五层电梯模型试验系统的硬件设计毕业论文目录引言 (1)第一章概述 (2)1.1电梯的发展概况 (2)1.2电梯的发展趋势 (3)1.3课题来源及意义 (4)1.4本文主要工作 (5)第二章电梯模型的组成及工作原理 (6)2.1系统组成 (6)2.1.1 信号综合及显示电路 (6)2.1.2 轿箱控制系统 (7)2.1.3 门控电路 (7)2.2工作原理 (8)第三章电梯模型的电气系统硬件设计 (9)3.1信号综合及显示电路 (9)3.1.1 呼叫电路 (9)3.1.2 检测电路 (10)3.1.3 显示电路 (12)3.2轿箱控制系统 (14)3.1.1 主电路及保护电路设计 (14)3.2.2 驱动电路设计 (16)3.2.3 保护电路设计 (18)3.2.4 控制电路设计 (20)3.3门控电路 (27)3.3.1 门控及驱动电路 (27)3.3.2 门控控制电路设计 (30)3.4稳压电源电路的设计 (34)第四章电梯模型的结构设计 (37)4.1总体结构的设计 (37)4.2曳引系统设计 (39)4.3门控系统 (40)第五章结论和展望 (41)5.1本文工作总结 (41)5.2展望 (42)参考文献 (43)附录硬件原理图 (45)A1呼叫系统电路原理图 (45)A2楼层检测电路原理图 (46)A3信息显示电路原理图 (47)A480C196KC单片机部分 (48)A5轿厢控制系统——主电路及驱动电路原理图 (49)A6门控系统控制电路原理图 (50)谢辞 (52)图表目录图2-1 电梯模型硬件系统组成 (6)图3-1 呼叫电路原理图 (9)图3-2 红外反射式开关部结构 (11)图3-3 红外开关产品实物图 (11)图3-4 检测电路原理图 (11)图3-5 显示电路原理图 (12)图3-6 74LS373的引脚图 (12)图3-7 74LS248引脚图 (13)图3-8 双极式H型电路原理图 (15)图3-9 MOSFET驱动电压的波形 (15)图3-10 IR2110引脚排列 (16)图3-11 IR2110部功能框图 (17)图3-12 IR2110驱动半桥的电路原理图 (18)图3-13 阻容吸收保护电路 (19)图3-14 过电流保护电路 (20)图3-15 过电压保护电路 (20)图3-16 80C196KC的结构封装图 (21)图3-17 控制电路原理图 (24)图3-18 保护信号输送电路 (25)图3-19 看门狗保护电路 (26)图3-20 MAX704引脚图 (26)图3-21 L298外形图 (27)图3-22 L298的部结构 (28)图3-23 L298的引脚排列 (28)图3-24 门控驱动电路原理图 (29)图3-25 L297外形图 (31)图3-26 四相八拍、半步方式或称半阶段 (31)图3-27 双四拍、整步方式或称全阶段 (31)图3-28 单四拍、整步方式 (32)图3-29 L297的引脚图 (32)图3-30 三端稳压器 (34)图3-31 三端稳压器的部原理框图 (35)图3-32 由W7824组成的稳压电路图 (36)图3-33 12V电压产生原理图 (36)图4-1 电梯模型控制系统的外型 (37)图4-2 电梯模型结构示意图 (38)图4-3 电梯呼叫面板 (38)图4-4 曳引结构示意图 (39)图4-5 电梯门构造示意图 (40)表3.1 按键代码和功能 (10)表3.2 楼层检测代码 (11)表3.3 4线—七线译码/驱动器功能表 (14)第一章概述1.1 电梯的发展概况在人类生产发展史上，电梯是随着生产的发展和生产力的提高而出现和发展的。

