电梯自动控制系统.ppt

1、a,共190页第1页,电梯自动控制系统,第五讲,a,共190页第2页,电梯技术发展史话,电梯是垂直运行的电梯(通常也简称为电梯)、倾斜方向运行的自动扶梯、倾斜或水平方向运行的自动人行道的总称。有了电梯，摩天大楼才得以崛起，现代城市才得以长高。据估计，截至2002年，全球在用电梯约635万台，其中垂直电梯约610万台，自动扶梯和自动人行道约25万台。电梯已成为人类现代生活中广泛使用的人员运输工具。人们对电梯安全性、高效性、舒适性的不断追求推动了电梯技术的进步。 很久之前，人们就使用一些原始的升降工具运送人和货物。公元前1100年前后，我国古人发明了辘轳，它采用卷筒的回转运动完成升降动作，因而增加

2、了提升物品的高度。公元前236年，希腊数学家Archimedes设计制作了由绞车和滑轮组构成的起重装置。这些升降工具的驱动力一般是人力或畜力。19世纪初，在欧美开始用蒸汽机作为升降工具的动力。1845年，威廉汤姆逊研制出1台液压驱动的升降机，其液压驱动的介质是水。尽管升降工具被一代代富有革新精神的工程师们进行不断改进，然而被工业界普遍认可的升降机仍未出现，直到1852年世界第1台安全升降机诞生。 1889年，升降机开始采用电力驱动，真正出现了电梯。电梯在驱动控制技术方面的发展经历了直流电机驱动控制，交流单速电机驱动控制，交流双速电机驱动控制，直流有无齿轮、无齿轮调速驱动控制，交流调压调速驱动控

3、制，交流变压变频调速驱动控制，交流永磁同步电机变频调速驱动控制等阶段。,a,共190页第3页,19世纪末,采用沃德-伦纳德系统驱动控制的直流电梯出现，使电梯的运行性能明显改善。20世纪初，开始出现交流感应电动机驱动的电梯，后来槽轮式（即曳引式）驱动的电梯代替了鼓轮卷筒式驱动的电梯，为长行程和具有高度安全性的现代电梯奠定了基础。20世纪上半叶，直流调速系统在中、高速电梯中占有较大比例。 1967年，晶闸管用于电梯驱动，交流调压调速驱动控制的电梯出现。1983年，变压变频控制的电梯出现，由于其良好的调速性能、舒适感和节能等特点迅速成为电梯的主流产品。 1996年，交流永磁同步无齿轮曳引机驱动的无机

4、房电梯出现，电梯技术又一次革新。由于曳引机和控制柜置于井道中，省去了独立机房，节约了建筑成本，增加了大楼的有效面积，提高了大楼建筑美学的设计自由度。这种电梯还具有节能、无油污染、免维护和安全性高等特点。 电梯在操纵控制方式方面的发展经历了手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制等过程，对于多台电梯出现了并联控制、智能群控。,电梯技术发展史话,a,共190页第4页,如今，世界各国的电梯公司还在不断地进行电梯新品的研发、维修保养服务系统的完善，力求满足人们的对现代建筑交通日益增长的需求 1852年，美国纽约杨克斯（Yonkers）的机械工程师奥的斯先生（ElishaGravesOtis，1811

5、年1861年）发明了世界第1台安全升降机。它是以蒸气机为动力、配有安全装置的升降机。他将带有锯齿状的铁条固定在导轨上，在轿厢的上部设置了一个弹簧片，并将其与机械联动装置和制动棘爪连接起来。曳引绳固定在弹簧片的中心，曳引绳破断时弹簧片恢复原始形状，强迫机械联动装置动作，然后制动爪伸入锯齿状的铁条阻止电梯下落。工业用户（货梯）是安全升降机的首先使用者。 1853年9月20日，在纽约杨克斯，奥的斯先生在一家破产了的公司部分场地上办起了自己的车间，奥的斯电梯公司由此诞生。 1854年，在纽约水晶宫展览会上，奥的斯先生公开展示了他的安全升降机。他站在载有木箱、大桶和其它货物的升降机平台上，当平台升至大家

