求電梯工作原理論文 字?jǐn)?shù)1500~~3000子數(shù) 急

【專家解說】：　　電梯工作原理 　　一、摘要: 　　關(guān)健字: 電梯 ， PLC ， 調(diào)速 　　在高層建筑中，電梯是不可或缺的重要設(shè)備，早期的電梯采用繼電器接觸系統(tǒng)，但由于電梯控制系統(tǒng)的復(fù)雜性，使繼電接觸控制系統(tǒng)的接線復(fù)雜，可靠性較低。為了提高其可靠性，我們采用PLC編程控制系統(tǒng)，并采用結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的單/雙速交流電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)。如圖1. 　　二、拖動(dòng)系統(tǒng)的分析 　　電梯的拖動(dòng)系統(tǒng)有很多種，性能好的有直流發(fā)電機(jī)——電動(dòng)機(jī)可控硅勵(lì)磁拖動(dòng)系統(tǒng)，變頻調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，價(jià)格較為昂貴。簡單的有交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，單/雙速交流電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。 　　電梯的主要兩個(gè)動(dòng)作——上升和下降，可用電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。任意調(diào)換接入電動(dòng)機(jī)的兩根火線即可，此功能可由1KM和2KM(電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器)實(shí)現(xiàn)。 　　雙速電動(dòng)機(jī)有兩套繞組，正常運(yùn)行時(shí)接通高速繞組，即3KM接通，在檢修運(yùn)行或?？繒r(shí)接通低速繞組，即4KM接通。 　　電梯啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)是接通高速繞組的，但直接啟動(dòng)時(shí)會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊，為了降低啟動(dòng)電流，減小機(jī)件的沖擊，同時(shí)也為了改善乘客乘坐的舒適感，一般在啟動(dòng)電路中串入限流電阻或電抗，如圖1中的L1。工作過程為：啟動(dòng)時(shí)3KM閉合，而后5KM接通。限流電感L1串聯(lián)在啟動(dòng)電路中，啟動(dòng)完成后（例如經(jīng)過5s），5KM接通，電機(jī)轉(zhuǎn)入正常高速運(yùn)行。電梯?？繒r(shí)，由高速運(yùn)行轉(zhuǎn)入低速運(yùn)行。即3KM斷開，同時(shí)4KM接通，因?yàn)樗俣认嗖钶^大，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)回饋制動(dòng)，為減小制動(dòng)電流，防止對(duì)機(jī)件的沖擊，也加入限流電阻和電抗，這里采用了兩極限流電阻（電抗）。工作過程為：3KM斷開而4KM接通，但此時(shí)6KM和7KM并不接通，L2和R傳入制動(dòng)電路，經(jīng)過一段時(shí)間后（例如1s），6KM接通，切除限流電阻。在過一段時(shí)間7KM接通，切除限流電抗，電機(jī)正常低速運(yùn)行，最后控制電路切斷1KM或2KM，電動(dòng)機(jī)停機(jī)。 　　調(diào)整串聯(lián)電阻或電抗的大?。?jí)數(shù)，以及通過調(diào)整逐級(jí)切除電阻或電抗的時(shí)間，就可以改變啟．停的加減速度，滿足對(duì)舒適感．啟停限流及加減速度的要求。 　　