電梯系統(tǒng)需求分析

1、需求分析性能需求圖1電梯系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖:曳引輪P瀑速箱控制裝七1、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)部分曳引驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為電梯的核心部分，對(duì)電梯的起動(dòng)、加速、穩(wěn)速 運(yùn)行和制動(dòng)減速起著控制作用，其性能直接影響電梯的起動(dòng)、制動(dòng)、 加減速度、平層精度和乘坐舒適性等指標(biāo)。對(duì)曳引電動(dòng)機(jī)有如下的技 術(shù)性能要求：a、電動(dòng)極為短時(shí)重復(fù)工作制，應(yīng)能頻繁起動(dòng)、制動(dòng)及正反轉(zhuǎn)運(yùn)行b、能適應(yīng)一定的電源電壓波動(dòng)，有足夠啟動(dòng)力矩，能滿足轎廂滿 負(fù)荷啟動(dòng)、加速的要求；c、起動(dòng)電流小；d、要有較硬的機(jī)械特性，不會(huì)因電梯載重的變化而引起電梯運(yùn)行 速度的過(guò)大變化；e、要有良好的調(diào)速性能，尤其在低速時(shí)，轉(zhuǎn)矩不能下降太大，避 免造成電機(jī)步進(jìn)；f、應(yīng)運(yùn)行平穩(wěn)、工作可靠

2、、噪聲小且維護(hù)簡(jiǎn)單。2、PLC部分PLC作為邏輯控制部件，與驅(qū)動(dòng)部分通訊采用的是開(kāi)關(guān)量而不用 模擬量。曳引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制是閉環(huán)的， 其轉(zhuǎn)速的檢測(cè)由和電動(dòng)機(jī) 同軸旋轉(zhuǎn)的光電編碼器完成，這樣保證了平層的精度以及運(yùn)行的可靠 性。在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，PLC通過(guò)編碼器記憶各點(diǎn)的位置，實(shí)際使用時(shí) P LC根據(jù)運(yùn)行距離，決定運(yùn)行的速度。PLC處理的邏輯信號(hào)有：a、樓層計(jì)數(shù)信號(hào)，該信號(hào)用來(lái)識(shí)別電梯所在的樓層位置以及位 置的變化情況，是控制電梯運(yùn)行的重要依據(jù)。b、呼梯、選層信號(hào)，用以登記呼梯和選層情況，以便確定電梯 的啟動(dòng)和運(yùn)行。c、定向信號(hào)，它根據(jù)電梯當(dāng)前所在位置以及呼梯、選層情況決 定電梯的運(yùn)行反向。d、換速信

3、號(hào)，用于停車前的換速控制。e、主控制信號(hào)，用來(lái)控制電梯的啟動(dòng)、運(yùn)行和?？俊、其他信號(hào)：開(kāi)、關(guān)門控制，樓層顯示，呼梯，選層顯示，單、 雙控制，安全條件自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)平層，消防等各種控制信號(hào)。3、驅(qū)動(dòng)單元部分基于時(shí)光IMS系列通用型伺服控制器，本系統(tǒng)采用電梯專用交 流伺服控制器，外形如圖1所示。此控制器厚度僅為一塊磚的厚度， 便于安裝，適配功率為11kW，載重1000kG，最大電梯速度2m/s。 控制器硬件電路原理圖1IPug氣阿也整峙T 找石信專 功颱信號(hào)!皿-t打一|1VI圖2硬件電路原理圖 電梯專用伺服控制系統(tǒng)的性能a、正反向運(yùn)行靈活，能夠頻繁起停，且啟動(dòng)停止曲線可調(diào)。b、輸入電壓范圍為3

