【文章內(nèi)容簡介】 在中國生產(chǎn)。美國奧的斯，瑞士迅達、芬蘭通力、德國蒂森，日本三菱、日立、東芝、富士達等世界最負盛名的電梯公司先后在北京、天津、上海、廣州、沈陽、杭州、廊坊等地投資建廠，可以說能來的都來了。他們大多用合資的方式建設了最好的工廠，裝備了最好的設備，引進了最好的技術(shù)，培訓了最好的人才，目前合資企業(yè)在國內(nèi)的市場份額已超過 80％，從這個意義上說，我國電梯行業(yè)早已加入了 WTO。中國電梯市場的特色已經(jīng)不是國內(nèi)企業(yè)之間的競爭，而是全球電梯勁旅的競爭。這種世界級的激烈競爭使我國的電梯用戶成了最大的受益者，他們可以 用最低的價格隨意選購最好的電梯產(chǎn)品。 對外開放的政策和國外先進技術(shù)與先進管理的引進對國內(nèi)電梯企業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了強大的推動作用，有力地促進了內(nèi)資企業(yè)的技術(shù)進步。蘇州江南、山東百斯特、浙江巨人、上海房屋設備總公司、東莞飛鵬、寧波宏大、蘇州申龍和東南液壓電梯等一批 8 優(yōu)秀的內(nèi)資企業(yè)并沒有被合資企業(yè)擠出電梯市場，相反，現(xiàn)代化合資企業(yè)的示范作用使他們看清了自己的定位與出路，目前這些企業(yè)除規(guī)模稍小之外，企業(yè)管理、技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量、售后服務等諸多方面均無遜色，不但在國內(nèi)電梯市場上占據(jù)了一席之地 ，而且產(chǎn)品出口到了東南亞、大洋洲、歐洲和美國。有的企業(yè)還到境外投資尋求發(fā)展。事實證明這些企業(yè)不但在國內(nèi)市場而且在國際市場上，同樣具有一定的競爭實力。 3. 傳統(tǒng)的電梯生產(chǎn)結(jié)構(gòu)正在改變 在國外各大電梯公司紛紛進入我國的同時，德國威特、西班牙塞維拉等一些優(yōu)秀的電梯配件公司也在我國建立了合資企業(yè)，國內(nèi)配件生產(chǎn)企業(yè)如寧波欣達、寧波申菱、張家港潤發(fā)、上海新時達、沈陽藍光、常熟曳引機、河北東方等也迅速發(fā)展起來。不少配件生產(chǎn)企業(yè)的銷售額已經(jīng)超過了中等規(guī)模的整機生產(chǎn)企業(yè)。專業(yè)化生產(chǎn)具有質(zhì)量好、價格低的優(yōu)勢，不但給生產(chǎn)能 力較弱的中小型電梯企業(yè)助了一臂之力，而且也給 “ 大而全 ” 的合資企業(yè)提供了降低成本的可能。零部件的社會化、專業(yè)化生產(chǎn)改變了 “ 經(jīng)濟規(guī)模 ” 的概念，使得企業(yè)能否贏利不再取決于生產(chǎn)能力的強弱，企業(yè)無論大小，只要有技術(shù)有人才，就有生存空間。 國內(nèi)電梯的生產(chǎn)能力、產(chǎn)品質(zhì)量和制造成本有很強的國際競爭力。關(guān)稅的降低使國外電梯產(chǎn)品的進口量有可能增長，但同時也給國產(chǎn)電梯以及零部件的出口提供了機會；我國電梯市場是很大的市場，也是很挑剔的市場。中國的電梯用戶不但對產(chǎn)品質(zhì)量要求高，而且對新技術(shù)的接受 很快，所以變頻變壓調(diào)速技術(shù)、無機房電梯、永磁同步拖動技術(shù)、計算機控制技術(shù)、遠程監(jiān)控技術(shù)等推廣迅速；隨著我國城市化、城鎮(zhèn)化和村鎮(zhèn)化建設步伐的加快，尤其是西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，住宅建設勢頭不減，商場、機場和地鐵項目明顯增多，住宅電梯、自動扶梯和自動人行道的需求量繼續(xù)看好。電梯是一種售后服務工作量特別大的機電產(chǎn)品，其使用可靠性不但取決于產(chǎn)品的制造與安裝，而且更大程度上取決于完善的維修與保養(yǎng)。