MCB-B的控制器需要适配PG转接卡MCTC-PG-C。 MCTC-PG-C与SIN/COS型编码器接线图如下: 图9 MCTC-PG-C接线图 5.1.4门机变频器 选用TD3200艾默生门机专用变频器。TD3200系列变频器是艾默生网络能源有限公司自主开发生产的高性能矢量控制型门机专用变频器，适用于电梯门、各种自动门和其它需要往复运行控制的场合。产品满足国家标准《电梯制造与安装安全 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 》(GB7588-1995)应用范围适用于各类异步电机驱动的门机系统，功率范围:200W、400W 功能及特点:多种控制方式，使用灵活距离控制方式，通过自学习获取门宽(脉冲数)，实现距离控制，不需外接输入的限位开关信号进行 第 21 页 共 51 页 开、关门到位判断，高集成、低成本、高效、平稳、超静音、安全、小型化。参数见表8: 表8 门机控制器参数表 应用范围 恒功率 品牌 艾默生 产品系列 TD3200 型号 TD3200-2S0004D 额定电压 单相/三相AC220(V) 适配电机功率 0.4(kW) 滤波器 内置EMC滤波器 直流电源性质 电流型 控制方式 电流矢量 供电电压 低压 电源相数 单相 输出电压调节方式 PWM控制 额定电流 2.5(A) 电机容量 0.4(KVA) 5.1.5门电机 ，额定电压380V。 额定功率0.4kW I=P?U=400?380=1.05(A) 故选用CHS100-0R4G-2 380V 0.4KW伺服电机。 5.1.6接触器 1)抱闸接触器、门锁接触器 触点额定电压:380V I=P?(K×U) NNN 式中，I—接触器的额定电流 N P—控制器的额定功率 N K—经验系数，取1.0,1.4 U—接触器额定电压 N 带入数据得 I=(1.2×1000)?(1×380)=3.15A N 故抱闸接触器、门锁接触器选用LC1E0601F5N。 2)运行接触器 触点额定电压:380V I=P?(K×U) NNN 带入数据得 I=(15×1000)?(1×380)=39.5A N 故运行接触器选用LC1D18F7C。 第 22 页 共 51 页 5.1.7继电器 1)中间继电器 触点的额定电压:380V I=P?U NNN 带入数据得 I=(1.2×1000)?380=3.15A N 故中间继电器选用CAD32F7C。 2)安全继电器 触点的额定电压:380V 线圈的额定电压:110V I=P?U NNN 带入数据得 I=(1.2×1000)?380=3.15A N 故安全继电器选用LC1E0601F5N。 3)相序继电器 触点的额定电压:380V I=P?U NNN 带入数据得 I=(15×1000)?380=39.47A N 故安全继电器选用XJ12。 5.2 元器件清单 根据以上计算或根据电气原理图中的电源控制回路、驱动回路、主控制回路、 安全回路、抱闸控制回路、检修回路、门机回路等控制电路的输入电压等级选用 下列元器件，列出电气元器件清单，见表9: 表9 元器件清单 序号 名称 型号 数量 备注 1 一体化控制器 NICE-L-B-4015 1只 15KW 2 PG卡 MCTC-PG-E 1块 SIN/COS型 3 制动电阻 WISH-DBR-L 1套 配4500W/32Ω(单根2250W/64Ω，共两根) 4 空气开关 DZ47 3P C10A 1只 CP1，控制总电源 5 空气开关 DZ47 1P C6A 4只 CP3、CP4、CP5、CP7 第 23 页 共 51 页 6 空气开关 DZ47 1P C3A 1只 CP2 抱闸接触器、7 LC1D18F7C 2只 BY、DLC、 门锁接触器 8 运行接触器 LC1D18F7C 1只 SW 8 中间继电器 CAD32F7C 1只 SW2 9 安全继电器 DRM270615L 1只 SC，线圈电压AC110V 输入为380V，输出AC220V/2A、AC110V/1A(安全)10 控制变压器 KMZ-1000-02 1只 和DC110V/2.5A(抱闸) 11 照明变压器 TDB-100-01 1只 TRF2 12 开关电源 ABL2REM24065 1块 TPB，150W 13 相序继电器 XJ12 1只 XJ 14 急停按钮 LA86E-ES542 1个 急停(MES)，1NC 15 旋转开关 LA86E-BD25 1个 紧急电动(UDB)，1NC、2NO 16 按钮 LA86E-BA3351 1个 检修上行(UDB)，1NO 17 按钮 LA86E-BA3351 1个 检修下行(DDB)，1NO 第 24 页 共 51 页 6 系统的调试与维护 6.1 系统调试 永磁同步电机调谐说明: 1)永磁同步曳引机第一次运行前必须进行磁极位置辨识，否则不能正常使用。 