4、80V440V，允許的波動(dòng)范圍+10%-1 5%，基本滿足一般電源的要求c、 從OHz到基頻能夠以最大三倍額定轉(zhuǎn)矩的恒轉(zhuǎn)矩輸出，保證 了電梯剛啟動(dòng)時(shí)就有足夠的力矩，且在啟動(dòng)后輸出電流小。d、具有多種保護(hù)功能：過(guò)電流、過(guò)電壓、功率模塊過(guò)熱、欠電 壓、過(guò)載保護(hù)，QMCL語(yǔ)言編程錯(cuò)誤保護(hù)。e、內(nèi)部的電流環(huán)保證了在電梯載重不同的情況下電梯運(yùn)行速度 的平穩(wěn)性。f、與控制交流同步電動(dòng)機(jī)相比，省去了勵(lì)磁電源或者永磁裝置， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電機(jī)壽命長(zhǎng)。g、具有一個(gè)機(jī)電式制動(dòng)器，當(dāng)主電路斷電或控制電路斷電時(shí)， 制動(dòng)器必須動(dòng)作。切斷制動(dòng)器電流，至少應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立的電氣裝置來(lái) 實(shí)現(xiàn)。h、采用了零速抱閘制動(dòng)技術(shù)，使機(jī)械摩擦制

5、動(dòng)過(guò)程減少到極限 狀態(tài)。i、具有先進(jìn)的速度圖形生成器：根據(jù)人體工程學(xué)原理，做到 運(yùn)行曲線起停平穩(wěn)。并能真正做到直接停靠，提高了電梯的使用效率。 速度運(yùn)行曲線J1 11 -t+1J4ij1 L圖3速度運(yùn)行曲線為了提高乘客乘坐的舒適性，加減速曲線采用 S曲線方式，使 電機(jī)的運(yùn)行曲線平滑，不但把對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的瞬時(shí)擾動(dòng)降到最低，還可 提高機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度和控制精度，使得各種構(gòu)件的磨損率顯著降低，同 時(shí)也增加人的舒適性。二、功能需求（以下只給出前三層）1主要控制需求：（1）電梯運(yùn)行到召喚位置后，能夠自動(dòng)開(kāi)/關(guān)門，而且也能夠手動(dòng)開(kāi) /關(guān)門。（2）電梯內(nèi)指令和外部召喚指令的記憶，消除，并利用多個(gè)指示燈顯 示電梯內(nèi)

6、指令和外部指令。（3）方向選擇功能 電梯接受到指令能夠自動(dòng)判別的運(yùn)行方向， 并發(fā) 出指令。（4）電梯轎箱門由一個(gè)小功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，箱門打開(kāi)；電 機(jī)反轉(zhuǎn)，箱門關(guān)閉；并具有延時(shí)開(kāi)/關(guān)門功能，箱門上有紅外線檢測(cè) 裝置，防止箱門關(guān)閉時(shí)夾傷乘客。（5）平層提前減速和啟動(dòng)加速功能（6）在電梯的行程的起始端安裝行程開(kāi)關(guān)，防止電梯運(yùn)行超程，撞 壞建筑物，傷害到乘客2. 詳細(xì)控制需求1. 系統(tǒng)應(yīng)具備：有司機(jī)、無(wú)司機(jī)、消防三種工作模式。2. 系統(tǒng)應(yīng)具備下列幾項(xiàng)控制功能：1）自動(dòng)響應(yīng)層樓召喚信號(hào)（含上召喚和下召喚）。2）自動(dòng)響應(yīng)轎廂服務(wù)指令信號(hào)。3）自動(dòng)完成轎廂樓層位置的顯示（二進(jìn)制方式）4）自動(dòng)顯示電梯運(yùn)

7、行方向。5）具有電梯直達(dá)功能和反向最遠(yuǎn)停站功能。3. 系統(tǒng)提供的輸入控制信號(hào)：AYS向上行駛按鈕AYX向下行駛按鈕YSJ有/無(wú)司機(jī)選擇開(kāi)關(guān)1YC 樓行程開(kāi)關(guān)2YC二樓行程開(kāi)關(guān)3YC三樓行程開(kāi)關(guān)A1J 一樓指令按鈕A2J二樓指令按鈕A3J三樓指令按鈕AJ指令專用開(kāi)關(guān)（直駛）ZXF置消防開(kāi)關(guān)A1S 一樓上召喚按鈕A2S二樓上召喚按鈕A2X二樓下召喚按鈕A3S三樓上召喚按鈕A3X三樓下召喚按鈕4. 系統(tǒng)需要輸出的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)：KM開(kāi)門顯示GM關(guān)門顯示MGB門關(guān)閉顯示DCS上行顯示DCX下行顯示S上行繼電器（控制電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)）X下行繼電器（控制電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)）YX運(yùn)行顯示A LED七段顯示器a段發(fā)光二極管B

