典型機(jī)電一體化系統(tǒng)產(chǎn)品―電梯系統(tǒng)分析_論文 - 副本

1、湖南*職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）標(biāo) 題： 電梯系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)分析 學(xué)生姓名： 梁婷 系 部： 機(jī)電工程系 專 業(yè)： 機(jī)電一體化 班 級： 機(jī)電技師1班 指導(dǎo)教師： * 湖南*職業(yè)技術(shù)學(xué)院教務(wù)處制摘要隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經(jīng)濟(jì)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。電梯作為高層建筑中垂直運(yùn)行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。電梯是根據(jù)外部呼叫信號以及自身控制規(guī)律等運(yùn)行的，而呼叫是隨機(jī)的，電梯實際上是一個人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足控制要求的，因此，電梯控制系統(tǒng)采用隨機(jī)邏輯方式控制。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機(jī)作為信號控制單元，完成電梯

2、信號的采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運(yùn)行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機(jī)實現(xiàn)信號集選控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的區(qū)別。國內(nèi)廠家大多選擇第二種方式，其原因在于生產(chǎn)規(guī)模較小，自己設(shè)計和制造微機(jī)控制裝置成本較高；而PLC可靠性高，程序設(shè)計方便靈活，抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器來實現(xiàn)。電梯是將機(jī)械原理應(yīng)用、電氣技術(shù)、電力電子技術(shù)、電機(jī)與拖動理論、微處理器技術(shù)、自動控制理論、電力拖動自動控制系統(tǒng)、系統(tǒng)工程學(xué)、人體工程學(xué)及空氣動力學(xué)等多學(xué)科和技術(shù)集于一體的機(jī)電設(shè)備，它

3、是建筑物中的永久性垂直交通工具。為滿足和提高人們的生活質(zhì)量，電梯的智能化、自動化技術(shù)迅速發(fā)展。特別是隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微電子和電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代電梯的技術(shù)含量日益提高。在改善電梯性能的同時，對電梯的設(shè)計、管理和維護(hù)人員提出了更高的要求。關(guān)鍵詞； 集選運(yùn)行； 信號集選控制 ；PLC 目錄摘要 1目錄 21.1 可靠性 31.2 安全性 31.3 舒適感與快速性 3第二章 電梯的結(jié)構(gòu) 42.1 電梯的基本結(jié)構(gòu) 4 4 4 5 6 6 6 6 7 7 7 7 8第三章 電梯工作原理 93.1 電梯系統(tǒng)工作原理 9第四章 控制系統(tǒng)分析 104.1 繼電器控制系統(tǒng) 104.2 計算機(jī)控制系統(tǒng)

4、 114.3 PLC控制系統(tǒng) 11第五章 電梯的電氣控制系統(tǒng) 145.1 概述 145.2 電梯電氣控制系統(tǒng)中的資源配置 14第六章 電梯模型PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 196.1 I/O分配圖 216.2 接線圖 226.3 PLC程序梯形圖 22模擬調(diào)試 24參考文獻(xiàn) 26致謝 27程序清單 28第一章 電梯的主要性指標(biāo)1.1 可靠性電梯的可靠性非常重要，直接或間接地影響著人們生產(chǎn)、生活，電梯的故障主要表現(xiàn)在電力拖動控制系統(tǒng)中，因此要提高可靠性也主要從電力拖動控制系統(tǒng)入手，所以，電梯的拖動應(yīng)盡量采用鼠籠型異步電動機(jī)。1.2 安全性1.保護(hù)功能。用于限載、限速、限流以及行車與開關(guān)門互鎖。限速保護(hù)主要

5、由安全鉗和限速器組成，轎廂的安全鉗、限速器動作速度應(yīng)不低于轎廂額定速度的115%。2.應(yīng)設(shè)置廳門、轎門電氣聯(lián)鎖裝置。3.轎廂超越上、下限工作位置時，切斷控制電路的裝置。4.電梯因中途停電或電氣系統(tǒng)故障不能正常運(yùn)行時，應(yīng)有轎廂慢速移動措施。1.3 舒適感與快速性當(dāng)電梯在減速下降或加速上升時，人體內(nèi)臟的質(zhì)量會向下壓在骨盤上，身體有超重感；當(dāng)電梯加速下降或減速上升時，支撐內(nèi)臟的腹部肌肉就會失掉一部分重量，又產(chǎn)生失重感，因而會給乘客造成了身體的不適，甚頭暈?zāi)垦！嶒炞C明，乘客感覺與電梯速度無關(guān)，而與加速度和減速度有關(guān)，所以考慮生理系數(shù)=da/dt的影響，電梯行業(yè)一般1.3米/秒3，又要使電梯運(yùn)行中盡可

