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1、用PLC技术设计五层电梯控制系统毕业设计摘 要 ：该文介绍了交流变频调速电梯的工作过程、PLC控制系统的硬件和软件，着重分析了位置检测及其控制。 关键词： 电梯 , 变频器 , PLC , 硬件 , 软件 1 引言 随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯作为高层建筑中垂直升降的交通工具已和人们的日常生活密不可分，是机械电气相结合的机电一体化产品。电梯控制系统可分为调速部分和逻辑控制部分。调速部分的性能对电梯运行时乘客的舒适感有着重要影响，而逻辑控制部分则是电梯安全可靠运行的关键。本设计采用PLC控制变频器调速系统，实现电流、速度、位移三闭环控制，具有一定的代表性和新颖性。2 电梯控制系
2、统硬件构成 电梯控制系统硬件由轿厢操纵盘、厅门信号、PLC、变频器调速系统构成，控制系统结构图如图1所示。图中变频器只完成调速功能，而逻辑控制部分是由PLC完成的。PLC负责处理各种信号的逻辑关系，从而向变频器发出起停信号，同时变频器也将本身的工作状态输送给PLC，形成双向联络关系。系统还配置了与电动机同轴连接的旋转编码器及PG卡，完成速度检测及反馈，形成速度闭环和位置闭环。此外系统还必须配置制动电阻，当电梯减速运行时，电动机处于再生发电状态，向变频器回馈电能，抑制直流电压升高。 本设计电梯为四层办公楼用的交流电梯，经过分析可知系统输入信号为26个，包括保护、工作状态选择、开/关门控制、位置检
3、测、呼梯、速度控制等 。输出信号21个，包括开/关门、上行、下行、控制变频器信号、报警器、指示灯等。根据以上情况选择三菱FX264MR PLC。变频器选用安川616G5 CIMR-G5A 4022通用变频器，技术特性为:可直接控制交流异步电动机的电流，使电动机保持较高的输出转矩;适用于各种应用场合，在低速下实现平稳起动并且极其精确的运行;它的自动调整功能可使各种电动机达到高性能的控制;它将U/f控制、矢量控制、闭环U/f控制、闭环矢量控制四种控制方式熔为一体，其中闭环矢量控制最适合电梯控制要求。 旋转编码器与主电动机同轴连接，通过PG卡(又名编码器连接板)对电动机测速和反馈电梯的位置 。选用O
4、MRON公司的1024脉动增量式光电脉冲旋转编码器。旋转编码器与电动机同轴连接，产生A、B两相脉冲。当A相脉冲超前于B相脉冲90度时，认为电动机处于正转状态;当A相脉冲滞后于B相脉冲90度时，认为电动机处于反转状态。根据A、B相脉冲的相序，可判断电动机的转向。根据A、B脉冲的频率(或周期)可测得电动机的转速。若以A、B相脉冲的前沿或后沿产生计数脉冲，可以形成代表正向位移和反向位移的脉冲序列。旋转编码器将此脉冲输出给PG卡，PG卡再将此反馈信号送给变频器，以便进行运算调节。3 电梯的工作过程 电梯一次完整的运行过程，就是曳引电动机从起动、匀速运行到减速停车的过程。PLC接收来自操作面板和呼梯盒的
5、召唤信号、轿厢和门系统的功能信号以及井道和变频器的状态信号 ，经程序判断与运算后实现电梯的集选控制，PLC在输出显示和监控信号的同时向变频器发出运行方向、启动、加速、减速、运行和制动停梯信号。 曳引电动机正转(或反转)控制及高速控制信号有效时，电动机开始从0Hz到50Hz开始起动，起动时间在3S左右，然后维持50Hz的速度一直运行，完成起动及运行段的工作。当换速信号到来后，PLC撤消高速信号，同时输出爬行信号，此时爬行的输出频率为6Hz。从50Hz到6Hz的减速过程在3S之内完成，当达到6Hz速度时电梯停止减速，并以此速度爬行。当平层信号到来后，PLC撤消爬行信号，同时发出停梯信号，此时电动机
6、从6Hz减速到0Hz，电梯停梯。正常情况下，在整个起动、运行、减速爬行段内，变频器的零速输出点一直是闭合的，减至0HZ之后，零速输出点断开，通过PLC抱闸及自动开门，电梯运行曲线如图2所示。 图2中运行曲线可通过变频器进行设置，也可通过配置运行曲线输入板。本系统采用变频器进行参数设置:令C1-01=3s,设置加速起动时间为3s;令C1-02=3s,设置减速时间为3s;令D1-02=50Hz,设置快车运行速度;D1-03=6Hz，设置爬行速度。4 电梯运行中位置信号的检测作为一种载人工具，在位势负载下，除要求安全可靠还必须运行平稳、乘坐舒适、停靠准确。采用变频器调速双闭环控制可基本满足要求。在不