名符其实的电梯，于1889年出现。

在此之前，电梯经历了初期的绞车阶段和升降机阶段。

电梯的发展大体上可分为如下五个阶段：（1）13世纪前的绞车阶段。

在人类的远古时代就出现了绞车。

文献记载，在公元前2600年左右，古代的埃及人使用绞车搬运石料建造金字塔。

（2）19世纪前半叶的升降机阶段。

这个时期，由于蒸气机的发明，人类进入了以发动机代替繁重体力劳动的新时期。

使用人力的绞车被以蒸汽为动力的、具有简单机械装置的升降机代替了。

英国首先于1835年出现了用蒸气机驱动的升降机。

这个时期的升降机以液压或气压为动力，安全性和可靠性还无保障。

（3）19世纪后半叶的升降机阶段。

从1852年起到1889年前的这一阶段，突出代表是埃利沙·古利普斯·奥梯斯（Otis）本人和奥梯斯公司的工作。

1852年，奥梯斯在总结前人经验的基础上制成了安全升降机；1853年成立奥梯斯兄弟公司。

1885年，建筑家W·L·杰尼开始采用钢架结构，从此人类开始建造高层建筑物了。

（4）1889年电梯出现之后的阶段。

1889年12月，奥梯斯公司研制出用电力拖动的升降机——真正的电梯，安装在纽约市Demarest大楼中，运行速度0.5m/s。

该升降机已初步具有现代电梯的基本传动构造，成为现代电梯的鼻祖。

以后出现了大量的、一系列的电梯技术。

这一阶段一直持续到20世纪70年代中期。

（5）现代电梯阶段。

从1975年开始的新的电梯阶段，以计算机、群控和集成块为特征，配合超高层建筑的需要，向高速、双层轿厢、无机房等多方面的新技术方向迅猛发展，电梯交通系统成为楼宇自动化的一个重要子系统了。

电梯控制技术的发展经历了手柄开关控制、安钮控制、微驱动平层控制、集选控制、交流双速控制、直流变压调速控制、交流调速控制和计算机控制诸阶段。

在我国，电梯所用原器件在1965年以前，控制装置以电磁元件为主。

从1975年起，大力推广晶体管和晶闸管技术。

1980年以后，代替电磁继电器元件的是计算机、功率电子学和各种传感技术元件。

控制手段的变化则经历了从用模拟量作控制量，到用数字量作控制量，又到变成全数字量的速度控制系统[2]。

电梯控制技术将向高性能方向发展，即向可控硅供电直流高速电梯、交流调速电梯、VVVF 控制的交流高速电梯、计算机控制的电梯及无机房电梯方面发展。

1.2 电梯的发展趋势向高性能的电梯技术方向发展，是电梯控制技术今后发展的方向[3]。

高性能的电梯技术主要有：可控硅供电的直流高速电梯、交流调速电梯、VVVF 控制的交流高速电梯、电脑控制电梯。

①可控硅供电的直流高速电梯此种梯形的发展趋势如下：1）电动机—发电机组供电 可控硅供电 可控硅供电与变磁场系统；2）直流有齿轮传动 直流无齿轮传动。

对于可控硅供电的直流高速电梯，由于节能，晶闸管供电的直流可逆传动系统在电梯上将得到进一步的完善和推广使用。

②VVVF 控制的交流电梯VVVF （Variable Voltage Variable Frequency ）即变频变压控制的电梯，首部VVVF 控制的交流电梯由日本三菱电梯株式会社于1982年9月研制成功，安装在东京GotandaNN 大楼里，速度为4m/s 。

