(精品)第三章继电器逻辑控制电梯系统.ppt
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1、第三章第三章 继电器逻辑控制电梯系统继电器逻辑控制电梯系统 在本章为使同学们了解继电器的逻辑控制系统,首先有必要了解什么是继电器和它的工作原理,才能掌握它在电梯各种电路中的作用。电磁继电器是一种电子控制器件,它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路),通常应用于自动控制电路中,它实际上是用较小的电流。较低的电压去控制较大电流。较高的电压的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。电磁继电器一般由电磁铁,衔铁,弹簧片,触点等组成的,其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。电磁继电器还可以实现远距离控制和自动化控制。只要在线圈两端加上一定的电压,
2、线圈中就会流过一定的电流,从而产生电磁效应,衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯,从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合。当线圈断电后,电磁的吸力也随之消失,衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置,使动触点与原来的静触点(常闭触点)释放。这样吸合、释放,从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点,可以这样来区分:继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点,称为“常开触点”;处于接通状态的静触点称为“常闭触点”,原理如图所示。电梯运行性能的优劣与组成系统的逻辑控制电路有着密切的关系。电梯控制系统要求安全可靠,功能性强,即自动化水平高。电路简单,组成系
3、统的元件要少。继电器逻辑电路设计,一般采用逻辑推理与经验相结合,再用布尔代数简化。典型的电梯控制系统由如下基本电路组成:典型的电梯控制系统由如下基本电路组成:1 1轿厢内呼叫指令电路,称为内选层电路。轿厢内呼叫指令电路,称为内选层电路。2 2大厅外呼叫指令电路,称为外呼电路。大厅外呼叫指令电路,称为外呼电路。3 3自动定向电路。自动定向电路。4 4自动开关门电路。自动开关门电路。5 5电梯启动与换速电路。电梯启动与换速电路。6 6平层停车电路。平层停车电路。7 7信号显示电路。信号显示电路。8 8消防电路。消防电路。9 9安全保护电路。安全保护电路。1010速度区分电路。速度区分电路。(P13
4、0)对一些有特殊功能要求的电梯,还有许多电路,这里不再介绍。第一节第一节 呼叫指令的记忆与解除呼叫指令的记忆与解除一、轿厢内呼叫指令电路一、轿厢内呼叫指令电路当乘客进入轿厢后,首先按欲往的层楼按钮,如果按了5层的按钮,则该层信号灯燃亮,表示去5层的指令已登记并记忆。当电梯运行到5层时,电梯已停止运行,该信号被解除,信号灯熄灭,表示5层内选指令被释放,称为消号。满足上述要求的方法很多,现介绍如下两种。1普通的轿内指令电路例如电梯停在1楼,如图31所示,乘客进入轿厢欲往5层,并按了5层指令按钮5AC,由于5XC是常闭接点,则继电器5JAC得电吸合,并通过5JAC的常开接点自锁。信号灯5EC燃亮。当