6、都能看到的高度后，他命令砍断绳缆，制动爪立即伸入平台两侧的锯齿状的铁条内，平台安全地停在原地，纹丝不动。此举迎来了观众热烈的掌声，奥的斯先生不断地向观众鞠着躬说道：一切平安，先生们，一切平安。,电梯技术发展史话,a,共190页第5页,1857年3年23日，在纽约为E.V.Haughwout公司的一座专营法国瓷器和玻璃器皿的商店安装了世界上第1台客运升降机。该商店共有5层，升降机由建筑物内的蒸汽动力站通过一系列轴和皮带驱动。 1862年，采用单独蒸汽机控制的升降机问世。 1878年，在纽约百老汇大街155号安装了第1台水压式乘客升降机,提升高度达34m。 1889年12月，在纽约的第玛瑞斯特大楼

7、成功安装了1台直接连接式升降机。这是以直流电动机为动力的世界第1台电力驱动升降机，从此诞生了名副其实的电梯。,电梯技术发展史话,a,共190页第6页,1889年，完成了法国巴黎Eiffel铁塔中的电梯项目。Eiffel铁塔高324m，按照铁塔底角的斜度及曲率，电梯在部分行程中须在倾斜的导轨上运行，由第1层平台升至第2层平台。 1899年7月9日，第1台梯阶式（梯级是水平的，踏板用硬木制成，有活动扶手和梳齿板）扶梯试制成功，这是世界第1台真正的扶梯。1900年，这种扶梯在法国巴黎国际博览会上展出取得巨大成功。 1900年，把拉丁文中“scala（楼梯）”一词与“elevator（电梯）”一词的字

8、母结合起来创造的“escalator（如今称为自动扶梯）”一词注册为产品商标，1950年根据商标保护法的规定，“escalator”失去了它名称的专有权，成为扶梯的通称。,电梯技术发展史话,a,共190页第7页,1902年，开发了自动按钮控制的乘客电梯。 1903年，在纽约安装了第1台直流无齿轮曳引电梯。 1915年，设计了自动平层微动装置，首次用于美国海军舰队的电梯。 1922年，制造了世界上第1台现代化自动扶梯，水平楔槽式梯级与梳齿板相结合，从此即为其它自动扶梯制造商所沿用。 1924年，在纽约新建的标准石油公司大楼安装了第1台信号控制的电梯，这是一种自动化程度较高的有司机电梯。 1926

9、年，开始生产采用沃德伦纳德（发电机电动机组）系统驱动的直接曳引式电梯。 1931年，在纽约安装了世界第1台双层轿厢电梯。双层轿厢电梯增加了额定载重量，节省了井道空间，提高了输送能力。1968年，奥的斯公司为美国芝加哥的Time-Life大厦安装了1台双层轿厢电梯系统。 1946年，设计了群控电梯，1949年首批群控电梯安装于纽约联合国大厦。,电梯技术发展史话,a,共190页第8页,1976年7月，开发了速度为10.00m/s的直流无齿轮曳引电梯。 1977年，开发了可控硅-伦纳德控制的无齿轮曳引电梯。 1979年，开发了第1台基于微处理器的电梯控制系统，从而使电梯电气控制进入一个崭新的发展时期

10、。 1980年，发布了一个称之为OtisPlan的计算机程序，帮助建筑师们为新的或改造的建筑物确定电梯的最佳形式、速度、数量等配置方案。 1983年，开发了OTISLINE,它是一个基于计算机的每天24h的召修服务系统。 1983年，开发了世界第1台变压变频驱动的电梯。1990年，三菱电机公司又首次将变频驱动系统用于液压电梯。 1985年，研制出曲线运行的螺旋型自动扶梯，并成功投入生产。螺旋型自动扶梯可以节省建筑空间，具有装饰艺术效果。 1988年2月，应用模糊理论和人工智能技术开发的电梯群控管理系统商品化。,电梯技术发展史话,a,共190页第9页,1992年12月，在日本东京附近的Narit

