求电梯工作原理论文 字数1500~~3000子数 急

【专家解说】：　　电梯工作原理 　　一、摘要: 　　关健字: 电梯 ， PLC ， 调速 　　在高层建筑中，电梯是不可或缺的重要设备，早期的电梯采用继电器接触系统，但由于电梯控制系统的复杂性，使继电接触控制系统的接线复杂，可靠性较低。为了提高其可靠性，我们采用PLC编程控制系统，并采用结构简单，经济实用的单/双速交流电机拖动系统。如图1. 　　二、拖动系统的分析 　　电梯的拖动系统有很多种，性能好的有直流发电机——电动机可控硅励磁拖动系统，变频调压调速系统，价格较为昂贵。简单的有交流调压调速系统，单/双速交流电机拖动系统，其结构简单，经济实用。 　　电梯的主要两个动作——上升和下降，可用电动机的正反转来实现。任意调换接入电动机的两根火线即可，此功能可由1KM和2KM(电动机正反转接触器)实现。 　　双速电动机有两套绕组，正常运行时接通高速绕组，即3KM接通，在检修运行或停靠时接通低速绕组，即4KM接通。 　　电梯启动和运行时是接通高速绕组的，但直接启动时会对电网造成冲击，为了降低启动电流，减小机件的冲击，同时也为了改善乘客乘坐的舒适感，一般在启动电路中串入限流电阻或电抗，如图1中的L1。工作过程为：启动时3KM闭合，而后5KM接通。限流电感L1串联在启动电路中，启动完成后（例如经过5s），5KM接通，电机转入正常高速运行。电梯停靠时，由高速运行转入低速运行。即3KM断开，同时4KM接通，因为速度相差较大，这时会出现回馈制动，为减小制动电流，防止对机件的冲击，也加入限流电阻和电抗，这里采用了两极限流电阻（电抗）。工作过程为：3KM断开而4KM接通，但此时6KM和7KM并不接通，L2和R传入制动电路，经过一段时间后（例如1s），6KM接通，切除限流电阻。在过一段时间7KM接通，切除限流电抗，电机正常低速运行，最后控制电路切断1KM或2KM，电动机停机。 　　调整串联电阻或电抗的大小．级数，以及通过调整逐级切除电阻或电抗的时间，就可以改变启．停的加减速度，满足对舒适感．启停限流及加减速度的要求。 　　三、确定I／O点数及PLC的选择 　　由于楼层数量不同，所配电梯的规模就有差别，I／O数量相差很大，这里以5层楼电梯为例。 　　1、输入设备的确定 　　先考察电梯轿厢内的操作。操作厢上应有各层的选层按钮 　　5层共有5个。有司乘人员时，应有司机开关门按钮，上行．下行按钮，需4点输入。考虑到乘客的安全，电梯在门未关好的情况下禁止启动，对轿厢内及厅门的开关极限均应设有极限开关,需3点输入.为防止关门夹住乘客,再设一个红外感应输入.共需13个开关量输入点. 　　再考虑井道与轿厢的关系,井道内每层都应设置感应器,以便感知轿厢当前所在层,由于上行和下行时,轿厢进入该层的顺序不同,所以每层设上行,下行两个楼层感受应器.为保证轿厢停靠时对层准确.在轿厢上设置了上平层感应器,下平层感应器和门枢感应器,用以感知停靠偏上还是偏下.当停层准确时,3个大感应器均接通.共需13点输入. 　　各门厅乘客召唤时,除底层和顶层只有一个召唤按钮外,其它各层均设上下两个召唤按钮,5层共需8个输入按钮. 　　其它输入有超载,有司机/无司机方式选择等开关或触点,经以上分析,可知共需36点开关量输入端口 　　2、 输出设备的确定 　　控制电梯的上行,下行(即电机正反转)需两点输出,控制电梯快行,慢行需两点输出,快速起动限流电阻切除,慢行运行限流电阻(电抗)一级二级切除3点输出. 　　开关门接触器两点输出 　　楼层指示灯5点输出 　　上,下行指示灯两点输出 　　超阶级载指示,报警一点输出 　　经分析共需17点开关量输出端口. 　　门厅及轿厢内部分输入输出示意图2 　　3、 PLC的选择 　　电梯的控制只有开关量输入和输出,对时间的响应要求也不高,只是输入输出点数较多,据此选择莫迪康的NEZA型PLC,输入输出点数紧张时可配一块I/O扩展单元,也可结合编码器和译码器节约I/O点,从而可以选择较少点数的PLC,节约成本. 　　