電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化本科畢業(yè)論文

電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要隨著現(xiàn)代城市的發(fā)展，高層建筑日益增多，電梯成為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚拇焦ぞ?。電梯性能的好壞?duì)人們生活的影響越來越顯著，因此必須努力提高電梯系統(tǒng)的性能，保證電梯的運(yùn)行既高效節(jié)能又安全可靠。傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)采用的是繼電器邏輯控制電路，這種控制易出故障，維護(hù)不便，運(yùn)行壽命短，占地空間大，正逐步被淘汰。目前電梯設(shè)計(jì)使用可編程控制器(PLC)，功能變化靈活，編程簡(jiǎn)單，故障少，噪音低。維修保養(yǎng)方便，節(jié)能省工，抗干擾能力強(qiáng)，控制箱占地面積少。為了提高自動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性和設(shè)備的工作效率，設(shè)計(jì)了一套以PLC為核心控制器的電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)，用來取代以往的較復(fù)雜的繼電器接觸器控制。系統(tǒng)的核心部分（控制部分）使用了日本三菱公司生產(chǎn)的FX2N-80型PLC，因?yàn)樵诤诵目刂撇糠植捎玫氖擒浖绦蚩刂?，從而在保證電梯正常運(yùn)行這個(gè)要求的情況下，大大的提高了電梯故障檢查與維修的方便性和容易性，同時(shí)還克服了手動(dòng)操作所帶來的一些人為干擾因素，取得了良好的預(yù)期效果。關(guān)鍵字：電梯，PLC，梯形圖，程序設(shè)計(jì)THE ELEVATOR CONTROLSYSTEM DESIGNABSTRACT With the development of modern city, an increasing number of high-rise building, the elevator became in the people daily life essential tool of ride instead of walk. The quality of the lift performance of the impact on peoples lives are becoming more and more obvious, it must strive to improve the performance of elevator systems, ensure the operation of the lift is energy efficient and reliable security. The elevator design using programmable controller ( PLC ), function in a flexible, simple programming, less failure, low noise. Convenient repair and maintenance, energy saving, strong anti-interference ability, control box covers an area of less. In order to improve the automatic control system reliability and the work efficiency of the equipments, design a set of PLC as the core controller of the elevator control system, used to replace the complex relay - contactor control. The core part of the system ( control ) using the Mitsubishi FX2N-80 produced PLC, because in the control of the core parts of the software program control, greatly improve the elevator fault inspection and repair convenience and easy, but also overcomes manual the operation brought by a number of factors, obtained good results expected.KEY WORDS：Elevator，PLC，Ladder，Programming5目 錄前言1第1章 緒論21.1 電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及存在問題21.2 PLC及其在電梯控制中的應(yīng)用特點(diǎn)21.2.1 PLC的特點(diǎn)21.2.2 PLC控制電梯的優(yōu)點(diǎn)41.3 課題的提出41.4 課題的主要討論內(nèi)容41.5 電梯的功能要求5第2章 三菱FX2N 系列可編程序控制器介紹62.1 可編程控制器的基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)62.2 可編程控制器的工作方式72.3 PLC的編程語言9第3章 電梯的電氣控制系統(tǒng)113.1 電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)中的各主要控制環(huán)節(jié)及結(jié)構(gòu)原理113.1.1 各類電梯安全可靠運(yùn)行的充分與必要條件113.1.2 電梯自動(dòng)開關(guān)門的控制環(huán)節(jié)113.1.3 電梯的方向控制環(huán)節(jié)123.1.4 發(fā)生制動(dòng)減速信號(hào)的控制環(huán)節(jié)143.1.5 主驅(qū)動(dòng)控制環(huán)節(jié)153.1.6 電梯的安全保護(hù)環(huán)節(jié)153.2 電梯的信號(hào)指示系統(tǒng)183.3 數(shù)碼顯示的層樓指示燈183.3.1 運(yùn)行方向燈、轎內(nèi)指令及廳外召喚信號(hào)燈183.3.2 超載信號(hào)指示燈及音響193.4 電梯的消防控制系統(tǒng)203.4.1 電梯控制系統(tǒng)中適應(yīng)消防控制的幾個(gè)基本要求20第4章 電梯設(shè)備及電梯發(fā)展動(dòng)態(tài)224.1 電梯的出現(xiàn)及發(fā)展224.2 電梯設(shè)備234.2.1 電梯的分類234.2.2 電梯的主要組成部分244.2.3 電梯的安全保護(hù)裝置24第5章 PLC的選擇及其軟件開發(fā)255.1 可編程控制器的選型255.2 交流雙速電梯的主電路255.3 門機(jī)電路、抱閘電路、門鎖及安全運(yùn)行電路255.4 電梯的主要電氣設(shè)備265.5 輸入輸出設(shè)計(jì)295.5.1 程序設(shè)計(jì)325.5.2 程序中相關(guān)中間繼電器的說明335.6 梯形圖的設(shè)計(jì)345.7 PLC部分梯形圖程序36第6章 電梯模擬調(diào)試及安裝396.1 電梯模擬調(diào)試396.2 電梯安裝調(diào)試39結(jié)論41參考文獻(xiàn)42致謝43附錄44前言近年來我國(guó)的經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人民生活水平的迅速梯高，工作居住條件得到了巨大的改善。電梯作為建筑物內(nèi)的垂直交通運(yùn)輸工具，與人們的生活息息相關(guān)。傳統(tǒng)的電梯曳引電動(dòng)機(jī)采用接觸器來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的改變，另外，傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)由繼電器接觸器控制邏輯組成，存在著電氣元件多、功能弱、電氣故障頻繁，可靠性差和工作壽命短等缺陷?？删幊炭刂破鳎≒LC）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(jì)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 控制代替。