7、增加硬件电路的基础上，利用现有的旋转编码器在构成速度闭环的同时，也可构成位置闭环控制。目录一 PLC的简介-31.1 PLC的概念.31.2 PLC的发展阶段.41.3 PLC的组成及工作原理.51.4 PLC的特点及功能.9二 电梯的概述-112.1 电梯的定义.112.2 电梯的分类.112.3 电梯的主要机械部件.12三 电梯的电力驱动系统-143.1 电梯电力驱动系统的定义及构成.143.2 电梯电力驱动系统的要求.143.3 交流感应电动机的转速调节及其评价.143.4 交流调速电梯的运行工艺过程.153.5 交流双速电梯的主驱动系统.163.6 三相交流双速异步电动机的拽引系统.1
8、7四 PLC在电梯控制中的应用-184.1 电梯的启动所需条件.184.2 电梯停车所需的条件.184.3 设备选型.184.4 电梯控制系统原理框图.184.5 输入输出分配表.194.6 程序的编写.21结 束 语-27致 谢-28参考文献-31 一 PLC的简介1.1、PLC的概念可编程控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC或PC，在现代工业控制中占有重要地位。本文对其基础知识进行简要介绍。可编程控制器（Programmable Controller）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Pro
9、grammable Logic Controller）， 简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制随着技术的发展这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。国际电工委员会（IEC）先后颁布了PLC 标准的草案第一稿，第二稿，并在1987 年2 月通过了对它的定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并
10、通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”PLC 问世以来，尽管时间不长，但发展迅速。为了使其生产和发展标准化，美国电气制造商协会NEMA（National Electrical Manufactory Association） 经过四年的调查工作，于1984 年首先将其正式命名为PC（Programmable Controller），并给PC 作了如下定义:“PC 是一个数字式的电子装置，它使用了可编程序的记忆体储存指令。用来执行诸如逻辑，顺序，计时，计数与演算等功能，并通过数字或类似
11、的输入/输出模块，以控制各种机械或工作程序。一部数字电子计算机若是从事执行PC 之功能着，亦被视为PC，但不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器。” 随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已经扩展到了几乎所有的工业领域。当前用于工业控制的计算机可以分为几类，类如可编程序控制器、基于PC总线的工业控制计算机、基于单片机的测控装置、用于模拟量闭环控制的可编程调节器、集散控制系统（DCS）和现场总线控制系统（FCS）等。PLC的应用广、功能强大、使用方便，是现代工业自动化的主要设备之一。PLC已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中，PLC在其他领域，例如民用和家庭自动化
12、的应用也得到了迅速的发展。1.2、PLC的发展阶段虽然PLC 问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模、超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，PLC 也迅速发展，其发展过程大致可分三个阶段：1. 早期的PLC（60 年代末70 年代中期）早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC 多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等。它在硬件上以准计算机的形式出现，在I/O 接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能
