第四章电梯的电气控制系统介绍.ppt

1 电梯的电气控制系统 2 重点内容 什么是电气的控制系统 它的重要性如何 简述控制系统由哪几种型式组成 并指出它们各自的优缺点 试述PLC的工作原理 试述电梯的开关门分别在哪些状态和情况下受到不同的控制 简述电梯检修运行应遵循的要求和其控制的方式和思路 试述电子式选层器的工作原理 并指出哪些基本控制单元将直接受其影响 3 电气控制系统 电梯是一种运输工具 它总是按照轿厢内指令 层站召唤信号的要求来进行起动 运行 减速制动和停站的 而这些动作和辅助的选层定向 平层 再平层 开关门 检修运行 安全保护等动作都是由电气控制系统的逻辑控制来实现的 因此 电气控制系统不仅是电梯的灵魂 决定了电梯运行性能的好坏 而且还是安全运行和功能扩展的基本保障之一 4 控制系统组成 继电器逻辑线路PLC系统逻辑线路微电脑系统逻辑线路 5 继电器逻辑线路 继电器逻辑线路就是通过一系列的硬触点开关和其它继电器的常开或常闭触点来控制一些继电器通 断 电 其常开 闭 触点再参与另一些继电器的通 断 电控制 直至接触器的动作 所连接的一整套线路和元器件组合 接触器就是大容量输出触点的继电器 下图为一个交流电机单向运转的启停控制 运行线路图 6 继电器逻辑线路 QA为启动按钮TA为急停按钮C为继电器 7 PLC系统逻辑线路 由PLC为主的控制连接线路就是PLC系统逻辑线路 一般由于PLC输出接口 开关 受到容量的限制和为防止干扰 需要设置一些硬触点 因此控制逻辑线路都由PLC不和少量的继电器共同组成 8 PLC内部结构功能图 9 PLC主要功能模块 输入模块存贮模块编程器CPU 10 PLC主要功能模块 输入模块 它主要采集接收外部指令元件 控制单元和检测单元的信号并送上总线到用户数据区 RAM 其输入方式有二种 一种是数字量 开关量 直接输入 一种是模拟量通过特定的A D单元进行输入 输入部件均是带有光电藕合的电路 将PLC与外部电路隔离开来 以提高PLC的抗干扰能力 所能够输入的输入量个数受到所用PLC的设计点数限制 当然还可以采用扩展另外的功能模块的方式来扩充 11 PLC主要功能模块 存贮模块 一般由EPROM ROM RAM组成 EPROM用来存放用户程序 ROM固化了此PLC的基础运行程序 RAM则用来存放动态的设置参数和用户数据 有些机种把用户程序也放在RAM中 使用后备电池来保持程序和数据 以防止其因掉电而丢失 12 PLC主要功能模块 编程器 用来输入用户程序的装置 它还可以用来监视内部数据区的状态 方便调试 CPU 这是PLC的心脏 用来执行基础运行程序 并根据它解释运算用户程序产生数据 13 PLC的编程 在继电器逻辑控制线路的基础上 为了方便对其进行PLC编程 都预先要将线路规范为PLC能够用指令来实现的 横向以串接为主的逻辑功能连接图 即梯形图 实际上它与继电器逻辑线路基本相似 只是所用符号不一样罢了 由于不同类型PLC有不同的输入继电器地址分配编号和不同的指令系统 下图为前面继电器逻辑控制线路给出一种梯形PLC连接及程序的示例 14 继电器控制电路 15 PLC的工作原理 继电器的动作无非是产生其触点的导通或切断两种状态 如果我们用 1 来表示这个继电器触点的导通 用 0 来表示切断 并把这个 1 或 0 放在一个给定的内存单元中 这时这个内存单元的数值在 1 与 0 之间随着继电器 动作 而改变 完全表达了继电器动作的含义 进一步地 如果把继电器的动作用软件指令方式来控制实现 那么继电器逻辑控制工作就完全可以在PLC内部以软件 程序 和内存状态 数据值 来实现了 16 PLC的工作原理 因此 PLC在其RAM中专门把数据存贮区分类定义成输入继电器区 中间继电器区 特殊继电器区 计算区和输出继电器区 并给以特定的编号 地址 这样所有的 继电器元器件 都有了 我们只需要用程序语言把它们 连接 在一起就组成一套完整的逻辑控制系统 17 PLC的编程 继电器控制电路 PLC控制电路 18 PLC常用的指令 19 PLC的高级应用 