【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 需求總量，主要受其經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度、城市化水平、人口密度及數(shù)量、國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等綜合因素的影響。我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)以較高的速度持續(xù)增長(zhǎng)，城市化水平不斷提高。這從客觀上導(dǎo)致了我國(guó)電梯行業(yè)的空前繁榮景象，我國(guó)已經(jīng)成為全球最大的電梯市場(chǎng)。上世紀(jì) 80 年代以來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的持續(xù)高速發(fā)展，我國(guó)電梯需求量越來(lái)越大?？傏厔?shì)是上升的，進(jìn)入了“第三次浪潮” ，2022 年總產(chǎn)量超過(guò)了 8 萬(wàn)臺(tái)，而且目前還沒(méi)有減速的跡象。從 1949 年建國(guó)以來(lái)全國(guó)共生產(chǎn)安裝了 6l 萬(wàn)多臺(tái)電梯。盡管如此，我國(guó)的電梯遠(yuǎn)未達(dá)到飽和的程度。全世界平均 1000 人有 l 臺(tái)電梯，我國(guó)如果要達(dá)到這個(gè)水準(zhǔn)，還需要增加 70 萬(wàn)臺(tái)。到那時(shí)候，全國(guó)在用電梯將達(dá)到 130 萬(wàn)臺(tái)，每年僅報(bào)廢更新就需要 6 萬(wàn)臺(tái)。到 2022 年，中國(guó)電梯的年產(chǎn)量達(dá)到 13．5 萬(wàn)臺(tái)，與1980 年相比，25 年增長(zhǎng)了 59 倍，產(chǎn)量每年平均增長(zhǎng) 17．8％。2022 年安裝驗(yàn)收電梯7124465 臺(tái)，截至 05 年底，我國(guó)的在用電梯總數(shù)已達(dá) 651794 臺(tái)。如此龐大的市場(chǎng)需求為我國(guó)電梯行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了廣闊的舞臺(tái)!僅此說(shuō)明我國(guó)的電梯發(fā)展空間是非常廣闊的，同時(shí)這也說(shuō)明手扶式變頻調(diào)速電梯的發(fā)展舞臺(tái)也是隨著城市的發(fā)展和擴(kuò)張而不斷的發(fā)展的?，F(xiàn)在我國(guó)電梯行業(yè)已經(jīng)具備了很強(qiáng)的生產(chǎn)能力。興旺的電梯市場(chǎng)吸引了全世界所有的知名電梯公司，美國(guó)奧的斯、瑞士迅達(dá)、芬蘭通力、德國(guó)蒂森、日本三菱、日立、東芝、富士達(dá)等 13 家大型外商投資公司在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)份額達(dá)到了 74％。先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)管理的引進(jìn)對(duì)國(guó)內(nèi)電梯企業(yè)產(chǎn)生了強(qiáng)大的推動(dòng)作用。蘇州江南、山東百斯特、浙江巨人、上海華立、昌華、東莞飛鵬、寧波宏大、蘇州申龍和東南液壓電梯等一批優(yōu)秀的電梯品牌看清了自己的定位與出路。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需要的電梯產(chǎn)品，我國(guó)電梯行業(yè)幾乎全部可以生產(chǎn)，不但大量替代了進(jìn)口，而且有一定的出口。國(guó)產(chǎn)電梯的技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量正在穩(wěn)步提高。自1985 年我國(guó)參加了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO/TCl78 以來(lái)，先后等同或等效采用了一批國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的高起點(diǎn)使我國(guó)電梯行業(yè)在技術(shù)上居于有利地位。許多新技術(shù)和新產(chǎn)品，如無(wú)機(jī)房電梯、無(wú)齒輪曳引機(jī)、永磁同步拖動(dòng)技術(shù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)等，國(guó)際上也是剛剛出現(xiàn)，我國(guó)就有許多企業(yè)可以生產(chǎn)了。