第3节-电梯的信号控制系统

电梯系统——电梯信号限制系统23.1概述电梯的信号限制系统完成：按轿内指令、层站呼喊信号要求，向上(或向下)起动加速、减速制动、停止等。信号限制方式：继电接触器限制PLC限制微机限制3信号限制方式：1）继电接触器限制方式继电接触器限制方式原理简明易懂、线路直观、易于驾驭。继电器通过触点断合进行逻辑推断和运算，进而限制电梯的运行。由于触点易受电弧损害，寿命短，因而继电器限制电梯的故障率较高，具有修理工作量大、设备体积大、动作速度慢、限制功能少、接线困难、通用性与敏捷性较差等缺点。对不同的层楼和不同的限制方式其原理图、接线图等必需重新设计和绘制，而且限制系统由很多继电器和大量的触点组成、接线困难、故障率高。因此继电器限制方式已渐渐被牢靠性高、通用性强的可编程序限制器（PLC）及微机限制系统所代替。3.1概述42)可编程序限制器(PLC)限制PLC是以微处理器为核心的工业限制器。它的基本结构由CPU、输入输出模块、存贮器、编程器等组成。与微机相比，它具有下述主要特点:(1)编程便利，易懂好学(2)抗干扰实力强，牢靠性高(3)构成应用系统敏捷简便（4)安装维护便利PLC很适合作为对平安性要求高，且以逻辑限制为主的电梯限制系统。PLC限制虽然没有微机限制功能多、敏捷性强,但它综合了继电器限制与微机限制的很多优点，运用简便，易于维护。3.1概述53）微机限制方式当代电梯技术发展一个重要标记就是微型计算机应用于电梯限制。现在国外国内主要电梯产品均以生产微机限制电梯产品为主。微机限制系统由CPU(运算器和限制器构成的中心处理器)、存贮器、输入输出接口等主要部分组成。CPU主要完成各种呼喊信号处理、逻辑和算术运算、平安检查和故障推断，发出限制指令和速度指令等。存贮器用于存放各种运行速度指令曲线数据、层楼数据、运行限制程序等。输入输出接口电路用于CPU与外部设备或电路的信号传送、电平转换、并通过光电藕合隔离外界干扰。微机应用电梯限制主要在下述几个方面

3.1概述63）微机限制方式由PLC或微机实现继电器的逻辑限制功能，具有较大的敏捷性，不同的限制方式可用相同的硬件，只是软件不相同。只要把按钮、限位开关、光电开关、无触点行程开关等电器元件作为输入信号，而把制动器、接触器等功率输出元件接到输出端，就基本完成了接线任务。当电梯的功能、层数变更时，通常无需增减继电器和改动大量外部线路，一般可通过修改限制程序来实现。3.1概述73.1概述电梯电路中的主要电器器件1.操纵盘安装：安装在电梯轿厢内靠门的轿壁上。操纵盘面上设有运行功能按钮和开关。按钮和开关包括：运行方式开关－急停、正常运行/检修、有/无司机选层按钮方向按钮－有司机状态下用开关门按钮83.1概述检修运行开关－慢速运行开关警铃按钮直驶按钮(或开关)风扇开关呼喊蜂鸣器呼喊楼层和呼喊方向指示灯照明开关93.1概述2.层楼指示器(指层灯)作用：指示电梯目前所在的位置及运行方向。通常电梯层楼指示器有：电梯上下运行方向指示灯、层楼指示灯、到站钟。层楼指示灯的种类：信号灯数码管－一般在微机限制的电梯上运用，层楼指示器上有译码器和驱动电路，显示轿厢位置。无层灯的层楼指示器－有的电梯，除一层(基站)厅门用装有数码管的层楼指示器外，其他层楼厅门用只有上、下方向指示灯和到站钟，而多数码管显示器的层楼指示器。103.1概述指层信息获得方法通过机械选层器取得。指层信息可通过选层器触点接通层楼指示灯来实现的。通过装在井道中的干簧管式感应器获得。其原理是：电梯运行时，安装在轿厢上的隔磁板插入某层的感应器时，干簧管触点动作，发出一个开关信号，指示相应的楼层。其特点是：电梯运行在两层楼之间时，没有指层信号。通过微机选层器取得。