第一章引言隨著當前建筑物建設的信息化和智能化發展，電梯不僅要具備最基本的垂直起降運輸能力，同時還應不斷提升電梯在運行過程中的舒適度與使用效率，對于電梯的運行控制，切入點是電梯智能化，評判電梯服務的優質化，不只局限于候梯時間，還要考慮電梯本身的節能及功效問題。釆取合理的配置方法運用遠程的監控模式自身的故障診斷、節能降低對環境的污染等。本文中主要是對電梯的升降控制模式和電梯的整個運行過程中的控制進行研究，提出基于PLC控制的優化控制。當今電梯的邏輯控制已經從相對老式的繼電器接觸轉換為當今的可編程控制器，控制的模式方法從比較簡單的手柄控制、信號控制發展成為集成選控模式、并聯集成控制模式、群體控制等方式，并且使其安全性能和拖動技術也得到了最大提升。直流電梯在能耗上消耗比較大，且其故障多、維修難度大。因此，交流電梯的良好性能直接替代了直流電梯，液壓模式的電梯在運行上比較平穩，機房的位置設置比較靈活，但運行的行程比較短，液壓電梯的這些特點使其在提升距離較小的場所被廣泛應用。超高速電梯的數目、樣式都很多，目前電梯的解決能力和模式有進一步提高，市道上大多半電梯釆取微機控制技術，盡可能保證客戶提出的要求。比如緊急狀況下的停車控制，防止誤操作的保護系統及消防員的專用電梯等等。在電梯的機械傳動性能方面，當前國際加工能力在快速提升，目前斜/行星齒輪的傳動被廣泛的運用和推廣到電梯的開發使用中，出現了變化多樣的電梯傳動方式。除此之外，電梯的智能群體控制技術模式也被得到廣泛的采納。第二章電梯的發展現狀2.1電梯發展史第一臺電梯出現在1887年，是由美國的奧迪斯設計的。在世界上第一臺以直流電動機為傳動的基礎上，1900年出現了使用交流電動機為傳動的電梯，這是人類在電梯的設計創造史上又一進步。瑞士的一家公司在1902年制造了首臺按鈕式的自主化電梯，該電梯可以實現全智能自主運行，提升了電梯在運行過程中運送功能以及安全方面的機能。現在高層建筑越來越多，電梯的設計工藝水平在不斷的發展，對電梯設計要求在不斷提升。在1900年，第一臺手扶的電梯出現，經過50年的發展后，在1950年又設計出了一款觀光電梯安裝在高層建筑物外供人們乘坐觀光風景，乘客乘坐觀光電梯在浸提的運行過程中乘客能夠非常清楚的欣賞四周的風景。我國最早出現電梯的城市在上海，是由美國的奧的斯公司設計制造的。美國的奧的斯公司還給天津利順德酒店定制了一臺，從1932年安裝好之后一直運行到現在。2.2國內外發展概況高層建筑的主要交通搬運工具是電梯，人們衡量電梯的主要標準集中在是否可靠、坐著是否舒適及運行速度。同時在其他方面也有一定的要求，如：強調經濟性、低噪音、抗電磁干擾及要求能耗小等。在建筑物不斷增高的過程中，客戶對電梯變頻調速準確度、電梯調節的速度范圍等特性的要求期待也在不斷的增強。在電梯高速發展的時代，對電梯的使用需求以及電梯方面的新技術運用都全面進入了高速發展的時代。20世紀的前半期時，一些高層建筑物內的電梯運行速度調節以及電梯進行電力的拖動，基本上都是靠直流的調速系統來進行電梯的調速。當進入了80年代后，隨著社會的發展電子方面的技術也得到了良好快速的發展，特別是微處理器被廣泛的運用以及推廣，電梯的控制系統研究設計經歷了一次改革。在電梯的控制系統中微處理器被廣泛運用，比如，電梯自身故障診斷、電梯的人工智能、大樓的管理系統互聯以及轎廂內的操作箱智能化等各個方面。當前狀況下，微機技術在被廣泛運用于各類工程，固體的功率器件得到更新和發展，同時，對于電梯的管理控制方面又出現了許多新的變化和新的技術。