同時(shí)，由于電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動(dòng)方式已由原來直流調(diào)速逐漸過渡到了交流變頻調(diào)速，不僅能滿足乘客的舒適感和保證平穩(wěn)的精度，還可以降低能耗，節(jié)約能源，減小運(yùn)行費(fèi)用。因此，PLC 控制技術(shù)加變頻調(diào)速已成為現(xiàn)代電梯行列的一個(gè)熱點(diǎn)。本課題的研究題目“基于 PLC的電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”做詮釋如下 PLC 控制是指電梯信號(hào)控制由 PLC 及其軟件來實(shí)現(xiàn)，控制系統(tǒng)的核心為 PLC。其次課題開發(fā)的主要任務(wù)和內(nèi)容是：建立“PLC 控制的電梯系統(tǒng)”的總體框架；信號(hào)控制系統(tǒng)利用 PLC 集中處理電梯運(yùn)行方式、安全保護(hù)信號(hào)、內(nèi)指令信號(hào)、外召喚信號(hào)、井道信號(hào)、門區(qū)信號(hào)、開關(guān)門及限位信號(hào)等信號(hào)，并顯示電梯所到樓層、運(yùn)行方向及呼梯應(yīng)答等，實(shí)現(xiàn)開關(guān)門控制；拖動(dòng)控制系統(tǒng)中曳引機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行、制動(dòng)停止，包括正反轉(zhuǎn)信號(hào)及多種速度信號(hào)，經(jīng) PLC 運(yùn)算、判斷后通過電機(jī)來實(shí)現(xiàn)。達(dá)到的要求是：通過深入的理論研究和編程實(shí)踐，全面認(rèn)真的完成上述幾個(gè)內(nèi)容。本課題的核心問題有兩個(gè)：一是運(yùn)行效率、平層精度和安全性的要求；二是 PLC 實(shí)現(xiàn)電梯信號(hào)控制及其軟件開發(fā)。第一個(gè)問題，通過選擇合適的PLC，進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和編程便可以實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)選擇的PLC是日本三菱公司的 FX2N80 型可編程控制器。第二個(gè)問題，根據(jù)電梯所要實(shí)現(xiàn)的功能以及 PLC 的順序執(zhí)行程序的特點(diǎn)，編寫 PLC 程序主要是采取模塊化編程思想。方案選擇是通過多種方案的比較和對(duì)照，完成電梯控制系統(tǒng)中控制方法的選擇。第1章 緒論1.1 電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及存在問題一、電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)1、所有控制功能及信號(hào)處理均由硬件實(shí)現(xiàn)，線路直觀，易于理解和掌握，適合于一般技術(shù)人員和技術(shù)工人所掌握。2、系統(tǒng)的保養(yǎng)、維修及故障檢查無需較高的技術(shù)和特殊的工具、儀器。3、大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價(jià)格便宜。4、多年來我國(guó)一直生產(chǎn)這類電梯，技術(shù)成熟，已形成系列化產(chǎn)品，技術(shù)資料圖紙齊全，熟悉掌握的人員較多。二、電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問題1、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，因而故障率較高。2、普通控制電器及硬件接線方法難以實(shí)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。3、電磁機(jī)構(gòu)及觸點(diǎn)動(dòng)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。4、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機(jī)械動(dòng)作噪音大。5、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(shí)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擾。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會(huì)造成電梯機(jī)械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故 。1.2 PLC及其在電梯控制中的應(yīng)用特點(diǎn)1.2.1 PLC的特點(diǎn)PLC 是一種用于工業(yè)自動(dòng)化控制的專用計(jì)算機(jī)，實(shí)質(zhì)上屬于計(jì)算機(jī)控制方式。PLC 與普通微機(jī)一樣。以通用或?qū)Ｓ?CPU 作為字處理器，實(shí)現(xiàn)字運(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，另外還有位處理器（布爾處理器），進(jìn)行點(diǎn)（位）運(yùn)算與控制。PLC 控制一般具有可靠性高、易操作、維修。編程簡(jiǎn)單、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。一、可靠性1、PLC 不需要大量的活動(dòng)元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡(jiǎn)單，維修時(shí)間短。2、PLC 采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如，冗余設(shè)計(jì)，斷電保護(hù)，故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等，提高了 MTTF（平均無故障時(shí)間），使可靠性提高。3、PLC 有較高的易操作性，它具有編程簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易等特點(diǎn)，一般不易發(fā)生操作的錯(cuò)誤。4、PLC 是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比通用計(jì)算機(jī)更簡(jiǎn)單的編程語言和更可靠的硬件。采用了精簡(jiǎn)化的編程語言，編程錯(cuò)誤率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計(jì)的硬件使可靠性大大提高。5、在 PLC 的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件；采用先進(jìn)的工藝制造流水線制造；對(duì)干擾的屏蔽、隔離和濾波等；對(duì)電源的斷電保護(hù)；對(duì)存儲(chǔ)器內(nèi)容的保護(hù)等。6、PLC 的軟件方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如，采用軟件濾波等；軟件自診斷；簡(jiǎn)化編程語言等。二、易操作性PLC 的易操作性表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面：1、操作方便PLC 的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數(shù) PLC 采用編程器進(jìn)行輸入和更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對(duì)大中型的 PLC，編程器采用了 CRT 屏幕顯示，因此，程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需要的地址編號(hào)或接點(diǎn)號(hào)進(jìn)行搜索或順序?qū)ふ?，然后進(jìn)行更改。更改的信息可在液晶屏或 CRT 上顯示。2、編程方便PLC 有多種程序設(shè)計(jì)語言可供使用。對(duì)電氣技術(shù)人員來說，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。采用布爾助記符編程語言，十分有助于編程人員的編程。3、維修方便PLC 具有的自診斷功能對(duì)維修人員維修技能的要求減低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快的找到故障的部位，以便維修。