电梯控制系统设计文献综述.pdf

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1、. 燕山大学 毕业设计 ( 论文)文献综述 院（ 系） ： 电气 工 程 系 专 业 班 级 ： 09 过 控 2 班 综 述 题 目 ：电 梯 控 制 系 统 的 研 究 学 生 姓 学号： 指 导 教 师 1 . 电梯控制系统设计文献综述 一电梯的起源及历史回眸 1.1 电梯的起源 电梯起源于公元前2600 年埃及人在建造金字塔时使用了最原始的提升 系统说起，但这一类起重机的能源均为人力。1203 年，法国的二修 道院安装了一台起重机。所不同的是该机器是利用驴作为动力，载荷由 绕在一个大滚筒上的绳子进行起吊。此种方法一直沿用到现在，直到瓦 特发明了蒸汽机，约在 1800 年，煤矿主才利用起

2、重机把矿井中的煤输送 上来。 数百年来人们制造过各种各样的升降机，它们都具有一个共同的缺 陷：只要起吊绳突然断裂，升降机便急速地坠落到底层。 前两代无机房电梯在欧洲已经淘汰，淘汰的原因是安全隐患严重， 所以在 1997 年开始几乎没有欧洲公司再使用该类无机房电梯了。而第三 代无机房电梯属于改变前两代的新产品，所以一直受到青睐。但是主机 放在轿厢顶部的安全问题及噪音十分不受欢迎，所以在欧洲也没得到发 展。在带三代无机房电梯受到发展的只有通力的电梯。 但是通力的产品虽然比前两代有了技术方面的突破，特别是主机的 突破应该说对无机房技术的普遍应用提供了十分好的契机，不过公振共 鸣问题没有侧地解决是一个

3、重要的技术设计缺陷。同时该种技术限制了 速度与高度的提高。 1.2 电梯的发展历史 电梯进入人们的生活已经150 年了。一个半世纪的风风雨雨，翻天 覆地的是历史的变迁，永恒不变的是电梯提升人类生活质量的承诺。 人类利用升降工具运输货物、人员的历史非常悠久。早在公元前2600 年，埃及人在建造金字塔时就使用了最原始的升降系统，这套系统的基 本原理至今仍无变化；即一个平衡物下降的同时，负载平台上升。早期 的升降工具基本以人为动力。1203 年，在法国海岸边的一个修道院里安 装了一台以驴子为动力的起重机，这才结束了用人力运送重物的历史。 英国科学家瓦特发明蒸汽机后，起重机装置开始采用蒸汽为动力。紧随

4、 其后，威廉。汤姆逊研制出用液压驱动的升降梯。液压的介质是水。在 这些升降梯的基础上，一代又一代富有创新精神的工程师门在不断改进 升降梯的技术。然而，一个关键的安全问题始终没有得到解决，那就是 2 . 一旦升降梯拉升绳缆发生断裂时，负载平台就一定会发生坠毁事故。 生活在继续，科技在发展，电梯也在进步。150 年来，电梯的材质 由黑白道彩色，样式由直式到斜式，在操纵控制方面更是步步出新 手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等，多台 电梯还出现了并联控制，智能群控等等，双层轿厢电梯展示出节省井道 空间，提升运输能力的优势，如今，以美国奥的斯公司为代表的世界各 大著名电梯公司各展风

5、姿，仍在继续进行电梯新品的研发，并不断完善 维修和保养服务系统。调频门控、智能远程监控、主机节能、控制柜低 噪音耐用、复合钢带环保 一款款集纳了人类在机械、电子、光学等 领域最新科研成果的新型电梯竞相问世，冷冰冰的建筑因此散射出人性 的光辉，人们的生活因此变得更加美好。 1.3我国电梯事业的发展现状 大规模的经济建设尤其是蓬勃发展的房地产业给电梯行业开拓了广 阔的市场， 2001 年我国电梯产量达4.5 万台，创造了行业发展史上的一 个新的高峰，被业内人士称为“第三次浪潮 ”。目前，中国经济建设需求 的各类电梯、几乎全部可以在中国生产。据统计，全世界平均1000 人有 1 台电梯。我国如果要达

