机电一体化电梯

前言

电梯是光、机电一体化产品，是高层建筑的垂直交通工具。主要用于宾馆、办公楼、住宅楼、医院等场合。轿厢控制系统是电梯的主要部件。控制系统是电梯的心脏部件。控制系统的可靠性、稳定性决定电梯的档次。目前常用的控制系统有PLC控制和微机控制系统，国产的微机系统抗干扰能力较差，性能不稳定，应用不广泛。

可编程控制器（PLC）是一种专为在工业环境是应用而设计的数字运算操作电子系统。。

1. 电梯的结构组成

电梯基本组成

1、机房（上、下、侧置式）曳引机、控制机、限速器、总电源开关、通风设备

1）曳引机：电动机、电磁制动器、减速器、曳引轮、盘车手轮等。

2）控制柜：发出指令，检测各机器动作情况，具体控制功能，由主回路接触器，控制继电器和半导体元件等组成。

3）限速器

电梯限速保护装置

2、轿厢

内：照明、通风、装饰壁板、地面、各种按钮操纵盘、轿厢位置指示器、停电、火灾、超载、指示灯、警铃顶部和底部

3、候梯门厅、

轿厢位置指示器、运行方向灯、呼梯按钮、厅门地坎、门套、厅门扇、中分式、旁开式。

4、井道与井底装置

导轨、导轨撑架：导向装置、

轿厢、对重（与轿厢装载负荷重量相等）、平层感应器、

主钢缆、补偿装置（修正轿厢侧与对重侧主缆绳重量比的变化、对称补偿法来平衡

钢丝绳带来的载荷变化，补偿装置的重量等于曳引钢丝绳的总重量）、缓冲器（弹簧式和液压式）、限速器钢丝张紧轮。

限速器——安全钳装置：由限速器、限速钢丝绳、安全钳底坑张紧装置做成。

限速器：安装在电梯机房的地面上

安全钳：安装在轿厢两侧，贴近电梯导轨，它的联动装置设在桥顶；

紧张装置：位于井道底坑，固定在轿厢导轨背面，作用是张紧限速器钢丝绳，该绳的两端分别绕过限速器轮和底坑张紧轮，两个接头固定在轿厢两侧。

2. 电梯控制系统原理框图

电梯控制系统原理框图如图3.2所示，主要由轿箱内指令电路、门厅呼叫电路、主拖动电机电路、开关门电路、档层显示电路、按钮记忆灯电路、楼层检测与平层检测传感器及PLC电路等组成的。

3. 电梯控制系统硬件结构框图

系统由轿厢、开关门机构、曳引机构、控制系统等组成，如图3.1所示。

4.变频调速回路

变频调速主回路由三相交流输入、变频调速驱动、曳引机和制动单元构成.三相电源变频器输入信号为：上、下行方向指令，低速、高速、检修速度编码指令。

2.3.3 开关门控制

（1）开门控制

手动开关门时，当电梯运行到位后，电动机正转，开门。自动开关门时，当电梯运行到位后，电梯停止

（2）关门控制

手动关门时，电动机反转，关门。关门到位。自动关门时，有客人经过红外线遮蔽，停止关门，遮蔽结束，继续关门。

检验与系统简介

随着高层建筑的不断增加，电梯的数量也与日俱增，电梯的安全检测变的越来越重要。如今的都市，高楼大厦鳞次栉比，高层住宅遍地开花，电梯也就成了必不可少的交通工具，甚至很多老住宅也都纷纷加装了电梯，我们俨然处在一个“电梯时代”。电梯的每次升降，承载的不只是一般的物品荷重，更是一个个宝贵的人。电梯安全管理人命关天，容不得半点麻痹大意。因此，除了必须提高电梯设计、制造与安装质量，电梯的定期检验及日常维护保养也是极为重要的工作。

1.安全部件的检验

门锁、限速器、安全钳与缓冲器四大安全部件。根据多起电梯案例分析，电梯伤人事故多与电梯门有关，而其中十有八九出在电梯的层门上，所以层门门锁就成了电梯安全检验中的重中之重。