三、確定I／O點(diǎn)數(shù)及PLC的選擇 　　由于樓層數(shù)量不同，所配電梯的規(guī)模就有差別，I／O數(shù)量相差很大，這里以5層樓電梯為例。 　　1、輸入設(shè)備的確定 　　先考察電梯轎廂內(nèi)的操作。操作廂上應(yīng)有各層的選層按鈕 　　5層共有5個(gè)。有司乘人員時(shí)，應(yīng)有司機(jī)開關(guān)門按鈕，上行．下行按鈕，需4點(diǎn)輸入。考慮到乘客的安全，電梯在門未關(guān)好的情況下禁止啟動(dòng)，對(duì)轎廂內(nèi)及廳門的開關(guān)極限均應(yīng)設(shè)有極限開關(guān),需3點(diǎn)輸入.為防止關(guān)門夾住乘客,再設(shè)一個(gè)紅外感應(yīng)輸入.共需13個(gè)開關(guān)量輸入點(diǎn). 　　再考慮井道與轎廂的關(guān)系,井道內(nèi)每層都應(yīng)設(shè)置感應(yīng)器,以便感知轎廂當(dāng)前所在層,由于上行和下行時(shí),轎廂進(jìn)入該層的順序不同,所以每層設(shè)上行,下行兩個(gè)樓層感受應(yīng)器.為保證轎廂?？繒r(shí)對(duì)層準(zhǔn)確.在轎廂上設(shè)置了上平層感應(yīng)器,下平層感應(yīng)器和門樞感應(yīng)器,用以感知停靠偏上還是偏下.當(dāng)停層準(zhǔn)確時(shí),3個(gè)大感應(yīng)器均接通.共需13點(diǎn)輸入. 　　各門廳乘客召喚時(shí),除底層和頂層只有一個(gè)召喚按鈕外,其它各層均設(shè)上下兩個(gè)召喚按鈕,5層共需8個(gè)輸入按鈕. 　　其它輸入有超載,有司機(jī)/無司機(jī)方式選擇等開關(guān)或觸點(diǎn),經(jīng)以上分析,可知共需36點(diǎn)開關(guān)量輸入端口 　　2、 輸出設(shè)備的確定 　　控制電梯的上行,下行(即電機(jī)正反轉(zhuǎn))需兩點(diǎn)輸出,控制電梯快行,慢行需兩點(diǎn)輸出,快速起動(dòng)限流電阻切除,慢行運(yùn)行限流電阻(電抗)一級(jí)二級(jí)切除3點(diǎn)輸出. 　　開關(guān)門接觸器兩點(diǎn)輸出 　　樓層指示燈5點(diǎn)輸出 　　上,下行指示燈兩點(diǎn)輸出 　　超階級(jí)載指示,報(bào)警一點(diǎn)輸出 　　經(jīng)分析共需17點(diǎn)開關(guān)量輸出端口. 　　門廳及轎廂內(nèi)部分輸入輸出示意圖2 　　3、 PLC的選擇 　　電梯的控制只有開關(guān)量輸入和輸出,對(duì)時(shí)間的響應(yīng)要求也不高,只是輸入輸出點(diǎn)數(shù)較多,據(jù)此選擇莫迪康的NEZA型PLC,輸入輸出點(diǎn)數(shù)緊張時(shí)可配一塊I/O擴(kuò)展單元,也可結(jié)合編碼器和譯碼器節(jié)約I/O點(diǎn),從而可以選擇較少點(diǎn)數(shù)的PLC,節(jié)約成本. 　　四、建立I/O地址分配表 　　電梯控制I/O地址分配表,見表1 　　電梯控制I/O地址分配表 　　I0.0 1-5層上行樓層感應(yīng)干簧管觸點(diǎn) M1-M5 樓層指示中間繼電器 Q0.0 樓層指示燈 　　I0.1 Q0.1 　　I0.2 Q0.2 　　I0.3 Q0.3 　　I0.4 Q0.4 　　I0.5 1-5層下行樓層感應(yīng)干簧管觸點(diǎn) M6-M10 樓層感應(yīng)中間繼電器 Q0.5 上行指示燈 　　I0.6 Q0.6 下行指示燈 　　I0.7 M12 上行中間繼電器 　　I0.8 M13 下行中間繼電器 　　I0.9 M14 運(yùn)行中間繼電器 　　I0.10 上行平層感應(yīng)器 M15 上平層中間繼電器 　　I0.11 下行平層感應(yīng)器 M16 下平層中間繼電器 　　I1.0 1-5層轎廂內(nèi)按鈕指令 M20-M24 轎廂內(nèi)按鈕指令中間繼電器 Q0.7 上行接觸器 　　I1.1 Q1.0 下行接觸器 　　I1.2 M44 消除換速中間繼電器 Q1.1 快速運(yùn)行接觸器 　　