电梯系统需求分析

1、需求分析性能需求图1电梯系统结构图:曳引轮P瀑速箱控制装七1、驱动系统部分曳引驱动系统作为电梯的核心部分，对电梯的起动、加速、稳速 运行和制动减速起着控制作用，其性能直接影响电梯的起动、制动、 加减速度、平层精度和乘坐舒适性等指标。对曳引电动机有如下的技 术性能要求：a、电动极为短时重复工作制，应能频繁起动、制动及正反转运行b、能适应一定的电源电压波动，有足够启动力矩，能满足轿厢满 负荷启动、加速的要求；c、起动电流小；d、要有较硬的机械特性，不会因电梯载重的变化而引起电梯运行 速度的过大变化；e、要有良好的调速性能，尤其在低速时，转矩不能下降太大，避 免造成电机步进；f、应运行平稳、工作可靠

2、、噪声小且维护简单。2、PLC部分PLC作为逻辑控制部件，与驱动部分通讯采用的是开关量而不用 模拟量。曳引电动机的转速控制是闭环的， 其转速的检测由和电动机 同轴旋转的光电编码器完成，这样保证了平层的精度以及运行的可靠 性。在系统启动时，PLC通过编码器记忆各点的位置，实际使用时 P LC根据运行距离，决定运行的速度。PLC处理的逻辑信号有：a、楼层计数信号，该信号用来识别电梯所在的楼层位置以及位 置的变化情况，是控制电梯运行的重要依据。b、呼梯、选层信号，用以登记呼梯和选层情况，以便确定电梯 的启动和运行。c、定向信号，它根据电梯当前所在位置以及呼梯、选层情况决 定电梯的运行反向。d、换速信

3、号，用于停车前的换速控制。e、主控制信号，用来控制电梯的启动、运行和停靠。f、其他信号：开、关门控制，楼层显示，呼梯，选层显示，单、 双控制，安全条件自动检测，自动平层，消防等各种控制信号。3、驱动单元部分基于时光IMS系列通用型伺服控制器，本系统采用电梯专用交 流伺服控制器，外形如图1所示。此控制器厚度仅为一块砖的厚度， 便于安装，适配功率为11kW，载重1000kG，最大电梯速度2m/s。 控制器硬件电路原理图1IPug气阿也整峙T 找石信专 功颱信号!皿-t打一|1VI图2硬件电路原理图 电梯专用伺服控制系统的性能a、正反向运行灵活，能够频繁起停，且启动停止曲线可调。b、输入电压范围为3

4、80V440V，允许的波动范围+10%-1 5%，基本满足一般电源的要求c、 从OHz到基频能够以最大三倍额定转矩的恒转矩输出，保证 了电梯刚启动时就有足够的力矩，且在启动后输出电流小。d、具有多种保护功能：过电流、过电压、功率模块过热、欠电 压、过载保护，QMCL语言编程错误保护。e、内部的电流环保证了在电梯载重不同的情况下电梯运行速度 的平稳性。f、与控制交流同步电动机相比，省去了励磁电源或者永磁装置， 结构简单，电机寿命长。g、具有一个机电式制动器，当主电路断电或控制电路断电时， 制动器必须动作。切断制动器电流，至少应由两个独立的电气装置来 实现。h、采用了零速抱闸制动技术，使机械摩擦制

5、动过程减少到极限 状态。i、具有先进的速度图形生成器：根据人体工程学原理，做到 运行曲线起停平稳。并能真正做到直接停靠，提高了电梯的使用效率。 速度运行曲线J1 11 -t+1J4ij1 L图3速度运行曲线为了提高乘客乘坐的舒适性，加减速曲线采用 S曲线方式，使 电机的运行曲线平滑，不但把对转动惯量的瞬时扰动降到最低，还可 提高机器运转速度和控制精度，使得各种构件的磨损率显著降低，同 时也增加人的舒适性。二、功能需求（以下只给出前三层）1主要控制需求：（1）电梯运行到召唤位置后，能够自动开/关门，而且也能够手动开 /关门。（2）电梯内指令和外部召唤指令的记忆，消除，并利用多个指示灯显 示电梯内

