【文章內(nèi)容簡介】 間，運(yùn)送乘客和 (或 )貨物的固定設(shè)備。 另外，國家標(biāo)準(zhǔn) GB758887《電梯制造與安裝規(guī)范》，對電梯的技術(shù)含義作了如下敘述 ： 乘客方便的進(jìn)出，轎廂至少部分的在兩根垂直的或與垂直方向成傾 斜角小于 15度的剛性導(dǎo)軌之間運(yùn)行。 從以上的兩個(gè)條文可以理解電梯的含義： (1)電梯是由電力來驅(qū) (拖 )動(dòng)的。（ 2）沿著垂直方向運(yùn)行的一種提升設(shè)備，可以是乘客的，也可以是載貨的。 (3)轎廂要方便于乘坐乘客或承載貨物。 電梯的種類 按運(yùn)行速度分類 （ 1）超 高速電梯（ 3m/s10m/s 或更高的電梯，通常用于超高層建筑物內(nèi)）。 （ 2）高速電梯（ 23m/s 的電梯。如 2m/s， ， 3m/s 等 。通常用在 16 層以上的建筑物內(nèi)）。 （ 3）快速電梯（ lm/s 而 2m/s 的電梯。如 ， ；通常用在 10 層以上的建筑物內(nèi)）。 （ 4）低速電梯（ lm/s 及以下的電梯。如 ， ， ， 1m/s；通常用在 10層以下的建筑或客貨兩用電梯或貨梯）。 按用途分類 （ 1）乘客電梯 （ 2）載貨電梯 （ 3）客貨（兩用）電梯 （ 4）病床電梯 （ 5）住宅電梯 （ 6）雜物電梯 （ 7）船用電梯 （ 8）觀光電梯 （ 9）車輛電梯 按有無司機(jī)分類 4 （ 1）有司機(jī)電梯 必須有專職司機(jī)操縱 。 （ 2）無司機(jī)電梯 不需要專門司機(jī)，而由乘客自己操縱，具有集選功能。 （ 3）有 /無司機(jī)電梯 根據(jù)電梯控制電路及 客流量等，平時(shí)可改由乘客自己操縱電梯運(yùn)行，客流大或必要時(shí)可由司機(jī)操縱。 按操縱控制方式分類 （ 1）手柄控制電梯 （ 2）按鈕控制電梯 （ 3）信號控制電梯 （ 4）集選控制電梯 （ 5）下 (或 )上集選控制電梯 （ 6）并聯(lián)控制電梯 （ 7）梯群程序控制電梯 （ 8）梯群智能控制電梯 （ 9）微機(jī)控制電梯 按拖動(dòng)方式分類 （ 1）直流電梯 （ 2）交流電梯 （ 3）液壓電梯 （ 4）齒輪齒條電梯 （ 5）螺桿式電梯 （ 6）直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)電梯 電梯的主要組成 電梯是把機(jī)電合成一體的大型復(fù)雜產(chǎn)品，為了研究的方便，必須首先對電梯的總體結(jié)構(gòu)有概括認(rèn)識(shí)。 電梯在空間上的組成 一部電梯總體的組成有機(jī)房、井道、轎廂和層站四個(gè)部分，也可看成一部電梯占有了四大空間。 轎廂 所屬的主要構(gòu)件：轎頂輪、轎廂架、轎廂底、轎廂門、自動(dòng)門機(jī)構(gòu)、自動(dòng)安全觸板、平層感應(yīng)器、護(hù)腳板、導(dǎo)靴、對重、電話、繩頭板。 井道 所屬的主要構(gòu)件：轎廂導(dǎo)軌、對重導(dǎo)軌、導(dǎo)軌支架和壓道板，對重輪、隨線電纜、極限開關(guān)、端站限位開關(guān)、轎廂中間接線盒。 機(jī)房 5 所屬的主要構(gòu)件：控制柜、承重梁、導(dǎo)向輪、限速器、選層器、極限開關(guān)。 層站 所屬的主要構(gòu)件：層樓顯示器、自動(dòng)層門鑰匙開關(guān)、手動(dòng)鑰匙 開關(guān)、層門門鎖、層門框、層門地坎、呼梯鈕、到站鐘。 電梯功能的組成 導(dǎo)向系統(tǒng) 功能：限制轎廂和對重的活動(dòng)自由度，使轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌作上、下運(yùn)動(dòng)。組成的主要構(gòu)件與裝置：轎廂的導(dǎo)軌、對重的導(dǎo)軌及其導(dǎo)軌架。 曳引系統(tǒng) 功能：輸出與傳送動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)電梯運(yùn)行。組成的主要構(gòu)件與裝置：曳引機(jī)、曳引鋼絲繩、導(dǎo)向輪、反繩輪等。 轎廂 功能：用以運(yùn)送乘客和 (或 )貨物的組件，是電梯的工作部分。組成的主要構(gòu)件與裝置：轎廂架和轎廂體。 門系統(tǒng) 功能：乘客或貨物的進(jìn)出口，運(yùn)行時(shí)層、轎門必須封閉，到站時(shí)才能 打開。組成的主要構(gòu)件與裝置：轎廂門、層門、開門機(jī)、聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)、門鎖等。 重力平衡系統(tǒng) 功能：相對平衡轎廂重力以及補(bǔ)償高層電梯中曳引繩長度的影響。組成的主要構(gòu)件與裝置：對重和重力補(bǔ)償裝置等。 電器控制系統(tǒng)圖 功能：對電梯的運(yùn)行進(jìn)行操縱和控制。