限速器，包括电气与机械动作速度的复验和机械动作后钢丝绳在绳轮中或在夹绳装置内的附着力检验。

安全钳是当前最难以做好试验的部件，对安全钳的允许容量的试验可以考虑采用模拟方法，否则以后对高速及大吨位的渐进式安全钳的试验就难以实施，而且应该对模拟试验进行研究与实际对比验证。

缓冲器的试验，对液压缓冲器试验与应用均比较成熟，但对弹簧类蓄能型缓冲器则存在问题较多，撞击时减速度较大，容易造成乘梯人员伤害。这方面需要进一步验证。

电力拖动系统是电梯的动力来源，它驱动电梯部件完成相应的运动。在电梯中主要有如下两个运动：轿厢的升降运动，轿门及厅门的开关运动。

2.电梯门机系统简介

在电梯系统中，为了使其能够正常工作，也为了提高电梯系统的可靠性一般在电梯系统中都有一些附属装置，电梯门机系统即是其中一个。舒适的电梯系统应该有较短的候梯时间，门运行快捷、安静，使乘客不会觉得候梯和运行时间过长。

(1) 梯门电机控制系统这部分主要由门电机控制器、门电机驱动装置以及门电动机等组成。

(2) 电梯的门结构此部分主要由门扇、导轨、厅门门锁等构成，目前主要采用单扇门和中分门两种结构。

(3) 安全检测在电梯控制系统中，为了避免乘客被正在关闭的门扇伤害，在门系统中大都设置安全检测系统，以检测关门时是否还有乘客从电梯门上通过。

(4) 大厅内乘客检测系统在一些电梯系统中，都设置了大厅内乘客检测装置，确定乘客是否全部进入电梯。

(5) 门过载保护装置有的门系统设有门过载保护开关装置，当电梯在开关门过程

中，因轿厢门受阻而导致动作力矩过大，梯门会自动向反方向动作，从而达到保护门电机的作用。

以上简要叙述了电梯门系统的组成和功能。在电梯门系统中，还有一个重要的问题就是门保持时间的选择。因为门的保持时间过长，会影响电梯的运行效率，而保持时间过短又不能保证乘客全部安全的进入轿厢。因此应对门保持时间进行很好的选择：在保证乘客全部安全进出电梯的情况下，尽可能的缩短电梯开关门时间。

3.电梯主拖动

电梯的电力拖动系统对电梯的起动加速、稳速运行、制动减速起着控制作用。拖动系统的优势直接影响电梯的起动，制动加减速度，平层精度，乘坐的舒适性等指标。

电梯的拖动系统经历了由简单到复杂的过程。到目前为止应用于电梯的拖动系统主要有：(1)单、双速交流电动机拖动系统；(2)交流电动机定子调压调速拖动系统；(3)直流发电机-电动机可控硅励磁拖动系统；(4)可控硅直接供电拖动系统；(5)VVVF变频变压调速拖动系统。

单、双速交流电动机拖动系统

交流电动机具有结构紧凑，维修简单等特点。单、双速交流电动机拖动系统采用开环方式控制，线路简单，价格较低，因此目前仍在电梯上广泛应用。但它的缺点是舒适感较差，所以一般被用于载货电梯上。这种系统控制的电梯速度在1米/秒以下。

交流电动机定子调压调速拖动系统

交流电动机定子调压调速拖动系统国外已大量应用于电梯。这种系统采用可控硅闭环调速，加上能耗或涡流等制动方式，使得它所控制的电梯能在中低速范围内大量取代直流快速和交流双速电梯。它的舒适感好，平层准确度高，而造价却比直流电梯低，结构简单，易于维护，多用于2米/秒以下的电梯。

直流发电机-电动机可控硅励磁拖动系统

直流电动机具有调速性能好，调速范围大的特点，因此很早就应用于电梯，采用发电机-电动机组形式驱动。它控制的电梯速度达4米/秒，但是,机组结构体积大，耗电大，维护工作量较大，造价高，因此常用于对对速度，舒适感要求较高的建筑物中。

可控硅直接供电拖动系统