【文章內(nèi)容簡介】 年齡化的加劇，亦成為今后幾年電梯行業(yè)的一個熱門話題。 電梯的智能化 成都電子機械高等專科學(xué)校畢業(yè)論文 第 3 頁 計算機、通信技術(shù)的發(fā)展，使大樓的信息得以快速傳遞，從而課實現(xiàn)大廈智能化。智能化大廈的垂直交通工具 —— 電梯。智能化的電梯首先要與智能化大廈的所有自動化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，如消防、保安、樓宇設(shè)備控制系統(tǒng)相互聯(lián)系?，F(xiàn)場總線技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于電梯控制系統(tǒng)與大樓的 BAS（建筑物自動化系統(tǒng)）、 FAS（消防自動化系統(tǒng)）、 SAS（保安自動化系統(tǒng)）中。 綠色電梯 日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題已迫使人們改 變傳統(tǒng)的思想觀念，綠色產(chǎn)品、綠色技術(shù)、綠色產(chǎn)業(yè)、綠色企業(yè)等“綠色”新概念將成為 21 世紀(jì)的主流色調(diào)。綠色電梯的研究重點主要在電梯的制造、配置以及安裝使用過程中的節(jié)能和減少環(huán)境污染等方面。 電梯的分類 按用途分類 1） 乘客電梯 ： 為運送乘客設(shè)計的電梯，要求有完善的安全設(shè)施以及一定的轎內(nèi)裝飾。 2） 載貨電梯 ： 主要為運送貨物而設(shè)計 , 通常有人伴隨的電梯。 3） 醫(yī)用電梯 ： 為運送病床、擔(dān)架、醫(yī)用車而設(shè)計的電梯，轎廂具有長而窄的特點。 4） 雜物電梯 ： 供圖書館、辦公樓、飯店運送圖書、文件、食品等設(shè)計 的電梯。 5） 觀光電梯 ： 轎廂壁透明，供乘客觀光用的電梯。 6） 車輛電梯 ： 用作裝運車輛的電梯 。 7） 特種電梯：為特殊環(huán)境、特殊條件、特殊要求二設(shè)計的電梯。如 船舶 電梯 、汽車 電梯 、防爆 電梯、 防腐 電梯 等。 按速度分類 電梯無嚴(yán)格的速度分類，我國習(xí)慣上按下述方法分類 ： 1） 低速梯，常指低于 。 成都電子機械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 第 4 頁 2） 中速梯，常指速度在 ～ 。 3） 高速梯，常指速度大于 。 4） 超高速，速度超過 。 隨著電梯技術(shù)的不斷發(fā)展，電梯速 度越來越高，區(qū)別高、中、低速電梯的速度限值也在相應(yīng)地提高。 按驅(qū)動方式分類 1） 交流電梯，用交流感應(yīng)電動機作為驅(qū)動力的電梯。根據(jù)拖動方式又可分為交流單速、交流雙速、交流調(diào)壓調(diào)速、交流變壓變頻調(diào)速等。 2） 直流電梯，用直流電動機作為驅(qū)動力的電梯。這類電梯的額定速度一般在 。 3） 液壓電梯 ,一般利用電動泵驅(qū)動液體流動，由柱塞使轎廂升降的電梯。 4） 齒輪齒條電梯 , 將導(dǎo)軌加工成齒條，轎廂裝上與齒條嚙合的齒輪，電動機帶動齒輪旋轉(zhuǎn)使轎廂升降的電梯。 按控制方式分類 1） 手柄開關(guān)操縱，電梯司機在轎廂內(nèi)控制操縱盤手柄開關(guān)，實現(xiàn)電梯的起動、上升、下降、平層、停止的運行狀態(tài)。 2） 按鈕控制電梯：是一種簡單的自動控制電梯，具有自動平層功能，常見有轎外按鈕控制、轎內(nèi)按鈕控制兩種控制方式。 3） 信號控制電梯，這是一種自動控制程度較高的有司機電梯。除具有自動平層，自動開門功能外，尚具有轎廂命令登記，層站召喚登記，自動停層，順向截停和自動換向等功能。 4） 集選控制電梯，是一種在信號控制基礎(chǔ)上發(fā)展起來的全自動控制的電梯，與信號控制的主要區(qū)別在于能實現(xiàn)無司機操縱。 5） 并聯(lián)控制電梯， 2～ 3 臺電梯的控制線路并聯(lián)起來進行邏輯控制，共用層站外召喚按鈕，電梯本身都具有集選功能。 6） 群控電梯，是用微機控制和統(tǒng)一調(diào)度多臺集中并列的電梯。群控有梯群的程序控制、梯群智能控制等形式。 