國(guó)產(chǎn)電梯以其高質(zhì)量，低成本的優(yōu)勢(shì)贏得了越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外客戶，為逐步進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)創(chuàng)造了有利條件。中國(guó)電梯在亞洲市場(chǎng)占有越來(lái)越重要的位置，每年銷售量己達(dá) l 萬(wàn)臺(tái)左右，約占亞洲市場(chǎng)的 1/50，一些合資企業(yè)在出口創(chuàng)匯方面也做出了貢獻(xiàn)。當(dāng)今世界，電梯的生產(chǎn)情況與使用數(shù)量已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。在一些發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)家，電梯的使用相當(dāng)普遍。世界上有名的幾家電梯公司，諸如：美國(guó)奧的斯公司、瑞士迅達(dá)公司、日本三菱和日立公司、芬蘭科恩等，其電梯的產(chǎn)量已占世界市場(chǎng)的 51％。其中，奧的斯公司和三菱公司是世界上最大的電梯生產(chǎn)企業(yè)。本文在研究電梯基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，闡述了電梯的拖動(dòng)原理和控制原理，研究并提出了基于可編程控制器 PLC 和變頻器的電梯控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，利用安川 VS616G5 型變頻器可編制速度曲線的特點(diǎn)為電梯舒適度的提高，提供了技術(shù)支持。通過(guò)合理分析所得速度控制曲線既可以滿足快速性的要求又避免了重力加速度效應(yīng)，旋轉(zhuǎn)編碼器的使用，使 PLC 的內(nèi)部的資源和功能得到了充分的利用。采用 PLC 可編程控制器對(duì)電梯信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行控制，提高了電梯的控制水平標(biāo)準(zhǔn)，并改善了電梯運(yùn)行的舒適感，使電梯達(dá)到了較為理想的控制效果。8第二章 設(shè)計(jì)思路本章確定了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，并針對(duì)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，對(duì)變頻器的類型進(jìn)行了述，并確定由 PLC 來(lái)實(shí)現(xiàn)電梯信號(hào)控制，完成了電梯控制系統(tǒng)中變頻器和可編程控制器的選擇。 手扶變頻調(diào)速電梯應(yīng)該具備的性能指標(biāo)隨著科技的進(jìn)步，電梯也更加安全、舒適。然而，人們的追求并沒(méi)有就此停止下來(lái)，仍在不斷地進(jìn)行研究改進(jìn)。綠色是和平，綠色是天然，綠色是和諧。電梯是載人的機(jī)電設(shè)備，要實(shí)現(xiàn)“綠色” ，也就是強(qiáng)調(diào)電梯更舒適、更安全地為人類的生產(chǎn)和生活服務(wù)，強(qiáng)調(diào)電梯與環(huán)境的協(xié)調(diào)與和諧。目前意義上的“綠色” ，一般是強(qiáng)調(diào)“天然” “節(jié)能”的一面，強(qiáng)調(diào)與環(huán)境的協(xié)調(diào)與和諧。電梯屬于純粹的工業(yè)產(chǎn)品，其天然性應(yīng)表現(xiàn)為對(duì)環(huán)境影響的盡可能小，與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡，以及電梯本身的人性化。這也應(yīng)是綠色電梯的發(fā)展方向。智能化我們所說(shuō)的智能化電梯是傳統(tǒng)的人工智能是無(wú)法勝任的。傳統(tǒng)的智能控制是一種技術(shù)的事先安排，說(shuō)到底是一種程序控制，是一種周期性的系統(tǒng)自動(dòng)控制，實(shí)際上還算不上智能。而真正的智能電梯應(yīng)更具人性化特點(diǎn)，不僅具有傳統(tǒng)的人工智能的所有優(yōu)點(diǎn)，而且還有傳統(tǒng)的人工智能無(wú)法比擬的東西，具有隨機(jī)處理各種問(wèn)題的能力，讓乘客有更多的主動(dòng)性。于此同時(shí)在電梯有人乘坐是，其電梯本身應(yīng)當(dāng)能自動(dòng)播放讓乘客感到放松的音樂(lè)，徹底消除在工作和生活中產(chǎn)生煩躁，緊張，不安的情緒。