6、能減少起動，制動過程中的加減速所用時間。才能使電梯的運(yùn)行速度（主要是起動和制動過程的速度）符合人體的要求。第二章 電梯的結(jié)構(gòu)2.1 電梯的基本結(jié)構(gòu)電梯是機(jī)與電緊密結(jié)合的復(fù)雜產(chǎn)品，是垂直交通運(yùn)輸工具中使用最普遍的一種電梯。電梯的基本組成包括機(jī)械部份和電氣部份，結(jié)構(gòu)包括四大空間（機(jī)房部分、井道和底坑部分、圍壁部分和層站部分）和八大系統(tǒng)（曳引系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、門系統(tǒng)、轎廂、重量平衡系統(tǒng)、電力拖動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)）。電梯基本結(jié)構(gòu)如圖21所示：機(jī)房部分機(jī)房用來安裝曳引機(jī)、電控屏、限速器等。機(jī)房可以設(shè)置在井道頂部，也可設(shè)置在井道底部。當(dāng)機(jī)房設(shè)于井道底部時，即為曳引機(jī)下置式曳引方式。這種方式結(jié)

7、構(gòu)復(fù)雜，建筑物承重大，對井道尺寸要求大，只有在機(jī)房無法頂置時才使用。對于絕大多數(shù)電梯，橢均設(shè)于井道頂部。機(jī)房必須有足夠的面積，高度、承重能力及良好的通風(fēng)條件。組成：總電源控制盒、控制柜、曳引機(jī)、導(dǎo)向輪、限速器。井道及底坑部分井道由圍壁、頂板及底坑圍成一個在納電梯轎廂和對重的有限空間。為了出人，在每個層站開有入口。井道的底坑深入地面，用于安裝緩沖器、限速器、鋼絲繩漲緊裝置等。由于深人了地面，因此要求防水，最好有排水設(shè)施。組成：導(dǎo)軌、導(dǎo)軌支架、對重、緩沖器、限速器張緊裝置、補(bǔ)償鏈、隨行電纜、底坑、井道照明。1-減速箱；2-曳引輪；3-曳引機(jī)底座；4-導(dǎo)向輪；5-限速器；6-機(jī)座；7-導(dǎo)軌支架；8-

8、曳引鋼絲繩；9-開關(guān)碰鐵；10-緊急終端開關(guān)；11-導(dǎo)靴； 12-轎架；13-轎門； 14-安全鉗；15-導(dǎo)軌； 16-繩頭組合；17-對重， 18-補(bǔ)償鏈；19-補(bǔ)償鏈導(dǎo)輪； 20-張緊裝置；21-緩沖器； 22-底坑；23-層門； 24-呼梯盒；25-層樓指示燈； 26-隨行電纜；27-轎壁； 28-轎內(nèi)操縱箱；29-開門機(jī)； 30-井道傳感器；31-電源開關(guān)； 32-控制柜；33-曳引電機(jī)； 34-制動器電梯的基本結(jié)構(gòu)剖視圖圖2-1圍壁部分圍壁的作用是將電梯與外界分隔開，當(dāng)導(dǎo)軌架直接安裝在圍壁上時，它還應(yīng)承受費(fèi)切力。圍壁的結(jié)構(gòu)分為封閉式和空格式。層站部分層站是各樓層中，電梯?？康牡攸c(diǎn)。每

9、一層樓，電梯最多只有一個站；但可根據(jù)需要在某些層樓不設(shè)站。組成：層門（廳門）、呼梯裝置（召喚盒）、門鎖裝置、層站開關(guān)門裝置、層樓顯示裝置。曳引系統(tǒng)由曳引機(jī)、曳引鋼絲繩、導(dǎo)向輪及反繩輪等組成。曳引機(jī)由電動機(jī)、聯(lián)軸器、制動器、減速箱、機(jī)座、曳引輪等組成，它是電梯的動力源。曳引鋼絲繩的兩端分別連接轎廂和對重（或者兩端固定在機(jī)房上），依靠鋼絲繩與曳引輪繩槽之間的摩擦力來驅(qū)動轎廂升降。導(dǎo)向輪的作用是分開轎廂和對重的間距，采用復(fù)繞型時還可增加曳引能力。導(dǎo)向輪安裝在曳引機(jī)架上或承重梁上。當(dāng)鋼絲繩的繞繩比大于1時，在轎廂頂和對重架上應(yīng)增設(shè)反繩輪。反繩輪的個數(shù)可以是1個、2個甚至3個，這與曳引比有關(guān)。導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)

