电梯作为高层建筑中的重要交通工具Word格式.docx
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1976年将微处理器应用于电梯。
至此，电梯的控制技术已经有了很大的发展。
进入80年代，电梯控制技术又有了新的变化。
由于固体功率器件的不断发展和完善以及微电子技术的应用，使电梯发展更加现代化。
1985年日本生产出世界上第一台螺旋式自动扶梯，使其明显减小了占地面积。
当前，在电梯电力拖动方面，除了大容量电梯还要采用直流拖动系统以外，用交流变频调速方式取代了直流调速方式，已成为高速电梯的主流。
应用微机全方面取代了继电器控制逻辑实现闭环控制，进一步提高了电梯的性能和可靠性，并减少了现场调试要求。
是电梯控制技术的方向。
现代电梯技术更加强调运行质量和降低噪音，电梯控制将趋向多微机分散分层控制。
电梯群控系统是现代电梯技术的又一重要组成部分。
它不但有完善的分区服务、运行监控、客流交通统计分析等功能，还具备故障诊断功能。
在品种方面，出现了双层电梯，大吨位的集装厢电梯等。
为了适应摩天大楼对电梯的特殊要求，目前正在研制无绳直线驱动电梯。
对电梯的曳引机，目前除了中、低速范围的电梯还采用蜗轮副减速装置外，其它均已采用圆柱斜齿轮曳引系统，使效率提高15%--25%。
此外，用电子位置传感器取代机械选层器，用更先进的装置取代门安全触板，增设轿厢内通讯设施以及轿厢非安全门区语音提醒和运行状态语音报告等装置，也是电梯技术现代化的体现。
对现代化电梯性能的衡量，主要着重于它的可靠性、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的要求。
随着时代的发展，对人在与外界隔离封闭的电梯轿厢里内心的压抑感和恐惧感也应该有所考虑。
因此，提倡对电梯进行豪华一点的装修。
时至今日，电梯已进入了全面发展的新时期。
1.2电梯的结构
电梯作为现代化的交通工具，已不再是简单的机电结合体。
其机械装置从设计到应用，无不渗透着最新的科学技术，其结构也正在适应着飞速发展的电梯控制技术的需要。
电梯结构中的机械装置通常有轿厢、门系统、导向系统、对重系统及机械安全保护系统等。
1.轿厢
轿厢是乘客或货物的载体，由轿厢架及轿厢体构成的。
在曳引钢丝绳的牵引作用下，沿敷设在电梯井道中的导轨，做垂直上、下的快速、平稳运行。
它是电梯主要设备之一。
轿厢门供乘客或服务人员进出轿厢使用，门上装有联锁触头，只有当门扇密闭时，才允许电梯启动；
门上还装有安全触板，如有人或物品碰到安全触板，依靠联锁触头作用使用门自动停止关闭并迅速开启。
2.门系统
门系统是由电梯门、自动开门机、门锁、层门联动机构及门安全装置等构成。
电梯门类型可分为中分式、旁开式及闸门式等。
本次设计所用的是中分式电梯门。
电梯门的开启和关闭是由自动开门机构实现的。
门系统中还有厅们联动机构。
中分式门联动机构常采用钢丝绳式结构。
3.导向系统
电梯导向系统有导轨的导轨架、导轨等组成。
导轨限定了轿厢与对重在井道中的相互位置，导轨架是导轨的支撑部件，它被固定在井道壁上，导靴被安装在轿厢和对重架两侧，其靴衬与导轨工作面配合，使轿厢与对重沿着导轨做上下运行。
4.曳引系统
曳引系统由曳引机组、曳引轮、导向轮、曳引钢丝绳及反绳轮等组成。
曳引机组是电梯机房设的主要传动设备，其作用是产生动力并负责传送。
它是由曳引电动机，制动器及减速器等组成的。
曳引电动机通常采用适用于电梯拖动的三相异步电动机。
制动采用的电磁制动器（闭式电磁制动器），当电机接通时松闸，而当电机断电即电梯停止时抱闸制动。
曳引轮是具有半圆形带切口绳槽轮，与钢丝绳之间的摩擦力带动轿厢与对重做垂直上下运行。
钢丝绳一方面联接轿厢与对重，同时与曳引轮之间产生摩擦牵引力。
