【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的按鈕，是乘客可以在電梯停下時(shí)隨時(shí)的控制電梯的開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)。 電梯內(nèi)部還應(yīng)配有指示燈，用來(lái)顯示電梯現(xiàn)在所處的狀態(tài)，即電梯是上升還是下降以及電梯所處在樓層的第幾層，這樣可以使電梯里的乘客清楚的知道自己所處的位置，離自己要到的樓層還有多遠(yuǎn)，電梯是上升還是下降等。 電梯的外部共分四層，每層都應(yīng)該有呼叫按鈕、呼叫指示燈、上升和下降指示燈，以及樓層顯示器呼叫按鈕是乘客用來(lái)發(fā)出呼叫的工具，呼叫指示燈在完成相應(yīng)的呼叫請(qǐng)求之前應(yīng)一直保持為亮，直到電梯響應(yīng)為止。另外上升 指示燈、下降指示燈、樓層顯示器一樣，都是用來(lái)顯示電梯所處的狀態(tài)的。 四層樓電梯中，一層只有上呼叫按鈕，四層只有下呼叫按鈕，其余兩層都同時(shí)具有上呼叫和下呼叫按鈕。而上升、下降指示燈以及樓層顯示器應(yīng)相同。 、運(yùn)行中狀態(tài)和運(yùn)行后狀態(tài)分析 電梯的初始狀態(tài)，設(shè)電梯位于一層待命，各層顯示器都被初始化，電梯處于以下?tīng)顟B(tài)： （ 1）各層呼叫燈均不亮； 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 （ 2）電梯內(nèi)部及外部各樓層顯示器顯示均為“ 1”； （ 3）電梯內(nèi)部及外部各層電梯門(mén)均關(guān)。 電梯在運(yùn)行過(guò)程中，按下某層呼叫按鈕（ 1～ 4 層）后，該層呼叫燈亮，電梯響應(yīng)該層呼叫： （ 1）電梯上升或下降至該層； （ 2）各樓層顯示隨電梯移動(dòng)而改變，各層指示燈也隨之而變； （ 3）運(yùn)行中電梯門(mén)始終關(guān)閉，到達(dá)指定門(mén)時(shí)，門(mén)才打開(kāi)； （ 4） 在電梯運(yùn)行過(guò)程中，支持其它呼叫； 電梯在運(yùn)行后狀態(tài)： （ 1）電梯在到達(dá)指定樓層后 ,電梯會(huì)自動(dòng)打開(kāi) ,經(jīng)過(guò)一段延時(shí)自動(dòng)關(guān)閉 ,在此過(guò)程中 ,支持手動(dòng)開(kāi)門(mén)或關(guān)門(mén)； （ 2）各樓層顯示值為該層所在位置 ,且上升與下降指示燈均滅； （ 3）到達(dá)指定樓層后 ,電梯會(huì)繼續(xù)待命（ 2 分鐘后返回 1 層） ,直至新命令產(chǎn)生。 電梯的控制功能 電梯可實(shí)現(xiàn)的功能如下所示，這 些功能是根據(jù)生產(chǎn)廠家或用戶(hù)的要求制定的安全和功能的事項(xiàng)而制定的。這里只根據(jù)本電梯主要的操作進(jìn)行說(shuō)明，其他例如故障檢測(cè)、自救功能、火災(zāi)提示、語(yǔ)音提示、滿(mǎn)載控制等具體功能在此不作陳述，主要功能如下[11]。 (1)集選控制：集選控制是將轎內(nèi)指令與廳外召喚指令等各種信號(hào)集中進(jìn)行綜合分析處理的高度自動(dòng)化的控制功能。它能對(duì)轎廂指令、廳外召喚登記，?？空狙訒r(shí)自動(dòng)關(guān)門(mén)啟動(dòng)運(yùn)行，同向逐一應(yīng)答，自動(dòng)平層自動(dòng)開(kāi)門(mén)，順向截梯，自動(dòng)換向反向應(yīng)答，能自動(dòng)應(yīng)招服務(wù)。集選控制包括上行集選和下行集選。 (2)停梯操作：在夜間、周末或假日， 通過(guò)停梯開(kāi)關(guān)使電梯?？吭谥付菍印ＭＬ輹r(shí)，轎門(mén)關(guān)閉，照明、風(fēng)扇斷電，以利節(jié)電、安全。 (3)開(kāi)門(mén)按鍵：用于延長(zhǎng)開(kāi)門(mén)時(shí)間，使乘客順利進(jìn)出轎廂。 (4)關(guān)門(mén)按鍵：用于立刻關(guān)門(mén)操作，使乘客順利登上電梯。 (5)廂內(nèi)操作箱：在轎廂內(nèi)左邊設(shè)置操作箱，上面設(shè)置有各樓層轎內(nèi)指令按鍵，便于乘客按下想要到達(dá)的各樓層。 (6)廂外操作按鍵：在各樓層的乘客只要按下想要上行或下行的按鍵即可得到電梯的響應(yīng)。 (7)燈光響應(yīng)：在乘客按下相應(yīng)按鍵或到達(dá)相應(yīng)樓層時(shí)會(huì)得到電梯的燈光狀態(tài)相應(yīng)，以便提醒乘客相應(yīng)的提示作用。 