【正文】 論 ............................................................. 33 參考文獻(xiàn) ........................................................... 34 致 謝 35 附錄一 ............................................................. 36 附錄二 ............................................................. 58 1 前 言 在現(xiàn)代化城市的高速發(fā)展中，一幢幢高樓拔地而起，電梯的廣泛應(yīng)用已成為城市物質(zhì)文明的一種標(biāo)志。特別是在高 層建筑中，電梯作為不可缺少 的垂直運(yùn)輸設(shè)備， 已與人們的日常生活密不可分。在計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和電力電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，電梯也隨之進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期。 電梯是根據(jù)外部呼叫信號(hào)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(shí)際上是一個(gè)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要求的。因此，電梯控制系統(tǒng)應(yīng)采用隨機(jī)邏輯控制方式控制。目前電梯的控制普遍采用兩種控制方式：一是采用微機(jī)作為信號(hào)控制單元，完成電梯的信號(hào)采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電梯的自動(dòng)調(diào)度和集選運(yùn)行功能，拖動(dòng)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(shí)現(xiàn)信號(hào)集選控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方式并沒有太大的區(qū)別。國內(nèi)廠家大多采用答二種方式，其原因在于用 PLC控制有許多優(yōu)點(diǎn)： 1，可靠性高，由于采取了一系類的 PLC 高可靠性的措施， PLC 的平均無故障時(shí)間（ MTBF）一般可達(dá) 3~5 萬小時(shí)。而且 PLC 的環(huán)境適應(yīng)性也很強(qiáng)，它能在工業(yè)環(huán)境下可靠地工作； 2，編程簡(jiǎn)單， PLC 最常用的編程語言是梯形圖語言。這種編程語言形象直觀，容易掌握，不需要專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)，便于廣大現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員掌握。當(dāng)工作流程需要改變時(shí)，可 以現(xiàn)場(chǎng)改變程序，使用方便、靈活； 3，體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝、維修方便。 PLC 的體積小，重量輕，便于安裝。一般 PLC 都具有自診斷、故障報(bào)警、故障種類顯示等功能。 可編程控制器不僅充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)來滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)時(shí)控制要求，同時(shí)也照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣維護(hù)人員的技能和習(xí)慣，擯棄了微機(jī)常用的計(jì)算機(jī)編程語言的表達(dá)方式，獨(dú)具風(fēng)格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學(xué)、調(diào)試和查錯(cuò)都很容易。 PLC 現(xiàn)在已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱（ PLC、 CAD/CAM、 ROBOT）之一，以其優(yōu)異的性能，日益取代有大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、記數(shù)繼電器等組成的繼電 接觸控制系統(tǒng)，在機(jī)械、化工、石油、冶金、輕工、電子、紡織、食品、交通等各行各業(yè)都得到廣泛的應(yīng)用。 2 總之，電梯的控制是比較復(fù)雜的，在計(jì)算機(jī)誕生前的幾十年里，繼電器控制系統(tǒng)為電梯控制的發(fā)展起到了巨大的作用，然而其控制性能與自身的功能已經(jīng)無法滿足與適應(yīng)電梯控制的要求和發(fā)展，與 PLC 相比較，存在質(zhì)的差別。電梯使用繼電接觸器控制的時(shí)代，很難設(shè)計(jì)出質(zhì)量?jī)?yōu)良的電梯控制系統(tǒng)，而現(xiàn)在，可編程控制器的使用為電梯的控制提供了更廣闊的空間。 PLC 是專門為工業(yè)過程控制而設(shè)計(jì)的控制設(shè)備，使它的體積大大減小，功能不斷完善，過程的控制更平穩(wěn)、可靠、抗干擾性能增強(qiáng)、機(jī)械與電氣部件被機(jī)結(jié)合在一個(gè)設(shè)備內(nèi)，把儀表、電子和計(jì)算機(jī)的功能綜合在一起。因此它已成為電梯運(yùn)行中的關(guān)鍵技術(shù)。 