電梯結(jié)構(gòu)圖見圖 。 電梯的主要拖動(dòng)技術(shù) 電梯的拖動(dòng)控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜的過程，到目前為止應(yīng)用于電梯的拖動(dòng)技術(shù)主要有以下幾個(gè)方面。 6 單、雙速交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)技術(shù) 大家都知道交流電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊，維修簡單等特點(diǎn)。當(dāng)電動(dòng)機(jī) 是單速時(shí)，稱為交流單速電梯，其速度一般不高于 。當(dāng)電動(dòng)機(jī)是雙速時(shí)，稱為交流雙速電梯，其速度一般不高于 1m/s。單、雙速交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)采用開環(huán)方式控制，線路簡單，價(jià)格較低，因此目前仍在電梯上廣泛應(yīng)用。但它的缺點(diǎn)是舒適感較差，所以一般被用于載貨電梯上。 交流電動(dòng)機(jī)定子調(diào)壓調(diào)速拖動(dòng)技術(shù) 交流電動(dòng)機(jī)定子調(diào)壓調(diào)速拖動(dòng)技術(shù)國外已大量應(yīng)用于電梯。這種系統(tǒng)采用可控硅閉環(huán)調(diào)速，加上能耗或渦流等制動(dòng)方式，使得它所控制的電梯能在中低速范圍內(nèi)大量取代直流快速和交流雙速電梯。它的舒適感好，平層準(zhǔn)確度高，而造價(jià) 卻比直流電梯低，結(jié)構(gòu)簡單，易于維護(hù)，多用于 2m/s 以下的電梯。 7 直流發(fā)電機(jī) — 電動(dòng)機(jī)可控硅勵(lì)磁拖動(dòng)技術(shù) 直流電動(dòng)機(jī)具有調(diào) 速性能好，調(diào)速范圍大的特點(diǎn)，因此很早就應(yīng)用于電梯，采用發(fā)電機(jī) — 電動(dòng)機(jī)組形式驅(qū)動(dòng)。它控制的電梯速度達(dá) 4m/s，但是，機(jī)組結(jié)構(gòu)體積大，耗電大，維護(hù)工作量較大，造價(jià)高，因此，常用于對速度，舒適感要求較高的建筑物中。 可控硅直接供電拖動(dòng)技術(shù) 可控硅直接供電拖動(dòng)技術(shù)在工業(yè)上早有應(yīng)用，但用于電梯上卻要解決舒適感問題（尤其是低速段）， 因此應(yīng)用較晚，它幾乎與微機(jī)同時(shí)應(yīng)用，比起電動(dòng)機(jī) — 發(fā)電 機(jī)組形式的直流電梯，它有很多優(yōu)點(diǎn)。如：機(jī)房占地節(jié)省 35%，重量減輕 40%，節(jié)能 25%到35%。 交流調(diào)速拖動(dòng)技術(shù) 80 年代初， VVVF 變頻變壓系統(tǒng)控制的電梯問世。當(dāng)電動(dòng)機(jī)具有調(diào)壓（ variable voltage 縮寫為 VV）調(diào)速裝置時(shí)稱為交流調(diào)速電梯，它采用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，卻可以達(dá)到直流電動(dòng)機(jī)的水平，其速度一般不高于 。當(dāng)電動(dòng)機(jī)具有調(diào)壓調(diào)頻（ variable voltage variable frequency，縮寫為 VVVF）調(diào)速裝置時(shí)稱為交流調(diào)頻調(diào)壓電梯，簡稱VVVF 控制電梯，目前 控制速度已達(dá) 6m/s。它的體積小，重量輕，效率高，節(jié)省能源等幾乎包括了以往電梯的所有優(yōu)點(diǎn)。是目前最新的電梯拖動(dòng)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)應(yīng)用的就是這種拖動(dòng)技術(shù)。 電梯的主要控制技術(shù) 繼電器控制技術(shù) 對使用者來說，在編制程序時(shí)，可以不考慮微處理器及存儲(chǔ)器內(nèi)部的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，也不必用各種計(jì)算機(jī)使用的語言，而是把 PLC 看成內(nèi)部由許多“軟繼電器”組成的控制器，以便于提供使用者按設(shè)計(jì)繼電器控制線路的形式進(jìn)行編程。這樣，從功能上來講，可以把 PLC 的控制部分看作是由許多“軟繼電器”組成的等效電路。 