成都電子機械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 第 5 頁 按拖動形式分類 1） 交流異步單速電動機拖動的電梯 2） 交流異步雙速電動機變極調(diào)速拖動的電梯 3） 交流異步 雙繞組 雙速電動機 調(diào)壓 調(diào)速 （ AVCC） 拖動的電梯 4） 交流異步 單 速電動機 調(diào)頻調(diào)壓 調(diào)速 （ VVVF） 拖動的電梯 5） 直流 電動機 調(diào)壓 調(diào)速 （ DCVV） 拖動的電梯 成都電子機械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 第 6 頁 第 2 章 總體設(shè)計方案 載 PLC 系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。 PLC 及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型所選用 PLC 應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)， PLC 的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作 和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定 PLC 的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的 PLC 和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 總體方案的確定 目前，電梯行業(yè)在我國迅速的發(fā)展，在一定程度上占有很大的市場。而在今天選擇控制電梯運動的設(shè)備已經(jīng)從傳統(tǒng)的繼電器 — 接觸器轉(zhuǎn)變成可編程序控制器（ PLC）。 可編程序控制器（ PLC）與其他計算機控制相比較： 個人計算機有很強的數(shù)據(jù)處理功能和圖形顯示功能，有豐富的軟件支持，但是它們是為辦公室自動化和家庭設(shè)計的，對環(huán)境要求很高，抗干擾能力不強，一般 不適合在工業(yè)現(xiàn)場使用。 單片機只是一片集成電路，不能直接將它與外部 I/O信號相連。要將它用于工業(yè)控制，還要附加一些配套的集成電路和 I/O接口電路，硬件設(shè)計、制作和程序設(shè)計的工作量相當(dāng)大，要求設(shè)計者具有很強的計算機領(lǐng)域的理論知識和實踐經(jīng)驗。 工業(yè)控制計算機（簡稱工控機）也是為工業(yè)控制設(shè)計的，目前比較流行的是 PC總線工控機，它與個人計算機兼容。工控機采用總線式結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品的兼容性強。工控機一般是在通用微機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，有實時操作系統(tǒng)的支持，因此在要求快速、實時性強、功能復(fù)雜的領(lǐng)域占有優(yōu)勢。工控機的價格 較高，將它有與開關(guān)量控制以取代繼電器系統(tǒng)有些大材小用。工控機的外部 I/O接線一般都用多芯扁平電纜和插頭、插座，直接從印刷電路板上引出，不如可編程序控制器的接線端子那樣方便可靠。 成都電子機械高等專科學(xué)校畢業(yè)論文 第 7 頁 以上各種計算機用語控制的程序一般都是用匯編語言編寫的，不像可編程續(xù)控制器的梯形圖語言那樣易于被工廠的電氣人員掌握。 可編程序控制器是專為工廠現(xiàn)場應(yīng)用環(huán)境設(shè)計的，結(jié)構(gòu)上采取整體密封或插件組合型，對印刷電路板、電源、機架、插座的制造和安裝，均采用了嚴(yán)密的措施?？删幊绦蚩刂破饔捎诰哂星笆龅母鞣N優(yōu)點，在工業(yè)控制領(lǐng)域具有不可比擬的競爭力。 當(dāng) 然在電梯的控制領(lǐng)域也具有重要的地位，把可編程序控制器用于電梯運動的核心部分是很合理的選擇，而且可編程序控制器現(xiàn)在在市場上也是一種成熟的產(chǎn)品?？傊?，經(jīng)上述比較可得，我確定選用 PLC控制電梯的運行。 電梯 PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建 1） 機房 機房用來安裝曳引機、電控屏、限速器等。