電梯控制系統(tǒng)分析工作原理

1、電梯控制系統(tǒng)分析工作原理0 引言一種以電動(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 15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。1 電梯系統(tǒng)工作原理電梯的安全保護(hù)裝置用于電梯的啟?？刂?；轎廂操作盤用于轎廂門的關(guān)閉、轎廂需要到達(dá)的樓層等的控制；廳外呼叫的主要作用是當(dāng)有人員進(jìn)行呼叫時(shí)， 電梯能夠準(zhǔn)確達(dá)到呼叫位置；指層器用于顯示電梯達(dá)到的具體位置；拖動(dòng)控制 用于控制電梯的起停、加速、減速等功能；門機(jī)控制主要用于控制當(dāng)電梯

2、達(dá)到 一定位置后，電梯門應(yīng)該能夠自動(dòng)打開(kāi)，或者門外有乘電梯人員要求乘梯時(shí)， 電梯門應(yīng)該能夠自動(dòng)打開(kāi)。電梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 11 所示：轎廂操作盤廳外呼叫安全保護(hù) 裝置-輸PC 主機(jī)輸-指層器入出4- 調(diào)整接接井道裝置-口CPU 存儲(chǔ)器口-拖動(dòng)控制門機(jī)控制圖1-1電梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖電梯信號(hào)控制基本由 PLC 軟件實(shí)現(xiàn)。 輸入到 PLC 的控制信號(hào)有運(yùn)行方式 選擇 （如自動(dòng)、有司機(jī)、檢修、消防運(yùn)行方式等）、運(yùn)行控制、轎內(nèi)指令、層站 召喚、安全保護(hù)信號(hào)、開(kāi)關(guān)門及限位信號(hào)、門區(qū)和平層信號(hào)等。電梯信號(hào)控制系統(tǒng)如圖 12 所示：圖1-2電梯信號(hào)控制系統(tǒng)2 繼電器控制系統(tǒng)電梯繼電器控制系統(tǒng)是最早的一種實(shí)現(xiàn)

3、電梯控制的方法。但是，進(jìn)入九十 年代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)電梯的安全性、 可靠性的要求越來(lái)越高，繼電器控制的弱點(diǎn)就越來(lái)越明顯。電梯繼電器控制系統(tǒng)存在很多的問(wèn)題：系統(tǒng)觸點(diǎn)繁多、接線線路復(fù)雜，且 觸點(diǎn)容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而故障率較高；普通控制電器及硬件接 線方法難以實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制功能，使系統(tǒng)的控制功能不易增加，技術(shù)水平難 以提高；電磁機(jī)構(gòu)及觸點(diǎn)動(dòng)作速度比較慢，機(jī)械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度 難以提高；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機(jī)械動(dòng)作噪音大；由于線路復(fù)雜，易出 現(xiàn)故障，因而保養(yǎng)維修工作量大，費(fèi)用高，而且檢查故障困難，費(fèi)時(shí)費(fèi)工。電 梯繼電器控制系統(tǒng)故障率高，大大

4、降低了電梯的可靠性和安全性，經(jīng)常造成停 梯，給乘用人員帶來(lái)不便和驚憂。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會(huì)造成電 梯機(jī)械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。2.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域中，其主機(jī)一般采用能夠在惡劣工業(yè)環(huán)境 下可靠運(yùn)行的工控機(jī)。工控機(jī)有通用微機(jī)應(yīng)用發(fā)展而來(lái)，在硬件結(jié)構(gòu)方面總線 標(biāo)準(zhǔn)化程度高，品種兼容性強(qiáng)，軟件資源豐富，能提供實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持， 故對(duì)要求快速，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，模型復(fù)雜的工業(yè)對(duì)象的控制占有優(yōu)勢(shì)。但是，它的 使用和維護(hù)要求工作人員應(yīng)具有一定的專業(yè)知識(shí)，技術(shù)水平較高，且工控機(jī)在 整機(jī)水平上尚不能適應(yīng)惡劣工作環(huán)境?？删幊炭刂破鲗?duì)此進(jìn)行了改進(jìn)，變通用 為專用，有利于降低

5、成本，縮小體積，提高可靠性等特性，更適應(yīng)過(guò)程控制的 要求。2.2 PLC控制系統(tǒng)可編程序控制器（PLC）最早是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來(lái)的，是專 門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點(diǎn)，目前， 電梯的繼電器控制方式已逐漸被 PLC 控制所代替。 同時(shí)， 由于電機(jī)交流變頻調(diào) 速技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動(dòng)方式已由原來(lái)直流調(diào)速逐漸過(guò)渡到了交流變頻調(diào)速。 因此，PLC 控制技術(shù)加變頻調(diào)速技術(shù)己成為現(xiàn)代電梯行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)?？删幊绦蚩刂破鞯膽?yīng)用領(lǐng)域，在發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)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(jià)格比的不斷提高， 過(guò)去許多使用專用計(jì)算機(jī)