三、靈活性PLC 的靈活性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1、編程的靈活性。PLC 采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言。編程方法的多樣性使編程方便、應(yīng)用面拓展。2、擴(kuò)展的靈活性。PLC 的擴(kuò)展靈活性是它的一個(gè)重要特點(diǎn)。它可根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不同，即可進(jìn)行容量的擴(kuò)展、功能的擴(kuò)展、應(yīng)用和控制范圍的擴(kuò)展。3、操作的靈活性。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得十分容易1.2.2 PLC控制電梯的優(yōu)點(diǎn)一、在電梯控制中采用了 PLC，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行的自動(dòng)控制，可靠性大大提高。二、去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部線路簡(jiǎn)化。三、PLC 可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。四、PLC 可進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警顯示，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修。五、用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運(yùn)行效率。六、更改控制方案時(shí)不需改動(dòng)硬件接線。此外，微機(jī)控制系統(tǒng)雖在智能控制方面有較強(qiáng)的功能，但也存在抗擾性差，系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)等缺陷而沒被廣泛采用。PLC控制系統(tǒng)由于運(yùn)行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強(qiáng)，設(shè)計(jì)和調(diào)試周期短等優(yōu)點(diǎn)，倍受人們重視等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。1.3 課題的提出PLC以其優(yōu)越的性能，在很多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在電梯業(yè)也是如此，目前國(guó)內(nèi) 7080 年代安裝完成的電梯絕大部分是繼電器控制，線路復(fù)雜，節(jié)點(diǎn)接線多，故障率高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機(jī)械動(dòng)作噪音大，嚴(yán)重地影響電梯運(yùn)行質(zhì)量。應(yīng)對(duì)這些電梯進(jìn)行更新和改造。但是更新需要大量資金，對(duì)使用單位來說有一定困難，所以對(duì)電梯進(jìn)行局部改造是經(jīng)濟(jì)的、實(shí)際的。近年來，采用功能強(qiáng)、故障率低、可靠性高的可編程控制器（PLC）來控制電梯，取得了良好效果。利用 PLC 和變頻器對(duì)舊電梯進(jìn)行改造，不但可以增加電梯的舒適感、安全性、可靠性，還可以降低能耗，節(jié)約能源，減少運(yùn)行費(fèi)用。1.4 課題的主要討論內(nèi)容課題所研究的內(nèi)容主要是用可編程控制器（PLC）改造在用電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)。由于大部分老式電梯的電控系統(tǒng)可靠性欠佳，用戶尋求對(duì)電梯的電控系統(tǒng)進(jìn)行改造，以節(jié)約資金。因此，對(duì)電梯控制技術(shù)進(jìn)行研究，找出一條適合國(guó)產(chǎn)老式電梯的改造之路，并進(jìn)而提高國(guó)產(chǎn)電梯的技術(shù)水平和質(zhì)量，具有十分重要的意義。針對(duì)老式電梯采用的繼電器邏輯控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作壽命短等缺陷，提出采用功能強(qiáng)、故障率低、可靠性高的可編程控制器（PLC）來控制電梯。論文的主要內(nèi)容如下：首先對(duì)電梯系統(tǒng)及可編程控制器（PLC）作了比較全面的總結(jié)和介紹。接著闡述了電梯控制系統(tǒng)的分類及特點(diǎn)，電梯的控制系統(tǒng)分為調(diào)速和信號(hào)控制兩大部分。確定了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，由 PLC 來實(shí)現(xiàn)電梯信號(hào)控制，有雙速電機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，完成了電機(jī)和可編程控制器（PLC）的選擇。然后是系統(tǒng)硬件開發(fā)，完成了 PLC 的選型、I/O 點(diǎn)數(shù)分配與 PLC 的連接。在分析了電梯系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方法基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出了軟件流程圖，提出了模塊化編程思想，介紹了系統(tǒng)的軟件開發(fā)。最后對(duì)改造后的電梯系統(tǒng)進(jìn)行模擬調(diào)試。1.5 電梯的功能要求一、電梯運(yùn)行到指定位置后應(yīng)具有手動(dòng)或自動(dòng)開/關(guān)門的功能。二、利用指示燈顯示電梯轎廂外的呼喚信號(hào)、電梯轎廂內(nèi)的指令信號(hào)和電梯的到達(dá)信號(hào)。三、能自動(dòng)判斷電梯的運(yùn)行方向，并發(fā)出響應(yīng)的指示信號(hào)。四、電梯的上行下行有一臺(tái)交流雙速電機(jī)牽引。電機(jī)正傳，電梯上升；電梯反轉(zhuǎn)，電梯下降。五、電梯轎廂門由另一臺(tái)小功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電機(jī)正傳，轎廂門打開；電機(jī)反轉(zhuǎn)，轎廂門關(guān)閉。六、每一層樓設(shè)有呼叫按鈕；轎廂內(nèi)設(shè)有開關(guān)轎廂門按鈕；轎廂內(nèi)的層面指令按七、電梯啟動(dòng)、運(yùn)行、到站實(shí)現(xiàn)速度的調(diào)節(jié)。八、行車時(shí)，廳門和轎廂都不能開門。開門之后不能行車，有門連鎖保護(hù)。平層時(shí)可自動(dòng)開門、手動(dòng)開門，夾人時(shí)自動(dòng)開門。第2章 三菱FX2N 系列可編程序控制器介紹2.1 可編程控制器的基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)一、三菱FX2N PLC的主要特點(diǎn)：1、集成型高性能。CPU、電源、輸入輸出三為一體。 對(duì)6種基本單元，可以以最小8點(diǎn)為單元連接輸入輸出擴(kuò)展設(shè)備，最大可以擴(kuò)展輸入輸出256點(diǎn)。 2、高速運(yùn)算 基本指令：0.08s指令 應(yīng)用指令：1.52幾百s指令 3、安全、寬裕的存儲(chǔ)器規(guī)格內(nèi)置8000步RAM存貯器安裝存儲(chǔ)盒后，最大可以擴(kuò)展到16000步。 4、豐富的軟元件范圍 輔助繼電器：3072點(diǎn)，定時(shí)器：256點(diǎn)，計(jì)數(shù)：235點(diǎn) 數(shù)據(jù)寄存器；8000點(diǎn) 5、除了具有輸入輸出16256點(diǎn)的一般速途，還有模擬量控制、定位控制等特殊控制。 二、PLC的性能指標(biāo)和分類1、PLC的主要性能指標(biāo)(1)、輸入輸出點(diǎn)數(shù)（IO點(diǎn)數(shù)）IO點(diǎn)數(shù)是指可編程序控制器外部輸入、輸出端子數(shù)的總和。它標(biāo)志著可以接多少個(gè)開關(guān)、按鈕和可以控制多少個(gè)負(fù)載。l (2)、存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量是指可編程序控制器內(nèi)部用于存放用戶程序的存儲(chǔ)器容量，一般以步為單位，二進(jìn)制16位即一個(gè)字為一步。