基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計

摘 要隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)進入一個嶄新的時代，其應(yīng)用越來越廣。 而電梯作為現(xiàn)代高層建筑的垂直交通工具，與人們的生活緊密相關(guān)，隨著人們對其要求的提高，電梯得到了快速發(fā)展，其拖動技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速，其邏輯控制也由PLC代替原來的繼電器控制。本文在電梯專用變頻器的基礎(chǔ)上，采用PLC對電梯進行控制，通過合理的選擇和設(shè)計，提高了電梯的控制水平，并改善了電梯運行的舒適感，使電梯達到了較為理想的控制效果。電梯的調(diào)速部分選用高性能的矢量控制電梯專用變頻器，利用光電編碼器測量曳引電動機的轉(zhuǎn)速，構(gòu)成閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)。電路的邏輯部分由PLC來實現(xiàn)，PLC接受來自現(xiàn)場的呼叫、轉(zhuǎn)速、樓層和位置等信號；發(fā)出信號包括給調(diào)速系統(tǒng)的速度信號、門電機的開關(guān)門信號，樓層顯示信號。電梯一次完整的運行過程，就是曳引電動機從起動、勻速運行到減速停車的過程。PLC接收來自操作面板和呼梯盒的召喚信號、轎廂和門系統(tǒng)的功能信號以及井道和變頻器的狀態(tài)信號 ，經(jīng)程序判斷與運算后實現(xiàn)電梯的控制，PLC在輸出顯示和監(jiān)控信號的同時向變頻器發(fā)出運行方向、啟動、加速、減速、運行和制動停梯信號。關(guān)鍵詞：可編程控制器 變頻器 電梯 曳引機AbstractWith the development of the economy,microelectronic technology、computer technology and the automatic theory are developed rapidly, the AC variable frequency technology has been in a new state. Its application is becoming more and more widely. But the elevator as an important traffic in skyscraper, it also has developed quickly with improving requirement of the people. Its dragging technology has developed from DC timing to AC variable frequency timing and its logic control-relay control also has been replaced by PLC.The article is based on the now-being general frequency converter,using PLC to control the elevator, the reliability is improved and the feeling of comfort is better through the reasonable selection and design, so the effect of control is more ideal. Elevator parts of the governors choice of high-performance vector control for the lift converter, use photoelectric encoder measurement Dray motor speed, a closed-loop vector control system. Part of the logic circuits to achieve by the PLC, PLC received a call from the scene, speed, floor and location, and other signals; sent a signal to the speed control system, including the speed signal, the doors of the motor switch signals the door, floor show that signal. Elevator a full course of the operation, is the motor from starting Dray, uniform running to slow down the process of stopping. PLC to receive calls from the operation panel and the call signal box ladder, Car and door systems function well, and the signal converter and the status of signal, the operator after the judgement and procedures to achieve the elevator control, PLC in output and control signals At the same time the issue of the direction of travel to the converter, start, speed up, slow down, the Brake stopped running and staircase signal.Key word： PLC Converter Elevator Dray Machine目 錄第1章 緒 論11.1 電梯系統(tǒng)概述11.1.1 電梯的定義與特征11.1.2 電梯的分類11.2 可編程控制器PLC控制的電梯系統(tǒng)概述31.2.1 可編程控制器PLC控制電梯技術(shù)的發(fā)展31.2.2 可編程控制器PLC的組成41.2.3 可編程控制器PLC的工作過程61.2.4 可編程控制器控制電梯的特點61.2.5 可編程控制器控制電梯的優(yōu)點7第2章 系統(tǒng)硬件選擇82.1 電梯選型的注意事項82.2 曳引機構(gòu)的選擇92.3 變頻器的選擇112.3.1 變頻器技術(shù)的發(fā)展112.3.2 變頻器箱體結(jié)構(gòu)的選擇122.3.3 變頻器功率的選擇122.3.4 變頻器容量的選擇132.3.5 變頻器的工作原理142.4傳感器的選擇15第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計183.1 系統(tǒng)控制電路設(shè)計183.2 系統(tǒng)保護電路設(shè)計213.3 系統(tǒng)信號電路設(shè)計293.3.1 層樓信號控制電路設(shè)計293.3.2 超載信號指示電路設(shè)計303.4 PLC主模塊的的選擇313.5 PLC的I/O分配343.6 PLC控制接線設(shè)計353.7 PLC擴展模塊的設(shè)計373.8 PLC供電系統(tǒng)的設(shè)計373.9 系統(tǒng)原理圖38第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計414.1軟件設(shè)計特點414.2系統(tǒng)流程圖設(shè)計424.3系統(tǒng)梯形圖設(shè)計45第5章 結(jié)論55參考文獻56致謝57附 錄58IV第1章 緒 論1.1 電梯系統(tǒng)概述電梯是伴隨現(xiàn)代高層建筑物發(fā)展起來的重要垂直運輸工具，是建筑物內(nèi)的一種大型機電產(chǎn)品。