电梯控制系统分析工作原理

0引言

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。

１电梯系统工作原理

电梯的安全保护装置用于电梯的启停控制;轿厢操作盘用于轿厢门的关闭、轿厢需要到达的楼层等的控制;厅外呼叫的主要作用就是当有人员进行呼叫时,电梯能够准确达到呼叫位置;指层器用于显示电梯达到的具体位置;拖动控制用于控制电梯的起停、加速、减速等功能;门机控制主要用于控制当电梯达到一定位置后,电梯门应该能够自动打开,或者门外有乘电梯人员要求乘梯时,电梯门应该能够自动打开。

电梯控制系统结构图如图1—1所示:

电梯信号控制基本由PLC软件实现。输入到PLC的控制信号有运行方式选择(如自动、有司机、检修、消防运行方式等)、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信号、开关门及限位信号、门区与平层信号等。

电梯信号控制系统如图1—2所示:

2 继电器控制系统

电梯继电器控制系统就是最早的一种实现电梯控制的方法。但就是,进入九十年代,随着科学技术的发展与计算机技术的广泛应用,人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高,继电器控制的弱点就越来越明显。

电梯继电器控制系统存在很多的问题:系统触点繁多、接线线路复杂,且触点容易烧坏磨损,造成接触不良,因而故障率较高;普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能,使系统的控制功能不易增加,技术水平难以提高;电磁机构及触点动作速度比较慢,机械与电磁惯性大,系统控制精度难以提高;系统结构庞大,能耗较高,机械动作噪音大;由于线路复杂,易出现故障,因而保养维修工作量大,费用高,而且检查故障困难,费时费工。电梯继电器控制系统故障率高,大大降

低了电梯的可靠性与安全性,经常造成停梯,给乘用人员带来不便与惊忧。且电梯一旦发生冲顶或蹲底,不但会造成电梯机械部件损坏,还可能出现人身事故。2、1 计算机控制系统

计算机控制系统在工业控制领域中,其主机一般采用能够在恶劣工业环境下可靠运行的工控机。工控机有通用微机应用发展而来,在硬件结构方面总线标准化程度高,品种兼容性强,软件资源丰富,能提供实时操作系统的支持,故对要求快速,实时性强,模型复杂的工业对象的控制占有优势。但就是,它的使用与维护要求工作人员应具有一定的专业知识,技术水平较高,且工控机在整机水平上尚不能适应恶劣工作环境。可编程控制器对此进行了改进,变通用为专用,有利于降低成本,缩小体积,提高可靠性等特性,更适应过程控制的要求。

2、2 PLC控制系统

可编程序控制器(PLC)最早就是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的,就是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。鉴于其种种优点,目前,电梯的继电器控制方式已逐渐被PLC控制所代替。同时,由于电机交流变频调速技术的发展,电梯的拖动方式已由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速。因此,PLC控制技术加变频调速技术己成为现代电梯行业的一个热点。

可编程序控制器的应用领域,在发达的工业国家,可编程序控制器已经广泛地应用在所有的工业部门,随着可编程序控制器的性能价格比的不断提高,过去许多使用专用计算机的场合也可以使用可编程序控制器。比如用在开关量的控制,这就是可编程序控制器最基本最广泛的应用,它的输入与输出信号都就是只有通、断状态的开关量信号,这种控制与继电器控制最为接近,可以用价格较低,仅有开

关量控制的功能的可编程序控制器作为继电器控制系统的替代物。开关量逻辑控制可以用于单台设备,也可以用于自动线生产线,如机床控制、冲压、铸造机械、运输带、包装机械的控制,同样也可以用于电梯的控制。

可编程序控制器的特点:

①可靠性高、抗干扰能力强

②控制系统构成简单、通用性强

③编程简单,使用、维护方便

④组合方便、功能强、应用范围广

⑤体积小、重量轻、功耗低

通过上述的简述,PLC电梯控制系统应能够达到如下要求:

(1)安全性

电梯就是运送乘客的,即使载货电梯通常也有人伴随,因此对电梯的第一要求便就是安全。电梯中设置有必要的安全措施,它们主要有:

①超速保护装置

②轿厢超越上、下极限工作位置时,切断控制电路的装置,交流电梯(除

杂物电梯)还应有切断主电路电源的装置,直流电梯在井道上、下端站前,应有强迫减速装置。

③撞底缓冲装置

④对三相交流电源应设断相保护的装置与相序保护装置

⑤应设置厅门、轿门电气联锁装置

⑥电梯因中途停电或电气系统有故障不能运行时,应有轿厢慢速移动措施

(2)可靠性

电梯的可靠性也很重要,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、生活,给人们造成很大的不便。不可靠也就是事故的隐患,就是不安全的起因。要想提高电梯的可靠性,首先应提高构成电梯的各个零、部件的可靠性,只有每个零、部件都就是可靠的,整部电梯才可能就是可靠的。

(3)乘坐舒适感

根据人们生活中的经验证明,在运动速度不变的情况下,速度值的大小对人们的器官基本上没有什么影响,这只就是指人们沿地面或空中的沿与地面平行的任意方向运动的情况而言的。高速的升降运动就与上述运动有所不同。这就是由于在升降运动中,人体周围气压的迅速变化,对人们的器官产生影响。例如耳膜会感到压力而嗡嗡响等等。只要采取一定措施,这些影响就是可以消除的。所以目前电梯的运行速度虽已高达10m/s。仍能使乘客无大的不适感。

(4)快速性

电梯作为一种交通工具,对于快速性的要求就是必不可少的。快速可以节省时间,这对于在快节奏的现代社会中的乘客就是很重要的。快速性主要通过以下方法得到:

①提高电梯额定速度

②集中布置多台电梯,通过电梯台数的增加来节省乘客候梯时间

③见面可能减少电梯起、停过程中加、减速所用的时间

(5) 停站准确性

(6)电梯理想运行曲线

根据大量的研究与实验表明,人可接受的最大加速度为am≤1、5m/s2,加速度变化率ρm≤3m/s3,电梯的理想运行曲线按加速度可划分为三角形、梯形与正

弦波形,由于正弦波形加速度曲线实现较为困难,而三角形曲线最大加速度与在启动及制动段的转折点处的加速度变化率均大于梯形曲线,即ρm跳变到-ρm或由-ρm跳变到ρm的加速度变化率,故很少采用,因梯形曲线容易实现并且有良好加速度变化率频繁指标,故被广泛采用。

变频器构成的电梯系统,当变频器接收到控制器发出的呼梯方向信号,变频器依据设定的速度及加速度值,启动电动机,达到最大速度后,匀速运行,在到达目的层的减速点时,控制器发出切断高速度信号,变频器以设定的减速度将最大速度减至爬行速度,在减速运行过程中,变频器能够自动计算出减速点到平层点之间的距离,并计算出优化曲线,从而能够按优化曲线运行,使低速爬行时间缩短至0、3s,在电梯的平层过程中变频器通过调整平层速度或制动斜坡来调整平层精度。即当电梯停得太早时,变频器增大低速度值或减少制动斜坡值,反之则减少低速度值或增大制动斜坡值,在电梯到距平层位置4—10cm时,有平层开关自动断开低速信号,系统按优化曲线实现高精度的平层,从而达到平层的准确可靠。(其速度曲线如图4—1所示)

图4-1 抛物线——直线综合速度曲线

抛物线——直线综合速度曲线的加速时间的起始阶段(ta/n)与最末段(ta/n)均为抛物线形速度曲线,而中间段(n-2)ta/n为直线形的速度曲线;n为起动时间系数。