微机与PLC限制的电梯，通过对旋转编码器或光电开关的脉冲计数，可以计算出电梯的运行距离，结合层楼数据，就可获得电梯所在的位置信号。113.1概述3.呼梯按钮盒作用：给厅外乘用人员供应呼喊电梯的装置。安装：在下端站只装一个上行呼梯按钮，上端站只装一个下行呼梯按钮，其余的层站依据电梯功能，有装上呼和下呼两个按钮(全集选)，也有仅装一个下呼梯按钮(下集选)，各按钮内均装有指示灯。在下端站(基站)的呼梯按钮盒内，通常设有一个钥匙开关，是用来锁电梯的开关。123.1概述4.检修开关盒安装：通常在电梯机房限制柜、轿厢内与轿厢顶，设有电梯检修开关盒。盒内一般有：检修开关急停按钮慢上、慢下按钮轿顶检修开关盒还装有电源插座、照明灯及其开关等。133.1概述5.平层装置作用：为保证电梯轿厢在各层停靠时精确平层。安装位置：通常在轿顶设置。平层装置的种类与结构:遮磁板与干簧管感应器平层装置圆形永久磁铁与双稳态开关平层装置143.1概述6.选层器（轿厢位置检测装置）它检测电梯轿厢运行状态、所处位置，刚好向限制系统发出所须要的信号。主要功能：依据登记的内选与外呼信号和轿厢的位置关系，确定运行方向；当电梯将要到达所需停站的楼层时，给曳引电动机减速信号，使其换速；当平层停车后，发出信号以消去已应答的选层、呼梯信号，并指示轿厢当前位置。153.1概述选层器种类：机械选层器、继电器选层器和微机选层器。其中机械选层器与继电器选层器将随着继电器限制电梯的逐步淘汰而淘汰。1.机械选层器以机械方式模拟轿厢运行状态，以一系列开关的通断来反映轿厢运行位置。以电气触头的接触传送信号，达到对电梯实行限制。选层器和钢带轮安装在电梯的机房里，钢带和张紧轮零部件则在井道中。163.1概述2．继电器选层器是一种由电气动作完成的选层器，通常由双稳态磁性开关、圆形永久磁铁、选层器方向记忆继电器、选层器步进限位器、记忆继电器、选层继电器，以及选层器的端站校正装置等组成。井道信息是由装在轿厢导轨上各层支架上的圆形永磁铁和装在轿厢顶上的一组双稳态磁开关来完成。各层选层信号是由机房内限制屏上的层楼继电器来执行。工作原理是：轿厢在井道内的位置信号，由双稳态磁开关与圆形永磁铁之间位置确定，用这信号限制继电器选层器。173.1概述3．微机选层器由特地的选层传送信息装置与接收装置组成，并经微机处理与运算来完成选层任务。安装：光电盘连接在曳引机的轴伸端，与曳引电动机一起转动。为避开曳引绳打滑造成的误差，也常将光电编码器安装在限速器轴端的。183.1概述种类：格雷码编码选层器－轿厢所在的位置信号，出轿厢导轨支架上的圆形永久磁铁吸合轿厢顶上的双稳态磁开关，用格雷码编码来表示。光电码盘微机选层器。注：虽然微机选层器先进、牢靠，但在电梯运行中若发生曳引绳打滑或其他缘由，也会引起误差。所以，通常在井道中顶层和基站设置校正装置。193.1概述7.电气限制柜主要作用：完成对电梯电力拖动系统的限制和交通调度限制。安装：通常在电梯的机房里另外，在轿厢顶上，还有门电动机及其调速装置、其他线路配线专用的电气装置和接线板，这些元器件和线路，通常装在规定的配电盒内。203.2单台电梯的交通调度原则单台电梯的限制方式:手柄操纵限制按钮限制信号限制集选限制目前，在乘客电梯中几乎全部接受集选限制方式。集选限制方式定义：将层门外上下呼喊信号、轿厢内选层信号和其他各种专用信号加以综合分析、推断后，自动确定轿厢运行的无司机限制。集选限制是一种全自动电梯限制方式。213.2单台电梯的交通调度原则集选电梯的主要限制原则:关门开车顺向截车最远端反向截车。当轿厢的运行前方已无顺向呼梯和内选信号，但有反向呼梯信号，轿厢也应空厢接着向前远行，去接要求反向运行的乘客。