机电一体化系统分析.doc

机电一体化系统分析

机电一体化系统分析

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随着城市建设的不断发展,高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的,电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的,因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定,实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说,这两种方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；而PLC可靠性高，程序设计方便灵活,抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点，所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。
电梯是将机械原理应用、电气技术、电力电子技术、电机与拖动理论、微处理器技术、自动控制理论、电力拖动自动控制系统、系统工程学、人体工程学及空气动力学等多学科和技术集于一体的机电设备,它是建筑物中的永久性垂直交通工具。为满足和提高人们的生活质量，电梯的智能化、自动化技术迅速发展。特别是随着计算机网络技术、微电子和电力电子技术的飞速发展，现代电梯的技术含量日益提高。在改善电梯性能的同时，对电梯的设计、管理和维护人员提出了更高的要求.
电梯的基本结构
电梯是机与电紧密结合的复杂产品，是垂直交通运输工具中使用最普遍的一种电梯.电梯的基本组成包括机械部份和电气部份，结构包括四大空间（机房部分、井道和底坑部分、围壁部分和层站部分)和八大系统（曳引系统、导向系统、门系统、轿厢、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统、安全保护系统）。
电梯基本结构如图1所示。
1、机房部分
机房用来安装曳引机、电控屏、限速器等。机房可以设置在井道顶部,也可设置在井道底部.当机房设于井道底部时，即为曳引机下置式曳引方式。这种方式结构复杂,建筑物承重大，对井道尺寸要求大，只有在机房无法顶置时才使用。对于绝大多数电梯，机房均设于井道顶部。机房必须有足够的面积，高度，承重能力及良好的通风条件。
组成：总电源控制盒、控制柜、曳引机、导向轮、限速器。
2、井道及底坑部分
井道由围壁、顶板及底坑围成一个在纳电梯轿厢和对重的有限空间。为了出人，在每个层站开有入口.井道的底坑深入地面，用于安装缓冲器、限速器、钢丝绳涨紧装置等。由于深入了地面，因此要求防水，最好有排水设施。
组成：导轨、导轨支架、对重、缓冲器、限速器张紧装置、补偿链、随行电缆、底坑、井道照明。