6、的場(chǎng)合也可以使用可編程序控制器。比如用在開(kāi)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(hào)都是 只有通、斷狀態(tài)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，這種控制與繼電器控制最為接近，可以用價(jià)格 較低，僅有開(kāi)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(kāi)關(guān)量邏輯控制可以用于單臺(tái)設(shè)備，也可以用于自動(dòng)線生產(chǎn)線，如機(jī)床控制、 沖壓、鑄造機(jī)械、運(yùn)輸帶、包裝機(jī)械的控制，同樣也可以用于電梯的控制?？删幊绦蚩刂破鞯奶攸c(diǎn)：1可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)2控制系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)3編程簡(jiǎn)單，使用、維護(hù)方便4組合方便、功能強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣5體積小、重量輕、功耗低通過(guò)上述的簡(jiǎn)述，PLC 電梯控制系統(tǒng)應(yīng)能夠達(dá)到如下要

7、求：（1）安全性電梯是運(yùn)送乘客的，即使載貨電梯通常也有人伴隨，因此對(duì)電梯的第一要求便 是安全。電梯中設(shè)置有必要的安全措施，它們主要有：1超速保護(hù)裝置2轎廂超越上、下極限工作位置時(shí)，切斷控制電路的裝置，交流電梯（除 雜物電梯）還應(yīng)有切斷主電路電源的裝置，直流電梯在井道上、下端站前，應(yīng) 有強(qiáng)迫減速裝置。3撞底緩沖裝置4對(duì)三相交流電源應(yīng)設(shè)斷相保護(hù)的裝置和相序保護(hù)裝置5應(yīng)設(shè)置廳門、轎門電氣聯(lián)鎖裝置6電梯因中途停電或電氣系統(tǒng)有故障不能運(yùn)行時(shí)，應(yīng)有轎廂慢速移動(dòng)措施（2）可靠性電梯的可靠性也很重要，如果一部電梯工作起來(lái)經(jīng)常出故障，就會(huì)影響人們正 常的生產(chǎn)、生活，給人們?cè)斐珊艽蟮牟槐恪２豢煽恳彩鞘鹿实碾[患，是

8、不安全 的起因。要想提高電梯的可靠性，首先應(yīng)提高構(gòu)成電梯的各個(gè)零、部件的可靠 性，只有每個(gè)零、部件都是可靠的，整部電梯才可能是可靠的。（3）乘坐舒適感根據(jù)人們生活中的經(jīng)驗(yàn)證明，在運(yùn)動(dòng)速度不變的情況下，速度值的大小對(duì)人們 的器官基本上沒(méi)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(yùn)動(dòng)的情況而言的。高速的升降運(yùn)動(dòng)就和上述運(yùn)動(dòng)有所不同。這是由于 在升降運(yùn)動(dòng)中，人體周圍氣壓的迅速變化，對(duì)人們的器官產(chǎn)生影響。例如耳膜 會(huì)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(yùn)行速度雖已高達(dá)10m/s。仍能使乘客無(wú)大的不適感。（4）快速性電梯作為一種交通工具，對(duì)于

9、快速性的要求是必不可少的?？焖倏梢怨?jié)省時(shí)間， 這對(duì)于在快節(jié)奏的現(xiàn)代社會(huì)中的乘客是很重要的?？焖傩灾饕ㄟ^(guò)以下方法得 到：1提高電梯額定速度2集中布置多臺(tái)電梯，通過(guò)電梯臺(tái)數(shù)的增加來(lái)節(jié)省乘客候梯時(shí)間3見(jiàn)面可能減少電梯起、停過(guò)程中加、減速所用的時(shí)間（5）停站準(zhǔn)確性（6）電梯理想運(yùn)行曲線根據(jù)大量的研究和實(shí)驗(yàn)表明，人可接受的最大加速度為 am 1.5m/s2,加速 度變化率 p m3m/s3,電梯的理想運(yùn)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(shí)現(xiàn)較為困難，而三角形曲線最大加速度和 在啟動(dòng)及制動(dòng)段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的加速度變化率均大于梯形曲線，即p m 跳變到-p m 或由-p m

10、 跳變到 p m 的加速度變化率，故很少采用，因梯形曲線容易實(shí) 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(hào)，變 頻器依據(jù)設(shè)定的速度及加速度值，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，達(dá)到最大速度后，勻速運(yùn)行， 在到達(dá)目的層的減速點(diǎn)時(shí)，控制器發(fā)出切斷高速度信號(hào)，變頻器以設(shè)定的減速 度將最大速度減至爬行速度，在減速運(yùn)行過(guò)程中，變頻器能夠自動(dòng)計(jì)算出減速 點(diǎn)到平層點(diǎn)之間的距離，并計(jì)算出優(yōu)化曲線，從而能夠按優(yōu)化曲線運(yùn)行，使低 速爬行時(shí)間縮短至 0.3s 在電梯的平層過(guò)程中變頻器通過(guò)調(diào)整平層速度或制動(dòng)斜 坡來(lái)調(diào)整平層精度。即當(dāng)電梯停得太早時(shí)，變頻器增大低速度值或減少制動(dòng)斜 坡值，反之則減少低速度值或增大制動(dòng)斜坡值，在電梯到距平層位置4 10cm時(shí)，有平層