假如前方的反向呼梯信号有多个，则轿厢驶向最远的反向呼梯楼层。轿内优先。在轿厢门关好之前，轿外的呼梯信号不参与定向，而由轿内第一个选层信号来确定电梯的运行方向，体现出轿内信号优先定向；假如在此期间轿内没有选层信号，那么在关好门后，由第一个到来的内选、外呼信号来定向，这时内选、外呼信号在首次定向上具有同等地位。223.2单台电梯的交通调度原则本层顺向呼梯开门。轿厢正在关门时，轿厢停靠楼层有一顺向呼梯信号．则电梯停止关门，改为开门。满载直驶。当轿厢满载时，电梯不再响应顺向呼梯信号，而干脆驶向最近的内选楼层停靠，通过而没有响应的倾向呼梯信号予以保留。超时停驶。电梯发出启动运行指令后，超出预定运行时间仍未收到目标楼层的到达信号，说明电梯运行不正常，这时发出停车指令，避开发生意外。233.2单台电梯的交通调度原则防捣乱(恶作剧)功能。限制系统发觉轿内选层信号远大于轿内乘客人数，则自动将内选信号清除，由乘客重新选按，从而可以避开轿厢无意义的停靠。优先服务楼层。可以预先设定特殊楼层，轿厢优先响应当层的呼梯信号。驻停。当电梯已无任何呼梯、内选指令时，轿厢停在某层待命。单台电梯有三种驻停方式：就地驻停、返回基站驻停、开往中间站驻停。可选。对于群控电梯，多台电梯驻停时，一般按匀整分布原则驻停。243.2单台电梯的交通调度原则检修限制。电梯检修限制功能由设在轿厢内和轿厢顶，以及限制柜上的检修/运行开关来选择。检修时梯速不超过0.63m/s，且只能点动，上下运行限制互锁．轿顶操作优先于轿内操作。检修开关限制检修继电器，检修继电器可切断轿内指令、厅外上下呼喊、平层回路、减速及高速运行回路，厅外指层回路。消防限制。在消防状态下：消防返回基站和消防员专用。253.3轿厢内指令

轿厢内指令线路包括信号记忆、按钮灯限制、消号三部分。轿厢内的操纵箱上对应每一层站设一个带灯的按钮，即为内选按钮，也称指令按钮。按动其中一个按钮，只要电梯不在按钮所对应的楼层，该按钮灯便亮，称为内指令登记。轿厢内指令是电梯司机和乘用人员在轿厢内操纵电梯，进行选层定向运行的限制指令。电梯关门运行后，将在亮灯按钮所对应的层楼停靠，并消退该指令，按钮灯熄灭，即消号。261、串联式轿内指令信号的登记与消退线路所谓串联式是指用于呼梯信号记忆与消退的电气触点是串联在一起的。串联式呼梯登记与消退线路3.3轿厢内指令

272、并联式指令信号的登记与消退线路并联式电路的消号是当电梯到达指令信号层楼时，依靠该层的层楼继电器常开触点并联于指令继电器线圈的两端，即经限流电阻把指令继电器线圈短接，从而使指令信号继电器释放消号。但消号必需在电梯即将到达该层而发出减速信号后(即快速运行接触器KMK释放，其常闭触点导通)方可实现。指令信号不是干脆自保记忆，而是在有了指令信号后，使电梯定出运行方向，即方向继电器KU或KD吸合后，才可自保记忆。当电梯失去方向后(即KU、KD线圈均失电)，即使层楼继电器未动作，也能把已登记的指令信号消退。3.3轿厢内指令

28并联式指令信号登记及其消退线路原理图3.3轿厢内指令

29串联式与并联式的优劣比较串联式的是利用层楼继电器的常闭触点串接于指令继电器的线圈回路中，如当该常闭触点接触不好时，就会影响该层指令信号的登记和记忆。这样就会影响乘客到达该层运用电梯的要求。并联式电路，如该层的层楼继电器常开触点接触不好时，则仅仅影响信号的消退，而不影响该层信号的登记与记忆，即不影响乘客到达该层的运用要求。故一般电梯限制线路常用并联式的电路，串联式已很少见到。3.3轿厢内指令