8、 LED七段顯示器b段發(fā)光二極管C LED七段顯示器c段發(fā)光二極管D LED七段顯示器d段發(fā)光二極管E LED七段顯示器e段發(fā)光二極管F LED七段顯示器f段發(fā)光二極管G LED七段顯示器g段發(fā)光二極管1DJA 一樓指令信號(hào)登記顯示2DJA二樓指令信號(hào)登記顯示3DJA三樓指令信號(hào)登記顯示IDAS 樓上召喚信號(hào)登記顯示2DAS二樓上召喚信號(hào)登記顯示2DAX二樓下召喚信號(hào)登記顯示3DAS三樓上召喚信號(hào)登記顯示3DAX三樓下召喚信號(hào)登記顯示三、接口需求1、I /0點(diǎn)的估算：系統(tǒng)的輸入點(diǎn)有：門廳召喚按鈕6個(gè)輸入點(diǎn)；轎內(nèi)指令按鈕4個(gè) 點(diǎn)；樓層感應(yīng)器4個(gè)點(diǎn)；門區(qū)感應(yīng)I點(diǎn)；手動(dòng)開(kāi)門I點(diǎn)：共計(jì)輸入點(diǎn) 16點(diǎn)。

9、而輸出點(diǎn)有：快慢速接觸器 2點(diǎn)；上下行接觸器2點(diǎn)；樓層 指示燈4點(diǎn)；門鎖1個(gè)點(diǎn)；共計(jì)輸出點(diǎn)9點(diǎn)?？傆?jì)I /0點(diǎn)數(shù)為16/ 9；四、可靠性和可用性需求1、PLC的控制技術(shù)(1) PLC實(shí)現(xiàn)控制的過(guò)程一般是：圖4 PLC典型開(kāi)機(jī)流程PLC典型開(kāi)機(jī)流程：輸入刷新-再運(yùn)行用戶程序-再輸出刷新-再 輸入刷新-再運(yùn)行用戶程序-再輸出刷新 永不停止地循環(huán)反復(fù)地 進(jìn)行著。圖4所示的流程圖反映的就是上述過(guò)程。它也反映了信息的時(shí)間 關(guān)系。有了上述過(guò)程，用PLC實(shí)現(xiàn)控制顯然是可能的。因?yàn)椋河辛溯?入刷新，可把輸入電路監(jiān)控得到的輸入信息存入 PLC的輸入映射區(qū)； 經(jīng)運(yùn)行用戶程序，輸出映射區(qū)將得到變換后的信息；再經(jīng)輸出

10、刷新， 輸出鎖存器將反映輸出映射區(qū)的狀態(tài)，并通過(guò)輸出電路產(chǎn)生相應(yīng)的輸 出。又由于這個(gè)過(guò)程是永不停止地循環(huán)反復(fù)地進(jìn)行著，所以，輸出總 是反映輸入的變化的。只是響應(yīng)的時(shí)間上，略有滯后。當(dāng)然，這個(gè)滯 后不宜太大，否則，所實(shí)現(xiàn)的控制不那么及時(shí)，也就失去控制的意義。為此，PLC的工作速度要快。速度快、執(zhí)行指令時(shí)間短，是PLC 實(shí)現(xiàn)控制的基礎(chǔ)。事實(shí)上，它的速度是很快的，執(zhí)行一條指令，多的 幾微秒、幾十微秒，少的才零點(diǎn)幾，或零點(diǎn)零幾微秒。而且這個(gè)速度 還在不斷提咼中。三、運(yùn)行環(huán)境約束電梯是安裝在建筑物內(nèi)的用來(lái)往返運(yùn)輸旅客的交通工具。電梯通常是安全可靠并易于使用的，通常用于樓層間進(jìn)出和不同層間的運(yùn) 行，安全系