11、a机场安装了穿梭人员运输系统。穿梭轿厢悬浮于一个气垫上，以保证平滑、无声地运行，运行速度可达9.00m/s。 1993年，在日本横滨地区Landmark大厦安装了12.50m/s速度的超高速乘客电梯，是当时世界速度最快的乘客电梯。超高速电梯往往用于电视塔、超高大厦等具有标志意义的建筑中。 1993年，制作所开发了可以乘运大型轮椅的自动扶梯，几个相邻梯级可以联动形成支持轮椅的平台。 1994年10月29日一种单向运行的电梯在韩国问世。其特点是单向循环运行，以提高建筑物空间的利用率。这种电梯轿厢本身带驱动装置，可多台轿厢一起上下运行，系统由计算机控制。 1996年3月，发布了革新设计的无机房电梯M

12、onoSpace，由EcoDisk扁平的永久磁铁电机驱动。电机固定在机房顶部侧面的导轨上，由钢丝绳传动牵引轿厢。,电梯技术发展史话,a,共190页第10页,1996年，引入集垂直运输与水平运输的复合运输系统的概念。该系统采用直线电机驱动，在一个井道内设置多台轿厢。轿厢在计算机导航系统控制下，可以在轨道网络内交换各自运行路线。该系统节省了井道占用的空间，解决了超高层建筑电梯钢丝绳和电缆重量太大的问题，尤其适合于具有同一底楼的多塔形高层建筑群中前往空中大厅的穿梭直驶电梯。 1996年，楼层厅站登记系统。该系统操纵盘设置在各层站候梯厅，操纵盘号码对应各楼层号码。乘客只需在呼梯时登记目的楼层号码，就会

13、知道应该去乘梯组中哪台电梯，从而提前去该电梯厅门等候。待乘客进入轿厢后不再需要选层，轿厢会在目的楼层停梯。由于该系统的操作便利性及结合强大的计算机群控技术使得候梯和乘梯时间缩减。 1996年，开发了采用永磁电机无齿轮曳引机和双盘式制动系统的双层轿厢高速电梯，安装于上海的Mori大厦。 1997年4月，在慕尼黑展示了Mobile无机房电梯，该电梯无需机房、曳引绳和承载井道，自驱动轿厢在自支撑的铝制导轨上垂直运行。,电梯技术发展史话,a,共190页第11页,1997年，在芬兰建造了当今世界行程最大（350m）的地下电梯试验井道，实际最大行程330m，理论上可测试17.00m/s速度的电梯。 199

14、8年，新版欧洲标准EN81-1:1998电梯制造与安装安全规范（我国国家标准GB7588等效采用EN81-1）增加了对电梯轿厢上行超速保护等方面的要求，电梯部件公司如德国Wittur电梯部件集团纷纷推出双向动作限速器、双向制动安全钳等产品。 1998年，发布了包括超高速、大载荷的交流无齿轮电梯系统和柔性双层电梯轿厢系统。 1999年，发布3个电子商务产品：电子直销e*Direct、电子服务e*Service、电子显示e*Display。电子显示e*Display是通过电梯轿厢内的1块平板显示屏，向乘客提供新闻、天气预报、股市行情、体育比赛结果等，也可提供楼层指南、发布广告等信息。 20世纪90

15、年代末，开发了变速式自动人行道，即自动人行道以分段速度运行，乘客从低速段进入，然后进入高速平稳运行段，再后进入低速段离开。这样提高了乘客上下自动人行道时的安全性，缩短了长行程时的乘梯时间。,电梯技术发展史话,a,共190页第12页,2000年4月，制造出全彩色自动扶梯梯级，它由玻璃纤维材料制成，有蓝色、绿色、红色、灰色和黑色等。彩色梯级为建筑师提供了丰富的设计想象空间。 2000年5月，无机房电梯采用高强度无钢丝绳芯的合成纤维曳引绳“SchindlerAramid”牵引轿厢。永磁电机无齿轮曳引机驱动。每根曳引绳大约由30万股细纤维组成，其曳引绳比传统的钢丝绳轻4倍，绳中嵌入了石墨纤维导体，使得