它既有完備的機械專用設(shè)備，又有較復(fù)雜的驅(qū)動裝置和電氣控制系統(tǒng)。1.1.1 電梯的定義與特征1電梯的定義： 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GBT7024.1一1997電梯、自功扶梯、自動人行道術(shù)語，電梯的定義為：服務(wù)于規(guī)定樓層的固定式升降設(shè)備。它具有個轎廂，運行在至少兩列垂直的或傾斜角小于15的剛性導(dǎo)軌之間。轎廂尺寸與結(jié)構(gòu)型式便于乘客出入或裝卸貨物。2電梯的特征(1)電梯是由電力來驅(qū)動的。(2)電梯是沿著垂直方向運行的一種提升設(shè)備。(3)轎廂要方便于乘客或承載貨物。1.1.2 電梯的分類電梯按運行速度分為：（1）低速梯：速度V1m/s的電梯。（2）快速電梯：速度1.0m/s<V<2.0m/s的電梯。（3）高速電梯：速度V2.0m/s的電梯。電梯按拖動方式分為：（1）交流電梯：包括采用單速交流電機拖動、交流異步雙速電機變極調(diào)速電機拖動（簡稱交流雙速電梯；速度一般小于1.0m/s）；交流異步雙繞組雙速電機調(diào)壓調(diào)速拖動的電梯（俗稱ACVV拖動電梯）；交流異步單繞組單速電機調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速拖動的電梯（俗稱VVVVF拖動）。（2）直流電梯：包括采用直流發(fā)電機電機組拖動；直流晶閘管勵磁拖動；晶閘管整流器供電的直流拖動，這在80年代中期前用在中、高檔乘客電梯上，以后不再生產(chǎn)。電梯按控制方式分為：（1）手柄操縱控制電梯 由電梯司機操縱轎箱內(nèi)的手柄開關(guān)，實行轎廂運行控制的電梯。 司機用手柄開關(guān)操縱電梯的啟動、上、下和停層。在?？空緲前迳?、下0.51m之內(nèi)有平層區(qū)域，停站時司機只需在到達該區(qū)域時，將手柄扳回零位，電梯就會以慢速自動到達樓層停止。有手動開、關(guān)門和自動門兩種，自動門電梯停層后，門將自動打開。手柄操作方式一般應(yīng)用在低樓層的貨梯控制。（2）按鈕控制電梯 操作層門外側(cè)按鈕或轎廂內(nèi)按鈕，均可使轎廂?？繉诱镜目刂?。 1）轎內(nèi)控制按鈕箱安裝在轎廂內(nèi)，由司機進行操縱。電梯只接受轎內(nèi)按鈕的指令，廳門上的召喚按鈕只能以燃亮轎廂內(nèi)召喚指示燈的方式發(fā)出召喚信號，不能截停和操縱電梯，多用于客貨兩用梯。2）轎外按鈕控制由安裝在各樓層廳門口的按鈕箱進行操作。操作內(nèi)容通常為召喚電梯、指令運行方向和?？繕菍?。電梯一旦接受了某一層的操作指令，在完成前不接受其他樓層的操作指令，一般用在雜物梯上。（3）信號控制電梯 將層門外上下召喚信號、轎廂內(nèi)選層信號和其他專用信號加以綜合分析判斷，由電梯司機操縱控制轎廂的運行。 電梯除了具有自動平層和自動門功能外，還具有轎廂命令登記、廳外召喚登記、自動停層、順向截停和自動換向等功能。這種電梯司機操作簡單，只需將需要停站的樓層按鈕逐一按下，再按下啟動按鈕，電梯就能自動關(guān)門啟動運行，并按預(yù)先登記的樓層逐一自動?？?、自動關(guān)門。在這中間，司機只需操縱啟動按鈕。當(dāng)一個方向的預(yù)先登記指令完成后，司機只需再按下啟動按鈕，電梯就能自動換向，執(zhí)行另一個方向的預(yù)先登記指令。在運行中，電梯能被符合運行方向的廳外召喚信號截停。采用這種控制方式的常為住宅梯和客梯。（4）集選控制電梯 將各種信號加以綜合分析，自動決定轎廂運行的無司機控制。 乘客在進入轎廂后，只需按一下樓層按鈕，電梯在等到預(yù)定的停站時間時，便自動關(guān)門啟動運行，并在運行中逐一登記各樓層召喚信號，對符合運行方向的召喚信號，逐一自動?？繎?yīng)答，在完成全部順向指令后，自動換向應(yīng)答反向召喚信號。當(dāng)無召喚信號后，電梯自動關(guān)門停機或自動駛回基站關(guān)門待命。當(dāng)某一層有召喚信號時，再自動啟動前往應(yīng)答。由于是無司機操縱，轎廂需安裝超載裝置。采用這種控制方式的，常為賓館、辦公大樓的客梯。集選控制電梯一般都設(shè)有司機操縱轉(zhuǎn)換開關(guān)。實行有司機操縱時，與信號控制電梯功能相同。 （5）群控電梯 對集中排列的多臺電梯，公用層門外按鈕，按規(guī)定程序的集中調(diào)度和控制，利用微機進行集中管理的電梯。（6）并聯(lián)控制電梯 23臺集中排列的電梯，公用層門外召喚信號，按規(guī)定順序自動調(diào)度，確定其運行狀態(tài)的控制，電梯本身具有自選功能。1.2 可編程控制器PLC控制的電梯系統(tǒng)概述電梯作為高層建筑不可缺少的運輸工具，其使用已越來越廣泛。電梯控制系統(tǒng)主要采用以下三種控制方式：繼電器控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)和微機控制系統(tǒng)。繼電器控制系統(tǒng)由于故障率高，控制方式不靈活及功率消耗大等特點，目前已逐漸被淘汰。微機控制系統(tǒng)雖然在智能控制方面有較大的功能，但也存在一定的不足之處，即抗干擾性差，系統(tǒng)設(shè)計較復(fù)雜，一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)，這些都限制了微機控制系統(tǒng)應(yīng)用的廣泛性。而PLC控制系統(tǒng)由于運行可靠、使用維修方便、抗干擾性強等優(yōu)越性，成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。1.2.1 可編程控制器PLC控制電梯技術(shù)的發(fā)展在早期的國產(chǎn)電梯控制系統(tǒng)中，電梯信號的邏輯控制一般是由繼電器電路來實現(xiàn)的。電器控制電路雖然具有很多優(yōu)點，如成本低、技術(shù)成熟，但存在著以下缺點：(1)繼電器觸點多、線路復(fù)雜。系統(tǒng)中少則幾十個，多的有上百個繼電器和接觸器，這些觸點在使用中容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而故障較多。