11、統(tǒng)是由設(shè)計(jì)、日常調(diào)整及檢查來(lái)保證的。典型的電梯安裝 是從建筑物井道中完成的。電梯的支撐以及需要的附加設(shè)備是在電梯 機(jī)房?jī)?nèi)安裝完成的，通常在電梯系統(tǒng)的最高部分，基坑則位于最低的 部分。同時(shí)需要一些輔助設(shè)施，包括：驅(qū)動(dòng)設(shè)備的電源和機(jī)房?jī)?nèi)的現(xiàn) 代化空調(diào)系統(tǒng)；必須提供的通道包括樓層與電梯比鄰的直通電梯前室 的疏散廳。為了方便維護(hù)和修理，必須有通向機(jī)房和基坑的入口。電 梯的安裝者對(duì)于井道、機(jī)房、基坑、疏散廳的建筑結(jié)構(gòu)往往很少關(guān)心， 建筑師和結(jié)構(gòu)工程師提供的緊急出口的尺寸、 建筑荷載、以及其他附 屬需求是非常重要的。設(shè)備運(yùn)行時(shí)釋放的熱量及規(guī)定的廢氣排放，由通風(fēng)與空調(diào)工程師解決；電氣工程師根據(jù)設(shè)備的品質(zhì)特性

12、設(shè)計(jì)必要的 電源設(shè)備。在建筑物出現(xiàn)緊急情況下，由于電梯的強(qiáng)制操作約束規(guī)則的限 制，必須建立建筑物的生命安全系統(tǒng)與設(shè)定的電梯系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)信號(hào)接 口。一般認(rèn)為，由于電梯設(shè)備故障、電源故障以及可能的對(duì)乘客的誤 導(dǎo)，設(shè)置轎箱內(nèi)外的通信是非常必要的。 顧客應(yīng)該能夠利用轎箱內(nèi)報(bào) 警和通信系統(tǒng)向外界通報(bào)一些轎箱內(nèi)的緊急情況。到目前為止，電梯監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)可以制作得非常精良，并且可以預(yù)報(bào)電梯故障、給乘客 提供輔助需要的通知或潛在危害的預(yù)警。四、軟件系統(tǒng)的確認(rèn)測(cè)試準(zhǔn)則1、PLC的性能指標(biāo)(1) 存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量是指用戶程序存儲(chǔ)器的容量。用戶程序存儲(chǔ)器的容量 大，可以編制出復(fù)雜的程序。一般來(lái)說(shuō)，小型 PLC的用戶存儲(chǔ)

13、器容 量為幾千字，而大型機(jī)的用戶存儲(chǔ)器容量為幾萬(wàn)字。(2) I/O點(diǎn)數(shù)輸入/輸出(I/O)點(diǎn)數(shù)是PLC可以接受的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的 總和，是衡量PLC性能的重要指標(biāo)。I/O點(diǎn)數(shù)越多，外部可接的輸入 設(shè)備和輸出設(shè)備就越多，控制規(guī)模就越大。（3）掃描速度掃描速度是指PLC執(zhí)行用戶程序的速度，是衡量PLC性能的重 要指標(biāo)。一般以掃描1K字用戶程序所需的時(shí)間來(lái)衡量掃描速度，通 常以ms/K字為單位。PLC用戶手冊(cè)一般給出執(zhí)行各條指令所用的時(shí) 間，可以通過(guò)比較各種 PLC執(zhí)行相同的操作所用的時(shí)間，來(lái)衡量掃 描速度的快慢。（4）指令的功能與數(shù)量指令功能的強(qiáng)弱、數(shù)量的多少也是衡量 PLC性能的重要指標(biāo)。

