[摘 要]：為保證電梯的安全運(yùn)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(yīng)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(dòng)門PLC控制的流程圖。測試結(jié)果表明，系統(tǒng)達(dá)到了所要求的安全功能，電梯運(yùn)行良好。 關(guān)鍵詞：PLC 電梯 自動(dòng)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(dú)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(lǐng)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(shí)，又使電梯的控制更加復(fù)雜，針對高層樓宇中運(yùn)行的乘客電梯要求有完善的安全設(shè)施。 根據(jù)電梯使用的不同要求，電梯的驅(qū)動(dòng)可采用曳引驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)、卷筒驅(qū)動(dòng)及齒輪齒條、螺桿驅(qū)動(dòng)等方式?，F(xiàn)在電梯行業(yè)廣泛應(yīng)用的提升方式—曳引式提升機(jī)構(gòu)，如圖1所示。 在曳引式提升機(jī)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(dòng)時(shí)，曳引鋼絲繩與曳引輪之間產(chǎn)生摩擦，從而帶動(dòng)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(jī)械機(jī)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(jī)械機(jī)構(gòu)主要集中在曳引機(jī)、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(jī)上的制動(dòng)器在電梯停止或電源斷電的情況下制動(dòng)抱閘，以確保電梯不致移動(dòng)。電梯制動(dòng)器最常用的是電磁制動(dòng)器。安全鉗是一種使轎廂（或?qū)χ兀┩Ｖ惯\(yùn)動(dòng)的機(jī)械裝置，防止轎廂墜落的保護(hù)裝置。凡是由鋼絲繩或鏈條懸掛的載人轎廂，均需設(shè)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(jī)房內(nèi)或井道頂部，限速器和安全鉗聯(lián)合動(dòng)作保證電梯速度。限速器按其動(dòng)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(dòng)的頻率與繩輪的轉(zhuǎn)速有關(guān)，當(dāng)擺睡的振動(dòng)頻率超過預(yù)定值時(shí)，擺錘的棘爪進(jìn)入繩輪的停止爪內(nèi)，從而使限速器停止運(yùn)轉(zhuǎn)。電梯超速限速器停止運(yùn)轉(zhuǎn)，則帶動(dòng)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(dǎo)軌上，同時(shí)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(yīng)設(shè)置安全保護(hù)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(shí)，門能自動(dòng)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(jìn)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(gè)門開到位開關(guān)和門關(guān)到位開關(guān)，當(dāng)這兩個(gè)開關(guān)分別導(dǎo)通時(shí)表示門開到位和門關(guān)到位。電梯用的門人口安全保護(hù)裝置是接觸式保護(hù)裝置—安全觸板（或紅外光幕保護(hù)、光電保護(hù)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(dǎo)軌無直接接觸）帶動(dòng)連桿動(dòng)作，它由觸板、控制桿和微動(dòng)；汗關(guān)組成。平時(shí)，觸板在自重的作用下，凸出門扇一些距離，當(dāng)門在關(guān)閉時(shí)碰到人或物品時(shí)，觸板被推入，控制桿轉(zhuǎn)動(dòng)，并壓住微動(dòng)開關(guān)觸頭，它受阻攔要是障礙物的阻擋，所以會(huì)立即做出反應(yīng)。 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(shè)計(jì)與控制過程 3．1 電梯的安全保護(hù)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(fù)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(dòng)電路里加入必要的限制開關(guān)和自鎖程序外，程序中還應(yīng)加入安全子程序。 