30电梯的厅外呼喊信号是通过设在电梯每层厅门口的按钮来实现的。电梯按钮除上下两端站只设一个外，其余层分别设上下两个按钮，线路限制按每一个按钮对应一个继电器的原则设计。1、并联式厅外呼喊信号的登记记忆与消退线路与指令信号的线路基本相同，也是接受并联式的结构。现就该电路的特点作几点说明如下。3.4厅外指令

31并联式厅外呼喊信号的登记记忆与消退线路原理图3.4厅外指令

323.4厅外指令该电路不仅起着各层楼厅外呼喊信号的登记记忆与消号，而且还起着无司机状态的“本层厅外开门”功能。如：电梯轿厢在三楼闭门候梯（无呼梯信号）时，有人按三层楼下呼梯按钮3SBD，则电流从P→3SBD→3KAF→V2T→KU→KAN→KYT→KAW线圈→KMK→N，使厅外开门继电器KAW线圈得电，把电梯门打开。各个层楼的厅外呼喊信号的消退是与电梯运行的方向有关。当登记的某一呼喊信号，若与电梯运行方向一样，则电梯在该层发出减速信号（快车接触器KMK释放）后才能消号。而与电梯运行方向相反的厅外呼喊信号则予以保留，不消号。这一点是与轿内指令信号消退的最主要区分。333.4厅外指令2、利用机械选层器的厅外呼喊信号登记、消号线路利用机械选层器的厅外呼喊登记、消号线路343.4厅外指令本线路的工作过程是，当厅外按下上呼按钮ASZ后，上运行继电器JSZ吸合，并通过DSX,JSZ接点自保。只要电梯末到达本层，此信号始终保留。由此完成上呼喊信号的登记。消号功能的完成是通过机械选层器的动触头SXH将定触点DSX压开，使JSZ线圈断电而消退自保。这项功能是在电梯上行到达本层楼，下行继电器JXX接点断开的状况下完成。353.4厅外指令反向厅外呼喊信号保留工作过程是，当电梯下行时，而在下运行的某层站有上呼梯信号，即ASZ↑→JSZ↑。当电梯下行经过本层楼时，下运行继电器JXX吸合使其接点闭合，选层器动触点SXH使其接点DSX断开，由于JXX、SSH、JSZ的接通，使继电器JSZ保持吸合，即上行厅外呼喊信号仍被保留。电梯的直驶功能是通过直驶按钮AZ来实现的。当电梯须要通过某层而不停靠站时，可按下AZ钮。这时只要JSX或JXX有一个触点闭合，通过SXH和XXH便可以使继电器JSZ或JXZ保持吸合状态。因此，电梯不管上行还是下行，厅外呼喊不管顺向呼叫还是反向呼叫信号均能保留，而不被消号。363.5厅外呼喊与内选指令组合线路3、厅外呼喊与内选指令组合线路该线路的特点是可以省略内选指令继电器，厅外呼喊与内选指令的登记共用一个继电器。厅外呼喊与内选指令组合线路371）厅外上呼喊信号登记当按下上召按钮钮iASZ时，继电器iJSZ吸合，并通过接点自保持，完成上呼信号登记；当按下下召按钮iAXZ时，继电器iJXZ吸合，并通过接点自保持，完成下呼信号登记。2）内选指令登记当在轿厢里按下内选指令按钮iANL时，内选指令便被登记。（1）电梯上行或停在某站时，下行方向继电器JXF触点向上接通，此时电路由iANL一JXF一iJSJ使内选信号登记。（2）电梯下行时，下行方向继电器JXF触点向下接通，此时电路由iANL一JXF一iJXZ使内选信号登记。3.5厅外呼喊与内选指令组合线路383）消号假如电梯上行，上方向继电器JSF吸合，其接点向下接通。当电梯到达呼梯层时，JF继电器吸合，其接点断开了iJSZ自保持通路，完成消号。当电梯下行时，同样是在电梯到达呼梯层时，JF吸合，其接点断开iJXZ自保持通路，完成消号。4）反方向外召信号保留分两种状况:（1）假如电梯由上向下运行时，而下层有上呼梯信号时，JSF继电器此时向上接通。电梯到达上呼梯层时，JF继电器吸合，其接点断开，但由于JSF接点与iJF接点并联，其电路由P一JSF一iJSZ一N接通，上行呼喊信号保留。（2）假如电梯由下向上运行时，而上层有下呼梯信号时，JSF断电器此时向下接通。