I1.3 M45 Q1.2 慢速運(yùn)行接觸器 　　I1.10 Q1.3 開門繼電器 　　I1.11 有/無司機(jī)選擇開關(guān) Q1.4 關(guān)門繼電器 　　I2.10 司機(jī)上行選擇開關(guān) M26 司機(jī)上行中間繼電器 Q1.5 慢速運(yùn)行1接觸器 　　I2.11 司機(jī)下行選擇開關(guān) M27 司機(jī)下行中間繼電器 Q1.6 慢速運(yùn)行2接觸器 　　I1.10 開門按鈕 　　I1.11 關(guān)門按鈕 　　I1.10 人員進(jìn)出紅外感應(yīng)器 M42 紅外中間繼電器 　　I1..5 門樞感應(yīng)器 M43 門樞感應(yīng)中間繼電器 　　I2.0 1-4層上行召喚按鈕 M30-M33 1-4層上行召喚中間繼電器 Q1.7 全速運(yùn)行接觸器 　　I2.1 　　I2.2 　　I2.3 　　I2.4 門鎖觸點(diǎn) 　　I2.5 起重輸入觸點(diǎn) M35 開門允許中間繼電器 Q2.0 起重指示報(bào)警 　　I2.6 2-5層下行召喚按鈕 M36-M41 2-5層下行召喚中間繼電器 　　I2.7 　　I2.10 　　I2.11 　　I2.10 開門行程開關(guān) 　　I2.11 關(guān)門行程開關(guān) 　　表1 　　五、繪制流程圖 　　總體上講,電梯的運(yùn)行可分為正常運(yùn)行狀態(tài),消防運(yùn)行狀態(tài)和慢行檢修狀態(tài),可以用一個(gè)轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)(開關(guān))來實(shí)現(xiàn),三種運(yùn)行狀態(tài)為并行,關(guān)系簡單,因此可以省去此流程圖.三種狀態(tài)中正常運(yùn)行最為關(guān)鍵也最為復(fù)雜,并且電梯的運(yùn)行并無明顯的狀態(tài)步驟,即非順序運(yùn)行.所以設(shè)計(jì)時(shí)以經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)為主,把控制電路分成幾個(gè)部分,無需統(tǒng)一的程序流程圖 　　六、編制用戶程序 　　考慮到電梯運(yùn)行的復(fù)雜性和無序性,可以把電梯的控制電路樓層感應(yīng).,門梯召喚,轎內(nèi)控制,電梯選向,電梯換速,電梯平層及電梯啟動(dòng)等部分. 　　1、 樓層感應(yīng)電路 　　樓層感應(yīng)信號(hào)是電路中重要的信號(hào),因?yàn)樗婕暗剿刂茀^(qū)電路中的許多環(huán)節(jié),諸如轎廂指令,門廳召喚 ,指層,選向等.一般認(rèn)為,當(dāng)電梯一升時(shí),以轎廂底層為該層的起始信號(hào).以轎廂底部離開該底層為該信號(hào)的結(jié)束.而當(dāng)電梯下降時(shí),以轎廂的頂部信號(hào)為準(zhǔn),這就是每層都設(shè)上行感應(yīng)器和下行感應(yīng)器的原因,該感應(yīng)信號(hào)應(yīng)該是連續(xù)的.如果采用脈沖感應(yīng)信號(hào),就需要有保持環(huán)節(jié),如圖3所示,I0.0~I0.4為上行樓層感應(yīng)脈沖信號(hào),I0.5~I0.9為下行感應(yīng)信號(hào),M50~M54為樓層感應(yīng)中間繼電器.工作原理:當(dāng)轎廂在2層時(shí),M2接通并保持,當(dāng)轎廂上升到3層時(shí),M52經(jīng)M12,I0.2接通,隨即由M15接通M23并保持,同時(shí)M15斷開2層指示M2.如果是下行,當(dāng)轎廂到1層時(shí),M50經(jīng)M13,I0.5接通,然后M50接通M1并保持,M50同時(shí)把M2斷開. 　　2、門廳召喚電路 　　門廳召喚是一個(gè)保持環(huán)節(jié)(召喚按鈕一般是脈沖信號(hào))除頂層只有一個(gè)下召喚,底層只有一個(gè)上召喚外,其余層都有上,下召喚按鈕,需要考慮的是怎么樣消除已響應(yīng)的召喚.