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6层6站交流载货电梯电气控制系统设计文献综述

 2020-06-14 16:30:56  

文献综述

1.1电梯的起源与发展

随着社会的发展,建筑物规模越来越大,楼层越来越多。所以,对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。尽管交流电动机结构简单,造价便宜,但在调速性能方面却难以满足更高的要求[4]。而对直流电动机来讲,由于后来采用了发电机#8212;#8212;电动机组调速系统,能较好地满足电梯调速的更高要求。因此,在20世纪前半叶,电梯的电力拖动,尤其是高层建筑物中的电梯速度的调节,几乎都是采用直流调速系统来实现的。[13]

1900 年美国奥梯斯电梯公司制造出世界上第一台自动扶梯。

1915 年已设计成功电梯自动平层控制系统。

1933 年美国制造出 6m/s 的高速电梯。

在第二次世界大战以后,美国的建筑业得以快速发展,促使电梯也进入发展时期,新技术被广泛用于电梯。

1949 年研制出 4-6 台电梯的群控系统。

1955 年出现了真空电子管小型计算机控制的电梯。

1962 年在美国己出现了 8.5m/s 的超高速电梯。

在1967 年将固体晶闸管用于电梯拖动系统。随着电力电子技术的发展,在用晶闸管取代直流发电机#8212;#8212;电动机组的同时,研制出了交流调压调速系统,使交流电梯的调速性能得到了明显改善。[14]

1976 年将微处理器应用于电梯。

1977 年日本三菱电机株式会社开发出了 10m/s 的超高速电梯。

至此,电梯的控制技术有了很大发展。

进入 80 年代,电梯控制技术又有了新的变化。由于固体功率器件的不断发展和完善以及微机技术的应用,出现了交流变频调速系统。

1984年在日本己将其用于 2m/s 以上的高速电梯。[12]

1985 年以后,又将其延伸到中、低速交流调速电梯。交流变频调速技术被认为是电梯行业的当代技术。

1985年日本生产出世界上第一台螺旋式自动扶梯,使其明显减少了占地面积。

1993年日本生产的 12.5m/s 世界上最高速的交流变频调速电梯已投入运行。

当前,在电梯电力拖动方面,除了大容量电梯还采用直流拖动系统以外,用交流变频调速方式取代直流调速方式,已成为高速电梯的主流。[11]

1.2 载货电梯的特点与技术现状

载货电梯是主要为运送货物而设计的并有人伴随的电梯,通常有专职司机操作。一般用在事业单位、商场、工矿企业、仓库等场所,货梯的楼层停站大多数在 10 层以下,运行速度一般在 0.63m/s 以下。[5]

解放前,全国总共只有电梯2000台,货梯的数量就更加的微乎其微,而且国内几乎没有电梯生产企业。解放后,随着我国经济建设的发展,电梯企业应运而生。我国的电梯企业由60年代开始起步,到了70 年代己初具规模。[10]

改革开放后,随着经济的快速发展,我国载货电梯的需求量急剧上升。在我国通过引进国际电梯标准以及发达国家的先进产品和技术,产生了一支以中外合资企业为主体的外向型企业队伍。[21]如中国迅达公司、天津奥梯斯公司、上海三菱公司、苏州迅达公司和广州电梯工业公司等企业,就是通过合资和补偿贸易方式,引进发达国家的先进管理和技术,不断改善现有产品结构和管理体制,使企业素质和产品质量都提高到了一个新水平,推出一代电梯新产品。为我国载货电梯的快速发展奠定了坚实的基础。[6]

2.1电梯的种类

1) 按运行速度分类[3]

①超高速电梯(3m/s-10m/s 或更高的电梯,通常用于超高层建筑物内)。

②高速电梯(2-3m/s 的电梯。如 2m/s,2.5m/s,3m/s 等通常用在 16层以上的建筑物内)。

③快速电梯(gt;lm/s 而lt;-2m/s 的电梯。如 1.5m/s,1.75m/s;通常用在10 层以上的建筑物内)。

④低速电梯(lm/s 及以下的电梯。如 0.25,0 .5,0 .75,1m/s;通常用在 10 层以下的建筑或客货两用电梯或货梯)。

2) 按用途分类[20]

①乘客电梯 ②载货电梯 ③客货(两用)电梯

代号:TK 代号:TH 代号:TL

④病床电梯 ⑤住宅电梯 ⑧杂物电梯

代号: TB 代号:TZ 代号:TW

⑦船用电梯 ⑧观光电梯 ⑨车辆电梯

代号: TC 代号:TG 代号:TQ 3)

按有无司机分类[15]

① 有司机电梯 必须有专职司机操纵

. ② 无司机电梯 不需要专门司机,而由乘客自己操纵,具有集选功能。

② 有无司机电梯 根据电梯控制电路及客流量等,平时可改由乘客自己操纵电梯运行,客流大或必要时可由司机操纵。

4) 按操纵控制方式分类[2]

①手柄控制电梯 ②按钮控制电梯 ③信号控制电梯

代号: S (手柄) 代号:A(按钮) 代号:KH(信控)

③ 选控制电梯 ⑤下(或)上集选控制电梯

④ 代号:JX(集选) ⑥并联控制电梯 ⑦梯群程序控制电梯

代号: BL (并联) 代号:QK(群控) ⑧梯群智能控制电梯

⑨微机控制电梯 代号: W (微)

5) 按拖动方式分类[16]