PLC本身就是一个缩微的计算机系统 再加上提供的一系列指令系统 在编程和处理问题时 不仅仅局限于逻辑性联锁连接方式 我们还可以充分利用PLC本身的运算功能来解决一些用传统方式处理起来比较繁琐的问题和环节 20 微电脑系统逻辑线路 相当于用一台计算机来控制和实现逻辑功能的系统 与PLC相比 它具有以下区别和优势 1 采用了更高一级的CPU 使得处理速度和指令的复杂性得到本质的提高 2 有更宽广的存贮器做后盾 提高了软件设计的复杂性 并成为大规模化控制系统的保障条件 3 更加灵活 功能全面的软件设计范围 为人机交互图形化等智能化 人性化的实现打好了基础 4 更加方便 功能强大的扩展能力 为各种特殊要求的硬件 软件功能的实现提供了保障 5 使综合管理 多台控制 随机情况监视 汇总成为可能 21 电气控制系统 电梯的正常运行 动作都是由其各个部分的正常动作所协调控制来实现的 因此电梯的电气控制系统也就是电梯各部分的电气控制所协调组合的系统 下面我们就电梯的各个部分的电气控制和基本动作控制的方式和思路分别加以说明 22 电气控制系统组成 起动 减速制动控制轿内指令控制层站召唤线路选层 定向控制平层 再平层控制指层线路开关门控制检修运行控制消防运行控制超载控制电气安全控制线路 23 起动 减速制动控制 起动 KMvw或KMDw 上 下行继电器 制动继电器 KMM 运行继电器 降压运行 KMA1 这时快速绕组得到全压运行减速 平层减速信号KMM KML 慢车运行继电器 串电抗 电阻运行延时继电器 KMA2 受延时继电器1控制的短接继电器 串电抗运行 KMA3 这时电机慢速绕组得全压运行 24 起动 减速制动控制 制动 平层停站信号 KM系列继电器令 制动继电器今 这时电动机失电 制动器失电抱闸停止运转 其中 上 下行继电器是由控制系统经过自动定向线路 安全线路来决定 平层减速信号 停站信号均是由控制系统经过选层线路 平层线路来决定 而且我们看到为了限制起动电流 减小电网电压的波动及减小起动时的加速度 改善乘坐舒适感和防止对机件的冲击 在起动中都经过了一个定子串电阻 电抗 进行降压起动的过程 25 轿内指令线路 若电梯有n层站停靠 则轿厢内有n个轿内指令按钮 n个轿内指令继电器 n 2 2 2 n 1 个层站招唤按钮 2 n 1 个层站招唤继电器 一般的轿内指令线路见右图 其中1JD 2JD nJD为轿内指令继电器 1JD 2JD nJD为轿内指令按钮信号指示灯1JX 2JX nJX 为各层的层楼继电器的触点1A 2A nA为轿内各层站的指令按钮 26 轿内指令线路 当轿内2A按下后 轿厢不在第二层站则2JX 常闭 2J得电使2J 闭合形成自锁 同时2JD由2J得电点亮 完成选层指令动作 当轿厢到达第二层站 2JX 因2JX动作而打开 使2J掉电后2J 打开 同时2JD也掉电熄灭 完成到站消号动作 27 轿内指令线路 对于使用PLC或微电脑控制系统来说 只需把这样按钮信号直接输人PLC或微电脑输人端 信号灯接至其输出端 在其内部用软件指令来进行控制即可 当电梯停层站数较多时 直接将指令信号一个个单独地输人PLC或微电脑控制系统是不现实的 现在多采用矩阵编码或串行通信联接来实现众多指令的输入 比如有n个层站的电梯 其轿内指令信号 n个 可以由n 2条输人线通过矩阵编码或2条输人线通过串行通信联接的方式被PLC或微电脑系统采集 28 层站召唤线路 每个层站都有两个召唤按钮 除最上层和最下层外 因此控制电路中就增加了对其上行召唤和下行召唤分别处理控制方式 实际上 利用电梯桥厢运行的方向继电器就可以实现 顺向截梯 的原则 29 层站召唤线路 1AS 2AS n一1 AS为各层站上行召唤按钮 2AX 3AX nAX为各层站下行召唤按钮 SF1为上方向运行继电器触点 XF 为下方向运行继电器触点 1SD 2XD nXD为各层站召唤按扭信号指示灯 1CS 2CS 2CX nCX为各层站上 下行召唤指令继电器 30 层站召唤线路 当第二层站的2AS与2AX均被选中时 2CS 2CX均得电自保 