电梯在零速(t7时刻)时进行抱闸停车,消除了电梯停车时的冲击,使乘客更具有舒适感。
2.4电梯曳引电动机及其功率确定
2.4.1电梯对曳引机的要求
① 电梯是一个大惯量的拖动系统,要求电动机有较大的过载能力。
② 电动机能承受频繁起、停,能承受较高的每小时合闸次数。
③ 电梯的运行属于周期断续工作方式,要求选用周期断续工作制的电动机。 ④ 对于交流电梯,要求曳引电动机有足够的起动转矩和尽量小的起动电流。
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2.4.2曳引电动机额定功率的粗选
根据力学关系导出曳引电动机的额定功率:
K(1?Kp)MnVn 式(2.5) Pn?102?
式中,K——系数,K=1.1~1.6
Kp——平衡系数,Kp=0.4~0.5 取0.45
Mn——电梯额定载重量,Mn=1000㎏
Vn——电梯额定速度,Vn=1.0m/s
?——机械转动总效率,?=0.5
带入数据得Pn=11.86~17.25KW
根据实际电动机额定功率系列,粗选13KW的电动机即可满足要求。因此,电梯所选用的曳引电动机为YPTD160L1—4,电压:380V,功率:13KW,转速:1456r/min 。
2.4.3曳引电动机过载、启动校验
① 初选电动机
以上面介绍的方法粗选电动机的额定功率PN,将该电动机作为初选电动机可计算其额定转矩
MN?9550PN
nN 式(2.6)
② 对交流电动机进行过载校验和起动校验
1)过载校验 异步电动机机械特性曲线中最大转矩Mm与额定电磁转矩MN的比
值反映了电动机的过载能力,用?表示
M??m
MN 式(2.7)
?被称作电动机的过载倍数或最大转矩倍数。在实际应用时,需要考虑电网电压波动的影响,当电压下降10%时,最大转矩Mm降低到原值的0.9倍,过载倍数
也降低到原值的0.92倍,即0.81倍,如果此时电动机的最大转矩不能大于等于要求的最大负载转矩Mmz,电梯就会失控,走不出预定的速度曲线,电梯的舒适性和
快速性就会变差。因此,而要考察电动机的过载能力
0.81?MN?Mmz 式(2.8)
所选电动机满足上式条件,过载校验通过。
2)起动校验 异步电动机的起动转矩MQ与额定电磁转矩MN的比值反映了电动
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机的起动能力,用KQ表示
MQKQ?MN 式(2.9)
KQ被称作电动机的起动转矩倍数。同样,在实际应用时,需要考虑电网电压波
动的影响,当电压下降10%时,起动转矩降低到原值的0.92倍,起动转矩倍数也降低到原值的0.92倍,即0.81倍,如果此时电动机的起动转矩不能大于等于电梯满载时要求的负载起动转矩MQZ,电梯就转不起来。因此,需要考察电动机的起动能
力
0.81KQMN?MQZ 式(2.10)
所选电动机满足上式条件,起动校验通过。
只有过载校验、起动校验都通过了的电动机,才可以选作电梯曳引电动机。否则需要将初选电动机的额定功率适当加大后再进行上述校验,直至通过。当然,如果上述校验裕量很大,则可以适当减小电动机额定功率后再进行上述校验,直至裕量适当。
第三章 电梯电气控制系统
3.1 PLC及其在电梯控制中的应用特点
PLC是一种用于工业自动化控制的专用计算机,实质上属于计算机控制方式。PLC与普通微机一样。以通用或专用CPU作为字处理器,实现字运算和数据存储,另外还有位处理器(布尔处理器),进行点(位)运算与控制。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修。编程简单、灵活性强等特点
3.1.1 PLC定义及其特点
PLC是一种用于工业自动化控制的专用计算机,实质上属于计算机控制方式。PLC与普通微机一样,以通用或专用CPU作为字处理器,实现通道(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控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。
① 可靠性:对可维修的产品,可靠性包括产品的有效性和可维修性。
1)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。
2)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,降低了MTTR,使可靠性提高。
3)PLC有较高的易操作性,它具有编程简单,操作方便,维修容易等特点,
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一般不易发生操作的错误。
4)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和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言,编程出错率大大降低,而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。
5)在PLC的硬件方面,采用了一系列提高可靠性的措施。例如,采用可靠性的元件:采用先进的工艺制造流水线制造;对干扰的屏蔽、隔离和滤波等;对电源的断电保护;对存储器内容的保护等。
