電梯系統(tǒng)需求分析

1、需求分析性能需求圖1電梯系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖:曳引輪P瀑速箱控制裝七1、驅(qū)動系統(tǒng)部分曳引驅(qū)動系統(tǒng)作為電梯的核心部分，對電梯的起動、加速、穩(wěn)速 運行和制動減速起著控制作用，其性能直接影響電梯的起動、制動、 加減速度、平層精度和乘坐舒適性等指標。對曳引電動機有如下的技 術(shù)性能要求：a、電動極為短時重復工作制，應能頻繁起動、制動及正反轉(zhuǎn)運行b、能適應一定的電源電壓波動，有足夠啟動力矩，能滿足轎廂滿 負荷啟動、加速的要求；c、起動電流小；d、要有較硬的機械特性，不會因電梯載重的變化而引起電梯運行 速度的過大變化；e、要有良好的調(diào)速性能，尤其在低速時，轉(zhuǎn)矩不能下降太大，避 免造成電機步進；f、應運行平穩(wěn)、工作可靠

2、、噪聲小且維護簡單。2、PLC部分PLC作為邏輯控制部件，與驅(qū)動部分通訊采用的是開關(guān)量而不用 模擬量。曳引電動機的轉(zhuǎn)速控制是閉環(huán)的， 其轉(zhuǎn)速的檢測由和電動機 同軸旋轉(zhuǎn)的光電編碼器完成，這樣保證了平層的精度以及運行的可靠 性。在系統(tǒng)啟動時，PLC通過編碼器記憶各點的位置，實際使用時 P LC根據(jù)運行距離，決定運行的速度。PLC處理的邏輯信號有：a、樓層計數(shù)信號，該信號用來識別電梯所在的樓層位置以及位 置的變化情況，是控制電梯運行的重要依據(jù)。b、呼梯、選層信號，用以登記呼梯和選層情況，以便確定電梯 的啟動和運行。c、定向信號，它根據(jù)電梯當前所在位置以及呼梯、選層情況決 定電梯的運行反向。d、換速信

3、號，用于停車前的換速控制。e、主控制信號，用來控制電梯的啟動、運行和?？俊、其他信號：開、關(guān)門控制，樓層顯示，呼梯，選層顯示，單、 雙控制，安全條件自動檢測，自動平層，消防等各種控制信號。3、驅(qū)動單元部分基于時光IMS系列通用型伺服控制器，本系統(tǒng)采用電梯專用交 流伺服控制器，外形如圖1所示。此控制器厚度僅為一塊磚的厚度， 便于安裝，適配功率為11kW，載重1000kG，最大電梯速度2m/s。 控制器硬件電路原理圖1IPug氣阿也整峙T 找石信專 功颱信號!皿-t打一|1VI圖2硬件電路原理圖 電梯專用伺服控制系統(tǒng)的性能a、正反向運行靈活，能夠頻繁起停，且啟動停止曲線可調(diào)。b、輸入電壓范圍為3

4、80V440V，允許的波動范圍+10%-1 5%，基本滿足一般電源的要求c、 從OHz到基頻能夠以最大三倍額定轉(zhuǎn)矩的恒轉(zhuǎn)矩輸出，保證 了電梯剛啟動時就有足夠的力矩，且在啟動后輸出電流小。d、具有多種保護功能：過電流、過電壓、功率模塊過熱、欠電 壓、過載保護，QMCL語言編程錯誤保護。e、內(nèi)部的電流環(huán)保證了在電梯載重不同的情況下電梯運行速度 的平穩(wěn)性。f、與控制交流同步電動機相比，省去了勵磁電源或者永磁裝置， 結(jié)構(gòu)簡單，電機壽命長。g、具有一個機電式制動器，當主電路斷電或控制電路斷電時， 制動器必須動作。切斷制動器電流，至少應由兩個獨立的電氣裝置來 實現(xiàn)。h、采用了零速抱閘制動技術(shù)，使機械摩擦制