機房可以設(shè)置在井道頂部，也可設(shè)置在井由自部。當(dāng)機房設(shè)于井道底部時，即為曳引機下置式曳引方式。這種方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，建筑物承重大，對井道尺寸要求大，只有在機房無法頂置時才使用。對于絕大多數(shù)電梯，橢均設(shè)于井道頂部。機房必須有足夠的面積，高度、 承重能力及良好的通風(fēng)條件。 2） 曳引系統(tǒng) 曳引系統(tǒng)主要由曳引機、曳引鋼絲繩、導(dǎo)向輪組成。曳引機由電動機聯(lián)軸器、制動器、減速器、機座、曳引輪等組成，它是電梯的動力源；曳引鋼絲繩的兩端分別連接轎廂和對重裝置（或者兩端固定在機座房上），依靠鋼絲繩與曳引輪繩槽之間的摩擦力來驅(qū)動轎廂的升降；導(dǎo)向輪的作用是分開轎廂和對重裝置的距離，采用復(fù)繞型時還可增加曳引能力。導(dǎo)向輪安裝在曳引機架上或重梁上。當(dāng)鋼絲繩的繞繩比大于 1時，在轎廂和對重架上應(yīng)增設(shè)反繩輪。反繩輪的個數(shù)可以是 1個、 2個，甚至 3個，這與曳引比有關(guān)。 3） 導(dǎo)向系統(tǒng) 導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)軌、導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架等組成。它的作用是限制轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌作升降運動。導(dǎo)軌固定在導(dǎo)軌架上；導(dǎo)軌架是支承導(dǎo)軌的組件，與井道壁聯(lián)接；導(dǎo)靴裝在轎廂和對重架上，與導(dǎo)導(dǎo)軌配合，強制轎廂和對重的運動服從于成都電子機械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 第 8 頁 導(dǎo)軌的直立方向。 4） 門系統(tǒng) 門系統(tǒng)由轎廂門、層門、開門機、聯(lián)動機構(gòu)、門鎖等組成。轎廂門社在轎廂入口，由門扇、門導(dǎo)軌架、門靴和門刀等組成；層門社在層站入口，由門扇、門導(dǎo)軌架、門靴和門鎖裝置及開鎖裝置組成；開門機社在轎廂上，是轎廂門和層門啟閉的動力源。 5） 轎廂 轎廂是用以運送乘客和貨物的電梯組件。它由轎廂 架和轎廂體組成。轎廂架是轎廂體的承重構(gòu)架。是由上橫梁、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)操縱按鈕等組成；轎廂體空間的大小由額定載重量和額定載客量決定。 6） 門廳 每一層電梯門口裝的門，門上帶有機 器 鎖及電氣接點?？吞荻酁樽詣娱_關(guān)門，開關(guān)門由轎廂 門上的開門刀帶動廳門上的橡皮勒轆來完成的，而轎廂門是由轎廂上的開關(guān)門裝置驅(qū)動的。 7） 井道 井道由圍壁、頂板及底坑圍成一個在納電梯轎廂和對重的有限空間。為了出人，在每個層站開有入口 。 8） 圍壁 圍壁的作用是將電梯與 外界分隔開，當(dāng)導(dǎo)軌架直接安裝在圍壁上時，它還應(yīng)承受費切力。圍壁的結(jié)構(gòu)分為封閉式和空格式。 9） 頂板 井道的頂部是機房，它是維修人員工作的地方。因此頂板必須是封閉型的，將井道與機房完全隔離。頂板還具有阻止機房即傳向井道的作用。對于快、高速電梯，為了取得良好的隔聲效果，常在井道頂部設(shè)隔音層，此時的井道頂成了雙層結(jié)構(gòu) 。 10） 底坑 成都電子機械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 第 9 頁 井道的底坑深入地面，用于安裝緩沖器、限速器、鋼絲繩漲緊裝置等。由于深人了地面，因 此要求防水，最好有排水設(shè)施。 11） 重量平衡系統(tǒng) 該系統(tǒng)由對重和重量補償裝置組成。對重由對重架和對重塊組 成，對重將平衡轎廂自重和部分的額定載重；重量補償裝置是補償高層電梯中轎廂與對重側(cè)曳引鋼絲繩長度變化對電梯設(shè)計影響的裝置。 