在用電梯總量的不斷增加給維修服務業(yè)帶來了發(fā)展機遇；配套件的專業(yè)化生產(chǎn)對提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本具有十分積極的作用，受到了許 多電梯公司和維修保養(yǎng)單位的歡迎，仍然有發(fā)展空間。 9 課題研究的主要內(nèi)容 課題所研究的內(nèi)容主要是用可編程控制器（ PLC）改造在用電梯自動控制系統(tǒng)。由于大部分老式電梯的電控系統(tǒng)可靠性欠佳，用戶尋求對電梯的電控系統(tǒng)進行改造，以節(jié)約資金。因此，對電梯控制技術(shù)進行研究，找出一條適合國產(chǎn)老式電梯的改造之路，并進而提高國產(chǎn)電梯的技術(shù)水平和質(zhì)量，具有十分重要的意義。針對老式電梯采用的繼電器邏輯控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作壽命短等缺陷，提出采用功能強、故障率低、可靠性高的可編程控制器（ PLC）來控制電梯 。 論文的主要內(nèi)容如下： 首先對電梯系統(tǒng)及可編程控制器（ PLC）作了比較全面的總結(jié)和介紹。接著闡述了電梯控制系統(tǒng)的分類及特點，電梯的控制系統(tǒng)分為調(diào)速和信號控制兩大部分。確定了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，由 PLC 來實現(xiàn)電梯信號控制，由變頻器電機實現(xiàn)調(diào)速，完成了電機和可編程控制器（ PLC）的選擇。然后是系統(tǒng)硬件開發(fā)，完成了 PLC 的選型、 I/O 點數(shù)分配與 PLC 的連接。在分析了電梯系統(tǒng)的軟件設計方法基礎(chǔ)上，設計出了軟件流程圖，提出了模塊化編程思想，介紹了系統(tǒng)的軟件開發(fā)。 10 第二章 電梯的基本結(jié)構(gòu)及原理 電梯是一 種較為復雜的機電一體化的設備，一臺完整的電梯主要由成土建部分，機械部分和電氣部分組成。 電梯的分類與結(jié)構(gòu) 電梯的分類 電梯的分類有各式各樣：按運行速度可分為 1m/s 以下的低速電梯、 23m/s 的高速電梯以及 310m/s 的超高速電梯；按用途可分為、乘客電梯、住宅電梯、觀光電梯、載貨電梯、客貨兩用電梯、車輛電梯以及其他電梯；按拖動方式可分為交流電梯、直流電梯、 液壓電梯、齒輪齒條電梯、螺桿式電梯；按控制方式可分為手柄操縱控制電梯、按鈕控制電梯、信號控制電梯、集選控制電梯以及群控電梯；按曳引 機結(jié)構(gòu)可分為有齒曳引機電梯和無齒曳引機電梯；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。 電梯的結(jié)構(gòu) 電梯主要由 曳引系統(tǒng)、導向系統(tǒng)、轎廂、門系統(tǒng)、重量平衡系統(tǒng)、電力拖動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)以及安全保護系統(tǒng)組成 ： 曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動力，使電梯運行。曳引系統(tǒng)主要由曳引機、曳引鋼絲繩，導向輪，反繩輪組成。 ： 導向系統(tǒng)的主要功能是限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只能沿著導軌作升降運動。導向系統(tǒng)主要由導軌，導靴和導軌架組成。 ： 轎廂是運送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作部分。轎廂由轎廂架和轎廂體組成。 11 ： 門系統(tǒng)的主要功能是封住層站入口和轎廂入口。由轎廂門，層門，開門機，門鎖裝置組成。 ： 系統(tǒng)的主要功能是相對平衡轎廂重量，在電梯工作中能使轎廂與對重間的重量差保持在限額之內(nèi)，保證電梯的曳引傳動正常。系統(tǒng)主要由對重和重量補償裝置組成。 電力拖動系統(tǒng)的功能是提供動力，實行電梯速度控制。電力拖動系統(tǒng)由曳引電動機，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，電動機調(diào)速裝置等組成。 