【文章內(nèi)容簡介】 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)費用。雖然微機控制的電梯，與繼電器控制的電梯比較，它具有較大的優(yōu)越性。但是，對一般的電梯而言，應用微機控制也有其局限性和不足之處。其缺點是：微型計算機是按數(shù)字運算的需要而設(shè)計的，功能比較齊全 ，結(jié)構(gòu)比較復雜；而一般的電梯控制只需要進行簡單的邏輯運算，運算方式多為“與”、“或”、“非”幾種，運算位數(shù)只需 1 位，即“ 1”與“ 0”。因此，使用微機就有“大材小用”之嫌。此外，微機的接口電路沒有標準件，而且一般不控制強電。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，造成用微機控制的成本、運行和維修費用均較高，因此，如在一般的電梯上使用微機控制在經(jīng)濟上不合算。 3. PLC 控制系統(tǒng) PLC 充分利用了微型計算機的原理和技術(shù)，保留計算機控制的 優(yōu)點，而克服了它的缺點。它具有強大的生命力，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?？傊?PLC 是采用微機技術(shù)制造的通用自動控制設(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)、記憶和算術(shù)、運算等功能，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械設(shè)備、流水線和各種設(shè)備的運行過程，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。 新疆大學機械工程學院專業(yè)課課程設(shè)計說明書 9 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。各種類型、規(guī)格繁多的電梯已在高樓內(nèi)投入運行。為了確保電梯正常運行、安全使用，必須要了解電梯、熟悉電梯、管理電梯、維護好電梯。 20 世紀初，美國出現(xiàn)了曳引式電梯，其 結(jié)構(gòu)如圖 11 所示，從圖中可見，鋼絲繩懸掛在曳引輪上，一端與轎廂連接，而另一端與對重連接，隨曳引輪的轉(zhuǎn)動，靠鋼絲繩與曳引輪槽之間的摩擦力使轎廂與對重作一升一降的相反運動。顯然，鋼絲繩不用纏繞，因此鋼絲繩的長度和股數(shù)均不受限，當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 31 曳引式電梯示意圖 在后來的幾十年里，電梯的自動平層控制系統(tǒng)以及 1— 轎廂 2— 曳引輪 3— 對重 通 過變換電動機極數(shù)的調(diào)速方法來調(diào)整電梯的運行速度的技術(shù)相繼研制成功，1933 年世界上第一臺運行速度為 6m/s 的電梯被安裝在美國紐約的帝國大廈。 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)，使電梯的拖動系統(tǒng)簡化，性能提高。同時交流調(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。進入 20 世紀 80 年代，通過控制電動機定子供電電壓與頻率電梯運行速度的調(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，開拓了電梯拖動的新領(lǐng)域。 1993 年，日本生產(chǎn)了 交流變 壓變頻調(diào)速電梯，結(jié)束了直流電梯獨占高速領(lǐng)域的歷史。 電梯發(fā)展的今天，在使用需求和新技術(shù)應用方面都進入到全面發(fā)展時期，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輸?shù)幕竟δ?，還應以人為本提高舒適度，特別從電梯運行的控制智能化角度考慮，電梯的優(yōu)質(zhì)服務不再是單一的“時間最短”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，以期實現(xiàn)單梯與群控管理的最佳模式。合理的配置與使用遠程監(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，不著重新疆大學機械工程學院專業(yè)課課程設(shè)計說明書 10 主電動機的升降速度以及電梯的安全保護措施 。 