5、电梯到达欲往层站后,由选层器控制的滑动触点碰开其常闭接点5XC,继电器5JAC失电释放。信号灯熄灭,称为消号。图图3-1a3-1a选层电路选层电路 图图3-1b3-1b信号电路信号电路2带有负载电阻的轿内指令电路如图32所示,例如电梯停在2层,乘客进入轿厢按了5层指令按钮5AC,由于5JZ是常开接点,则继电器5JC线圈没有被短接,并经电阻5R得电吸合,通过自保接点5JC自锁。当电梯运行到5层时由于选层器控制的继电器5JZ吸合,在电梯停止运行时,停车继电器JTZ释放,5JC的线圈被短路,失电释放。5层的指令信号被解除。图图3 32 2 选层电路选层电路电路中,电源电压UD必须大于继电器的额定工作
6、电压UJ。电阻计算:阻值:(欧姆)式中:IJ继电器JC的工作电流。功率:(瓦)以上两种电路都可以用作轿厢内选层指令电路,也可以用作大厅外呼叫指令电路。对于指令解除信号5JZ,可以采用继电器,也可以采用不同形式的选层器滑动触点。二、厅外呼叫指令电路二、厅外呼叫指令电路 厅外呼叫指令有两个,即向上的呼叫与向下的呼叫。上端站仅有一个向下的呼叫,下端站仅有一个向上的呼叫,中间层具有向上与向下的两个呼叫按钮。利用普通的指令电路原理,组合成厅外呼叫指令电路,如图33所示。1AS3AS向上呼叫指令按钮;2AX4AX向下呼叫指令按钮;2AY直驶按钮;1JSH3JSH向上呼叫指令继电器;2JXH4JXH向下呼叫
7、指令继电器;JSX向上运行方向继电器;JXX向下运行方向继电器;XPS选层器向上运行滑动触点;XPX选层器向下运行滑动触点;选层器常闭触点;图图3 33 3 立式选层器外呼叫组合电路立式选层器外呼叫组合电路 例如电梯停在1层XPX接通,1XS断开,1层厅外有人按1AS按钮时,继电器1JSH得电吸合,当手离开时1JSH释放,此呼叫信号不能记忆。即该层顺向呼叫不能记忆。3层有人按了3AS与3AX按钮,继电器3JSH与3JXH得电吸合并自锁。当电梯向上运行到了3层时,因为方向继电器JSX吸合,JXX释放,当选层器上的,滑动触点XPX与XPS分别与其相对应的定触点相接触时,选层器的常闭触点3XX与3X
8、S全部断开,继电器3JSH失电释放,称为顺向截车消号。而继电器3JXH通过JSXXPX3JXH电路维持吸合状态,称为保号。如果有人只按了3AX按钮,其它层没有任何呼叫。JSX吸合,电梯向上运行到了3层时,电梯首先换速,预定方向继电器JSX提前释放,常闭触点3XX打开,继电器3JXH失电释放,称为反向截车消号。(箭头表示闭合或得电吸合;箭头表示断开或失电释放,表示常闭接点。)外呼组合电路图33与图34都可以完成呼叫记忆、顺向呼叫消号、反向呼叫保号、反向截车消号的功能。图33的层站位置信号是通过选层器上的滑动触点XPX与XPS实现的。图34是通过层楼位置继电器14JZ实现的。图33是断开继电器的线
9、圈,而图34是短路继电器线圈,使继电器失电释放。两种电路对选层器的结构要求不同。呼叫信号的解除时间,一般内选信号在电梯停止时解除。厅外呼叫信号的解除在电梯换速时,这样可能提前告诉乘客电梯已到达该层。JSY向上运行方向继电器,电梯停止时释放。JXY向下运行方向继电器,电梯停止时释放。JTZ运行继电器,电梯停止运行时释放。图图34 井道选层器外呼组合电路井道选层器外呼组合电路 三、电子高频振荡式触摸按钮指令元件三、电子高频振荡式触摸按钮指令元件电梯的轿内选层指令信号,厅外向上与向下的呼叫指令信号,都是乘客通过按钮开关发送的。因此对按钮使用可靠性,寿命要求较高。乘客乘电梯本身就是一种享受,按钮的新颖
