【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 裝在美國(guó)紐約的帝國(guó)大廈。 1— 轎廂 2— 曳引輪 3— 對(duì)重 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(lái)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(kāi)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(guò)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(kāi)拓了電梯拖動(dòng)的新領(lǐng)域。 1993 年，日本生產(chǎn)了 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)不再是西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院論文 8 單一的“時(shí)間最短”問(wèn)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。本文中著重電梯的升降控制邏輯，不調(diào)節(jié)主電動(dòng)機(jī)的升降速度以及電梯的安全保護(hù)措施。 電梯設(shè)備 電梯的分類 電梯的分類有各式各樣： （ 1）按速度分類 低速電梯 1m/s 以下 高速電梯 23m/s 超高速電梯 310m/s （ 2）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 （ 3）按拖動(dòng)方式分類 交流電梯 直流電梯 液壓電梯 齒輪齒條電梯 螺桿式電梯 （ 4）按有無(wú)司機(jī)分類 有司機(jī)電梯 無(wú)司機(jī)電梯 有 /無(wú)司機(jī)電梯 （ 5）按控制方式分類 手柄操縱控制電梯 按鈕控制電梯 信號(hào)控制電梯 集選控制電梯 群控電梯 （ 6）按曳引機(jī)結(jié)構(gòu)分類 有齒曳引機(jī)電梯 無(wú)齒曳引機(jī)電梯 （ 7）其它分類方式 按轎廂尺寸的大小分類時(shí)，經(jīng)常使用“小型”、“超大型”等詞來(lái)描 述電梯。 按機(jī)房位置不同可分為：機(jī)房位于井道頂部的上置式電梯；機(jī)房底部的下置式電梯。 電梯的主要組成部分 （ 1） 曳引部分：通常有曳引機(jī)和曳引鋼絲繩組成。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)曳引機(jī)旋轉(zhuǎn) 使轎廂上下運(yùn)動(dòng)。 （ 2） 轎廂和廳門(mén)：轎廂由轎架，轎底，轎壁和轎門(mén)組成；廳門(mén)一般有封閉式、中分式、雙折中分式和直分式等。 （ 3） 電器設(shè)備及控制裝置：有曳引機(jī)，選層器傳動(dòng)及控制柜、轎廂操縱盤(pán)、呼梯按鈕和廳外指示器組成。 （ 4） 其它裝置：對(duì)重裝置、補(bǔ)償裝置等。 電梯的安全保護(hù)裝置 （ 1） 電磁制動(dòng)器：裝于曳 引機(jī)軸上，一般采用直流電磁制動(dòng)器，啟動(dòng)時(shí)通電松閘，停層后斷電制動(dòng)。 （ 2） 強(qiáng)迫減速開(kāi)關(guān)：起分別裝于井道的頂部和底部，當(dāng)轎廂駛過(guò)端站換速未減速西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院論文 9 時(shí)，轎廂上撞塊就觸動(dòng)此開(kāi)關(guān)，通過(guò)電器傳動(dòng)控制裝置，使電動(dòng)機(jī)強(qiáng)迫減速。 （ 3） 限位開(kāi)關(guān)：當(dāng)轎廂經(jīng)過(guò)端站平層位置后仍未停車，此限位開(kāi)關(guān)立即動(dòng)作，切斷電源并制動(dòng)，強(qiáng)迫停車。 （ 4） 行程極限保護(hù)開(kāi)關(guān)：當(dāng)限位開(kāi)關(guān)不起作用，轎廂經(jīng)過(guò)端站時(shí)，此開(kāi)關(guān)動(dòng)作。 （ 5） 急停按鈕：裝于轎廂司機(jī)操縱盤(pán)上，發(fā)生異常情況時(shí)，按此按鈕切斷電源，電磁制動(dòng)器制動(dòng)，電梯緊急停車。 （ 6） 廳門(mén)開(kāi)關(guān)： 每個(gè)廳門(mén)都裝有門(mén)鎖開(kāi)關(guān)。