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）按有無司機分類 有司機電梯 無司機電梯 有 /無司機電梯 （ 5）按控制方式分類 手柄操縱控制電梯 按鈕控制電梯 信號控制 電梯 集選控制電梯 群控電梯 （ 6）按曳引機結(jié)構(gòu)分類 有齒曳引機電梯 無齒曳引機電梯 （ 7）其它分類方式 按轎廂尺寸的大小分類時，經(jīng)常使用“小型”、“超大型”等詞來描述電梯。 按機房位置不同可分為：機房位于井道頂部的上置式電梯；機房底部的下置式電梯。 電梯的主要組成部分 （ 1） 曳引部分：通常有曳引機和曳引鋼絲繩組成。電動機帶動曳引機旋轉(zhuǎn) 使轎廂上下運動。 （ 2） 轎廂和廳門：轎廂由轎架，轎底，轎壁和轎門組成；廳門一般有封閉式、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，選層器傳動及控制柜、轎廂操縱盤、呼梯按鈕和廳外指示器組成。 （ 4） 其它裝置：對重裝置、補償裝置等。 電梯的安全保護裝置 （ 1） 電磁制動器：裝于曳引機軸上，一般采用直流電磁制動器，啟動時通電松閘，停層后斷電制動。 （ 2） 強迫減速開關(guān)：分別裝于井道的頂部和底部，當轎廂駛過端站換速未減速時，轎廂上撞塊就觸動此開關(guān)，通過電器傳動控制裝置，使電動機強迫減速。 （ 3） 限位開關(guān)：當轎廂經(jīng)過端站平層位置后仍未停車，此限位開關(guān)立即動作，切斷電源并制動，強迫停車。 （ 4） 行程極限保護開關(guān)：當限位 開關(guān)不起作用，轎廂經(jīng)過端站時，此開關(guān)動作。 （ 5） 急停按鈕：裝于轎廂司機操縱盤上，發(fā)生異常情況時，按此按鈕切斷電源，電磁制動器制動，電梯緊急停車。 新疆大學機械工程學院專業(yè)課課程設(shè)計說明書 11 （ 6） 廳門開關(guān)：每個廳門都裝有門鎖開關(guān)。僅當廳門關(guān)上才允許電梯啟動；在運行中如出現(xiàn)廳門開關(guān)斷開，電梯立即停車。 （ 7） 關(guān)門安全開關(guān)：常見的是裝于轎廂門邊的安全觸板，在關(guān)門過程中如安全觸板碰到乘客時，發(fā)出信號，門電機停止關(guān)門，反向開門，延時重新開門，此外還有紅外線開關(guān)等。 （ 8） 超載開關(guān)：當超載時轎底下降開關(guān)動作，電梯不能關(guān)門和運行。 （ 9） 其它的開關(guān)： 安全窗開關(guān)，鋼帶輪的斷帶開關(guān)等。 電梯技術(shù)發(fā)展情況 （ 1） 電梯的速度要求越來越快，高速、超高速電梯的數(shù)量愈來愈多。 （ 2） 電梯的拖動技術(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。逐步被交流電梯所替代，液壓電梯由于運行平穩(wěn)，機房位置靈活等特點，使得在低樓層場合得到愈來愈 廣泛的應用。交流拖動電梯更是得到迅速的發(fā)展，已由以前的變級調(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去簡單的繼電器 —— 接觸器控制發(fā)展為可編程序控制器（ PLC）和微機控制，控制方式也從手柄控制、信號控制發(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，電梯廣泛采用微機控制技術(shù)，不斷滿足擁護的使用功能要求。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用。 （ 6） 機械傳動方面，由于國際上機構(gòu)加工水平的不斷提高，使斜齒傳動和行星齒輪傳動在電梯上的應用日益廣泛，已使電梯的傳動形式多樣化。 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，電梯的機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單化、體積小型化、材料輕型化、工藝先進化、外觀漂亮化。同時，無機房電梯在新世紀將會有較大速度發(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性能、高舒適性的 VVVF 電梯，如今已成為電梯行業(yè)的標準配置，因為永磁同步無齒輪曳引機具有更節(jié)能、更潔凈、更安全、更安靜、更經(jīng)濟的特點，所以永磁同步曳引機逐步成為新型曳引機的主流；由于永磁技術(shù)的先進性，將來很有可能取代 VVVF 技術(shù)。另外，網(wǎng)絡(luò)控制和智能群控系統(tǒng)以其控制的先進性、快速性、準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、可重復使用的無腳手架安裝，將是高層電梯安裝的主要方式，隨著技術(shù)的開發(fā)、應用，電梯的硬件系統(tǒng)給安裝帶來更大的方便，使電梯安裝更快、效率更高。 