使大樓商廈的交通運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)真正的智能化，現(xiàn)代化，可靠化。達(dá)到方便檢修和方便使用。智能化重點(diǎn)要求電梯有自動(dòng)安全檢測(cè)功能，讓電梯自己能夠檢測(cè)到電梯的故障所在，并及時(shí)報(bào)警予以排除。安全化運(yùn)行安全是電梯的根本和關(guān)鍵，也是現(xiàn)在和以后設(shè)計(jì)電梯的重點(diǎn)問(wèn)題，可以說(shuō)，電梯的全部其他工作都是以此為中心展開(kāi)的，使電梯安全運(yùn)行更有保障。運(yùn)行安全不僅要消除電梯啟動(dòng)時(shí)較強(qiáng)的電磁輻射，更要美觀與環(huán)境的協(xié)調(diào)達(dá)到平衡，讓乘客看上去心情舒暢，安全和可靠的運(yùn)行的同時(shí)達(dá)到美觀大方不失華麗。讓每一位乘客在平穩(wěn)安全、舒適的電梯上度過(guò)每個(gè)樓層的間距。而當(dāng)小孩和老人乘坐時(shí)，電梯對(duì)他們應(yīng)給予一種如同家人般的照顧，不但讓老人和孩子感到方便和舒適，而且更讓其家人感到放心。電梯運(yùn)行安全要求電梯有自動(dòng)休眠功能，使電梯在保證運(yùn)行效率最高的同時(shí)，使電梯能最大限度地得到休眠。9與環(huán)境的協(xié)調(diào)和平衡，包括以下幾個(gè)方面：1）視覺(jué)協(xié)調(diào)：有人曾經(jīng)做過(guò)環(huán)境色彩是否對(duì)人有影響的研究。該研究發(fā)展：視覺(jué)不協(xié)調(diào)的環(huán)境色彩對(duì)人的情緒、精神影響非常大。國(guó)內(nèi)的許多電梯公司對(duì)此的重視是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，甚至不少通過(guò)引進(jìn)國(guó)外技術(shù)國(guó)產(chǎn)化的電梯也顯露出一副土生土長(zhǎng)的容貌。 2）消除電磁輻射：如前所述，由于電梯是大樓里頻繁起制動(dòng)的大容量電器是電磁干擾的元兇，所以綠色電梯必須是一個(gè)達(dá)到自身對(duì)大樓電磁干擾最小，而又不被其他電磁干擾影響的建筑機(jī)電設(shè)備尤其是在一個(gè)商場(chǎng)中。這樣不僅可以保證乘客的身心健康，而且也可以保證大樓、大廈中的辦公自動(dòng)化(OA)、樓宇自動(dòng)化(BA)、電氣自動(dòng)化（EA） 、通訊自動(dòng)化(CA)這些設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。3）舒適感：通過(guò)采用高載頻波矢量靜音變頻器，可降低噪聲變換頻率及電壓。以CPU 控制電壓及頻率的連續(xù)變換方式，按人體生理適應(yīng)要求，利用計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)而成的理想運(yùn)行曲線，實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定、更舒適的運(yùn)行。 手扶電梯主要參數(shù)額定速度(Y／) ：梯級(jí)在空載情況下的運(yùn)行速度(m ／s)。一般為0．5m／s 、0 ．65m／s 及 0．75m／s。傾角(α) ：梯級(jí)運(yùn)行時(shí)與水平面構(gòu)成的最大角度，通常為 30176?；?35176。提升高度(H) ：扶梯的上基點(diǎn)與下基點(diǎn)的垂直高度差(m) 。梯級(jí)寬度(B)：梯級(jí)名義寬度(mm)。梯級(jí)水平段(L)：扶梯進(jìn)口處水平運(yùn)行的距離 (mm)。當(dāng)ｖ=0 ．50m ／s 時(shí)，L ≥ 800mm；當(dāng) v≤0．65m／s 時(shí)，L≥1200mml課題開(kāi)發(fā)是基于 PLC 的電梯變頻調(diào)速系統(tǒng)，采用變頻器和 PLC 組成的變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)。電梯的調(diào)速部分選用高性能的矢量控制變頻器，邏輯部分由 PLC 來(lái)實(shí)現(xiàn)。 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 課題的核心問(wèn)題有兩個(gè)：一是變頻器的參數(shù)設(shè)置以滿足運(yùn)行效率、舒適感、平層精度和安全性的要求；二是由 PLC 編程實(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行時(shí)各種信號(hào)控制。