該技術出現后日本的三菱電梯設計工作人員把變壓變頻交流調速系統引進到對電梯的控制系統中。現實中，一臺具備基本功能的電梯已經不能夠滿足現代人們對電梯的需求,所以，單臺設計基礎上對電梯進行群體控制的系統，在多臺或者多種樣式的電梯下進行新的研究。隨著社會發展，人們在生活、生產等各個方面服務問題都對電梯提出了較高的要求，以微處理器為焦點的電梯控制系統是電梯這個行業生產的重要方位。未來電梯給人們提供一種舒適的環境和感覺，會給人們的生活工作生產等帶來安全穩定可靠、高效舒適美觀的人性化服務，也是科研工作者的努力方向。第三章電梯的類型與構造3.1電梯的定義電力的驅動模式，配備了乘客以及能夠載貨的轎廂，其運營的方式為垂直角度或者是和垂直角度相同但傾斜的角度不能夠大于15。的角度兩邊剛性導軌之間，輸送乘客以及貨物用于固定的設備。3.2電梯的類型根據電梯的使用對象分類：①住宅用電梯：住宅用的電梯主要用于安裝在小區中，大多數設計比較人性化采納了全集控制模式，方便殘疾人士的輪椅進出，兒童車以及家具輸送等多方面的用途；②乘客電梯：輸送人員是其主要的用途。在轎廂的設計上一般都是轎廂的寬度要大于深度，從而方便轎廂內的乘客進岀。并且轎廂內的安全裝配比較多比較齊全，電梯轎廂內的裝飾也比較華麗；③載貨電梯：載貨電梯主要用在需要進行貨物輸送的環境中，電梯內在進行貨物輸送的同時都還有人員隨乘。一般使用的場所都是在10米以上的工廠、車間、倉庫等各類場所中。這類的載貨電梯對于電梯的裝飾不作過多要求，不管是運行的速度還是電梯自動化程度都不高。④雜物電梯：一般主要用于圖書館、飯店廚房、辦公樓等場所，其主要是進行圖書文件的運送以及食品雜物等進行運送。但是雜物電梯是絕對不能夠允許人員進出在內。此類的雜物電梯設計結構比較簡單，并且設計的操縱按鈕都在門廳外面，一般分為落地式和窗口式的，電梯內是絕對不允許人員進入和進行人員的輸送的；⑤汽車用電梯：主要運用進行汽車的上下運輸，一般被廣泛運用在立體的停車場以及汽車車庫等場所。此類電梯的轎廂沒進行密封也沒有封頂，該類電梯的特點主要是轎廂的容量空間比較大，載重的質量比較大；⑥船載電梯：一般經常在大型的游輪上比較常見，主要是讓船上的乘客、船員以及其它的人員進行使用。一般船載的電梯在噸位的設計上以及速度設計上都比較小，但是該類電梯能夠在船舶搖晃的惡劣環境中正常運行工作；⑦觀光電梯：觀光電梯的轎廂在設計的時刻就是設計的一種透明轎廂，可以讓乘客在電梯的轎廂內來進行觀光。3.3電梯的結構組成電梯結構原理電梯主要由機械、電氣和安全保護三大系統組成。安全保護系統與機械系統、電氣系統有機地組合，以保證電梯安全可靠的運行。本文以曳引式結構的廂式電梯為研究對象，具體結構如圖3.1所示。1減速箱；2曳引輪；3曳引機底座；4導向輪；5限速器；6機座；7導軌支架；8曳引繩；9開關磁鐵；10緊急終端開關；11導靴；12轎架；13轎門；14安全鉗；15導軌；16繩頭組合17.對重；18補償鏈；19補償鏈導輪；20張緊裝置；21緩沖器22底坑；23層門；24呼梯盒；25.層樓指示；26隨行電纜；27轎壁；28轎內操縱箱；29開機門；30井道傳感器；31電源開關；32控制柜；33曳引電機；34制動器；電梯運行原理電梯的控制系統根據乘客的操作發出相應的指令，機械系統根據接收到的指令執行對應的動作，安全保護系統對電梯系統的運行過程進行時時檢測，并將檢測結果反饋給控制部分。控制系統比對安全保護系統反饋的信號與所發出的指令的結果。安裝在機房的電梯專用電動機、減速箱、電磁制動器等組成電梯曳引系統。曳引鋼絲繩纏繞在曳引輪上，對重與轎廂被連接于曳引鋼絲繩的兩端。