10、向系統(tǒng)由導(dǎo)軌、導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架等組成。它的作用是限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動。導(dǎo)軌固定在導(dǎo)軌架上，導(dǎo)軌架是承重導(dǎo)軌的組件，與井道壁聯(lián)接。導(dǎo)靴裝在轎廂和對重架上，與導(dǎo)軌配合，強(qiáng)制轎廂和對重的運(yùn)動服從于導(dǎo)軌的直立方向。門系統(tǒng)由轎廂門、層門、開門機(jī)、聯(lián)動機(jī)構(gòu)、門鎖等組成。轎廂門設(shè)在轎廂入口，由門扇、門導(dǎo)軌架、門靴和門刀等組成。層門設(shè)在層站入口，由門扇、門導(dǎo)軌架、門靴、門鎖裝置及應(yīng)急開鎖裝置組成。開門機(jī)設(shè)在轎廂上，是轎廂門和層門啟閉的動力源。轎廂用以運(yùn)送乘客或貨物的電梯組件。它是由轎廂架和轎廂體組成。轎廂架是轎廂體的承重構(gòu)架，由橫梁、立柱、底梁和斜拉桿等組成。轎廂體由轎廂

11、底、轎廂壁、轎廂頂及照明、通風(fēng)裝置、轎廂裝飾件和轎內(nèi)操縱按鈕板等組成。轎廂體空間的大小由額定載重量或額定載客人數(shù)決定。組成：轎廂、轎廂門、安全鉗裝置、平層裝置、安全窗、導(dǎo)靴、開門機(jī)、轎內(nèi)操縱箱、指層燈、通訊報警裝置。重量平衡系統(tǒng)由對重和重量補(bǔ)償裝置組成。對重由對重架和對重塊組成。對重將平衡轎廂自重和部分的額定載重。重量補(bǔ)償裝置是補(bǔ)償高層電梯中轎廂與對重側(cè)曳引鋼絲繩長度變化對電梯平衡設(shè)計影響的裝置。電力拖動系統(tǒng)電力拖動系統(tǒng)由曳引電機(jī)、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、調(diào)速裝置等組成，對電梯實行速度控制。曳引電機(jī)是電梯的動力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電機(jī)或直流電機(jī)。供電系統(tǒng)是為電機(jī)提供電源的裝置。速度反饋裝

12、置是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運(yùn)行速度信號。一般采用測速發(fā)電機(jī)或速度脈沖發(fā)生器，與電機(jī)相聯(lián)。調(diào)速裝置對曳引電機(jī)實行調(diào)速控制。電氣控制系統(tǒng)由操縱裝置、控制屏、位置顯示裝置、平層裝置、選層器等組成,它的作用是對電梯的運(yùn)行實行操縱和控制。操縱裝置包括轎廂內(nèi)的按鈕操作箱或手柄開關(guān)箱、層站召喚按鈕、轎頂和機(jī)房中的檢修或應(yīng)急操縱箱?？刂破涟惭b在機(jī)房中，由各類電氣控制元件組成，是電梯實行電氣控制的集中組件。位置顯示裝置是指轎內(nèi)和層站的指層燈。層站上一般能顯示電梯運(yùn)行方向或轎廂所在的層站。選層器能起到指示和反饋轎廂位置、決定運(yùn)行方向、發(fā)出加減速信號等作用。安全保護(hù)系統(tǒng)安全保護(hù)系統(tǒng)包括機(jī)械和電氣的各類保護(hù)系統(tǒng)，可保護(hù)電

13、梯安全使用。機(jī)械方面的有：限速器和安全鉗起超速保護(hù)作用；緩沖器起沖頂和撞底保護(hù)作用；還有切斷總電源的極限保護(hù)等。電氣方面的安全保護(hù)在電梯的各個運(yùn)行環(huán)節(jié)都有。第三章 電梯工作原理3.1 電梯系統(tǒng)工作原理電梯的安全保護(hù)裝置用于電梯的啟?？刂?；轎廂操作盤用于轎廂門的關(guān)閉、轎廂需要到達(dá)的樓層等的控制；廳外呼叫的主要作用是當(dāng)有人員進(jìn)行呼叫時，電梯能夠準(zhǔn)確達(dá)到呼叫位置；指層器用于顯示電梯達(dá)到的具體位置；拖動控制用于控制電梯的起停、加速、減速等功能；門機(jī)控制主要用于控制當(dāng)電梯達(dá)到一定位置后，電梯門應(yīng)該能夠自動打開，或者門外有乘電梯人員要求乘梯時，電梯門應(yīng)該能夠自動打開。電梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖31所示：圖3-