13、力。在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式梯形图。因此，早期的PLC 的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。其中PLC 特有的编程语言梯形图一直沿用至今。 2. 中期的PLC（70 年代中期80 年代中后期） 在70 年代微处理器的出现使PLC 发生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC 的中央处理单元（CPU）。 这样，使PLC 得功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除
14、了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC 得应用范围得以扩大。 3. 近期的PLC（80 年代中后期至今） 进入80 年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC 所采用的微处理器的当次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC 的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC 软、硬件功能发生了巨大变化。 1.3、PLC的组成及工作原理PLC各组成部件及作用1. CPU是PLC的核心部分。与通用
15、微机CPU一样，CPU在PC系统中的作用类似于人体的神经中枢。其功能：1) 用扫描方式（后面介绍）接收现场输入装置的状态或数据，并存入输入映象寄存器或数据寄存器；2) 接收并存储从编程器输入的用户程序和数据；3) 诊断电源和PC内部电路的工作状态及编程过程中的语法错误；4) 在PC进入运行状态后：a) 执行用户程序产生相应的控制信号（从用户程序存储器中逐条读取指令，经命令解释后，按指令规定的任务产生相应的控制信号，去启闭有关的控制电路）b) 进行数据处理分时、分渠道地执行数据存取、传送、组合、比较、变换等动作，完成用户程序中规定的逻辑或算术运算任务c) 更新输出状态输出实施控制（根据运算结果，
16、更新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容，再由输入映象寄存器或数据寄存器的内容，实现输出控制、制表、打印、数据通讯等）2. 存储器系统程序存储器存放系统工作程序（监控程序）、模块化应用功能子程序、命令、解释、功能子程序的调用管理程序和系统参数，不能由用户直接存取。 用户程序存储器存放用户程序。即用户通过编程器输入的用户程序，可以由用户直接存取。功能存储器（数据区）存放用户数据PC的用户存储器通常以字（16位/字）为单位来表示存储容量。注意：系统程序直接关系到PC的性能，不能由用户直接存取，所以，通常PC产品资料中所指的存储器形式或存储方式及容量，是指用户程序存储器而言。3. I/O输入/输出
17、部件（I/O模块：接口电路、I/O映像存储器）I/O输入/输出部件CPU与现场I/O装置或其他外部设备之间的连接部件。PLC提供了各种操作电平与驱动能力的I/O模块，以及各种用途的I/O组件供用户选用：1) 输入/输出电平转换2) 电气隔离3) 串/并行转换4) 数据传送5) A/D、D/A转换6) 误码校验7) 其他功能模块8) I/O模块可与CPU放在一起，也可远程放置。通常，I/O模块上还具有状态显示和I/O接线端子排。4. 编程器等外部设备编程器PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的工具作用：1) 用于用户程序的编制、编辑、调试、检查和监视2) 通过键盘和显示器去检测PLC内部状
18、态和参数3) 通过通讯端口与CPU联系，实现与PLC的人机对话分类：1) 简单型只能联机编程；只能用指令清单编程2) 智能型既可联机（Online），也可脱机（Offline）编程；可以采用指令清单（语句表）、梯形图等语言编程。常可直接以电脑作为编程器，安装相关的编程软件编程注意：编程器不直接加入现场控制运行。一台编程器可开发、监护许多台PLC的工作。其他外设：磁盘、光盘、EPROM写入器（用于固化用户程序）、打印机、图形监视系统或上位计算机等等。5. 电源内部电源开关稳压电源，供内部电路使用；大多数机型还可以向外提供DC24V稳压电源，为现场的开关信号、外部传感器供电。外部电源可用一般工业电