l (3)、掃描速度一般以執(zhí)行1000步指令所需時(shí)間來衡量，單位為ms/k步，也有以執(zhí)行一步指令所需時(shí)間來計(jì)算的，單位用s/步。l (4)、功能擴(kuò)展能力可編程序控制器除了主模塊之外，通常都可配備一些可擴(kuò)展模塊，以適應(yīng)各種特殊應(yīng)用的需要，如AD模塊、DA模塊、位置控制模塊等。l (5)指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)是指一臺(tái)可編程序控制器指令的總和，它是衡量可編程序控制器功能強(qiáng)弱的主要指標(biāo)。二、PLC的分類通常，PLC產(chǎn)品按結(jié)構(gòu)形式不同, 可以分為整體式和模塊式兩類。按控制規(guī)模大小、則可以分為小型、中型和大型PLC三種類型。三、PLC系統(tǒng)的組成PLC是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動(dòng)控制裝置，其硬件結(jié)構(gòu)與微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相似。PLC也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。2.2 可編程控制器的工作方式1. PLC的掃描工作方式開始內(nèi)部處理通信處理RUN方式？輸入掃描程序執(zhí)行輸出處理NY圖2-1 PLC的掃描過程可編程序控制器在進(jìn)入RUN狀態(tài)之后，采用循環(huán)掃描方式工作。從第一條指令開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲(chǔ)的地址號(hào)遞增的順序逐條執(zhí)行程序，即按順序逐條執(zhí)行程序，直到程序結(jié)束。然后再?gòu)念^開始掃描，并周而復(fù)始地重復(fù)進(jìn)行。可編程序控制器工作時(shí)的掃描過程如圖2-1所示，包括五個(gè)階段：內(nèi)部處理、通信處理、輸入掃描、程序執(zhí)行、輸出處理。PLC完成一次掃描過程所需的時(shí)間稱為掃描周期。掃描周期的長(zhǎng)短與用戶程序的長(zhǎng)度和掃描速度有關(guān)。2. PLC的程序執(zhí)行過程PLC的程序的執(zhí)行過程一般可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)主要階段，如圖2-2所示。輸入端子輸入映象寄存器輸出映像寄存器輸出鎖存器輸出端子輸入 .輸出程序執(zhí)行階段輸入采樣階段輸出刷新階段X001Y001Y001M1讀讀圖2-2 PLC的程序執(zhí)行過程3. PLC的掃描周期在PLC的實(shí)際工作過程中，每個(gè)掃描周期除了前面所講的輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段外，還要進(jìn)行自診斷、與外設(shè)（如編程器、上位計(jì)算機(jī)）通信等處理。即一個(gè)掃描周期還應(yīng)包含自診斷及與外設(shè)通信等時(shí)間。4. PLC的IO響應(yīng)時(shí)間PLC采用集中IO刷新方式，在程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，輸入映像寄存器區(qū)的內(nèi)容也不會(huì)改變，還會(huì)影響本次循環(huán)的掃描結(jié)果。輸出信號(hào)的變化滯后于輸入信號(hào)的變化，這產(chǎn)生了PLC的輸入輸出響應(yīng)滯后現(xiàn)象，最大滯后時(shí)間為2-3個(gè)掃描周期。2.3 PLC的編程語言PLC的編程語言有梯形圖語言、助記符語言、順序功能圖語言等。其中前兩種語言用得較多，順序功能圖語言也在許多場(chǎng)合被采用。本課題所采用的編程語言為梯形圖語言。一、可編程序控制器與繼電器、微機(jī)在電梯控制中的應(yīng)用比較在電梯的電氣系統(tǒng)中，邏輯判斷起著主要的作用，其控制系統(tǒng)必須起動(dòng)各種控制信號(hào)和執(zhí)行元件（如接觸器、繼電器、發(fā)光指示器、電動(dòng)機(jī)以及電子元件、電力電子器件等），要達(dá)到這些控制目的，其方法有：1、繼電器接觸器控制系統(tǒng)這種控制系統(tǒng)是早期電梯多采用的一種控制系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：與其它控制系統(tǒng)比較，其簡(jiǎn)單、易于理解和掌握、價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：動(dòng)合觸點(diǎn)易磨損，且電接觸不良；體積大；控制系統(tǒng)耗能大、動(dòng)作噪聲大；維修保養(yǎng)工作量大、費(fèi)用高。因此這種控制系統(tǒng)僅用于速度不高、性能要求也不高的電梯中。2、微機(jī)控制系統(tǒng)電梯的微機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是使控制算法不再由硬件邏輯完成，而是通過程序存貯器中的程序來完成的控制系統(tǒng)。因此對(duì)于有不同功能要求的電梯控制系統(tǒng)，只要改變程序存貯器中的程序指令即可，而無需變更或增減硬件系統(tǒng)的元件或布線。因此，十分方便于使用和管理，并提高系統(tǒng)的可靠性，減小控制系統(tǒng)體積，降低了能耗及其維修保養(yǎng)費(fèi)用。雖然微機(jī)控制的電梯，與繼電器控制的電梯比較，它具有較大的優(yōu)越性。但是，對(duì)一般的電梯而言，應(yīng)用微機(jī)控制也有其局限性和不足之處。其缺點(diǎn)是：微型計(jì)算機(jī)是按數(shù)字運(yùn)算的需要而設(shè)計(jì)的，功能比較齊全，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜；而一般的電梯控制只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的邏輯運(yùn)算，運(yùn)算方式多為“與”、“或”、“非”幾種，運(yùn)算位數(shù)只需1位，即“1”與“0”。因此，使用微機(jī)就有“大材小用”之嫌。此外，微機(jī)的接口電路沒有標(biāo)準(zhǔn)件，而且一般不控制強(qiáng)電。但在電梯控制中，往往要求能直接控制110V或220V的用電設(shè)備，如用戶專門配備接口電路既不方便又不可靠。綜上所述，造成用微機(jī)控制的成本、運(yùn)行和維修費(fèi)用均較高，因此，如在一般的電梯上使用微機(jī)控制在經(jīng)濟(jì)上不合算。3、PLC控制系統(tǒng)PLC充分利用了微型計(jì)算機(jī)的原理和技術(shù)，保留計(jì)算機(jī)控制的優(yōu)點(diǎn)，而克服了它的缺點(diǎn)。它具有強(qiáng)大的生命力，各工業(yè)部門紛紛用它來改造舊有的電梯控制電路，取得了明顯的效果。總之，PLC是采用微機(jī)技術(shù)制造的通用自動(dòng)控制設(shè)備，它能控制開關(guān)量、模擬量、具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、并具有完成邏輯判斷、定時(shí)、計(jì)數(shù)、記憶和算術(shù)、運(yùn)算等功能，可以取代繼電器為主的各種控制設(shè)備。它不僅能用于控制機(jī)械設(shè)備、流水線和各種設(shè)備的運(yùn)行過程，將PLC用于控制電梯各種操作和處理相關(guān)信息也是可行的。第3章 電梯的電氣控制系統(tǒng) 3.1 電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)中的各主要控制環(huán)節(jié)及結(jié)構(gòu)原理 3.1.1 各類電梯安全可靠運(yùn)行的充分與必要條件電梯安全可靠運(yùn)行的充分與必要條件有：一、必須把電梯的轎廂門和各個(gè)層樓的電梯層門全部關(guān)閉好這是電梯安全運(yùn)行的關(guān)鍵，是保障乘客和司機(jī)等人員的人身安全的最重要保證之一。二、必須要有確定的電梯運(yùn)行方向(上行或下行)這是電梯的最基本的任務(wù)，即把乘客(或貨物)送上或送下到需要停層的層樓。三、電梯系統(tǒng)的所有機(jī)械及電氣機(jī)械安全保護(hù)系統(tǒng)有效而可靠這是確保電梯設(shè)備和乘客人身安全的基本保證。根據(jù)上述的電梯安全可靠運(yùn)行的充分與必要條件，以及電梯的運(yùn)行工藝過程，現(xiàn)就一般電梯的控制系統(tǒng)的各個(gè)主要控制環(huán)節(jié)及其結(jié)構(gòu)原理說明如下。