2)同步机一体化控制器采用有传感器的闭环矢量控制方式，需确保F0-00设为1(闭环矢量)，且必须正确连接编码器和PG卡，否则系统将报编码器故障，导致电梯无法运行。 3)同步机一体化控制器既可通过操作面板控制方式在电机不带负载的情况下完成电机调谐，也可通过距离控制方式(检修方式)在电机带负载的情况下完成调谐。 4)调谐前必须正确设置编码器参数(F1-00、F1-12)和电机铭牌参数(F1-01、F1-02、F1-03、F1-04、F1-05)。 5)为防止F1-11参数误操作带来的安全隐患，当它设为2进行电梯无负载调谐时，须 打开抱闸。 6)辨识的结果为F1-06(编码器的初始角度)和F1-08(接线方式)，F1-06、F1-08作为电机控制参考设置，情用户不要更改，否则系统将报编码器接线故障，导致电梯无法运行。 7)在更改了电机接线、更换了编码器或者更改了编码器接线的情况下，必须再次辨识编码器位置角。 第 25 页 共 51 页 F0-01=0(无负载调谐) 将F0-01设置为1恢复为 或1(带负载调谐) 距离控制，并恢复钢丝绳 调谐完毕，按RUN键，检查电 正确设置编码器参数:F1-00、 机转动是否正常，如不正常，请 F1-12及电机参数:F1-01、 调换编码器信号方向，并重新进 F1-02、F1-03、F1-04、F1-05 行电机调谐 无负载F1-11=2 调谐时 F1-11=1 带负载调谐得到F1-06、F1-08，建议调谐调谐时 将轿厢吊起使 3次以上，F1-06误差在上下5度内， 电机脱离负载 而F1-08结果应一致 若采用无负载调谐，将F1-11设置为2，此时操作面板上方tune灯亮，手 动打开抱闸，按下RUN键，操作面板RUN指示灯亮，开始电机调谐。 若采用带负载调谐，将F1-11设置为1，此时操作面板上方tune灯亮，按 下检修上/下按钮，操作面板RUN指示灯亮，开始电机调谐。 图10 电机调谐流程图 6.2 系统维护 6.2.1使用总则 1)为确保电梯安全运行，必须建立正确的维修保养制度，对电梯进行经常性的管理维护和检查。使用单位应设专职人员负责，但亦可委托专门检修和保养电梯的单位维修保养。应有实际工作经验，熟悉维修、保养要求，并需经使用单位批准。 2)进行维修保养和检查的专职人员。 3)维修人员应每周对电梯的主要安全设施和电气控制部分进行一次检查。 使用三个月后，维修人员应对其较重要的机械电气设备进行细致的检查、调整和维修保养。 当使用一年后，应组织有关人员进行一次技术检验，详细检查所有机械、电气、安全设施的情况，主要零部件的磨损程度，以及修配换装磨损超过允许值的 第 26 页 共 51 页 和损坏的零部件。一般应在三至五年中进行一次全面的拆卸清洗检查。 使用单位应根据电梯新旧程度和使用频繁程度确定大修期限。 4)当设专人驾驶电梯时，应由责任性强、爱护设备、并熟悉掌握电梯使用特性的专职司机负责驾驶电梯。 5)发现电梯有故障应立即停止使用，待修复并经仔细检查后方可使用。 6)在层门附近，层站的自然或人工照明，在地面上应至少为50勒克斯，以便使用者在打开层门进入轿厢时，即使轿厢照明发生故障，也能看清它的前面。 7)若电梯停止使用超过一周，必须先进行仔细检查和试运行后，方可使用。 8)电梯的故障、检查的经过、维修的过程，维修人员应在电梯履历表中作详细记录。 9)电源电压、频率、相序，必须符合电梯技术资料中的规定。 10)电梯正常工作条件应符合如下规定: A(电压波动必须在?,,范围内，电源频率波动必须在?,,范围内 B.机房应当干燥，机房和井道应无灰尘及化学有害气体。 C.机房温度必须在,?,40?范围内，机房墙壁、地坪、顶板必须用砂浆或其它材料粉刷，以防止混凝土尘粒的进入，机房环境相对湿度不大于85,(在25?时)。 11)电气设备的一切金属外表，必须采取保护性接地或接零的装置。除应符合GBJ232-82《电气装置安装 工程施工 建筑工程施工承包1园林工程施工准备消防工程安全技术交底水电安装文明施工建筑工程施工成本控制 及验收规范电梯部份》中接地要求外，其余均应符合《电气设备接地设计技术规程》中规定。 