19、源，并备有锂电池（备用电池），使外部电源故障时内部重要数据不致丢失。1. PLC的工作原理最初研制生产的PLC 主要用于代替传统的由继电器接触器构成的控制装置，但这两者的运行方式是不相同的： 继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式，即如果这个继电器的线圈通电或断电，该继电器所有的触点（包括其常开或常闭触点）在继电器控制线路的哪个位置上都会立即同时动作。 PLC 的CPU 则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点（包括其常开或常闭触点）不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。 为了消除二者之间由于运行方式不同而造成的差异，考虑到继电器控
20、制装置各类触点的动作时间一般在100ms 以上，而PLC 扫描用户程序的时间一般均小于100ms，因此，PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式扫描技术。这样在对于I/O 响应要求不高的场合，PLC 与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。1) 输入采样阶段：在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况
21、下，该输入均能被读入。2) 用户程序执行阶段：在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的
22、梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。2. PLC的扫描技术当PLC 投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC 的CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 1) 输入采样阶段 ：在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O 映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输
23、入状态和数据发生变化，I/O 映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 2) 用户程序执行阶段 ：在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM 存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O 映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 即在用户程
24、序执行过程中，只有输入点在I/O 映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O 映象区或系统RAM 存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。3) 输出刷新阶段 ：当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC 的真正输出。1.4、 PLC的特点及功能PLC的特点1. 高可
25、靠性 1) 所有的I/O 接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC 内部电路之间电气上隔离。 2) 各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为1020ms。 3) 各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。 4) 采用性能优良的开关电源。 5) 对采用的器件进行严格的筛选。 6) 良好的自诊断功能，一旦电源或其他软、硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。 7) 大型PLC 还可以采用由双CPU 构成冗余系统或有三CPU 构成表决系统,使可靠性更进一步提高。 2. 丰富的I/O 接口模块 PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流、开关量或模拟量、电压或电流、脉
