[摘 要]：為保證電梯的安全運行，分析了曳引電梯的安全裝置，討論了曳引電梯的安全控制過程。在電梯控制技術(shù)中應用可編程序控制器構(gòu)成一種新的控制系統(tǒng)，給出了自動門PLC控制的流程圖。測試結(jié)果表明，系統(tǒng)達到了所要求的安全功能，電梯運行良好。 關(guān)鍵詞：PLC 電梯 自動控制 安全 1 引言 隨著城市中高層與小高層建筑的不斷增加，電梯和人們?nèi)粘Ｉ畹年P(guān)系越來越緊密，電梯行業(yè)發(fā)展迅速，但是我國有獨立知識產(chǎn)權(quán)的電梯產(chǎn)品還不多見，因此有必要對電梯深入研究。隨著PLC和變壓變頻（VVVF）調(diào)速控制在電梯領域廣泛使用，使電梯的安全性和舒適性及智能化大大提高的同時，又使電梯的控制更加復雜，針對高層樓宇中運行的乘客電梯要求有完善的安全設施。 根據(jù)電梯使用的不同要求，電梯的驅(qū)動可采用曳引驅(qū)動、液壓驅(qū)動、卷筒驅(qū)動及齒輪齒條、螺桿驅(qū)動等方式。現(xiàn)在電梯行業(yè)廣泛應用的提升方式—曳引式提升機構(gòu)，如圖1所示。 在曳引式提升機構(gòu)中，鋼絲繩懸掛在曳引輪上，其一端與轎廂連接，另一端與對重裝置連接。曳引輪轉(zhuǎn)動時，曳引鋼絲繩與曳引輪之間產(chǎn)生摩擦，從而帶動電梯轎廂上升或下降。由于懸掛轎廂和對重的曳引鋼絲繩與曳引輪槽間有足夠的摩擦力來克服任何位置上的轎廂側(cè)和對重側(cè)曳引鋼絲繩上的拉力差，因而保證轎廂和對重隨著曳引輪的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，而不斷的上升和下降。本文所討論的電梯是指曳引電梯，簡稱電梯。 2 安全裝置的機械機構(gòu) 電梯的安全裝置在電梯中起非常重要的作用，它的優(yōu)先級是最高的，電梯安全的機械機構(gòu)主要集中在曳引機、轎廂門、電梯井道上端站和下端站的上下限開關(guān)、撞底緩沖裝置。電梯曳引機上的制動器在電梯停止或電源斷電的情況下制動抱閘，以確保電梯不致移動。電梯制動器最常用的是電磁制動器。安全鉗是一種使轎廂（或?qū)χ兀┩Ｖ惯\動的機械裝置，防止轎廂墜落的保護裝置。凡是由鋼絲繩或鏈條懸掛的載人轎廂，均需設置安全鉗。限速器是一種限制轎廂（或?qū)χ兀┧俣鹊难b置，通常安裝在機房內(nèi)或井道頂部，限速器和安全鉗聯(lián)合動作保證電梯速度。限速器按其動作原理可分為擺錘式和離心式兩種，其中擺錘式限速器是利用繩輪上的凸輪在旋轉(zhuǎn)過程中與擺錘一端的滾輪接觸，擺錘擺動的頻率與繩輪的轉(zhuǎn)速有關(guān)，當擺睡的振動頻率超過預定值時，擺錘的棘爪進入繩輪的停止爪內(nèi)，從而使限速器停止運轉(zhuǎn)。電梯超速限速器停止運轉(zhuǎn)，則帶動安全鉗上升，安全鉗迫匣超速的轎廂或?qū)χ匮b置夾持在導軌上，同時切斷控制回路電源，使轎廂固定在原位置。電梯的轎廂門人口應設置安全保護裝置，以免在關(guān)門過程中夾傷人。正在關(guān)閉的轎廂門受阻時，門能自動重開。轎廂的開關(guān)門在程序中起到了極其重要的作用，通過轎廂門的開關(guān)來進行樓層召喚或指令信號的清除和信號寄存器的清零。轎廂門有一個門開到位開關(guān)和門關(guān)到位開關(guān)，當這兩個開關(guān)分別導通時表示門開到位和門關(guān)到位。