3.1.2 電梯自動(dòng)開關(guān)門的控制環(huán)節(jié)從前面所述中可知，任何種類的電梯絕大多數(shù)均要有開關(guān)門的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可以是人工手動(dòng)的，也可以是電氣機(jī)械自動(dòng)的。但現(xiàn)今已很少見到手動(dòng)開關(guān)門的電梯了，僅僅對(duì)小型雜物電梯和簡(jiǎn)易居民住宅電梯才使用手動(dòng)開關(guān)門?，F(xiàn)就兩種驅(qū)動(dòng)類型的自動(dòng)開關(guān)門環(huán)節(jié)工作原理說明如下：一、要求1、自動(dòng)門機(jī)構(gòu)必須隨電梯轎廂移動(dòng)，即要求把自動(dòng)門機(jī)構(gòu)安裝于轎廂頂上，除了能帶動(dòng)轎廂門啟閉外，還應(yīng)能通過機(jī)械方法使電梯轎廂在各個(gè)層樓門區(qū)安全范圍內(nèi)能方便地使各層的外層門也能隨著轎廂門的啟閉而同步啟閉。2、當(dāng)轎廂門和某層樓的層門閉合后，應(yīng)由電氣機(jī)械設(shè)備的機(jī)械鉤子和電氣接點(diǎn)予以表現(xiàn)和考核。3、開關(guān)門動(dòng)作平穩(wěn)，不得有劇烈的抖動(dòng)和異常響聲。4、關(guān)門時(shí)間一般為3-5s，而開門時(shí)間一般為25-4s。5、自動(dòng)門系統(tǒng)調(diào)整簡(jiǎn)單方便，便于維修。6、門電機(jī)要具有一定的堵轉(zhuǎn)能力。二、速度調(diào)節(jié)方法 為了使電梯的轎廂門和某層層門在啟閉過程中達(dá)到快、穩(wěn)的要求，必須對(duì)自動(dòng)門機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，以滿足對(duì)自動(dòng)門機(jī)系統(tǒng)的要求，一般調(diào)速方法有：1、用小型直流伺服電動(dòng)機(jī)作自動(dòng)門機(jī)的驅(qū)動(dòng)時(shí)，常用“電阻的”串、并聯(lián)調(diào)速方法(即“電樞分流法”)。 2、用小型三相交流力矩電動(dòng)機(jī)作自動(dòng)門機(jī)的驅(qū)動(dòng)力時(shí)，常用施加渦流制動(dòng)器的調(diào)速方法，例如瑞士迅達(dá)電梯公司的QKS910門機(jī)系統(tǒng)就是一個(gè)這樣的系統(tǒng)?，F(xiàn)多用小功率變頻調(diào)速方法。3.1.3 電梯的方向控制環(huán)節(jié)任何類別的電梯，其運(yùn)行的充分與必要條件之一“要有確定的電梯運(yùn)行方向”，因此所有電梯的確定運(yùn)行方向的控制環(huán)節(jié)簡(jiǎn)稱“定向環(huán)節(jié)”，在所有電梯的整體控制系統(tǒng)中也與電梯的自動(dòng)開關(guān)門控制環(huán)節(jié)一樣，是一個(gè)至關(guān)重要的控制環(huán)節(jié)。所謂電梯的方向控制環(huán)節(jié)，是根據(jù)電梯轎廂內(nèi)乘客欲往層樓的位置信號(hào)或各層樓大廳乘客的召喚信號(hào)位置與電梯所處層樓的位置信號(hào)進(jìn)行比較：凡是在電梯位置信號(hào)上方向的轎內(nèi)或?qū)訕菑d外召喚信號(hào)，則電梯定上行方向；凡在其下方向的，則定下行方向。一、在方向控制環(huán)節(jié)中，一般集選電梯必須滿足下列幾點(diǎn)要求。1、轎內(nèi)指令信號(hào)優(yōu)先于各層樓廳外召喚信號(hào)而定向，即當(dāng)空轎廂電梯被某層廳外乘客召喚到達(dá)該層后，某層的乘客即可進(jìn)入電梯轎廂內(nèi)而撳按指令按鈕令電梯定上行方向(或下行方向)；若該乘客雖進(jìn)入轎廂內(nèi)且電梯門未關(guān)閉而尚未撳按指令按鈕前(即電梯尚未定出方向)，出現(xiàn)其他層樓的廳外召喚信號(hào)時(shí)，如此召喚信號(hào)指令電梯的運(yùn)行方向有別于已進(jìn)入轎廂內(nèi)的乘客要求指令電梯的運(yùn)行方向，則電梯的運(yùn)行方向應(yīng)由已進(jìn)入轎廂內(nèi)的乘客要求而定向，而不是根據(jù)其他層樓廳外乘客的要求而定向。這就是所謂的“轎內(nèi)優(yōu)先于廳外”。只有當(dāng)電梯門延時(shí)關(guān)閉后，而轎內(nèi)又無指令定向的情況下，才能按各層樓的召喚信號(hào)的要求而定出電梯運(yùn)行方向，但一旦定出電梯運(yùn)行方向后，再有其他層樓的召喚信號(hào)就不能更改已定的運(yùn)行方向了。2、要保持最遠(yuǎn)層樓召喚信號(hào)所要求的電梯運(yùn)行方向，而不能輕易地更改，這樣以保證最高層樓(或最低層樓)乘客的乘用電梯，而只有在電梯完成最遠(yuǎn)層樓乘客的要求后，方能改變電梯運(yùn)行方向。3、在有司機(jī)操縱電梯時(shí)，當(dāng)電梯尚未啟動(dòng)運(yùn)行的情況下，應(yīng)讓司機(jī)有強(qiáng)行改變電梯運(yùn)行方向的可能性。這種在我國(guó)電梯尚未廣泛普及，又以“有司機(jī)”操縱為主的使用情況下，這一“強(qiáng)行換向”也是必要的。4、而在電梯檢修狀況下，電梯的方向控制應(yīng)由檢修人員直接撳按轎廂內(nèi)操縱箱上或轎廂頂?shù)臋z修箱上的方向按鈕即令電梯定向上(或向下)運(yùn)行；而當(dāng)松開方向按鈕即令電梯消失運(yùn)行方向并使電梯立即停車。二、電梯定向控制的各種方法根據(jù)各類電梯的自動(dòng)化程度不一致，電梯的應(yīng)用場(chǎng)合、電梯的定向控制方法大致有以下幾種。1、手柄開關(guān)定向 電梯司機(jī)或電梯管理人員通過扳動(dòng)手柄開關(guān)直接接通電梯運(yùn)行方向繼電器(或方向接觸器)。這種方法最簡(jiǎn)單，最原始而又最直接的方法?，F(xiàn)在尚能見到以往幾年各個(gè)電梯廠家生產(chǎn)的手柄開關(guān)控制的載貨電梯(例如KP， M型貨梯)。今后將不再生產(chǎn)此種電梯了。因電梯司機(jī)在電梯運(yùn)行過程中始終要把持著手柄開關(guān)于某一運(yùn)行方向，這樣電梯司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度大，且操作不靈活，容易造成誤操作。2、井道分層轉(zhuǎn)換開關(guān)的定向控制 這是利用裝于井道內(nèi)每個(gè)相應(yīng)層樓位置的一個(gè)三位 置(左、中、右)開關(guān)的預(yù)置位置來定向，如圖所示。只有當(dāng)電梯停在某層樓平面時(shí)，該層的分層開關(guān)處于中間位置。當(dāng)電梯向上運(yùn)行時(shí)其下方各層的分層開關(guān)置于可接通向下方向繼電器的位置；而當(dāng)電梯向下運(yùn)行時(shí)，則在電梯的上方各層的分層開關(guān)置于可接通向上方向繼電器的位置。這樣當(dāng)電梯轎廂所在層樓上方出現(xiàn)“內(nèi)、外召喚信號(hào)時(shí)就可令電梯定為向上運(yùn)行；而在下方時(shí)，則定為向下運(yùn)行。這種定向方法要比上述條中要高明而簡(jiǎn)捷得多，因此在小型雜物電梯和普通貨梯中得到了極為廣泛的應(yīng)用。但是由于這種分層開關(guān)是特制的，且在使用過程中有撞擊聲，因此只能應(yīng)用于電梯額定速度較低(063心s)的電梯中。另一方面，由于開關(guān)是特制的，這樣給電梯的維修、保養(yǎng)帶來了很大不便，因此這種在雜物梯中和小載重量貨梯中有廣泛應(yīng)用，而在其他梯種中就很少采用了。實(shí)際上，所謂自動(dòng)定向，就是根據(jù)電梯的位置來說的，即在電梯上方的信號(hào)定上向信號(hào)，而在下方的，則定下向。因此自動(dòng)定向控制的關(guān)鍵是如何確定某一時(shí)刻的電梯位置信號(hào)，按此可有以下幾種方法。3、井道永磁開關(guān)與繼電器組成的邏輯電路定向。這是利用井道中每一層樓有一個(gè)相對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)開關(guān)帶動(dòng)一個(gè)繼電器，然后經(jīng)繼電器組成的邏輯電路，有順序的反映出電梯的位置信號(hào)，然后再與各個(gè)層樓的內(nèi)外召喚信號(hào)進(jìn)行比較而定出電梯的運(yùn)行方向。4、機(jī)械選層器的定向。直至今天，國(guó)內(nèi)仍有一些電梯廠家利用機(jī)械電氣型式的“選層器”的方法進(jìn)行電梯的定向控制。而選層器實(shí)質(zhì)上是按一定比例縮小了的電梯，其上、下運(yùn)動(dòng)的滑動(dòng)拖板(或“撞塊”)即相當(dāng)于電梯的轎廂。