此外，電梯的雙向安全裝置、無底坑、無線控制、綠色環(huán)保 ——新疆大學機械工程學院專業(yè)課課程設(shè)計說明書 12 安全、環(huán)保、節(jié)能、舒適，也將是未來電梯的重要發(fā)展方向。 的選擇及其軟件開發(fā) 可編程控制器（ PLC）的選型 考慮到本次設(shè)計的電梯系統(tǒng)有六層，且開關(guān)量居多，模擬量較少；對 于開關(guān)量控制為主的系統(tǒng)而言，一般 PLC 的響應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 系列 PLC。 FX2N 系統(tǒng) PLC 具有以下幾方面的優(yōu)點： 1） FX2N 配置靈活，除主機單元外，還可擴展 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，定時器 T，寄存器 D，計數(shù)器 C 的功能和數(shù)量滿 足了系統(tǒng)控制要求的需要。 4） FX2N 的編程可用編程器，也可以在 PC 機上使用三菱公司的專用編程軟件包 MELSOFT 系列的 GX Developer 來進行。編程語言可用梯形圖或指令表。尤其是可用 PC 機對系統(tǒng)實時進行監(jiān)控。為調(diào)試和維護提供了極大的方便。 交流雙速電梯的主電路 圖 41 是交流雙速電梯的主電路圖。圖中 M1 為電梯專用型雙速籠型異步電動機；KM KM2 為電動機正反轉(zhuǎn)接觸器，用以實現(xiàn)電梯上、下行控制； KM KM4 為電梯高低速運行接觸器，用以實現(xiàn)電梯的高速或者低速運行； KM5 為啟動加速 接觸器；KM KM KM8 為減速制動接觸器，用以調(diào)整電梯制動時的加速度； L L2 與 RR2 為串入電動機定子電路中的電抗和電阻，當 KM1 或者 KM2 與 KM3 通電吸合時，電梯將進行上行或下行啟動，延時后 KM5 通電吸合，切除 R L1，電梯將轉(zhuǎn)為上行或下行的穩(wěn)速運行；當電梯接收到停層指令后， KM3 斷電釋放， KM4 通電吸合，電機轉(zhuǎn)為低速接法，接入阻抗制動，實現(xiàn)上升與下降的低速運行，且 KM6KM8 依次通電吸合，用來控制制動過程的強度，提高停車制動時的舒適感；至平層位置時，接觸全部斷電釋放，抱閘抱死，電梯停止運 行。 新疆大學機械工程學院專業(yè)課課程設(shè)計說明書 13 圖 41 主電路圖 新疆大學機械工程學院專業(yè)課課程設(shè)計說明書 14 門機電路、抱閘電路、門鎖及安全運行電路 圖 42 為電梯的門機、抱閘、門鎖及安全運行電路。門電動機為他勵直流電動機，可由 KM KM10 控制其正反轉(zhuǎn)。 KM9 接通時，電阻 R2 與電動機電樞并聯(lián)，電流由電樞左端流向右端，電動機正轉(zhuǎn)實現(xiàn)開門，壓下 SQ8 時， R2 部分被短接，實現(xiàn)開門調(diào)速。 KM10接通時，電動機將反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)關(guān)門，并由 SQ SQ10與 R3一起實現(xiàn)關(guān)門調(diào)速。 當電梯上下運行時，抱閘應打開，其線圈應通電。電梯停止運行時，抱閘應抱死，其線圈應斷電。將所有廳、轎門開關(guān)串聯(lián)在 一起，控制門鎖繼電器 KA1，實現(xiàn)全部門關(guān)閉后電梯才能運行的控制。將安全窗開關(guān)、安全鉗開關(guān)、限速器開關(guān)、 超重開關(guān) SQ2 轎內(nèi)急停開關(guān)、上下強迫停止開關(guān)、基站開關(guān)梯開關(guān)以及熱繼電器觸點 FR FR2 串聯(lián)在一起，構(gòu)成安全回路，控制安全運行繼電器 KA2，用KA2的觸點控制 PLC的 RUN口，只有當該 KA2吸合時，才允許 PLC處于運行狀態(tài)。這樣可以節(jié)省 PLC 的輸入口，又可以實現(xiàn)在多種緊急情況下的立即停車。 圖 42 門機、抱閘、門鎖及安全運行電路 新疆大學機械工程學院專業(yè)課課程設(shè)計說明書 15 電梯的主要電氣設(shè)備 （ 1）牽引電動機 齒輪牽引機為電 梯的提升機構(gòu)。主要由驅(qū)動電動機，電磁制動器（也稱電器包閘），減速器牽引輪組成。 （ 2）自動門機 用來完成電梯的開門與關(guān)門。電梯的門分為廳門（每層站一個）與轎門（只有一個）。只有當電梯?？吭谀硨诱緯r，此層廳門才允許開啟（由門機拖動轎門，轎門帶動廳門完成）；也只有當廳門，轎門全部關(guān)閉后才允許啟動運行。 （ 3）層樓指示燈 層樓指示燈也叫層顯，