(2)用一般的繼電器控制電路很難實現(xiàn)較復(fù)雜的控制功能，控制管理水平較低、(3)電器的電磁機構(gòu)及觸點動作速度比較慢，機械和電磁慣性大，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，機械動作噪聲大。(5)由于線路復(fù)雜，易出故障，因而安裝、調(diào)試、維修的工作量大、時間長、費用高。電梯的繼電器控制系統(tǒng)故障率高，降低了電梯的運行可靠性和安全性。隨著計算機技術(shù)的進步和計算機軟硬件價格的下降。傳統(tǒng)的繼電器控制方式已由計算機控制方式所取代。PLC是一種用于自動化控制的專用計算機，它具有下列特點：(1)結(jié)構(gòu)較簡單，減少了數(shù)字運算部分，加強了直接控制需要的邏輯運算功能和計數(shù)、計時、步進等功能，從而使造價降低。(2)輸入、輸出接口標(biāo)準(zhǔn)化，輸入輸出信號均經(jīng)過隔離、濾波處理，以增強系統(tǒng)的抗干擾能力PLC的平均故障間隔時間可達幾十萬小時，適于生產(chǎn)現(xiàn)場應(yīng)用。(3)控制程序可固化在半導(dǎo)體存儲器(ROM)中，不易丟失和損壞，而且更換方便。(4)編程器和控制器分離，編程器可以一機多用，大大降低了成本；編程器具有編程、現(xiàn)場調(diào)試、模擬運行、在線測試、故障檢測、固化程序和打印程序等多種功能使用和維修都非常方便； (5)采用模塊化結(jié)構(gòu)，可根據(jù)系統(tǒng)的需要擴展，對簡單或復(fù)雜的控制系統(tǒng)均可應(yīng)用；有些還可通過現(xiàn)場總線與其它智能設(shè)備連接，構(gòu)成計算機控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 (6)程序編制簡單，操作人員經(jīng)過一段時間學(xué)習(xí)便可掌握。(7)體積小，功耗低，結(jié)構(gòu)緊湊，接插件少，可靠性高，有停電保護數(shù)據(jù)和狀態(tài)的功能。(8)設(shè)計、安裝、維護簡單，性能價格比高。綜上所述，PLC是一種完備的通用控制設(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，并具有完成邏輯判斷、定時、計數(shù)、記億和算術(shù)、運算等功能；可以取代以繼電器為主的各種控制設(shè)備。因此在現(xiàn)代電梯控制系統(tǒng)中也大量采用了PLC。1.2.2 可編程控制器PLC的組成PLC的結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。PLC由中央處理單元、存儲器、輸入輸出接口電路和其它一些輔助電路組成。圖1.1 PLC的結(jié)構(gòu)圖（1）中央處理單元(CPU) 是PLC的核心部分，它集成在一個芯片上，其中包括有控制電路、運算器和寄存器。CPU通過地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與存儲器、輸入輸出(I/O)接口電路連接。也有些PLC的中央處理單元采用單片機，如MCS51系列單片機。（2）存儲器是具有記億功能的半導(dǎo)體電路，用來存儲系統(tǒng)程序、用戶程序及各種邏輯變量和信息。系統(tǒng)程序是由PLC的制造廠家在研制系統(tǒng)時確定的，它存儲在只讀存儲器(ROM)中,完成系統(tǒng)診斷、指令解釋、子程序調(diào)用管理、邏輯運算、通信等功能, 系統(tǒng)程序在PLC使用過程中是不改變的。用戶程序是隨PLC的應(yīng)用對象而定的，它是用戶根據(jù)使用環(huán)境和生產(chǎn)工藝的控制要求編與的，用戶程序一般存于帶后備電他的CMOS靜態(tài)RAM、EPROM、EEPROM或Flash存儲中。PLC工作中經(jīng)常變化的數(shù)據(jù)一般存干RAM中。（3）PLC的輸入電路可以接收現(xiàn)場的各種輸入信號，如按鈕、行程開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器輸出的開關(guān)量和模擬量。為了防止干擾信號輸入到PLC內(nèi)，輸入接口電路一般都具有光耦合電路和濾波電路。 (4)PLC是通過輸出電路向被控(執(zhí)行部件)對象輸出控制信號的。被控器件有繼電器、接觸器、電動機等。輸出電路一般由輸出接口電路和功率放大電路組成。另外，PLC還有其它一些接口電路，如D/A從和A/D轉(zhuǎn)換、與計算機連接的接口電路、打印機的接口電路等。1.2.3 可編程控制器PLC的工作過程PLC(programmer logic controller),即可編程控制器，是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程控制器的存儲器，用來在其內(nèi)部進行邏輯運算、順序控制、定時、計算和運算操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制機械的生產(chǎn)過程，PLC及其有關(guān)外圍設(shè)備，都易于擴充功能原則設(shè)計。PLC工作過程是周期循環(huán)掃描的工作過程，如圖1.2所示：PLC采用集中采樣，集中輸出的工作方式，減少了外界干擾的影響。PLC工作過程分三階段進行，即輸入采樣階段，程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。圖 1.2 PLC掃描工作原理圖1.2.4 可編程控制器控制電梯的特點PLC是一種用于工業(yè)自動化控制的專用計算機，實質(zhì)上屬于計算機控制方式。PLC與普通微機一樣，以通用和專用 CPU作為字處理器，實現(xiàn)通道(字)的運算與數(shù)據(jù)存儲。（1）可靠性PLC不需要大量的活動元件和連線電子元件，它的連線大大減少，與此同時，系統(tǒng)的維修簡單，維修時間短。PLC采用了一系列可靠性設(shè)計的方法進行設(shè)計，例如，冗余設(shè)計，斷電保護，故障診斷和信息保護及恢復(fù)。 PLC有較高的易操作性，它具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點，一般不容易發(fā)生操作的錯誤。PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設(shè)計的控制裝置，它具有比通用計算機控制更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了精簡化的編程語言，編程出錯率大大降低。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，對存儲器內(nèi)容的保護等。PLC的軟件方面，也采用了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如，采用軟件濾波，軟件自診斷，簡化編程語言等。