電梯的 控制要求 四層電梯控制系統(tǒng)的控制要求如下： 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 (1)由于電梯對(duì)控制系統(tǒng)的可靠性和安全性要求極高，主要以邏輯控制為主，通常采用 PLC 作為控制系統(tǒng)的核心，所以，應(yīng)用 PLC 來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè) 4 層電梯控制器具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。 (2)上行與下行選擇由上電梯的人選擇信號(hào)決定。順向優(yōu)先執(zhí)行，順向執(zhí)行完之后再反向執(zhí)行 。 (3)行車(chē)途中如遇呼梯信號(hào)時(shí)，順向截車(chē)，反向不截車(chē)。 (4)內(nèi)選信號(hào)、呼梯信號(hào)具有記憶功能，執(zhí)行后解除。 (5)內(nèi)選信號(hào)、呼梯信號(hào)、行車(chē)方向、行車(chē)樓層均有指示燈。 (6)停層時(shí)延時(shí) 2 秒后自動(dòng)開(kāi)門(mén)或手動(dòng)開(kāi)門(mén)。 (7)有內(nèi)選信號(hào)時(shí)，延時(shí) 2 秒自動(dòng)關(guān)門(mén)或手動(dòng)直接關(guān)門(mén)。 (8)無(wú)內(nèi)選信號(hào)時(shí)可以手動(dòng)關(guān)門(mén)，但不會(huì)自動(dòng)關(guān)門(mén)。 (9)行車(chē)時(shí)不能手動(dòng)開(kāi)門(mén)，開(kāi)門(mén)時(shí)不能行車(chē)。 電梯的工作原理 一種以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的垂直 升降機(jī) ，裝有箱狀吊艙，用于多層建筑乘人或載運(yùn)貨物。也有臺(tái)階式，踏步板裝在履帶上連續(xù)運(yùn)行，俗稱(chēng)自動(dòng)電梯。 服務(wù)于規(guī)定樓層的固定式 升降設(shè)備 。它具有一個(gè)轎廂，運(yùn)行在至少兩列垂直的或傾斜角小于 15176。 的剛性導(dǎo)軌之間 ， 轎廂尺寸與結(jié)構(gòu)形式便于乘客出入或裝卸貨物 [12]。 習(xí)慣上不論其驅(qū)動(dòng)方式如何，將電梯作為建筑物內(nèi)垂直交通運(yùn)輸工具的總稱(chēng)。近幾年來(lái)，隨著國(guó)際社會(huì)對(duì)環(huán)保認(rèn)識(shí)的關(guān)注，各大電梯公司現(xiàn)在在其電梯表面基本都采用了粉末涂料噴涂，這是一種新型環(huán)保無(wú)溶劑的涂料，并且各種性能皆?xún)?yōu)于油漆。 電梯的工作圖如圖 所示。電梯上升時(shí)，電梯順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)曳引輪和曳引繩帶動(dòng)轎廂上升 ；下降時(shí)電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，通過(guò)曳引輪和曳引繩帶動(dòng)轎廂下降。電梯運(yùn)行時(shí)有啟動(dòng)、加速、滿(mǎn)速運(yùn)行、減速和電梯停層等過(guò)程，因此電梯控制的核心是控制工作電機(jī)。 曳引繩兩端分別連著轎廂和對(duì)重，纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器變速后帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實(shí)現(xiàn)轎廂和對(duì)重的升降運(yùn)動(dòng)，達(dá)到運(yùn)輸目的。固定在轎廂上的導(dǎo)靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導(dǎo)軌往復(fù)升降運(yùn)動(dòng)，防止轎廂在運(yùn)行中偏斜或擺動(dòng)。常閉塊式制動(dòng)器在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)松閘，使電梯運(yùn)轉(zhuǎn)，在失電情況下制動(dòng)，使轎廂停止升降，并在指定層站上 維持其靜止?fàn)顟B(tài)， 以便 人員和貨物出入。