僅當(dāng)廳門(mén)關(guān)上才允許電梯啟動(dòng) ； 在運(yùn)行中如出現(xiàn)廳門(mén)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，電梯立即停車。 （ 7） 關(guān)門(mén)安全開(kāi)關(guān)：常見(jiàn)的是裝于轎廂門(mén)邊的安全觸板，在關(guān)門(mén)過(guò)程中如安全觸板碰到乘客時(shí)，發(fā)出信號(hào)，門(mén)電機(jī)停止關(guān)門(mén)，反向開(kāi)門(mén)，延時(shí)重新開(kāi)門(mén)，此外還有紅外線開(kāi)關(guān)等。 （ 8） 超載開(kāi)關(guān)：當(dāng)超載時(shí)轎底下降開(kāi)關(guān)動(dòng)作，電梯不能關(guān)門(mén)和運(yùn)行。 （ 9） 其它的開(kāi)關(guān)：安全窗開(kāi)關(guān)，鋼帶輪的斷帶開(kāi)關(guān)等 。 電梯技術(shù)發(fā)展情況 （ 1） 電梯的速度要求越來(lái)越快，高速、超高速電梯的數(shù)量愈來(lái)愈多。 （ 2） 電梯的拖動(dòng)技術(shù)有了較大的發(fā)展 ，直流電梯由于能耗大、維修量大等缺點(diǎn)。逐步被交流電梯所替代，液壓電梯由于運(yùn)行平穩(wěn)，機(jī)房位置靈活等特點(diǎn)，使得在低樓層場(chǎng)合得到愈來(lái)愈 廣泛的應(yīng)用。交流拖動(dòng)電梯更是得到迅速的發(fā)展，已由以前的變級(jí)調(diào)速（ ACVP）發(fā)展成為調(diào)壓調(diào)速（ ACVV）及調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速（ ACVVVF），使得電梯的速度、加速度控制更加符合人們的生理要求，電梯的舒適感大為改善。 （ 3） 電梯的邏輯控制已從過(guò)去簡(jiǎn)單的繼電器 —— 接觸器控制發(fā)展為可編程序控制器（ PLC）和微機(jī)控制，控制方式也從手柄控制、信號(hào)控制發(fā)展為集選控制、并聯(lián)控制、群控等，電梯可 靠性得到很大的提高。 （ 4） 電梯的管理功能不斷加強(qiáng)，電梯廣泛采用微機(jī)控制技術(shù)，不斷滿足擁護(hù)的使用功能要求。如緊急停車操作，消防員專用、防搗亂系統(tǒng)等。 （ 5） 智能群控管理得到廣泛應(yīng)用。 （ 6） 機(jī)械傳動(dòng)方面，由于國(guó)際上機(jī)構(gòu)加工水平的不斷提高，使斜齒傳動(dòng)和行星齒輪傳動(dòng)在電梯上的應(yīng)用日益廣泛，已使電梯的傳動(dòng)形式多樣化。 電梯發(fā)展展望 （ 1） 結(jié)構(gòu)不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化。 隨著新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的發(fā)展，電梯的機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化、體積小型化、材料輕型化、工藝先進(jìn)化、外觀漂亮化 。同時(shí)，無(wú)機(jī)房電梯在新世紀(jì)將會(huì)有較大速度發(fā)展。 （ 2） 技術(shù)含量更高，性能更好。 電梯行業(yè)技術(shù)發(fā)展非常迅速，幾年前推出的具有先進(jìn)性能、高舒適性的 VVVF 電梯，西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院論文 10 如今已成為電梯行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)配置，因?yàn)橛来磐綗o(wú)齒輪曳引機(jī)具有更節(jié)能、更潔凈、更安全、更安靜、更經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，所以永磁同步曳引機(jī)逐步成為新型曳引機(jī)的主流；由于永磁技術(shù)的先進(jìn)性，將來(lái)很有可能取代 VVVF 技術(shù)。另外，網(wǎng)絡(luò)控制和智能群控系統(tǒng)以其控制的先進(jìn)性、快速性、準(zhǔn)確性和可靠性亦是電梯的發(fā)展潮流。 （ 3） 安裝更方便、更快捷 高效、安全、可重復(fù)使用的無(wú)腳手架 安裝，將是高層電梯安裝的主要方式，隨著技術(shù)的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用，電梯的硬件系統(tǒng)給安裝帶來(lái)更大的方便，使電梯安裝更快、效率更高。 