1、本科毕业论文（20 届）居民小区电梯控制系统的设计所在学院 专业班级 电气工程及其自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 目录摘要 .1Abstract .2前言 .31 方案论证及其系统功能介绍 .41.1 电梯的组成 .51.1.1 轿厢系统 .61.1.2 导向系统 .61.1.3 曳引系统 .71.1.4 重量平衡系统 .91.1.5 门系统 .91.1.6 电力拖动系统 .101.2 电梯的控制系统方案 .101.2.1 继电器控制 .111.2.2 PLC 控制系统 .111.2.3 微机控制系统 .111.3 基于单片机的控制方案 .121.3.1 单片机最小系
2、统 .121.3.2 重量检测模块方案 .131.3.3 位置检测模块方案 .141.3.4 电机控制方案 .151.3.5 轿厢开关门控制方案 .162 电梯控制系统单元电路设计 .182.1 基于 STC89C51 最小系统 .182.2 按键电路设计 .192.3 显示电路设计 .21居民小区电梯控制系统的设计电梯控制系统单元电路设计软件设计系统调试居民小区电梯控制系统的设计1居民小区电梯控制系统的设计摘 要本文介绍了一种适用于居民小区、私人住宅，基于单片机的电梯控制系统，该设计的硬件部分主要有单片机组成的最小系统模块、电梯间电路模块、电梯内电路模块、电机驱动模块、平层检测模块、显示模块
3、等组成。该系统使用 STC89C52 单片机作为控制核心，按键引起的电平变化作为用户请求信息，单片机通过中断查询的方式获取用户请求并根据楼层检测结果控制电机到达目标楼层，楼层检测使用光电传感器，电机拖动采用变频调试，通过单片机控制调节变频器的输出频率，以此控制电机转速。软件设计使用 C 语言，C 语言的优点很多，例如：高效、可移植、灵活等，这将很大程度方便今后系统的调试以及修改。关键词：STC89C52；光电传感器；变频器居民小区电梯控制系统的设计2Residential design of elevator control systemAbstractIntroduced in this p
4、aper applies to residential areas, private homes,based on single-ship microcomputer control system of Elevator, main hardware parts of the design are the smallest single-ship system, Elevator circuits, motor drive module, test module, display module and other components. The system uses STC89C52 as
5、the core, key induced level changes as the user requests information, monolithic way by breaking the query gets the user request and according to the results of floors to control motor from reaching the target floor,floors using a photoelectric sensor, motor frequency conversion adjustment ,using si
6、ngle-ship microcomputer control inverter output frequency to control motor speed.Software design using the c language, c has many advantages, such as: efficient, portable, flexible, and so on, which will greatly facilitate future system debugging and modification.Key words: STC89C52; photoelectric s
7、ensor; transducer居民小区电梯控制系统的设计3前 言在人类生产生活中，电梯已经伴随了超过百年，随着技术的不断发展，电梯的使用范围和普及速度越来越快，已经成为日常生活中不可缺少的垂直交通工具。电梯发展到今天，在使用需求和新技术的应用都全面的得到了发展。随着智能化和信息化的建筑的不断发展，不但要求电梯完成垂直运输的基本功能，还要求舒适度的不断提高，坚持以人为本，电梯的衡量标准不再简单的是“时间最短”问题，而是采用模糊理论，专家系统，神经网络等方法，用以达到单梯与群控管理的最佳模式，远程监控与故障诊断，节能以及减少环境污染。电梯的分类：电梯的分类方法从大方向来说，可以从拖动方式和控制
8、方式两方面来看按照拖动方式：1) 流单数感应电机开环直接启动的电梯拖动系统。2) 交流双速电机变极调速电梯的开环拖动系统。3) 交流双速电机、半闭环调压调速拖动系统。4) 交流双速电机、全闭环调压调速拖动系统。5) 交流单速电机、全闭环调压调速拖动系统。按照控制方式：1) 手柄操纵控制电梯。此种电梯由司机操纵轿厢内的手动开关，实现轿厢运行的控制。2) 按钮控制电梯。这是一种通过操纵层门外侧按钮或轿厢内按钮发出指令使轿厢停靠层站的电梯。3) 信号控制电梯。这是一种由电梯司机操纵轿厢运行的电梯，具有将层门外上下召唤信号、轿厢内选层信号和其他各种专有信号加以综合分析判断的功能因而自动控制程度较高。居
