【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 控制柜、操縱箱、層樓指示、召喚箱及曳引電動(dòng)機(jī)等幾十個(gè)分散安裝在電梯 井道內(nèi)外和各相關(guān)電梯部件中的電器元件構(gòu)成。電氣控制系統(tǒng)通過電路控制電畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 用 紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 第 7 頁 力拖動(dòng)系統(tǒng)工作程序，完成各種電氣動(dòng)作功能，保證電梯安全運(yùn)行。 電梯一般是由電動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)的，其運(yùn)行過程大多包括啟動(dòng)、正（反）轉(zhuǎn)、停止等，這整個(gè)過程是由電氣控制系統(tǒng)來完成。具體地說電梯的控制主要是指對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止、運(yùn)行方向、層樓指示、層站召喚、轎廂內(nèi)指令等進(jìn)行處理。其操縱是實(shí)行各個(gè)控制環(huán)節(jié)的方式和手段。 電梯電氣控制系統(tǒng)與電力拖動(dòng)系統(tǒng)比較，變化范圍比較大。當(dāng)一臺(tái)電梯的類別、額定載重量和額定運(yùn)行速度確定后，電力拖動(dòng)系統(tǒng)各零部件就基本確定了， 而電氣控制系統(tǒng)則有比較大的選擇范圍，必須根據(jù)電梯安裝使用地點(diǎn)、乘載對(duì)象進(jìn)行認(rèn)真選擇，才能最大限度地發(fā)揮電梯的使用效益。 電氣控制系統(tǒng)決定著電梯的性能、自動(dòng)化程度和運(yùn)行可靠性。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)引進(jìn)工作的進(jìn)一步開展，電氣控制系統(tǒng)發(fā)展換代迅速。繼電器控制系統(tǒng)的電梯故障率高，大大降低了電梯的運(yùn)行可靠性和安全性，所以基本上已經(jīng)被淘汰。而 PLC 以其體積小、功能強(qiáng)、故障率低、壽命長(zhǎng)、噪聲低、維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)便、修改邏輯靈活、程序容易編制，易聯(lián)成控制網(wǎng)絡(luò)等諸多優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用 。 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 用 紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 第 8 頁 第 2 章 電梯 的構(gòu)造及控制要求 電梯的構(gòu)造 電梯是一種特殊的起重運(yùn)輸設(shè)備，有轎廂及配重 拖動(dòng)電機(jī)及減速傳動(dòng)機(jī)械 井道及井道設(shè)備 召喚系統(tǒng)及安全裝置構(gòu)成。轎廂是載人或裝貨的部位，配重是為了改變電梯電機(jī)負(fù)載的特性以提高電梯的安全性而設(shè)置的。圖 21 是電梯拖動(dòng)系統(tǒng)示意圖，圖中可見電梯的轎廂及配重分系在鋼絲繩的兩端，鋼絲繩跨掛在曳引輪上，曳引輪經(jīng)減速器機(jī)構(gòu)由電機(jī)拖動(dòng)，形成轎廂的上下運(yùn)動(dòng)。 圖 21 電梯拖動(dòng)系統(tǒng)示意圖 1— 電動(dòng)機(jī)； 2— 減速機(jī)構(gòu)； 3— 曳引輪 ； 4— 鋼繩； 5— 轎箱； 6— 配重 井道指建筑物中用于安裝電 梯并提供電梯運(yùn)行的通道，轎廂及配重都是在井道中運(yùn)行的。井道在各樓層設(shè)有門廳及呼梯設(shè)備。門廳有門廳門，廳門頂部裝有層樓指示燈，用于指示電梯的運(yùn)行方向及電梯所在的位置。門廳里還設(shè)有呼梯盒，用于在每層站召喚電梯。呼梯盒常安在廳門外離地面 1 米左右的墻壁上，基站與頂站只有一個(gè)按鈕，中間層站有上呼與下呼兩個(gè)按鈕，按鈕下帶有呼梯記憶燈?；镜暮籼莺猩线€設(shè)有鑰匙開關(guān)，供司機(jī)開關(guān)電梯。為了實(shí)現(xiàn)轎廂的正常運(yùn)行及準(zhǔn)確停車，井道中往往要安裝許多定位裝畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 用 紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 第 9 頁 置及安全設(shè)備。