（2）易操作性對PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。程序的輸入直接可以顯示，更改程序的操作也可以直接根據(jù)所需要的地址編號或接點號進行搜索或順序?qū)ふ?，然后進行更改。 PLC具有多種程序設(shè)計語言可供使用。由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。 PLC具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求降低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快找到故障的部位。（3）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簡單、易于拓展。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得十分容易。1.2.5 可編程控制器控制電梯的優(yōu)點在電梯控制中采用PLC，用軟件實現(xiàn)了對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。去掉了選層器和大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化。PLC可實現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。PLC可以進行故障自動檢測與報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修;更改控制方案時不需要改動硬件接線。第2章 系統(tǒng)硬件選擇2.1 電梯選型的注意事項電梯選型是電梯設(shè)計一個重要環(huán)節(jié)，應(yīng)該謹(jǐn)慎。應(yīng)考慮以下問題：一、決定輸送能力的主要參數(shù)電梯數(shù)量、承載能力與額定速度電梯應(yīng)具有適當(dāng)?shù)妮斔湍芰?。輸送能力能滿足5分鐘高峰期的乘梯要求，就可以認(rèn)為電梯的選用是合理的電梯到達門廳的時間間隔不應(yīng)太長。一般要求不應(yīng)超過2-3分鐘。簡單的估算辦法：電梯從底層直達頂層應(yīng)不超過4560s。候梯時間與乘梯時間應(yīng)盡量縮短。這是為了滿足乘客的心理要求。比較能接受的限度是：候梯時間不超過30s，乘梯時間不超過90s。 目前值得注意的是盲目追求電梯速度的傾向。高速電梯不一定會縮短乘梯時間，提高輸送效率。實際上還要考慮樓房高度、停層站數(shù)及調(diào)度技術(shù)，對于不太高且停站數(shù)較多的建筑物，高速電梯一般只能在中、低速運行，而高速梯和中速梯停層的開關(guān)門時間及乘客出入時間無甚差別。為了提高電梯運行效率，減少乘客乘梯時間，近年來出現(xiàn)了直接?？?、提前開門、快速關(guān)門等新技術(shù)。直接?？渴窃谶\行曲線中取消了低速平層段，電梯從額定速度按一定減速度減到零速，此時正好是平層位置。如有微小偏差，可用“再平層”的技術(shù)予以調(diào)整；提前開門是指轎廂還未達到零速即未完全平層的一小段安全距離之內(nèi)開門機開始動作，待轎廂完全準(zhǔn)確平層時門已基本打開；快速關(guān)門是指滿足最大阻止關(guān)門力和門最大動能限制的前提下提高關(guān)門平均速度，從而縮短關(guān)門時間。這些措施在每個停站的平層及開關(guān)門過程中節(jié)省的時間看似不多，但許多層站累計起來其效果比單純提高電梯速度要好得多。二、需要著重考慮的技術(shù)性能可靠性、先進性與舒適性所謂可靠性是指電梯系統(tǒng)在規(guī)定的時間內(nèi)保持規(guī)定功能的能力，是建立在大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的概率概念。我們對電梯的可靠性要求，是指在運行時間里故障要盡可能少，并且一旦出現(xiàn)故障要能很容易排除。而影響到人身安全的環(huán)節(jié)如安全鉗、限速器、安全觸板、光柵門區(qū)保護系統(tǒng)等要絕對不能失靈。電梯的先進性目前主要體現(xiàn)在拖動與控制技術(shù)方面，隨著電力電子技術(shù)與計算機技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了根本性的進步，矢量控制的調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速技術(shù)（VVVF）使交流異步電機的調(diào)速性能達到了直流電機的水平，使用計算機的邏輯控制系統(tǒng)正在取代繼電器并使電梯的控制功能不斷增加，網(wǎng)絡(luò)控制和模糊控制理論的應(yīng)用又使電梯調(diào)度控制向智能化方向發(fā)展。舒適感主要指電梯的加速度、振動、噪聲、裝璜、照明等指標(biāo)，其目的是給乘客提供一個盡量舒適的乘梯環(huán)境。早期舒適感要求主要是把超重與失重感、煩噪與焦慮感等控制在乘客能忍受的范圍之內(nèi)；現(xiàn)代的舒適感則追求使乘客不但在生理上而且在心理上把乘坐電梯當(dāng)成為“上上下下的享受”。在電梯選型時顯然可靠性是最重要的指標(biāo)。國標(biāo)GB10058中規(guī)定：電梯運行6萬次故障少于5次為合格品，少于2次為一等品，少于1次為優(yōu)等品，并且在附錄B中對故障作了定義。目前應(yīng)當(dāng)引起注意的除對可靠性的忽視傾向之外，還有一個值得重視的傾向是過份追求舒適感。一些項目在電梯選型時刻意體察電梯的輕微振動、噪聲以及裝璜的“美感效果”，對其他技術(shù)問題關(guān)心甚少，最終造成了選型失誤，這種事例可以說屢見不鮮。三、拖動控制方式交流雙速、調(diào)壓調(diào)速與調(diào)頻調(diào)速電梯停層時梯速為零。正常運行時以額定速度作勻速直線運動。在零速與額定速度之間則作加速或減速過渡，對這一段時間里電機轉(zhuǎn)速的控制叫作調(diào)速。在轎廂作加速或減速運動時，乘客會出現(xiàn)超重與失重。普通人對超重和失重的承受能力是很有限的，我國國標(biāo)GB10058規(guī)定了a值不得大于1.5m/s2。另外，如果加速度總在波動，乘客就會有顛簸的感覺，甚至出現(xiàn)眩暈。這就要求加速度變化率盡可能減小。直流電機具有良好的調(diào)速性能，但直流電機用集電環(huán)供電，維修工作量較大。交流異步電機結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，隨著計算機與電力電子技術(shù)的發(fā)展，用不同的調(diào)速方式滿足了不同電梯的需要。低速電梯常采用交流雙速（AC-2）方案，控制環(huán)節(jié)少，故障概率低。主要缺點是平層準(zhǔn)確度和乘坐舒適感很難兩全。中速電梯多采用調(diào)壓調(diào)速（ACVV）技術(shù)。