导向轮安装在曳引机机架上或承重梁上，使轿厢与对重保持最佳相对位置。
反绳轮是指设置在轿厢顶和对重顶上的动滑轮及设置在机房的定滑轮，曳引钢丝绳绕过反绳轮可构成不同曳引比的传动方式。
5.对重系统
对重系统包括对重及平衡补偿装置。
对重系统也称重量平衡系统。
对重起到了平衡轿厢自重及载重的作用，从而可大大减轻曳引电动机的负担。
而平衡补偿装置则是为电梯在整个运行中平衡变化时设置的补偿装置。
6.机械安全保护系统
电梯安全保护系统分为机械系统和电气系统。
机械系统中的典型机械装置有机械限速装置、缓冲装置及端保护装置。
1.3电梯的种类
根据电梯基本规格的使用要求，电梯分类方法有很多，分类如下：
1.按电梯用途分类
根据用户对电梯的使用要求，常用电梯种类有客梯、货梯、客货两用梯、住宅梯、医用梯、服务梯、观光梯、自动扶梯及其它类型的特种电梯。
随着现代科技的高速发展，满足人们对电梯多方面要求的各种类型的电梯将应运而生。
可以预料，在不远的将来将会有更多用途的电梯服务于人类。
2.按电梯运行速度分类
高层建筑电梯，其运行速度可分为低速、快速、高速、及其超高速。
通常认为：
当速度V在1m/s以下为低速电梯，2m/s以下为快速电梯，5m/s以下为高速电梯，而当V在5m/s及以上时称为超高速电梯。
目前在我国，超过百米以上的高层建筑大都采用超高速电梯。
3.按电梯操纵控制方式分类
电梯操纵控制系统结构及其控制方式标志着电梯发展水平，在我国目前使用的电梯，按其操纵方式分类有按钮控制电梯、信号控制电梯、集选控制电梯、并联控制电梯、程序控制群梯及其智能控制群梯等。
其中客梯的集选控制方式应用最为广泛。
所谓集选控制方式是指电梯具有自动平层、自动开关门、自动掌握停站时间、内外呼叫信号的登记和消除、顺向截梯以及自动换向等功能。
当无呼梯信号时，电梯自动关门停机或自动返回基站关门待命。
当有呼梯信号时，再自动起动，应答服务。
集选控制电梯还可实现有或无司机操纵的转换。
集选控制电梯是一种高度自动控制的电梯。
4.按电梯曳引电机种类分类
常用电梯多为交流电梯与直流电梯。
所谓交流电梯是指电梯的曳引电机为专用的三相异步电动机，直流电梯是指电梯的曳引电机为直流电动机。
一般的说，直流电梯运行性能要优于交流电梯，但是由于交流电机本身的构造及其使用都优于直流机，再加上改进后的交流电梯的性能及结构几乎与直流电梯不相上下，所以近代电梯大多数都是交流电梯。
1.4电梯的运行简介
电梯是现代楼宇的主要交通工具。
电梯在特有的井道内作垂直方向的运行。
电梯由于被局限在井道，司机和乘客只能观察到轿厢内的情况，司机也无法根据自己的观察对电梯实行全面的操纵和控制。
正因为如此，电梯的操纵控制的自动化程度要远远高于汽车等。
电梯在基站和终端站之间往返运行，无论是电梯的定向启动、稳速运行、平层、开关门，还是换向等都是由司机或乘客按动控制按钮下达主令信号后而自动进行的。
电梯能接纳前进方向层站上候梯的乘客，而对相反方向层站上的乘客只有当电梯返回时才能接纳。
电梯作为现代化交通工具是当之无愧的，电梯的司机或乘客只要注意操纵盘上的按钮就行了。
电梯的运行与操纵等性能是其它交通工具无法比拟的。
1.有司机操纵
司机用钥匙打开基站厅门及停在基站的电梯轿厢门进入轿厢。
司机根据轿厢内的乘客要求，按下操纵盘上的相应层站的选层按钮，电梯便自动定出运行方向，然后司机按下方向开车按钮，电梯自动关门，门关好后，电梯快速启动、加速、直到稳定运行。
当电梯临近靠站时，选层器发出减速信号，同时平层装置动作，确定电梯停靠站。
直到准确平层停车，开门放客及其接纳新的乘客进入轿厢，电梯司机再次按下方向开车按钮，电梯再次关门，又重复上个过程。
为了防止乘客进入时被夹现象的发生，电梯门都设有安全保护触板或光电保护装置。
若电梯关门有乘客或物品被夹时，由安全触板或光电保护装置的作用使电梯停止关门，并使门被打开，直到被夹现象消失，电梯再次关门。