梯形圖如圖5所示,其中I2.0~I2.3為1~4層上召喚按鈕,M30~M33為對(duì)應(yīng)的中間繼電器;I2.6~I2.11為2~5層召喚按鈕,M36~M41為對(duì)應(yīng)中間繼電器;M1~M5為1~5層樓層信號(hào). 　　工作原理:例如當(dāng)電梯在1層時(shí),4層有一上召喚,3層同時(shí)有上下召喚,則M33,M32,M37同時(shí)接通,電梯上行.當(dāng)電梯到達(dá)3層,M32保持環(huán)節(jié)斷開,即已經(jīng)響應(yīng)了3層的上召喚,而M37不會(huì)斷開,即下行召喚依然保留. 　　3、轎廂內(nèi)指令 　　轎廂內(nèi)選取層電路比較簡單,只有信號(hào)的保持和消號(hào)兩項(xiàng)功能.如圖4所示其中I1.0~I1.10是選層按鈕 ,M1~M5為樓層感應(yīng)信號(hào),I2.10為開門行程開關(guān). 　　工作原理:例如按下第3層按鈕,M8接通并保持,當(dāng)電梯到達(dá)第3層時(shí)并未消號(hào),直到電梯門打開到位,M8斷開消號(hào). 　　4、電梯的選向電路 　　選用交流拖動(dòng)電梯,可通過改變?nèi)嚯娫吹南嘈螂姍C(jī)轉(zhuǎn)向.在圖1中1KM接通時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn),2KM接通時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn),與此接觸器對(duì)應(yīng)的是PLC的輸出端口Q0.7,Q1.0.因?yàn)榇诵盘?hào)在其它電路控制中還要用到,為使用方便,又使用了M12(上行),M13(下行)兩個(gè)中間繼電器. 　　選向電路從總體來看受兩個(gè)信號(hào)控制.一是受轎廂內(nèi)選層信號(hào)的控制,控制的原則是響應(yīng)一個(gè)方向上的信號(hào),當(dāng)這個(gè)方向上的所有信號(hào)都被響應(yīng)后才另一個(gè)方向上的信號(hào),例如電梯在2層,若按下3層選擇,則上行繼電器動(dòng)作,這時(shí)如果按下了1層和4層的按鈕,則電梯到達(dá)3層后,還要響應(yīng)4層的按鈕而不響應(yīng)1層的信號(hào),只有向上行的信號(hào)都得到響應(yīng)后,才響應(yīng)向下的信號(hào),如果在向上的運(yùn)行期間假如又按下了5層的選擇按鈕,則還要響應(yīng)5層,然后才響應(yīng)下行.如果電梯在下行則優(yōu)先響應(yīng)下行信號(hào).二是受門當(dāng)戶對(duì)廳召喚的控制,控制的原則是在電梯下行的過程中只響應(yīng)比電梯當(dāng)前層底的下行召喚,而在上行的過程中只響應(yīng)比電梯當(dāng)前層高的上行召喚.由于頂層和底層比較特殊,需單獨(dú)處理.頂層的下行召喚其實(shí)是一個(gè)上行信號(hào),只能在電梯上行時(shí)響應(yīng),而底層的上行召喚其實(shí)是個(gè)下行信號(hào),需在電梯下行時(shí)響應(yīng). 　　選向控制梯形圖,如圖7所示,M6~M10為轎廂內(nèi)中間繼電器,M30~M33為門廳1~4層召喚中間繼電器,M36~M41為2~5層下行召喚中間繼電器,工作原理:例如當(dāng)電梯在2層,按下3層按鈕,則上行中間繼電器及上行輸出口M12,Q0.5接通,由于互鎖作用,切斷了M13的響應(yīng)回路,所以此時(shí)按下1層按鈕得不到響應(yīng),而按下4層按鈕又會(huì)有一條線路M9,M5,M23接通M12和Q0.5,只有當(dāng)3,4支信號(hào)都響應(yīng)過了,這時(shí)電梯在4層,M8,M9均已復(fù)位,M12斷開,互鎖環(huán)節(jié)M12的常閉復(fù)位,下行中間繼電器M13才會(huì)通過M6,M1,M26,M12接通. 　　