10、性及外观造型等各方面都提出较高的要求。尤其饭店、宾馆、娱乐场所更是如此。该触摸按钮是电梯豪华象征。高频振荡触摸开关的工作原理:为了产生稳定的高频振荡,提高触摸按钮的灵敏度,按三点电容式谐振电路,即克拉泼振荡电路。电感L与电容C组成串联电压谐振电路,电容C1与C2组成分压器;C1的交流电压正反馈到LC振荡电中,使振荡稳定。振荡频率为446MHz。如图35所示。图图3 35 5 触摸按钮原理图触摸按钮原理图没有人触摸时,电路振荡,三极管T1的管压降几乎为零,开关电路不工作,继电器J处在释放状态。当有人触摸时,人体和金属片形成一个电容并联在电感L上,使LC振荡电路失谐停振,三极管T1集电极电压电平升
11、高,驱动开关电路T2及T3,继电器吸合,当手离开金属片A时,继电器释放。该触摸按钮的灵敏度是3pF,可以工作在+6015,温度+40,相对湿度为95时,人体触摸时可以站在大地上,也可以站在绝缘台上。根据公式:调整电位器Rw可以调整触摸按钮的灵敏度。公式中:R0Rw,是灵敏度调整电阻。C0是人体与金属片形成的电容。第二节第二节 选层器选层器选层器是继电器逻辑控制系统中的核心部件。对电梯运行的安全性与可靠性影响很大。选层器的种类很多,有机械式模拟选层器,格雷码井道式选层器以及电子选层器等。一、机械式模拟选层器一、机械式模拟选层器 图36所示是经常采用的立式选层器示意图。选层的驱动是通过固定在轿厢上
12、的穿孔钢带3及随着轿厢升降转动的钢带轮4,通过链条6的驱动,使选层器的滑动拖板8上下移动。选层器立架上有与楼层相对应的固定触点架板7,架板数就是楼层数,架板之间的间距就是楼层之间的高度。本质上选层器的标高等于楼层提升高度乘以压缩比。选层器的压缩比有1:40和1:60两种,压缩比越小,图图36 选层器传动图选层器传动图控制精度越高。1钢丝绳;钢丝绳;2电梯轿厢;电梯轿厢;该选层器功能是:精确的反应楼层位置,3钢带;钢带;4钢带轮;钢带轮;5链轮;链轮;产生位置信号、楼层指示、向上与向下、单6链条;链条;7托板;托板;8层楼静触层楼静触点点 层运行与多层运行的换速、门区信号、消号、保号、定向、顺向
13、截车及反向截车等。二、格雷码井道式选层器二、格雷码井道式选层器 如图37所示,双稳态开关盒装在轿厢顶上,盒上装有不同功能的双稳态开关。GK1、GK2、GK3用作格雷码的层楼位置信号。GZ用作换速,GP用作平层及门区信号。图图37 井道选层器井道选层器1支架;2磁珠;3双稳态开关;4开关盒;5轿厢;6丁字道磁珠有N极及S极之分,其安装在主导轨的支架上,与双稳态开关的间隙是812mm,安装要对中心,保证间隙的一致性。换速磁珠的设置数量及位置是依据换速距离及控制电路的要求决定。位置信号双稳态开关的数量是依据层站数而定。例如16层楼,需用 4个双稳态开关,因为2416个状态。其磁珠的设置依据格雷码布置
14、。采用格雷码来表达层楼信号,主要是可靠性高。从格雷码数据不难看出,电梯每运行一层仅一个双稳态开关动作。对于其它进制是作不到的。磁双稳态开关用在电梯上的优点是永久记忆层楼位置,不受任何电磁干扰及断电的影响。电梯停在井道任何位置,都能作到即停即开不需校正运行。1双稳态开关选层器要表达16层站,需用4个双稳态开关,可以表达16个状态码。把16个状态码经继电器译码电路译成十进制的116层。再经继电器输出,表达层站,如图38所示。图图38 双稳态开关动作图表双稳态开关动作图表 2编码器线路在图39中,GK1,GK2,GK3,GK4是编码用双稳态开关。1J,2J,3J,4J是编码继电器。双稳态开关动作由布
15、置在井道中的磁珠控制,见图38双稳态开关动作图表。图图39 继电器编码电路继电器编码电路 3继电器译码原理GK因为双稳态开关GK1GK4是按照图38的磁珠布置动作,所以继电器1J4J也是按格雷码动作。在继电器图310中常闭触点代表图38格雷码的“0”,常开代表“1”。图310中1JZ代表1层的位置信号;2JZ代表2层的位置信号。以此类推。此电路可以直接与继电器电路接口。图图3 310 10 继电器译码电路继电器译码电路 继电器译码电路中二极管的作用是消除寄生电路。线路中1JZ,2JZ16JZ,是楼层位置信号继电器。三、双稳态开关的工作原理三、双稳态开关的工作原理 双稳态磁开关主要由于簧管、小磁