16、能够监控曳引绳的轻微磨损等变化。 2000年5月，在意大利伯尔尼亚冬季滑雪地安装了一台斜行电梯，轿厢在倾斜的井道中沿导轨运行，斜行电梯是一种坡道交通工具。 2002年4月1720日，在第5届中国国际电梯展览会上展出了倾斜段高速运行的自动扶梯模型。可铰接伸缩的驱动齿条结构在运行时可使梯级的间隔发生变化，从而使速度也产生变化。其倾斜段的速度是出入口水平段的速度的1.5倍，这样既缩短了乘客的乘梯时间，也提高了乘客上下扶梯的安全性与平稳性。 2002年，正在建设中预计2004年竣工的台北国际金融中心大厦将安装速度为1010m/min（16.8m/s）的超高速电梯。该电梯连接地下1层和第89层观光层，提

17、升高度为388m。,电梯技术发展史话,a,共190页第13页,电梯,a,共190页第14页,a,共190页第15页,电梯结构,显示器,方向灯,操纵盘 分级监控界面，电梯故障自动报警; 提供电梯故障数据库，实时记录每一台电梯的故障发生时间、故障类型及故障排除时间，并自动备份。利用该数据库对电梯的故障情况进行统计和分析，为电梯的科学管理提供了可靠的手段； 提供电梯运行数据库，实时记录每一台电梯的运行时间、运行次数等与运行有关的数据，并自动备份，便于用户了解每一台电梯的运行情况。,第四节 电梯远程监控系统,a,共190页第167页,电梯远程监控的定义与功能,1.电梯远程监控系统的功能 监视与控制 （

18、1）数据采集程序 数据采集程序完成电梯状态信号的采集工作，此程序又包括两个子程序、通信程序、数据采集、存储程序。通信子程序完成主监测计算机与数据采集模块的通信任务，包括设置模块地址、波特率、校验状态等；数据采集、存储子程序则主要用于采集并存储数据。 （2）监测程序 监测子程序完成电梯运行状态的监测，包括电梯运行方式：自动、司机、检修、消防、电梯运行状态；开梯、安全、急停、门锁、开门、关门、关门到位(门区)、超载、呼梯、运行、定向、层楼指示、上下行指示，并对数据库中提供的实时数据进行异常判断。 （3） 提供实时的图形界面监控窗口,第四节 电梯远程监控系统,a,共190页第168页,电梯远程监控的

19、定义与功能,服务器可同时提供显示多台电梯的全中文、图型化、动态的监控界面，操作员可直观观察到该电梯的输入/输出端口、电梯位置、门状态以及呼梯状态等，如果电梯正在运行，则可动态观测到电梯的运行状态。操作员通过通过该监控窗口，可进行远程的故障诊断。 一般讲，国外的远程监控产品很重视远程操作控制，这与当地人工成本较高、电信网络质量较好有着直接的关系。在国内，情况则有所不同，如果是单纯地监视，并不影响电梯系统的运行功能，即使出现传输误码，也不会对电梯的运行造成任何影响。进行远程操作控制，一旦出现信号传输错误，将会严重影响电梯的运行，给用户造成不可预料的损失。另一方面，电梯公司也不会同意自己的电梯可以被

20、远在千里之外的单位或人直接控制。,第四节 电梯远程监控系统,a,共190页第169页,电梯远程监控的定义与功能,图象监视 在电梯轿厢内安装摄像头，通过一定的传输网络，服务中心可直观地看到轿厢内的图象。其主要目的是防止恶意的操作与犯罪，而且其传输距离受到传输网络的影响不会太远，常用于智能楼宇的自动保安系统的联网。只能算作是真正意义上的远程监控系统的补充。,第四节 电梯远程监控系统,a,共190页第170页,电梯远程监控的定义与功能,故障处理 （1） 提供故障信息记录库 主动侦测电梯有无异常，并将故障信息传送回监视中心，得以指挥服务人员迅速前往检修，往往在客户还没有发觉电梯故障之前，网点服务员就已