6、指令和外部指令。（3）方向选择功能 电梯接受到指令能够自动判别的运行方向， 并发 出指令。（4）电梯轿箱门由一个小功率电机驱动，电机正转，箱门打开；电 机反转，箱门关闭；并具有延时开/关门功能，箱门上有红外线检测 装置，防止箱门关闭时夹伤乘客。（5）平层提前减速和启动加速功能（6）在电梯的行程的起始端安装行程开关，防止电梯运行超程，撞 坏建筑物，伤害到乘客2. 详细控制需求1. 系统应具备：有司机、无司机、消防三种工作模式。2. 系统应具备下列几项控制功能：1）自动响应层楼召唤信号（含上召唤和下召唤）。2）自动响应轿厢服务指令信号。3）自动完成轿厢楼层位置的显示（二进制方式）4）自动显示电梯运

7、行方向。5）具有电梯直达功能和反向最远停站功能。3. 系统提供的输入控制信号：AYS向上行驶按钮AYX向下行驶按钮YSJ有/无司机选择开关1YC 楼行程开关2YC二楼行程开关3YC三楼行程开关A1J 一楼指令按钮A2J二楼指令按钮A3J三楼指令按钮AJ指令专用开关（直驶）ZXF置消防开关A1S 一楼上召唤按钮A2S二楼上召唤按钮A2X二楼下召唤按钮A3S三楼上召唤按钮A3X三楼下召唤按钮4. 系统需要输出的开关控制信号：KM开门显示GM关门显示MGB门关闭显示DCS上行显示DCX下行显示S上行继电器（控制电动机正转）X下行继电器（控制电动机反转）YX运行显示A LED七段显示器a段发光二极管B

8、 LED七段显示器b段发光二极管C LED七段显示器c段发光二极管D LED七段显示器d段发光二极管E LED七段显示器e段发光二极管F LED七段显示器f段发光二极管G LED七段显示器g段发光二极管1DJA 一楼指令信号登记显示2DJA二楼指令信号登记显示3DJA三楼指令信号登记显示IDAS 楼上召唤信号登记显示2DAS二楼上召唤信号登记显示2DAX二楼下召唤信号登记显示3DAS三楼上召唤信号登记显示3DAX三楼下召唤信号登记显示三、接口需求1、I /0点的估算：系统的输入点有：门厅召唤按钮6个输入点；轿内指令按钮4个 点；楼层感应器4个点；门区感应I点；手动开门I点：共计输入点 16点。

9、而输出点有：快慢速接触器 2点；上下行接触器2点；楼层 指示灯4点；门锁1个点；共计输出点9点。总计I /0点数为16/ 9；四、可靠性和可用性需求1、PLC的控制技术(1) PLC实现控制的过程一般是：图4 PLC典型开机流程PLC典型开机流程：输入刷新-再运行用户程序-再输出刷新-再 输入刷新-再运行用户程序-再输出刷新 永不停止地循环反复地 进行着。图4所示的流程图反映的就是上述过程。它也反映了信息的时间 关系。有了上述过程，用PLC实现控制显然是可能的。因为：有了输 入刷新，可把输入电路监控得到的输入信息存入 PLC的输入映射区； 经运行用户程序，输出映射区将得到变换后的信息；再经输出

10、刷新， 输出锁存器将反映输出映射区的状态，并通过输出电路产生相应的输 出。又由于这个过程是永不停止地循环反复地进行着，所以，输出总 是反映输入的变化的。只是响应的时间上，略有滞后。当然，这个滞 后不宜太大，否则，所实现的控制不那么及时，也就失去控制的意义。为此，PLC的工作速度要快。速度快、执行指令时间短，是PLC 实现控制的基础。事实上，它的速度是很快的，执行一条指令，多的 几微秒、几十微秒，少的才零点几，或零点零几微秒。而且这个速度 还在不断提咼中。三、运行环境约束电梯是安装在建筑物内的用来往返运输旅客的交通工具。电梯通常是安全可靠并易于使用的，通常用于楼层间进出和不同层间的运 行，安全系

11、统是由设计、日常调整及检查来保证的。典型的电梯安装 是从建筑物井道中完成的。电梯的支撑以及需要的附加设备是在电梯 机房内安装完成的，通常在电梯系统的最高部分，基坑则位于最低的 部分。同时需要一些辅助设施，包括：驱动设备的电源和机房内的现 代化空调系统；必须提供的通道包括楼层与电梯比邻的直通电梯前室 的疏散厅。为了方便维护和修理，必须有通向机房和基坑的入口。电 梯的安装者对于井道、机房、基坑、疏散厅的建筑结构往往很少关心， 建筑师和结构工程师提供的紧急出口的尺寸、 建筑荷载、以及其他附 属需求是非常重要的。设备运行时释放的热量及规定的废气排放，由通风与空调工程师解决；电气工程师根据设备的品质特性