1-减速箱 2-曳引轮
3—曳引机底座 4—导向轮5—限速器　　 6—机座
7—导轨支架　
8-曳引钢丝绳
9—开关碰铁
10—紧急终端开关
11-导靴　 12-轿架
13-轿门　 14—安全钳
15-导轨　　 16—绳头组合
17-对重　　 18—补偿链
19—补偿链导轮　
20—张紧装置
21-缓冲器　　22—底坑
23—层门 24—呼梯盒
25-层楼指示灯　　
26-随行电缆
27-轿壁
28-轿内操纵箱
29-开门机　　
30—井道传感器
31-电源开关　 　　
32—控制柜
33—曳引电机　　
34—制动器
图1 电梯的基本结构剖视图
3、围壁部分
围壁的作用是将电梯与外界分隔开，当导轨架直接安装在围壁上时，它还应承受费切力。围壁的结构分为封闭式和空格式。
4、层站部分
层站是各楼层中，电梯停靠的地点。每一层楼,电梯最多只有一个站，但可根据需要在某些层楼不设站。
组成:层门(厅门)、呼梯装置（召唤盒）、门锁装置、层站开关门装置、层楼显示装置。
5、曳引系统
曳引系统由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮及反绳轮等组成。
曳引机由电动机、联轴器、制动器、减速箱、机座、曳引轮等组成，它是电梯的动力源。
曳引钢丝绳的两端分别连接轿厢和对重（或者两端固定在机房上），依靠钢丝绳与曳引轮绳槽之间的摩擦力来驱动轿厢升降。
导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距，采用复绕型时还可增加曳引能力。导向轮安装在曳引机架上或承重梁上。
当钢丝绳的绕绳比大于1时，在轿厢顶和对重架上应增设反绳轮.反绳轮的个数可以是1个、2个甚至3个，这与曳引比有关。
6、导向系统
　　导向系统由导轨、导靴和导轨架等组成。它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度,使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。
　　导轨固定在导轨架上，导轨架是承重导轨的组件，与井道壁联接。
　　导靴装在轿厢和对重架上，与导轨配合，强制轿厢和对重的运动服从于导轨的直立方向。
7、门系统
　　门系统由轿厢门、层门、开门机、联动机构、门锁等组成。
　　轿厢门设在轿厢入口，由门扇、门导轨架、门靴和门刀等组成。
层门设在层站入口，由门扇、门导轨架、门靴、门锁装置及应急开锁装置组成。
开门机设在轿厢上，是轿厢门和层门启闭的动力源。
8、轿厢
轿厢用以运送乘客或货物的电梯组件。它是由轿厢架和轿厢体组成.轿厢架是轿厢体的承重构架,由横梁、立柱、底梁和斜拉杆等组成。轿厢体由轿厢底、轿厢壁、轿厢顶及照明、通风装置、轿厢装饰件和轿内操纵按钮板等组成。轿厢体空间的大小由额定载重量或额定载客人数决定。
组成：轿厢、轿厢门、安全钳装置、平层装置、安全窗、导靴、开门机、轿内操纵箱、指层灯、通讯报警装置。
9、重量平衡系统
　　重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成.对重由对重架和对重块组成。对重将平衡轿厢自重和部分的额定载重。重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧曳引钢丝绳长度变化对电梯平衡设计影响的装置。
10、电力拖动系统
　　电力拖动系统由曳引电机、供电系统、速度反馈装置、调速装置等组成，对电梯实行速度控制。
　　曳引电机是电梯的动力源,根据电梯配置可采用交流电机或直流电机。
　　供电系统是为电机提供电源的装置。
　　速度反馈装置是为调速系统提供电梯运行速度信号.一般采用测速发电机或速度脉冲发生器，与电机相联。
　　调速装置对曳引电机实行调速控制。
11、电气控制系统
　　电气控制系统由操纵装置、控制屏、位置显示装置、平层装置、选层器等组成,它的作用是对电梯的运行实行操纵和控制。
操纵装置包括轿厢内的按钮操作箱或手柄开关箱、层站召唤按钮、轿顶和机房中的检修或应急操纵箱。
控制屏安装在机房中，由各类电气控制元件组成，是电梯实行电气控制的集中组件.
位置显示装置是指轿内和层站的指层灯。层站上一般能显示电梯运行方向或轿厢所在的层站。
选层器能起到指示和反馈轿厢位置、决定运行方向、发出加减速信号等作用。
12、安全保护系统
安全保护系统包括机械和电气的各类保护系统，可保护电梯安全使用。机械方面的有：限速器和安全钳起超速保护作用；缓冲器起冲顶和撞底保护作用;还有切断总电源的极限保护等。电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节都有。
电梯系统工作原理
电梯的安全保护装置用于电梯的启停控制；轿厢操作盘用于轿厢门的关闭,轿厢需要到达的楼层等的控制;厅外呼叫的主要作用是当有人员进行呼叫时，电梯能够准确达到呼叫位置；指层器用于显示电梯达到的具体位置；拖动控制用于控制电梯的起停、加速、减速等功能；门机控制主要用于控制当电梯达到一定位置后，电梯门应该能够自动打开，或者门外有乘电梯人员要求乘梯时,电梯门应该能够自动打开。电梯控制系统结构图如图2所示。

图2 电梯控制系统结构图
电梯信号控制基本由PLC软件实现。输入到PLC的控制信号有运行方式选择(如自动、有司机、检修、消防运行方式等)、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信号、开关门及限位信号、门区和平层信号等。电梯信号控制系统如图3所示。

图3电梯信号控制系统

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