为了防止超载，轿厢底下设置超载传感器，可在操纵盘上显示超载信号，并控制电梯启动，起到了超载保护作用。
集选控制电梯能自动应答与运行方向一致的厅外呼梯信号，并能在选层器的控制下减速停车，这一功能被称为“顺向截梯”。
但不具备“反向截梯”功能。
2.无司机操纵
当乘客进入电梯轿厢后，只要按下楼层按钮，电梯便自动关门、定向启动、加速、稳定运行直至到达预定停靠站，停车开门放客。
电梯停站时间到达规定时间后，便自动关门起动运行。
无司机操纵的集选电梯在运行中逐一登记各楼层呼梯信号，对于符合运行方向的呼梯信号，逐一停靠应答。
待全部完成顺向指令后，便自动换向应答反向召唤信号。
1.5电梯控制系统的电气装置
1.操纵装置
操纵装置是电梯司机或电梯乘用人员对电梯发出控制指令的电气装置。
它实际上就是设置在电梯轿厢内的按钮盘及门口的呼梯按钮盒。
按钮盘上通常设有各种功能的开关、按钮，例如启动按钮、选层按钮、应急按钮、报警按钮、安全开关、照明按钮、钥匙开关及换向开关等。
厅门口设置的按钮盒供轿厢外乘梯人员选用，分上下行按钮，按钮还带有灯光显示。
厅门上端设置的信号灯指示了电梯轿厢所到达的楼层及轿厢正在运行的方向。
2.平层装置
平层装置实际上就是能产生电梯平层信号的传感器。
电梯到达每一层站，平层装置都要发出一个到站信号。
根据电梯结构的不同，平层装置也有不同的型式。
干簧管磁感应器、双稳态磁开关、光电开关、霍耳开关及编码器等都是电梯中经常采用的平层装置。
3.选层器
选层器是为乘客和电梯司机选择楼层用的电气装置，通常货梯不设选层器。
选层器是电梯集选控制系统中的重要单元，其作用包括指示轿厢位置、选择楼层、楼层信号登记与消除、确认电梯运行方向及发出电梯减速信号等。
选层器分为机械选层器、电气选层器及微机选层器。
机械选层器是一种模拟电梯运行的一种机电装置，实际上它就是按一定比例缩小的电梯。
电气选层器及微机选层器一改机械选层器的机械部分，完全以电气及微机处理方法实现电梯的模拟运行。
选层器的应用，大大地简化了电梯操纵控制系统的结构。
2.电梯各部件的名称及功能
2.1电梯系统装置组成
1.电梯的箱体
实验台由整个箱体组成，是整个设备的外围大框架。
轿厢在运行过程中都是在箱体内部进行的，轿厢在内部的运行状况在箱体的面板上能显示出来，让我们能清楚的了解电梯的运行状况。
2.轿厢
在曳引系统的牵引作用下，沿在轿厢两侧的导轨运行。
本实验装置有两个轿箱。
它是人和货物的栽体，当没有外界呼叫轿厢将停止在平层状态等待呼叫，有呼叫轿厢就根据控制系统而运行到所到的位置。
3.轿箱门
轿箱门所用的是中分式门。
电梯门的开启和关闭是由自动或手动机构实现的，它是用来供乘客进出轿箱的。
本设备共有八个轿箱门，轿箱门的上方有两根导轨通过皮带让轿箱门和电机相连接起来的，每个门的上方都有一个主动轮和一个从动轮与一个小电机相连来控制门的开关，每个电梯门都有一个电机来控制，通过电机的正反转来控制门的开和关。
为了防止电梯在开门的过程中会超过范围，在控制面板上用了两个传感器来检测开门和关门位置。
4.垂直导轨
在两个轿箱的两边分别有两个长长的丝杠，它连接了箱体的底部和顶部，用来固定轿箱位置并让轿箱沿着同一方向做垂直运行。
5.操作面板
操作面板位于箱体的表面而区别于箱体的颜色，这里的操作面板选择是银色的。
本电梯共五个操作面板。
5.1每层操作面板
有四个小的操作面板位于箱体正前方的中间位置，这四个小的面板分别是四层电梯每层运行状态或呼叫控制的操作面板。
每个面板都分为几个部分。
最上面的点阵块是两个轿厢在运行过程中的状态显示。
1号轿厢内和2号轿厢内的运行显示都是由上下两个块组成的，上面那个块是显示所在电梯的运行状态是上升还是下降，下面的块显示的是电梯所在的楼层位置；