電氣 控制系統(tǒng)的主要功能是對電梯的運行實行操縱和控制。 電氣控制系統(tǒng)主要由操縱裝置，位置顯示裝置，控制屏 (柜 )，平層裝置等組成。 保證電梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故發(fā)生。由電梯限速器、安全鉗、緩沖器、安全觸板、層門門鎖、電梯安全窗、電梯超載限制裝置、限位開關(guān)裝置組成。 電梯的工作原理 曳引繩兩端分別連著轎廂和對重，纏繞在曳引輪和導向輪上，曳引電動機通過減速器變速后帶動曳引輪轉(zhuǎn)動，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實現(xiàn)轎廂和對重的升降運動，達到運輸目的。 固定在轎廂上的導靴可以沿 著安裝在建筑物井道墻體上的固定導軌往復升降運動，防止轎廂在運行中偏斜或擺動。常閉塊式制動器在電動機工作時松閘，使電梯運轉(zhuǎn)，在失電情況下制動，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止狀態(tài)，供人員和貨物出入。轎廂是運載乘客或其他載荷的箱體部件，對重用來平衡轎廂載荷、減少電動機功率。補償裝置用來補償曳引繩運動中的張力和重量變化，使曳引電動機負載穩(wěn)定，轎廂得以準確?？?。電氣系統(tǒng)實現(xiàn)對電梯運動的控制，同時完成選層、平層、測速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時顯示轎廂的運動方向和所在樓層位置。安全裝置保證電梯運行安全。 12 電梯的主要電氣設備 （ 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，安裝在每層站廳門的上方和轎箱內(nèi)轎門的上方，用以指示電梯的運行方向及電梯所處的位置。過去常由低壓燈泡構(gòu)成，現(xiàn)多由 LED 組成，且與呼梯盒做成一體結(jié)構(gòu)。 （ 4）呼梯盒 用以產(chǎn)生呼叫信號。常安裝在廳門外，離地面一米左右的墻壁上?；九c底站只有一只按鈕，中間層站由上呼叫與下呼叫兩個按鈕組成。 （ 5）操縱箱 操縱箱安裝在轎箱內(nèi)，供乘客對電梯發(fā)布動作命令。其上面設有與電梯層站數(shù)相同的內(nèi)選層按鈕。 （ 6）平層及開門裝置 該裝置如圖 21 所示。由平層感應器及樓層感應器組成。上行時，上磁鐵板先觸發(fā)樓層感應器，發(fā)出減速停車信號，電梯開始減速，至平層感應器觸發(fā)時，發(fā)出開門及停車信號，電動機停轉(zhuǎn)，抱閘抱死。下行時，下磁鐵板出發(fā)樓層感應器 ，發(fā)出減速停車信號，電梯開始減速，至平層感應器觸發(fā)時，發(fā)出開門及停車信號。 （ 7）轎廂位置檢測裝置俗稱選層器，它檢測電梯轎廂運行狀態(tài)，所處位置，及時向控制系統(tǒng)發(fā)出所需要的信號。其主要功能是：根據(jù)登記的內(nèi)選與外呼信號和轎廂的位置關(guān)系，確定運行方向；當電梯將要到達所需停站的樓層時，給曳引電動機減速信號，使其換速；當平層停車后，發(fā)出信號以消去已應答的選層、呼梯信號，并指示轎廂當前位置，選層器種類較多，通常分為三大類，即機械選層器、繼電器選層器和微機選層器。其中機械選層器與繼電器選層器將隨著繼電器控制電梯的逐步淘汰 而淘汰。 位置檢測方法主要有如下幾種： （ 1）用干簧管磁感應器或其它位置開關(guān)。這種方法直觀、簡單，但由于每層需使用一個磁感應器，當樓層較高時，會占用 PLC 太多的輸入點。 13 （ 2）利用穩(wěn)態(tài)磁保開關(guān)。這種方法需對磁保開關(guān)的不同狀態(tài)進行編碼，在各種編碼方式中適合電梯控制的只有格雷變形碼，進行運算時需采用 PLC 指令譯碼，比較麻煩，軟件譯碼也使程序變的龐大。 由于本文是六層電梯的控制故選用感應器檢測轎廂位置。 圖 21 電梯的平層、停層裝置示意圖 電梯的調(diào)速方式 目前，常用的電梯拖動大多為交流拖動。