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1、电梯控制系统培训讲义编写：沈辉忠二OO六年十一月一电梯控制系统的基本概念首先，需要说明的是，在这一部分中提到的电梯都是指垂直升降梯，它包括液压驱动电梯和钢丝绳牵引电梯，但不包括自动扶梯。控制系统中也不包括电力拖动（或称驱动）部分。电梯是一种机电一体化产品。如果说各种机械部件是电梯的躯体，那么其控制系统是它的大脑中枢神经。一个现代化的电梯控制系统，必须具备以下几个特点：1 安全性。电梯是一种载人的交通运输工具，所以确保乘客的人身安全至关重要。为此要求电梯控制系统必须严格执行国家或国际一系列有关电梯安全标准，必须具有完整的安全保护措施，控制电梯在什么条件下可以运行，什么条件下不能运行。2 高度自动
2、化。同样是交通运输工具，但电梯不同于汽车，电梯通常是在无人操作的情况下自动运行，电梯所有的动作，包括开、关门，起动，加速，减速，停车，应答召唤等等都是由控制系统自动完成的。即使有司机操作时，司机的工作也非常有限，上述的大部分工作也都是由控制系统自动完成的。3 高度人性化。现代的电梯必须具有非常丰富、完善、高效、便利的各种操作功能，以符合现代大楼和现代乘客的各种不同要求。另一方面，它的人性化还要体现在对维修保养工作带来的简便和高效。4 高度可靠性。一个合格的电梯控制系统必须是非常可靠的，它必须要有极低的故障率，必须能接受高节奏、高强度的现代化社会的使用要求。5 高度的先进性。一个现代化的电梯控制
3、系统，必须不断采用最新的相关技术，使其在技术上一直具有先进性。那么，电梯控制系统主要有哪些工作要做呢？简单、直观地说，它主要可分成以下几点：1 电梯位置信号的给出；2 电梯指令、召唤信号的控制；3 电梯的运行方向控制；4 电梯的开、关门控制；5 电梯的起、止动控制；6 电梯的截车信号给出；7 电梯的速度指令计算；8 电梯的各种操作功能控制；9 电梯的安全保护；10 电梯的监控功能；11 电梯的调试、维修界面控制。二电梯控制系统的四个发展阶段根据电梯控制系统的核心技术的特点，可把它分成如下四个发展阶段：1. 继电器控制阶段。在计算机技术还没有广泛应用于工业控制领域时，继电器一直充当着工业控制中的
4、核心部件。电梯控制系统领域也不例外。在我国上世纪八十年代以前，继电器控制一直是电梯控制系统的全部。到了八十年代，继电器控制仍然是电梯控制系统中主导技术。到了九十年代，继电器控制技术在电梯控制系统中的应用逐步变成为一小部分，到了本世纪，继电器控制几乎已被淘汰。继电器控制的原理，可用以下两个例子说明：第一个例子是一楼指令按钮登记回路。 1J A1J 1J 1F JM上图中，A1J为一楼指令按钮，1J为一楼的指令登记信号及按钮灯继电器，1F为一楼层楼位置继电器，JM为检修继电器。整个回路是一楼指令登记回路。从图中可看出，如果电梯不是检修（即是自动），JM不吸合，电梯又不在一楼，1F不吸合，按下一楼指
5、令按钮后，1J就吸合，并会自保，在A1J松开后，1J还能吸合，只有当电梯到达一楼时，1F吸合，其常闭触点断开1J回路，使其释放。第二个例子是一台三层楼的电梯的自动定上向简易回路。JS 1F 2J JM JX 3J 2S 2X2F 3X 3J 3X上图中，JX是定下方向继电器，JS是定上方向继电器。1F、2F是电梯在一楼和二楼的层楼位置继电器，2J、3J是二楼和三楼的指令登记信号继电器，2S是二楼上召唤登记信号继电器，2X、3X是二楼和三楼的下召唤登记信号继电器。从图中可看出，在自动状态下，如果电梯在一楼，而且又有二楼的指令或上召唤或下召唤的登记、或者有三楼的指令或下召唤信号的登记；或者如果电梯
6、在二楼时，而且又有三楼指令或下召唤的任何一个信号登记，就会产生上方向定向。整个继电器控制的电梯控制系统，都是由上述那样的许多回路构成。继电器控制系统主要有以下一些缺点： 控制屏体积大、元件多、布线复杂； 触点太多，故障率高； 很难实现高级、复杂的电梯操作功能。2 PLC控制阶段PLC是可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）的缩写。它实际上是一种通用的工业控制电脑。在进入电梯控制系统以前，已被广泛应用于其他各种工业控制领域。在我国，从上世纪八十年代末开始，PLC逐渐被各电梯厂家成功应用到电梯控制系统中。九十年代，国内自己开发、设计的电梯控制系统中，PLC系