5、動過程減少到極限 狀態(tài)。i、具有先進的速度圖形生成器：根據(jù)人體工程學原理，做到 運行曲線起停平穩(wěn)。并能真正做到直接?？?，提高了電梯的使用效率。 速度運行曲線J1 11 -t+1J4ij1 L圖3速度運行曲線為了提高乘客乘坐的舒適性，加減速曲線采用 S曲線方式，使 電機的運行曲線平滑，不但把對轉(zhuǎn)動慣量的瞬時擾動降到最低，還可 提高機器運轉(zhuǎn)速度和控制精度，使得各種構(gòu)件的磨損率顯著降低，同 時也增加人的舒適性。二、功能需求（以下只給出前三層）1主要控制需求：（1）電梯運行到召喚位置后，能夠自動開/關(guān)門，而且也能夠手動開 /關(guān)門。（2）電梯內(nèi)指令和外部召喚指令的記憶，消除，并利用多個指示燈顯 示電梯內(nèi)

6、指令和外部指令。（3）方向選擇功能 電梯接受到指令能夠自動判別的運行方向， 并發(fā) 出指令。（4）電梯轎箱門由一個小功率電機驅(qū)動，電機正轉(zhuǎn)，箱門打開；電 機反轉(zhuǎn)，箱門關(guān)閉；并具有延時開/關(guān)門功能，箱門上有紅外線檢測 裝置，防止箱門關(guān)閉時夾傷乘客。（5）平層提前減速和啟動加速功能（6）在電梯的行程的起始端安裝行程開關(guān)，防止電梯運行超程，撞 壞建筑物，傷害到乘客2. 詳細控制需求1. 系統(tǒng)應具備：有司機、無司機、消防三種工作模式。2. 系統(tǒng)應具備下列幾項控制功能：1）自動響應層樓召喚信號（含上召喚和下召喚）。2）自動響應轎廂服務指令信號。3）自動完成轎廂樓層位置的顯示（二進制方式）4）自動顯示電梯運

7、行方向。5）具有電梯直達功能和反向最遠停站功能。3. 系統(tǒng)提供的輸入控制信號：AYS向上行駛按鈕AYX向下行駛按鈕YSJ有/無司機選擇開關(guān)1YC 樓行程開關(guān)2YC二樓行程開關(guān)3YC三樓行程開關(guān)A1J 一樓指令按鈕A2J二樓指令按鈕A3J三樓指令按鈕AJ指令專用開關(guān)（直駛）ZXF置消防開關(guān)A1S 一樓上召喚按鈕A2S二樓上召喚按鈕A2X二樓下召喚按鈕A3S三樓上召喚按鈕A3X三樓下召喚按鈕4. 系統(tǒng)需要輸出的開關(guān)控制信號：KM開門顯示GM關(guān)門顯示MGB門關(guān)閉顯示DCS上行顯示DCX下行顯示S上行繼電器（控制電動機正轉(zhuǎn)）X下行繼電器（控制電動機反轉(zhuǎn)）YX運行顯示A LED七段顯示器a段發(fā)光二極管B

8、 LED七段顯示器b段發(fā)光二極管C LED七段顯示器c段發(fā)光二極管D LED七段顯示器d段發(fā)光二極管E LED七段顯示器e段發(fā)光二極管F LED七段顯示器f段發(fā)光二極管G LED七段顯示器g段發(fā)光二極管1DJA 一樓指令信號登記顯示2DJA二樓指令信號登記顯示3DJA三樓指令信號登記顯示IDAS 樓上召喚信號登記顯示2DAS二樓上召喚信號登記顯示2DAX二樓下召喚信號登記顯示3DAS三樓上召喚信號登記顯示3DAX三樓下召喚信號登記顯示三、接口需求1、I /0點的估算：系統(tǒng)的輸入點有：門廳召喚按鈕6個輸入點；轎內(nèi)指令按鈕4個 點；樓層感應器4個點；門區(qū)感應I點；手動開門I點：共計輸入點 16點。