26、冲或电位、强电或弱电等有相应的I/O 模块与工业现场的器件或设备，如： 按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、控制阀 直接连接；另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块；为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。 3. 采用模块化结构 为了适应各种工业控制需要除了单元式的小型PLC 以外绝大多数PLC 均 采用模块化结构PLC 的各个部件包括CPU 电源I/O 等均采用模块化设计由 机架及电缆将各模块连接起来系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合 4. 编程简单易学 PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式对使用者来说 不需要具备计算机的
27、专门知识因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握 5. 安装简单维修方便 PLC不需要专门的机房可以在各种工业环境下直接运行使用时只需将现 场的各种设备与PLC 相应的I/O 端相连接即可投入运行各种模块上均有运行和 故障指示装置便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构因此一旦某模块发生故障用户可以通过更换模块的方法使系统迅速恢复运行。PLC的功能1. 数据采集与输出。2. 控制功能。包括顺序控制、逻辑控制、定时、计数等。3. 数据处理功能。包括基本数学运算、比较、对字节的运算、PID运算、滤波等。4. 输入/输出接口调理功能。具有A/D、D/A转换功能，通过I/O模块完成对模拟量的
28、控制和调节，具有温度、运动等测量接口。5. 通信、联网功能。现代PLC大多数都采用了通信、网络技术，有RS232或RS485接口，可进行远程I/O控制，多台 PLC可彼此间联网、通信，外部器件与一台或多台可编程控制器的信号处理单元之间，实现程序和数据交换，如程序转移、数据文档转移、监视和诊断。在系统构成时，可由一台计算机与多台PLC构成集中管理、分散控制的分布式控制网络，以便完成较大规模的复杂控制。通常所说的SCADA系统，现场端和远程端也可以采用PLC作现场机。6. 支持人机界面功能。提供操作者以监视机器/过程工作必需的信息。允许操作者和PC系统与其应用程序相互作用，以便作决策和调整，实现工
29、业计算机的分散和集中操作与监视系统。7. 编程、调试等，并且大部分支持在线编程。二 电梯的概述随着我国社会经济的迅猛发展，人民物质文化生活水平日益提高，伴随建筑业的发展，为建筑物内提供上下交通运输的电梯工业也在日新月异地发展着。电梯已不仅是一种生产环节中的重要设备，更是一种人们频繁乘用的交通运输设备。为了确保电梯正常运行、安全使用，必须要了解电梯、管理电梯、维护好电梯。2.1、电梯的定义电梯是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倾角小于15度的钢性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。它适用于装置在两层以上的建筑内，是输送人员或货物的垂直提升设备的
30、交通工具。 2.2、电梯的分类1. 按用途分类：1) 客梯 代号K 为运行乘客而设计的电梯,有完善的安全装置.2) 货梯 代号H 为运送货物而设计的电梯,通常有人操作,有必备的安全装 置.3) 客货梯 代号L 主要用作运送乘客,但也可运送货物,它与客梯的区别在于轿厢内部装饰结构不同.4) 病床电梯 代号B 为运送病床而设计的电梯,具有轿厢长而窄的特点.5) 住宅电梯 代号Z 供住宅楼使用的电梯,一般采用下集选控制方式,轿厢内部装饰较简单.6) 杂物电梯 代号W 供图书馆,办公楼,饭店运送图书,文件,食品等.不容许人员进入电梯,结构简单,无乘人必备的安全装置.7) 船舶电梯 代号C 用于船舶上的