此外，電梯的雙向安全裝置、無(wú)底坑、無(wú)線控制、綠色環(huán)保 —— 安全、環(huán)保、節(jié)能、舒適，也將是未來(lái)電梯的重要發(fā)展方向 。 西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院論文 11 3 PLC 的選擇及其硬件開(kāi)發(fā) 可編程序控制器（ PLC）的選擇 電梯 PLC 控制系統(tǒng)不再使用繼電器 控制系統(tǒng)中模擬轎廂運(yùn)動(dòng)的機(jī)械選層器。電梯運(yùn)行過(guò)程中，轎廂所處樓層位置如何檢測(cè)， PLC 軟件如何根據(jù)給定的輸入信號(hào)及運(yùn)行條件判斷或計(jì)算樓層數(shù)，是電梯正常運(yùn)行的首要問(wèn)題，是正確定向和選層換速的前提。 轎廂位置檢測(cè) 轎廂位置檢測(cè)裝置俗稱選層器，它檢測(cè)電梯轎廂運(yùn)行狀態(tài)，所處位置，及時(shí)向控制系統(tǒng)發(fā)出所需要的信號(hào)。其主要功能是：根據(jù)登記的內(nèi)選與外呼信號(hào)和轎廂的位置關(guān)系，確定運(yùn)行方向；當(dāng)電梯將要到達(dá)所需停站的樓層時(shí)，給曳引電動(dòng)機(jī)減速信號(hào)，使其換速；當(dāng)平層停車后，發(fā)出信號(hào)以消去已應(yīng)答的選層、呼梯信號(hào)，并指示轎 廂當(dāng)前位置，選層器種類較多，通常分為三大類，即機(jī)械選層器、繼電器選層器和微機(jī)選層器。其中機(jī)械選層器與繼電器選層器將隨著繼電器控制電梯的逐步淘汰而淘汰。 位置檢測(cè)方法主要有如下幾種： 1）用于簧管磁感應(yīng)器或其它位置開(kāi)關(guān)。這種方法直觀、簡(jiǎn)單，但由于每層需使用一個(gè)磁感應(yīng)器，當(dāng)樓層較高時(shí)，會(huì)占用 PLC 太多的輸入點(diǎn)。 2）利用穩(wěn)態(tài)磁保開(kāi)關(guān)。這種方法需對(duì)磁保開(kāi)關(guān)的不同狀態(tài)進(jìn)行編碼，在各種編碼方式中適合電梯控制的只有格雷變形碼，進(jìn)行運(yùn)算時(shí)需采用 PLC 指令譯碼，比較麻煩，軟件譯碼也使程序變的龐大。 由于本文是五 層電梯的控制故選用感應(yīng)器檢測(cè)轎廂位置。 可編程控制器（ PLC）的選型 考慮到本次設(shè)計(jì)的電梯系統(tǒng)有 七 層，且開(kāi)關(guān)量居多，模擬量較少；對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制為主的系統(tǒng)而言，一般 PLC 的響應(yīng)速度足以滿足控制的要求，在小型 PLC 中整體式比模塊式的價(jià)格便宜，體積也小， 綜合考慮后，系統(tǒng)選擇了日本三菱公司生產(chǎn)的 FX2N系統(tǒng) PLC。 FX2N 系統(tǒng) PLC 具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)： 1） FX2N 配置靈活，除主機(jī)單元外，還可擴(kuò)展 I/O 模塊， A/D 模塊， D/A 模塊和其它特殊功能模塊。 2） FX2N 指令功能豐富，有 各種指令 107 條，且指令執(zhí)行速度快。 3） FX2N 可用內(nèi)部輔助繼電器 M，狀態(tài)繼電器 S，定時(shí)器 T，寄存器 D，計(jì)數(shù)器 C 的功能和數(shù)量滿足了系統(tǒng)控制要求的需要。 西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院論文 12 4） FX2N 的編程可用編程器，也可以在 PC 機(jī)上使用三菱公司的專用編程軟件包 MELSE MEDOC 來(lái)進(jìn)行。編程語(yǔ)言可用梯形圖或指令表。尤其是可用 PC 機(jī)對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控。為調(diào)試和維護(hù)提供了極大的方便。 PLC 控制系統(tǒng)硬件開(kāi)發(fā) 電梯 PLC 的控制系統(tǒng)和其他類型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號(hào)控制系統(tǒng)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)兩部分組成 。