轎廂是運(yùn)載乘客或其他載荷的箱體部件，對(duì)重用來(lái)平衡轎廂載荷、減少電動(dòng)機(jī)功率。補(bǔ)償裝置用來(lái)補(bǔ)償曳引繩運(yùn)動(dòng)中的張力和重量變化，使曳引電動(dòng)機(jī)負(fù)載穩(wěn)定，轎廂得以準(zhǔn)確?？俊ｋ姎庀到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)動(dòng)的控制，同時(shí)完成選層、平層、測(cè)速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時(shí)顯示轎廂的運(yùn)動(dòng)方向和所在樓層位置。安全裝置保證電梯運(yùn)行安全。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 電梯以曳引電機(jī)為核心，通過(guò)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電梯的上下運(yùn)行，在此基礎(chǔ)上增加了電梯門(mén)的開(kāi)關(guān)，也同樣用電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)控制電梯門(mén)的開(kāi)關(guān)；具體到電梯的上下運(yùn)行和停留時(shí)，會(huì)用到很多的傳 感器和接觸器等附加的器件，這樣才能保證電梯在樓層之間正確平穩(wěn)的運(yùn)行，更多的也會(huì)考慮到乘客的安全、舒適等各種問(wèn)題，這些問(wèn)題和解決方案將會(huì)在電梯硬件和軟件的選擇、安裝和控制中詳細(xì)說(shuō)明。 圖 電梯工作原理圖 電梯的組成 電梯是機(jī)電合一的大型復(fù)雜產(chǎn)品，機(jī)械部分相當(dāng)于人的軀體，電氣部分相當(dāng)于人的神經(jīng)。機(jī)與電的高度合一 ,使電梯成了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的綜合產(chǎn)品。對(duì)于電梯的結(jié)構(gòu)而言 ,傳統(tǒng)的方法是分為機(jī)械部分和電氣部分 ,但以功能系統(tǒng)來(lái)描述 ,則更能反映電梯的特點(diǎn)。 電梯的結(jié)構(gòu)包括：四大空間，八大系統(tǒng) 。 四大空間 即 機(jī)房部分、井道及地坑部分、轎廂部分、層站部分。八大系統(tǒng) 即 曳引系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、轎廂、門(mén)系統(tǒng)、重量平衡系統(tǒng)、電力拖動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng) [13]。 下面簡(jiǎn)單介紹電梯機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)。 (1)曳引系統(tǒng) 曳引系統(tǒng)由曳引機(jī)、曳引鋼絲繩、導(dǎo)向輪和反向輪組成。 曳引機(jī)由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速箱、機(jī)座、曳引輪等組成，它是電梯的動(dòng)力源。鋼絲繩的兩端分別連接廂箱和對(duì)重上，依靠鋼絲繩與曳引輪繩槽之間的摩擦2 2 6 4 5 1 3 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 力來(lái)驅(qū)動(dòng)轎廂升降。導(dǎo)向輪 的作用是分開(kāi)轎廂和對(duì)重的間距，采用復(fù)繞型時(shí)還可增加曳引能力。 (2)導(dǎo)向系統(tǒng) 導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)軌、導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成，它的作用是限制轎廂和對(duì)重的活動(dòng)自由度，使轎廂和對(duì)重智能沿著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌固定在導(dǎo)軌架上，導(dǎo)軌架是承重導(dǎo)軌的組件，與井道壁連接。導(dǎo)靴裝在轎廂和對(duì)重架上，與導(dǎo)軌配合，強(qiáng)制轎廂和對(duì)重的運(yùn)動(dòng)服從于導(dǎo)軌的直立方向。 (3)門(mén)系統(tǒng) 門(mén)系統(tǒng)是由轎廂門(mén)、層門(mén)、開(kāi)門(mén)機(jī)、連動(dòng)機(jī)構(gòu)、門(mén)鎖等組成。轎廂門(mén)設(shè)在轎廂入口，由門(mén)扇、門(mén)導(dǎo)軌架、門(mén)靴和門(mén)刀等組成。層門(mén)設(shè)在層站入口，由門(mén)扇、門(mén)導(dǎo)軌架、門(mén)靴。門(mén)鎖裝置以及應(yīng)急開(kāi)鎖裝 置組成。開(kāi)門(mén)機(jī)設(shè)在轎廂上，是轎廂門(mén)和層門(mén)啟閉的動(dòng)力源。 (4)轎廂 轎廂是運(yùn)送乘客或貨物的電梯組件。它是由轎廂架和轎廂體組成。轎廂架是轎廂體的承重構(gòu)架，由橫梁、立柱、底梁和斜拉桿等組成。轎廂體由轎廂底、轎廂壁、轎廂頂及照明、通風(fēng)裝置、轎廂裝飾件和轎內(nèi)按鍵組成。轎廂的大小由額定載重量或額定載客人數(shù)決定。 (5)重量平衡系統(tǒng) 重量平衡系統(tǒng)由對(duì)重和重量補(bǔ)償裝置組成。由對(duì)重架和對(duì)重塊組成。對(duì)重將平衡轎廂自重和部分房的額定的載重。重量補(bǔ)償裝置是補(bǔ)償高層電梯中轎廂與對(duì)重側(cè)曳引鋼絲繩長(zhǎng)度變化對(duì)電梯平衡設(shè)計(jì)影響的裝置。 (6)電力拖動(dòng)裝置 電力拖動(dòng)裝置由曳引電機(jī)、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、調(diào)速裝置等組成，它的作用是對(duì)電梯實(shí)行速度控制。曳引電機(jī)是電梯的動(dòng)力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電動(dòng)機(jī)或直流電機(jī)。供電裝置是為電機(jī)提供電源的裝置。速度反饋裝置是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運(yùn)行速度信號(hào)。一般采用測(cè)速發(fā)電機(jī)或速度脈沖發(fā)生器與電機(jī)相連。調(diào)速裝置用于對(duì)曳引電機(jī)實(shí)行調(diào)速控制。 (7)電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏、平層裝置、選層裝置等組成，它的作用是對(duì)電梯的運(yùn)行實(shí)行操縱和控制。操縱裝置包括轎廂內(nèi)的 按鈕操作箱或手柄開(kāi)關(guān)箱、層站召喚按鈕、轎頂盒及房中的檢修或應(yīng)急操縱箱。 (8)安全保護(hù)系統(tǒng) 安全保系統(tǒng)包括機(jī)械和電氣的各類(lèi)保護(hù)系統(tǒng)，可保護(hù)電梯的安全使用。機(jī)械方面：限速器和安全鉗起超速保護(hù)作用，緩沖器起沖頂和撞底保護(hù)作用，還有切斷電源的極限保護(hù)裝置。而電氣的保護(hù)在電梯的各個(gè)環(huán)節(jié)都有。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 電梯系統(tǒng)由電梯機(jī)械部分和控制部分組成。為了能夠簡(jiǎn)潔明了的介紹電梯的各個(gè)功能實(shí)現(xiàn)，需要對(duì)各硬件部分進(jìn)行分析。電梯的基本框架是每一層門(mén)廳都要有門(mén)廳按鈕，除了底樓和頂樓只需要一個(gè)門(mén)廳按鈕外，其余各層要安裝兩個(gè)門(mén)廳 按鈕。還需要安裝控制電梯平層和減速的傳感器感應(yīng)片，除了底樓和頂樓只各安裝一片減速感應(yīng)片和平層感應(yīng)片外，其余各層都要安裝兩片減速感應(yīng)片和平層感應(yīng)片，而與這些感應(yīng)片相對(duì)應(yīng)的 4 個(gè)傳感器安裝在轎廂的頂端。在底樓和頂樓需要安裝機(jī)械式的限位器，保證電梯在失控的時(shí)候不會(huì)超過(guò)頂樓和底樓。曳引機(jī)載整個(gè)電梯的頂樓，按照一般的設(shè)置，整個(gè)機(jī)房在樓層頂部。 控制設(shè)備由 PLC、變頻器、電腦主機(jī)、等組成，其主要作用是通過(guò) PLC 接受從電梯傳來(lái)的信號(hào)設(shè)置變頻器控制電梯的上下運(yùn)作，設(shè)定電梯的運(yùn)行模式 [14]。 電梯曳引機(jī)部分 電梯 的曳引機(jī)通常是由曳引電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速箱及座底組成。 