31、电梯,能在船舶摇晃中正常工作.8) 观光电梯 代号G 轿厢壁透明供乘客观光之用.2. 按驱动系统分类：1) 交流电梯 曳引电动机是交流电机.，当电机是单速时,称为交流单速电梯；当电机是双速时,称为交流双速电梯；当电机具有调压调速装置时,称为交流调速电梯.；当电机具有调压调频调速装置时,称为变频调速电梯。2) 直流电梯 曳引电动机是直流电机，分为直流有齿和直流无齿电梯。3) 液压电梯 靠液压传动的电梯,分为柱塞直顶式和柱塞侧置式。4) 齿轮齿条式电梯(一般为工程电梯)。3. 按操作控制方式分类1) 门外按钮控制小型杂物电梯2) 内外按钮控制自动门电梯：该电梯是一种乘客自己操作的电梯，电梯在各层站
32、分别设有一个召唤按钮。轿厢操作箱上则设有与停站数相等的相应的指令按钮，某一层等待电梯的乘客按下召唤按钮，就能使不被占用的轿厢到来，电梯停靠时立即自动开门，乘客进入轿厢后，按下他要去的楼层的指令按钮，电梯就自动关门，自动行驶到该站。每次停靠时，电梯自动进行减速、平层、开门。3) 集选控制电梯：该电梯是一种乘客自己操作或有时也可以有专职司机操作的自动电梯。电梯在底层和顶层分别设有一个向上或向下的，而在其它层站设有向上、下两个召唤按钮。集选控制轿厢操作箱上则设有与停站数相等的相应的指令按钮，当进入轿厢的乘客按下指令按钮，指令信号就被登记。电梯在向上过程中按登记的指令信号和向上召唤信号逐一停靠，直到有
33、这些信号登记的最高层站和有向下召唤登记的最底层为止，然后又反向向下安置指令及向下召唤信号逐一停靠。每次停靠时电梯自动进行减速、平层、开门。2.3、电梯的主要机械部件1、轿厢；2、电梯门；3、开关门机构；4、层门门锁；5、机械安全装置电梯中限速器、安全钳装置是十分重要的机械安全保护装置。它的作用在于：因机械或电气的某种原因，例如断绳或失控使电梯超速下降时当下降速度达到一定限值时，将轿厢擎停在导轨上。不论是限速器还是安全钳都不能单独完成上述任务。上述任务的完成是靠它们的配合动作来完成的。 下图是电梯的基本结构剖视图及机械部件说明：（见图2-1）1-减速箱； 2-曳引轮；3-曳引机底座； 4-导向轮
34、；5-限速器；6-机座；7-导轨支架；8-曳引钢丝绳；9-开关碰铁； 10-紧急终端开关；11-导靴； 12-轿架；13-轿门； 14-安全钳；15-导轨； 16-绳头组合；17-对重， 18-补偿链；19-补偿链导轮； 20-张紧装置；21-缓冲器； 22-底坑；23-层门； 24-呼梯盒；25-层楼指示灯； 26-随行电缆；27-轿壁； 28-轿内操纵箱；29-开门机； 30-井道传感器；31-电源开关； 32-控制柜；33-曳引电机； 34-制动器（图2-1） 三 电梯的电力驱动系统3.1、电梯电力驱动系统的定义及构成电梯的电力驱动系统分为两大类：交流驱动系统和直流驱动系统，由以下几部分
35、组成。（请看图3-1）电源传动机构2电动机3自动系统4电梯轿厢1 图3-13.2、电梯电力驱动系统的要求电梯的电力系统要求是：“快、稳、准”3.3、交流感应电动机的转速调节及其评价 以三相交流感应电动机为驱动的交流电梯中，在现有的条件下， 交流电梯的运行速度一般均在1m/s以下。而lm/sV2.0m/s则属 交流调速（或称快速）电梯的范畴 。1. 改变三相交流感应电动机定子电压转速调节特性：这种调速方法的拽引电机工作在非正常状态下，如果长期处于低于额定电压下的运行，虽达到调速的目的，但其能耗、特性硬度、最大转矩等特性均低于额定电压时的情况，因此这种调速方法是不经济的，且性能也不理想，故这种调速
36、方法今仅用于起动和制动的短暂时间内，以限制起动电流和改善电梯的舒适感。由公式n060f/p中可知，当电动机的极对数P改变时交流感应电动机的同步转速n0也将改变。所以，交流电梯中也常用改变电动机极对数P的方法获得电梯所需的转速调节特性。这种具有二种以上极对数的电动机，我们通常称之为双速、三速电动机。这种电动机的定子绕组有两种结构形式：A各独立统组的多速电动机（例如JTD系列电动机）；B按特殊接线方法而改变极对数的单绕组多速电动机（例如YTD系列电动机）。2. 改变三相交流感应电动机定子绕组的极对数时的转速：只能是有极的调节交流感应电动机的转速而不是无极的，因此在转速的调节过程中，即从一个极对数相
37、对应的速度调节至另一极对数相对应的转述过程中，必定要采取有效措施防止电梯系统给乘客带来不舒服感觉和对机械传动系统产生冲击，这样为了转速的调节需添置众多的附加设备（例如接触器、电阻或电抗器等）。 假若在改变电动机极对数P的调节过程中，如保持其他参数基本不变，则从前面的式子和图中可以看出，对同一电动机的不同极对数P时的机械特性曲线基本上是平行的。这是我们十分希望的调速特性。也就是希望其调速后新的机械特性硬度p保持不变，这样才能保证交流双速电梯在不同负荷时其停层准确且保持不变。由于在同一定子内需要布置两套三相统组（或改变单相统组的不同接线方法），则其不同极对数时相应的磁通量和功率是不一样的，因而极对