圖 31 為電梯 PLC 控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖，主要硬件包括 PLC 主機(jī)及擴(kuò)展、機(jī)械系統(tǒng)、轎廂操縱盤(pán)、廳外呼梯盤(pán)、指層器、門(mén)機(jī)、調(diào)速裝置與主拖動(dòng)系統(tǒng)等。 系統(tǒng)控制核心為 PLC 主機(jī)、操縱盤(pán)、呼梯盤(pán)、井道及安全保護(hù)信號(hào)通過(guò) PLC 輸入接口送入 PLC，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號(hào)，向拖動(dòng)和門(mén)機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)。 圖 31 電梯控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)思想 1）信號(hào)控制系統(tǒng) 電梯信號(hào)控制基本由 PLC 軟件實(shí)現(xiàn)。電梯信號(hào)控制系統(tǒng)如圖 32 所示，輸入到 PLC 的控制信號(hào)有： 運(yùn)行方式選擇（如自動(dòng)、有 /無(wú)司機(jī)、檢修、消防運(yùn) 行方式等）、運(yùn)行控制、轎內(nèi)指令、層站召喚、安全保護(hù)信息 、開(kāi)關(guān)門(mén)及限位信號(hào)、門(mén)區(qū)和平層信號(hào)等。 2）電梯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 電梯的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如下功能： ① 一臺(tái)電機(jī)控制上升和下降，各層設(shè)上 /下呼叫開(kāi)關(guān)（最頂層與起始層只設(shè)一只）。 ②電梯到位后，具有手動(dòng)或自動(dòng)開(kāi)門(mén)關(guān)門(mén)功能。 西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院論文 13 圖 32 電梯 PLC 控制系統(tǒng)框圖 ③電梯內(nèi)設(shè)有方向指示燈及電梯當(dāng)前層號(hào)指示燈及層樓指令鍵 。 ④待客自動(dòng)開(kāi)門(mén)，當(dāng)電梯在某層停梯待客時(shí)，按下層外召喚按鈕，應(yīng)能自動(dòng)開(kāi)門(mén)迎客。自動(dòng)關(guān)門(mén)待客。 ⑤自 動(dòng)關(guān)門(mén)與提早關(guān)門(mén)，在一般情況下，電梯停站 4～ 6s 應(yīng)能自動(dòng)關(guān)門(mén)；在延時(shí)時(shí)間內(nèi)，若按下關(guān)門(mén)按鈕，門(mén)將不經(jīng)延時(shí)提前實(shí)現(xiàn)關(guān)門(mén)動(dòng)作。 ⑥按鈕開(kāi)門(mén)。在開(kāi)關(guān)過(guò)程中或門(mén)關(guān)閉后，電梯啟動(dòng)前，按下操縱盤(pán)上開(kāi)關(guān)按鈕，門(mén)將打開(kāi)。 ⑦內(nèi)指令記憶。當(dāng)轎廂內(nèi)操縱盤(pán)上有多個(gè)選層指令時(shí)，電梯應(yīng)能按順序停靠車門(mén)，并能至調(diào)定時(shí)間，自動(dòng)確定運(yùn)行方向。電梯應(yīng)能按先入為主的原則，自動(dòng)確定運(yùn)行方向。自動(dòng)換向，當(dāng)電梯完成全部順向指令后，應(yīng)能自動(dòng)換向，應(yīng)答相反方向的信號(hào)。 ⑨呼梯記憶與順向截停。電梯在運(yùn)行中應(yīng)能記憶層外的呼梯信號(hào)，對(duì)符合運(yùn)行方向的召喚，應(yīng)能 自動(dòng)逐一?？繎?yīng)答。 ⑩自動(dòng)返基站。當(dāng)電梯設(shè)有基站時(shí)，電梯在完成全部指令后，自動(dòng)駛回基站，停機(jī)待客。 3）電梯操作方式 單臺(tái)電梯的操作方式有手柄操縱控制、按鈕控制、信號(hào)控制和集選控制等。在乘客電梯中幾乎全部采用集選控制方式。 ① 單轎廂下集選控制：登記所有轎廂和廳門(mén)下行召喚；轎廂上行時(shí)，只答應(yīng)轎廂召喚，直至最高層；自動(dòng)改變運(yùn)行方向?yàn)橄滦校瑧?yīng)答廳門(mén)下行召喚。 ② 單轎廂全集選：登記