16、铁及磁屏蔽组成,如图311a所示。如图311b所示,在没有外界磁场作用时,如果其触点是常开的状态,两个小磁铁的磁场1很弱不能使其闭合,仅能维持原始状态。如图311d所示,当有外界磁场3作用时,且外界强磁场的极性与小磁铁1是同极性时,如图所示磁力线1与2同向,大大加强了小磁铁对干簧管的作用力,使接点闭合。当磁场3移开时由小磁铁1与2维持原始状态,即保持触点闭合。如图311c所示,当外界磁场3作用时,且外界强磁场的极性与小磁铁1是反极性时,如图所示磁力线1与2反向,削弱了磁铁对干簧管的作用力,使干簧管的接点断开。第三节自动定向电路第三节自动定向电路来自轿厢乘客欲往层的选层信号;来自大厅乘客所在层的
17、向上或向下的呼叫信号与电梯停靠的位置信号进行比较,确定电梯的运行方向。第一个呼叫电梯的乘客优先定向。第一个呼叫电梯的乘客优先定向。电梯向上运行时,在电梯所在层前方有顺向呼叫时,运行方向保持。(P141)电梯向下运行时,在电梯所在层前方有顺向呼叫时,运行方向保持。如果电梯停在某层,而前方或后方都没有呼叫时,所在层有呼叫,电梯不能定向。当电梯停在某一层,相应的选层器上的固定触点XE被压开,这时呼叫信号被分成三个独立的部分,即电梯所在层以上的呼叫信号,所在层以下的呼叫信号及本层的呼叫信号。例如电梯停在3层,选层器固定板上的常闭触点3XE被拖板上的碰块压开,定向电路被分成三段,4XE以上,2XE以下及
18、本层3XE,与其对应的呼叫信号也被分成三段。若3层有呼叫信号时,由于3XE被压开,3层的上与下的呼叫信号都不能使方向继电器JSX和JXX构成回路提供电流所以不能吸合,电梯本层呼叫不能定向。若4层有呼叫信号时,无论是上呼叫4JSH或下呼叫4JXH及内选层呼叫4JAC,都使电梯定上方向。如果4JAC吸合,路径是电源(+)极4JAC4 JSX定上方向,电梯准备向4层运行。因为3XE被压开不能定下向。若3层有呼叫,3JAC吸合,由于3XE被压开,不能给方向继电器JSX;JXX提供回路电流,不能吸合。电梯不定向。若1层有呼叫1JAC吸合。路径是电源(+)极1JAC2XE1XEJSXJSYJXX,定下方向
19、,电梯准备向下运行。厅外呼叫信号定向与轿内选层定向是有区别的,选层定向没有附加条件,而外呼定向的条件是仅有在无司机状态下,并且电梯门全部关好才有可能定向。在图312中,JZH及JSM闭合时才能给方向继电器JSX或JXX提供电源使其吸合。电梯在运行时,由于JSX、JSY及JXX、JXY是通过常闭触点相互连锁的,所以中途是不会改变电梯运行方向的。在定向电路中,继电器JV是最远的反向呼叫信号。AY是直驶按钮,在有司机时有效,当有司机继电器JZH吸合时,司机按住了AY按钮,切断了外呼信号继电器接点的电源,令电梯不能换速、停车。JTZ是停车继电器,当电梯停止运行时,其常闭触点将由JSY及JXY组成的上呼
20、叫换速定向及下呼叫换速定向电路混合在一起,这样设计的目的是无论向上或向下的呼叫信号都可以优先确定电梯方向。JSY;JXY是电梯运行方向继电器。JKT中速度继电器,JKT吸合是长程运行,反之是短程运行。JSM是门锁继电器,当电梯门全部关闭时吸合。二极管是消除寄生电路而设。XDS;XGS;XDX;XGX是选层器的上与下换速用滑动触点。如果不采用立式机械选层器时,而采用井道式格雷码选层器,将1XE;2XEnXE的常闭触点可以直接换成图310译码电路1JZ,2JZnJZ继电器触点。当电梯有司机运行时,由于继电器JZH,JXX,JSX不吸合,JXY上呼叫线及JSY下呼叫线是与电源正极断开的,所以不能确定