這種調(diào)速方式用改變電壓的方式改變電機的轉(zhuǎn)矩，通過對電機轉(zhuǎn)矩與負(fù)載力矩之間差值的調(diào)整，控制電機正、負(fù)角加速度，并用全閉環(huán)的控制方式使電梯在受控的速度和加速度下運行，目前已成為國產(chǎn)電梯的主導(dǎo)產(chǎn)品。近十年來出現(xiàn)了調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速（VVVF）的新技術(shù)。這種調(diào)速技術(shù)發(fā)展很快，其調(diào)速性能已完全可與直流電機相媲美。除了具有良好的舒適感之外，平層準(zhǔn)確度也大為提高，而且具有明顯的節(jié)能效果。2.2 曳引機構(gòu)的選擇曳引式提升機構(gòu)是世界上電梯行業(yè)廣泛采用的提升形式。在曳引式提升機構(gòu)中，鋼絲繩懸掛在曳引輪上，其一端與轎廂連接，另一端與對重連接(平衡重)。曳引輪轉(zhuǎn)動時，使曳引鋼絲繩與曳引輪之間產(chǎn)生摩擦力，從而帶動電梯轎廂上、下升降。目前電梯生產(chǎn)中常見的最基本的曳引傳動結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。其結(jié)構(gòu)最為簡單，應(yīng)用也最為廣泛，因此本設(shè)計采用此種曳引傳動結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。圖2.1 曳引傳動結(jié)構(gòu)圖曳引系統(tǒng)的功能是輸出與傳遞動力，使電梯運行。 曳引系統(tǒng)主要由曳引機、曳引鋼絲繩、導(dǎo)向輪、電磁制動器等組成。 （1）曳引機：它是電梯的動力源，由電機、曳引輪等組成。以電機與曳引輪之間有無減速箱曳引機又可分為無齒曳引機和有齒曳引機。 無齒曳引機由電機直接驅(qū)動曳引輪，一般以直流電機為動力。由于無減速箱為中間傳遞環(huán)節(jié)，它具有傳動效率高、噪聲小、傳動平穩(wěn)等優(yōu)點。但存在體積大造價高等缺點，一般用于2m/s以上的高速電梯。 有齒曳引機的減速箱具有降低電機輸出轉(zhuǎn)速，提高輸出力矩的作用。減速箱多采用蝸輪蝸桿傳動減速，其特點是啟動傳動平穩(wěn)、噪聲小，運行停止時根據(jù)蝸桿頭數(shù)不同起到不同程度的自鎖作用。有齒曳引機一般用在速度不大于2m/s的電梯上。配用的電機多為交流機。曳引機安裝在機房中的承重梁上。 曳引輪是曳引機的工作部分，安裝在曳引機的主軸上，輪緣上開有若干條繩槽，利用兩端懸掛重物的鋼絲繩與曳引輪槽間的靜摩擦力，提高電梯上升、下降的牽引力。（2）曳引鋼絲繩：連接轎廂和對重（也稱平衡重），靠與曳引輪間的摩擦力來傳遞動力，驅(qū)動轎廂升降。鋼絲繩一般有46根，其常見的繞繩方式有半繞式和全繞式。（3）導(dǎo)向輪：因為電梯轎廂尺寸一般比較大，轎廂懸掛中心和對重懸掛中心之間距離往往大于設(shè)計上所允許的曳引輪直徑，所以要設(shè)置導(dǎo)向輪，使轎廂和對重相對運行時不互相碰撞，安裝在承重梁下部。（4）電磁制動器：是曳引機的制動用抱閘，由制動電磁鐵、制動臂、制動瓦塊等組成。當(dāng)電機通電時松閘，電機斷電時將閘抱緊，將曳引機制動停止。制動電磁鐵一般采用結(jié)構(gòu)簡單、噪聲小的直流電磁鐵。電磁制動器安裝在電機軸與減速器相連的制動輪處。2.3 變頻器的選擇變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交直交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。2.3.1 變頻器技術(shù)的發(fā)展變頻器是運動控制系統(tǒng)中的功率變換器。當(dāng)今的運動控制系統(tǒng)包含多種學(xué)科的技術(shù)領(lǐng)域，總的發(fā)展趨勢是：驅(qū)動的交流化，功率變換器的高頻化，控制的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。因此，變頻器作為系統(tǒng)的重要功率變換部件，提供可控的高性能變壓變頻的交流電源而得到迅猛發(fā)展。 隨著新型電力電子器件和高性能微處理器的應(yīng)用以及控制技術(shù)的發(fā)展，變頻器的性能價格比越來越高，體積越來越小，而廠家仍然在不斷地提高可靠性實現(xiàn)變頻器的進一步小型輕量化、高性能化和多功能化以及無公害化而做著新的努力。變頻器性能的優(yōu)劣，一要看其輸出交流電壓的諧波對電機的影響；二要看對電網(wǎng)的諧波污染和輸入功率因數(shù)；三要看本身的能量損耗如何。這里僅以量大面廣的交直交變頻器為例，闡述它的發(fā)展趨勢： (1) 高性能。如果說過去國產(chǎn)的通用變頻器主要是壓頻控制，那么，今天的不少品牌變頻器已提升到矢量控制及轉(zhuǎn)矩控制；如果說前幾年國產(chǎn)高壓變頻可靠性還不高，那么今天已研制出同國外相差不大的品牌。不少廠家通用變頻器總的來說都在追求高可靠性，高轉(zhuǎn)矩，高精度，低諧波。 (2) 模塊化。通用變頻器已有向模塊化發(fā)展的趨勢，即高性能的電機驅(qū)動模塊（通用變頻器）十功能模塊（如注塑機卡、張力卡等）十專用模塊（如電梯、拉絲機、卷染機等）。這樣，有特殊功能和特殊需求時，不必加許多外圍部件，插一個功能卡或?qū)Ｓ每纯?，簡單而降低成本?(3) 專用化。國外的變頻器早已有許多專用型的，但價格昂貴，如電梯專用、車床專用、造紙機專用、化纖生產(chǎn)線專用等。近20年來我們中國人對變頻器應(yīng)用的一大貢獻就是把通用變頻器通過一些智能控制單元，廉價的用到轉(zhuǎn)爐、起重機、機床、紡絲機、造紙生產(chǎn)線、印染設(shè)備及高架旅運車等，近年又出現(xiàn)了專用變頻器，如注塑機專用變頻器、抽油機專用變頻器、潛油電泵專用變頻系統(tǒng)等產(chǎn)品，這些都是一些國外大公司沒有的。我們填補了國際上的空白。 (4) 功能多。通用型變頻器裝備了許多適用的功能：頻率跳躍功能。風(fēng)機等負(fù)荷在其振點電流突然增大，變頻器具有跳過該頻率點的功能。瞬時停電再啟動功能。受閃電等影響瞬時停電，變頻器具有電動機在任何狀態(tài)下再啟動功能、不必使電機的轉(zhuǎn)速為0。記憶功能?？梢杂洃浵到y(tǒng)的運行狀態(tài)、運行時間、跳閘時的詳細(xì)數(shù)據(jù)等。通信功能。具有010V，420mA、RS485等通信接口及通信協(xié)議。2.3.2 變頻器箱體結(jié)構(gòu)的選擇變頻器的箱體結(jié)構(gòu)要與條件相適應(yīng),必須考慮溫度、濕度、粉塵、酸堿度、腐蝕性氣體等因素。有下列幾種常見結(jié)構(gòu): (1) 敞開型IP00型。本身無機箱,可裝在電控箱內(nèi)或電氣室內(nèi)的屏、盤、架上,尤其適于多臺變頻器集中使用時選用,但環(huán)境條件要求較高。 (2)封閉型IP20 型。適于一般用途,可有少量粉塵或少許溫度、濕度的場合。 (3)密封型IP45 型。適于工業(yè)現(xiàn)場條件較差的環(huán)境。 (4)密閉型IP65 型。適于環(huán)境條件差,有水、灰塵及一定腐蝕性氣體的場合。2.3.3 變頻器功率的選擇變頻器負(fù)載率與效率的關(guān)系為:當(dāng)= 50%時,= 94%;當(dāng)= 100%時,= 96%。雖然增一倍,變化僅2%,但對中大功率(幾百千瓦至幾千千瓦) 電動機而言亦是可觀的。系統(tǒng)效率等于變頻器效率與電動機效率的乘積。從效率角度出發(fā),在選用變頻器功率時,要注意以下幾點。(1)變頻器功率與電動機功率相當(dāng)時為最合適,以利于變頻器在高效率狀態(tài)下運轉(zhuǎn)。(2)在變頻器的功率分級與電動機功率分級不相同時,則變頻器的功率要盡可能接近電動機的功率,并且應(yīng)略大于電動機的功率。(3)當(dāng)電動機屬頻繁啟動、制動工作或處于重載啟動且較頻繁時,可選取大一級的變頻器,以利于變頻器長期、安全地運行。(4)經(jīng)測試,電動機實際功率確實有富余,可以考慮選用功率小于電動機功率的變頻器,但要注意瞬時峰值電流是否會造成過電流保護動作。(5) 當(dāng)變頻器與電動機功率不相同時,則必須相應(yīng)調(diào)整節(jié)能程序的設(shè)置,以利于達到較高的節(jié)能效果。2.3.4 變頻器容量的選擇變頻器的容量可根據(jù)曳引電動機功率、電梯運行速度、電梯載重與配重進行選取。設(shè)電梯曳引電動機功率為P，電梯運行速度為v，電梯自重為W，電梯載重為W，配重為W，重力加速度為g，則 P=v（W W W）gF (2-1)式中,F=K(W WW)g ，K=0.04 。W=2000kg ，W=1000kg ，W=2400kg ，g=9.8m/s,v=1.6m/s 。則P=1.6(6009.82116.8)W=12.79KW , 確定曳引電動機功率后,則可選定變頻器的容量。拖動電動機采用國產(chǎn)CVF160L4電梯專用變頻電動機,其功率15KW , 額定電壓380V ,Y形接法,轉(zhuǎn)速1450r/min。與變頻電動機配套，選用華為TD31004T0150E電梯專用變頻器。變頻器額定容量21KW,額定電壓380V，三相交流供電，額定輸出電流32A，適配電動機15KW。該變頻器綜合了國內(nèi)外多種電梯專用變頻器的特點。該變頻器用于電梯拖動的接線如圖2.2所示。圖2.2 變頻器接線圖采用DPSMCU結(jié)構(gòu)和先進的模塊化設(shè)計，調(diào)速范圍為1.504.00m/s。通過變頻器的智能化自學(xué)習(xí)功能，在井道內(nèi)準(zhǔn)確地測出每層站的距離（脈沖數(shù)），并將其記憶在變頻器中。雖然不在井道中設(shè)置減速感應(yīng)器，卻能準(zhǔn)確地確定每層的減速點，提高了運行控制精度。在傳統(tǒng)的減速控制基礎(chǔ)上，增加了靈活的加速度曲線設(shè)定計算功能，在保證電梯舒適感的同時，大大簡化了邏輯控制系統(tǒng)中對電梯速度的控制。加速度曲線如圖2.3所示。通過調(diào)節(jié)減速時間參數(shù)可調(diào)節(jié)電梯的平層精度。圖2.3 加速度曲線變頻器的接線及功能：變頻器的上下行駛信號及高低速信號由PLC的輸出觸點進行控制。當(dāng)Y4閉合時，電梯上行，Y5閉合時電梯下行；利用Y6，Y7的通斷狀態(tài)控制電梯的運行速度。另外在變頻器內(nèi)部可通過參數(shù)設(shè)置，決定電梯的加減速曲線、加減速時間、各種運行速度、過流過載保護和電流、速度、頻率顯示功能。2.3.5 變頻器的工作原理變頻器實現(xiàn)VVVF變壓變頻調(diào)速有兩種方式：交-交變頻系統(tǒng),交-直-交變頻系統(tǒng)，交-直-交系統(tǒng)是較常用的而且是系統(tǒng)是使用的型式，下面就以它為例說明變頻器工作原理。變頻器的主要組成部分有：整流器、濾波器、逆變器，控制部分，如圖2.4所示。圖2.4 變頻器原理圖整流器是晶閘管三相橋式電路，它的作用是將定頻定壓交流電變換為可調(diào)的直接電流電。然后作為逆變器的直流供電電源。逆變器也是晶閘管三相橋式電路，但它的作用與整流器相反，它將直流電變換為可調(diào)頻率的交流電。它是變頻器的關(guān)鍵所在。中間濾波環(huán)節(jié)由電容器或電抗器組成，它的作用是對整直后的電壓或電流進行濾波，根據(jù)中間的濾波方法不同，又可分為兩種形式：用電容濾波為電壓型，其特點是電源阻抗小，類似于電壓源，逆變輸出的電壓波型為較平的矩形波；采用電感濾波為電流型，其特點是電源阻抗大，類似電流源，逆變輸出的電流波形為一較平直的矩形波，電壓波形為正弦波，控制部分提供一定的控制整流器和逆變器的運行狀態(tài)，以實現(xiàn)f,v的協(xié)調(diào)變化。對于交-直-交系統(tǒng)，變頻是由變頻器完成的，而變壓有多種方式，如自耦變壓、直流調(diào)壓、斬波等，其中PWM脈寬調(diào)制型變壓，使變頻變壓都在變頻器上進行，使變頻器的功率變換級為兩個，控制級變?yōu)橐粋€，可提高功率因數(shù)，又可改善輸出波形，成為變頻器的重要發(fā)展方向。2.4傳感器的選擇為了人員和貨物以及電梯本身的安全，國家標(biāo)準(zhǔn)GB7588電梯制造與安裝安全規(guī)范為防止電梯超載運行制定了嚴(yán)格要求。除了轎廂的有效面積要求予以限制外，第14.2.5條規(guī)定：在轎廂超載時，電梯上的一個裝置應(yīng)防止電梯正常啟動及再平層；超載是指超過額定載荷的10，并至少為75kg。在電梯超載的時候，本設(shè)計1000kg的電梯，設(shè)定載荷大于1075kg時為超載，在電梯內(nèi)裝載1075kg的載荷，這樣當(dāng)載荷大于1075kg的時候，傳感器輸出高電平信號。進而斷開關(guān)門繼電器防止了電梯正常啟動及再平層。目前測量載重的傳感器比較多，有壓敏電阻式、電渦流式、電容式等等。這些傳感器的特點是電路設(shè)計復(fù)雜，安裝操作麻煩，隨著測量量程的增加，體積也會相應(yīng)增大。并且大多數(shù)傳感器測量時需要與被測物體相接觸，比較容易磨損，一旦接觸表面不均勻，則靈敏度會下降很多，大大限制了傳感器的使用壽命。因此本設(shè)計采用一種新的，基于霍爾效應(yīng)的非接觸式霍爾傳感器，作為電梯智能傳感器，實現(xiàn)電梯載荷量的遠(yuǎn)距離傳送。在傳輸方式上采用現(xiàn)今比較流行的電源線載波通訊，通過雙音多頻(DTMF)信號發(fā)生器，將傳輸數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成雙音多頻信號，并耦合入電源線進行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?；魻杺鞲衅魇菍⒒魻栐?、放大器、溫度補償器及穩(wěn)壓電路集成在一個芯片上，它基于霍爾磁效應(yīng)，可以將磁場磁通量的變化轉(zhuǎn)化成為線性的電壓信號輸出。