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)結構圖:曳引輪卩械速箱1、驅(qū)動系統(tǒng)部分曳引驅(qū)動系統(tǒng)作為電梯的核心部分，對電梯的起動、加速、穩(wěn)速 運行和制動減速起著控制作用，其性能直接影響電梯的起動、制動、 加減速度、平層精度和乘坐舒適性等指標。對曳引電動機有如下的技 術性能要求：a、電動極為短時重復工作制，應能頻繁起動、制動及正反轉(zhuǎn)運行b、能適應一定的電源電壓波動，有足夠啟動力矩，能滿足轎廂滿 負荷啟動、加速的要求；c、起動電流??；d、要有較硬的機械特性，不會因電梯載重的變化而引起電梯運行 速度的過大變化；e、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 免造成電機步進；f、應運行平穩(wěn)、工作可靠、噪聲小

2、且維護簡單。2、PLC部分PLC 作為邏輯控制部件， 與驅(qū)動部分通訊采用的是開關量而不用 模擬量。曳引電動機的轉(zhuǎn)速控制是閉環(huán)的， 其轉(zhuǎn)速的檢測由和電動機 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行的可靠 性。在系統(tǒng)啟動時， PLC 通過編碼器記憶各點的位置，實際使用時 P LC 根據(jù)運行距離，決定運行的速度。PLC 處理的邏輯信號有：a、樓層計數(shù)信號，該信號用來識別電梯所在的樓層位置以及位 置的變化情況，是控制電梯運行的重要依據(jù)。b、呼梯、選層信號，用以登記呼梯和選層情況，以便確定電梯 的啟動和運行。c、定向信號，它根據(jù)電梯當前所在位置以及呼梯、選層情況決 定電梯的運行反向。d、

3、換速信號，用于停車前的換速控制。e、主控制信號，用來控制電梯的啟動、運行和停靠。f、其他信號：開、關門控制，樓層顯示，呼梯，選層顯示，單、 雙控制，安全條件自動檢測，自動平層，消防等各種控制信號。3 、驅(qū)動單元部分基于時光 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廠PucM一帀極記鋌西欝亠f吃理呂示廠PG* F- U|vl圖2硬件電路原理圖 電梯專用伺服控制系統(tǒng)的性能a、正反向運行靈活，能夠頻繁起停，且啟動停止曲線

4、可調(diào)。b、輸入電壓范圍為380V440V，允許的波動范圍+10%-15%，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 了電梯剛啟動時就有足夠的力矩，且在啟動后輸出電流小。d、具有多種保護功能：過電流、過電壓、功率模塊過熱、欠電壓、過載保護，QMCL語言編程錯誤保護。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行速度 的平穩(wěn)性。f、與控制交流同步電動機相比，省去了勵磁電源或者永磁裝置， 結構簡單，電機壽命長。g、具有一個機電式制動器，當主電路斷電或控制電路斷電時， 制動器必須動作。切斷制動器電流，至少應由兩個獨立的電氣裝置來 實現(xiàn)。h、采用了零速抱

5、閘制動技術，使機械摩擦制動過程減少到極限 狀態(tài)。i、具有先進的速度圖形生成器：根據(jù)人體工程學原理，做到 運行曲線起停平穩(wěn)。并能真正做到直接?？?，提高了電梯的使用效率。 速度運行曲線圖3速度運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 電機的運行曲線平滑，不但把對轉(zhuǎn)動慣量的瞬時擾動降到最低，還可 提高機器運轉(zhuǎn)速度和控制精度，使得各種構件的磨損率顯著降低，同 時也增加人的舒適性。、功能需求（以下只給出前三層）1.主要控制需求：（1）電梯運行到召喚位置后，能夠自動開 /關門，而且也能夠手動開 /關門。（ 2）電梯內(nèi)指令和外部召喚指令的記憶，消除 ,并利用多個指示燈顯 示電梯內(nèi)指令

6、和外部指令。（ 3）方向選擇功能 電梯接受到指令能夠自動判別的運行方向， 并發(fā) 出指令。（4）電梯轎箱門由一個小功率電機驅(qū)動，電機正轉(zhuǎn)，箱門打開；電 機反轉(zhuǎn)，箱門關閉；并具有延時開 /關門功能，箱門上有紅外線檢測 裝置，防止箱門關閉時夾傷乘客。（5）平層提前減速和啟動加速功能（6）在電梯的行程的起始端安裝行程開關，防止電梯運行超程，撞 壞建筑物，傷害到乘客2.詳細控制需求1系統(tǒng)應具備：有司機、無司機、消防三種工作模式。2系統(tǒng)應具備下列幾項控制功能 :1）自動響應層樓召喚信號 （含上召喚和下召喚 ）。2）自動響應轎廂服務指令信號。3）自動完成轎廂樓層位置的顯示 （二進制方式 ）。4）自動顯示電梯