若电梯轿厢下行至此 XF 与2JX 均打开致使2CX掉电熄灭2XD指示灯 此时2CS仍由2CS SF 2CS得电自保 若电梯轿厢上行至此 SFI 与2JX 均打开致使2CS掉电熄灭2SD指示灯 此时2CX仍由2CX XF 2CX得电自保 31 选层 定向控制 选层控制就是在电梯运行中如何给出正确的减速停站信号来正确响应电梯轿内指令或层站召唤信号 定向控制就是综合比较电梯现在的位置信号和轿内指令及层站召唤信号来决定电梯是上行还是下行 32 选层 定向控制 这里面的关键就是如何知道电梯现在所在的位置 产生轿厢位置信号的装置就叫选层器 目前主要有机械式 电气式和电子式三种型式 机械式的选层器靠与轿厢联动的施转触头组来判断轿厢的位置 现在已被淘汰不用了 电气式的选层器则多用磁性元件来反映位置信号 电子式选层器则在电梯井道中设有设置专门的感应装置 完全靠对电子脉冲计数和运算来分析得出电梯的位置信息 通常 我们在电动机轴端 与轿厢硬连接一起的钢带的钢带轮上 限速器旋转轮上均可以设置旋转编码器来产生电子脉冲 通过以上的一个或多个 可以相互参照和校核 旋转编码器所产生的脉冲 送由控制系统内部 软件 进行运算分析 可以得到准确的电梯位置信息 还可以方便进行各种 智能 控制 如减速点实时选取等 电子式选层器是今后发展的方向 33 平层 再平层控制 平层控制一般在层站平层区域都设有三个感应器 中间为门区感应器 上下两个为上平层和下平层感应器 当电梯上 下 行到这一层站附近需要响应指令平层停站时 下 上 平层感应器动作 控制系统使电梯以低速运行 直至门区感应器 上 下 平层感应器均动作 全部插入 使制动器抱闸 电动机失电 打开轿门 层门 完成平层动作 34 平层 再平层控制 再平层控制再平层是当因其它原因 如曳引绳弹性伸长 负载剧烈变化等 在电动机未运转的情况下 电梯偏离了平层位置 控制系统为此使电梯蠕动 电动机运转 再回到平层位置 再平层动作的控制方式与电梯的平层感应器相一致 这里以常见的双感应器和一个平层插板为例来说明 当电梯平层时 两个感应器都由平层插板隔离 插板插人状态 而动作 当电梯偏离了平层位置 则两个 上 下 平层感应器必有一个失去插板隔离而复位 另一个保持动作 这样控制系统根据上 下平层感应器中不同的状态而判断出电梯需要平层运行的方向 驱动电机使电梯以 0 3m s的速度再返回到平层位置 35 平层 再平层控制 再平层控制因再平层动作是发生在轿门 层门 打开 人员进出的时候 所以对再平层的运行范围 速度 时间都有严格的限制条件 以防止可能出现电梯开门运行的危险 对用电子式选层器 脉冲计算距离法 来预置和定位轿厢位置时 平层感应器的动作不但是再平层运行的条件和依据 而且还同时使控制系统中计算脉冲数的误差所造成的积累距离控制误差得到校正 36 指层线路 指层线路的作用是根据轿厢的位置 通过指示灯 数码显示或声音来给出信号 对于机械式选层器的电梯 其硬旋转触头组就可以编排成各层站的指层信号控制开关 对于电气选层器的电梯 是通过继电器来控制指层信号的 为了达到连续反映指层信号的目的 常用自锁回路来实现 其基本原理如下图 37 指层线路 38 开关门控制 电梯的开 关门动作是由电动机带动轿门和层门动作而实现的 因此自动开关门的控制也就是对电动机 门机 正反转 减速 停止的动作控制 右图是门机结构的控制线路 39 开关门控制 关门时开始快速起动 当门关闭到约2 3处轿门触及轿顶上的限位开关1GM 短接RGM部分电阻 电动机第一次减速关门速度变慢 当关门到约3 4处 轿门又触及限位开关2GM RGM电阻大部分被短接 电动机第二次减速 关门速度更慢 直到门全部关闭轿门触及3GH切断电源 电动机处于能耗制动迅速停止转动 关门结束 40 开关门控制 开门时开始快速 当门开到约2 4处轿门触及IKM 短接RKT部分电阻 电动机减速 电梯开门速度变慢 当门全部开启 轿门触及ZKM 切断电动机电源 电动机能耗制动开门结束 随着变频技术的发展 越来越多的变频门机也成为开关门控制的一种新方式 