3 第一章 緒論 概述 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、城市現(xiàn)代化進(jìn)程的突飛猛進(jìn)，電梯作為一種迅捷、高效、安全、可靠的垂直運(yùn)輸設(shè)備，成為了人們不可缺少的運(yùn)輸工具?，F(xiàn)代高層建筑中各辦公大樓、住宅、賓館、醫(yī)院、工礦企業(yè)、倉庫、碼頭、大型貨輪等都離不開它。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在美國乘其他交通工具的人數(shù)每年約為 80 億人次，而乘電梯的人數(shù)每年卻有 540億人次之多。電梯服務(wù)在改革開放以后，我國電梯的使用數(shù)量快速增長(zhǎng)。尤其是現(xiàn)階段，隨著經(jīng)濟(jì)日新月異的發(fā)展，人們生活水平不斷提高，城市建筑不斷增多，樓房也越來越高，與此相應(yīng)，電梯也得到迅猛的發(fā)展?，F(xiàn)在，電梯已完全融入我們的生產(chǎn)、生活中，滿足人們生活、工作及學(xué)習(xí)的需要。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國在用電梯已達(dá) 40 多萬臺(tái)，每年還以約 5 萬～ 6 萬臺(tái)的速度增長(zhǎng)。 當(dāng)今世界，電梯的生產(chǎn)情況與使用數(shù)量已成為衡量一個(gè)國家現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。特別是隨著城市人口的增加，人們物質(zhì)文化生活水平的 提高，建筑迅速發(fā)展，大批的高樓大廈拔地而起，電梯在人們的生產(chǎn)、工作、生活中日益重要。因此對(duì)電梯的研究也顯得更加有意義。國內(nèi)外對(duì)電梯的研究一直沒有停止過。電梯的控制以 PLC 及專用控制板為主。電梯的群控技術(shù)有集選控制和隨機(jī)邏輯控制。電梯其運(yùn)行性能、安全性能、乘坐舒適感等均有一定的發(fā)展。為了確保電梯正常運(yùn)行、安全使用，一般電梯都有專業(yè)的維修管理人員。他們必須對(duì)電梯原理、性能、控制、運(yùn)行要全面認(rèn)識(shí)和掌握，才能做到對(duì)電梯的正確使用、管理及維護(hù)。根據(jù)我國有關(guān)部門的規(guī)定，電梯作業(yè)屬于特種作業(yè)，其作業(yè)人員必須經(jīng)過專門培 訓(xùn)，并經(jīng)理論考試和實(shí)踐考核合格后，發(fā)給《特種作業(yè)操作證》方可上崗操作。同時(shí)，對(duì)電梯操作人員定期考核，讓他們定期參加安全技術(shù)學(xué)習(xí)，扎扎實(shí)實(shí)地做好電梯維護(hù)和保養(yǎng)工作，才能使人們長(zhǎng)久的使用電梯。 4 電梯的起源與發(fā)展 電梯的定義 電梯是一種以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的垂直升降機(jī) ,裝有箱狀吊艙 ,利用沿剛性導(dǎo)軌運(yùn)行的箱體或者固定線路運(yùn)行的梯級(jí) ,運(yùn)行在至少兩列垂直的或傾斜的剛性導(dǎo)軌之間 ,進(jìn)行升降或者平行運(yùn)送人、貨物的機(jī)電設(shè)備。例如 :載人 (貨 )電梯、自動(dòng)扶梯、自動(dòng)人行道等。我國對(duì)電梯制造與安全規(guī)范方面也頒布了其相應(yīng)的 標(biāo)準(zhǔn) ,其中 GB 75882021 就對(duì)電梯中的各個(gè)細(xì)節(jié)做出了明確要求和硬性指標(biāo)。 電梯的發(fā)展歷程 1854 年，在紐約水晶宮舉行的世界博覽會(huì)上，美國人伊萊沙 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。以奧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、亞洲和中國領(lǐng)先的電梯公司。 自從我國實(shí)行改革開放政策以來，全國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，美國出現(xiàn)了曳引式電梯，其結(jié)構(gòu)如圖 21 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 11 曳引式電梯示意圖 5 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)級(jí)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紐約的帝國大廈。 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 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。 電梯現(xiàn)狀研究 電梯發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) 電梯是將機(jī)械原理應(yīng)用、電氣技術(shù)、微處理器技術(shù)、系統(tǒng)工程學(xué)、人體工程學(xué)及空氣動(dòng)力學(xué)等多學(xué)科和技術(shù)集于一體的機(jī)電設(shè)備，它是建筑物中的永久性 垂直交通工具。電梯作為一種較為復(fù)雜的機(jī)電一體化設(shè)備，它由多許機(jī)械構(gòu)件和電子、電氣、大規(guī)模集成電路組成的微型計(jì)算系統(tǒng)及聲、光控制部件所組成。那么電梯到底有哪些功能呢？我們從按下電梯的按鈕到完成電梯的運(yùn)行并走出電梯轎廂，實(shí)際上已包含了電梯的許多功能，如：電梯的定向選層、電梯的起動(dòng)、加速、穩(wěn)速運(yùn)行、到站減速、平層停車、開關(guān)門。