38、数P越大，其最大转矩 Mk也将有稍许变化。3. 外力口涡流制动器等的转速调节特性 ：在交流电梯中除了三相交流感应电动机的本身进行速度调节外，还可以利用外加器件调节交流感应电动机的最后输出速度。这种情况常见的有：在电机内的一个独立统组中加一个可控制的直流电流或在交流感应电动机的轴端加一个可控制的涡流制动器。但比较理想且控制方便的是涡流制动器的速度调节方法。 虽然这种调速方法的机械特性曲线较为理想，但其能量消耗是大的，而且把电动机的原有动能全部消耗在涡流制动器的发热上了。3.4、交流调速电梯的运行工艺过程 首先接通电梯的总电源及控制电源、照明电源；把电梯的层门和轿厢门打开；司机进入电梯轿厢内，合上
39、轿厢内操作箱上应该合上的各种开关，并点亮轿厢内的照明灯；司机根据轿厢内乘客欲往的楼层或轿厢内无乘客时根据某个楼层的厅外召唤信号，司机锨按操作箱上相应的一个楼层或几个楼层数的指令按钮；自动定出电梯的运行方向；司机先按起动开车按钮；自动关门；自动起动；分级加速至稳速运行；在接近目的楼层时，井道内该层永磁开关自动发出减速信号；自动分级减速制动；自动平层停车；自动开门，让乘客出入电梯轿厢；司机再次掀按起动开车按钮，电梯内可以有专职司机操作，也可以有进入轿厢内的乘客自己操作，也可以有某个或几个楼层的厅外召唤信号而把电梯召唤来，而且在运行应答完最后一个（即最远一个）召唤信号后，电梯即可自动换向。但是楼层厅
40、外召唤信号的作用只有在电梯门关闭后方可起作用，此即所谓电梯轿厢内的指令信号“优先”于 厅外召唤信号。3.5、交流双速电梯的主驱动系统1. 主驱动系统的结构原理：此交流双速电梯的主驱动系统结构原理： 三相交流异步电动机定子内具有两个不同极对数的绕组。国内一般为 6极（同步转速为 1000rmin）和 24极（同步转速为 250rmin）两个统组。这两个统组可以是各自独立的双绕组（例如JTD系列电 动机），也可以是单绕组双速。 这种主驱动系统的工作过程如下：快速绕组（6极）作为起动和稳速（即额定速度）运行之用；而慢速绕组（24极）作为制动，减速平层停车之用。起动按时间原则，串电阻，电抗一极加速；而
41、减速制动也按时间原则进行两极在发电制动减速，以慢速绕组进行低速稳定运行，直到平层车。2、交流双速电梯的主要性能与特点 ：1) 这种电梯的交流电动机具有两种速度，这样就使起动与稳定运行时具有较高的速度，从而可以大大提高电梯的输送能力。同时它又具有准确停层所需的较低速度，也保证了电梯的停层准确度。所以该电梯的运行效率比单速电梯有很大的提高。2) 主驱动系统虽然比单速电梯的复杂，但相对其他电梯来说还是比较简单的。系统虽然有级调速，但可以分别对高低速进行控制和调节。因此电梯的运行效率和性能得到相当大的提高和改善，从而使得这种驱动系统在一般低速电梯中得到广泛的应用。3) 这种电梯主驱动系统的制动和减速过
42、程是采用低速绕组的再生发电制动原理，即在减速开始的瞬间，快速绕组虽然从电网撤出，并立即把低速绕组接入电网而电动机的实际转速因电梯机械传动系统的惯性，仍维持在原快速状态时的转速。因此，对低速绕组来说此时的实际转速已大大高于低速绕组的同步转速，从而在低速绕组中产生再生发电制动减速过程。对低速绕组来说，电动机处于发电机的工作状态，即把快速运行时所具有的功能反馈到电网中去。这样的减速制动方式是较经济的，电能消耗相对较少。3.6、三相交流双速异步电动机的拽引系统三相交流双速异步电动机的拽引系统 1. 此种交流电动机具有两种速度，这样可以使起动与稳定运行时具有较高的速度，从而可太大的提高电梯的输送能力。同
43、时它又具有准确停层所需的较低速度，也保证了电梯停层准确度（对额定速度为1.OMS时，一般停层准确度为 3 OMM。所以电梯的运行效率较单速电梯时大大提高。2. 该驱动系统虽然比单速电梯的复杂，但相对其他电梯来说还是比较简单的。系统虽然有级调速，但可以分别对高低速进行控制和调节。 因此电梯的运行效率和性能得到相当大的提高和改善，从而使得这种驱动程序系统在一般低速电梯中得到广泛的应用。 3. 这种电梯驱动系统和减速过程是采用低绕组的再生发电制动原理，即在减速开始的瞬间，快速绕组虽已从电网撤出，并立即把低速绕组接入电网而电动机的实际转速因电梯机械传动系统的惯性，仍维持在原快速状态时的转速。因此，对低速绕组