①直流电梯 ②交流电梯 ③液压电梯

代号:Z 代号:J 代号:Y

⑤ 轮齿条电梯 ⑤螺杆式电梯 ⑥直线电机驱动电梯

2.2 电梯的主要组成

电梯是把机电合成一体的大型复杂产品,为了研究的方便,必须首先对电梯的总体结构有概括认识

2.2.1 电梯在空间上的组成

一部电梯总体的组成有机房、井道、轿厢和层站四个部分,也可看成一部电梯占有了四大空间。[7]

(1) 轿厢

所属的主要构件:轿顶轮、轿厢架、轿厢底、轿厢门、自动门机构、自动安全触板、平层感应器、护脚板、导靴、对重、电话、绳头板。

(2) 井道

所属的主要构件:轿厢导轨、对重导轨、导轨支架和压道板,对重轮、随线电缆、极限开关、端站限位开关、轿厢中间接线盒。

(3) 机房

所属的主要构件:控制柜、承重梁、导向轮、限速器、选层器、极限开关。

(4) 层站

所属的主要构件:层楼显示器、自动层门钥匙开关、手动钥匙开关、层门门锁、层门框、层门地坎、呼梯钮、到站钟。

2.2.2 电梯功能的组成

(1) 导向系统[17]

功能:限制轿厢和对重的活动自由度,使轿厢和对重只能沿着导轨作上、下运动。

组成的主要构件与装置:轿厢的导轨、对重的导轨及其导轨架。[8]

(2) 曳引系统

功能:输出与传送动力,驱动电梯运行。

组成的主要构件与装置:曳引机、曳引钢丝绳、导向轮、反绳轮等。

(3) 轿厢

功能:用以运送乘客和(或)货物的组件,是电梯的工作部分。

组成的主要构件与装置:轿厢架和轿厢体。

(4) 门系统

功能:乘客或货物的进出口,运行时层、轿门必须封闭,到站时才能打开。

组成的主要构件与装置:轿厢门、层门、开门机、联动机构、门锁等。

(5) 重力平衡系统

功能:相对平衡轿厢重力以及补偿高层电梯中曳引绳长度的影响。[18]

组成的主要构件与装置:对重和重力补偿装置等。见附件。

(6)电器控制系统

功能:对电梯的运行进行操纵和控制。

3 本文的研究内容、目的与意义

当今世界,电梯的生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度的标志之一。在一些发达的工业国家,电梯的使用相当普遍。

世界上有名的几家电梯公司,诸如:美国奥梯斯公司、瑞士讯达公司、日本三菱和日立公司、芬兰科恩等,其电梯的产量已占世界市场的51%。其中,奥梯斯公司和三菱公司是世界上最大的电梯生产企业。[9]

早期的电梯控制装置主要是由继电器、接触器控制逻辑电路组成,存在功能弱、故障多、寿命短等缺点。目前,已经广泛采用可编程序控制器(PLC)来控制电梯,PLC

作为新一代工业控制器,以其接线简单,高可靠性和技术先进性,在货梯控制中得到广泛应用,从而使货梯由传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向,成为当前电梯控制和技术改造的热点之一。[1]

本设计的目的就在于用PLC代替传统的继电器接触控制逻辑电路,充分利用PLC的优点和交流变频变压调速系统,通过串行通讯和远程监控使货梯的实际运行更加的安全、高效。[19]

参考文献:

[1]赵明等.工厂电器控制设备(第二版)[M].机械工业出版社,2002

[2]高勤.电器及PLC 控制技术[M].高等教育出版社,2002

[3]杜金城.电气变频调速设计技术[M].中国电力出版社,2001

[4] John sons D. G.编著.Programmable controllers for factory automation N.Y. Marcel Dekker ,1987

[5]阮礽忠.常用机械电气控制手册[M].福建科学技术出版社,2004

[6]SIEMENS公司.S7}(})可编程控制器使用手册「Z]

[7]孙振强.可编程控制器原理及应用教程[M].清华大学出版社,2005

[8]袁任光.可编程序控制器(PLC)应用技术与实例[M].华南理工大学出版社,2000

[9] Tapio Tyni,Jari Ylinen.Evolutionary bi-objective optimization in the elevator car routing problem. European Journal of Operational Research ,2006

[10]陈家盛.电梯结构原理及安装维修[M].机械工业出版社,1990

[11]张汉杰,王锡仲.现代电梯控制技术[M].哈尔滨工业大学出版社,2001

[12] 肖功赠.VVVF变频器在电梯系统改造中的应用[J].自动化博览,2000

[13] Jiangyan Zhang,Tielong Shen,Riccardo Marino.Model-based cold-start speed control scheme for sparking ignition engines.Control Engineering Parctice, 2010

[14] 黄晓红,全一兵,黎绍发.PLC在电梯变频控制系统中的应用[J].机电工程技术,2004

[15]张万忠.可编程控制器入门与应用实例(西门子 S7-200 系列)[M].中国电力出版社,2005

[16] 汪晓光,孙晓瑛,王艳丹等.可编程控制器原理及应用(下册)[M].机械工业出版社,2002

[17] Berger Hans编著.Programmable controllers Berlin Siemens Aktiengesellschaft , 1993

[18] 国家石油和化学工业局.HG/T 20700-2000.可编程控制器系统设计规定[M].国家石油和化学工业局,2001

[19] J.Jamaludin, N.A.Rahim, W.P.Hew. Development of a self-tuning fuzzy logic controller for intelligent control of elevator systems. Engineering Application of Artificial intelligence,2009

[20] 郭宗仁等.可编程控制器应用系统设计及通信网络技术[M].人民邮电出版社,2002

[21] YamashitaT. Development in mouldoscillation. Proc.con-cast workshop on slabcasting,1987

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