因此可以將電梯井道中的電器元件和各個(gè)層樓的情況集中于選層器上。這樣就能容易的決定出電梯的位置信號(hào)及其與內(nèi)外召喚信號(hào)的比較結(jié)果電梯的運(yùn)行方向。選層器不僅可用來定向，而且還可用來發(fā)出減速信號(hào)等。但由于其是按比例縮小的電梯井道，因此其稍有誤差就可導(dǎo)致電梯運(yùn)行的很大誤差，從而對(duì)選層器的機(jī)械部件制造精度要求很高，加工困難。所以現(xiàn)在已很少采用；而在很大程度上被上述井道內(nèi)永磁感應(yīng)開關(guān)與繼電器邏輯電路所取代。5、井道中的雙穩(wěn)態(tài)磁開關(guān)與數(shù)字電路所組成的定向。這種方法是當(dāng)前廣泛應(yīng)用微機(jī)于電梯控制中不可缺少的重要一環(huán)。其工作原理是：裝于電梯轎廂上的雙穩(wěn)態(tài)磁開關(guān)隨著電梯轎廂運(yùn)行而經(jīng)過井道內(nèi)各個(gè)層樓的永久磁鐵時(shí)的變化量經(jīng)“異或非”電路而轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制信號(hào)，并輸入計(jì)算機(jī)比較環(huán)節(jié)而決定出電梯的運(yùn)行方向。這種定向方法快速而準(zhǔn)確，必將隨著梯控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用微機(jī)而發(fā)展。三、電梯常用自動(dòng)定向環(huán)節(jié)電氣原理說明從上述可知，所謂的電梯自動(dòng)定向就是電梯的位置信號(hào)與各個(gè)層樓的轎內(nèi)指令信號(hào)或是各層樓廳外召喚信號(hào)(實(shí)際上也是一個(gè)位置信號(hào))進(jìn)行比較，如內(nèi)外召喚信號(hào)在電梯位置上方的，則定上方向；在下方的則定下方向。因此電梯的位置信號(hào)產(chǎn)生是至關(guān)重要的，然后再是比較而定出運(yùn)行方向。 3.1.4 發(fā)生制動(dòng)減速信號(hào)的控制環(huán)節(jié)無論何種電梯，為了實(shí)現(xiàn)“快、穩(wěn)、準(zhǔn)”要求中的“準(zhǔn)”的要求，必須令電梯在到達(dá)目的層樓之前的某一距離點(diǎn)開始進(jìn)行減速，以保證準(zhǔn)確停車時(shí)所需的盡可能低的低速度。為此，各種不同類型的電梯，其發(fā)出減速信號(hào)的位置是不一樣的；但不論何種電梯，其減速制動(dòng)信號(hào)的發(fā)出可以歸結(jié)為兩大類。一、人工的 即由電梯的專職司機(jī)憑經(jīng)驗(yàn)判斷而發(fā)出的，例如手柄開關(guān)操縱的各種載貨電梯等均屬此類。二、自動(dòng)的 電梯能夠根據(jù)轎內(nèi)指令信號(hào)或根據(jù)各層樓廳外的召喚信號(hào)方向與電梯運(yùn)行方向一致時(shí)，按預(yù)先確定的距離位置而自動(dòng)發(fā)出減速信號(hào)。1、現(xiàn)就自動(dòng)發(fā)出減速信號(hào)的控制環(huán)節(jié)2、但若電梯轎廂滿載或?qū)Ｓ脮r(shí)，專用繼電器KA73吸合，其常閉觸點(diǎn)處于斷開位置，則電梯雖經(jīng)3樓的SQ403永磁感應(yīng)器(即KA403)但減速信號(hào)繼電器KA92不能吸合，也即電梯不發(fā)出減速信號(hào)。這樣的過程我們稱之謂“直駛不?！笨刂?。3、如若電梯去應(yīng)答最遠(yuǎn)的一個(gè)與電梯運(yùn)行方向相反的廳外召喚信號(hào)時(shí)， 則當(dāng)電梯到達(dá)該層減速位置點(diǎn)時(shí)，KA400+nKA500+nKAll(或 KA21)，這樣從圖中可看出，在電梯沒有方向時(shí)(即KAll，KA21)也能使減速信號(hào)繼電器KA92，從而使電梯也轉(zhuǎn)入制動(dòng)減速狀態(tài)。這樣的過程常稱之為“反向截車”控制或稱“斷方向減速”控制。這兒包括了最高層和最低層(或稱最遠(yuǎn)層)的減速信號(hào)發(fā)出，因?yàn)樵趦啥苏緯r(shí)，電梯的運(yùn)行方向定會(huì)隨著減速信號(hào)發(fā)出點(diǎn)(即永磁感應(yīng)器或兩端站的強(qiáng)迫減速開關(guān)SQl或SQ2的動(dòng)作)而使KAll (或KA21)，這樣就導(dǎo)致電梯自動(dòng)發(fā)出減速信號(hào)。3.1.5 主驅(qū)動(dòng)控制環(huán)節(jié)對(duì)不同速度和自動(dòng)化程度不一樣的各類電梯，其主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是不一樣的?，F(xiàn)在我們要說明的不同的主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)從控制角度考慮，如何進(jìn)行控制的。在這兒著重對(duì)交流雙速電梯、交流調(diào)速電梯、直流高速電梯這三類電梯的主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制操作方法敘述于后。交流雙速電梯的主驅(qū)動(dòng)控制線路原理圖簡(jiǎn)介任何交流雙速電梯，其主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制線路原理簡(jiǎn)介。3.1.6 電梯的安全保護(hù)環(huán)節(jié)在前述中已述及，電梯運(yùn)行的充分與必要條件中的第三點(diǎn)就是電梯的各種安全保護(hù)必須可靠有效。這是為了保證電梯最安全，最可靠的運(yùn)行。我們國(guó)家近幾年來電梯的安全標(biāo)準(zhǔn)已向國(guó)際上的電梯安全標(biāo)準(zhǔn)靠近，且基本上相等效。并在1987年頒布了GB758887的電梯制造與安裝安全規(guī)范。這一新標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際上正在執(zhí)行的EN81-1(或英國(guó)的BS5655)電梯制造與安裝安全規(guī)范相等效。并于1995年進(jìn)行了修訂。根據(jù)電梯安全標(biāo)準(zhǔn)的要求，不論何種電梯均要符合標(biāo)準(zhǔn)中的安全保護(hù)要求?，F(xiàn)就一般電梯常用的且必不可少的安全保護(hù)環(huán)節(jié)簡(jiǎn)介如下。一、超速斷繩保護(hù)有關(guān)這部分已在前面的第一章的第二節(jié)和第五節(jié)中有較詳細(xì)的敘述，因此有關(guān)這一保護(hù)的機(jī)械作用原理不再贅述，而只就電氣部分作簡(jiǎn)要說明如下。按GB7588-95標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，當(dāng)電梯下降速度達(dá)到額定速度的115時(shí)，限速器上的第一個(gè)開關(guān)動(dòng)作，使電梯自動(dòng)減速；而當(dāng)達(dá)到140時(shí)，限速器上的第二個(gè)開關(guān)動(dòng)作，切斷控制回路使電梯停止運(yùn)行；而此同時(shí)，限速器通過機(jī)械結(jié)構(gòu)使限速器鋼絲繩卡死不動(dòng)，而電梯轎廂仍在向下，這樣被卡住的限速器鋼絲繩產(chǎn)生一個(gè)向上提拉力，從而把它與之相關(guān)的轎廂安全鉗向上提起，使仍在下行的轎廂被安全鉗楔塊緊緊的卡在電梯導(dǎo)軌上，這樣使下行的電梯轎廂被掣停于某一位置而不再下降；同時(shí)把與之相對(duì)應(yīng)的安全鉗開關(guān)斷開，進(jìn)一步使電氣控制電路切斷，強(qiáng)令電梯停止。這一保護(hù)是很重要的，凡是在有可能使各類人員進(jìn)入電梯轎廂內(nèi)的電梯，必須設(shè)置這一保護(hù)，是極為重要的保護(hù)環(huán)節(jié)，絕不能等閑視之，但只有在不允許，也不能進(jìn)入各類人員的小型雜物電梯上才可不設(shè)置這一保護(hù)環(huán)節(jié)。二、層門鎖保護(hù)前面我們?cè)黾埃弘娞葸\(yùn)行的三個(gè)充分與必要條件中之一是，電梯必須關(guān)閉好門后方可運(yùn)行。因此電梯門(包括轎廂門和各層樓的所有層門)必須閉鎖；若沒有閉鎖好，是不允許電梯運(yùn)行的!并且還要求不可能隨意強(qiáng)制撥開各個(gè)層樓的層門。所以各樓層的層門必須要有機(jī)械和電氣的聯(lián)鎖保護(hù)，即只有當(dāng)各個(gè)層門確實(shí)關(guān)閉好后，機(jī)械的鉤子鎖鎖緊后電氣觸點(diǎn)才能接通，這樣電梯就可安全地運(yùn)行。