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电梯发展及原理详细先容

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  电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。随着社会的发展,建筑物规模越来越大,楼层越来越多,对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。

电梯是集机电一体的复杂系统,不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域,还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。而对现代电梯而言,应具有高度的安全性。事实上,在电梯上已经采用了多项安全保护措施。在设计电梯的时候,对机械零部件和电器元件都采取了很大的安全系数和保险系数。然而,只有电梯的制造,安装调试、售后服务和维修保养都达到高质量,才能全面保证电梯的***终高质量。在国外,已“法规”实行电梯制造、安装和维修一体化,实行由各制造企业认可的、法规认证的专业安装队伍维修单位,承担安装调试、定期维修和检查试验,从而为电梯运行的可靠性和安全性提供了保证。因此,可以说乘坐电梯更安全。美国一家保险企业对电梯的安全性做过认真地调查和科学计算,其结论是:乘电梯比走楼梯安全5倍。掘资料统计,在美国乘其他交通工具的人数每年约为80亿人次,而乘电梯的人数每年却有540亿人次之多。目前,由可编程序控制器(PLC)和微机组成的电梯运行逻辑控制系统,正以很快的速度发展着。采用PLC控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短,这种电梯运行更加可靠,并具有很大的灵活性,可以完成更为复杂的控制任务,己成为电梯控制的发展方向。

可编程序控制器,是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物,是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器,是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机。自1969年针对工业自动控制的特点和需要而丌发的******台PLC问世以来,迄今己30多年,它的发展虽然包含了前期控制技术的继承和演变,但又不同于顺序控制器和通用的微机控制装置。它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求,同时也照顾到现场电气操作维护人员的技能和习惯,摒弃了微机常用的计算机编程语言的表达方式,独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的App结构,使用户程序的编制清晰直观、方便易学,调试和查错都很容易。用户买到所需PLC后,只需按说明书或提示,做少量的安装接线和用户程序的编制工作,就可灵活而方便地将PLC应用于生产实践。而且用户程序的编制、修改和调试不需要具有专门的

 

计算机编程语言常识。这样就破除了“电脑”的神秘感,推动了计算机技术的普遍应用。可编程序控制器PLC在现代工业自动化控制中是***值得重视的先进控制技术。PLC现已成为现代工业控制三大支柱(PLC、CAD/CAM、ROBOT)之一,以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能,易与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速记数与位控等高性能模块等优异性能,同益取代由大量中间继电器、时间继电器、记数继电器等组成的传统的继电一接触控制系统,在机械、化工、石油、冶会、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业德到广泛应用。PLC的应用深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一。

总之,电梯的控制是比较复杂的,可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备,随着PLC应用技术的不断发展,将使得它的体积大大减小,功能不断完善,过程的控制更平稳、可靠,抗干扰性能增强、机械与电气部件有机地结合在一个设备内,把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。因此,它已经成为电梯运行中的关键技术。

1.2 电梯的国内外发展状况

在经济不断发展,科学技术日新月异的今天,楼的高度已和经济发展同样的速度成长起来。作为建筑的中枢神经,电梯起着不可或缺的作用,电梯作为建筑物内的主要运输工具,像其他的交通工具一样,已经成为大家日常生活的一个不可缺少的组成部分。一个国家的电梯需求总量,主要受其经济增长速度、城市化水平、人口密度及数量、国家产业结构等综合因素的影响。在全球经济持续低迷的情况下,我国国民经济仍然以较高的速度持续增长,城市化水平不断提高。这从客观上导致了我国电梯行业的空前繁荣景象,我国已经成 为全球******的电梯市场。上世纪80年代以来,随着经济建设的持续高速发展,我国电梯需求量越来越大。总趋势是上升的,目自口进入了“第三次浪潮”,2004年总产量超过了8万台,而且目前还没有减速的迹象。从1949年建国以来全国共生产安装了6l万多台电梯。尽管如此,我国的电梯远未达到饱和的程度。全世界平均1000人有l台电梯,我国如果要达到这个水准,还需要增加70万台。到那时候,全国在用电梯将达到130万台,每年仅报废更新就需要6万台。到2005年,中国电梯的年产量达到13.5万台,与1980年相比,25年增长了59倍,产量每年平均增长17.8%。2005年安装验收电梯124465台,截至05年底,我国的在用电梯总数已达651794台。如此庞大的市

 

场需求为我国电梯行业的发展创造了广阔的舞台!