电梯到达下呼梯层时，JF继电器吸合，其接点断开，但由于JSF与iJF接点并联，其电路由P一JSF一iJXZ一N接通，下行呼喊信号保留。3.5厅外呼喊与内选指令组合线路393.6自动开关门的限制电路自动门机安装于轿厢顶上，它在带动轿门启闭的同时，通过机械联动机构带动层门与轿门同步启闭。为使电梯门在启闭过程中达到快、稳的要求，必需对自动门机系统进行速度调整。用小型直流伺服电动机－－可用电阻的串、并联方法调速。直流电动机调速方法简洁，低速时发热较少；用小型沟通转矩电动机－－常用加涡流制动器的调速方法。沟通门机在低速时电动机发热厉害，对三相电动机的堵转性能及绝缘要求均较高。现代电梯的自动门机大多接受沟通变压变频调速，它具有节能、调速性能好等优点。403.6自动开关门的限制电路小型直流伺服电动机的自动门机主电路原理图413.6自动开关门的限制电路分析：当关门继电器KAC吸合后，直流110V电源正极经熔断器FU，首先供应直流伺服电动机的励磁绕组WM，同时经可调电阻RM→KAC(1、2)触点→电动机的电枢绕组→KAC(3、4)触点→电源的负极。另一方面，电源还经开门继电器KAO的常闭触点和电阻RC对电枢分流。当门关至约门宽的2/3时，限位开关SC1动作，使电阻RC被短接一部分，流经此部分的电流增大，则总电流增加，在电阻RM上的压降增大，从而使电动机电枢电压降低，门电动机MD转速下降，关门速度减慢。当门接着关至尚有100~150mm时，限位开关SC2动作，又短接电阻RC的一部分，关门速度再降低，直至门完全关闭，线圈KAC失电，关门过程结束。类似地可实现整个开门过程。当开关门继电器KAC、KAO线圈失电后，则门电动机所具有的动能将全部消耗在电阻RC和RO上，即进入能耗制动状态。由于门完全关闭后，RC的阻值很小，这样能耗制动很猛烈且时间很短，迫使电动机很快停车。423.6自动开关门的限制电路三相沟通电动机加涡流制动器驱动的限制系统433.6自动开关门的限制电路分析：在开关门过程中，为降低门的撞击和保证运行平稳性，需调整门机速度，只要变更与电动机同轴的涡流制动器绕组WET中的电流大小，即可达到调速的目的。443.7指层电路电梯一般都配有层楼指示器，以便指示电梯所在位置。电梯轿厢层楼位置信号的获得由机械选层器获得－－利用机械选层器的动、静触点的通断取得或消退层楼位置信号。453.7指层电路接受安装在轿厢上的遮磁板经过装在井道上每层一个的感应器获得463.7指层电路分析：当电梯在第一层时，层楼感应器1S触点闭合使1KF吸合，其常开触点1KF(3、8)使1KAF吸合，并由1KAF(1、2)自保持。电梯上行到其次层时，2S触点闭合使2KF吸合，其常开触点2KF(3、8)使2KAF吸合，并由2KAF(1、2)自保持，同时2KF的常闭触点2KF(2、8)断开，使1KAF释放。电梯上行以此类推。此电路具有确定的规律性，电梯下行的原理与此类同。473.8定向选层电路483.8定向选层电路具有“有/无司机”选择操作功能，通常由轿厢内操纵箱上钥匙开关选择。无司机状态时，KAN吸合；有司机状态时，KAN则释放；直驶状态时，KAP吸合。1．有司机状态下的功能定向：电梯停止时，起动继电路器KQ释放，由指令继电器的触点1K(1、7)～4K(1、7)确定电梯的运行方向。因常开触点KQ开路，当层站有上、下呼喊信号时，可以使KU吸合登记，但不参与定向。493.8定向选层电路轿内指令换速：电梯到达该停的楼层时发出换速信号。如第三层有轿厢内指令，3K吸合，电梯运行将到达三层时，3KAF吸合，电流经P→3K(1、7)→3KAF(1、7)→3K(3、8)→V→KHS线圈→N，使换速继电器KHS吸合，发出换速信号。