21、初始方向。第四节第四节 最远的反向呼叫电路最远的反向呼叫电路 厅外的呼叫信号与电梯实际运行方向相反称为反向呼叫信号。最远的反向呼叫信号就是比顺向呼叫信号远,也比前方的所有反向呼叫信号远称为最远的反向呼叫信号。例如电梯从3层正在向上方向运行,这时4层有向上的顺向呼叫,6层、8层有向下的呼叫,如图教材(P144)313的情况。8层的呼叫为最远的反向呼叫信号。在图313中的(1)、(2)、(3)、(4)为最远的反向呼叫信号例子。如图313的情况(3)所示,当电梯运行服务时,首先应答4层的上呼叫信号,然后再满足8层的反向呼叫,电梯反向后,再满足6层的呼叫。对6层呼叫信号而言由反向呼叫转化为向下方向的顺
22、向呼叫。这样的安排使电梯的服务效率最高,乘客候梯时间短,从上面的分析可以得出结论,最远的反向呼叫信号不是固定的,而是随机变化的。例如电梯停在2层图313情况1,由于4层向下呼叫信号,由图312的定向电路可以看出电梯运行方向,定为上向,即JSX,JXY吸合。JXY不动作。JV继电器吸合的路径是。4JXH/4XD/5XDnXD/JXYJV。当电梯经3层运行到4层时,选层器拖板上的碰块把固定板上的常闭接点4XD在电锑换速以前碰断,则JV继电器释放,使图314定向电路中的JV常闭触点接通,其。把上与下呼叫线短接,电梯换速停车。例如电梯停在4层,图313情况2,由于2层有向上的呼叫信号,由图312的定向
23、电路可以看出电梯定为向下。即JXX,JXY吸合,JSY不动作。JV继电器吸合的路径是2JSH JV。当电梯经3层运行到2层时,选层器拖板上的碰块把定板上的常闭触点2XD在电梯换速前碰断,则JV继电器释放,上与下呼叫线被JV常闭触点短接,电梯换速停车。总之,电梯反向截车的实现是在没有内选层呼叫信号及顺向的呼叫信号时,通过JV的释放实现的。情况3与4不再分析。电路中的常闭行程触点可以采用井道式格雷码选层器图310中的1JZ,2JZnJZ的常闭触点代替。第五节第五节 电梯的启动与换速电路电梯的启动与换速电路 电梯的启动与换速和自控系统的拖动方式有密切关系。在交流双绕组电动机拖动系统中,启动时,采用快
24、速绕组中串入电阻或电抗的降压启动。减速时利用慢速绕组通电产生能耗制动。以上主要是改变主电路的参数。而在调速的拖动系统中,采用改变给定控制信号电压,使电梯平滑启动,平滑制动。当给定电压为零时,电梯停止运行。例如,直流可控硅励磁电梯,交流调压调速电梯(ACVV),交流变频变压调速电梯(ACVVVF)。一、交流双速电梯的启动与换速电路一、交流双速电梯的启动与换速电路 1交流双速电动定子线圈两种接线方法 以624极为例。一般6极与24极采用两组独立的绕组。为了节省材料减小体积,6极与24极采用同一组线圈,在使用时仅是改变接线方法。如图315所示。6极为快速绕组,24极为慢速绕组,同步转速是100025
25、0rmin。6极接线方式:把端子D1、D2、D3短接起来。接成双星形。D4、D5、D6接A、B、C三相电源。同步转速是1000rmin。24极接线方式:端子D4、D5、D6空着,D1、D2、D3接三相电源A、B、C,两组线圈串联。单星形接线。同步转速是250rmin。2启动与换速电路如教材(P147)图316及(P148)317所示 在交流双速电动机拖动系统中,电梯的加速过程,是依靠切除串在快速绕组中的电阻或电抗,使电梯达到高速运行。控制切电阻的时间可以调节电梯的启动舒适感。电梯在减速制动运行时,切除高速绕组,接通低速绕组,并逐级切除串在低速绕组中的电阻或电抗,控制切除电阻的时间可以调节电梯减
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