由上述可知，層門閉鎖保護(hù)是機(jī)械和電氣不可分割的環(huán)節(jié)。因此在電梯安裝竣工驗(yàn)收時(shí)必須提供某一類型的層門閉鎖保護(hù)裝置的型式試驗(yàn)報(bào)告和性能檢測(cè)報(bào)告。三、電梯門的安全保護(hù)環(huán)節(jié)這一保護(hù)環(huán)節(jié)主要是指在關(guān)門過程中防止夾傷乘客等人員的保護(hù)裝置。一般有：安全觸板，光電保護(hù)或電子光幕保護(hù)裝置和關(guān)門力限制保護(hù)等。這些保護(hù)裝置可任選一種或兩種以上均可。這些保護(hù)裝置是在電梯關(guān)門過程中才起作用的。當(dāng)有乘客或其他人員在電梯關(guān)門過程中碰撞(或接近)電梯門扇時(shí)使電梯門停止關(guān)閉，并立即開啟，從而使乘客不致被門扇夾痛(傷)。四、上、下端站的強(qiáng)迫減速保護(hù)為了防止電梯在兩端站的永磁感應(yīng)器或選層器觸點(diǎn)等失效而產(chǎn)生不了減速信號(hào)所導(dǎo)致的快速?zèng)_頂或蹲底，根據(jù)電梯安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，必須在電梯井道內(nèi)的兩端設(shè)置強(qiáng)迫減速裝置。五、上、下方向限位保護(hù)及終端保護(hù)對(duì)于速度lms的交流雙速電梯，應(yīng)另設(shè)置終端極限開關(guān)。當(dāng)方向限位保護(hù)不起作用時(shí)，則最后通過碰鐵使極限開關(guān)動(dòng)作，切斷電梯的動(dòng)力電源，迫使電梯強(qiáng)行停止。六、缺相、錯(cuò)相保護(hù) 如當(dāng)供給電梯用電的電網(wǎng)系統(tǒng)，由于檢修人員檢修時(shí)不慎而造成三相動(dòng)力線的相序與原相序有所不同時(shí)，就可使電梯原定的運(yùn)行方向變更為相反的方向，這樣就會(huì)給電梯運(yùn)行造成極大的危險(xiǎn)性，帶來不堪設(shè)想的后果。此外也為防止電梯曳引電動(dòng)機(jī)(或原動(dòng)機(jī))在電源缺相情況下的不正常運(yùn)轉(zhuǎn)而導(dǎo)致燒損電動(dòng)機(jī)現(xiàn)象的產(chǎn)生。因此要求在電梯控制系統(tǒng)中必須設(shè)置：缺相、錯(cuò)相的保護(hù)繼電器。這一要求在新的和舊的電梯制造與安裝安全規(guī)范中均有明確的條文規(guī)定。當(dāng)輸入交流曳引電動(dòng)機(jī)(或直流電梯中的交流原動(dòng)機(jī)，或主變壓器)接線端子前的任一部分(例如熱保護(hù)繼電器、接觸器的主觸頭、熔斷器、總電源開關(guān)等等)發(fā)生問題而導(dǎo)致的缺相，均應(yīng)通過缺相、錯(cuò)相保護(hù)繼電器的動(dòng)作而切斷控制電路中的安全保護(hù)回路?，F(xiàn)在，人們常將缺相和錯(cuò)相的兩種保護(hù)作用合并在一個(gè)繼電器內(nèi)，這就是我們通常所稱的缺相、錯(cuò)相保護(hù)繼電器，現(xiàn)在常用的該繼電器型號(hào)有XJ3型和XQJ一86-型等。七、電梯電氣控制系統(tǒng)中的短路保護(hù)一般的電氣設(shè)備均應(yīng)有短路保護(hù)，在電梯的電氣控制系統(tǒng)中也與其他電氣設(shè)備一樣，均用不同容量的熔斷器進(jìn)行短路保護(hù)。熔斷器中的熔絲保護(hù)特性如左圖所示。八、曳引電動(dòng)機(jī)(或直流電梯中的交流原動(dòng)機(jī)或主變壓器)的過載保護(hù)一般最常用的過載保護(hù)是熱繼電器保護(hù)，當(dāng)電梯長(zhǎng)期過載(即電動(dòng)機(jī)中的電流大于額定電流)，熱繼電器中的雙金屬片經(jīng)過一定時(shí)間(該時(shí)間將隨電動(dòng)機(jī)中電流大小而變化)后變形而斷開串接在安全保護(hù)回路中的熱繼電器觸點(diǎn)，從而切斷全部控制電路，強(qiáng)令電梯停止運(yùn)行，從而保護(hù)電動(dòng)機(jī)(或主變壓器)不因長(zhǎng)期過載而燒損?，F(xiàn)在，也有通過埋藏在電動(dòng)機(jī)(或主變壓器)繞組中的熱敏電阻(或熱敏開關(guān))，即當(dāng)過載發(fā)熱而引起的阻值變化量經(jīng)放大器放大，使微型繼電器吸合，斷開其串接在安全保護(hù)回路中的常閉觸頭，從而切斷電梯的全部控制電路。強(qiáng)令電梯停止運(yùn)行，從而保護(hù)電動(dòng)機(jī)(或主變壓器)不被燒壞。這種過載保護(hù)的接線示意如右圖所示。除了上述的短路保護(hù)和過載保護(hù)外，現(xiàn)在也常選用帶有失壓、短路過載等保護(hù)作用的空氣自動(dòng)開關(guān)作為電梯電源的主控制開關(guān)，在失壓、短路、過載情況下，迅速切斷電梯總電源。因此選用合適的電梯總電源開關(guān)也是十分重要的。3.2 電梯的信號(hào)指示系統(tǒng)任何一種電梯，不論其自動(dòng)化程度多高，控制系統(tǒng)如何復(fù)雜，或是如何簡(jiǎn)單，均需告知各個(gè)層樓大廳乘客和電梯轎廂內(nèi)乘客、司機(jī)等人員：召喚及指令信號(hào)是否已被登記，并是否被記憶住了，電梯的運(yùn)行方向正確否，電梯轎廂位置處在什么層樓等。因此電梯的信號(hào)系統(tǒng)良好與否也是電梯安全運(yùn)行的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。3.3 數(shù)碼顯示的層樓指示燈隨著現(xiàn)今高層大樓的不斷涌現(xiàn)，由于一般用指示燈泡顯示的層樓指示器的寬度將很大，有時(shí)往往大于電梯門口的開門寬度，這樣就不美觀了；同時(shí)燈泡易燒損(尤其在夜間、電網(wǎng)電壓向上波動(dòng)很大時(shí))，掉換指示燈泡不易，因此現(xiàn)在出現(xiàn)用數(shù)碼顯示的層樓指示器，這樣不僅體積小，而且使用壽命長(zhǎng)，其電氣原理如圖所示。圖中僅表示出9層，其他層數(shù)可依次類推，一個(gè)數(shù)碼管顯示的可用于9層以下；二個(gè)數(shù)碼管的則可用至99層以下。因此這樣用數(shù)碼管顯示的層樓指示器將會(huì)得到越來越廣泛的應(yīng)用。3.3.1 運(yùn)行方向燈、轎內(nèi)指令及廳外召喚信號(hào)燈一、運(yùn)行方向燈在電梯確定了運(yùn)行方向后，其方向指 示燈即被點(diǎn)亮，方向指示燈一般與層樓位置指示燈放在一起，方向燈是表明電梯向上(或向下)運(yùn)行。只有在消失運(yùn)行方向后，此燈才熄二、預(yù)報(bào)運(yùn)行方向指示燈隨著電梯的無司機(jī)狀態(tài)使用狀況增多，預(yù)報(bào)電梯下一次準(zhǔn)備運(yùn)行的方向燈也將得到日益推廣使用。 而這種預(yù)報(bào)運(yùn)行方向燈常與電梯到站鐘常用層樓指示器正面圖 一起使用，它們的工作線路原理如右圖所示。當(dāng)電梯按轎廂內(nèi)指令或樓層的召喚信號(hào)而制動(dòng)減速停車前，可使預(yù)報(bào)方向燈點(diǎn)亮，并同時(shí)發(fā)出到站鐘聲，以告知乘客：電梯即將到達(dá)，告知下一次電梯即將運(yùn)行的方向。因此電梯在某一層不準(zhǔn)備停車時(shí)，該層的預(yù)報(bào)方向燈也不點(diǎn)亮，到站鐘也不響。只有電梯在該層準(zhǔn)備停車，發(fā)出減速信號(hào)，即將到達(dá)該層時(shí)，才會(huì)點(diǎn)亮該層的準(zhǔn)備下一次運(yùn)行方向燈，同時(shí)發(fā)出到站鐘聲以引起乘客注意。 三、轎內(nèi)指令記憶燈及層樓廳外召喚信號(hào)記憶燈這種信號(hào)燈通常裝于指令按鈕內(nèi)和廳外召喚按鈕內(nèi)，它們是由撳按按鈕后使繼電器吸合的該繼電器中的一對(duì)觸點(diǎn)接通而點(diǎn)亮的。當(dāng)該繼電器被消號(hào)釋放后，該記憶燈也熄滅。3.3.2 超載信號(hào)指示燈及音響在無司機(jī)操縱或有司機(jī)操縱的電梯中，根據(jù)電梯安全規(guī)范的規(guī)定：必須設(shè)置電梯轎廂的超載保護(hù)裝置，以防止電梯轎廂的嚴(yán)重超載而引起的意外人身設(shè)備事故。超載裝置一般裝置在電梯轎廂底，這一超載裝置可以是有級(jí)的開關(guān)裝置，也可以是連續(xù)變化的壓磁裝置或應(yīng)變電阻片式的裝置，但不論何種結(jié)構(gòu)型式的超載裝置，只要電梯超載時(shí)均應(yīng)發(fā)出超載的閃爍燈光信號(hào)和斷續(xù)的鈴聲；與此同時(shí)使正在關(guān)門的電梯停止關(guān)門并開啟，直到多余的乘客退出電梯轎廂，不再超載時(shí),才會(huì)熄滅燈光信號(hào)和鈴聲，并可重新關(guān)門起動(dòng)運(yùn)行。