我国电梯行业已经具备了很强的生产能力。兴旺的电梯市场吸引了全世界所有的知名电梯企业,美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、同本三菱、日立、东芝、富士达等13家大型外商投资企业在国内的市场份额达到了74%”。先进技术和先进管理的引进对国内电梯企业产生了强大的推动作用。苏州江南、山东百斯特、浙江巨人、上海华立、昌华、东莞飞鹏、宁波宏大、苏州申龙和东南液压电梯等一批******的电梯品牌看清了自己的定位与出路。目前国内市场需要的电梯产品,我国电梯行业几乎全部可以生产,不但大量替代了进口,而且有一定的出口。国产电梯的技术水平和产品质量正在稳步提高。自1985年我国参加了国际标准化组织ISO/TCl78以来,先后等同或等效采用了一批国际标准和先进国家的标准。标准的高起点使我国电梯行业在技术上居于有利地位。许多新技术和新产品,如无机房电梯、无齿轮曳引机、永磁同步拖动技术、远程监控技术等,国际上也是刚刚出现,我国就有许多企业可以生产了。国产电梯以其高质量,低成本的优势赢得了越来越多的国内外客户,为逐步进入国际市场创造了有利条件。

中国电梯在亚洲市场占有越来越重要的位置,每年销售量己达l万台左右,约占亚洲市场的1/50,一些合资企业在出口创汇方面也做出了贡献。当今世界,电梯的生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度的标志之一。在一些发达的工业国家,电梯的使用相当普遍。

世界上有名的几家电梯企业,诸如:美国奥的斯企业、瑞士讯达企业、日本三菱和日立企业、芬兰科恩等,其电梯的产量已占世界市场的51%。其中,奥的斯企业和三菱企业是世界上******的电梯生产企业。目前,国外除了以交流电梯取代直流电梯以外,在低层楼房越来越多的使用液压电梯。此外,家用小型电梯将成走电梯家族中新的组成部分。

1.3 PLC在电梯控制中的应用以及发展前景

目前,在电梯的控制方式上,主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种。而PlC实际上是一种专用计算机,它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务,而且依靠程序运行,这就保证只有正确的程序才能运行,否则电梯不会工作;又由于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元,即无线圈又无触点,使用次数不受限制,属无触点运行,因此,它比继电器控制有着明显的优越性,运行寿命更长,工作更加可靠安全,自动化水平更高。PLC控制是三种控制方式中***具有可靠性、实

 

用性和灵活性的控制方式,它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代,是电梯控制系统中理想的控制新技术。

随着科技的进步,电梯也更加安全、舒适。然而,人们的追求并没有就此停止下来,仍在不断地进行研究改进。绿色是和平,绿色是天然,绿色是和谐。电梯是载人的机电设备,要实现“绿色”,也就是强调电梯更舒适、更安全地为人类的生产和生活服务,强调电梯与环境的协调与和谐。

目前意义上的“绿色”,一般是强调“天然”的一面,强调与环境的协调与和谐。电梯属于纯粹的工业产品,其天然性应表现为对环境影响的尽可能小,与环境的协调与平衡,以及电梯本身的人性化。这也应是绿色电梯的发展方向。

(1)智能化。大家这罩所说的智能化电梯是传统的人工智能是无法胜任的。传统的智能控制是一种技术的事先安排,说到底是一种程序控制,是一种周期性的系统自动控制,实际上还算不上智能。而真正的智能电梯应更具人性化特点,不仅具有传统的人工智能的所有优点,而且还有传统的人工智能无法比拟的东西,具有动念和随机处理各种问题的能力,诸如能根据轿厢内的情况和各层的候梯信息,自动地制定每次***优的运动速度和停车政策;自动选择运动方面;双向语音交流;到达目的层的语音提示等,让乘客有更多的主动性,使大楼交通运输实现真正的人机对话。智能化要求电梯有自动安全检测功能,让电梯自己能够检测到电梯的故障所在,并及时报警予以排除。