根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，如果垂直作用于元件平面的磁感應(yīng)強度為B，通過元件的電流為I，則無負(fù)荷時產(chǎn)生的霍爾電壓如下式所示： V=fkIB (2-2)式中 k元件的靈敏度（V/AT）；I通過元件的電流（A）；B磁感應(yīng)強度（T）；f形狀系數(shù)，由元件的形狀和霍爾角所決定，一般小于1。由上式看出，霍爾電壓VH的大小與電流I和磁感應(yīng)強度B的乘積成正比關(guān)系，并與元件的靈敏度有關(guān)。若使控制電流I固定，則VH與B成比例變化。當(dāng)霍爾傳感器在一個均勻梯度磁場中移動時，元件所輸出的電壓變化就能反映出位移的情況。 霍爾傳感器在應(yīng)用于電梯稱重變送裝置時，將集成了線性霍爾傳感器的整個變送裝置固定在活絡(luò)轎廂的底部，并在轎廂底部放置一塊永久磁體。當(dāng)人進入轎廂內(nèi)時，轎廂底部因受重而產(chǎn)生形變，磁體和霍爾傳感器之間產(chǎn)生位移，引起霍爾傳感器感應(yīng)的磁場磁通量變化，從而產(chǎn)生相應(yīng)的線性電壓輸出，進而獲得載重、位移與電壓的對應(yīng)關(guān)系。輸出的電壓經(jīng)過差分放大得出需要采集的量。如果轎廂底部的橡膠的壓縮位移為3mm10mm，稱重變送裝置可對5kg的載荷變化量做出反應(yīng)。 霍爾傳感器與永久磁體間的距離對傳感器的靈敏度、線性度與量程都有很大影響，若霍爾傳感器與永久磁體距離很近，則該處的磁場強度很大，傳感器容易飽和，線性度差，量程??；若霍爾傳感器與永久磁體距離太遠(yuǎn)，則磁場很弱，霍爾傳感器感應(yīng)不到磁場，靈敏度降低，因此稱重變送裝置安裝時必須確定永久磁體與稱重變送裝置間的最佳距離。在實際應(yīng)用中，電梯空載時保持稱重變送裝置與磁體間距在19mm22mm左右最為理想。為了使安裝滿足上述要求，利用CPU控制雙色發(fā)光二極管作為提示燈，當(dāng)稱重變送裝置與永久磁體間的距離到達最佳距離的誤差范圍(0.1mm)內(nèi)時，提示燈交替閃爍，此時固定稱重變送裝置，完成安裝。 實際安裝中需要注意的是，應(yīng)盡可能將變送裝置安裝在靠近轎底中心部位，并將其安裝在電梯轎底承重梁上，感應(yīng)磁體吸附在活動轎底，且標(biāo)志面正對傳感器感應(yīng)點，并使轎底磁體對準(zhǔn)傳感器上端面中心點，同時必須保證本裝置上端面與磁體端面相互平行。實際調(diào)試時，由于永久磁體所固定的活動轎底為導(dǎo)磁材料，磁體吸附在其表面后，磁感應(yīng)強度會有所增強，所以一切數(shù)據(jù)應(yīng)以現(xiàn)場測試所得為準(zhǔn)。第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 系統(tǒng)控制電路設(shè)計本控制系統(tǒng)是采用變頻器和PLC組成的變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)，電氣控制硬件框圖如圖3.1所示。圖3.1 控制系統(tǒng)硬件原理框圖系統(tǒng)由曳引電動機、門電動機、變頻器、可編程控制器PLC及其他電氣元件構(gòu)成。電梯的調(diào)速部分選用高性能的矢量控制電梯專用變頻器，利用光電編碼器測量曳引電動機的轉(zhuǎn)速，構(gòu)成閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)。電路的邏輯部分由PLC來實現(xiàn)，PLC接受來自現(xiàn)場的呼叫、轉(zhuǎn)速、樓層和位置等信號；發(fā)出信號包括給調(diào)速系統(tǒng)的速度信號、門電機的開關(guān)門信號，樓層顯示信號。該硬件電路具有設(shè)計簡單、工作可靠等優(yōu)點。電梯一次完整的運行過程，就是曳引電動機從起動、勻速運行到減速停車的過程。PLC接收來自操作面板和呼梯盒的召喚信號、轎廂和門系統(tǒng)的功能信號以及井道和變頻器的狀態(tài)信號 ，經(jīng)程序判斷與運算后實現(xiàn)電梯的集選控制，PLC在輸出顯示和監(jiān)控信號的同時向變頻器發(fā)出運行方向、啟動、加速、減速、運行和制動停梯信號。具有PG反饋功能的變頻器，精度有提高。但速度精度的值取決于PG本身的精度和變頻器輸出頻率的分辨率。 旋轉(zhuǎn)編碼器與主電動機同軸連接，通過PG卡(又名編碼器連接板)對電動機測速和反饋電梯的位置 。旋轉(zhuǎn)編碼器與電動機同軸連接，產(chǎn)生A、B兩相脈沖。當(dāng)A相脈沖超前于B相脈沖90度時，認(rèn)為電動機處于正轉(zhuǎn)狀態(tài);當(dāng)A相脈沖滯后于B相脈沖90度時，認(rèn)為電動機處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)。根據(jù)A、B相脈沖的相序，可判斷電動機的轉(zhuǎn)向。根據(jù)A、B脈沖的頻率(或周期)可測得電動機的轉(zhuǎn)速。若以A、B相脈沖的前沿或后沿產(chǎn)生計數(shù)脈沖，可以形成代表正向位移和反向位移的脈沖序列。旋轉(zhuǎn)編碼器將此脈沖輸出給PG卡，PG卡再將此反饋信號送給變頻器，以便進行運算調(diào)節(jié)。曳引電動機正轉(zhuǎn)(或反轉(zhuǎn))控制及高速控制信號有效時，電動機開始從0Hz到50Hz開始起動，起動時間在3S左右，然后維持50Hz的速度一直運行，完成起動及運行段的工作。當(dāng)轎廂到達各樓層計數(shù)點時，樓層數(shù)加1或減1。為防止計數(shù)脈沖高電平期間反復(fù)計數(shù)，采用樓層計數(shù)信號上升沿觸發(fā)樓層計數(shù)。用PLC的高速計數(shù)器對PG卡的輸出脈沖進行計數(shù)，當(dāng)高速計數(shù)器的計數(shù)值與換速點對應(yīng)的脈沖數(shù)相等時，且目的層有有效的選層信號或呼梯信號，則發(fā)出換速信號，電梯轉(zhuǎn)入爬行階段。當(dāng)換速信號到來后，PLC撤消高速信號，同時輸出爬行信號，此時爬行的輸出頻率為6Hz。從50Hz到6Hz的減速過程在3S之內(nèi)完成，當(dāng)達到6Hz速度時電梯停止減速，并以此速度爬行。當(dāng)高速計數(shù)器的計數(shù)值與平層點的計數(shù)脈沖相等時發(fā)出平層信號。當(dāng)平層信號到來后，PLC撤消爬行信號，同時發(fā)出停梯信號，此時電動機從6Hz減速到0Hz，電梯停梯。電梯的控制從性質(zhì)上可分為兩個方面：一是電梯的拖動系統(tǒng)的控制，它是以速度給定曲線為依據(jù)，利用模擬或數(shù)字控制裝置，根據(jù)曳引電動機的不同調(diào)速方式構(gòu)成閉環(huán)或開環(huán)的速度控制系統(tǒng)；另一個是電梯的邏輯控制，也稱電梯的操縱，它主要是對電梯的空間距離、位置、時間、起停等邏輯關(guān)系進行綜合處理，其性能決定著電梯的自動化程度。對于不同類型的電梯，對它的邏輯控制線路有不同的要求，但對電氣控制系統(tǒng)的基本要求是相同的。電梯的邏輯控制一般必須具有以下基本功能。1電梯自動開、關(guān)門控制 為了實現(xiàn)自功開、關(guān)門。