7、统占绝对主导地位。这其中的主要原因有： 因为当时电梯行业基本上都是继电器控制系统，而由于继电器控制系统技术落后，以及存在着上面分析过的诸多缺点，各电梯厂家急需一种技术先进的控制系统加以替代。但由于当时电子技术和计算机技术基础较差、元器件配套又不过硬，自己很难设计出一套可靠性很高的硬件。而PLC又恰恰给我们提供了一种可靠性较理想的现成的用作电梯控制的“半成品”工业电脑。因为PLC硬件简洁、软件编程方便，特别是它的梯形图编程方法，更为当时在国内大多数习惯于继电器逻辑图的电梯电气工程师易于接受和掌握。PLC也分成大、中、小型。一台现代的大型PLC结构非常复杂，具有十分丰富的功能模块，当然价格也不菲。
8、一般电梯控制系统用的PLC都属小型类的，其硬件比较简单，主要包括CPU模块、存贮器模块、电源模块和输入、输出模块。PLC的结构通常分两种：基本模块加扩展模块型，在基本模块中包含了CPU、存贮器、电源和一定量的输入/输出点。积木型，通常将电源模块、CPU模块、输入/输出模块通过母板或其它总线形式连成一体。根据电梯层楼数的不同，可配置不同数量的输入/输出点。除了上述提到的以外，现在有的电梯控制系统还用到PLC的串行通信（如RS485）模块或连接（Link）模块，主要用来实现电梯的并联或群控功能。PLC的软件编程指令分基本指令和扩展指令两种。基本指令有LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、OU
9、T、TIM等逻辑位操作指令，用这些指令编写的梯形图和继电器控制的逻辑图非常相似。扩展指令包括ADD、SUB、CMP、MOV等运算、比较、传送等功能的类似于计算机汇编语言的指令。尽管PLC电梯控制系统具有不少优点，但它也有其固有的缺点或局限性： PLC编程语言虽然便于学习和掌握，但它同其它计算机高级语言相比缺少灵活性，在电梯操作功能要求越来越高的今天，PLC编程的局限性也越来越体现出来。 在目前常用的配置下，很难实现诸如直接停靠等当今非常需要的一系列先进功能。但如果为实现这些功能而提高PLC档次或增加PLC配置，其成本就难以为目前电梯市场所接受。 缺少软件的保密性和安全性。由于PLC是一种通用工
10、控机，即使对程序加了密，人家还是能够有办法在现场将全部软件读出。另一方面，别人还可以在现场修改PLC的软件，甚至重写整个PLC的控制系统软件。 系统缺少特点，不利于生产厂家掌握电梯的维修保养权。由于PLC硬件都相同，软件又大同小异，再加上缺少保密性和安全性，所以生产厂家很难掌握电梯的维修保养权。而对现在的电梯厂家来说，电梯的维修保养是它们很重要的一个经营内容。鉴于以上因素，PLC电梯控制系统终究必将被专用微机电梯控制系统所取代。事实上，目前市场上的PLC电梯控制系统已经越来越少。3 微机控制系统实际上，在发达国家的著名电梯生产厂家中，如奥的斯、三菱等，它们根本就没有用过PLC作为电梯控制系统。
11、早在上世纪七十年代末期或八十年代初，专用的微机电梯控制系统已经投入市场。在我国的八十年代中期起，也有不少单位开始开发设计微机电梯控制系统，但是，成功的产品几乎没有。那时，国内生产的专用微机电梯控制系统，基本上都是从国外引进技术的产品。直到上世纪九十年代中期起，才逐渐有国内自行开发设计的比较成功的专用微机电梯控制系统产品投入市场。早期的电梯专用微机控制系统中，其主控制器大多采用八位以下的CPU，硬件结构大致可以分成以下几个主要部分： CPU及其周围电路；存贮器（ROM和RAM）； 电梯基本要求的输入/输出处理回路； 召唤和指令铵钮信号的输入和按钮灯的输出处理回路； 编码器脉冲输入处理回路； 对驱