(2)安全。运行安全是电梯的根本和关键。可以说,电梯的全部其他工作都是以此为中心展开的,使电梯安全运行更有保障。运行安全不仅要消除电梯启动时较强的电磁辐射,使用安全材料和运行稳定,而且要有一种良好的视觉效果,让每一位乘客在宽敞、明亮轿厢内有安全、舒适的好心情。同时,电梯运行安全也要求电梯在运行中发生故障时,不但要使乘客容易与外界沟通联系,而且电梯本身应当能自动播放让乘客感到放松的音乐,彻底消除产生紧张不安的情绪。当小孩和老人乘坐时,电梯对他们应给予一种如同家人般的照顾,不但让老人和孩子感到方便和舒适,而且更让其家人感到放心。电梯运行安全还要求电梯有自动休眠功能,使电梯在保证运行效率******的同时,使电梯能******限度地得到休眠。

(3)与环境的协调和平衡,包括以下几个方面:

①视觉协调。有人曾经做过环境色彩是否对人有影响的研究。该研究发展:视觉不协调的环境色彩对人的情绪、精神影响非常大。色彩宜人,

 

格调高雅,制作精良的电梯,乘客自然会有一种安全的感觉,有一种视觉上的舒适。用料低廉,款式陈旧,色彩沉闷,甚至破破烂烂的电梯,乘客视觉协调无从谈起,乘坐电梯的******感觉就是不安全。国内的许多电梯企业对此的重视是远远不够的,甚至不少通过引进国外技术国产化的电梯也显露出一副土生土长的容貌。

②消除电磁辐射。如前所述,由于电梯是大楼里频繁起制动的大容量电器是电磁干扰的元凶,所以绿色电梯必须是一个达到自身对大楼电磁干扰***小,而又不被其他电磁干扰影响的建筑机电设备。这样不仅可以保证乘客的身心健康,而且也可以保证大楼、大厦中的大楼的办公自动化(0A)、楼宇自动化(BA)、通讯自动化(CA)的正常运转。

③舒适感。通过采用高载频波矢量静音变频器,可降低噪声变换频率及电压。以CPU控制电压及频率的连续变换方式,按人体生理适应要求,利用计算机优化设计而成的理想运行曲线,实现更稳定、更舒适的运行。

对现代化电梯性能的衡量,主要着重于可靠性、安全性和乘坐的舒适性。此外,对经济性、能耗、噪声等级和电磁干扰程度等方面也有相应要求。随着时代的发展,对人在与外界隔离封闭的电梯轿厢内,心理上的压抑感和恐惧感也有所考虑。因此,提倡对电梯进行豪华性装修,比如:轿厢内用镜面不锈钢装潢、在观光电梯井道设置宇宙空间或深海景象:进而主张电梯、扶梯应与大自然相协调,在扶梯的周围种植花草;在轿厢壁和顶棚装饰某些图案甚至是有变化的图案,并且在色彩调配上要令人赏心悦目;在轿厢内播放优美的音乐,用以减少烦躁;在轿厢内播放电视节目,乘客可收看天气预报、资讯等。

1.4课题研究的内容

课题所研究的内容主要是用可编程控制器(PLC)改造在用电梯自动控制系统。由于大部分老式电梯的电控系统可靠性欠佳,用户寻求对电梯 的电控系统进行改造,以节约资金。因此,对电梯控制技术进行研究,找出一条适合国产老式电梯的改造之路,并进而提高国产电梯的技术水平和质量,具有十分重要的意义。

针对老式电梯采用的继电器逻辑控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作寿命短等缺陷,提出采用功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器(PLC)来控制电梯。

论文的主要内容如下:

首先对电梯系统及可编程控制器(PLC)作了比较全面的总结和先容。接着阐述了电梯控制系统的分类及特点,电梯的控制系统分为调速和信号控制两大部分。确定了系统的总体结构,由 PLC 来实现电梯信号

 

控制,有双速电机实现调速,完成了电机和可编程控制器(PLC)的选择。然后是系统硬件开发,完成了 PLC 的选型、I/O 点数分配与 PLC 的连接。在分析了电梯系统的App设计方法基础上,设计出了App流程图,提出了模块化编程思想,先容了系统的App开发。***后对改造后的电梯系统进行模拟调试。

第二章?电梯的综述

2.1电梯的定义与概况

一种以电动机为动力的垂直升降机,装有箱状吊舱,用于多层建筑乘人或载运货物。也有台阶式,踏步板装在履带上连续运行,俗称自动电梯。

服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢,运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15°的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。

习惯上不论其驱动方式如何,将电梯作为建筑物内垂直交通运输工具的总称。

近几年来,随着国际社会对环保认识的关注,各大电梯企业现在在其电梯表面基本都采用了粉末涂料喷涂,这是一种新型环保无溶剂的涂料,并且各种性能皆优于油漆。

 