必須注意的是電路中的繼電 器并不是實(shí)際的物理繼電器，它實(shí)質(zhì)上是存儲(chǔ)器中的一 8 位的觸發(fā)器。觸發(fā)器為“ 1”態(tài)，相當(dāng)于繼電器接通 ； 為“ 0”態(tài)，相當(dāng)于繼電器斷開。 PLC 為用戶提供的繼電器一般是 ： 輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、特殊功能繼電器、移位寄存器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。這些繼電器統(tǒng)稱為 PLC 的元素。其中，輸入、輸出繼電器與外部用戶輸入，輸出設(shè)備連接，而其他繼電器與外部用戶設(shè)備沒有聯(lián)系，因此統(tǒng)稱為內(nèi)部繼電器。 繼電器由兩個(gè)主要的部件構(gòu)成，一是 (電磁 )線圈，二是 (常開、常閉 )接點(diǎn) 。 一旦繼電器線圈經(jīng)接點(diǎn) A 接通電源，電流就流過線圈 (稱為得電 )，使電磁鐵吸動(dòng)銜鐵。銜鐵通過機(jī)械作用使原來呈閉合狀態(tài)的常閉接點(diǎn)斷開 (成為吸斷 )，緊接著使原來呈斷開狀態(tài)的常開接點(diǎn)閉合 (稱為吸合 )。反之，繼電器線圈斷電，電源不再給線圈供電 (稱為失電 )，那么銜鐵釋放返回原位 (簡稱復(fù)位 )，常開接點(diǎn)也隨之?dāng)嚅_復(fù)位 (稱為釋斷 )，緊接著常閉接點(diǎn)也復(fù)位閉合 (稱為釋合 )。 交流變頻變壓控制技術(shù) PWM 控制技術(shù)是通用型變頻器中應(yīng)用十分廣泛的一種電壓和頻率控制方法，它可以極為有效地抑制輸出電壓的諧波，而且動(dòng)態(tài)響應(yīng)較好。在頻率控制、效率等諸方面都有著十分顯著的優(yōu)點(diǎn)。 PWM 控制的 原理 PWM 是 Pulse Width Modulation 的縮寫，即脈寬調(diào)制。 PWM 控制是利用半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷把直流電壓變?yōu)殡妷好}沖序列，并通過控制電壓脈沖寬度或周期以達(dá)到改變電壓的目的，或者控制電壓脈沖寬度和脈沖序列的周期以達(dá)到變壓變頻的目的。在變頻調(diào)速應(yīng)用中，則主要是后者即變壓變頻。 形成 PWM 波形的方法有很多種，其中最基本的方法是利用三角形調(diào)制波和控制波的比較?？刂葡到y(tǒng)通過比較電路將調(diào)制三角波與各相的控制波進(jìn)行比較，變換為邏輯電平，并通過驅(qū)動(dòng)電路使功率器件交替導(dǎo)通和關(guān)斷，則變頻器輸出各相電壓 波形。為使逆變器輸出電壓波形趨于正弦波，常采用 SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation)控制方式。 SPWM 控制 逆變器開關(guān)模式信號通常情況下利用三相對稱的正弦波參考信號（控制波）與一個(gè)共用的三角波載頻信號（調(diào)制波）互相比較來生成。控制上常有單極性和雙極性兩種情 9 況。 所謂單極性控制，是指在輸出的半個(gè)周波內(nèi)同一相的兩個(gè)導(dǎo)電臂僅一個(gè)反復(fù)通斷而另一個(gè)始終截止。所謂雙極性控制是指在輸出的半個(gè)周波內(nèi)同一相的兩個(gè)導(dǎo)電臂互補(bǔ)交替通斷，具體工作情況與單極性控制類似。 本章小結(jié) 本章先對電梯的定義、種類、組成進(jìn)行闡釋，從而對電梯有初步了解。 電梯是由電力拖動(dòng)用以載貨或載人的垂直升降裝 置?？臻g上由轎廂、井道、機(jī)房、層站組成；包含導(dǎo)向系統(tǒng)、曳引系統(tǒng) 、轎廂、門系統(tǒng)、重力平衡系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)、電力拖動(dòng)系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)等。本章主要介紹的是電梯的拖動(dòng)和控制技術(shù)。電梯的拖動(dòng)技術(shù)主要有單、雙速交 流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)技術(shù)、交流電動(dòng)機(jī)定子調(diào)壓調(diào)速拖動(dòng)技術(shù)、直流發(fā)電機(jī) — 電動(dòng)機(jī)可控硅勵(lì)磁拖動(dòng)技術(shù)、可控硅直接供電拖動(dòng)技術(shù)、交流調(diào)速拖動(dòng)技術(shù)。本文主要用的是交流調(diào)速拖動(dòng)技術(shù)。電梯的主要控制技術(shù)包括繼電器控制技術(shù)和交 流變頻變壓控制技術(shù)。