電梯對自動開、關(guān)機構(gòu)(或稱自動門機系統(tǒng))的功能有確定的要求。同時，為了減少開、關(guān)門的噪聲和時間，往往要求門機系統(tǒng)進行速度調(diào)節(jié)。2電梯的內(nèi)、外呼梯控制 電梯的運行目的是把乘客運送至目的層站，它是通過撳按轎廂內(nèi)操縱盤上的選層按鈕來實現(xiàn)的，通常稱這樣的選層按鈕信號為“轎內(nèi)呼梯”信號或稱“轎內(nèi)指令”信號。同樣，各個層站的乘客為使電梯能到達所呼叫的層站，必須通過該層站電梯廳門旁的呼梯按鈕盒上的上、下兩個按鈕發(fā)出該層站呼叫電梯的信號，通常簡稱“外呼梯”信號，內(nèi)、外呼梯信號的作用是使電梯按要求而運行。另一方面由于這兩個信號也是位置信號其在控制系統(tǒng)中的作用是與電梯的位置信號進行比較，從而決定出電梯的運行方向上行或是下行、因此，必須對它們進行登記、記憶和消除。 3電梯的運行方向控制 各類電梯運行的充分必要條件之一是要有確定的電梯運行方向，因此，在電梯中，確定運行方向的控制環(huán)節(jié)(簡稱定向環(huán)節(jié))在所有電梯的控制系統(tǒng)中也與電梯的自動開關(guān)門控制環(huán)節(jié)一樣，是一個至關(guān)重要的控制環(huán)節(jié)。所謂電梯的運行方向控制環(huán)節(jié)，是根據(jù)電梯轎廂內(nèi)乘客欲往層站的位置信號或各層站大廳乘客的召喚信號與電梯所處層樓的位置信號進行比較和判斷的。凡是存在電梯現(xiàn)行位置上方向的轎內(nèi)或大廳召喚信號，則電梯定上行方向；反之，則定下行方向。4電梯的制動減速控制 當(dāng)電梯將到達目的層站前方的一定距離位置時，必須讓電梯制動減速，并使電梯的運行速度盡可能地降低，以至等于零。只有這樣，才能保證電梯的平層精確度。所以在電梯控制系統(tǒng)中，電梯的制動減速信號是一個非常重要的控制信號。電梯的制動減速信號是一個位置信號，由電梯的速度和拖動系統(tǒng)的特性所決定。對于一個已確定的拖動系統(tǒng)，則其制動減速距離的大小也已確定：減速控制要完成的任務(wù)是在已確定的位置發(fā)出減速信號。5平層停車控制 電氣控制系統(tǒng)完成了電梯拖動系統(tǒng)的制動減速過程以后。就進入了自動平層停車的階段，適時而準(zhǔn)確地發(fā)出平層停車信號，從而使電梯準(zhǔn)確地停在目的層樓平面上。自動平層停車信號一般由向上平層和向下平層停車磁感應(yīng)器或雙穩(wěn)態(tài)磁開關(guān)產(chǎn)生。各類電梯轎廂平層準(zhǔn)確度應(yīng)達到表3.1的規(guī)定值。表3.1電梯轎廂平層準(zhǔn)確度電梯種類等級合格品一等品優(yōu)等品交流雙速V0.63m/s151210交流雙速V1.00m/s302015交、直流雙速V2.50m/s151056選層、定向功能 當(dāng)電梯接受到若干個轎內(nèi)、廳外指令時，能根據(jù)電梯目前的狀態(tài)選擇最合理的運行方向?？繉诱?。7指示功能 能在各層廳站及轎廂內(nèi)指示電梯當(dāng)前的所在位置，并能在某按鈕信號被響應(yīng)時，消去其記憶。8保護功能 當(dāng)電梯出現(xiàn)異常情況，如超速、斷繩、越限、運行中開門、過載等現(xiàn)象時，控制電梯停止或不能開動。9電梯檢修運行控制 應(yīng)有檢修開關(guān)、檢修主令元件，便于檢修人員在機房、轎頂或轎內(nèi)獨立控制電梯，以檢修方式運行。其控制線路的設(shè)計必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB75881995電梯制造與安裝安全規(guī)范中的有關(guān)要求。 根據(jù)電梯的運行特點，對電梯控制系統(tǒng)有以下要求： (1)安全可靠。電梯性能的一個重要指標(biāo)就是它的安全控制系統(tǒng)是否完善可靠。電氣安全裝置與機械安全裝置共同構(gòu)成了電梯的安全保護系統(tǒng)。電梯運行必須安全可靠。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。整機可靠性檢驗為交付使用后的電梯，起制動運行60000次中發(fā)生失效(故障)的次數(shù)，合格品5次，一等品2次，優(yōu)等品 1次。電梯每次失效(故障)允許的修復(fù)時間不得超過1h。(2)噪聲、震動小，起、制動平穩(wěn)，乘坐舒適。電梯在運行中?？刂凭€路的各元器件噪和震動小，能適應(yīng)頻繁起動、停止、調(diào)速及換向工作的要求，能適應(yīng)在較大范圍內(nèi)變動的提升載荷，能重載起動，加、減速和等速運行平穩(wěn)，速度曲線平滑。3.2 系統(tǒng)保護電路設(shè)計如果電梯系統(tǒng)發(fā)生故障，為了避免人員傷亡，電梯設(shè)計時都會裝有一些保護裝置，電梯安全保護裝置系統(tǒng)的主要動作關(guān)系如圖3.2所示。圖3.2 電梯安全保護裝置系統(tǒng)的主要動作關(guān)系電梯的安全性是設(shè)計師的首要任務(wù)，也是乘客最為關(guān)心的，故有許多保護裝置。如超速保護裝置、緩沖裝置等其他安全保護裝置。一、超速保護裝置電梯在運行中，一旦超速或失控，將會帶來無法估量的損害，為了確保電梯的安全運行，必須加裝限速器和安全鉗。限速器的作用是當(dāng)電梯轎廂的運行速度達到限定值時，能發(fā)出信號切斷電源，并以機械動作操縱安全鉗。安全鉗在限速器的作用下，將轎廂或?qū)χ貜娦兄仆Ｔ趯?dǎo)軌上。當(dāng)電梯的電氣系統(tǒng)失靈，轎廂沖頂或蹲底時，除限速器和安全鉗外終端超越保護裝置將最后發(fā)揮作用迫使電梯停駛。1 限速裝置限速裝置由限速器、鋼絲繩、張緊裝置三部分組成。限速器一般安裝在機房內(nèi)。張緊裝置位于井道底坑。用壓導(dǎo)板固定在導(dǎo)軌上。鋼絲繩把限速器和張緊裝量連接起來。鋼絲繩的兩端分別繞過限速器和張緊裝置的繩輪，并固定在轎架上梁安全鉗的繩頭板上。電梯的運行速度是通過鋼絲繩反映到限速器轉(zhuǎn)速上的，而張緊裝置則保證了鋼絲繩與限速器之間有足夠的摩擦力。當(dāng)電梯運行時，電梯的垂直運動轉(zhuǎn)化為限速器甩錘或甩輪的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)其旋轉(zhuǎn)速度達到額定速度的115時，限速器就會切斷控制電路，并使安全鉗動作。對于裝有超速開關(guān)的限速器，當(dāng)速度超越極限時，超速開關(guān)首先動作，切斷電源，使曳引機電磁制動器失電制動。若制動失敗，電梯繼續(xù)下行，限速器就會卡住鋼絲繩，迫使安全鉗動作，將電梯強行制停在導(dǎo)軌上。沒有超速開關(guān)的限速器，當(dāng)轎廂速度超越極限時，限速器就強迫安全鉗動作，切斷控制電源，將電梯強行制停在導(dǎo)軌上。限速器分?jǐn)[錘式和離心式兩種。離心式限速器使用較多，它是通過旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力來反映電梯實際速度的。在離心式限