2.2电梯的历史发展

1854年,在纽约水晶宫举行的世界博览会上,美国人伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯******次向世人展示了他的发明。他站在装满货物的升降梯平台上,命令助手将平台拉升到观众都能看得到的高度,然后发出信号,令助手用利斧砍断了升降梯的提拉缆绳。令人惊讶的是,升降梯并没有坠毁,而是牢牢地固定在半空中——奥的斯先生发明的升降梯安全装置发挥了作用。“一切安全,先生们。”站在升降梯平台上的奥的斯先生向周围观看的人们挥手致意。谁也不会想到,这就是人类历史上******部安全升降梯。

人类利用升降工具运输货物、人员的历史非常悠久。早在公元前2600年,埃及人在建造金字塔时就使用了***原始的升降系统,这套系统的基本原理至今仍无变化:即一个平衡物下降的同时,负载平台上升。早期的升降工具基本以人力为动力。1203年,在法国海岸边的一个修道院里安装了一台以驴子为动力的起重机,这才结束了用人力运送重物的历史。英国科学家瓦特发明蒸汽机后,起重机装置开始采用蒸汽为动力。紧随其后,威廉·汤姆逊研制出用液压驱动的升降梯,液压的介质是水。在这些升降梯的基础上,一代又一代富有创新精神的工程师们在不断改进升降梯的技术。然而,一个关键的安全问题始终没有得到解决,那就是一旦升降梯拉升缆绳发生断裂时,负载平台就一定会发生坠毁事故。

奥的斯先生的发明彻底改写了人类使用升降工具的历史。从那以后,搭乘升降梯不再是“勇敢者的游戏”了

 

,升降梯在世界范围内得到广泛应用。1889年12月,美国奥的斯电梯企业制造出了名副其实的电梯,它采用直流电动机为动力,通过蜗轮减速器带动卷筒上缠绕的绳索,悬挂并升降轿厢。1892年,美国奥的斯企业开始采用按钮操纵装置,取代传统的轿厢内拉动绳索的操纵方式,为操纵方式现代化开了先河。

生活在继续,科技在发展,电梯也在进步。150年来,电梯的材质由黑白到彩色,样式由直式到斜式,在操纵控制方面更是步步出新——手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等,多台电梯还出现了并联控制,智能群控;双层轿厢电梯展示出节省井道空间,提升运输能力的优势;变速式自动人行道扶梯的出现大大节省了行人的时间;不同外形——扇形、三角形、半菱形、半圆形、整圆形的观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。如今,以美国奥的斯企业为代表的世界各大著名电梯企业各展风姿,仍在继续进行电梯新品的研发,并不断完善维修和保养服务系统。调频门控、智能远程监控、主机节能、控制柜低噪音耐用、复合钢带环保——一款款集纳了人类在机械、电子、光学等领域***新科研成果的新型电梯竞相问世,冷冰冰的建筑因此散射出人性的光辉,人们的生活因此变得更加美好。

2.3电梯的种类

 根据建筑的高度、用途及客流量(或物流量)的不同,而设置不同类型的电梯。目前电梯的基本分类方法大致如下:

1、按用途分类

乘客电梯:为运送乘客设计的电梯,要求有完善的安全设施以及一定的轿内装饰。

载货电梯:主要为运送货物而设计,通常有人伴随的电梯。

医用电梯:为运送病床、担架、医用车而设计的电梯,轿厢具有长而窄的特点。

杂物电梯:供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等设计的电梯。

观光电梯:轿厢壁透明,供乘客观光用的电梯。

车辆电梯:用作装运车辆的电梯。

船舶电梯:船舶上使用的电梯。

建筑施工电梯:建筑施工与维修用的电梯。

其它类型的电梯,除上述常用电梯外,还有些特殊用途的电梯,如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯、消防员用电梯等。

2、按驱动方式分类

交流电梯:用交流感应电动机作为驱动力的电梯。根据拖动方式又可分为交流单速、交流双速、交流调压调速、交流变压变频调速等。

直流电梯:用直流电动机作为驱动力的电梯。这类电梯的额定速度一般在2.00m/s以上。

液压电梯:一般利用电动泵驱动液体流动,由柱塞使轿厢升

 