曳引鋼絲繩因轎廂與對重的重力作用被壓緊在帶槽的半圓形的曳引輪繩槽內。曳引機轉動時，依靠繩槽與曳引鋼絲繩之間的靜摩擦力，使轎廂與對重作相對運動，從而完成輸送任務。如圖3.2所示：1電動機；2制動器；3減速器；4曳引機；5導向輪；6繩頭組合；7轎廂；8對重；圖3.2電梯曳引傳動關系圖第四章電梯保養內容及常見故障維修保養不力是導致電梯運行中安全事故頻頻發生的最主要原因。據有關的統計資料數據顯示：在眾多可能導致電梯出現安全隱患的影響因素當中，制造質量方面因素的構成比在15％左右，安裝方面因素的構成比在25％左右，而維修保養不力方面因素的構成比則達到了60％左右。該數據充分反應了：在電梯安全運行中，維修保養工作的重要意義。對于我國而言，電梯市場的發展是相當可觀的，各種現代化的電梯控制系統以及遠程監控系統被作用于實踐工作中，由此也給電梯的使用管理帶來了一定的難度。如何做好電梯維修保養方面的工作，提高其運行的安全水平，成為電梯維修保養工作人員深入思考的問題之一。4.1電梯維修保養的主要工作內容對電梯進行維修保養的主要工作內容是：對已投入運行的電梯進行日常性的檢查工作、調試工作以及潤滑工作。針對電梯在運行過程當中可能產生的各種故障與問題進行全面的監測，同時做好對故障的預防工作，杜絕電梯出現較大的運行故障或安全事故。同時，電梯投入運行后需要通過定期展開維修保養工作的方式，對故障發生率進行嚴格的控制，同時確保電梯投入運行時使用狀態的理想性，促進電梯使用壽命的延長。根據以上工作內容，認為在電梯維修保養工作的開展過程當中，需要特別關注的問題有以下幾個方面。4.2主拖動系統故障電梯在點動運行中，如果確認主拖動電路有故障,即主回路有故障，就可以從構成主回路的各個環節，去分析故障所在部位。任何一個電機的交直流供電回路，包括各種功能的控制電路，都必須構成交流或直流電流流動的閉合回路，電流在回路中任何一個部位被阻斷或分流，都可以造成故障。電流被阻斷的部位，就是故障所在部位，當然應首先確認供電電源本身正常，否則無電流或電流大小不合適，這也是不同時期容易出現故障的部位之一。構成任何電梯主回路的基本環節大致相同：從供電三相電源岀發，經空氣開關、上行或下行接觸器、調速器、運行接觸器、最后到電機三相繞組，構成三相交流電流回路。對不同類型的電梯，調速方法也不同，調速器的型式也不同,主要有變頻調速、交流調壓調速、直流調壓調速或軟起動器，當然配套的電動機也不相同。主回路故障，也是電梯常見故障和重要故障。因為主拖動系統是間斷不連續的經常動作，因而電梯運行數年后，接觸器觸點常有氧化、觸點彈片疲勞、接觸不良、接點脫落、逆變模塊及可控硅熱擊穿或燒斷、電機軸承磨壞等故障。這是快速尋找故障的思路之一。因為任何機械動作部件，都是有一定壽命的，如繼電器、接觸器、微動開關，行程開關，按鈕等元件，還有經常運行的部件，比如轎廂的隨行電纜，經常彎曲動作,就存在有斷線故障的可能。4.3機械系統故障(1)連接件松脫引起的故障。電梯在長期不間斷運行過程中，由于震動等原因而造成緊固件松動或松脫,使機械發生位移、脫落或失去原有精度,從而造成磨損，碰壞電梯機件而造成故障。(2)自然磨損引起的故障。機械部件在運轉過程中,必然會產生磨損，磨損到一定程度必須更換新的部件。所以電梯必須在運行一定時期后，進行大檢修，提前更換一些易損件,不能等出了故障再更新,那樣就會造成事故或不必要的經濟損失。平時日常維修中，只要及時地調整、保養，電梯才能正常運行。如果不能及時發現滑動、滾動運轉部件的磨損情況并加以調整，.