14、1 電梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖電梯信號控制基本由PLC軟件實現(xiàn)。輸入到PLC的控制信號有運(yùn)行方式選擇（如自動、有司機(jī)、檢修、消防運(yùn)行方式等）、運(yùn)行控制、轎內(nèi)指令、層站召喚、安全保護(hù)信號、開關(guān)門及限位信號、門區(qū)和平層信號等。電梯信號控制系統(tǒng)如圖32所示：圖3-2 電梯信號控制系統(tǒng)第四章 控制系統(tǒng)分析 4.1 繼電器控制系統(tǒng)電梯繼電器控制系統(tǒng)是最早的一種實現(xiàn)電梯控制的方法。但是，進(jìn)入九十年代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對電梯的安全性、可靠性的要求越來越高，繼電器控制的弱點(diǎn)就越來越明顯。 電梯繼電器控制系統(tǒng)存在很多的問題：系統(tǒng)觸點(diǎn)繁多、接線線路復(fù)雜，且觸點(diǎn)容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而

15、故障率較高；普通控制電器及硬件接線方法難以實現(xiàn)較復(fù)雜的控制功能，使系統(tǒng)的控制功能不易增加，技術(shù)水平難以提高；電磁機(jī)構(gòu)及觸點(diǎn)動作速度比較慢，機(jī)械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度難以提高；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機(jī)械動作噪音大；由于線路復(fù)雜，易出現(xiàn)故障，因而保養(yǎng)維修工作量大，費(fèi)用高，而且檢查故障困難，費(fèi)時費(fèi)工。電梯繼電器控制系統(tǒng)故障率高，大大降低了電梯的可靠性和安全性，經(jīng)常造成停梯，給乘用人員帶來不便和驚憂，且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會造成電梯機(jī)械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。4.2 計算機(jī)控制系統(tǒng)計算機(jī)控制系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域中，其主機(jī)一般采用能夠在惡劣工業(yè)環(huán)境下可靠運(yùn)行的工控機(jī)。工控機(jī)有通用微機(jī)應(yīng)

16、用發(fā)展而來，在硬件結(jié)構(gòu)方面總線標(biāo)準(zhǔn)化程度高，品種兼容性強(qiáng)，軟件資源豐富，能提供實時操作系統(tǒng)的支持，故對要求快速，實時性強(qiáng)，模型復(fù)雜的工業(yè)對象的控制占有優(yōu)勢。但是，它的使用和維護(hù)要求工作人員應(yīng)具有一定的專業(yè)知識，技術(shù)水平較高，且工控機(jī)在整機(jī)水平上尚不能適應(yīng)惡劣工作環(huán)境?？删幊炭刂破鲗Υ诉M(jìn)行了改進(jìn)，變通用為專用，有利于降低成本，縮小體積，提高可靠性等特性，更適應(yīng)過程控制的要求。4.3 PLC控制系統(tǒng)可編程序控制器(PLC最早是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點(diǎn)，目前，電梯的繼電器控制方式已逐漸被PLC控制所代替。同時，由于電機(jī)交流

17、變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動方式已由原來直流調(diào)速逐漸過渡到了交流變頻調(diào)速。因此，PLC控制技術(shù)加變頻調(diào)速技術(shù)己成為現(xiàn)代電梯行業(yè)的一個熱點(diǎn)?？删幊绦蚩刂破鞯膽?yīng)用領(lǐng)域，在發(fā)達(dá)的工業(yè)國家，可編程序控制器已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在所有的工業(yè)部門，隨著可編程序控制器的性能價格比的不斷提高，過去許多使用專用計算機(jī)的場合也可以使用可編程序控制器。比如用在開關(guān)量的控制，這是可編程序控制器最基本最廣泛的應(yīng)用，它的輸入和輸出信號都是只有通、斷狀態(tài)的開關(guān)量信號，這種控制與繼電器控制最為接近，可以用價格較低，僅有開關(guān)量控制的功能的可編程序控制器作為繼電器控制系統(tǒng)的替代物。開關(guān)量邏輯控制可以用于單臺設(shè)備，也可以用于自動線生產(chǎn)線