降的电梯。

齿轮齿条电梯:将导轨加工成齿条,轿厢装上与齿条啮合的齿轮,电动机带动齿轮旋转使轿厢升降的电梯。

螺杆式电梯:将直顶式电梯的柱塞加工成矩形螺纹,再将带有推力轴承的大螺母安装于油缸顶,然后通过电机经减速机(或皮带)带动螺母旋转,从而使螺杆顶升轿厢上升或下降的电梯。

直线电机驱动的电梯:其动力源是直线电机。

电梯问世初期,曾用蒸汽机、内燃机作为动力直接驱动电梯,现已基本绝迹。

3、按速度分类

电梯无严格的速度分类,我国习惯上按下述方法分类。

低速梯:常指低于1.00m/s速度的电梯。

中速梯:常指速度在1.00~2.00m/s的电梯。

高速梯:常指速度大于2.00m/s的电梯。

超高速梯:速度超过5.00m/s的电梯。

随着电梯技术的不断发展,电梯速度越来越高,区别高、中、低速电梯的速度限值也在相应地提高。

4、按电梯有无司机分类

有司机电梯:电梯的运行方式由专职司机操纵来完成。

无司机电梯:乘客进入电梯轿厢,按下操纵盘上所需要去的层楼按钮,电梯自动运行到达目的层楼,这类电梯一般具有集选功能。

有/无司机电梯:这类电梯可变换控制电路,平时由乘客操纵,如遇客流量大或必要时改由司机操纵。

5、按操纵控制方式分类

手柄开关操纵:电梯司机在轿厢内控制操纵盘手柄开关,实现电梯的起动、上升、下降、平层、停止的运行状态。

按钮控制电梯:是一种简单的自动控制电梯,具有自动平层功能,常见有轿外按钮控制、轿内按钮控制两种控制方式。

信号控制电梯:这是一种自动控制程度较高的有司机电梯。除具有自动平层,自动开门功能外,尚具有轿厢命令登记,层站召唤登记,自动停层,顺向截停和自动换向等功能。

集选控制电梯:是一种在信号控制基础上发展起来的全自动控制的电梯,与信号控制的主要区别在于能实现无司机操纵。

并联控制电梯:2~3台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制,共用层站外召唤按钮,电梯本身都具有集选 功能。

群控电梯:是用微机控制和统一调度多台集中并列的电梯。群控有梯群的程序控制、梯群智能控制等形式。

6、其它分类方式

按机房位置分类,则有机房在井道顶部的(上机房)电梯、机房在井道底部旁侧的(下机房)电梯,以及有机房在井道内部的(无机房)电梯。

按轿厢尺寸分类,则经常使用“小型”、“超大型”等抽象词汇表示。

此外,还有双层轿厢电梯等。

7、特殊电梯

 

 

斜行电梯,轿厢在倾斜的井道中沿着倾斜的导轨运行,是集观光和运输于一体的输送设备。特别是由于土地紧张而将住宅移至山区后,斜行电梯发展迅速。

立体停车场用电梯,根据不同的停车场可选配不同类型的电梯。

建筑施工电梯,是一种采用齿轮齿条啮合方式(包括销齿传动与链传动,或采用钢丝绳提升),使吊笼作垂直或倾斜运动的机械,用以输送人员或物料,主要应用于建筑施工与维修。它还可以作为仓库、码头、船坞、高塔、高烟囱的长期使用的垂直运输机械。

2.4电梯的主要参数及性能指标

1.性能指标:

(1)安全性

电梯时运送乘客的,即使载货电梯通常也有人相伴随,因此对电梯的******要求就是安全。电梯的安全与设计、制造、安装调试及检修各环节都有密切联系,任何一个环节出了问题,都可能造成不安全的隐患,以致造成事故。

(2)可靠性

电梯的可靠性很重要,如果一部电梯工作起来经常出故障,就会影响人们正常的生产与生活,给人们造成很大的不便,不可靠也是事故的隐患,常常是不安全的起因。要想提高可靠性,首先应提高构成电梯的各个零部件的可靠性,只有每个零部件都是可靠的,整个电梯才能使可靠的。

(3)停站的准确性

停站准确性又称平层准确度,平层精度。GB/T10058-1997《电梯技术条件》对轿厢的平层准确度规定如下:

电梯类型 额定速度(m/s) 平层准确度(m/s) 交流双速电梯 0.25或0.5 ≤±15 0.75或1.0 ≤±30 交直流快速电梯 1.5—2.0 ≤±15 交直流高速电梯 ≥2.0 ≤±5 电梯轿厢的平层准确度与电梯的额定速度,电梯的负载情况有密切关系。负载重,则惯性大,提速高惯性也大。因此检查平层准确度时,分别以空载,满载,上下运行,到达同一层站停测量平衡误差,取其******值做平层站的平层准确度。