21、经修复完成。（2） 提供用户档案信息库 服务器中设置了一个电梯用户档案数据库，并提供了针对该数据库的高级数据库操作功能。操作员可随时更新数据库内容，并可根据前端机前端机发来的信息，从该数据库中查找出有关这台电梯的详细资料。 （3）及时安抚处理、防止意外 万一乘客被困在轿厢内，轿厢内会自动播放安抚语音，经由对讲机告知已出动救援，缓和乘客焦躁的情绪，并提醒乘客勿冒然自行脱困，以免发生意外，籍以防止危险事故的发生。被困在轿厢内的乘客还可以通过引导语音和监视中心直接通话，让乘客能更加安心地等待救援。确保轿厢对讲机任何时间都能对外通话，纵使管理人员不在时，也可以安心地搭乘电梯。,第四节 电梯远程监控系统

22、,a,共190页第171页,电梯远程监控的定义与功能,其它功能 （1） 支持高级电源管理功能 当服务中心无人值守时，服务器可进入休眠（低功耗）状态，此时，来自MODEM远程呼叫信号可将服务器自动唤醒。 （2）支持信息自动转发 当服务中心无人值守时，可以通过设定，将前端机传来的信息自动转发到用户指定的计算机、电话或BP机上，利用此功能可实现不需要24小时专人值守的24小时招修热线。 （3）支持对前端机进行远程拨号设置 服务器可以远程设置前端机拨号的号码，即如果服务中心的电话号码发生变更，操作员无须到现场，在服务中心就可以远程设置前端机的向服务中心拨号的电话号码。在服务中心还可以远程设置前端机自动

23、呼叫维修人员BP机的号码，维修人员收到前端机打来的电话后，根据电话号码就可知道是哪台电梯出了故障，以便及时进行处理。,第四节 电梯远程监控系统,a,共190页第172页,电梯远程监控的定义与功能,2.电梯远程监控系统功能设计 实时监测对电梯进行实时监测，使管理人员随时掌握各电梯的运行状况，计算机通过数据采集模块检测各部电梯的运行方式和状况、层楼位置，并累计运行次数。 故障报警 计算机根据检测信号判断故障，当电梯出现故障时，立即发出声光报警，及时通知管理人员。 故障诊断 对各故障现象给出专家诊断意见，包括故障现象、故障原因、解决办法，指导维护人员完成电梯修复工作，同时记录故障时间和类型。,第四节

24、 电梯远程监控系统,a,共190页第173页,电梯远程监控的定义与功能,数据管理 数据库中存放有各部电梯的运行数据，包括电梯运行次数、故障时间、故障现象、故障原因、故障次数等数据，供管理人员查询，以随时掌握电梯运行情况。 报表输出 系统设有单台电梯运行数据的日报表和月报表，以及各部电梯的运行数据和故障数据的日报表，便于管理人员向上一级管理单位汇报电梯工作情况，并使运行数据规范化、标准化。,第四节 电梯远程监控系统,a,共190页第174页,电梯远程监控的定义与功能,3.远程监控系统分类 根据监控信号传输方法的不同，远程监控大致可分为2类，即专线传输方式和电话网络传输方式。 所谓专线方式监控，是

25、指通过专用的线缆（一般为同轴电缆或双绞线）及特定的接口电路（一般为RS485或增强RS232口），监控中心计算机与电梯微机控制系统组成一个小的局域网，按照一定的通讯协议进行信号传输及监控。一般而言，这种专线网的通讯距离不长，一般不超过1公里，仅适用于一座大厦内或一个住宅小区有多台电梯或扶梯的情况。,第四节 电梯远程监控系统,a,共190页第175页,电梯远程监控的定义与功能,电话网络传输,第四节 电梯远程监控系统,a,共190页第176页,电梯远程监控的定义与功能,所谓电话线传输方式，指利用现有的电话网络，通过调制解调器（MODEM）作为中介，采取拨号接通的方式进行信号传输与监控。由于利用了电

26、话网络，因而不存在通讯距离的问题和干扰的问题。 就目前的情况来看，采用电话线传输方式的监控系统已成为电梯远程监控系统的主流，专线传输方式一般只应用在特定的建筑物中，而且要进行专有设计。,第四节 电梯远程监控系统,a,共190页第177页,电梯远程监控的定义与功能,远程监控系统，包括了“远程监视”与“远程操控”两个内容。国外的远程监控产品很重视“远程操控”的功能，这与他们当地的人工成本较高、电信网络质量好有着直接的关系。在中国，情况则截然不同。一方面，中国电信网络通信质量较差，如果是单纯的“监视”，并不影响电梯系统的运行功能，即使是出现传输误码，也不会对电梯的运行造成任何影响；如果是在这种情况下