電梯用的門人口安全保護裝置是接觸式保護裝置—安全觸板（或紅外光幕保護、光電保護裝置）和門力矩開關(guān)。門力矩開關(guān)可以容忍一定的阻力，這樣做的原因是為防止外門自身阻力的影響。而安全觸板開關(guān)靠內(nèi)門兩側(cè)的擋板（跟門地坎、門導軌無直接接觸）帶動連桿動作，它由觸板、控制桿和微動；汗關(guān)組成。平時，觸板在自重的作用下，凸出門扇一些距離，當門在關(guān)閉時碰到人或物品時，觸板被推入，控制桿轉(zhuǎn)動，并壓住微動開關(guān)觸頭，它受阻攔要是障礙物的阻擋，所以會立即做出反應。 通過編制的程序可以使轎廂具有一些安全措施，如門力矩開關(guān)可以使轎廂門經(jīng)過一定力矩后重新開門，安全觸板開關(guān)可以立即將門打開等。 3 安全功能設計與控制過程 3．1 電梯的安全保護措施 現(xiàn)在的電梯高度越來越高，速度越來越快，因此電梯的安全性越來越重要，安全裝置越來越復雜，除了靠硬件的支持，程序的安全性也很重要，除了在一些主驅(qū)動電路里加入必要的限制開關(guān)和自鎖程序外，程序中還應加入安全子程序。 1）由于電梯速度過快，導向輪上的鋼纜繩被拉斷，導向輪脫落及其他機械故障導致限速器開關(guān)打開，則曳引機驅(qū)動電路被斷開，警鈴嗚叫，電梯轎廂被卡住。 2）電梯在運行中，轎廂門是決不能打開的，如果是機械故障引起轎廂門松開，則電梯立即停止。同樣，如果電梯?？磕硞€樓層，自動開門之后，如果關(guān)門時門沒有關(guān)緊，則電梯絕不能啟動。 3）如果電梯在運行過程中出現(xiàn)火警及其他事故，乘客（轎廂內(nèi)的）或大樓管理員按響警鈴，則電梯立即取消所有指令信號和召喚信號，并且向最近的樓層平臺，這里的最近指的是轎廂到所有平層的時間最近的那個樓層，等?？苛四痴荆土⒓醋詣娱_門。如果電梯停在某個平層，出現(xiàn)火警及其他事故，則立即取消所有指令信號和召喚信號。無論在什么情況下，警鈴響則表示轎廂門不能被外面的人打開，但能被轎廂里的人打開，即只能出不能進。 4）一旦電梯運行過程中突然停電，來電之后電梯如果不在某個平層（即不在站臺），經(jīng)過約1.3s轎廂會自動地向一樓靠攏，目的是要將高速計數(shù)器清零，以消除事故給高速計數(shù)器帶來的誤差。 5）電梯設有慢上慢下按鈕，它的優(yōu)先級別最高，在任何時候，如果乘客想通過這兩個按鈕到達自己的目的地，可以將自動/手動開關(guān)打到手動檔，按住慢上或慢下按鈕，電梯就會相應的上下了，如果松開，電梯就停止。需要注意，一旦限速器開關(guān)打開，轎廂就被卡死，這時無論按任何按鈕都不起作用。 3.2 其他安全功能 1）如果程序剛運行,而轎廂又不在某個樓層，則轎廂會自動到一樓清零（經(jīng)過約1.3s）。 2）如果程序剛運行，若轎廂門沒關(guān)上，經(jīng)過約8s的時間，轎廂門會自動的關(guān)上。 3）如果用完自動/手動開關(guān)手動檔后又打到自動檔，電梯又會啟動1）功能。 4）可以從按鈕背光燈、方向箭頭指示燈的閃爍來判斷電梯故障。只有方向箭頭指示燈閃爍，則是急停開關(guān)或限速器開關(guān)打開了；只有召喚按鈕背光燈閃爍，則是直駛開關(guān)打開了；如果所有的燈都閃爍，但警鈴不響，且電梯不動，則是自動/手動開關(guān)打到了手動檔；如果所有的燈都閃爍，警鈴響，但電梯不動，則是有人按了警鈴按鈕。 