(4)振动、噪声及电磁干扰

现代电梯是为乘客创造舒适的生活和工作环境。因侧要求电梯运行平稳,安静,无电磁干扰。

(5)舒适感和快速感

电梯作为一种交通工具,对于快速性的要求是必不可少的,快速可以节省时间,这对于快节奏的现代生活中的乘客是很重要的。但是加速度和减速度的过分增大的不合理变化又会造成乘客的不适感。因此在电梯设计时就要兼顾快速性和舒适感这两个互相矛盾的因素。

(6)节能

现代电梯应该合理的选择拖动方式,以达到节能的目的

2.主要参数:

1)额定载重量(kg):制造和设计规定的电梯载重量。

2)轿厢尺寸(mm):宽×深×高。

3)轿厢形式:有单或双面开门及

 

其它特殊要求等,以及对轿顶、轿底、轿壁的处理,颜色的选择,对电风扇、电话的要求等。

4)轿门形式:有栅栏门、封闭式中分门、封闭式双拆门、封闭式双拆中分门等。

5)开门宽度(mm):轿厢门和厅门完全开启的净宽度。

6)开门方向:人在厅外面对厅门,门向左方向的为左开门,门向右方向开启的为右开门,两扇门分别向左右两边开启者为中开门,也称为中分门。

7)曳引方式:常用的有半绕1:1吊索法,轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度。半绕2:1吊索法,轿厢的运行速度等于钢丝运行速度的一半。全绕1:1吊索法,轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度。

8)额定速度(m/s):制造和设计所规定的电梯运行速度。

9)电气控制系统:包括控制方式、拖动系统的形式 等。如交流电机拖动或直流电机拖动,轿内按钮控制或集选控制等。

10)停层站数(站):凡在建筑物内各层楼用于出入轿厢的地点均称为站。

11)提升高度(mm):由底层端站楼面至层顶端站楼面之间的垂直距离。

12)顶层高度(mm):由顶层端站楼面至机房楼板或隔音层楼板下***突出构件之的垂直距离。电梯的运行速度越快,顶层高度一般越高。

13)底坑深度(mm):由层底端站楼面至井道底面之间的垂直距离。电梯的运行速度越快,底坑一般越深。

14)井道深度(mm):由井道底面至机房楼房或隔音层楼房板下***突出构件之间的垂直距离。

15)井道尺寸(mm):宽×深。

2.5电梯的结构及组成部件

电梯是机电一体化产品。其机械部分好比是人的躯体,电气部分相当于人的神经,控制部分相当于人的大脑。各部分通过控制部分调度,密切协同,使电梯可靠运行。尽管电梯的品种繁多,但目前使用的电梯绝大多数为电力拖动、钢丝绳拽引式结构,其机械部分由拽引系统,轿厢和门系统,平衡系统,导向系统以及机械安全保护装置组成;而电气控制部分由电力拖动系统,运行逻辑功能控制系统和电气安全保护等系统组成。电梯的基本结构如图2-1所示。

 

1—控制柜(屏)

2一拽引机

3—拽引钢丝绳

4—限速器

5—限速器钢绳

6—限速器张紧装置

7—轿厢

8—安全钳

9—轿厢门安全触板

10—导轨

11—对重

12—厅门

13—缓冲器

图2-1 电梯的基本结构

一、拽引系统

电梯拽系统的功能是输出动力和传递动力,驱动电梯运行。主要由拽引机,拽引钢丝绳,导向轮和反绳轮组成。拽引机为电梯的运行提供动力,由电动机,拽

 

引轮,连轴器,减速箱,和电磁制动器组成。拽引钢丝的两端分别连轿厢和对重,依靠钢丝绳和拽引轮之间的摩擦来驱动轿厢升降。导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距,采用复绕型还可以增加拽引力。

二、导向系统

导向系统由导轨,导靴和导轨架组成。它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度,使得轿厢和对重只能沿着导轨做升降运动。