它是由一台小型 容量 变频器 位置感应器和三相异步电动机组成的 如下图所示 41 开关门控制 42 检修运行控制 检修运行是为检修人员实施检修操作所设计的一种运行方式 当电梯处于检修运行状态时 电梯的轿内指令 层站召唤 快速运行 自平层等都将被封闭取消 只能由检修装置操纵运行 并符合上 下 行只能点动操作实现 检修运行速度不超过0 63m s的要求 一般检修装置 转换 运行开关按钮 设立在轿顶 机房 轿厢内 但必须遵循 轿顶优先 的原则 也就是说 轿顶的检修开关转换到检修状态后 其它的检修装置均不起作用 其功能原理图如 43 检修运行控制 44 消防运行控制 消防运行就是当电梯所在建筑物发生火灾 为营救人员而专为消防人员服务的运行方式 它由装设在基站的消防开关或远程监控的指令控制 当进人消防运行状态后 电梯将首先进行返基站动作 再进入消防员专用状态 45 消防运行控制 首先进行的返基站动作应满足以下要求 1 消除封闭一切轿内指令 层站召唤信号 2 使轿门关闭并断开开门回路 3 如电梯正处于运行中 则立即在最近层站停靠 但不开门 直接返回基站 46 消防运行控制 消防员专用状态也应满足以下要求 1 层站召唤仍被封闭 但可在轿内显示 而且轿内指令单次选层有效 2 电梯处于专用状态 且开关门均受手动连续控制 即电梯到站平层后 手动连续揿压开门按钮进行开门动作 若门未开到位而失去手动控制则启动关闭 门打开到位后 则需要手动连续掀压关门按钮进行关门动作 若门未关门到位而失去手动控制则自动打开 47 超载控制 超载即轿厢内负载超过额定载荷状态 超载信号一般由轿底称重装置 可调整 提供 当电梯控制系统收到超载信号后 将重新打开轿门 封闭开关门电路 使电梯不能运行 以达到控制载荷 安全防范的目的 同时 还会有声响或光亮显示方式的警告促使轿厢内人员减少至额定载荷或以下 再取消封闭 使电梯正常运行 48 电气安全控制线路 电梯 特别是客梯是一种人员出人频繁的运输工具 因此对它的安全性能有更高的要求 为此 电梯中设计了许多机械和电气方式的安全装置 49 电气安全控制线路 50 其它类控制 1 防骚扰控制2 节电睡眠控制3 紧急电动运行控制4 智能就忙控制5 远程监控 51 防骚扰控制 防止轿厢内对轿内指令施加众多 明显恶作剧性质的指令信号使电梯做无益的运行 比如当轿底称重装置反映某层站进人轿厢1 2人时 电梯所接受的轿内指令亦只能1 2个 如果多于3个时 控制系统将消去所有轿内指令 52 节电睡眠控制 为了电梯能在没有运行指令时关闭轿门 照明 风机 变频器等系统以节约电能消耗 只有PLC或微电脑主控制系统工作 电梯像处于睡眠状态的控制方式 若一旦有层站召唤信号 PLC将 唤醒 所有系统单元进人正常工作状态 一般情况下认为电梯处于没有运行指令状态超过30分钟 就可以进人睡眠状态了 53 紧急电动运行控制 这种控制不同于检修控制 当处于紧急电动运行状态时 它将短接掉AQ4 AQ10的安全开关 方便检修 维保及抢险人员进行操作 一般由一专用开关来切换 54 智能就忙控制 当电梯位于办公大楼或人员集中的建筑物内 在上下班期间呼梯使用的频率是相当高的 上班时人员需要由基层上行到各个其它层站 电梯智能就忙控制系统会使其送完轿厢内人员后立即返回基层等候人员进人 下班时人员需要由各个层站下行到基层 它就会使电梯送完轿厢内人员至基层后立即返回经判断 一次进入人员较多 召唤频繁的层站 人员相对集中的层站 平层等候 55 远程监控 使用PLC式微电脑组成的控制系统 可以非常方便地进行远程监控 通常通过电话线及调制解调器来作为通讯线路 这样 我们即使在外地 也可以通过专用软件系统看到这台电梯的运行状况 故障报告等信息 甚至还可以直接发出控制信号来控制电梯的运行和其它动作 56 控制方式 手柄开关控制按扭控制信号控制集选控制并联控制群控 57 手柄开关控制 这是由电梯司机在轿厢内控制手柄 实现电梯的起动 上行 下行 停站平层 手柄实际上是直接转动凸轮控制器 使多副触头联动 让电气线路接通来达到动作控制的目的 