還有檢修功能、安全保護(hù)功能、消防功能、樓層顯示等。 6 從電梯控制統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法分，電梯的控制系統(tǒng)經(jīng)歷了繼電器控制、可編程序控制（ PLC）、單片微機(jī)控制、多微機(jī)控制多種形式。繼電器控制系統(tǒng)是 80 年 代最廣泛的一種電梯控制方式，有控制邏輯線路簡(jiǎn)單、直接、易于理解和掌握的優(yōu)點(diǎn)，但由于該類系統(tǒng)是由眾多繼電器、接觸器構(gòu)成，使用一段時(shí)間后其接觸點(diǎn)往往接觸不良，所以電梯故障高，眾多的繼電器、接觸器動(dòng)作噪聲較大，整個(gè)控制柜體積大。隨著多微機(jī)系統(tǒng)在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，電梯控制發(fā)生了限大的變化，因?yàn)槲C(jī)在電梯中的應(yīng)用不僅取代了大部分繼電器和選層器，整個(gè)系統(tǒng)更加可靠，靈活性更加提高，功能大增強(qiáng)了。但微機(jī)的集成度高，功能項(xiàng)目固化，一般維修人員及工程人員修改或增加不了其功能。如要修改或增加其功能要找回生廠家或用專用的工具。 可編程序控制器取代繼電器構(gòu)成的電梯控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)由繼電器實(shí)現(xiàn)的邏輯控制功能，而且觸點(diǎn)少、可靠高、故障率低、維修方便、噪聲小最主要的是可編程序控制系統(tǒng)的 可編程 功能，使得當(dāng)改變電梯的控制功能時(shí)，只要更改程序即可。而 PLC 的編程語言需不盡相同，但都有通俗易懂，便于自學(xué)的優(yōu)點(diǎn)一般維修及工程人員都能掌握 ,PLC 電梯控制系統(tǒng)比較適用于小高層的樓房 . 電梯的出現(xiàn)大大方便了人們的生活。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)和生活中有越來越廣泛的應(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。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，這使得交流變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代。實(shí)際上電梯是根據(jù)外部呼叫信號(hào)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(shí)際上是一個(gè)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(hào)控制單元，完成電梯信號(hào)的采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電梯的自動(dòng)調(diào)度和集選運(yùn)行功能，拖動(dòng)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(shí)現(xiàn)信號(hào)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(jì)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(jì)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(shí)現(xiàn)。隨著人們生活水平的不斷提高 ,對(duì)電梯的要求的也 7 相應(yīng)提高，為滿足和提高人們的生活質(zhì)量，電梯的智能化、自動(dòng)化技術(shù)迅速發(fā)展。特別是隨著技術(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(shí)，對(duì)電梯的設(shè)計(jì)、管理和維護(hù)人員提出了更高的要求。 國內(nèi)電梯發(fā)展概述 100 多年來，我國電梯行業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷以下幾個(gè)階段 :對(duì)進(jìn)口電梯的銷售、安裝、維護(hù)階段，這一階段我國電梯擁有數(shù)量?jī)H約 1000 多臺(tái)；獨(dú)立自主、艱苦研制、生產(chǎn)階段，這一階段我國共生產(chǎn)安裝電梯約 1 萬臺(tái) 。建立三資企業(yè)，行業(yè)快速發(fā)展階段，這一階段我國共生產(chǎn)安裝電梯約 40 多萬臺(tái)。大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)建設(shè)尤其是蓬勃發(fā)展的房地產(chǎn)業(yè)給電梯行業(yè)開拓了廣闊的市場(chǎng)。 2021 年中國電梯產(chǎn)銷量達(dá)到了 萬臺(tái)，超過了全世界電梯產(chǎn)量的 一半，電梯的生產(chǎn)能力躍居世界第一。 2021 年，新安裝驗(yàn)收電梯 萬臺(tái)，同比增長(zhǎng) 24%。截至 2021 年底，全國在用電梯達(dá) 萬臺(tái)。中國已經(jīng)成為全球最大的電梯市場(chǎng)。 2021 年中國電梯產(chǎn)量達(dá) 25 萬臺(tái)，目前全國在用電梯突破 100 萬臺(tái)，這是中國電梯行業(yè)發(fā)展的又一里程碑。目前，中國經(jīng)濟(jì)建設(shè)需求的各類電梯、幾乎全部可以在中國生產(chǎn)。目前房屋建設(shè)勢(shì)頭仍然很好，電梯市場(chǎng)供需兩旺，前景一片光明。 電梯行業(yè)外商云集，國際上最大的電梯公司幾乎全部進(jìn)入我國，最先進(jìn)的電 梯產(chǎn)品爭(zhēng)先