9、而輸出點有：快慢速接觸器 2點；上下行接觸器2點；樓層 指示燈4點；門鎖1個點；共計輸出點9點。總計I /0點數(shù)為16/ 9；四、可靠性和可用性需求1、PLC的控制技術(shù)(1) PLC實現(xiàn)控制的過程一般是：圖4 PLC典型開機流程PLC典型開機流程：輸入刷新-再運行用戶程序-再輸出刷新-再 輸入刷新-再運行用戶程序-再輸出刷新 永不停止地循環(huán)反復地 進行著。圖4所示的流程圖反映的就是上述過程。它也反映了信息的時間 關(guān)系。有了上述過程，用PLC實現(xiàn)控制顯然是可能的。因為：有了輸 入刷新，可把輸入電路監(jiān)控得到的輸入信息存入 PLC的輸入映射區(qū)； 經(jīng)運行用戶程序，輸出映射區(qū)將得到變換后的信息；再經(jīng)輸出

10、刷新， 輸出鎖存器將反映輸出映射區(qū)的狀態(tài)，并通過輸出電路產(chǎn)生相應的輸 出。又由于這個過程是永不停止地循環(huán)反復地進行著，所以，輸出總 是反映輸入的變化的。只是響應的時間上，略有滯后。當然，這個滯 后不宜太大，否則，所實現(xiàn)的控制不那么及時，也就失去控制的意義。為此，PLC的工作速度要快。速度快、執(zhí)行指令時間短，是PLC 實現(xiàn)控制的基礎(chǔ)。事實上，它的速度是很快的，執(zhí)行一條指令，多的 幾微秒、幾十微秒，少的才零點幾，或零點零幾微秒。而且這個速度 還在不斷提咼中。三、運行環(huán)境約束電梯是安裝在建筑物內(nèi)的用來往返運輸旅客的交通工具。電梯通常是安全可靠并易于使用的，通常用于樓層間進出和不同層間的運 行，安全系

11、統(tǒng)是由設計、日常調(diào)整及檢查來保證的。典型的電梯安裝 是從建筑物井道中完成的。電梯的支撐以及需要的附加設備是在電梯 機房內(nèi)安裝完成的，通常在電梯系統(tǒng)的最高部分，基坑則位于最低的 部分。同時需要一些輔助設施，包括：驅(qū)動設備的電源和機房內(nèi)的現(xiàn) 代化空調(diào)系統(tǒng)；必須提供的通道包括樓層與電梯比鄰的直通電梯前室 的疏散廳。為了方便維護和修理，必須有通向機房和基坑的入口。電 梯的安裝者對于井道、機房、基坑、疏散廳的建筑結(jié)構(gòu)往往很少關(guān)心， 建筑師和結(jié)構(gòu)工程師提供的緊急出口的尺寸、 建筑荷載、以及其他附 屬需求是非常重要的。設備運行時釋放的熱量及規(guī)定的廢氣排放，由通風與空調(diào)工程師解決；電氣工程師根據(jù)設備的品質(zhì)特性

12、設計必要的 電源設備。在建筑物出現(xiàn)緊急情況下，由于電梯的強制操作約束規(guī)則的限 制，必須建立建筑物的生命安全系統(tǒng)與設定的電梯系統(tǒng)的聯(lián)絡信號接 口。一般認為，由于電梯設備故障、電源故障以及可能的對乘客的誤 導，設置轎箱內(nèi)外的通信是非常必要的。 顧客應該能夠利用轎箱內(nèi)報 警和通信系統(tǒng)向外界通報一些轎箱內(nèi)的緊急情況。到目前為止，電梯監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)可以制作得非常精良，并且可以預報電梯故障、給乘客 提供輔助需要的通知或潛在危害的預警。四、軟件系統(tǒng)的確認測試準則1、PLC的性能指標(1) 存儲容量存儲容量是指用戶程序存儲器的容量。用戶程序存儲器的容量 大，可以編制出復雜的程序。一般來說，小型 PLC的用戶存儲

13、器容 量為幾千字，而大型機的用戶存儲器容量為幾萬字。(2) I/O點數(shù)輸入/輸出(I/O)點數(shù)是PLC可以接受的輸入信號和輸出信號的 總和，是衡量PLC性能的重要指標。I/O點數(shù)越多，外部可接的輸入 設備和輸出設備就越多，控制規(guī)模就越大。（3）掃描速度掃描速度是指PLC執(zhí)行用戶程序的速度，是衡量PLC性能的重 要指標。一般以掃描1K字用戶程序所需的時間來衡量掃描速度，通 常以ms/K字為單位。PLC用戶手冊一般給出執(zhí)行各條指令所用的時 間，可以通過比較各種 PLC執(zhí)行相同的操作所用的時間，來衡量掃 描速度的快慢。（4）指令的功能與數(shù)量指令功能的強弱、數(shù)量的多少也是衡量 PLC性能的重要指標。