27、进行“操控”，情况就截然不同了：一旦出现信号传输错误，将会严重影响电梯的运行，给用户造成不可预料的损失。另一方面，电梯用户也不会同意自己的电梯可以被远在千里之外的人或单位所接管控制权。所以，中国的远程监控将重在“监视”而不是“操控”。,第四节 电梯远程监控系统,a,共190页第178页,电梯远程监控系统的结构,1 .电梯远程监控系统的组成 电梯远程监控系统由位于控制柜中的信号采集/处理计算机（前端机） 、负责信号传输的电话网络与调制解调器（MODEM）和向维保人员（操作员）提供监控界面的服务中心计算机（服务器）这3部分组成，其基本工作过程是：由前端机随时采集电梯的运行状态和有关信息，在电梯发生

28、故障时，通过电话网络将故障信息传送给位于服务中心的服务器。维护人员可以在服务器上随时拨号接通前端机，通过监控窗口可以直观地观察到任意电梯的动态运行信息，并可以进行远程的故障查找或操作。,第四节 电梯远程监控系统,a,共190页第179页,电梯远程监控系统的结构,第四节 电梯远程监控系统,a,共190页第180页,电梯远程监控系统的结构,第四节 电梯远程监控系统,a,共190页第181页,电梯远程监控系统的结构,前端机 前端机既现场监控计算机，能实现现场信号的实时采集并与中心的计算机通信，故障时拨号接通主机，并支持主机主动呼叫等功能。 前端机主要完成两大功能： 第一，前端机负责进行采集、处理电梯

29、的运行状态和有关数据，并进行数据打包。 第二、电梯正常运行时，前端机采集的信号一般部主动上传给中心计算机。,第四节 电梯远程监控系统,a,共190页第182页,电梯远程监控系统的结构,服务器 将安装在监控中心“电梯远程监控系统软件”的计算机称作“服务器”，服务器负责向操作员提供了一个全中文的监控界面。 电话网络 由于远程监控系统是依赖于电话线的，所以电话网络的质量对监控系统的影响是相当大的。由于中国电话网络的通话质量不高是客观事实，所以，我们在系统设计时就充分考虑到设计时就充分考虑到了这些情况，尽可能保证在线路传输质量不高的前提下做到不掉线、不误码。,第四节 电梯远程监控系统,a,共190页第

30、183页,电梯远程监控系统的软件,系统软件由三部分构成：数据采集程序，监测程序，专家系统诊断程序。 （1）数据采集程序 数据采集程序完成电梯状态信号的采集工作，此程序又包括两个子程序、通信程序、数据采集、存储程序。通信子程序完成主监测计算机与数据采集模块的通信任务，包括设置模块地址、波特率、校验状态等；数据采集、存储子程序则主要用于采集并存储数据。 （2）监测程序 监测子程序完成电梯运行状态的监测，包括电梯运行方式：自动、司机、检修、消防、电梯运行状态；开梯、安全、急停、门锁、开门、关门、关门到位(门区)、超载、呼梯、运行、定向、层楼指示、上下行指示，并对数据库中提供的实时数据进行异常判断。,

31、第四节 电梯远程监控系统,a,共190页第184页,电梯远程监控系统的软件,（3）专家系统诊断程序 当监测程序发现有故障时，发出故障报警，管理人员便可启动专家系统程序,电梯故障诊断专家系统结构,第四节 电梯远程监控系统,a,共190页第185页,电梯远程监控系统的软件,知识库 知识库是专家系统的核心之一，其主要功能是存储和管理专家系统中的知识，适当的知识表示是建立知识库系统的关键，常见的知识表示方法有：产生式规则表示法，语义网表示法，框架表示法，概念图表示法等等。 推理机 推理机是专家系统的另一核心，推理机实质上是一组计算机程序，其主要功能是协调控制整个系统，决定如何选用知识库中的有关知识，对电梯故障进行判断推理。系统采用深度优先搜索策略，以电梯的所有故障集作为一个状态空间，在此