7、運行方向。5）具有電梯直達功能和反向最遠停站功能。3系統(tǒng)提供的輸入控制信號 :AYS 向上行駛按鈕AYX 向下行駛按鈕YSJ 有/無司機選擇開關1YC 一樓行程開關2YC 二樓行程開關3YC 三樓行程開關A1J 一樓指令按鈕A2J 二樓指令按鈕A3J 三樓指令按鈕AJ 指令專用開關 （直駛 ）ZXF 置消防開關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)需要輸出的開關控制信號：KM 開門顯示GM 關門顯示MGB 門關閉顯示DCS 上行顯示DCX 下行顯示S 上行繼電器 （ 控制電動機正轉(zhuǎn) ）X 下行繼電器 （ 控制電動機反

8、轉(zhuǎn) ）YX 運行顯示A LED 七段顯示器 a 段發(fā)光二極管B 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 一樓指令信號登記顯示2DJA 二樓指令信號登記顯示3DJA 三樓指令信號登記顯示1DAS 一樓上召喚信號登記顯示2DAS 二樓上召喚信號登記顯示2DAX 二樓下召喚信號登記顯示3DAS 三樓上召喚信號登記顯示3DAX 三樓下召喚信號登記顯示三、接口需求1、I /O點的估算：系統(tǒng)的輸入點有：

9、 門廳召喚按鈕 6個輸入點；轎內(nèi)指令按鈕 4 個 點；樓層感應器 4 個點；門區(qū)感應 l 點；手動開門 l 點：共計輸入點 16 點。而輸出點有：快慢速接觸器 2 點；上下行接觸器 2 點；樓層 指示燈4點；門鎖1個點；共計輸出點9點?？傆婭 /O點數(shù)為16/ 9；四、可靠性和可用性需求1、PLC的控制技術(1) PLC實現(xiàn)控制的過程一般是:圖4 PLC典型開機流程初IT】口直靈仝祗電片區(qū)I 遠iwn 旋Sb!疝jftFLCPLC典型開機流程：輸入刷新-再運行用戶程序-再輸出刷新-再 輸入刷新-再運行用戶程序-再輸出刷新 永不停止地循環(huán)反復地 進行著。圖4所示的流程圖反映的就是上述過程。它也反

10、映了信息的時間 關系。有了上述過程，用PLC實現(xiàn)控制顯然是可能的。因為：有了輸入刷新，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)輸出刷新， 輸出鎖存器將反映輸出映射區(qū)的狀態(tài)， 并通過輸出電路產(chǎn)生相應的輸 出。又由于這個過程是永不停止地循環(huán)反復地進行著，所以，輸出總 是反映輸入的變化的。只是響應的時間上，略有滯后。當然，這個滯 后不宜太大， 否則，所實現(xiàn)的控制不那么及時， 也就失去控制的意義。為此，PLC的工作速度要快。速度快、執(zhí)行指令時間短，是PLC 實現(xiàn)控制的基礎。事實上，它的速度是很快的，執(zhí)行一條指令，多的 幾微秒、幾十微

11、秒，少的才零點幾，或零點零幾微秒。而且這個速度 還在不斷提高中。三、運行環(huán)境約束 電梯是安裝在建筑物內(nèi)的用來往返運輸旅客的交通工具。 電梯通常是安全可靠并易于使用的，通常用于樓層間進出和不同層間的運 行，安全系統(tǒng)是由設計、日常調(diào)整及檢查來保證的。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備是在電梯 機房內(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。同時需要一些輔助設施，包括：驅(qū)動設備的電源和機房內(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。為了方便維護和修理，必須有通向機房和基坑的入口。電 梯的安裝者對于井道、

12、機房、基坑、疏散廳的建筑結構往往很少關心， 建筑師和結構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。 設備運行時釋放的熱量及規(guī)定的廢氣排放， 由 通風與空調(diào)工程師解決； 電氣工程師根據(jù)設備的品質(zhì)特性設計必要的 電源設備。在建筑物出現(xiàn)緊急情況下，由于電梯的強制操作約束規(guī)則的限 制，必須建立建筑物的生命安全系統(tǒng)與設定的電梯系統(tǒng)的聯(lián)絡信號接 口。一般認為， 由于電梯設備故障、電源故障以及可能的對乘客的誤 導，設置轎箱內(nèi)外的通信是非常必要的。 顧客應該能夠利用轎箱內(nèi)報 警和通信系統(tǒng)向外界通報一些轎箱內(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