三、门系统

门系统有轿厢门,层门,开门,连动机构等组成。轿厢门设在轿厢入口,由门扇,门导轨架,等组成,层门设在层站入口处。开门机设在轿厢上,是轿厢和层门的动力源。

四、轿厢

轿厢是运送乘客或者货物的电梯组件。它是有轿厢架和轿厢体组成的。轿厢架是轿厢体的承重机构,由横梁,立柱,底梁,和斜拉杆等组成。轿厢体由厢底,轿厢壁,轿厢顶以及照明通风装置,轿厢装饰件和轿厢内操纵按钮板等组成。轿厢体空间的大小由额定载重量和额定客人数决定

五、重量平衡系统

重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成。对重由对重架和对重块组成。对重将平衡轿厢自重和部分额定载重。重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧拽引钢丝绳长度变化对电梯的平衡设计影响的装置。

六、电力拖动系统

电力拖动系统由拽引电机,供电系统,速度反馈装置,调速装置等组成,它的作用是对电梯进行速度控制。拽引电机是电梯的动力源,根据电梯配置可采用交流电机或者直流电机。供电系统是为电机提供电源的装置。速度反馈系统是为调速系统提供电梯运行速度信号。一般采用测速发电机或速度脉冲发生器与电机相连。调速装置对拽引电机进行速度控制。

七、电气控制系统

电梯的电气控制系统由控制装置,操纵装置,平层装置,和位置显示装置等部分组成。其中控制装置根据电梯的运行逻辑功能要求,控制电梯的运行,设置在机房中的控制柜上。操纵装置是由轿厢内的按钮箱和厅门的召唤箱按钮来操纵电梯的运行的。平层装置是发出平层控制信号,使电梯轿厢准确平层的控制装置。所谓平层,是指轿厢在接近某一楼层的停靠站时,欲使轿厢地坎与厅门地坎达到同一平面的操作。位置显示装置是用来显示电梯所在楼层位置的轿内和 厅门的指示灯,厅门指示灯还用尖头指示电梯的运行方向。

八、安全保护系统

安全保护系统包括机械的和电气的各种保护系统,可保护电梯安全的使用。机械方面的有:限速器和安全钳起超速保护作用,缓冲器起冲顶和撞底保护作用,还有切断总电源的极限保护装

 

置。电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节中都有体现。

第三章 总体方案设计

3.1? 总体方案的确定

电梯PLC的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。图3-1为电梯PLC控制系统的基本结构图,主要硬件包括PLC主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置与主拖动系统等。

系统控制核心为PLC主机、操纵盘、呼梯盘、井道及安全保护信号通过PLC输入接口送入PLC,存储在存储器及召唤指示灯等发出显示信号,向拖动和门机控制系统发出控制信号。

图3-1 电梯PLC控制系统的基本结构图

3.2? 设计思想

1.信号控制系统

电梯信号控制基本由PLCApp实现。电梯信号控制系统如图3-2所示,输入到PLC的控制信号有:运行方式选择(如自动、有/无司机、检修、消防运行方式等)、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信息、旋转编码器、光电脉冲、开关门及限位信号、门区和平层信号等。

 

图3-2 电梯PLC信号控制系统框图

2.电梯控制系统实现的功能

电梯的控制系统实现如下功能:

1)行车方向由内选信号决定,顺向优先实行;

2)行车途中如遇呼梯信号时,顺向截车,反向不截车;

3)内选信号、呼梯信号具有记忆功能,实行后解除。

4)内选信号、呼梯信号、行车方向、行车楼层位置均由信号灯指示

5)停层时可延时自动开门、手动开门、(关门过程中)本层顺向呼梯开门;

6)有内选信号时延时自动关门,关门后延时自动行车;

7)无内选时延时5s自动关门,但不能自动行车;

8)行车时不能手动开门或本层呼梯开门,开门不能行车。

第四章?硬件的选型

4.1 PLC的选择

4.1.1 PLC的定义和特点

1.PLC的定义

由于PLC在不断发展,因此,对它下一个确切的定义是困难的。1980年PLC问世后,由美国电气制造商协会(National Electric ManufacturerAssociation NEMA)对PLC下过如下的定义:

PLC是一种数字式的电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令,实现逻辑运算、顺序运算、计数、计时和算术运算等功能,用来对各种机械或生产过程进行控制。

1982年,国际电工委员会(International Electrical Committee IEC)颁布了PLC标准草案,1985年提交了第2版,1987年的第3版对PLC作了如下的定义:PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储实行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输人和输出,控制各种

 