交流調(diào)速的方法很多，大電梯領(lǐng)域里應用較 為廣泛的有交流變極調(diào)速、交流調(diào)壓調(diào)速、交流變壓變頻調(diào)速。 交流變極調(diào)速 據(jù)異步電動機的同步轉(zhuǎn)速為即旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為： n0=60f1/p,當改變定子繞組的極對數(shù)時，就可以改變同步轉(zhuǎn)速，從而使電機轉(zhuǎn)速得調(diào)節(jié)。 14 為了實現(xiàn)變極調(diào)節(jié)調(diào)速，可以在定子上安裝兩組獨立的繞組，各構(gòu)成 不同的極對數(shù)，也可以通過改變繞組接法的方式實現(xiàn)調(diào)速，變極調(diào)速適用于不需要平滑調(diào)速的載貨電梯。 交流調(diào)壓調(diào)速 異步電動機的軸轉(zhuǎn)速為： n=60f1/p(1s)，當改變轉(zhuǎn)差率 s 時，也可以達到調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速的目的，這些轉(zhuǎn)差功率消耗在轉(zhuǎn)子電路上，不但使轉(zhuǎn)子發(fā)熱，也降低了工作效率。 目前電梯上使用較多的改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速的方法是變壓調(diào)速，即通過改變定子電壓來達到調(diào)速的目的。變壓調(diào)速的調(diào)速范圍非常窄（電動機線性調(diào)速范圍?。?。因此電梯上的變壓調(diào)速都采用閉環(huán)控制，以提高調(diào)速范圍。 變頻調(diào)速 由 n0=60f1/p 可知 ,當轉(zhuǎn)差率變化不大時，異步電動機的轉(zhuǎn)速 n 基本上正比于 f1，因此，如果供電電源的頻率可以平滑改變，異步電動機的轉(zhuǎn)速就可以得到平滑調(diào)節(jié)。通過改變電源頻率來實現(xiàn)調(diào)速的方法，可以得到很大的調(diào)速范圍及很好的機械性，這種調(diào)速方法是目前電梯上應用最多的調(diào)速方式。 變頻調(diào)速主回路由三相交流輸入、變頻調(diào)速驅(qū)動、曳引機和制動單元構(gòu)成 .三相電源 R、 S、 T 經(jīng)接線端子進入變頻器為其主回路和控制回路供電，輸出端 為兩相電 接電動機的快速繞組，外接制動單元減少了制動時間，加快制動過程。旋轉(zhuǎn)編碼器用來檢測電梯的運行速度和運行 方向，變頻器將實際速度與變頻器內(nèi)部的給定速度相比較，從而調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率及電壓，使電梯的實際速度跟隨變頻器內(nèi)部的給定速度，達到調(diào)節(jié)電梯速度的目的。 圖 22 變頻調(diào)速曲線圖 15 第三章 系統(tǒng)控制方案的選擇及 PLC 概述 方案的選擇 在電梯的電氣系統(tǒng)中，邏輯判斷起著主要的作 用，其控制系統(tǒng)必須起動各種控制信號和執(zhí)行元件（如接觸器、繼電器、發(fā)光指示器、電動機以及電子元件、電力電子器件等），要達到這些控制目的，其方案有：繼電器 — 接觸器控制、微機控制、 PLC控制。 繼電器 — 接觸器控制系統(tǒng) 這種控制系統(tǒng)是早期電梯多采用的一種控制系統(tǒng)。優(yōu)點：與其它控制系統(tǒng)比較，其簡單、易于理解和掌握、價格便宜。缺點：動合觸點易磨損，且電接觸不良；體積大；控制系統(tǒng)耗能大、動作噪聲大；維修保養(yǎng)工作量大、費用高。因此這種控制系統(tǒng)僅用于速度不高、性能要求也不高的電梯中。 微機控制系統(tǒng) 電梯的 微機控制系統(tǒng)實質(zhì)上是使控制算法不再由硬件邏輯完成，而是通過程序存貯器中的程序來完成的控制系統(tǒng)。因此對于有不同功能要求的電梯控制系統(tǒng)，只要改變程序存貯器中的程序指令即可，而無需變更或增減硬件系統(tǒng)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