中间的厅外按钮和内部一样，只是把它们放在了一起方便查看，左边的是1号轿厢，右边的代表2号轿厢。
中间的黄色的上升下降按钮代表轿厢外的呼叫，在电梯能到达的所在楼层只要按下你想去的楼层电梯都会有响应，由于电梯是双联动用一组按钮就可以了，最上面一层的上升按钮和最下一层的下降按钮无效。
按钮通过控制器和轿厢相连，当呼叫有响应轿厢会相应动作来响应呼叫。
两边的按钮分别表示1号和2号轿厢内部按钮，紧急呼叫按钮为蓝色，它为电梯内部发生紧急情况或有危险发生时应用到的按钮；
手动开关门按钮为方便乘客出入的按钮，电梯可以自动开关门但是需要一个过程，所以乘客可以有手动开关门的选择。
位于两边的最下方有四个红色的按钮，是轿厢内部楼层选择按钮。
用于乘客选择想去的楼层，当轿厢里的乘客想去那一层时，只要按下想去楼层的按钮，轿厢就会有相应的响应。
5.2整体控制面板
整体控制面板是反应整个电梯系统的控制状态的。
它包括了1号电梯、2号电梯、厅门开关系统、显示屏控制、主控单元。
1号电梯和2号电梯在面板上均安有每层的平层到达显示灯和顶层限位开关、底层限位开关。
四个平层到达开关显示灯是当电梯到达所在的楼层时，对应的灯亮；
顶层和底层限位开关是用来限制电梯运行范围的，电梯不得超出这个范围运行。
否则系统会损坏。
厅门开关系统是把电梯的开关门用直观的方式显示出来了，开门关门信号由传感器来检测。
显示屏控制是把内部单片机的控制原理也直接的显示出来了，让我们很清楚的知道显示是由什么组成控制实现的。
主控单元由几个开关组成，有电梯控制电源和1号电梯和2号电梯分别控制单元按钮，电梯运行前必须按下电梯控制电源。
如果要单梯运行的话，只要按下一个电梯的控制单元就可以了，这样就是单梯运行状态了。
6.配重系统
配重系统是在箱体内部和轿厢相对的由链条通过齿轮及电机相连的机构，是为了让轿厢得到平衡而设计的。
2.2控制系统组成
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。
电梯PLC控制系统的基本结构主要硬件包括PLC主机及扩展、机械系统、厅外呼梯盘、门机、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。
HBT－Ⅱ双联动电梯控制系统采用了电机的PLC控制系统及楼层显示的单片机控制系统，两套系统的使用加强了整个控制系统的多样性及复杂性。
1.电机的控制
本实验设备共采用了两种电机来控制运行的，两个大电机分别来控制电梯的两个轿厢的运行，用电机的正反转来控制电梯的上升和下降运行。
如图1是一号电梯的正反转接线图，二号电梯的接线图和一号电梯一样，这里就不一一说明了。
图1.一号电梯的正反转接线图
用小电机的正反转来控制门的开和关，这里每个门都用了一个小电机来控制，利用电机的运转过程中带动主从动轮，由于主从动轮通过硬件和门相连，从而带动电梯的平层开关门。
图2是一号电梯的开关门接线图，本电梯共用了8台小电机来控制每层门的开关。
这里就不一一说明了。
图2.一号电梯的开关门接线图
2.信号系统控制
电梯信号控制基本由PLC软件实现。
控制系统有PLC控制系统和单片机控制电梯显示系统两个部分。
电梯信号控制系统输入到PLC的控制信号有：
:
运行方式选择（如自动、有司机、故障运行方式等）、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信息、开关门及限位信号、平层信号等。
电梯的显示部分由单片机来控制，它主要由处理器部分、I/O部门及电路等构成。
这里处理器选的是常用的C51系列。
I/O部分的输入部分采用PLC输出的信号及限位开关直接输入，输出部分采用的是LED点阵输出。
电路部分主要包括了（上电）复位部分和晶振部分。
3.电梯控制系统实现的功能
（1）两台大电机分别控制电梯的两个轿厢的上升和下降，8台小电机分别控制8个电梯门的开和关。