它具有下述特点。

1）VVVF 调速方式比可控硅供电方式能耗少5％～10％，而功率因数可提高20％左右。

2）建筑物电源设备的容量降低。

3）电梯机房的负荷减轻。

4）噪声降低。

因此，VVVF 供电方式强于可控硅供电方式，是电梯界的新潮流。

③DS 交流调速电梯瑞士迅达推出的Dynatran-S(简称DS)交流调速电梯是一种低、中速梯，平层精度4~5±mm ，调好后可达3±mm 。

利用能耗制动，但无需飞轮。

与VVVF 控制相比，用的部件少，减少了连续的能量损耗。

④微机控制电梯三菱公司的SP －VF 系统，用在多微机控制上。

⑤液压梯其有优点是：机房不用建在房顶，位置可自由选择。

液压元件价格下跌，液压机房价格便宜。

⑥无机房电梯是近年来兴起的一项电梯新技术，有曳引驱动、液压驱动、螺母螺杆驱动、齿轮齿条驱动、皮带驱动、直线电动机驱动等方式。

⑦电梯的智能化电梯一旦应用智能控制技术，就发展到了现代电梯阶段。

智能化电梯要和智能大厦中的所有自动化信息系统联网，如与消防、保安、楼宇设备控制等系统交互联系，使电梯成为安全、舒适、高效、优质的服务工具。

为此，在控制程序中采用了先进的调度原则，使群控管理具有最优的派梯模式。

现在的群控算法已不是单一地依赖“乘客候梯时间最短”为目标了，而是采用模糊规则、神经网络、专家系统的方法，将候梯时间、舒适度等因素（专家知识）综合考虑并吸收到群控系统中去[3]。

⑧高速电梯和超高层建筑现在世界上高速电梯的最大额定速度达到了1010m/min。

1.3 课题来源及意义电梯作为现代生产、生活重要的运输和交通工具，是比较复杂的机、电结合成一体的大型工业产品，既有完善的机械专用构造，又有复杂的电气控制部分。

电梯自动控制系统是楼宇自动控制、工业过程控制的典型实例，也是PLC、电气控制等课程实践教学的理想研究对象。

PLC作为机电一体化专业本科学生的一门重要的专业课程,日益受到人们的重视。

研制一个五层楼电梯模型可以让学生熟悉PLC的应用，在高等工科学校实验中的广泛应用具有重要意义。

该模型可以模拟电梯基本功能,作为教学装置,供学生进行PLC综合实验和编程模拟,增强对机电一体化的感性认识,培养学生的实际动手能力[2]。

但用于教学的电梯模型，往往结构过于简单、功能不够完备。

设计一套结构简单、形象直观、功能齐全、性价比高的电梯模型可以较好地满足教学和科研的需要。

1.4 本文主要工作本文着眼于PLC控制实验的需要，基于模块化的设计思想，设计一套经济实用、功能完备、配备灵活的具有典型对象特性的电梯模型实验系统，所做工作具有重要意义。

本文共分五章，各章的主要工作如下：第一章简要介绍了电梯的发展历史和发展趋势。

并对课题的来源和意义，进行阐述。

第二章根据实验系统的应用要求，从系统的组成、工作原理等方面对所要实现的电梯模型实验系统（装置）进行了分析和构思。

第三章基于系统结构特点和功能描述，从电梯模型实验系统的要求对电路设计及工作原理进行了系统的阐述，并对所选用器件作相应的介绍。

第四章设计电梯模型实验系统的外观、尺寸以及各个器件选取的规格，并设计出曳引系统和门控传动的实际样图。

第五章全面系统地总结了本文的全部工作，并指出有待进一步开展的工作。

第二章电梯模型的组成及工作原理2.1系统组成本文设计的五层电梯模型系统组成如图2-1所示。

图2-1 电梯模型硬件系统组成电梯模型实验系统主要由信号综合及显示系统、轿箱控制系统、门控系统三部分组成。

信号综合及显示电路分呼叫电路、检测电路和显示电路三部分；轿箱控制系统包括主电路、驱动电路、控制电路和保护电路四部分；门控系统分为门控驱动电路和门控控制电路两部分。

2.1.1 信号综合及显示电路1. 呼叫电路本文设计的呼叫系统主要用于电梯外部楼层呼叫信号和轿厢部楼层呼叫信号、门控制信号及消防维修信号的产生和传递。