13、可以預報電梯故障、 給乘客 提供輔助需要的通知或潛在危害的預警。四、軟件系統(tǒng)的確認測試準則1、 PLC 的性能指標（1）存儲容量 存儲容量是指用戶程序存儲器的容量。用戶程序存儲器的容量 大，可以編制出復雜的程序。一般來說，小型 PLC 的用戶存儲器容 量為幾千字，而大型機的用戶存儲器容量為幾萬字。（ 2）I/O 點數(shù)輸入/輸出（I/O）點數(shù)是PLC可以接受的輸入信號和輸出信號的 總和，是衡量 PLC 性能的重要指標。 I/O 點數(shù)越多，外部可接的輸入 設備和輸出設備就越多，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。一般以掃描 1

14、K 字用戶程序所需的時間來衡量掃描速度，通 常以 ms/K 字為單位。 PLC 用戶手冊一般給出執(zhí)行各條指令所用的時 間，可以通過比較各種 PLC 執(zhí)行相同的操作所用的時間，來衡量掃 描速度的快慢。（ 4）指令的功能與數(shù)量 指令功能的強弱、數(shù)量的多少也是衡量 PLC 性能的重要指標。 編程指令的功能越強、數(shù)量越多，PLC的處理能力和控制能力也越強， 用戶編程也越簡單和方便，越容易完成復雜的控制任務。（ 5）內(nèi)部元件的種類與數(shù)量在編制 PLC 程序時，需要用到大量的內(nèi)部元件來存放變量、中 間結果、保持數(shù)據(jù)、定時計數(shù)、模塊設置和各種標志位等信息。這些 元件的種類與數(shù)量越多，表示 PLC 的存儲和處

15、理各種信息的能力越 強。（ 6）特殊功能單元 特殊功能單元種類的多少與功能的強弱是衡量 PLC 產(chǎn)品的一個 重要指標。近年來各 PLC 廠商非常重視特殊功能單元的開發(fā)，特殊 功能單元種類日益增多，功能越來越強，使 PLC 的控制功能日益擴 大（ 7）可擴展能力PLC 的可擴展能力包括 I/O 點數(shù)的擴展、 存儲容量的擴展、 聯(lián)網(wǎng) 功能的擴展、各種功能模塊的擴展等。在選擇 PLC 時，經(jīng)常需要考 慮 PLC 的可擴展能力。五、將來可能提出的要求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具有更好的響應速度和更大 的存儲容量。目前，有的 PLC 的掃描速度可達 0.

16、1ms/k 步左右。 PLC 的掃描速度已成為很重要的一個性能指標。在存儲容量方面，有的 PLC 最高可達幾十兆字節(jié)。為了擴大存儲 容量，有的公司已使用了磁泡存儲器或硬盤。2向超大型、超小型兩個方向發(fā)展當前中小型PLC比較多，為了適應市場的多種需要，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方向發(fā)展。 現(xiàn)已有 I/O點數(shù)達14336點的超大型PLC，其使用32位微處理器，多CPU 并行工作和大容量存儲器，功能強。小型 PLC 由整體結構向小型模塊化結構發(fā)展，使配置更加靈活， 為了市場需要已開發(fā)了各種簡易、 經(jīng)濟的超小型微型PLC,最小配置 的I/O點數(shù)為816點，以適應單機及

17、小型自動控制的需要，如三菱 公司a系列PLC。3PLC 大力開發(fā)智能模塊，加強聯(lián)網(wǎng)通信能力 為滿足各種自動化控制系統(tǒng)的要求，近年來不斷開發(fā)出許多功能 模塊，如高速計數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠程 I/O 模塊、通信和人機 接口模塊等。這些帶 CPU 和存儲器的智能 I/O 模塊，既擴展了 PLC 功能，又使用靈活方便，擴大了 PLC 應用范圍。加強PLC聯(lián)網(wǎng)通信的能力，是PLC技術進步的潮流。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 與計算機之間的聯(lián)網(wǎng)通信， 一般 PLC 都有專用通信模塊與計算機通信。 為了加強聯(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準，以構成更大的網(wǎng)絡系統(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增強外部故障的檢測與處理能力根據(jù)統(tǒng)計資料表明： 在 PLC 控制系統(tǒng)的故障中， CPU 占 5%， I/O 接口占 15%，輸入設備占 45%，輸出設備占 30%，線路占 5%。前二 項共20%