（2）每层均设有上升/下降呼叫开关。
（3）每个电梯到位后都具有自动开门关门功能。
（4）电梯外的面板上均设有层楼内指令键，开关门按键。
（5）电梯的面板上设有方向指示灯及电梯当前层信号指示灯。
（6）待客自动开门，当电梯在某层停梯待客时，按下层外召唤按钮，应能自
动开门迎客。
（7）自动关门与提早关门：
在一般情况下，电梯停站4-6秒应能自动关门。
在延时时间内，若按下关门按钮，门将不经延时就可提前实现关门动作。
（8）按钮开门。
在开关过程中或门关闭后，电梯启动前，按下面板上的开
关按钮，门将打开。
（9）内指令记忆。
当轿厢面板上有多个内按钮选层指令时，电梯应能按顺序
自动停靠车门，并能自动确定运行方向。
（10）呼梯记忆与顺向截停。
电梯在运行中应能记忆层外的呼梯信号，对符合运行方向的召唤，应能自动逐一停靠应答。
（11）自动换向。
当电梯完成全部顺向指令后，应能自动换向，应答相反
方向的信号。
（12）自动关门待客。
当完成全部轿厢内指令，又无层外呼梯信号时电梯
应自动关门并在该层待梯。
4.输入状态信号
输入信号是由传感器、开关等处理后将信号传输到控制器PLC上面，然后PLC和指示灯相连接让输入输出信号能显示出来。
当有信号输入的时候对应信号的指示灯会有响应，所以信号的输入我们可以直观的看出。
由于PLC的点数有限，这里增加了扩展。
输入信号分配：
序号
地址
输入信号状态
1
X0
紧急制动配电箱
2
X1
复位配电箱
3
X2
一号电梯下限开关
4
X3
一号电梯一层限位
5
X4
一号电梯二层限位
6
X5
一号电梯三层限位
7
X6
一号电梯四层限位
8
X7
一号电梯上限开关
9
X10
二号电梯下限开关
10
X11X
二号电梯一层限位
11
X12
二号电梯二层限位
12
X13
二号电梯三层限位
13
X14
二号电梯四层限位
14
X15
二号电梯上限开关
15
X16
空
16
X17
17
X20
18
X21
19
X22
20
X23
21
X24
一号电梯紧急呼叫
22
X25
一号电梯开门
23
X26
一号电梯关门
24
X27
一号电梯一层
25
X30
一号电梯二层
26
X31
一号电梯三层
27
X32
二号电梯四层
28
X33
二号电梯紧急呼叫
29
X34
二号电梯开门
30
X35
二号电梯关门
31
X36
二号电梯一层
32
X37
二号电梯二层
33
X40
二号电梯三层
34
X41
35
X42
一层上升呼叫
36
X43
二层下降呼叫
37
X44
二层上升呼叫
38
X45
三层下降呼叫
39
X46
三层上升呼叫
40
X47
四层下降呼叫
5.输出状态信号
输出信号也是由指示灯显示出来，当有信号输出时指示灯会有相应的响应。
输出信号分配：
输出信号状态
Y0
一号电梯上升
Y1
一号电梯下降
Y2
二号电梯上升
Y3
Y4
一号电梯一层电机开门
Y5
一号电梯一层电机关门
Y6
一号电梯二层电机开门
Y7
一号电梯二层电机关门
Y10
一号电梯三层电机开门
Y11
一号电梯三层电机关门
Y12
一号电梯四层电机开门
Y13
一号电梯四层电机关门
Y14
二号电梯一层电机开门
Y15
Y16
Y17
Y20
Y21
Y22
Y23
Y24
一号电梯紧急呼叫灯亮，蜂鸣器1
Y25
一号电梯内部开门灯
Y26
一号电梯内部关门灯
Y27
一号电梯内部一层呼叫灯
Y30
一号电梯内部二层呼叫灯
Y31
一号电梯内部三层呼叫灯
Y32
一号电梯内部四层呼叫灯
Y33
二号电梯紧急呼叫灯亮，蜂鸣器1
Y34
二号电梯内部开门灯
Y35
二号电梯内部关门灯
Y36
二号电梯内部一层呼叫灯
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