10圖 23 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)該扶手電梯調(diào)速系統(tǒng)通過(guò) PLC 控制器控制系統(tǒng)的運(yùn)行方式，通過(guò)變頻器控制其電機(jī)的轉(zhuǎn)速，變頻器是將頻率固定的交流電變換成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電的裝置。變壓變頻控制（即 VVVF 控制）的交流調(diào)速電梯是一種通過(guò)均勻和連續(xù)地改變定子供電頻率來(lái)平滑地改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)速方式。由于供電電壓與頻率同時(shí)作相應(yīng)調(diào)節(jié)，維持了磁通的恒定，電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩保持不變因而滿足了電梯的使用要求。由于這是一種改變電機(jī)同步轉(zhuǎn)速方式，因而無(wú)論轉(zhuǎn)速如何變化，轉(zhuǎn)差功率的消耗基本不變，因此系統(tǒng)效率高，是一種很有前途的電梯調(diào)速方式。在電梯的上行下行狀態(tài)上輸出不同的電壓，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，在無(wú)人或者人流量少時(shí)采用低轉(zhuǎn)速，在有人或者人流量大時(shí)通過(guò)變頻器控制電機(jī)采用高轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到節(jié)能省電的目的，在變頻器運(yùn)行時(shí)同時(shí)好受觸發(fā)器的控制，通過(guò)紅外線傳感器的控制，從而識(shí)別有人乘坐或是無(wú)人乘坐?？刂品绞讲捎米冾l調(diào)速集選控制的電氣控制系統(tǒng)。集選控制電梯的電氣控制系統(tǒng)是將有人和無(wú)人流動(dòng)時(shí)發(fā)出的外指令信號(hào)，通過(guò)傳感器和其他信號(hào)等加以綜合分析后，使電梯自動(dòng)選擇運(yùn)行方向及目的層站的扶手電梯控制系統(tǒng)。11第三章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 手扶電梯的硬件結(jié)構(gòu) 扶梯由桁架、驅(qū)動(dòng)減速機(jī)、驅(qū)動(dòng)裝置、張緊裝置、導(dǎo)軌系統(tǒng)、梯級(jí)、梯級(jí)鏈，或齒條、扶欄扶手帶以及各種安全裝置所組成。 桁架(圖 31)：它是扶梯的基礎(chǔ)構(gòu)架，扶梯的所有零部件都裝配在這一金屬結(jié)構(gòu)的桁架中。一般用角鋼、型鋼或方形與矩形管等焊制而成。 ．有整體焊接桁架與分體焊接桁架兩種。 圖 31 桁架分體桁架一般由 3 部分組成，即上平臺(tái)、中部桁架與下平臺(tái)。其中，上、下平臺(tái)相對(duì)而言是標(biāo)準(zhǔn)的，只是由于額定速度的不同而涉及梯級(jí)水平段不同，影響到上平臺(tái)與下平臺(tái)的直線段長(zhǎng)度。中間桁架長(zhǎng)度將根據(jù)提升高度而變化。為保證扶梯處于良好工作狀態(tài)，桁架必須具有足夠剛度，其允許撓度一般為扶梯上、 下支點(diǎn)間距離的 1‰。必要時(shí)，扶梯桁架應(yīng)設(shè)中間支承，它不僅起支撐作用，而且可 隨桁架的脹和縮自行調(diào)節(jié)。驅(qū)動(dòng)機(jī)(以鏈條式為例)：驅(qū)動(dòng)機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)、蝸輪蝸桿減速機(jī)、鏈輪、制動(dòng)器(抱閘)等組成。就電動(dòng)機(jī)的安裝位置可分為立式與臥式，目前采用立式驅(qū)動(dòng)機(jī)的扶梯 居多。其優(yōu)點(diǎn)為：結(jié)構(gòu)緊湊，占地少，重量輕，便于維修；噪音低，振動(dòng)小，尤其是整體 式驅(qū)動(dòng)機(jī)(圖 32)，其電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸與蝸桿共軸，因而平衡性很好，且可消除振動(dòng)及降 低噪音；承載能力大，小提升高度的扶梯可由一臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，中提升高度的扶梯可由兩臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。