12)电梯轿厢、层门、门套和召唤箱等外表面，应经常保持整洁，严防擦伤和损坏装潢表面。 13)机房内和各层门近处应设有灭火设施，照明电源应与控制线路分开敷设。 6.2.1安全操作规程 1)司机或管理人员在电梯行驶前的检查与准备工作。 A.开启层门进入轿厢之前，需注意轿厢是否停在该层。 B.开启轿内照明。 C.每日开始工作前，将电梯上下行驶数次，无异常现象后方可使用。 D.层门关闭后，从层门外不能用手拨启，并严禁人倚靠在层门上或撞击层门，当层门轿门未全关闭时，电梯不能正常启动。 E.平层准确度应无显著变化。 F.经常清洁轿厢内、层门及乘客可见部份。 2)电梯行驶中司机或管理人员应注意事项。 第 27 页 共 51 页 A.在服务时间内，如司机必须离开或电梯停用时，须将轿内电源开关断开，如层门有能在外开启的设施亦将层门关好。 B.轿厢的载重量应不超过额定载重量。 C.不允许装运易燃、易爆的危险物品，如遇特殊情况，需经司机和管理部门同意和批准并严加安全保护措施后装运。 严禁在层门开启情况下，揿按检修按钮来开动电梯作一般行驶，不允许揿D. 按检修、急停按钮来作一般正常行驶中的消号。 E.不允许利用轿顶安全窗的开启来装运长物件。 F.应劝阻乘客在行驶中，勿倚靠在轿厢门上。 G.轿厢顶上部，除电梯固有设备外，不得放置它物。 3)当电梯使用中发生如下故障时，司机或管理人员应立即通知维修人员，停用检修后方可使用。 A.层、轿门全关闭后，电梯未能正常行驶时; B.运行速度显著变化时; C.轿、层门关闭前，电梯自动行驶时; D.行驶方向与选定方向相反时; E.如内选、平层、快速、召唤和指层信号失灵失控时(司机应立即揿按急停按钮); F.发觉有异常噪音，较大振动和冲击时; G.当轿厢在额定载重量下，如有超越端站位置而继续运行时; H.安全钳误动作时; I.接触到电梯的任何金属部分有麻电现象时; J.发觉电气部件因过热而发出焦热臭味时。 4)电梯使用完毕停用时，司机或管理人员应将轿厢停在基站，操纵盘上开关全部断开，并将层门关闭。 5)发生紧急事故时司机应采取下列措施。 A.当已发觉电梯失控而安全钳尚未起作用时，司机应保持镇静，并严肃告诫乘客切勿企图跳出轿厢，并作好承受因轿厢急停而产生冲击的思想准备。 B.电梯行驶中突然发生停梯事故，司机应立即揿按警铃按钮，并通知维修人员，设法使乘客安全退出轿厢。 C.在机房用手轮盘车，使电梯短程升降时，须先将主电源断开，制动器打开，并应有两个人协同操作。 第 28 页 共 51 页 总 结 本论文主要介绍了货梯控制电路的设计。使用NICE3000电梯一体化控制器来实现对货梯的控制，NICE3000将电梯控制与电机驱动有机的结合在一起，是新一代智能化矢量型电梯一体化控制器。使用永磁同步电机作为电梯的曳引机，为了有效地防范冲顶事故的发生，本设计在永磁同步无齿轮曳引机上引入封星技术作为一种紧急救援方式。 在本次设计中虽然遇到了各种问题，却培育了我的独立能力。通过本次设计，我对电梯的结构、拖动方式、控制方式和电梯的工作流程等有了更多的了解。不仅根据电梯控制系统设计的具体要求，绘制了电气原理图，还通过计算对元器件进行选型等。 本次论文的设计将我在学校三年所学习的知识做了一个总结，虽然我还不能完全地运用贯通，却有了一个系统设计的具体思路，我相信这将对我以后的工作学习有所帮助。 第 29 页 共 51 页 致 谢 本人在该毕业设计过程中，得到了许多老师和同学的大力帮助。特别是要感谢我们的指导老师夏老师，在这将近半年的设计中，从最初的选题和方案的确定，到后来的每一步设计，以及最后的设计审查，每一步夏老师都对我细细指导，及时发现我的问题和不足，并给予指正。所以这次的毕业设计才得以圆满完成。 此外，还要感谢自动控制系的全体老师，是他们给我打下了坚实的基础知识，为我的毕业设计做了良好的铺垫，同时，他们也为我的毕业设计提供了不少的意见和建议，在此仅表示诚挚的谢意。 通过这次毕业设计，我学会了如何综合运用我们所学的专业知识，如何查阅相关资料，并从中提取有用信息来帮助完成我的设计。而且我学会了如何进行一个产品的开发和设计，对其设计过程有了一个清楚的认识。为我以后的工作打下了坚实的基础。这些都得利于南铁院对我的培养，在此，我对学院的各级领导和全体老师表示感谢。 由于本人水平有限、经验不足，设计难免存在不足之处，敬请格纹老师批评指正。 第 30 页 共 51 页 参考文献 [1] 孟少凯，尚贵林，张存荣、孙振华. 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