井道的頂部和底部還設(shè)有沖頂及蹲底的緩沖設(shè)備。 轎廂中設(shè)有自動(dòng)門機(jī)，用 來完成電梯的開門及關(guān)門任務(wù)。電梯門分廳門及轎門，當(dāng)電梯?？磕硨訒r(shí)，此層的廳門在轎門的帶動(dòng)下開啟及關(guān)閉。電梯的操縱箱也安裝在轎廂內(nèi)，供司機(jī)及乘客對(duì)電梯發(fā)布動(dòng)作命令。上面設(shè)有與電梯層站數(shù)相同的內(nèi)選層按鈕（帶內(nèi)選指示記憶燈），上下行啟動(dòng)按鈕（帶上下行指示記憶燈），開關(guān)按鈕，急停按鈕 風(fēng)扇 照明 層樓指示燈的控制開關(guān)，電梯運(yùn)行狀態(tài)選擇鑰匙開關(guān)（選擇電梯是自動(dòng)運(yùn)行 司機(jī)狀態(tài)下運(yùn)行，還是檢修狀態(tài)）等。 電梯的安全是電梯最重要的技術(shù)指標(biāo)。電梯的安全設(shè)備有：安全窗及其開關(guān) 安全鉗及其開關(guān) 限速器及其開關(guān) 限速開關(guān)等。安全窗 位于轎廂的頂部，供應(yīng)急情況下疏散乘客，當(dāng)安全窗打開時(shí)，電梯不準(zhǔn)運(yùn)行。安全鉗是為了防止電梯曳引鋼絲繩斷裂及超速運(yùn)行的機(jī)械裝置，用于在上述情況下將轎廂夾持在軌道上。限速器是檢測(cè)電梯運(yùn)行速度的裝置，當(dāng)電梯超速運(yùn)行時(shí)，限速器動(dòng)作，帶動(dòng)安全鉗使電梯停止運(yùn)行。極限開關(guān) 強(qiáng)迫換速開關(guān)是電梯位置安全裝置，當(dāng)電梯運(yùn)行至上下極限位置時(shí)仍不停車，上下限開關(guān)動(dòng)作，發(fā)出停車信號(hào)，若仍不停車，將壓下上下強(qiáng)迫停車開關(guān)，強(qiáng)制電梯停止運(yùn)行，若還不能停車，將通過機(jī)械裝置帶動(dòng)限位開關(guān)切斷曳引電機(jī)電源，以達(dá)到停車的目的，避免電梯出現(xiàn)沖頂與蹲底事故 。 1. 電梯模型結(jié)構(gòu) 1) 電梯模型的主體結(jié)構(gòu)與控制柜 圖 22 為五層電梯的簡(jiǎn)化模型和控制柜示意圖。電梯主體包括升降電機(jī)、轎廂、滑輪、鋼絲繩、行程開關(guān)等。升降電機(jī)為交流可逆電動(dòng)機(jī)，轎廂套在鋼絲繩上，電機(jī)帶動(dòng)鋼絲繩正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時(shí)，轎廂對(duì)應(yīng)上升或下降。每層樓均安裝行程開關(guān)，利用機(jī)械碰撞，給出各樓層的層信號(hào)。 電梯控制柜是電梯電氣控制系統(tǒng)完成各種主要任務(wù)，實(shí)現(xiàn)各種性能的中心。主要包括 FX60MR PLC、繼電器 /接觸器、顯示部分、開關(guān)電源。 LED 顯示部分主要包括轎廂運(yùn)行方向顯示、樓層顯示。 2) 電梯層門 電梯層門是為了確保安全， 而在各層樓的?？空?，通向井道的入口處，設(shè)置供司機(jī)、乘用人員和貨物等出入的門。 圖 23 為電梯層門示意圖。電梯層門旁裝有消防按鈕、上召喚按鈕和下召喚按鈕（最底層只有上召喚按鈕、最高層只有下召喚按鈕） ,并有召喚登記指示燈。層門上方裝有畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 用 紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 第 10 頁 LED 數(shù)碼管，以顯示轎廂所在層樓位置，另外還有轎廂上行和下行指示燈。 圖 22 五層電梯的簡(jiǎn)化模型和控制柜示意圖 圖 23 電梯層門示意圖 圖 24 轎廂內(nèi)控制屏示意圖 TCP/IP RS232 電梯控制柜 繼電器 /接觸器 FX –60MR PLC 開關(guān) 電源 LED 顯示 電路 RS422 1 2 3 4 5 配重 電梯控制柜 轎廂 電動(dòng)機(jī) 減速器 ZXF 1 2 3 4 5 YSJ AJ 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 用 紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 第 11 頁 3) 轎廂內(nèi)控制屏 轎廂內(nèi)控制屏示意圖如圖 24 所示。其中包括上行、下行顯示及 LED 層樓位置的顯示。