电梯的停站是靠松开手柄 电梯在乎层区域内自动平层采完成的 这种控制方式多用于老式的继电器型电梯中 58 按扭控制 所谓按扭控制就是用按钮替代了手柄控制的凸轮控制器 它有了选层按钮 但一次只能执行一个指令 选层信号 通常被用在简易电梯或杂物梯中 59 信号控制 此类电梯可以根据轿内多个指令按钮信号自动定向和逐序运行 而且顺向的层站召唤信号可被响应使电梯平层停站 由于层站召唤指令并不能使电梯运行 因此信号控制电梯都有专职司机来操纵 信号控制电梯被广泛应用于载货场合中 60 集选控制 此类电梯可以在没有专职司机的操控下 根据轿厢内指令和层站召唤指令来综合判断 自动定向和起动 选层平层停站来完成各个运行指令的要求 由于不需要专职司机 全自动地运行 被广泛应用于乘客运输场合中 61 并联控制 它是将两至三台集选控制电梯的层站召唤按钮共用 层站召唤信号全部送人一个专用模块程序 并联控制模块 统一分析和比较备台电梯的位置状态 决定将这个层站召唤信号分配给哪一台电梯的控制系统 分配到信号的电梯将接收并响应这一召唤指令 而另一台将继续原来的指令顺序应答运行 电梯各自的轿内指令信号则各自处理 不由并联控制统一处理 显然 这种控制方式充分利用了电梯的综合运输能力 节约了运行和等待的时间 能够使电梯在均匀的运行工作量下产生较高的效率 62 群控 当在同一乘客区域有3台或3台以上的电梯时 一般都采用群控方式来统一控制这些电梯 以节约能源 减少乘客候梯时间 提高电梯运行效率和平均运行工作量等 随着微电脑控制系统应用在群控上 现在的大规模 超高层梯群控制也走向了智能化群控方式 它不仅能即时地动态分析各梯状态与召唤信号达到高效率运行的目的 而且还对历史运行情况 乘员数量分布 时间段运行情况 层间短途往返情况进行综合考虑和分析 成为一套专家管理系统 因而成为多台电梯运行控制的首选控制方式 63 群控的工作原理 64 1 什么是电气的控制系统 它的重要性如何 电梯是一种运输工具 它总是按照轿厢内指令 层站召唤信号的要求来进行起动 运行 减速制动和停站的 而这些动作和辅助的选层定向 平层 再平层 开关门 检修运行 安全保护等动作都是由电气控制系统的逻辑控制来实现的 因此 电气控制系统不仅是电梯的灵魂 决定了电梯运行性能的好坏 而且还是安全运行和功能扩展的基本保障之一 重要内容解答 65 2 简述控制系统由哪几种型式组成 并指出它们各自的优缺点 主要由三种组成 继电器逻辑线路PLC系统逻辑线路微电脑系统逻辑线路 66 继电器逻辑线路优点 简明易懂 线路直观 易于掌握 缺点 由于触点易受电弧损害 寿命短 因此故障率高 维修工作量大 设备体积大 动作速度慢 控制功能少 接线复杂 通用性和灵活性差 67 PLC系统逻辑线路优点 1 编程方便 易懂好学2 抗干扰能力强3 构成应用系统灵活简便 无需进行电平转换与光电隔离4 安装维护方便 68 微电脑系统逻辑线路1 采用了更高一级的CPU 使得处理速度和指令的复杂性得到本质的提高 2 有更宽广的存贮器做后盾 提高了软件设计的复杂性 并成为大规模化控制系统的保障条件 3 更加灵活 功能全面的软件设计范围 为人机交互图形化等智能化 人性化的实现打好了基础 4 更加方便 功能强大的扩展能力 为各种特殊要求的硬件 软件功能的实现提供了保障 5 使综合管理 多台控制 随机情况监视 汇总成为可能 缺点 抗干扰能力差 69 3 试述电梯的开关门分别在哪些状态和情况下受到不同的控制 关门时开始快速起动 当门关闭到约2 3处轿门触及轿顶上的限位开关1GM 短接RGM部分电阻 电动机第一次减速关门速度变慢 当关门到约3 4处 轿门又触及限位开关2GM RGM电阻大部分被短接 电动机第二次减速 关门速度更慢 直到门全部关闭轿门触及3GH切断电源 电动机处于能耗制动迅速停止转动 关门结束 70 开门时开始快速 当门开到约2 4处轿门触及1KM 短接RKT部分电阻 电动机减速 电梯开门速度变慢 当门全部开启 轿门触及2KM 切断电动机电源 电动机能耗制动开门结束 71 4 试述PLC的工作原