电梯门控制系统的研究和探索

电梯门控制系统的研究和探索,班级：姓名：指导老师：,电气信051班白雪峰武志明,目录,一、引言二、电梯的分类和构造三、电梯门的控制系统四、小结五、参考文献,引言,随着我国现代化高层建筑的迅速发展，作为一种垂直运输载人工具，电梯已成为建筑中不可缺少的交通工具。在几年里就得到飞速发展，我国在用电梯数量已达到五十多万台。安全可靠、运行平稳、停靠准确、乘坐舒适成为电梯的主要性能目标。作为电梯重要组成部分的电梯门机控制系统，是电梯设备中动作最频繁的部分，其运行特性直接影响到电梯运行过程的快速性和可靠性，它的安全稳定运行直接影响着电梯系统的整体效能，因此，必须要求电梯门机控制系统具有精度高、工作稳定等重要特点，对它的研究也成为电梯技术的一个重要环节。,电梯的分类,根据建筑的高度、用途及客流量（或物流量）的不同，而设置不同类型的电梯。目前电梯的基本分类方法大致如下。1.按用途分类：乘客电梯，载货电梯，医用电梯，杂物电梯，观光电梯，车辆电梯，船舶电梯，建筑施工电梯2.按驱动方式分类：交流电梯，直流电梯，液压电梯，齿轮齿条电梯，螺杆式电梯，直线电机驱动的电梯。,3.按速度分类：低速梯，常指低于1.00m/s速度的电梯。中速梯，常指速度在1.002.00m/s的电梯。高速梯，常指速度大于2.00m/s的电梯。超高速梯，速度超过5.00m/s的电梯。4.按电梯有无司机分类有司机电梯，无司机电梯，有/无司机电梯。5.按操纵控制方式分类：手柄开关操纵，按钮控制电梯，信号控制电梯，集选控制电梯，并联控制电梯，群控电梯。6.其它分类方式按机房位置分类，按轿厢尺寸分类。7.特殊电梯斜行电梯，立体停车场用电梯，建筑施工电梯。,电梯是一种特殊的起重运输设备，由轿厢及配重、拖动电机及减速传动机械、井道及井道设备、召唤系统及安全装置构成。轿厢是载人或装货的部位，配重是为了改变电梯电机负载的特性以提高电梯安全性而设置的。,电梯的构造,电梯门的控制系统,本文主要针对以下三种控制系统进行了分析和对比：无机械连杆软传动控制系统直流电动机控制系统PLC变频器控制系统,无机械连杆软传动控制系统,在天津大学，万健如、宋献斌、孙洋建的论文无机械连杆软传动电梯门机中提出无机械连杆软传动控制系统一种由电机经驱动轮通过有齿皮带带动电梯轿门开关的无机械连杆软传动门机。该门机结构简单，驱动电路由80C196单片机控制2个全控件IGBT模块，分别构成整流、能量回馈制动电路及直流双极式PWM可逆调速电路，在降低能耗的基础上，提高调速性能和定位精度。,无机械连杆软传动门机结构如下图3.1所示,1电机2带齿皮带轮3有齿皮带4主驱动大轮5小轮6同步带7被动轮8.连接块9.左桥门10.右桥门11.旋转编码,其工作原理如下：电机1旋转时，通过同轴安装的带齿皮带轮2经有齿皮带3带动主驱动轮转动，主动轮由2个同轴而不同直径的大小轮组成，其轮4与带齿皮带轮2的直径之比即为机械减速比；小轮5通过同步皮带6带动被动轮7转动，二者直径相同，使同步皮带6沿水平方向运动。左轿门9与右轿门10经连接块8分别与同步皮带的上部和同步皮带的下部相连。当电机顺时针旋转时，轿门9和10沿水平方向作开门运动；当电机逆时针旋转时，轿门9和10沿水平方向作关门运动。,门机控制电路如下：,控制电路(上图)：以80C196单片机为核心，8259用于扩展外部中断，8253用于控制逆变角B定时移相，外扩并行接口8255用作80C196与外部芯片接口。根据双闭环速度和电流反馈信号，执行PI脉宽控制算法，结果转换成相应时间常数控制脉冲宽度，由高速输出通道HSO输出占空比可调的PWM脉冲，触发模块2中的相应的功率开关VT21VT24，实现对电动机的启停，并按开关门的速度特性控制PWM的占空比，实现对电机转速的控制。当电机制动或减速时，电压检测元件HL2检测电压值，随时监测直流侧电压的数值。当电压升高至设定值时，8259送IRI中断信号到80C196的外部中断口，调中断程序IR1，根据读入电压信号，计算逆变角B及相关的8253定时器延时时间，以保证逆变电压略大于线电压，不至于引起回馈电流过大；同时开中断IR2，检测同步脉冲中断信号IR2，以保证回馈逆变器的控制信号与电网电压同步。同步检测电路由电源线电压过零检测和边沿检测2部分组成，电源电压过零时产生同步中断脉冲，经8259送至80C196外部中断口，调用中断服务程序IR2，启动定时器8253延时，在延时时间结束时，8253的OUTO端口输出高电平，上升沿选通74LS273，输出相应的脉冲控制信号开启反并联逆变桥VTI1VTI6；下一个IRI中断中，再次开中断IR2，检测同步脉冲中断信号。如此则对不同的泵升电压，实现了逆变角B的定时，且与电网同步。