类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则而设计。

上述的定义表明,PLC是一种能直接应用于工业环境的数字电子装置,它与其他顺序控制装置不同的特点。

2.PLC的特点

PLC能如此迅速发展的原因是由于它具有通用计算机所不及的一些下列特点:

一、可靠性。可靠性包括产品的有效性和可维修性。PLC的可靠性高,表现在下列几方面:

(1)与继电器逻辑控制系统比较,PLC可靠性提高的主要原因:

1)PLC不需要大量的活动部件和电子元器件,它的接线也大大减少。与此同时,系统的维修简单、维修时间缩短,因此可靠性得到提高。

2)PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计,例如,冗余设计、掉电保护、故障诊断和信息保护及恢复等,使可靠性得到提高。

3)PLC有较强的易操作性,它具有编程简单、操作方便、维修容易等特点,因对操作 和维修人员的技能要求降低,容易学习和掌握,不容易发生操作的失误,可靠性高。

(2)与通用的计算机控制系统比较,PLC可靠性提高的主要原因:

1)PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置,它具有比通用计算机控制系统更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了经简化的编程语言,编程的出错率大大降低,而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。因此,PLC的可靠性较通用计算机控制系统的可靠性有较大提高.

2)在PLC的硬件设计方面,采用了一系列提高可靠性的措施。例如,采用可靠性高的元件;采用先进的工艺制造流水线生产;对干扰采用屏蔽、隔离和滤波等,设有对电源的掉电保护、存储器内容的保护并采用看门狗和其他自诊断措施、便于维修的设计等等。

3)在PLC的App设计方面,也采取了一系列提高系统可靠性的措施。例如,采用App滤波、App自诊断、简化编程语言、信息保护和恢复、报警和运行信息的显示等等。一份用户选用PLC原因的调查报告指出,在各种选用PLC的原因中,******位的原因是由于PLC可靠性高的用户达93%。其次,才是性能和维修方便等原因。可见,可靠性高是PLC的主要特点。

二、易操作性。PLC的易操作性表现在下列三个方面:

(1)操作方便对PLC的操作包括程序输人的操作和程序更改的操作。大多数

PLC采用编程器进行程序输人和更改的操作。编程器至少提供了输人信息的显示,对大中型的PLC,编程器采用CRT屏幕显示,因此,程序的输人直接可以显示。更改程序的操作也可直接根据所需的地址编号、继

 

电器编号或触点号进行搜索或顺序寻找,然后进行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT屏幕上显示。所以PLC具有操作方便的特点。

(2)编程方便PLC有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说,梯形图由于与电气原理图较为接近,容易掌握和理解,所以有利于程序的编写和学习。采用布尔助记符编程语言时,由于符号是功能的简单缩写,十分有利于编程人员的编程。虽然功能表图、功能模块图和高级描述语句的编程方法应用尚未普及,但是,由于它们具有功能清晰、易于理解等优点,正为广大技术人员所接纳和采用,并发挥出更有效的功能特点。

(3)维修方便,PLC所具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低了。当系统发生故障时,通过硬件和App的自诊断,维修人员可根据有关故障信号灯的提示和故障代码的显示,或通过编程器和CRT屏幕的显示,很快地找到故障所在的部位,为迅速排除故障和修复节省了时间。为便于维修工作的开展,有些PLC的制造企业提供了维修用的专用仪表或设备,提供了故障树等维修用的资料。有些厂商还提供维修用的智能卡件或插件板,使维修工作变得十分方便。

PLC的面板和结构的设计也考虑了维修的方便性,例如,对需维修的部件设置在便于维修的位置,信号灯设置在易于观察的部位,接线端子采用便于接线与更换的类型等,这些设计使维修工作能方便地进行,从而大大节省维修时间。采用标准化元件和标准化工艺生产流水线作业,使维修用的备品备件简化,也使维修变得方便。

三、灵活性。PLC的灵活性表现在下列三方面:

(1)编程的灵活性。PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块图和语句描述编程语言,只要掌握其中一种语言就可以进行编程。编程方法的多样性使编程方便,应用面拓展。由于采用软连接的方法,在生产工艺流程更改或者生产设备更换时,可以不必改变PLC的硬设备,通过程序的编制与更改就能适应生产的需要。这种编程的灵活性是继电器顺序控制系统所不能比拟的。正是由于编程的柔性特点,使PLC能大量地替代继电器顺序控制系统,成为当今工业控制领域的重要控制设备。在柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS)和计算机集成过程控制系统


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