9、民小区电梯控制系统的设计44) 集选控制电梯。这种电梯的自动控制程度更高，可以实现将层门外上下召唤信号、轿厢内选层信号和其他专用信号加以综合判断分析自动决定轿厢的运行，无需司机控制。5) 群控电梯。将多台电梯进行集中排列，并共用层门外按钮，按照规定程序集中调度和控制电梯。此种控制方式适用于建筑内不同时段人流量不均匀的特点。本设计主要为适用于居民小区、私人住宅楼层在 35 层的电梯控制系统。目前，我国电梯行业发展繁荣 2015 年电梯保有量突破 400 万，而家用电梯的保有量只有将近40 万，只占总量的 10%左右。未来随着我国经济的发展，人民生活水平的不断提高，人口老龄化趋势越来越严重，对家用
10、电梯的需求也会不断提高，家用电梯的市场潜力巨大。针对该电梯控制系统使用的环境，应满足安全、操作简便、经济实惠、造型美观等特点。其技术参数与普通的公共乘客电梯也有较大差别，如最大载重为 400kg，最大速度为 0.4m/s。适用于居民家庭使用的电梯主要使用曳引式和液压式两种，曳引式是指以曳引机作为驱动动力，曳引钢丝绳通过曳引轮一端连接轿厢，一端连接对重装置，这样电机转动带动曳引轮转动，驱动钢丝绳，拖动轿厢和对重做相对位移运动，以此来达到垂直运送任务。目前这种技术成熟，维修方便，能耗较低，适用于这类电梯。本设计注重将基础理论知识与实际情况紧密结合，同时加强对独立创新和分析问题能力的锻炼，加深对问题
11、的理解能力，为以后的学习和工作生活打下良好的基础。1 方案论证及其系统功能介绍本章首先介绍电梯结构和控制方案，然后具体介绍基于单片机（STC89C52）的电梯控制系统的方案设计。电梯控制系统随着技术的发展其控制方式也在不停的发展，从最开始的继电器控制，发展到现在的 PLC 控制以及更加先进的微机控制。居民小区电梯控制系统的设计51.1 电梯的组成电梯的机械结构主要包括机房、轿厢、层站、井道。基本结构如下图：图 1.1 电梯结构图曳引系统：输出、传递动力，驱动电梯运行。导向系统：限制轿厢和对重的活动。门系统：进出口，关门运行，到站开门。轿厢：运送乘客和货物。重量平衡系统：平衡轿厢重量，补偿钢丝绳
12、重量。电力拖动系统：提供动力，速度控制。电气控制系统：操纵和控制。安全保护系统：保证安全，防止事故的发生。1.1.1 轿厢系统居民小区电梯控制系统的设计6电梯轿厢是装载乘客或货物，具有方便出入门装置的箱形结构部件，是与乘客或货物直接接触的,轿厢由轿架和轿厢体组成的。轿架是轿厢的承载结构轿厢的负荷由它传递到曳引钢丝绳，轿厢架的结构一定要强。框架的结构选择槽钢或者按要求压成的钢板，上、下、立梁之间一般选用螺栓连接。在上、下梁的四角有供安装轿厢导靴和安全钳的平板，在上梁中部下方有供安装绳头和轿厢顶轮的安装板，在立梁上留有安装轿厢开关板的支架。轿厢体形态上就像一个大箱子，由轿厢底板、轿厢壁、轿厢顶组成
13、，轿底框架采用规定型号的槽钢和角钢焊接而成，并在上面铺设一层钢板。轿壁间以及与轿顶、轿底之间一般采用螺钉连接紧固，轿顶的结构与轿壁相似，要求能承受一定的载重，除了必要的通风口和出入口外，不能有其他开口，材质要使用不易燃的和不产生有毒有害气体。1.1.2 导向系统导向系统主要由导轨、导靴、导轨架组成导轨架作为导轨的支撑件，被固定在井壁上，导靴被安装在轿厢架和对重架的两侧。在电梯运行过程中，作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能按照各自的轨道移动，不会发生横向摆动和摆动，保证电梯在运行时稳定不偏摆。导向系统主要特点：1) 无论是轿厢导向还是对重导向，均由导轨、导靴、导轨架组成2) 导轨
14、架作为导轨的支撑机构被固定在井道壁上。3) 导靴安装在轿厢架和对重架的两侧，导轨的靴衬与导轨工作面配合，使一部电梯在曳引绳的牵引下，一边为轿厢，另一边为对重，分别沿各自的导轨作上下运动。4) 每台电梯均具有用于两组至少 4 列导轨。导轨是电梯上下行驶在井道的安全机构，导轨安装在井道壁上，电梯中常用到的导轨是“T ”字型导轨，刚性强，可靠性高、安全廉价。由于导轨是电梯轿厢上的导靴和安全钳的穿梭路轨，所以安装时必须保证其间隙。同时在电梯出现超速事故时，导轨要承受制动电梯的重任所以其刚性不容忽视。居民小区电梯控制系统的设计7导靴分为滑动导靴和滚动导靴两类，滑动导靴一般是由带凹槽部分中一般均镶有耐磨的
15、靴衬，靴头可以是活动的也可以是固定的。导靴的作用是保证轿厢和对重沿着导轨作上、下运行的部件。轿厢导靴安装在轿厢上梁和轿厢底部安全钳座的下面共有四个。对重导靴安装在对重架的上梁和底部，也是四个。导靴分为固定滑动导靴、弹性滑动导靴、和滚轮导靴。固定滑动导靴有较高的强度和刚度，承载能力强，由于固定滑动导靴与导轨间的配合存在着一定的间隙，在运动时容易产生较大的震动和冲击，所以适用于速度小于0.5m/s 的低速电梯。弹性滑动导靴与固定滑动导靴的不同之处在于靴头是活动的，一般用于速度在12m/s 的电梯上。滚轮导靴由靴座、滚轮、调节弹簧等组成，使用三个滚轮来代替滑动导靴衬的三个工作面，以滚动摩擦来取代滑动
16、摩擦，使轿厢的运行更加平稳，因此滚动导靴适用范围很广，可以工作在高速电梯等。1.1.3 曳引系统曳引系统的主要作用是向电梯输送和传递动力，使电梯运行，主要由曳引机，曳引钢丝绳，导向轮和反绳轮等组成，是电梯运行的根本。曳引机主要由电机、制动器、联轴器、减速箱、曳引轮机架和导向轮等组成，是曳引驱动的动力，曳引钢丝绳通过曳引轮一端连接轿厢，一端连接对重装置。为了使井道中的对重和轿厢各自沿井道中的导轨运行而不相蹭，曳引机上放有导向轮将二者分开。轿厢和对重的重力使曳引钢丝绳紧压在曳引轮产生摩擦力，这样当电机转动带动曳引轮，驱动钢丝绳使轿厢和对重产生相对运动。从而实现垂直运送任务。对重和轿厢要实现相对运动，靠曳引钢丝绳和曳引轮之间产生的摩擦力实现的，这种力叫作曳引力。曳引条件必须满足：