,控制程序流程图如下：,直流电动机控制系统,在西安工业学院电子信息科学与工程系，贺为婷的设计一种新的电梯门机控制系统中对无刷直流电动机控制系统进行了如下的详细分析和研究。系统的硬件构成如下图所示：,工作原理如下：,输入及显示电路完成人机交互功能，对电梯门机的执行过程进行设定；计算控制电路根据设定参数和外部输入的信号，依照一定的控制规律，完成计算及控制逻辑输出；而驱动和保护电路接受计算控制电路的控制逻辑，根据此逻辑控制执行机构的动作，同时监控自身及执行机构的状态，在发生故障时保护电路动作，以保护元器件安全。,控制电路图如下：,工作原理如下：,计算控制电路由MSP430FI49作为控制电路的处理单元，外加各种信号调整电路和参数掉电保持电路组成。主要包括：参数掉电保持电路；电机转速反馈和运行方向辨别电路；电流采集反馈电路；位置反馈及开关译码电路；电平转换电路。电机转速反馈和运行方向辨别电路该电路采用光电码盘来测量电机速度，采用光栅辨向法辨别电机运行方向。实现的方法是将2个光电传感器相差9O。相位安装，使他们产生相差9O。相位的A，B相脉冲波，经整形后送到辨向电路中。位置反馈及开关译码电路电路如图3.6所示。A，B，C三相位置是由3个互差120。电角度的光电传感器送出的方波信号，经过LM324整形后，送入MSP430F149进行最优电流导通角处理，处理后输出的3个互差120。电角度的方波信号送到GAL16V8进行开关译码。GAL16V8同时将译出的控制导通信号与PWM调制信号、故障排锁信号、电机正反转信一起译码，实现电机转速、方向控制和故障保护功能。,PLC变频器控制系统,江南大学通信与控制工程学院周霞和常呈建在一种新型的电梯门机驱动系统中提出了一种PLC+变频器+交流异步电机的门机驱动系统，它能使门机控制达到较理想的运行状态,系统硬件设计：变频器端子控制一般的变频器都具有端子控制功能，见图3.9R、S、T为三相交流380V的输入端，U、V、W为三相输出端，FWD为正转端子，REV为反转端子，RST为报警复位，X1、X2、X3为多段速输入端子，X4为加减速时间控制，CM为公共点，X4通则选用第二加减速时间，不通则选用第一加减速时间通过设定X1、X2、X3输入点的状态就可以控制变频器输出的频率，以达到调速的目的，变频器输出控制信号与电梯速度的对应曲线。,图3.9变频器端子控制图,PLC与变频器硬件结构如下图：,xo-开门按钮，x1-关门按钮，x2-自动手动关门选择，x3-开门到位，x4-关门到位，x5-开门减速，x6-关门减速，x7-安全触板，x8-光栅保护,硬件上要保证可靠牢固的连接，改变PLC的编程，得到Y端输出不同信号对应变频器xlX2输人点不同状态，从而控制变频器频率，获得不同速度,PLC自身没有显示设备，作者选用的PLC梯形图编程软件，可在与PLC相连的PC机上进行在线和离线编程，为软件开发提供了便利PLC梯形图是由许多个梯级组成，每个梯级又是由若干个指令构成。,系统软件设计：,小结,电梯控制系统主要采用三种方式：一是继电器控制系统、二是PLC控制系统、三是微机控制系统。继电器控制系统由于故障率高，控制方式不灵活及功率消耗大等缺点，目前已逐渐被人们所淘汰。微机控制系统虽然在智能控制方面有较强大的功能，但也存在一定的不足之处，即抗干扰性差，系统设计较复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术，这些都限制了微机控制系统应用的广泛性。而PLC控制系统由于运行可靠、使用维修方便、抗干扰性强等优越性，成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式。,参考文献,1江重远著，中国电梯).1998年第1期.2李秧耕著，中国电梯.1998年第1期.3朱昌明等著，电梯与自动扶梯原理、结构、安装、测试.上海交通大学出版社.19954万健如，王校东直流电机PWM调速中国电梯，1998，(2)5卫金法电梯自动门机电气传动与控制改进中国电梯，1999，10(9)6万艳，徐国卿逆变器一电机系统能量回馈制动问题究上海铁道大学学报，1998，19(12)7高丽，王思远交流变频调速在电梯开门机中的应用代电子技术，1999(10)8胡学林宋宏主编,电气控制与PLC,冶金工业出版社，19979熊葵容主编,电器逻辑控制技术,科学出版社，199810张用著,继电器电路逻辑控制,天津科学技术出版社，198111杨长能张兴毅编著,可编程序控制器(PC)基础应用,重庆大学出版社,199212杨长能林小峰编,可编程序控制器(PC)例题习题及实验指导，重庆大学出版社，199413钟肇新彭侃编译,可编程控制器原理