四、建立I/O地址分配表 　　电梯控制I/O地址分配表,见表1 　　电梯控制I/O地址分配表 　　I0.0 1-5层上行楼层感应干簧管触点 M1-M5 楼层指示中间继电器 Q0.0 楼层指示灯 　　I0.1 Q0.1 　　I0.2 Q0.2 　　I0.3 Q0.3 　　I0.4 Q0.4 　　I0.5 1-5层下行楼层感应干簧管触点 M6-M10 楼层感应中间继电器 Q0.5 上行指示灯 　　I0.6 Q0.6 下行指示灯 　　I0.7 M12 上行中间继电器 　　I0.8 M13 下行中间继电器 　　I0.9 M14 运行中间继电器 　　I0.10 上行平层感应器 M15 上平层中间继电器 　　I0.11 下行平层感应器 M16 下平层中间继电器 　　I1.0 1-5层轿厢内按钮指令 M20-M24 轿厢内按钮指令中间继电器 Q0.7 上行接触器 　　I1.1 Q1.0 下行接触器 　　I1.2 M44 消除换速中间继电器 Q1.1 快速运行接触器 　　I1.3 M45 Q1.2 慢速运行接触器 　　I1.10 Q1.3 开门继电器 　　I1.11 有/无司机选择开关 Q1.4 关门继电器 　　I2.10 司机上行选择开关 M26 司机上行中间继电器 Q1.5 慢速运行1接触器 　　I2.11 司机下行选择开关 M27 司机下行中间继电器 Q1.6 慢速运行2接触器 　　I1.10 开门按钮 　　I1.11 关门按钮 　　I1.10 人员进出红外感应器 M42 红外中间继电器 　　I1..5 门枢感应器 M43 门枢感应中间继电器 　　I2.0 1-4层上行召唤按钮 M30-M33 1-4层上行召唤中间继电器 Q1.7 全速运行接触器 　　I2.1 　　I2.2 　　I2.3 　　I2.4 门锁触点 　　I2.5 起重输入触点 M35 开门允许中间继电器 Q2.0 起重指示报警 　　I2.6 2-5层下行召唤按钮 M36-M41 2-5层下行召唤中间继电器 　　I2.7 　　I2.10 　　I2.11 　　I2.10 开门行程开关 　　I2.11 关门行程开关 　　表1 　　五、绘制流程图 　　总体上讲,电梯的运行可分为正常运行状态,消防运行状态和慢行检修状态,可以用一个转换触点(开关)来实现,三种运行状态为并行,关系简单,因此可以省去此流程图.三种状态中正常运行最为关键也最为复杂,并且电梯的运行并无明显的状态步骤,即非顺序运行.所以设计时以经验设计为主,把控制电路分成几个部分,无需统一的程序流程图 　　六、编制用户程序 　　考虑到电梯运行的复杂性和无序性,可以把电梯的控制电路楼层感应.,门梯召唤,轿内控制,电梯选向,电梯换速,电梯平层及电梯启动等部分. 　　1、 楼层感应电路 　　楼层感应信号是电路中重要的信号,因为它涉及到它控制区电路中的许多环节,诸如轿厢指令,门厅召唤 ,指层,选向等.一般认为,当电梯一升时,以轿厢底层为该层的起始信号.以轿厢底部离开该底层为该信号的结束.而当电梯下降时,以轿厢的顶部信号为准,这就是每层都设上行感应器和下行感应器的原因,该感应信号应该是连续的.如果采用脉冲感应信号,就需要有保持环节,如图3所示,I0.0~I0.4为上行楼层感应脉冲信号,I0.5~I0.9为下行感应信号,M50~M54为楼层感应中间继电器.工作原理:当轿厢在2层时,M2接通并保持,当轿厢上升到3层时,M52经M12,I0.2接通,随即由M15接通M23并保持,同时M15断开2层指示M2.如果是下行,当轿厢到1层时,M50经M13,I0.5接通,然后M50接通M1并保持,M50同时把M2断开. 　　2、门厅召唤电路 　　门厅召唤是一个保持环节(召唤按钮一般是脉冲信号)除顶层只有一个下召唤,底层只有一个上召唤外,其余层都有上,下召唤按钮,需要考虑的是怎么样消除已响应的召唤.梯形图如图5所示,其中I2.0~I2.3为1~4层上召唤按钮,M30~M33为对应的中间继电器;I2.6~I2.11为2~5层召唤按钮,M36~M41为对应中间继电器;M1~M5为1~5层楼层信号. 　　工作原理:例如当电梯在1层时,4层有一上召唤,3层同时有上下召唤,则M33,M32,M37同时接通,电梯上行.当电梯到达3层,M32保持环节断开,即已经响应了3层的上召唤,而M37不会断开,即下行召唤依然保留. 　　3、轿厢内指令 　　轿厢内选取层电路比较简单,只有信号的保持和消号两项功能.如图4所示其中I1.0~I1.10是选层按钮 ,M1~M5为楼层感应信号,I2.10为开门行程开关. 　　工作原理:例如按下第3层按钮,M8接通并保持,当电梯到达第3层时并未消号,直到电梯门打开到位,M8断开消号. 　　4、电梯的选向电路 　　选用交流拖动电梯,可通过改变三相电源的相序电机转向.在图1中1KM接通时电机正转,2KM接通时电机反转,与此接触器对应的是PLC的输出端口Q0.7,Q1.0.