呼喊信号顺向截梯：有司机状态下，上下呼喊信号不参与定向，但具有顺向截梯功能。如有第四层轿厢内指令，电梯正在上行中，此时KQ吸合，若第三层有人按了上呼按钮，使3KU吸合，电梯上行将到三层时，3KAF吸合，电流经P→KYT→KQ—KAN(2、8)→(呼喊公共线)→3KU(1、7)→3K(2、8)→3KAF(1、7)→3K(4、9)→3KU(3、8)→KD(15、16)→KAP→V—KHS线圈→N，使KHS吸合换速。若是反向的呼喊信号，则不能截停电梯。503.8定向选层电路直驶功能：如轿厢内巳满载或出于其它缘由，司机不想让层站呼喊信号截停电梯，只需按下“直驶”按钮，使KAP吸合，其常闭触点断开，呼喊信号不能使换速继电器KHS吸合，则电梯不能换速停层。513.8定向选层电路2.无司机状态下功能呼喊信号顺向截梯：与有司机状态相同，只是使KHS吸合的通路略有不同，电流经P→KU(或KD)常开触点一以N(1、7)一呼喊公共线，后面与有司机状念相问。呼喊信号定向：无司机状态下，呼喊信号可定向。如有第三层上呼喊信号，3KU吸合。电梯在一层停几秒后，停车时间继电器KT释放，可使KU吸合。电流由P→KT→KAN(1、7)→呼喊公共线→3KU(1、7)→3K(2、8)→3KAF(15、16)→4KAF(13、14)→4KAF(15、16)→KMR→KD→KU线圈→N。电梯定上行方向。523.8定向选层电路最远反向截梯：若电梯停在一层，二层、三层都有下行呼喊信号，即2KD、3KD吸合，电流由：呼喊公共线→3KD(1、7)→3K(2、8)→3KAF(15、16)→4KAF(13、14)→4KAF(15、16)→KMR→KD→KU线圈→N，使KU吸合。二层也有相像回路。电梯干脆驶到三层，先响应三层下呼信号，然后在下行时再响应二层下呼信号。电梯上行经过二层时不停车缘由：到二层时，KHS没有吸合回路，电流只能由呼喊公共线→2KD(1、7)→2K(2、8)→2KAF(4、9)→2KD(3、8)→KU(15、16)→KAP→V→KHS线圈→N，由于电梯处在上行状态，KU被三层信号3KD保持吸合，KU(15、16)常闭触点断开，KHS不行能吸合，因此上行经二层时，不产生换速信号。533.8定向选层电路轿厢内指令优先定向：KT为停车延时继电器，电梯运行时KT吸合，在电梯停层开门延时几秒后释放。电梯换速后，KU与KD释放。因此，在电梯换速到开门延时几秒这段时间内，常闭触点KT断开，电源P与呼喊公共线之间断开，即使电梯未选向，全部外呼信号也不能选向；此时轿厢内指令可确定电梯的运行方向，故有轿厢内指令优先定向。如：三层乘客要求向下，电梯在三层停止时，这时四层有外呼信号，三层乘客进入轿厢后可优先选择下行方间，不会因四层的外呼信号而上行。543.9起动与制动运行电路沟通双速电梯沟通电动机主线路55沟通双速电梯起制动限制线路3.9起动与制动运行电路563.10平层限制线路电梯的平层是指电梯轿厢地面与楼层地坎平面达到同一平面的动作，也是一个停车的限制过程，限制线路的性能确定了电梯的平层精确度。57GX为下行停车感应器，又为上平层感应器，记为SPG；GM为门区感应器，又称提前开门感应器，记为MQG；GS为上行停车感应器，又为下平层感应器，记为XPG。电梯上行时，井道内遮磁板依次插入GX(SPG)一GM(MQG)一GS(XPG)三个感应器。下行时插入次序相反。在电梯平层时，遮磁板同时插入三个感应器中。三个感应器的接点分别与．JGX(JSP)、JGM(JMQ)和JGS(JXP)相连。平层感应器与平层继电器连接3.10平层限制线路58沟通电梯平层限制线路3.10平层限制线路59(1)启动运行：启动继电器JQ吸合，快车继电器JK吸合，此时