5）在自動/手動開關(guān)打到手動檔后如果一直按住慢上或慢下按鈕，到底層或頂層轎廂就自動停止而不會撞到上下限開關(guān)而將電源關(guān)閉。 6）警鈴按鈕必須被持續(xù)按住約1s后警鈴啟動（防止誤碰），再按一下（不計時間）警鈴關(guān)閉，如果關(guān)閉時按住不放，警鈴是不會啟動的，必須松開之后再按1s警鈴才能啟動。 至于轎廂超載自動報警功能，轎廂內(nèi)應急照明功能，照明和風扇自動關(guān)閉功能等是電梯安全控制的基本功能，這里不作詳述。此外，一些故障檢測信號輸入給PLC，則PLC進行相應的控制輸出以確保電梯運行安全，這些信號包括：旋轉(zhuǎn)編碼器故障檢測信號，拖動電機斷相、錯相檢測信號、抱閘檢測信號、過熱檢測信號，運行方向故障檢測信號，上端站和下端站的上下限開關(guān)限位信號等信號。 4 安全控制程序的實現(xiàn) 筆者對曳引電梯的PLC程序進行開發(fā)，經(jīng)過多次對PLC程序的修改，實現(xiàn)了曳引電梯所具有的安全功能，電梯運行正常。 電梯在每到一層樓（在正常情況下），就自動執(zhí)行開關(guān)門程序。當電梯慢速平層時，曳引機完全停止后門電機動作，自動開門，當門開到位時，轎門開到位開關(guān)動作（轎門開到位開關(guān)導通，門機電路關(guān)斷），門電機停止。當電梯?？繕菍娱_門后，門開到位后經(jīng)過約8s的延時，門電機向相反的方向運轉(zhuǎn)。當門關(guān)到位時，轎門關(guān)到位開關(guān)動作（轎門關(guān)到位開關(guān)導通，門機電路關(guān)斷），門電機停。在一般的情況下，電梯?？空鹃_門后約8s后又自動關(guān)門。在延時過程中當乘客按下關(guān)門按鈕時電梯就立即關(guān)門。當門在未關(guān)閉時或已關(guān)閉但電梯曳引機尚未啟動的時候，如果按開門按鈕，則門又再開啟。在開關(guān)門的同時還對應著該召喚信號的登記和清除。開關(guān)門過程流程圖如圖2所示。 電梯門有安全觸板和門力矩保護裝置。門在關(guān)閉的過程中，當內(nèi)門（轎廂上的門）觸及到乘客或障礙物的時候，電機立即反轉(zhuǎn)（安全觸板開關(guān)X31導通，關(guān)門電路立即關(guān)斷，開門電路重新導通），重新打開門，門開到位后經(jīng)過約8s再關(guān)門（如按關(guān)門按鈕則立即關(guān)門）。如果外門（樓層上的門）被障礙物或其他原因擋住，而使門機轉(zhuǎn)動力矩增大一定程度時，門力矩開關(guān)X32動作（其作用同安全觸板開關(guān)），門重新打開。 在電梯中，安全觸板開關(guān)X31和門力矩保護開關(guān)X32是有區(qū)別的，門力矩開關(guān)可以容忍一定的阻力，這樣做的原因是為防止外門自身阻力的影響。前者是立即做出反應，而后者要經(jīng)過一定的時間才做出反應。由于是內(nèi)門帶動外門動作，因此安全觸板開關(guān)X31即使壞了，門力矩開關(guān)X32還能起作用，而門力矩開關(guān)X32壞了則安全觸板開關(guān)X31不能起作用。另外，當門關(guān)到位時（X17觸通），安全觸板開關(guān)X31一定是閉合的，但由于轎門關(guān)到位開關(guān)的關(guān)斷，安全觸板開關(guān)X31不起作用。 圖3是自動開關(guān)門狀態(tài)流程圖，每次到站（正常情況）?？