因为此信号在其它电路控制中还要用到,为使用方便,又使用了M12(上行),M13(下行)两个中间继电器. 　　选向电路从总体来看受两个信号控制.一是受轿厢内选层信号的控制,控制的原则是响应一个方向上的信号,当这个方向上的所有信号都被响应后才另一个方向上的信号,例如电梯在2层,若按下3层选择,则上行继电器动作,这时如果按下了1层和4层的按钮,则电梯到达3层后,还要响应4层的按钮而不响应1层的信号,只有向上行的信号都得到响应后,才响应向下的信号,如果在向上的运行期间假如又按下了5层的选择按钮,则还要响应5层,然后才响应下行.如果电梯在下行则优先响应下行信号.二是受门当户对厅召唤的控制,控制的原则是在电梯下行的过程中只响应比电梯当前层底的下行召唤,而在上行的过程中只响应比电梯当前层高的上行召唤.由于顶层和底层比较特殊,需单独处理.顶层的下行召唤其实是一个上行信号,只能在电梯上行时响应,而底层的上行召唤其实是个下行信号,需在电梯下行时响应. 　　选向控制梯形图,如图7所示,M6~M10为轿厢内中间继电器,M30~M33为门厅1~4层召唤中间继电器,M36~M41为2~5层下行召唤中间继电器,工作原理:例如当电梯在2层,按下3层按钮,则上行中间继电器及上行输出口M12,Q0.5接通,由于互锁作用,切断了M13的响应回路,所以此时按下1层按钮得不到响应,而按下4层按钮又会有一条线路M9,M5,M23接通M12和Q0.5,只有当3,4支信号都响应过了,这时电梯在4层,M8,M9均已复位,M12断开,互锁环节M12的常闭复位,下行中间继电器M13才会通过M6,M1,M26,M12接通. 　　图7中I1.11为有无司机触点,I2.10,I2.11为司机上行,下行选择按钮.司机可以在电梯起动前强行改变电梯的运行方向. 　　5、电梯起动,换速电路 　　电梯的起动,换速电路如图6、图9,其中M14为电梯运行中间继电器;Q1.1,Q1.2为换速,慢速运行输出,对应于图1中的接触器3KM和4KM;Q5.3为全速运行输出,对应图1中的5KM,用户切断快速绕组中的限流电抗(电阻);Q1.5,Q1.6对应于6KM,7KM,用以切换慢速绕组中的一,二级限流电阻(电抗). 　　工作原理:当电梯门关好后Q1.1接通,电梯高速绕组接通,快速起动.起动完成后(例如5S)Q5.3接通,切除限流电抗,电梯全速运行.当电梯接近停靠层时,接通慢速绕组制动,断开高速绕组Q1.1接通低速绕组Q1.2再逐级切除限流电阻(抗). 　　6、电梯的平层控制 　　电梯平层控制电路如图8所示,I0.10,I0.11分别为上行平层感应器和下行平层感应器的输入端,I1.11为门当户对枢感应器输说端,当电梯上行时,越过平层位置,则I0.10会断开,而I0.11依然接通这样会断开上行接触器(由Q0.7控制)而接通下行触器(由Q1.0控制),电梯向下平层.平层后I0.10,I0.11,I1.11均接通,Q0.7,Q1.0断开 ,跳闸制动. 　　7、开关门控制电路 　　开关门控制电路如图10所示. 　　工作原理:只有在电梯平层后不运行状态才允许开门,M35为允许开门中间继电器.开门分手动和自动两种:自动开门在允许开门一段时间后(例如2S)由于时间继电器TM3动作接通开门继电器Q1.3,如果手动, 则按下开门按钮I1.10立即动作.关门也分为自动和手动两种.手动按下关门按钮I1.11立即关门,自动时当开门到位之后触动极限开关I2.10,接通关门定时器TM4,一段时间(例如3S)后,由TM4动作关门.为防止关门过程中夹住乘客,设置红外探测器I1.10,当它探测到门当户对间有障碍物时会停止关门并重新接通开门继电器. 　　另外,为防止超载,设置了超载传感器I2.5,当超载时电梯会报警并拒绝关门. 　　说明:除了以上的控制要求外,电梯在消防运行时不响应任何呼叫而直达底层,检修慢速运行将不设关门保护,应注意运行时各门厅的安全保护. 　　七、程序 　　楼层感应梯形图 3 　　程序结束 　　八、参考资料 　　1 王兆义编著.小型可编程控制实用技术。 　　北京：机械工业出版社，1996 　　2 彭利标，徐耀生，王芯编.可编程控制原理及应用.西安： 　　西安电子科技大学出版社，1999 　　3 杨长兴，张兴毅.可编程控制器（PC）基础及应用； 　　重庆：重庆大学出版社 　　4 朱善君等.可编程控制系统原理应用维护。 　　北京：清华大学出版社，1992 　　5 王卫星, 傅立思，孙耀杰. 可编程控制器原理及应用