电梯系统需求分析(共10页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上需求分析一、 性能需求图1 电梯系统结构图：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、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PLC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380V440V，允许的波动范围+10%-15%，基本满足一般电源的要求。c、从0Hz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 一楼行程开关 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 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 1DAS 一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、IO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l点；手动开门l点：共计输入点16点。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IO点数为169；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高中。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。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、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，如三菱公司系列PLC。 3PLC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PLC的内部故障，它可通过PLC本身的软、硬件实现检测、处理；而其余80%的故障属于PLC的外部故障。因此，PLC生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性。    5编程语言多样化    在PLC系统结构不断发展的同时，PLC的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。除了大多数PLC使用的梯形图语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步径编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言（BASIC、C语言等）等。多种编程语言的并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势。专心-专注-专业