电梯的电气控制系统设计与实现.doc

电梯的电气控制系统设计与实现电梯是当前高层建筑不可缺少的垂直方向的交通运输工具，随着计算机及微电子技术的快速发展，电梯控制技术发生了巨大变化，其中PLC控制系统代替传统的继电器控制以及电梯采用了对电动机实现线性调速的调压调频技术，能达到电梯安全平稳运行。随着人们生活水平的提高及高层建筑的普及，电梯是当前高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具，电梯是集机电一体的复杂系统，涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域多种领域专业与一体的综合技术。随着社会的发展及对安全的重视，在设计电梯的时候，应具有高度的安全性。这样就对建筑内的电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。当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具有可靠性高、维护方便、开发周期短，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。电梯的控制是相对比较复杂的，PLC可编程控制器把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，使得电梯过程控制更平稳、可靠，抗干扰性能增强，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。电梯自动控制系统特点从电梯结构分析电梯由机械系统和控制系统组成。电梯机械部分主要由轿厢、牵引系统、导轨门系统、平衡系统、导向系统以及机械安全保护装置等部分组成；而电气控制部分由电力控制系统、运行逻辑功能控制系统组成。轿箱是用来运送乘客或货物的电梯组件，由轿箱架和轿箱体组成。对中装置位于井道内，通过拽引绳井拽引轮与轿箱连接。其中装有控制板，乘客通过控制板的相应按钮把需要到达的层次信号传输给控制系统，也可直接控制开关门。在电梯运行过程中，对中装置通过对重导靴在对中到柜上滑行，起到平衡作用。牵引部分包括安装在轿厢顶部的牵引钢缆、滑轮组、机房内的电机和钢缆绞轮以及加在牵引钢缆另一端的配重。当电机带动钢缆绞轮转动时，通过摩擦使钢缆运动牵引电梯升降。为了安全，电梯由一组钢缆牵引，每根钢缆都能单独承受所牵引的重量。牵引动力的传递一般分为减速器式和无减速器式两种。前者通过涡轮涡杆减速器把电机主轴的转动传递给钢缆绞轮；后者把钢缆绞轮直接安装在电机主轴上，通过改变流过电机电流的大小来控制转速。为使轿厢和配重在垂直运动过程中不发生横向运动，分别设置轿厢导轨和配重导轨。常用的自动电梯采用集选控制方式，控制系统由轿厢内控制板、候梯门控制板、层次控制存储器和升降控制柜组成。控制板的作用是传递乘客指令信号。层次控制存储器把轿厢内和候梯门外乘客的指令存储起来，并按高层优先等规则编排停靠层次程序，发出升、降、停指令。升降控制柜根据升、降、停指令控制电机的加速、减速、正转、反转和停机。大型高层建筑中的多台电梯常采用自动群控操纵方式，由38台电梯组成一群控系统，根据轿厢内乘客人数、轿厢内外的指令、呼梯信号和轿厢所在位置等条件自动调度电梯运行。电梯性能指标及控制要求2.1.电梯的主要性能指标电梯作为建筑物的垂直交通工具，其性能好坏直接影响到人们的生产生活，越来越引起人们的关注。电梯的可靠性直接或间接地影响着人们生产、生活，对电梯性能的要求，一般有安全性、可靠性、舒适感和快速性停站准确性、振动、噪声及电磁干扰、节能和装潢等几项。电梯是运送乘客的，即使载货电梯通常也有人伴随，对电梯的第一要求便是安全，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。电梯的故障主要表现在电力拖动控制系统中，电梯的拖动应尽量采用鼠笼型异步电动机。超速保护装置主要由限速器和安全钳组成，轿厢的安全钳、限速器动作速度应不低于轿厢额定速度的115%。若中途停电或电气系统故障不能正常运行时，应有轿厢慢速移动措施。乘客舒适感与电梯速度无关，而与加速度和减速度有关，所以考虑生理系数=da/dt的影响，电梯行业一般1.3米/秒3，比较符合人体的要求。2.2.电梯的控制要求电梯的控制系统采用集中控制方式，主要包括信号控制系统和拖动控制系统两大部分。图1为电梯PLC电梯控制系统框图，主要硬件包括PLC主机及扩展、轿厢操纵盘、呼梯盘、安全装置、显示装置、调速装置与主拖动系统等。控制系统的核心为可编程控制器(PLC)，操纵盘、呼梯盒、位置、安全保护及变频器工作状态等信号输入PLC，经PLC运算处理后由输出接口分别向显示电路发出呼梯、定向等显示信号，通过变频器向主拖动电动机发出控制信号。电梯控制系统实现的功能及逻辑要求，每层电梯入口设有上下请求开关，电梯内设有乘客到达层次的停靠站请求开关。其逻辑控制功能主要包括以下几个方面：指示装置应显示电梯所在位置指示装置及电梯运行模式（上升或下降）；行车方向由内选信号决定，顺向优先执行，行车途中如遇呼梯信号时，顺向截车,反向不截车；电梯到达有停靠站的请求的楼层后，经过一定延时后电梯门打开，开门指示灯亮，开门四秒后，电梯门关闭（开门指示灯灭），电梯继续运行，无内选时延时5s自动关门，但不能自动行车，直到执行完组后一个请求信号后停靠在当前层；能记忆电梯所有的内外的请求信号，并按照电梯的运行规则次序响应，每个请求信号保留至执行后消除。电梯的电气控制系统采用PLC控制，提高了电梯控制系统运行的平稳性、工作的可靠性，操作与维护也很方便，可实现电梯速度、位移的闭环控制，增加了电梯运行的安全性。第 4 页 共 4 页