18、，如機(jī)床控制、沖壓、鑄造機(jī)械、運(yùn)輸帶、包裝機(jī)械的控制，同樣也可以用于電梯的控制?？删幊绦蚩刂破鞯奶攸c(diǎn)： 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng) 控制系統(tǒng)構(gòu)成簡單、通用性強(qiáng) 編程簡單，使用、維護(hù)方便 組合方便、功能強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣體積小、重量輕、功耗低通過上述的簡述，PLC電梯控制系統(tǒng)應(yīng)能夠達(dá)到如下要求：（1）安全性電梯是運(yùn)送乘客的，即使載貨電梯通常也有人伴隨，因此對電梯的第一要求便是安全。電梯中設(shè)置有必要的安全措施，它們主要有： 超速保護(hù)裝置 轎廂超越上、下極限工作位置時，切斷控制電路的裝置，交流電梯（除雜物電梯）還應(yīng)有切斷主電路電源的裝置，直流電梯在井道上、下端站前，應(yīng)有強(qiáng)迫減速裝置。 撞底緩沖裝置 對三相交

19、流電源應(yīng)設(shè)斷相保護(hù)的裝置和相序保護(hù)裝置 應(yīng)設(shè)置廳門、轎門電氣聯(lián)鎖裝置 電梯因中途停電或電氣系統(tǒng)有故障不能運(yùn)行時，應(yīng)有轎廂慢速移動措施（2）可靠性電梯的可靠性也很重要，如果一部電梯工作起來經(jīng)常出故障，就會影響人們正常的生產(chǎn)、生活，給人們造成很大的不便。不可靠也是事故的隱患，是不安全的起因。要想提高電梯的可靠性，首先應(yīng)提高構(gòu)成電梯的各個零、部件的可靠性，只有每個零、部件都是可靠的，整部電梯才可能是可靠的。（3）乘坐舒適感根據(jù)人們生活中的經(jīng)驗證明，在運(yùn)動速度不變的情況下，速度值的大小對人們的器官基本上沒有什么影響，這只是指人們沿地面或空中的沿與地面平行的任意方向運(yùn)動的情況而言的。高速的升降運(yùn)動就和上

20、述運(yùn)動有所不同。這是由于在升降運(yùn)動中，人體周圍氣壓的迅速變化，對人們的器官產(chǎn)生影響。例如耳膜會感到壓力而嗡嗡響等等。只要采取一定措施，這些影響是可以消除的。所以目前電梯的運(yùn)行速度雖已高達(dá)10m/s。仍能使乘客無大的不適感。（5）停站準(zhǔn)確性（6）電梯理想運(yùn)行曲線根據(jù)大量的研究和實驗表明，人可接受的最大加速度為am1.5m/s2，加速度變化率m3m/s3,電梯的理想運(yùn)行曲線按加速度可劃分為三角形、梯形和正弦波形，由于正弦波形加速度曲線實現(xiàn)較為困難，而三角形曲線最大加速度和在啟動及制動段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的加速度變化率均大于梯形曲線，即 m跳變到-m或由-m跳變到 m的加速度變化率，故很少采用，因梯形曲線容

21、易實現(xiàn)并且有良好加速度變化率頻繁指標(biāo)，故被廣泛采用。變頻器構(gòu)成的電梯系統(tǒng)，當(dāng)變頻器接收到控制器發(fā)出的呼梯方向信號，變頻器依據(jù)設(shè)定的速度及加速度值，啟動電動機(jī)，達(dá)到最大速度后，勻速運(yùn)行，在到達(dá)目的層的減速點(diǎn)時，控制器發(fā)出切斷高速度信號，變頻器以設(shè)定的減速度將最大速度減至爬行速度，在減速運(yùn)行過程中，變頻器的能夠自動計算出減速點(diǎn)到平層點(diǎn)之間的距離，并計算出優(yōu)化曲線，從而能夠按優(yōu)化曲線運(yùn)行，使低速爬行時間縮短至0.3s,在電梯的平層過程中變頻器通過調(diào)整平層速度或制動斜坡來調(diào)整平層精度。即當(dāng)電梯停得太早時，變頻器增大低速度值或減少制動斜坡值，反之則減少低速度值或增大制動斜坡值，在電梯到距平層位置410c