6)PLC的软件方面,也采取了一系列提高系统可靠性的措施。例如,采用软件滤波;软件自诊断;简化编程语言等。
② 易操作性,PLC的易操作性表现在下列几个方面:
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,程序的输入直接可以显示。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寻找,然后进行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT上显示。
2)编程方便PLC有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说,由于梯形图与电气原理图较为接近,容易掌握和理解。采用布尔助记符编程语言时,十分有助于编程人员的编程。
3)维修方便PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。当系统发生故障时,通过硬件和软件的自诊断,维修人员可以很快的找到故障的部位,以便维修。
③ 灵活性,PLC的灵活性表现在以下几个方面:
1)编程的灵活性。PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。编程方法的多样性使编程方便、应用面拓展。
2)扩展的灵活性。PLC的扩展灵活性是它的一个重要特点。它可根据应用的规模不同,即可进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。
3)操作的灵活性。操作十分灵活方便,监视和控制变得十分容易。
3.1.2 PLC控制电梯的优点
① 在电梯控制中采用了PLC,用软件实现对电梯运行的自动控制,可靠性大大提高。
② 去掉了选层器及大部分继电器,控制系统结构简单,外部线路简化。
③ PLC可实现各种复杂的控制系统,方便地增加或改变控制功能。
④ PLC可进行故障自动检测与报警显示,提高运行安全性,并便于检修。
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⑤ 用于群控调配和管理,并提高电梯运行效率。
⑥ 更改控制方案时不需改动硬件接线。
3.2 PLC的选择
PLC电梯控制系统的控制核心是PLC。哪些信号需要输入PLC,PLC需要输出哪些信号,以及采用何种编程方式都需要仔细分析。输入输出点的确定是设计整个控制系统的首要问题,决定系统的程序及硬件线路的方案。
3.2.1 轿厢楼层位置检测方法
① 轿厢楼层位置检测主要方法有如下几种:
1)用干簧管磁感应器或其它位置开关:这种方法直观、简单,每层需使用一个磁感应器,因此低层建筑可以考虑此种方法来进行轿厢楼层检测。本设计所使用的楼层检测方法就是此种方法。当楼层较高时,会占用PLC太多的输入点,所以高层建筑不易使用这种方法。
2)利用稳态磁保开关:这种方法需对磁保开关的不同状态进行编码,在各种编码方式中适合电梯控制的只有格雷变形码,但它是无权代码,进行运算时需采用PLC指令译码,比较麻烦,软件译码也使程序变的庞大。
3)利用旋转编码器:目前,PLC一般都有高速脉冲输入端或专用计数单元,计数准确,使用方便,因而在电梯PLC控制系统中,可用编码器测取电梯运行过程中的准确位置,编码器可直接与PLC高速脉冲输入端相连,电源也可利用PLC内置24V直流电源,硬件连接可谓简单方便。现在电梯设计使用此种方法的比较常
见。
② 电梯位置的确定与显示:
轿厢中的乘客及门厅中等待电梯的人都需
要知道电梯的位置,因而轿厢及门厅中都设有以
楼层标志的电梯位置。但这还不够,电梯的运行
还需要更加准确的电梯位置信号,以满足制动停
车等控制的需要。传统电梯的位置信号一般由设
在井道中的位置开关,如磁感应器提供,当轿厢
上设置的隔磁板插入感应器时,发出位置信号,
并启动楼层指示。
③ 轿厢的平层与停车:
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轿厢运行后需确定在哪一层站停车,平层即是指停车时,轿厢的底与门厅“地平面”应相平齐,一般有具体的平层误差规定,如平层时两平面相差不得超过3mm。平层停车过程需在轿厢底面与停车楼面相平之前开始,先是减速,再是制动,以满足平层的准确性及乘客的舒适感。传统电梯的平层开始信号由平层感应器发出。上平层感应器及下平层感应器装在轿厢顶部,隔磁板安装在井道壁上。上行时,上平层感应器首先插入隔磁铁板,发出减速信号,电梯开始减速,至下平层感应器插入隔磁铁板时,发出开门及停车信号,电动机停转,抱闸抱死:下行时下平层感应器首先插入隔磁铁板,发出减速信号,电梯开始减速,至上平层感应器插入隔磁铁板时,发出开门及停车信号。
电梯中的平层感应器根据设计需求,选取不同的型号规格。因本设计是六层建筑的电梯设计,楼层较低,参考经济、安全以及实用价值,选取三菱通用电梯平层感应器YG—30品牌型号传感器。
3.2.2 PLC机型的选择
PLC选择的依据主要决定于由两个方面:一是I/O的点数,二是用户存储器的容量。
① I/O点数的估算根据被控对象的输入信号和输出信号的总点数,并考虑到今后调整和扩充,一般应加上10%~15%的备用量。