就會加速機械的磨損，從而造成機械磨損報廢,造成事故或故障。如鋼絲繩磨損到一定程度，則必須及時更換,否則會造成大的事故。各種運轉軸承等都是易磨損件，必須定期更換。(3)潤滑系統引起的故障。潤滑的作用，是減少摩擦力，減少磨損，延長機械壽命，同時還起到冷卻、防銹、減震、緩沖等作用。若潤滑油太少，質量差，品種不對號，或潤滑不當，會造成機械部分的過熱、燒傷、抱軸或損壞。(4)機械疲勞造成的故障。某些機械部件經常不斷地長時間受到彎曲、剪切等應力，會產生機械疲勞現象，機械強度塑性減小。某些零部件受力超過強度極限，產生斷裂，造成機械繩長時間受到拉應力，又受到彎曲應力，又有磨損產生，更嚴重時受力不均，某股繩可能受力過大首先斷繩,增加了其余股繩的受力,造成連鎖反應,最后全部斷繩，可能發生重大事故。從上面分析可知,只要日常做好維護保養工作，定期潤滑有關部件及檢査有關緊固件情況,調整機件的工作間隙，就可以大大減少機械系統的故障。4.4電氣控制系統的故障(1)自動開關門機構及門聯鎖電路的故障。因為關好所有廳、轎門，是電梯運行的首要條件。門聯鎖系統一旦出現故障，電梯就不能運行。這類故障多是由包括自動門鎖在內的各種電氣元件觸點不良或調整不當造成的。(2)電氣元件絕緣引起的故障。電子電氣元件絕緣在長期運行后，總會由老化、失效、受潮或者其他原因引起絕緣擊穿，造成電氣系統的斷路或短路引起電梯故障。(3)繼電器、接觸器、開關等元件觸點斷路或短路引起的故障。由繼電器、接觸器構成的控制電路中，其故障多發生在繼電器的觸點上,如果觸點通過大電流或被電弧燒蝕，觸點被粘連，就會造成短路。如果觸點被塵埃阻斷，或觸點的簧片失去彈性，就會造成斷路，觸點的斷路或短路，都會使電梯的控制環節電路失效，使電梯出現故障。(4)電磁干擾引起的故障。隨著計算機技術的迅猛發展，特別是成本大大降低的微型計算機，廣泛應用到電梯的控制部分，甚至采用多微機控制以及串行通訊傳輸呼梯信號等，驅動部分采用變頻變壓(VVVF)調速系統,已經成為電梯流行的標準設計。近幾年來,變頻門機也成為時尚，取代原來用電阻調速的直流門機。微機的廣泛應用，對其構成的電梯控制系統的可靠性要求越來越高，主要是抗干擾的可靠性。電梯運行中遇到的各種干擾,主要外部因素有溫度、濕度、灰塵、振動、沖擊、電源電壓、電流、頻率的波動，逆變器自身產生的高頻干擾,操作人員的失誤及負載的變化等。在這些干擾的作用下，電梯會產生錯誤和故障，電梯電磁干擾主要有以下3種形式：1)電源噪聲。主要是從電源和電源進線(包括地線)侵入系統。特別是當系統與其他經常變動的大負載共用電源時，會產生電源噪聲干擾。當電源引線較長時，傳輸過程發生的壓降，感應電勢也會產生噪聲干擾，影響系統的正常工作，電源噪聲會造成微機丟失一部分或大部分信息,產生錯誤或誤動作。2)從輸入線侵入的噪聲。當輸入線與自身系統或其他系統存在著公共地線時，就會侵入此噪聲,有時既使采用隔離措施,仍然會受到與輸入線相耦合的電磁感應的影響,如果輸入信號很微小時，極易使系統產生差錯和誤動作。3)靜電噪聲。是由摩擦所引起的。摩擦產生的靜電，是很微小的，但是電壓可高達數萬V。IEEE國際可靠性物理討論會提供的材料表明，在毛毯上行走的人帶電最高可達39kV,在工作臺旁工作的人帶電也可達3kV。因此，要有高電位的人接觸電腦板時，人體上的電荷向系統放電，急劇的放電電流造成噪聲，影響系統工作，甚至會造成電子元器件的損壞。針對以上的狀況,必須釆用防干擾措施，防干擾措施自身也應該正確可靠，否則會產生電梯的故障。(5)電氣電子元件損壞或位置調整不當引起的故障。