6、到这个水准，还需要新装80 万台。到那时候， 每年仅报废更新就需要6 万台。目前房屋建设势头仍然很好，电梯市场 供需两旺，前景一片光明。 二电梯技术发展趋势展望 电梯的普及给人们的生活带来了极大的优越性，而电梯技术也只有 不断的发展才能更好地满足高层建筑及其群体的需要。展望未来，电梯 的发展趋势应包括以下几点： 2.1 降低能耗 减少电梯能耗的措施是多方面的。主要包括： 选择高效的驱动系统； 减少电梯机械系统的惯性和摩擦阻力；合理运用对重和平衡力。 1. 驱动系统采用永磁同步无齿轮曳引机。由它的工作原理可知其励 磁是由永磁铁来实现的，不需要定子额外提供励磁电流，因而电 3 . 机的工作因数可以

7、达到很高。同时永磁同步电机的转子无电流通 过，不存在转子耗损问题。由于没有效率低、高能耗蜗轮蜗杆传 动副，能耗进一步降低。 1.4在停站较少的群梯布置中，一个主机驱动两个轿厢分别上下运行 是一种节能的方案。而减少能耗的另一种途径是电梯运行过程的 能耗控制。利用电梯空载上行、满载下行时电机处以发电状态的 特性，将再生能量反馈给电网，这种节能措施在高速梯上效果显 著。 1.5还有一种节能方案将在软件控制中得以实现。如建立实时控制的 交通模式，尽量以较少的运行次数来运载较多的乘客，使电梯的 停站次数减至最少。电梯召唤与轿厢指令合一的楼层入口乘客登 记方案使原来层站上乘客未知的目的层变得一目了然。 1

8、.6而另一措施是将电梯运行中的加减速度模式设置成变参数，即电 梯控制系统中运行的速度、加速度以及加速度变化率曲线既随运 行距离变化，也随轿厢负载变化。 1.7利用电梯机房在楼顶的优势，充分利用太阳能作为电梯的补充能 源也将是新的研究课题。 2.2 绿色化 绿色电梯的研究主要在电梯制造、配置及安装、使用过程中节能和减少 环境污染等方面。节能主要体现在以下几个方面：原材料的充分利用； 电梯数量与参数的优化配置；高效的驱动系统；减少机械系统的惯性和 摩擦阻力；选用节能照明；客货流量规划等方面。减小对环境的污染主 要体现在两方面：油污染降至最低；电梯的电磁兼容性问题。由于电梯 是在大厦中频繁启动的大容

9、量电器，由此产生的电磁辐射将对大楼的办 公设备构成严重干扰。 2.3 远程监控系统 远程监控系统的应用，使得电梯状态监控的智能可以在监控中心就 可以监测到电梯的运行状态，监控中心随时可以监控电梯发生的故障， 并且可以诊断出故障的类型和发生的位置，使电梯维护更加安全、方便。 4 . 1.8 蓝牙技术的应用 2.4蓝牙技术在电梯安装过程的应用。安装过电梯的人都知道放线、 对线是费时、费力、极容易错的工作。而应用蓝牙技术，安装期将减少 30%以上，其直接好处是降低安装成本，客户也因从订梯到使用电梯周 期费用减少和提高现金周转率。 2.5旧梯改造更加容易，所需时间，费用将会减少。据统计每年将有5 万台

10、旧梯进入更新改造市场，该技术使用将会产生巨大社会效益和企业 效益。 2.6很好地解决了电梯控制与外围设备的兼容和联系。 如果控制屏与召唤系统通过蓝牙技术连接起来实现无线召唤，将会 是电梯控制的另一场革命，同时为我们带来巨大好处。 1.9 智能化 随着计算机技术，通讯技术与控制技术的发展是大厦的智能化成为 现实，而电梯在这当中充当着重要的角色，其技术发展及智能化程度也 备受世人关注。电梯的智能化首先要与大厦中所有自动化系统联网，如 与楼宇控制系统，消防系统，保安监控系统等互相联网。 从电梯运行的控制智能化角度讲，要求电梯有优质的服务质量。控 制程序中采用先进的调度规则，使群控管理有最佳的派梯模式