亢缶妥詣訄?zhí)行此程序。圖3中的“XX=O，XX=1”表示XX導通，XX關(guān)斷?！埃北硎尽芭c”運算，“＋”表示“或”運算，“XX/XX/XX/XX”表示只選用其中一個?，F(xiàn)對自動開關(guān)門狀態(tài)流程進行詳細說明，其它的如緊急逃逸狀態(tài)流程、電機加減速實現(xiàn)的狀態(tài)流程等限于篇幅，就不一一列舉了。以下是對圖3的簡要說明：①開門。當電梯慢速平層時，當曳引機完全停止后，門電機正轉(zhuǎn)輸出點Y8導通，門電機反轉(zhuǎn)輸出點Y9關(guān)斷，門電機啟動；②樓層指示燈亮。內(nèi)部繼電器R13/R16/R18/R19/……（用于樓層判斷，一樓到了，R13導通，依次類推）其中的一個導通，其他關(guān)斷，相應的樓層指示燈輸出導通；③門開到位。在開門期間Y8導通，Y9關(guān)斷，門電機向開門的方向運轉(zhuǎn)。如無關(guān)門信號（PLC輸入點X5），則門開到位。在一般的情況下，電梯?？空鹃_門后約8s后又自動關(guān)門。在延時過程中當乘客按下關(guān)門按鈕（X5）時電梯就立即關(guān)門。即轉(zhuǎn)入關(guān)門狀態(tài)。當門開到位時，轎門開到位開關(guān)動作（轎門開到位開關(guān)X16導通，門機電路關(guān)斷），Y8與Y9都關(guān)斷，門電機停；④關(guān)門。當電梯?？繕菍娱_門后，門開到位（X16導通保持）后經(jīng)過約8s的延時或立即按關(guān)門按鈕，門電機向相反的方向運轉(zhuǎn)。Y8關(guān)斷，Y9導通，如無開門按鈕（X4）信號或門安全觸板開關(guān)（X31）及門力矩開關(guān)（X32）信號，則門關(guān)到位，當門在未關(guān)閉時或已被關(guān)閉的時候，如有開門按鈕（X4）信號或門安全觸板開關(guān)（X31）及門力矩開關(guān)（X32）信號，則門又再開啟，即轉(zhuǎn)到開門狀態(tài)；⑤執(zhí)行位清零。當X16關(guān)斷時用指令將內(nèi)部繼電器（R50/R51/R52/R53/……）清零。（R50/R51/R52/R53/……為樓層運行信號，R50為一樓運行信號，R50導通，向一樓運行。依次類推）；⑥門關(guān)到位。轎門關(guān)到位開關(guān)X17動作（轎門關(guān)到位開關(guān)X17導通，門機電路關(guān)斷），Y8與Y9都關(guān)斷，門電機停；⑦信號寄存器清零。轎門關(guān)到位開關(guān)X17導通，利用數(shù)據(jù)傳送指令將零傳給信號寄存器，信號寄存器清零。（DT0/DTl/DT2/DT3/……為樓層信號寄存器，DT0為一樓，一樓有信號，DT0為l，依次類推）。 當電梯停靠在某個樓層時，如果按該樓層上的呼叫按鈕，無論是向上按鈕還是向下按鈕，則電梯重新開門，其效果等于轎廂開門按鈕。 在電梯運行的時候，電梯門是絕對不能被開啟，同樣的，如果電梯門未關(guān)閉或電梯門因故障（電機燒毀、門機電路斷開、轎廂機械故障等）而導致門關(guān)不緊，電梯也絕對不能啟動。 5 結(jié)語 安全控制是曳引電梯PLC控制的基礎，無論從機械部件的設計還是控制程序的設計都要遵循系統(tǒng)的安全性，本文介紹了提高系統(tǒng)安全性的一些措施。相信隨著新技術(shù)的應用，電梯會越來越安全。 轉(zhuǎn)自：電氣傳動