12圖 32 驅(qū)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置：驅(qū)動(dòng)裝置主要由驅(qū)動(dòng)鏈輪、梯級(jí)鏈輪、扶手驅(qū)動(dòng)鏈輪、主軸及制動(dòng)輪或棘輪組成該裝置從驅(qū)動(dòng)機(jī)獲得動(dòng)力，經(jīng)驅(qū)動(dòng)鏈用以驅(qū)動(dòng)梯級(jí)和扶手帶，從而實(shí)現(xiàn)扶梯的主運(yùn)動(dòng)，并且可在應(yīng)急時(shí)制動(dòng)，防止乘客倒滑，確保乘客安全。該裝置裝配在上平臺(tái)(上部桁架)中，如圖 33 所示。圖33 主軸13張緊裝置：張緊裝置由梯鏈輪、軸、張緊小車及張緊梯級(jí)鏈的彈簧等組成。張緊彈簧可由螺母調(diào)節(jié)張力，使梯級(jí)鏈在扶梯運(yùn)行時(shí)處于良好工作狀態(tài)。當(dāng)梯級(jí)鏈斷裂或伸長(zhǎng)時(shí)，張緊小車上的滾子精確導(dǎo)向產(chǎn)生位移，使其安全裝置(梯級(jí)鏈斷裂保護(hù)裝置)起作用，扶梯立即停止運(yùn)行。導(dǎo)軌：目前，相當(dāng)一部分扶梯采用冷拔角鋼作為扶梯梯級(jí)運(yùn)行和返回導(dǎo)軌。采用國(guó)外引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的扶梯梯級(jí)運(yùn)行和返回導(dǎo)軌均為冷彎型材，具有重量輕、相對(duì)剛度大、制造精度高等特點(diǎn)，便于裝配和調(diào)整。由于采用了新型冷彎導(dǎo)軌及導(dǎo)軌架，降低了梯級(jí)的顛振運(yùn)行、曲線運(yùn)行和搖動(dòng)運(yùn)行， 延長(zhǎng)了梯級(jí)及滾輪的使用壽命。同時(shí)，減小了上平臺(tái)(上部桁架) 與下平臺(tái)( 下部桁架) 導(dǎo)軌平滑的轉(zhuǎn)折半徑，又減少了梯級(jí)輪、梯級(jí)鏈輪對(duì)導(dǎo)軌的壓力，降低了垂直加速度，也 延長(zhǎng)了導(dǎo)軌系統(tǒng)的壽命。梯級(jí)鏈：如圖所示（34）梯級(jí)鏈由具有永久性潤(rùn)滑的支撐輪支撐，梯級(jí)鏈上的梯級(jí)輪就可在導(dǎo)軌系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)裝置及張緊裝置的鏈輪上平穩(wěn)運(yùn)行； 還使負(fù)荷分布均勻，防止導(dǎo)軌系統(tǒng)的過(guò)早磨損，特 別是在反向區(qū)兩根梯級(jí)鏈由梯級(jí)軸連接，保證了梯 級(jí)鏈整體運(yùn)行的穩(wěn)定性。梯級(jí)鏈的選擇應(yīng)與扶梯提升高度相對(duì)應(yīng)。鏈銷 的承載壓力是梯級(jí)鏈延長(zhǎng)使用壽命的重要因素，必須合理選擇鏈銷直徑，才能保證扶梯安全可靠運(yùn)行。圖 34 梯級(jí)鏈梯級(jí)：梯級(jí)有整體壓鑄梯級(jí)與裝配式梯級(jí)兩類。1）整體壓鑄梯級(jí)：如圖 35 所示，整體壓鑄梯級(jí)系鋁合金壓鑄，腳踏板和起步板鑄有筋條，起防滑作用和相鄰梯級(jí)導(dǎo)向作用。這種梯級(jí)的特點(diǎn)是重量輕(約為裝配式梯級(jí)重量之半)，外觀質(zhì)量高，便于制造、裝配和維修。2) 裝配式梯級(jí)：如圖 36 所示，裝配式梯級(jí)是由腳踏板、起步板、支架 (以上為壓鑄件) 與基礎(chǔ)板( 沖壓件)、滾輪等組成，制造工藝復(fù)雜，裝配后的梯級(jí)尺寸與形位公差的同一性差，重量大，不便于裝配和維修。14圖 36 電梯的階梯上述兩類梯級(jí)既可提供不帶有安全標(biāo)志線的梯級(jí)，也可提供帶有安全標(biāo)志線的有特殊要求的梯級(jí)。黃色安全標(biāo)志線可用黃漆噴涂在梯級(jí)腳踏板周圍，也可用黃色工程塑料(ABS)制成鑲塊鑲嵌在梯級(jí)腳踏板周圍。扶手驅(qū)動(dòng)裝置：如圖 37 所示，由驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)扶手驅(qū)動(dòng)鏈直接驅(qū)動(dòng)，無(wú)須中間軸，扶手帶驅(qū)動(dòng)輪緣有耐油橡膠摩擦層，以其高摩擦力保證扶手帶與梯級(jí)同步運(yùn)行。為使扶手帶獲得足夠摩擦力，在扶手帶驅(qū)動(dòng)輪下，另設(shè)有皮帶輪組。皮帶的張緊度由皮帶輪中一個(gè)帶彈簧與螺桿進(jìn)行調(diào)整，以確保扶手帶正常工作。圖 37 驅(qū)動(dòng)裝置扶手帶：扶手帶由多種材料組成，主要為天然(或合成)橡膠、 棉織物( 簾子布)與鋼絲或鋼帶等。扶手 帶的標(biāo)準(zhǔn)顏色為黑色，可根據(jù)客戶要求，按照扶手帶色卡提供多種顏色的扶手帶( 多為合成橡膠) 。扶手帶的質(zhì)量，諸如物理性能、外觀質(zhì)量、包裝運(yùn)輸?shù)?，必須?yán)格遵循有關(guān)技術(shù)要求和規(guī)范。梳齒、梳齒板、樓層板：