電梯曳引電動(dòng)機(jī)并不是通常的工業(yè)用交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，電梯是典型的位能負(fù)載，根據(jù)電梯的工作性質(zhì)，電梯曳引電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有如下特點(diǎn)。 (1)能頻繁的啟動(dòng)和制動(dòng)； (2)啟動(dòng)電流小； (3)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行噪聲； (4)對(duì)電動(dòng)機(jī)的散熱要做周密考慮； (5)電梯曳引電動(dòng)機(jī)為雙繞組雙速電動(dòng)機(jī)。 除了上述特點(diǎn)外，電梯交流調(diào)速用曳引電動(dòng)機(jī)往往備有兩個(gè)軸伸端：其中一段為傳動(dòng)端，與減速耦合；另一段為非傳動(dòng)端，通常裝有飛輪，用以增加運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，改善乘客的舒適感。 限 位器和傳感器部分 在整個(gè)裝置中使用了四個(gè)限位器和四個(gè)傳感器。四個(gè)限位器是機(jī)械的，上行減速限位器和上行平層限位器，下行于上行類(lèi)似。限位器和銅片相對(duì)應(yīng)，傳感器與銅片配合使用，只有當(dāng)傳感器與相應(yīng)的銅片對(duì)齊時(shí)，傳感器上的紅燈才會(huì)亮，因此銅片的位置十分關(guān)鍵，它的位置調(diào)整也十分麻煩。 轎廂和開(kāi)關(guān)門(mén)電動(dòng)機(jī)部分 轎廂上除了上一節(jié)介紹的四個(gè)傳感器以外還有開(kāi)關(guān)門(mén)電動(dòng)機(jī)也是十分重要的，其開(kāi)關(guān)門(mén)裝置由電動(dòng)機(jī)控制，在其齒輪帶上有兩個(gè)綁定的機(jī)械限位器，用以確定轎門(mén)的狀態(tài)是開(kāi)還是關(guān)。當(dāng)開(kāi)關(guān)門(mén)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)帶動(dòng)兩根金屬絲， 改變限位器的狀態(tài)，并以開(kāi)關(guān)量的形式傳送給 PLC。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 變頻器部分 變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)代使用的變頻器主要采用交 直 交方式，先把工頻交流電源通過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源提供給電動(dòng)機(jī)，變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制四個(gè)部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為 IGBT 三相橋式逆變器，且輸出為 PWM波形。中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無(wú)功功率。 變頻器是利用輸出功 率可改變的交流電力拖動(dòng)設(shè)備。變頻器調(diào)速的主要工作原理是將供給電機(jī)定子的三相交流工頻電經(jīng)大功率整流元件整流變成直流，再將直流電用正弦波脈寬調(diào)節(jié)技術(shù)逆變?yōu)轭l率可調(diào)、幅度也隨之改變的三相交流電。以此為電源再供給電機(jī)使用。 電梯的調(diào)速要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能外，它的舒適度指標(biāo)往往是選擇中的一項(xiàng)重要內(nèi)容 ,為使乘客擁有良好的舒適感，電梯采用 S 型速度曲線，轉(zhuǎn)換成頻率曲線 如圖 所示，以改善電梯運(yùn)行的舒適感。另外，由于電梯在建筑物內(nèi)的耗電量占建筑物總用電量的相當(dāng)比例，因此，電梯節(jié)約用電日益受到重視。 圖 電梯運(yùn)行曲線 MM440 是西門(mén)子公司生產(chǎn)的通用型矢量變頻器，它性能穩(wěn)定，質(zhì)量可靠，功能齊全，在電梯行業(yè)首次使用。 可編程序控制器 PLC 和 MM440 變頻器之間的通訊可有兩種方式，一種是串行通訊 ,采用串行通訊只需一根雙芯屏蔽電纜西門(mén)子專(zhuān)