其音響和燈光電路如下圖所示。超載信號(hào)燈及鈴聲(蜂鳴器)均是裝置在轎廂內(nèi)操縱箱內(nèi)部的，在其面板上有“OVERLOAD紅色燈光顯示板。當(dāng)超載開關(guān)SA74動(dòng)作時(shí)KA74，從而使繼電器KA75延時(shí)吸合(因該繼電器線圈兩端并聯(lián)的C75電容充電需要時(shí)間，即充電達(dá)到繼電器的吸引電壓時(shí)KA75吸合) 超載燈 HL74點(diǎn)亮，HA鈴發(fā)聲，但當(dāng)KA75吸合后，其本身的常閉觸點(diǎn)又?jǐn)嚅_其吸合線圈的電路，但KA75不會(huì)立即釋放，一旦釋放后，燈立即不亮，鈴也不響而KA75的本身常閉觸點(diǎn)又再次復(fù)位，又再次接通KA75的吸合電路，即又開始重新對(duì)C75電容器充電，充電達(dá)到KA75吸合電又使燈亮、鈴響，這樣周而復(fù)始，直至SA74開關(guān)復(fù)位(即不超載) KA74切斷了KA75繼電器線圈電路接通的可能性。3.4 電梯的消防控制系統(tǒng)在電梯控制系統(tǒng)中必須考慮在火災(zāi)時(shí)供消防人員專用控制的情況，即所有各類電梯不論其自動(dòng)化程度如何；速度多大，但適應(yīng)消防專用控制的要求是一樣的。3.4.1 電梯控制系統(tǒng)中適應(yīng)消防控制的幾個(gè)基本要求一、當(dāng)大樓發(fā)生火警時(shí)，應(yīng)使可供消防員專用的電梯(通常稱“消防梯)不管電梯當(dāng)時(shí)處于什么狀態(tài)均應(yīng)立即返回底層(基站)，為此必須作到：1、接到火警信號(hào)后，消防梯不應(yīng)答轎內(nèi)指令信號(hào)和廳外的召喚信號(hào)。2、正在上行的電梯緊急停車，但對(duì)電梯速度lms，先強(qiáng)行減速，后停車。3、在上述(1)、(2)情況下，電梯停車不開門。4、正在下行的電梯直達(dá)至底層(或基站)大廳，而不應(yīng)答任何內(nèi)外召喚，指令信號(hào)。5、而對(duì)其他非消防梯，根據(jù)新的消防規(guī)范規(guī)定，也應(yīng)在發(fā)生火警時(shí)，令大樓內(nèi)的所有非消防員專用電梯立即返回底層(或基站)大廳，開門放客。二、待電梯返回底層(或基站)后，應(yīng)可使消防人員通過鑰匙開關(guān)，使電梯開始處于消防員專用的緊急運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)做到：1、電梯自動(dòng)處于專用狀態(tài)，只應(yīng)答轎內(nèi)指令信號(hào)，而仍不應(yīng)答層外召喚信號(hào)。且轎內(nèi)指令信號(hào)的登記，只能逐次的進(jìn)行，運(yùn)行一次后將全部消除轎內(nèi)指令信號(hào)，第二次運(yùn)行又要再一次撳按消防人員欲去層樓的指令按鈕。2、在消防緊急運(yùn)行情況下，電梯的關(guān)門是通過撳按操縱箱上的關(guān)門按鈕關(guān)門且關(guān)門速度約為正常時(shí)的12左右。如門未全部閉合前，松開關(guān)門按鈕，電梯立即開門，不再關(guān)門。因此電梯門的安全觸板、光幕保護(hù)等不起作用。而當(dāng)電梯到達(dá)某一層樓停車后，電梯也不自動(dòng)開門，而需連續(xù)撳按開門按鈕后方能開門；一松開開門按鈕后電梯不再開門而變成自動(dòng)關(guān)了。3、消防緊急運(yùn)行仍應(yīng)在至關(guān)重要的各類保護(hù)起作用，且有效的情況下進(jìn)行。19第4章 電梯設(shè)備及電梯發(fā)展動(dòng)態(tài)4.1 電梯的出現(xiàn)及發(fā)展1854 年，在紐約水晶宮舉行的世界博覽會(huì)上，美國(guó)人伊萊沙格雷夫斯奧的斯第一次向世人展示了他的發(fā)明-歷史上第一部安全升降梯。從那以后，升降梯在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。以?shī)W的斯的名字而命名的電梯公司也開始了她輝煌的旅程。150 年以來，她已經(jīng)發(fā)展成為世界、亞洲和中國(guó)領(lǐng)先的電梯公司。自從我國(guó)實(shí)行改革開放政策以來，全國(guó)各地高層建筑不斷涌現(xiàn)，作為高樓的垂直交通工具電梯，其需求量日益增長(zhǎng)。各種類型、規(guī)格繁多的電梯已在高樓內(nèi)投入運(yùn)行。為了確保電梯正常運(yùn)行、安全使用，必須要了解電梯、熟悉電梯、管理電梯、維護(hù)好電梯。20世紀(jì)初，美國(guó)出現(xiàn)了曳引式電梯，其結(jié)構(gòu)如圖1-1所示，從圖中可見，鋼絲繩懸掛在曳引輪上，一端與轎廂連接，而另一端與對(duì)重連接，隨曳引輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，靠鋼絲繩與曳引輪槽之間的摩擦力使轎廂與對(duì)重作一升一降的相反運(yùn)動(dòng)。顯然，鋼絲繩不用纏繞，因此鋼絲繩的長(zhǎng)度和股數(shù)均不受限，當(dāng)然轎廂的載重以及提升高度就得到了提高，從而滿足了人們對(duì)電梯的使用需求。因此，近一百年來，曳引式電梯一直受到重視，并發(fā)展沿用至今。 圖3-1 曳引式電梯示意圖在后來的幾十年里，電梯的自動(dòng)平層控制系統(tǒng)以及1轎廂 2曳引輪 3對(duì)重 通過變換電動(dòng)機(jī)極數(shù)的調(diào)速方法來調(diào)整電梯的運(yùn)行速度的技術(shù)相繼研制成功，1933年世界上第一臺(tái)運(yùn)行速度為6m/s的電梯被安裝在美國(guó)紐約的帝國(guó)大廈。第二次世界大戰(zhàn)后，建筑業(yè)的發(fā)展促使電梯進(jìn)入了高峰發(fā)展時(shí)期，代表新技術(shù)的電子技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電梯領(lǐng)域的同時(shí)，陸續(xù)出現(xiàn)了群控電梯、超高速電梯、交流變頻變壓調(diào)速電梯。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，晶閘管變流裝置越來越多地用于電梯系統(tǒng)，使電梯的拖動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化，性能提高。同時(shí)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的研制和開發(fā)，使交流電梯的調(diào)速性能有了明顯的改善。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，通過控制電動(dòng)機(jī)定子供電電壓與頻率電梯運(yùn)行速度的調(diào)壓調(diào)頻技術(shù)研制成功，出現(xiàn)了交流變壓變頻（VVVF）調(diào)速電梯，開拓了電梯拖動(dòng)的新領(lǐng)域。1993年，日本生產(chǎn)了12.5m/s的世界高速交流變壓變頻調(diào)速電梯，結(jié)束了直流電梯獨(dú)占高速領(lǐng)域的歷史。電梯發(fā)展的今天，在使用需求和新技術(shù)應(yīng)用方面都進(jìn)入到全面發(fā)展時(shí)期，隨著智能化、信息化建筑的興起與完善，要求電梯不只是完成垂直運(yùn)輸?shù)幕竟δ?，還應(yīng)以人為本提高舒適度，特別從電梯運(yùn)行的控制智能化角度考慮，電梯的優(yōu)質(zhì)服務(wù)不再是單一的“時(shí)間最短”問題，而是采用模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等方法，以期實(shí)現(xiàn)單梯與群控管理的最佳模式。合理的配置與使用遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷、節(jié)能以及減少環(huán)境污染等。本文中著重研究電梯的升降控制邏輯，不著重主電動(dòng)機(jī)的升降速度以及電梯的安全保護(hù)措施。4.2 電梯設(shè)備4.2.1 電梯的分類電梯的分類有各式各樣：一、按速度分類 低速電梯 1m/s以下 高速電梯 2-3m/s超高速電梯 3-10m/s二、按用途分類 乘客電梯 住宅電梯 觀光電梯 載貨電梯客貨兩用電梯 車輛電梯 其他電梯三、按拖動(dòng)方式分類 交流電梯 直流電梯 液壓電梯 齒輪條電梯螺桿式電梯四、按有無司機(jī)分類 有司機(jī)電梯 無司機(jī)電梯 有/無司機(jī)電梯五、按控制方式分類 手柄操縱控制電梯 按鈕控制