1）由于電梯速度過快，導(dǎo)向輪上的鋼纜繩被拉斷，導(dǎo)向輪脫落及其他機(jī)械故障導(dǎo)致限速器開關(guān)打開，則曳引機(jī)驅(qū)動(dòng)電路被斷開，警鈴嗚叫，電梯轎廂被卡住。 2）電梯在運(yùn)行中，轎廂門是決不能打開的，如果是機(jī)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€(gè)樓層，自動(dòng)開門之后，如果關(guān)門時(shí)門沒有關(guān)緊，則電梯絕不能啟動(dòng)。 3）如果電梯在運(yùn)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(shí)間最近的那個(gè)樓層，等?？苛四痴?，就立即自動(dòng)開門。如果電梯停在某個(gè)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(jìn)。 4）一旦電梯運(yùn)行過程中突然停電，來電之后電梯如果不在某個(gè)平層（即不在站臺），經(jīng)過約1.3s轎廂會(huì)自動(dòng)地向一樓靠攏，目的是要將高速計(jì)數(shù)器清零，以消除事故給高速計(jì)數(shù)器帶來的誤差。 5）電梯設(shè)有慢上慢下按鈕，它的優(yōu)先級別最高，在任何時(shí)候，如果乘客想通過這兩個(gè)按鈕到達(dá)自己的目的地，可以將自動(dòng)/手動(dòng)開關(guān)打到手動(dòng)檔，按住慢上或慢下按鈕，電梯就會(huì)相應(yīng)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(shí)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(yùn)行,而轎廂又不在某個(gè)樓層，則轎廂會(huì)自動(dòng)到一樓清零（經(jīng)過約1.3s）。 2）如果程序剛運(yùn)行，若轎廂門沒關(guān)上，經(jīng)過約8s的時(shí)間，轎廂門會(huì)自動(dòng)的關(guān)上。 3）如果用完自動(dòng)/手動(dòng)開關(guān)手動(dòng)檔后又打到自動(dòng)檔，電梯又會(huì)啟動(dòng)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(dòng)，則是自動(dòng)/手動(dòng)開關(guān)打到了手動(dòng)檔；如果所有的燈都閃爍，警鈴響，但電梯不動(dòng)，則是有人按了警鈴按鈕。 5）在自動(dòng)/手動(dòng)開關(guān)打到手動(dòng)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(dòng)停止而不會(huì)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(dòng)（防止誤碰），再按一下（不計(jì)時(shí)間）警鈴關(guān)閉，如果關(guān)閉時(shí)按住不放，警鈴是不會(huì)啟動(dòng)的，必須松開之后再按1s警鈴才能啟動(dòng)。 至于轎廂超載自動(dòng)報(bào)警功能，轎廂內(nèi)應(yīng)急照明功能，照明和風(fēng)扇自動(dòng)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(jìn)行相應(yīng)的控制輸出以確保電梯運(yùn)行安全，這些信號包括：旋轉(zhuǎn)編碼器故障檢測信號，拖動(dòng)電機(jī)斷相、錯(cuò)相檢測信號、抱閘檢測信號、過熱檢測信號，運(yùn)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(shí)現(xiàn) 筆者對曳引電梯的PLC程序進(jìn)行開發(fā)，經(jīng)過多次對PLC程序的修改，實(shí)現(xiàn)了曳引電梯所具有的安全功能，電梯運(yùn)行正常。 電梯在每到一層樓（在正常情況下），就自動(dòng)執(zhí)行開關(guān)門程序。當(dāng)電梯慢速平層時(shí)，曳引機(jī)完全停止后門電機(jī)動(dòng)作，自動(dòng)開門，當(dāng)門開到位時(shí)，轎門開到位開關(guān)動(dòng)作（轎門開到位開關(guān)導(dǎo)通，門機(jī)電路關(guān)斷），門電機(jī)停止。當(dāng)電梯?？繕菍娱_門后，門開到位后經(jīng)過約8s的延時(shí)，門電機(jī)向相反的方向運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)門關(guān)到位時(shí)，轎門關(guān)到位開關(guān)動(dòng)作（轎門關(guān)到位開關(guān)導(dǎo)通，門機(jī)電路關(guān)斷），門電機(jī)停。在一般的情況下，電梯?？空鹃_門后約8s后又自動(dòng)關(guān)門。在延時(shí)過程中當(dāng)乘客按下關(guān)門按鈕時(shí)電梯就立即關(guān)門。當(dāng)門在未關(guān)閉時(shí)或已關(guān)閉但電梯曳引機(jī)尚未啟動(dòng)的時(shí)候，如果按開門按鈕，則門又再開啟。在開關(guān)門的同時(shí)還對應(yīng)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(hù)裝置。