另外還有 1 樓－ 5 樓的指令按鈕及登記顯示和有司機(jī)／無司機(jī)的選擇按鈕。在有司機(jī)工作狀態(tài)下還有指令專用開關(guān)，即只響應(yīng)指令信號(hào)，不響應(yīng)召喚信號(hào)。此外，還有消防按鈕，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，立即清除所有指令信號(hào)和召喚信號(hào)，電梯直達(dá)底樓后開門。需要說明的是，本實(shí)驗(yàn)裝置在無司機(jī)狀態(tài)下，利用定時(shí)器控制開門、關(guān)門和上下客時(shí)間；有司機(jī)狀態(tài)下，則直接由司機(jī)控制開門 、關(guān)門和上下客時(shí)間。 電梯的控制要求 電梯的安全運(yùn)行有以下一些主要控制要求： 圖 25 電梯的平層、停層裝置 1~5—KR1~KR5（ 1~5 層感應(yīng)器）； 6—KR6（上平層感應(yīng)器）； 7—KR7（下平層感應(yīng)器） 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 用 紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 第 12 頁 轎廂中的乘客及門廳中的等待電梯的人都需要知道電梯 的位置，因而轎廂及門廳中都設(shè)有以樓層標(biāo)志的電梯位置。 電梯的運(yùn)行還需要更加準(zhǔn)確的電梯位置信號(hào)，以滿足制動(dòng)停車等控制的要求。傳統(tǒng)電梯的位置信號(hào)一般由設(shè)在井道中的位置開關(guān)，如磁感應(yīng)器提供，當(dāng)轎廂 上設(shè)置的隔磁板插入感應(yīng)器時(shí)，發(fā)出位置信號(hào)，并啟動(dòng)樓層指示（見圖 25）。 司機(jī)及乘客可按下轎廂內(nèi)操作盤上的選層按鈕選定電梯運(yùn)行的目的樓層，此為內(nèi)選信號(hào)。按鈕按下后，該信號(hào)應(yīng)被記憶并使相應(yīng)的指示燈電亮。在門廳等候的電梯的乘客可以按門廳的上行或下行召喚信號(hào)，此為外喚信號(hào)。該信號(hào)也需要記憶并點(diǎn)亮門廳的上行或下行指示燈，這些保持信號(hào)在要求得到滿足時(shí)應(yīng)能自動(dòng)消號(hào)。 電梯自動(dòng)運(yùn)行時(shí)應(yīng)根據(jù)內(nèi)選及外喚信號(hào)，決定電梯的運(yùn)行方向及在哪些站點(diǎn)停站。一般情況下電梯 按先上后下的原則安排運(yùn)送乘客的次序，而且規(guī)定在運(yùn)行方向確定之后，不響應(yīng)中途的反向呼喚要求，直到到達(dá)本方向的最遠(yuǎn)信號(hào)站點(diǎn)才開始返程。 轎廂在運(yùn)動(dòng)方向確定，轎廂門已關(guān)好時(shí)啟動(dòng)運(yùn)行，運(yùn)行的初始階段是加速運(yùn)行階段，其后是穩(wěn)定運(yùn)行階段。 轎廂運(yùn)行后需確定在哪一層站停車，平層即指停車時(shí)，轎廂的底與門廳“地平面”應(yīng)相平齊，一般都有具體的平層誤差規(guī)定，如平層時(shí)兩平面相差不得超過 5 毫米。平層停車過程需在轎廂底面與停車樓面相平之前開始，先是減速，再是制動(dòng)，以滿足平層的準(zhǔn)確性及乘客的舒 適感。傳統(tǒng)電梯的平層開始信號(hào)由平層感應(yīng)器發(fā)出。如圖 2 所示，上平層感應(yīng)器 KR6 及下平層感應(yīng)器 KR7 裝在轎廂頂部，隔磁板安裝在井道壁上。上行時(shí)，KR6 首先插入隔磁板，發(fā)出減速信號(hào)，電梯開始減速，至 KR7 插入隔磁板時(shí)，發(fā)出開門及停車信號(hào)，電動(dòng)機(jī)停車，抱閘抱死；下行時(shí) KR7 首先插入隔磁板，發(fā)出減速信號(hào)，電梯開始減速，至 KR6 插入隔磁板時(shí)，發(fā)出開門及停車信號(hào)。 電梯的安全保護(hù)很多，如前面提到的沖頂與蹲底，斷鋼絲繩，轎廂內(nèi)人員的跌落 逃生等保護(hù)，還有消防運(yùn)行等多項(xiàng)。 除了控制要求外，電梯常見的工程問題還涉 及電梯的拖動(dòng)設(shè)備及拖動(dòng)控制方式。電畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 用 紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 第 13 頁 梯的提升機(jī)構(gòu)，齒輪曳引輪主要由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 電磁制動(dòng)器（也稱電磁抱閘） 減速器及曳引輪組成。驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以是直流電動(dòng)機(jī)也可以是交流電動(dòng)機(jī)。為了滿足電梯的運(yùn)行過程中速度變化的要求，在應(yīng)用變頻前，電梯交流拖動(dòng)多使用多繞組變速電機(jī)，變頻器誕生以來，已有越來越多的電梯采用變頻驅(qū)動(dòng)。采用變速電機(jī)時(shí)，電機(jī)的正反向運(yùn)轉(zhuǎn)使用接觸器換向，啟動(dòng)調(diào)速采取改變電機(jī)繞組及切換電機(jī)繞組中所串電阻實(shí)現(xiàn)。采用變頻調(diào)速時(shí)，電機(jī)換向及變速都通過變頻器控制端子實(shí)現(xiàn)。在這兩種拖動(dòng)方式中，電磁抱閘都是很重要的，它是電機(jī) 制動(dòng)的主要設(shè)備，抱閘要求有足夠的制動(dòng)力，抱閘一般在通電時(shí)打開，斷電時(shí)閘死。 電梯還有一些高層次的性能指標(biāo)，如電機(jī)加減速曲線控制及高準(zhǔn)確度的平層控制要求等，前者涉及電梯運(yùn)行過程中的加速大小，關(guān)系到乘客的舒適感，后者涉及乘客數(shù)量變化對(duì)準(zhǔn)確平層的影響。 總之，電梯的控制是比較復(fù)雜的，在計(jì)算機(jī)誕生前，電梯使用繼電接觸器控制的時(shí)代，很難生產(chǎn)出質(zhì)量?jī)?yōu)良的電梯，而現(xiàn)在，可編程控制的使用為電梯的控制提供了廣闊的空間。隨著 PLC 應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，它已經(jīng)成為電梯運(yùn)行中的關(guān)鍵技術(shù)。 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 用 紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 第 14 頁 第 3 章 PLC 在電梯控制中的應(yīng)用 雖然轎廂定位 采用什么方法對(duì)電梯的控制原則不會(huì)發(fā)生什么影響，但 PLC 程序的編制卻大不一樣，本節(jié)以五層交流雙速電梯為例介紹感應(yīng)器定位電梯程序的編制要點(diǎn)，并說明 PLC 在電梯控制中的重要作用。本例使用三菱 F 系列 PLC 完成。 交流雙速電梯的主電路及電器元件 主電路 圖 31 交流雙速電梯主電路 圖 31 是交流雙速電梯的主電路圖。圖中 M1 為 YTD 系列電梯專用雙速籠型異步電動(dòng)機(jī)（ 6/24 極）； KM1 KM2 為電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器，用以實(shí)現(xiàn)電梯上 下行控制； KM3 KM4 為電梯高低速運(yùn)行接觸器，用以實(shí)現(xiàn)電梯的高速或低速運(yùn)行； KM5 為啟動(dòng)加速接觸器； KM6 KM7 KM8 為減速制動(dòng)時(shí)的加速器； L1 L2 與 R1 R2 為串入電動(dòng)機(jī)定子電路中的電抗與電阻，與 KM5—KM8 配合實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的加減速控制。當(dāng) KM1 或 KM2 與畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 用 紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 第 15 頁 KM3 通電吸合時(shí)，電梯將進(jìn)行上行或下行起動(dòng)，延時(shí)后 KM5 通電吸合，切除 R1 L1 電梯將轉(zhuǎn)為上行或下行的穩(wěn)速運(yùn)行；當(dāng)電梯接收到停層指令后， KM3 斷電釋放， KM4 通電吸合，電機(jī)轉(zhuǎn)為低速接法，串入阻抗制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)上升與下降的低速運(yùn)行，且 KM6—KM8依次通電吸合，用來控制 動(dòng)過程的強(qiáng)度，提高停車制動(dòng)時(shí)的舒適感。至平層位置時(shí)，接觸器全部斷電釋放，抱閘抱死，電梯停止運(yùn)行。在檢修狀態(tài)時(shí)，電梯只能在低速接法下點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行。 電氣