22、m時，有平層開關(guān)自動斷開低速信號，系統(tǒng)按優(yōu)化曲線實現(xiàn)高精度的平層，從而達(dá)到平層的準(zhǔn)確可靠。（其速度曲線如下所示）圖2-2 拋物線直線綜合速度曲線拋物線直線綜合速度曲線的加速時間的起始階段（ta/n）和最末段（ta/n）均為拋物線形速度曲線，而中間段（n-2）ta/n為直線形的速度曲線；n為起動時間系數(shù)。第五章 電梯的電氣控制系統(tǒng)5.1 概述電氣控制系統(tǒng)是電梯的兩大系統(tǒng)之一。電氣控制系統(tǒng)由控制柜、曳引電動機(jī)、制動器、減速器、開關(guān)門電動機(jī)及開關(guān)門調(diào)速開關(guān)、極限開關(guān)等幾十電器元件構(gòu)成。電氣控制系統(tǒng)決定著電梯的性能、自動化程度和運(yùn)行可靠性。隨著科學(xué)和、技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)引進(jìn)工作的進(jìn)一步開展，電氣控制系統(tǒng)

23、發(fā)展換代迅速。在國產(chǎn)電梯中，在中間邏輯控制方面，已淘汰繼電器控制，采用PLC和微機(jī)控制。在拖動方面，除速度V0.63m/s的底速電梯仍有部分產(chǎn)品采用交流雙電動機(jī)變極調(diào)速外，對于速度V1.0m/s的各類電梯，均采用交流調(diào)壓調(diào)速和交流調(diào)頻調(diào)速拖動系統(tǒng)。新電氣控制系統(tǒng)和拖動系統(tǒng)的出現(xiàn)，不但改善了電梯的性能，而且提高了電梯的運(yùn)行可靠性能，使我國的電梯工業(yè)提高到一個新的水平，基本實現(xiàn)乘用安全、可靠、舒適的愿望。5.2 電梯電氣控制系統(tǒng)中的資源配置（1）控制柜控制柜電梯控制柜安裝在曳引機(jī)旁邊，是電梯的電氣裝置和信號控制中心。早期的電梯控制柜中有接觸器、繼電器、電容、電阻器、信號繼電器、供電變壓器及整流器等

24、。隨著電腦、電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電梯控制柜變得越來越小，功能越來越強(qiáng)，目前，電梯控制柜大多由PLC和變頻器組成或由全電腦板控制。它們的控制方法各不相同，但是最終目的都是一樣，就是達(dá)到對交流電動機(jī)進(jìn)行控制?？刂乒竦碾娫从蓹C(jī)房的總電源開關(guān)引入，電梯控制信號由電線管或線槽引出，進(jìn)入井道，再由扁型或圓型隨行電纜傳輸。由控制柜接觸器引出的驅(qū)動電力線，用電線管送至曳引機(jī)的電動機(jī)接線端子。另外，信號交換控制線分別接到井道中各層接線盒中，構(gòu)成電梯控制系統(tǒng)線路。（2）曳引電動機(jī)電梯曳引機(jī)在運(yùn)行過程中需頻繁的起動、制動，而且荷負(fù)變化大，需要專用的電動機(jī)。對曳引電動機(jī)有如下的技術(shù)性能要求：電動機(jī)為短時重復(fù)工作制，應(yīng)

25、能頻繁起動、制動及正反轉(zhuǎn)運(yùn)行；能適應(yīng)一定的電源電壓波動，有足夠起動力矩，能滿足轎廂滿足負(fù)荷起動、加速迅速的要求；起動電流要??；要有較硬的機(jī)械特性，不會因電梯載重的變化而引起電梯運(yùn)行速度的過大變化，而能由電動機(jī)本身的性質(zhì)來控制電梯在滿載下行或空載上行時的速度。；要有良好的調(diào)速性能，尤其在低速時，轉(zhuǎn)矩不能下降太大，避免造成電機(jī)步進(jìn)；應(yīng)運(yùn)行平穩(wěn)、工作可靠、噪音小且維護(hù)簡單。根據(jù)以上要求，選用系列電梯專用籠型雙速交流異步電動機(jī)。（3）門電機(jī)門電機(jī)選用他勵直流電動機(jī)。（4）減速器對于有齒輪曳引機(jī)，在曳引電動機(jī)轉(zhuǎn)軸和曳引輪轉(zhuǎn)軸之間安裝減速器(箱，目的是將電動機(jī)軸輸出的較大轉(zhuǎn)速降低到曳引輪所需的較低轉(zhuǎn)速，同