14、編程指令的功能越強、數(shù)量越多，PLC的處理能力和控制能力也越強， 用戶編程也越簡單和方便，越容易完成復雜的控制任務。（5）內(nèi)部元件的種類與數(shù)量在編制PLC程序時，需要用到大量的內(nèi)部元件來存放變量、中 間結(jié)果、保持數(shù)據(jù)、定時計數(shù)、模塊設置和各種標志位等信息。這些 元件的種類與數(shù)量越多，表示 PLC的存儲和處理各種信息的能力越 強。（6）特殊功能單元特殊功能單元種類的多少與功能的強弱是衡量PLC產(chǎn)品的一個重要指標。近年來各 PLC廠商非常重視特殊功能單元的開發(fā)，特殊 功能單元種類日益增多，功能越來越強，使PLC的控制功能日益擴大（7）可擴展能力PLC的可擴展能力包括I/O點數(shù)的擴展、存儲容量的擴展

15、、聯(lián)網(wǎng) 功能的擴展、各種功能模塊的擴展等。在選擇 PLC時，經(jīng)常需要考 慮PLC的可擴展能力。五、將來可能提出的要求PLC部分：1. 向高速度、大容量方向發(fā)展為了提高PLC的處理能力，要求PLC具有更好的響應速度和更大 的存儲容量。目前，有的PLC的掃描速度可達0.1ms/k步左右。PLC 的掃描速度已成為很重要的一個性能指標。在存儲容量方面，有的PLC最高可達幾十兆字節(jié)。為了擴大存儲 容量，有的公司已使用了磁泡存儲器或硬盤。2. 向超大型、超小型兩個方向發(fā)展當前中小型PLC比較多，為了適應市場的多種需要，今后PLC要 向多品種方向發(fā)展，特別是向超大型和超小型兩個方向發(fā)展。 現(xiàn)已有 I/O點數(shù)

16、達14336點的超大型PLC，其使用32位微處理器，多CPU 并行工作和大容量存儲器，功能強。小型PLC由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，使配置更加靈活，為了市場需要已開發(fā)了各種簡易、 經(jīng)濟的超小型微型PLC,最小配置 的I/O點數(shù)為816點，以適應單機及小型自動控制的需要，如三菱 公司a系列PLC。3. PLC大力開發(fā)智能模塊，加強聯(lián)網(wǎng)通信能力為滿足各種自動化控制系統(tǒng)的要求，近年來不斷開發(fā)出許多功能 模塊，如高速計數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠程 I/O模塊、通信和人機 接口模塊等。這些帶CPU和存儲器的智能I/O模塊，既擴展了 PLC 功能，又使用靈活方便，擴大了 PLC應用范圍。加強PLC聯(lián)網(wǎng)通信的能力，是PLC技術(shù)進步的潮流。PLC的聯(lián)網(wǎng) 通信有兩類：一類是PLC之間聯(lián)網(wǎng)通信，各PLC生產(chǎn)廠家都有自己 的專有聯(lián)網(wǎng)手段；另一類是PLC與計算機之間的聯(lián)網(wǎng)通信，一般PLC 都有專用通信模塊與計算機通信。為了加強聯(lián)網(wǎng)通信能力，PLC生產(chǎn) 廠家之間也在協(xié)商制訂通用的通信標準，以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡系統(tǒng)， PLC已成為集散控制系統(tǒng)（DCS）不可缺少的重要組成部分。4. 增強外部故障的檢測與處理能力根據(jù)統(tǒng)計資料表明：在PLC控制系統(tǒng)的故障中，CPU占5%, I/O 接口占15%，輸入設備占45%,輸出設備占30%，線路占5%。前二 項共20%故障屬于P