12） 電力拖動系統(tǒng) 該系統(tǒng)由曳引機、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、調(diào)速裝置和變頻器等組成。對電梯實行速度控制。曳引電動機是電梯的動力源，根據(jù)電梯的配置可用交流電動機或直流電動機；供電系統(tǒng)是為電動機提供電源的裝置；速度反饋裝置是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運行速度信號，一般采用測速發(fā)電機或速度脈沖發(fā)生器，與電動機相連；調(diào)速裝置對曳引電動機實行調(diào)速控制；變頻器可以通過改變頻率的大小來控制其運行速度的快慢。 13） 電氣 控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏、平層裝置、選層器等組成，它起著操縱和控制電梯運行的作用。操縱裝置包括轎廂內(nèi)的按鈕操作箱或手柄開關(guān)箱、層站召喚按鈕、轎頂和機房中的檢修或應(yīng)急；位置顯示裝置是指轎內(nèi)和層站的指層燈；層站上一般能顯示電梯運行方向或轎廂所在的層站；控制屏安裝在機房中，由各類電氣控制元件（或板）組成，是電梯實行電氣控制的集中組件；選層器能起到指示和反饋轎廂位置、決定運行方向、發(fā)出加減速信號等作用。它可由機械式、繼電器式或電子式組成。 本畢業(yè)設(shè)計也是以電氣控制系統(tǒng)作為主體部分。 14） 安全保護系統(tǒng) 電梯上設(shè)有機械和電氣的各類保護系統(tǒng)，以保證電梯安全使用。機械方面的有限速器和安全鉗，起超速保護作用；緩沖器，起沖頂和撞底保護作用；切斷總電源的極限保護。 可行性論證 可編程序控制器是由繼電器邏輯控制而來的，所以它在開關(guān)量處理、順序控成都電子機械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 第 10 頁 制方面具有一定的優(yōu)勢，發(fā)展初期主要側(cè)重于開關(guān)量順序控制。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，可編程序控制器增加了數(shù)值運算、 PID閉環(huán)調(diào)節(jié)功能，并開始與個人計算機或小型計算機聯(lián)網(wǎng)，它本身也可以構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 可編程序控制器的應(yīng)用領(lǐng)域，在發(fā)達(dá)的工業(yè)國家，可編程序控制器已 經(jīng)廣泛地應(yīng)用在所有的工業(yè)部門，隨著可編程序控制器的性能價格比的不斷提高，過去許多使用專用計算機的場合也可以使用可編程序控制器。比如用在開關(guān)量的控制，這是可編程序控制器最基本最廣泛的應(yīng)用，它的輸入和輸出信號都是只有通、斷狀態(tài)的開關(guān)量信號，這種控制與繼電器控制最為接近，可以用價格較低，僅有開關(guān)量控制的功能的可編程序控制器作為繼電器控制系統(tǒng)的替代物。開關(guān)量邏輯控制可以用于單臺設(shè)備，也可以用于自動線生產(chǎn)線，如機床控制、沖壓、鑄造機械、運輸帶、包裝機械的控制，同樣也可以用于電梯的控制。 通過上述的簡述，我希望在控制系 統(tǒng)中能夠達(dá)到如下要求： 乘坐舒適感 根據(jù)人們生活中的經(jīng)驗證明，在運動速度不變的情況下，速度值的大小對人們的器官基本上沒有什么影響，這只是指人們沿地面或空中的沿與地面平行的任意方向運動的情況而言的。高速的升降運動就和上述運動有所不同。這是由于在升降運動中，人體周圍氣壓的迅速變化，對人們的器官產(chǎn)生影響。例如耳膜會感到壓力而嗡嗡響等等。只要采取一定措施，這些影響是可以消除的。所以目前電梯的運行速度雖已高達(dá) 10m/s。仍能使乘客無大的不適感。 電梯理想運行曲線 根據(jù)大量的研究和實驗表明 ， 人可 接受的最大加速度為 am≤， 加速度變化率 ρm≤3m/s3,電梯的理想運行曲線按加速度可劃分為三角形、梯形和正弦波形 ， 由于正弦波形加速度曲線實現(xiàn)較為困難，而三角形曲線最大加速度和在啟動及制動段的轉(zhuǎn)折點處的加速度變化率均大于梯形曲線，即 ρm 跳變到 ρm 或由ρm跳變到 ρm的加速度變化率，故很少采用，因梯形曲線容易實現(xiàn)并且有良好加速度變化率頻繁指標(biāo)，故被廣泛采用 。 