26、時得到較大的曳引轉(zhuǎn)矩，以適應(yīng)電梯運(yùn)行的要求。減速器多采用蝸輪蝸桿傳動，根據(jù)減速器的不同結(jié)構(gòu)，按傳動方式分為蝸輪蝸桿傳動（常用）和斜齒輪傳動。蝸輪蝸桿傳動(蝸桿減速器是由帶主動軸的蝸桿與安裝在殼體軸承上帶從動軸的蝸輪組成的。特點(diǎn)：傳動比大（可達(dá)18120）、噪聲小、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小、安全可靠；而且當(dāng)由蝸輪傳動蝸桿時，反效率低，有一定的自鎖能力；可以增加電梯制動力矩安全系數(shù)，增加電梯停車時的安全性。（5）制動當(dāng)電梯動力電源失電或控制電路電源失電時，制動器能自動進(jìn)行制動。當(dāng)轎廂載有125額定載荷并以額定速度運(yùn)行時，制動器應(yīng)能使曳引機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。電梯正常運(yùn)行時，制動器應(yīng)在持續(xù)通電情況下保持松

27、開狀態(tài)，斷開制動器的控制電路后，電梯應(yīng)無附加延遲地被有效制動。（結(jié)構(gòu)如圖51）圖51 制動器構(gòu)造圖制動器的工作原理是：當(dāng)電梯處于靜止?fàn)顟B(tài)時，曳引電動機(jī)、電磁制動器的線圈中無電流通過，這時因制動電磁鐵的鐵心之間沒有吸引力，制動瓦塊在制動彈簧的壓力作用下，將制動輪抱緊，保證了電梯處于不工作的靜止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)曳引電動機(jī)通電旋轉(zhuǎn)的瞬間，制動電磁鐵中的線圈也同時通上電流，電磁鐵心迅速磁化吸合的同時，帶動制動臂克服制動彈簧的作用力，使制動瓦塊張開，與制動輪完全脫離，從而使電梯在無制動力的情況下得以運(yùn)行；當(dāng)電梯轎廂到達(dá)所需層站停車時，曳引電動機(jī)失電，制動電磁鐵中的線圈也同時失電，電磁鐵心中的磁力迅速消失，鐵心在

28、制動彈簧的作用下通過制動臂復(fù)位，使制動瓦塊再次將制動輪抱住，則電梯停止。（6）限速器安全鉗電梯中限速器與安全鉗成對出現(xiàn)和使用，是電梯中最重要的一道安全保護(hù)裝置。作用：超載、打滑、斷繩、控制失控等時，電梯轎廂超速向下墜落，限速器安全鉗動作，將轎廂緊緊地卡在導(dǎo)軌之間。電梯一般只在轎廂側(cè)設(shè)置限速器與安全鉗。組成：限速器、限速鋼絲繩、安全鉗、底坑張緊裝置。工作原理：當(dāng)轎廂運(yùn)行時，通過限速鋼絲繩帶動限速輪旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轎廂向下運(yùn)行速度超過電梯額定速度的115以上時，限速器上的電氣開關(guān)先動作，切斷電梯安全回路，曳引電動機(jī)和制動器的電源失電，制動器動作并抱閘；甩塊或飛球所產(chǎn)生的離心力相應(yīng)增大使限速器機(jī)械動作，楔塊

29、便卡住限速鋼絲繩。由于矯廂仍會繼續(xù)向下運(yùn)行，將安全鉗連動裝置向上提起，將矯廂緊緊地卡在導(dǎo)軌之間。（7）緩沖器緩沖器的作用是電梯最后一道保護(hù)裝置。將運(yùn)動著的轎廂和對重在一定的緩沖行程或時間內(nèi)減速停止。緩沖器安裝在底坑內(nèi)，2噸以上電梯轎廂下裝兩個緩沖器，2噸以下電梯轎廂下裝1個緩沖器。對重側(cè)一般只配1個緩沖器。（8）對重作用：減小電梯曳引機(jī)的輸出功率；減小曳引輪與鋼絲繩之間的摩擦曳引力，延長鋼絲繩壽命；如果電梯在“沖頂”和“蹲底”時，使電梯失去曳引條件。（9）各種按鈕在控制系統(tǒng)的面板上主要使用了兩種按鈕，一種是旋鈕，另一種是觸點(diǎn)觸發(fā)式按鈕。旋鈕用于運(yùn)行狀態(tài)的選擇，在此系統(tǒng)中，主要有兩種運(yùn)行狀態(tài)：運(yùn)