圖7中I1.11為有無司機(jī)觸點(diǎn),I2.10,I2.11為司機(jī)上行,下行選擇按鈕.司機(jī)可以在電梯起動(dòng)前強(qiáng)行改變電梯的運(yùn)行方向. 　　5、電梯起動(dòng),換速電路 　　電梯的起動(dòng),換速電路如圖6、圖9,其中M14為電梯運(yùn)行中間繼電器;Q1.1,Q1.2為換速,慢速運(yùn)行輸出,對(duì)應(yīng)于圖1中的接觸器3KM和4KM;Q5.3為全速運(yùn)行輸出,對(duì)應(yīng)圖1中的5KM,用戶切斷快速繞組中的限流電抗(電阻);Q1.5,Q1.6對(duì)應(yīng)于6KM,7KM,用以切換慢速繞組中的一,二級(jí)限流電阻(電抗). 　　工作原理:當(dāng)電梯門關(guān)好后Q1.1接通,電梯高速繞組接通,快速起動(dòng).起動(dòng)完成后(例如5S)Q5.3接通,切除限流電抗,電梯全速運(yùn)行.當(dāng)電梯接近?？繉訒r(shí),接通慢速繞組制動(dòng),斷開高速繞組Q1.1接通低速繞組Q1.2再逐級(jí)切除限流電阻(抗). 　　6、電梯的平層控制 　　電梯平層控制電路如圖8所示,I0.10,I0.11分別為上行平層感應(yīng)器和下行平層感應(yīng)器的輸入端,I1.11為門當(dāng)戶對(duì)樞感應(yīng)器輸說端,當(dāng)電梯上行時(shí),越過平層位置,則I0.10會(huì)斷開,而I0.11依然接通這樣會(huì)斷開上行接觸器(由Q0.7控制)而接通下行觸器(由Q1.0控制),電梯向下平層.平層后I0.10,I0.11,I1.11均接通,Q0.7,Q1.0斷開 ,跳閘制動(dòng). 　　7、開關(guān)門控制電路 　　開關(guān)門控制電路如圖10所示. 　　工作原理:只有在電梯平層后不運(yùn)行狀態(tài)才允許開門,M35為允許開門中間繼電器.開門分手動(dòng)和自動(dòng)兩種:自動(dòng)開門在允許開門一段時(shí)間后(例如2S)由于時(shí)間繼電器TM3動(dòng)作接通開門繼電器Q1.3,如果手動(dòng), 則按下開門按鈕I1.10立即動(dòng)作.關(guān)門也分為自動(dòng)和手動(dòng)兩種.手動(dòng)按下關(guān)門按鈕I1.11立即關(guān)門,自動(dòng)時(shí)當(dāng)開門到位之后觸動(dòng)極限開關(guān)I2.10,接通關(guān)門定時(shí)器TM4,一段時(shí)間(例如3S)后,由TM4動(dòng)作關(guān)門.為防止關(guān)門過程中夾住乘客,設(shè)置紅外探測器I1.10,當(dāng)它探測到門當(dāng)戶對(duì)間有障礙物時(shí)會(huì)停止關(guān)門并重新接通開門繼電器. 　　另外,為防止超載,設(shè)置了超載傳感器I2.5,當(dāng)超載時(shí)電梯會(huì)報(bào)警并拒絕關(guān)門. 　　說明:除了以上的控制要求外,電梯在消防運(yùn)行時(shí)不響應(yīng)任何呼叫而直達(dá)底層,檢修慢速運(yùn)行將不設(shè)關(guān)門保護(hù),應(yīng)注意運(yùn)行時(shí)各門廳的安全保護(hù). 　　七、程序 　　樓層感應(yīng)梯形圖 3 　　程序結(jié)束 　　八、參考資料 　　1 王兆義編著.小型可編程控制實(shí)用技術(shù)。 　　北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996 　　2 彭利標(biāo)，徐耀生，王芯編.可編程控制原理及應(yīng)用.西安： 　　西安電子科技大學(xué)出版社，1999 　　3 楊長興，張興毅.可編程控制器（PC）基礎(chǔ)及應(yīng)用； 　　重慶：重慶大學(xué)出版社 　　4 朱善君等.可編程控制系統(tǒng)原理應(yīng)用維護(hù)。 　　北京：清華大學(xué)出版社，1992 　　5 王衛(wèi)星, 傅立思，孫耀杰. 可編程控制器原理及應(yīng)用