12、设计必要的 电源设备。在建筑物出现紧急情况下，由于电梯的强制操作约束规则的限 制，必须建立建筑物的生命安全系统与设定的电梯系统的联络信号接 口。一般认为，由于电梯设备故障、电源故障以及可能的对乘客的误 导，设置轿箱内外的通信是非常必要的。 顾客应该能够利用轿箱内报 警和通信系统向外界通报一些轿箱内的紧急情况。到目前为止，电梯监控系统已经可以制作得非常精良，并且可以预报电梯故障、给乘客 提供辅助需要的通知或潜在危害的预警。四、软件系统的确认测试准则1、PLC的性能指标(1) 存储容量存储容量是指用户程序存储器的容量。用户程序存储器的容量 大，可以编制出复杂的程序。一般来说，小型 PLC的用户存储

13、器容 量为几千字，而大型机的用户存储器容量为几万字。(2) I/O点数输入/输出(I/O)点数是PLC可以接受的输入信号和输出信号的 总和，是衡量PLC性能的重要指标。I/O点数越多，外部可接的输入 设备和输出设备就越多，控制规模就越大。（3）扫描速度扫描速度是指PLC执行用户程序的速度，是衡量PLC性能的重 要指标。一般以扫描1K字用户程序所需的时间来衡量扫描速度，通 常以ms/K字为单位。PLC用户手册一般给出执行各条指令所用的时 间，可以通过比较各种 PLC执行相同的操作所用的时间，来衡量扫 描速度的快慢。（4）指令的功能与数量指令功能的强弱、数量的多少也是衡量 PLC性能的重要指标。

14、编程指令的功能越强、数量越多，PLC的处理能力和控制能力也越强， 用户编程也越简单和方便，越容易完成复杂的控制任务。（5）内部元件的种类与数量在编制PLC程序时，需要用到大量的内部元件来存放变量、中 间结果、保持数据、定时计数、模块设置和各种标志位等信息。这些 元件的种类与数量越多，表示 PLC的存储和处理各种信息的能力越 强。（6）特殊功能单元特殊功能单元种类的多少与功能的强弱是衡量PLC产品的一个重要指标。近年来各 PLC厂商非常重视特殊功能单元的开发，特殊 功能单元种类日益增多，功能越来越强，使PLC的控制功能日益扩大（7）可扩展能力PLC的可扩展能力包括I/O点数的扩展、存储容量的扩展

15、、联网 功能的扩展、各种功能模块的扩展等。在选择 PLC时，经常需要考 虑PLC的可扩展能力。五、将来可能提出的要求PLC部分：1. 向高速度、大容量方向发展为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大 的存储容量。目前，有的PLC的扫描速度可达0.1ms/k步左右。PLC 的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。在存储容量方面，有的PLC最高可达几十兆字节。为了扩大存储 容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。2. 向超大型、超小型两个方向发展当前中小型PLC比较多，为了适应市场的多种需要，今后PLC要 向多品种方向发展，特别是向超大型和超小型两个方向发展。 现已有 I/O点数

16、达14336点的超大型PLC，其使用32位微处理器，多CPU 并行工作和大容量存储器，功能强。小型PLC由整体结构向小型模块化结构发展，使配置更加灵活，为了市场需要已开发了各种简易、 经济的超小型微型PLC,最小配置 的I/O点数为816点，以适应单机及小型自动控制的需要，如三菱 公司a系列PLC。3. PLC大力开发智能模块，加强联网通信能力为满足各种自动化控制系统的要求，近年来不断开发出许多功能 模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程 I/O模块、通信和人机 接口模块等。这些带CPU和存储器的智能I/O模块，既扩展了 PLC 功能，又使用灵活方便，扩大了 PLC应用范围。加强PLC联网通信的能力，是PLC技术进步的潮流。PLC的联网 通信有两类：一类是PLC之间联网通信，各PLC生产厂家都有自己 的专有联网手段；另一类是PLC与计算机之间的联网通信，一般PLC 都有专用通信模块与计算机通信。为了加强联网通信能力，PLC生产 厂家之间也在协商制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统， PLC已成为集散控制系统（DCS）不可缺少的重要组成部分。4. 增强外部故障的检测与处理能力根据统计资料表明：在PLC控制系统的故障中，CPU占5%, I/O 接口占15%，输入设备占45%,输出设备占30%，线路占5%。前二 项共20%故障属于P