30、行和檢修。剩下的所有按鈕均采用觸點(diǎn)觸發(fā)式按鈕，即按下即接通，松開即復(fù)位。（10）傳感器超重傳感器是為了防止超重而設(shè)置的，若廂內(nèi)重量超過標(biāo)準(zhǔn)，則無法關(guān)門，電梯無法上行或下行運(yùn)行。（11）關(guān)門防夾檢測裝置的種類有：接觸式安全觸板式（動作力0.5kg）；感應(yīng)式光電式：不接觸。作用是防止在關(guān)門時有人進(jìn)出夾到乘客而設(shè)置的保護(hù)裝置，第六章電梯模型PLC控制系統(tǒng)設(shè)計電梯除了了解其結(jié)構(gòu)和原理，要求還能夠進(jìn)行簡單的設(shè)計。由于電梯的運(yùn)行是根據(jù)樓層和轎廂的呼叫信號、行程信號進(jìn)行控制，而樓層和轎廂的呼叫是隨機(jī)的，因此，電梯的相應(yīng)狀態(tài)適時的控制電梯的運(yùn)行。另外，轎廂的位置是由脈沖編碼器的脈沖數(shù)確定，并送PLC的計數(shù)器來

31、進(jìn)行控制。同時，每層樓設(shè)置一個接近開關(guān)用于檢測系統(tǒng)的樓層信號。為便于觀察，對電梯的運(yùn)行方向以及電梯所在的樓層進(jìn)行顯示，采用LED和發(fā)光管顯示，而對樓層和轎廂的呼叫信號以指示燈顯示(開關(guān)上帶有指示燈。為了提高電梯的運(yùn)行效率和平層的精度，系統(tǒng)要求PLC能對轎廂的加、減速以及制動進(jìn)行有效的控制。根據(jù)轎廂的實際位置以及交流調(diào)速系統(tǒng)的控制算法來實現(xiàn)。為了電梯的運(yùn)行安全，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置可靠的故障保護(hù)和相應(yīng)的顯示15。采用PLC實現(xiàn)的電梯控制系統(tǒng)由以下幾個主要部分構(gòu)成如圖4-1所示。圖4-1 PLC實現(xiàn)的電梯控制系統(tǒng)主要構(gòu)成部分根據(jù)電梯所處的位置和運(yùn)行方向，在編程中，采用了四個優(yōu)先級隊列，即上行優(yōu)先級隊列、上行

32、次優(yōu)先級隊列、下行優(yōu)先級隊列、下行次優(yōu)先級隊列。其中，上行優(yōu)先級隊列為電梯向上運(yùn)行時，在電梯所處位置以上樓層所發(fā)出的向上運(yùn)行的呼叫信號，該呼叫信號所對應(yīng)的樓層所具有的脈沖數(shù)存放的寄存器所構(gòu)成的陣列。上行次優(yōu)先級隊列為電梯向上運(yùn)行時，在電梯所處位置以下樓層所發(fā)出的向上運(yùn)行的呼叫信號，該呼叫信號所對應(yīng)的樓層所具有的脈沖數(shù)存放的寄存器所構(gòu)成的隊列?？刂葡到y(tǒng)在電梯運(yùn)行中實時排列的四個優(yōu)先級陳列，為實現(xiàn)隨機(jī)邏輯控制提供了基礎(chǔ)。當(dāng)電梯以某一運(yùn)行方向接近某樓層的減速位置時，判別該樓層是否有同向的呼叫信號(上行呼叫標(biāo)志寄存器、下行呼叫標(biāo)志寄存器、有呼叫請求時，相應(yīng)寄存器為l，否則為0，如有，將相應(yīng)的寄存器的脈

33、沖數(shù)與比較寄存器進(jìn)行比較，如相同，則在該樓層減速停車：如果不相同，則將該寄存器數(shù)據(jù)送入比較寄存器，并將原比較寄存器數(shù)據(jù)保存，執(zhí)行該樓層的減速停車。該動作完畢后，將被保存的數(shù)據(jù)重新送入比較寄存器，以實現(xiàn)隨機(jī)邏輯控制。系統(tǒng)還利用行程判斷樓層，并轉(zhuǎn)化成BCD碼輸出，通過硬件接口電路以LED顯示。元M40DR和一個擴(kuò)展單元E16DR來完成電梯控制系統(tǒng)的邏輯控制。6.1I/O分配表I/O分配表如表4-1所示。表4-1 輸入分配表上行1樓呼入信號X1下行2樓呼入信號X13上行2樓呼入信號X2下行3樓呼入信號X14上行3樓呼入信號X3下行4樓呼入信號X15上行4樓呼入信號X4樓層限位開關(guān)信號F1X21下行1樓呼入信號X12樓層限位開關(guān)信號F2X22樓層限位開關(guān)信號F3X23樓層限位開關(guān)信號F5X25樓層限位