變頻器構(gòu)成的電梯系統(tǒng)，當(dāng)變頻器接收到控制器發(fā)出的呼梯方向信號，變頻器依據(jù)設(shè)定的速度及加速度值，啟動電動機，達(dá)到最大速度后，勻速運行，在 到達(dá)目的層的減速點時，控制器發(fā)出切斷高速度信號，變頻器以設(shè)定的減速度將最成都電子機械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 第 11 頁 大速度減至爬行速度，在減速運行過程中，變頻器的能夠自動計算出減速點到平層點之間的距離，并計算出優(yōu)化曲線，從而能夠按優(yōu)化曲線運行，使低速爬行時間縮短至 ,在電梯的平層過程中變頻器通過調(diào)整平層速度或制動斜坡來調(diào)整平層精度。即當(dāng)電梯停得太早時，變頻器增大低速度值或減少制動斜坡值，反之則減少低速度值或增大制動斜坡值，在電梯到距平層位置 4— 10cm時，有平層開關(guān)自動斷開低速信號，系統(tǒng)按優(yōu)化曲線實現(xiàn)高精度的平層，從而達(dá)到平層的準(zhǔn)確可靠 。（其速 度曲線如下所示） 拋物線 — 直線綜合速度曲線 拋物線 — 直線綜合速度曲線的加速時間的起始階段（ ta/n）和最末段（ ta/n）均為拋物線形速度曲線，而中間段（ n2） ta/n為直線形的速度曲線； n為起動時間系數(shù)。 設(shè)計的整體布局及其選型 通過上述的分析可知，我所選擇的電梯載重量為 1000kg,速度為 1m/s,七層七站。 PLC的型號為 FX2N80MR，通過其繼電器電路圖來設(shè)計出梯形圖，通過 PLC的選型連接其 PLC接線圖。電動機選用交流三相異步電動機，它具有結(jié)構(gòu)簡單、維護和操作簡便、價格便宜、堅固耐用、 工作可靠等優(yōu)點；其缺點是調(diào)速性差、概率因數(shù)低。 成都電子機械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 第 12 頁 第 3 章 電梯的電氣控制系統(tǒng) 概述 電氣控制系統(tǒng)是電梯的兩大系統(tǒng)之一。電氣控制系統(tǒng)由控制柜、操縱箱、指層燈箱、召喚箱、限位裝置、換速平層裝置、轎頂檢修箱等十幾個部件，以及曳引電動機、制動器線圈、開關(guān)門電動機及開關(guān)門調(diào)速開關(guān)、極限開關(guān)等幾十個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。 載重量和額定運行速度確定后，機械系統(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，乘載對象進行認(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、自動化程度和運行可靠性。隨著科學(xué)和、技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)引進工作的進一步開展，電氣控制系統(tǒng)發(fā)展換代迅速。在國產(chǎn)電梯中，在中間邏輯控制方面，已淘汰繼電器控制，采用 PLC 和微機控制。在拖動方面，除速度 V≤ 雙電動機變極調(diào)速外，對于速度 V≥ ，均采用交流調(diào)壓調(diào)速和交流調(diào)頻調(diào)速拖動系統(tǒng)。 新電氣控制系統(tǒng)和拖動系統(tǒng)的出現(xiàn)，不但改善了電梯的性能，而且提高了電梯的運行可靠性能，使我國的電梯工業(yè)提高到一 個新的水平，基本實現(xiàn)乘用安全、可靠、舒適的愿望。 電梯電氣控制系統(tǒng)中的主要電器部件 電氣控制系統(tǒng)主要由操縱箱、指層器、召喚盒、平層裝置、檢修開關(guān)、層樓檢測器、安全保護器件、曳引電動機、電磁制動器及開關(guān)門電器組成。它們分布在電梯的控制機房、井道和轎廂當(dāng)中。 1） 操縱箱 操縱箱安裝在電梯轎廂內(nèi)靠門的轎壁 上，外面僅露出操縱箱盤面 ，盤面上裝有根據(jù)本電梯需要而設(shè)置的運成都電子機械高等專科學(xué)校畢業(yè)論文 第 13 頁 行功能按鈕和開關(guān)，如圖 41 所示?，F(xiàn)僅將普通客梯操縱盤上應(yīng)具有的按鈕和開關(guān)進行簡要