門在關(guān)閉的過程中，當(dāng)內(nèi)門（轎廂上的門）觸及到乘客或障礙物的時(shí)候，電機(jī)立即反轉(zhuǎn)（安全觸板開關(guān)X31導(dǎo)通，關(guān)門電路立即關(guān)斷，開門電路重新導(dǎo)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(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩增大一定程度時(shí)，門力矩開關(guān)X32動(dòng)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(hù)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(yīng)，而后者要經(jīng)過一定的時(shí)間才做出反應(yīng)。由于是內(nèi)門帶動(dòng)外門動(dòng)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(dāng)門關(guān)到位時(shí)（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(dòng)開關(guān)門狀態(tài)流程圖，每次到站（正常情況）?？亢缶妥詣?dòng)執(zhí)行此程序。圖3中的“XX=O，XX=1”表示XX導(dǎo)通，XX關(guān)斷?！埃北硎尽芭c”運(yùn)算，“＋”表示“或”運(yùn)算，“XX/XX/XX/XX”表示只選用其中一個(gè)?，F(xiàn)對自動(dòng)開關(guān)門狀態(tài)流程進(jìn)行詳細(xì)說明，其它的如緊急逃逸狀態(tài)流程、電機(jī)加減速實(shí)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(dāng)電梯慢速平層時(shí)，當(dāng)曳引機(jī)完全停止后，門電機(jī)正轉(zhuǎn)輸出點(diǎn)Y8導(dǎo)通，門電機(jī)反轉(zhuǎn)輸出點(diǎn)Y9關(guān)斷，門電機(jī)啟動(dòng)；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(dǎo)通，依次類推）其中的一個(gè)導(dǎo)通，其他關(guān)斷，相應(yīng)的樓層指示燈輸出導(dǎo)通；③門開到位。在開門期間Y8導(dǎo)通，Y9關(guān)斷，門電機(jī)向開門的方向運(yùn)轉(zhuǎn)。如無關(guān)門信號（PLC輸入點(diǎn)X5），則門開到位。在一般的情況下，電梯停靠站開門后約8s后又自動(dòng)關(guān)門。在延時(shí)過程中當(dāng)乘客按下關(guān)門按鈕（X5）時(shí)電梯就立即關(guān)門。即轉(zhuǎn)入關(guān)門狀態(tài)。當(dāng)門開到位時(shí)，轎門開到位開關(guān)動(dòng)作（轎門開到位開關(guān)X16導(dǎo)通，門機(jī)電路關(guān)斷），Y8與Y9都關(guān)斷，門電機(jī)停；④關(guān)門。當(dāng)電梯停靠樓層開門后，門開到位（X16導(dǎo)通保持）后經(jīng)過約8s的延時(shí)或立即按關(guān)門按鈕，門電機(jī)向相反的方向運(yùn)轉(zhuǎn)。Y8關(guān)斷，Y9導(dǎo)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(dāng)門在未關(guān)閉時(shí)或已被關(guān)閉的時(shí)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(dāng)X16關(guān)斷時(shí)用指令將內(nèi)部繼電器（R50/R51/R52/R53/……）清零。（R50/R51/R52/R53/……為樓層運(yùn)行信號，R50為一樓運(yùn)行信號，R50導(dǎo)通，向一樓運(yùn)行。依次類推）；⑥門關(guān)到位。轎門關(guān)到位開關(guān)X17動(dòng)作（轎門關(guān)到位開關(guān)X17導(dǎo)通，門機(jī)電路關(guān)斷），Y8與Y9都關(guān)斷，門電機(jī)停；⑦信號寄存器清零。轎門關(guān)到位開關(guān)X17導(dǎo)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(dāng)電梯?？吭谀硞€(gè)樓層時(shí)，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(yùn)行的時(shí)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(jī)燒毀、門機(jī)電路斷開、轎廂機(jī)械故障等）而導(dǎo)致門關(guān)不緊，電梯也絕對不能啟動(dòng)。 5 結(jié)語 安全控制是曳引電梯PLC控制的基礎(chǔ)，無論從機(jī)械部件的設(shè)計(jì)還是控制程序的設(shè)計(jì)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(yīng)用，電梯會(huì)越來越安全。 轉(zhuǎn)自：電氣傳動(dòng)