電梯的電氣系統，特別是控制電路，結構復雜,一旦發生事故，要迅速排除故障，單憑經驗還是不夠的，這就要求維修人員必須掌握電氣控制電路的工作原理及控制環節的工作過程，明確各個電氣電子元器件之間的相互關系及其作用，了解各電氣元件的安裝位置。只有這樣，才能準確地判斷故障的發生點，并迅速予以排除。在這個基礎上,若把別人和自己的實際工作經驗加以總結和應用，對迅速排除故障、減少損失會是有益的，因為某些運行中出現的故障還是有規律的。第五章電梯故障查找方法當電梯控制電路發生故障時，首先要冋、看、聽、聞，做到心中有數。問，就是詢問操作者或報告故障的人員故障發生時的現象情況，査詢在故障發生前有否作過任何調整或更換元件工作；看,就是觀察每一個零件是否正常工作，看控制電路的各種信號指示是否正確,看電氣元件外觀顏色是否改變等；聽，就是聽電路工作時是否有異聲;聞,就是聞電路元件是否有異常氣味。在完成上述工作后，便可采用下列方法査找電氣控制電路的故障。(1)程序檢査法。電梯是按一定程序運行的，每次運行都要經過選層、定向、關門、啟動、運行、換速、平層、開門的循環過程。其中每一步稱作一個工作環節，實現每一個工作環節，都有一個獨立的控制電路。程序檢査法，就是確認故障具體出現在哪個控制環節上，這樣排除故障的方向就明確了,有了針對性，對排除故障很重要。這種方法不僅適用于有觸點的電氣控制系統，也適用于無觸點控制系統，如PC控制系統或單片機控制系統。(2)靜態電阻測量法。靜態電阻法就是在斷電情況下，用萬用表電阻檔測量電路的阻值是否正常。因為任何一個電子元件，都是一個PN結構成的，它的正反向電阻值是不同的;任何一個電氣元件，也都是有一定阻值，連接著電氣元件的線路或開關，電阻值不是等于零就是無窮大,因而測量他們的電阻值大小是否符合規定要求，就可以判斷好壞。檢査一個電子電路好壞有無故障,也可用這個方法，而且比較安全。(3)電位測量法。上述方法無法確定故障部位時,可在通電情況下進行測量各個電子或電氣元器件的兩端電位。因為在正常工作情況下,電流閉環電路上各點電位是一定的，所謂各點電位就是指電路元件上各個點對地的電位是不同的，而且是有一定大小要求，電流是從高電位流向低電位，順電流方向去測量電子電氣元件上的電位大小，應符合這個規律。所以用萬用表去測量控制電路上有關點的電位是否符合規定值，就可判斷故障所在點，然后再判斷是為何引起電流值變化的，是電源不正確，還是電路有斷路，還是元件損壞造成的。(4)短路法。控制環節電路都是由開關或繼電器、接觸器觸點組合而成。當懷疑某個或某些觸點有故障時，可以用導線把該觸點短接，此時通電若故障消失，則證明判斷正確，說明該電氣元件已壞。但是要牢記，當發現故障點作完試驗后，應立即拆除短接線，不允許用短接線代替開關或開關觸點。短路法主要用來查找電氣邏輯關系電路的斷點，當然有時測量電子電路故障也可用此法。(5)斷路法。控制電路還可能出現一些特殊故障，如電梯在沒有內選或外呼指示時就停層等。這說明電路中某些觸點被短接了,査找這類故障的最好辦法是斷路法，就是把懷疑產生故障的觸點斷開，如果故障消失了，說明判斷正確。斷路法主要用于“與”邏輯關系的故障點。(6)替代法。根據上述方法，發現故障出于某點或某塊電路板,此時可把認為有問題的元件或電路板取下，用新的或確認無故障的元件或電路板代替,如果故障消失，則認為判斷正確。反之，則需要繼續査找。往往維修人員對易損的元器件或重要的電子板都備有備用件，一旦有故障馬上換上~塊，就解決了問題，故障件帶回來再慢慢査找修復,這也是一種快速排故方法。(7)經驗排故法。為了能