繼電器控制技術(shù)從功能上把 PLC 的控制部分看作是由許多“軟繼電器”組成的等效電路。交流變頻變壓控制技術(shù)主要介紹的是 ： （ 1） PWM 控制技術(shù)即脈寬調(diào)制。 PWM 控制是利用半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷把直流電壓變?yōu)殡妷好}沖序列，并通過控制電壓脈沖寬度或周期以達(dá)到改變電壓的目的，或者控制電壓脈沖寬度和脈沖序列的周期以達(dá)到變壓變頻的目的。在變頻調(diào)速應(yīng)用中，則主要是后者即變壓變頻。通用型變頻器 是 應(yīng)用十分廣泛的一種電壓和頻率控制方法，它可以極為有效地抑制輸出電壓的諧波，而且動(dòng)態(tài)響應(yīng)較好。（ 2） SPWM 控制。 形成 PWM 波形的方法有很多種，其中最基本的方法是利用三角形調(diào)制波和控制波的比較。控制系統(tǒng)通過比較電路將調(diào)制三角波與各相的控制波進(jìn)行比較，變換為邏輯電平，并通過驅(qū)動(dòng)電路使功率器件交替導(dǎo)通和關(guān)斷，則變頻器輸出各相電壓波形。為使逆變器輸出電壓波形趨于正弦波，常采 SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation)控制方式。包括單極性和雙極性兩種情況。單極性控制是指在輸出的半個(gè)周波內(nèi)同一相的兩個(gè)導(dǎo)電臂僅一個(gè)反復(fù)通斷而另一個(gè)始終截止。所謂雙極性控制是指在輸出的半個(gè)周波內(nèi)同一相的兩個(gè)導(dǎo)電臂互補(bǔ) 交替通斷，具體工作情況與單極性控制類似。 10 3 貨梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 隨著社會(huì)的不斷迅速發(fā)展，電梯的應(yīng)用越來越廣泛也越來越必要。 電梯的調(diào)速精度、調(diào)速范圍等靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性提出了更高的要求 ，而且電梯的首要保證就是安全，所以采用可編程控制器是 非常合適的選擇。 可編程控制器（ PLC） 可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它具有體積小、功能強(qiáng)、靈活通用與維護(hù)方便等一系列的優(yōu)點(diǎn)。特別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力，受到用戶的青 睞。因而在冶金、化工、交通、電力、機(jī)械等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，成為了現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱之一。 可編程控制器（ PLC）的發(fā)展 可編程序控制器的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。這些高新技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了可編程序控制器的發(fā)展，而可編程序控制器的發(fā)展又對這些高新技術(shù)提出了更高更新的要求，促進(jìn)了它們的發(fā)展。 從控制功能來分，可編程序控制器的發(fā)展經(jīng)歷了下列四個(gè)階段。 第一階段：從第一臺(tái)可編程序控制器問世到 20 世紀(jì) 70 年代中期，是可編程序控制器的初 創(chuàng)階段。這一階段的產(chǎn)品主要用于邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)運(yùn)算，它的 CPU 由中小規(guī)模的數(shù)字集成電路組成，它的控制功能較簡單。其典型產(chǎn)品包括有 MODICON 公司的 084\ALLENBRADLEY(AB)公司的 PDQ2,DEC 公司的 PDP1日立公司的SCY022 等。由于這些產(chǎn)品主要完成邏輯運(yùn)算功能，因此被稱為可編程序邏輯控制器(Programmable Logic ControllerPLC)。 第二階段：從 20 世紀(jì) 70 年代中期到末期，是可編程序控制器的擴(kuò)展階段 。 在這一階段，產(chǎn)品的主要控制功能得到了較大的發(fā) 展，它的發(fā)展主要來自兩方面，從可編程序 11 控制器發(fā)展而來的控制器，它的主要功能是邏輯運(yùn)算，同時(shí)擴(kuò)展了其他運(yùn)算功能；而從模擬儀表發(fā)展而來的控制器，其功能主要是模擬運(yùn)算，同時(shí)擴(kuò)展了邏輯運(yùn)算功能。因此，按習(xí)慣的分類方法，前者被稱為可編程序邏輯控