11、。现在的 群控方法中已不是单一地依赖“乘客等候时间最短 ”为目标，而是将要 综合考虑的因素吸收到群控系统中去。“以人为本 ”设计的电梯控制系统， 将会使电梯的服务质量越来越好。 除以上几方面外，诸如 IC 卡的智能管理系统，应用模糊理论和神经 网络技术的群管理系统，以及数码技术、声控技术、载波技术等也将在 电梯技术领域中得到推广和发展。 5 . 三电梯的控制技术 电梯控制系统主要采用以下三种方式：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

12、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。 . 1 电梯继电器控制系统的特点及存在问题 （1）系统的触点繁多、接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成 接触不良，因而故障率较高。 （2）普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使 系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高。 （3）电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控 制精度难以提高。 （4）系统结构庞大，能耗较高，机械动作

13、噪音大。 （5）由于线路复杂， 易出现故障， 因而保养维修工作量大，费用高， 而且检查故障困难，费时费工。 （6）电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯的可靠性和安 全性，经常造成停梯，给乘用人员带来不便和惊忧。且电梯一旦发生冲 顶或蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故。 2 PLC 及其在电梯控制中的应用特点 PLC 与普通微机一样，能通用或专用CPU 作为字处理器，实现通道 6 . （字）的运算和数据存储，另外还有位处理器 （布尔处理器），进行点（位） 运算与控制。PLC 是一种用于工业自动给控制的专用计算机。实质上属 于计算机控制方式。 PLC 控制一般具有如下特点：

14、 （1）操作方便，对PLC 的操作包括程序输入和程序更改的操作。大 多数 PLC 采用编程器进行输入和更改的操作。编程器至少提供了输入信 息的显示，对大中型的PLC，编程器采用了CRT 屏幕显示，因此，程序 的输入直接可显示，更改程序的操作也可直接根据所需要的地址编号或 接点号进行搜索或顺序查找，然后进行更改，更改的信息可在液晶屏或 CRT 上显示；编程方便 （2）可靠性高。PLC 不需要大量的活动元件和接线电子元件，它的 接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短；PLC 采用了 一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，冗余设计，断电保护，故障 诊断和信息保护及恢复等，提高了MTBF

15、，降低了MTTR ，使可靠性提高； PLC 是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算 机控制更简单的编程语言，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性 大大提高；在PLC 的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施，如采 用可靠性的元件，采用先进的工艺制造流水线制造，对于干扰的屏蔽、 隔离和滤波等，对电源的断电保护，对存存储器内容的保护等；PLC 的 软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施，如采用软件滤波， 软件自诊断，简化编程语言等。 7 . 结束语 电梯技术的发展水平体现了社会的科学文明。摩天大楼的高度限制, 不仅是建筑技术上的因素, 一个重要的因素是受电梯提升高度的限

16、制。相 信, 随着电梯技术的开发研究, 高效、高速、智能化控制的电梯一定会提 供优质良好的服务。无机房、无齿轮、电磁兼容性、远程监控等技术将 是电梯工业今后几年的重要研究方向。 参考文献 1 魏志精 . 可编程控制器应用基础M 电子工业出版社,2003 2 武锋. 可编程控制器PLC 的基本原理及应用J. 电子世界， 2002， （ 11） 3 孟红军 . 三菱变频调速器FR-A500 使用手册 ,2004 4 唐勇奇，赵葵银 . 电梯变频调速PLC 控制的设计与实现J. 电机电器 技术， 2000 5 张凤池 . 现代工厂电气控制M. 北京：机械工业出版社，2000 6 廖常初、 PLC 梯形图程序的设计方法与技巧、电工技术、1998-1999 7 王永华 . 现代电气控制及可编程控制技术M. 北京航空航天出版社， 2002 8 李世基 . 微机与可编程控制器M. 北京机械工业出版社，1994 9 郭肖永 . 浅谈 PLC 安全性 J. 化工自动化及仪表，1998 10 张万忠 . 电器与 PLC 控制技术 M. 北京化学工业出版社，2003 11 李方园 .PLC 工业应用实践M. 中国电力出版社,2001:12-58. 12 西门子（中国）有限公司.SIMATIC S-200 可编程序控制器系统西门 子手册 . 8