14、編程指令的功能越強(qiáng)、數(shù)量越多，PLC的處理能力和控制能力也越強(qiáng)， 用戶編程也越簡(jiǎn)單和方便，越容易完成復(fù)雜的控制任務(wù)。（5）內(nèi)部元件的種類與數(shù)量在編制PLC程序時(shí)，需要用到大量的內(nèi)部元件來(lái)存放變量、中 間結(jié)果、保持?jǐn)?shù)據(jù)、定時(shí)計(jì)數(shù)、模塊設(shè)置和各種標(biāo)志位等信息。這些 元件的種類與數(shù)量越多，表示 PLC的存儲(chǔ)和處理各種信息的能力越 強(qiáng)。（6）特殊功能單元特殊功能單元種類的多少與功能的強(qiáng)弱是衡量PLC產(chǎn)品的一個(gè)重要指標(biāo)。近年來(lái)各 PLC廠商非常重視特殊功能單元的開(kāi)發(fā)，特殊 功能單元種類日益增多，功能越來(lái)越強(qiáng)，使PLC的控制功能日益擴(kuò)大（7）可擴(kuò)展能力PLC的可擴(kuò)展能力包括I/O點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展、存儲(chǔ)容量的擴(kuò)展

15、、聯(lián)網(wǎng) 功能的擴(kuò)展、各種功能模塊的擴(kuò)展等。在選擇 PLC時(shí)，經(jīng)常需要考 慮PLC的可擴(kuò)展能力。五、將來(lái)可能提出的要求PLC部分：1. 向高速度、大容量方向發(fā)展為了提高PLC的處理能力，要求PLC具有更好的響應(yīng)速度和更大 的存儲(chǔ)容量。目前，有的PLC的掃描速度可達(dá)0.1ms/k步左右。PLC 的掃描速度已成為很重要的一個(gè)性能指標(biāo)。在存儲(chǔ)容量方面，有的PLC最高可達(dá)幾十兆字節(jié)。為了擴(kuò)大存儲(chǔ) 容量，有的公司已使用了磁泡存儲(chǔ)器或硬盤。2. 向超大型、超小型兩個(gè)方向發(fā)展當(dāng)前中小型PLC比較多，為了適應(yīng)市場(chǎng)的多種需要，今后PLC要 向多品種方向發(fā)展，特別是向超大型和超小型兩個(gè)方向發(fā)展。 現(xiàn)已有 I/O點(diǎn)數(shù)

16、達(dá)14336點(diǎn)的超大型PLC，其使用32位微處理器，多CPU 并行工作和大容量存儲(chǔ)器，功能強(qiáng)。小型PLC由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，使配置更加靈活，為了市場(chǎng)需要已開(kāi)發(fā)了各種簡(jiǎn)易、 經(jīng)濟(jì)的超小型微型PLC,最小配置 的I/O點(diǎn)數(shù)為816點(diǎn)，以適應(yīng)單機(jī)及小型自動(dòng)控制的需要，如三菱 公司a系列PLC。3. PLC大力開(kāi)發(fā)智能模塊，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力為滿足各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)的要求，近年來(lái)不斷開(kāi)發(fā)出許多功能 模塊，如高速計(jì)數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠(yuǎn)程 I/O模塊、通信和人機(jī) 接口模塊等。這些帶CPU和存儲(chǔ)器的智能I/O模塊，既擴(kuò)展了 PLC 功能，又使用靈活方便，擴(kuò)大了 PLC應(yīng)用范圍。加強(qiáng)PLC聯(lián)網(wǎng)通信的能力，是PLC技術(shù)進(jìn)步的潮流。PLC的聯(lián)網(wǎng) 通信有兩類：一類是PLC之間聯(lián)網(wǎng)通信，各PLC生產(chǎn)廠家都有自己 的專有聯(lián)網(wǎng)手段；另一類是PLC與計(jì)算機(jī)之間的聯(lián)網(wǎng)通信，一般PLC 都有專用通信模塊與計(jì)算機(jī)通信。為了加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力，PLC生產(chǎn) 廠家之間也在協(xié)商制訂通用的通信標(biāo)準(zhǔn)，以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)， PLC已成為集散控制系統(tǒng)（DCS）不可缺少的重要組成部分。4. 增強(qiáng)外部故障的檢測(cè)與處理能力根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明：在PLC控制系統(tǒng)的故障中，CPU占5%, I/O 接口占15%，輸入設(shè)備占45%,輸出設(shè)備占30%，線路占5%。前二 項(xiàng)共20%故障屬于P