12、动系统的专用接口。 专用微机控制系统同PLC控制系统相比在独特性、安全性和保密性上都具有较大的优势。每个专用微机控制系统的硬件都有很大的差异，而放在EPROM中的软件也不易读出，即使读出来反汇编后，也难以读懂。另外，与PLC控制系统相比，专用微机控制系统针对一些特殊要求和特殊功能，实现起来也较灵活和方便。4 采用串行通信技术的新型专用微机控制系统早期的微机控制系统和PLC控制系统一样，对外围所有开关和按钮信号的输入及点灯信号的输出都是通过一对一方式实现的，这样带来的问题是，系统接线很多，而接线的数量随层楼的增加而增加。这对生产、安装和维修保养都带来很大的不便。因此，电梯控制系统的设计者们开始追
13、求串行传送的方式。在计算机串行通信技术真正引入到电梯控制系统以前，就已经有一些有效的串行传送方式被应用，主要用来传送按钮信号输入，按钮灯点灯信号输出及层楼位置显示信号输出等内容。其中有这样一种串行传送方式值得在这里简单介绍：在主控制器中设有一专管串行传送的CPU，在操纵箱内和每个召唤盒内都装有串行传送的逻辑控制板（没有CPU），这些控制板都用同步信号线串接起来，每块控制板还都连接同一根时钟信号线、输入信号线和输出信号线。串行传送CPU通过时钟信号控制同步信号逐级循环移动，并保证每一时刻只有到达同步信号的那块逻辑控制板与输入信号线和输出信号线相通，其它都是阻断的。从而通过分时方式达到信号的串行传
14、送。以达到减少接线的目的。到了上世纪九十年代，随着计算机串行通信技术的不断发展，计算机串行技术也被应用到了电梯控制系统中。采用计算机串行通信技术的电梯专用微机控制系统中，除主控制器外，在操纵箱中、每个召唤盒内都装有CPU板，它们与主控制器之间通过串行通信传送大量信号。这样，使各部件之间既能传递比过去更多的信息，以完成更丰富、更先进的操作功能，又大大减少了系统的接线。有一点需要说明，一般来说，串行通信传送的信号不直接涉及安全问题。它们主要包括：指令和召唤的按钮输入信号、按钮点灯信号、层楼显示信号、操纵箱的开、关门按钮信号、操纵箱内各操作开关（如司机开关）信号、开、关门限位开关信号，等等。现在电梯
15、控制系统中采用最多的串行通信技术主要有RS485、CAN等。RS485是一种早期的串行通信方式，它实际上仅仅是一个通信的物理层。它的优点是普及率高，成本低。它的缺点是通信的可靠性和效率太依赖于用户层的设计。一旦用户层设计得不够完善，其通信的可靠性和效率将大打折扣，而RS485最大节点数为32个的限制，又给高层电梯的应用带来不便。CAN是一种比较先进的串行技术，它是Controller Area Network（控制器局域网）的缩写，它属于现场总线范畴。CAN内部本身具有诸如总线仲裁，CRC校验等许多先进技术，使它具有通信可靠性高（并与应用层的设计影响不大），速度快、距离远和节点多等许多优点。因
16、此，CAN通信技术在电梯控制系统中的应用越来越广泛。三与电梯控制系统直接相关的主要部件1 控制柜（控制屏）。控制柜（控制屏）是电梯控制系统的核心部件，可以说电梯的一切动作基本上都由控制柜（控制屏）指挥。控制柜（控制屏）通常都放置在电梯机房，但在少数情况下不放在机房。如无机房电梯，此时控制柜通常放在电梯最高层的厅门旁边。在继电器控制阶段，它一般做成一个屏架结构，所以那时都称作为控制屏。而到了PLC控制阶段及专用微机控制系统阶段后，大多都采用柜子的形式，所以现在都称它为控制柜。控制柜（控制屏）的实体主要由以下部件组成： 主控制器。在继电器控制阶段，主控制器由许多的继电器组成；在PLC控制阶段主控制
17、器是PLC；而在专用微机控制系统（包括串行通信的微机控制系统）中，它就是专用微机板。 调速装置。对于AC-2驱动钢丝绳牵引电梯或液压驱动的电梯，没有专用的调速装置。对于ACVV电梯，调速装置就是交流调压调速装置，对于目前最通用的变频（VVVF）电梯，它就是变频器。 接触器。接触器用于控制电动机电源主回路的通断。在AC-2驱动方式的系统中，还通过接触器切换在主回路串接的电阻、电抗的数量，从而实现调速的目的。在液压驱动电梯的控制系统中，接触器还用来控制液压泵的各种阀门，从而实现控制电梯的运行方向和运行速度。 变压器、镇流二极管桥堆、熔断丝等，用于提供各控制电源。 辅助继电器，如开、关门继电器、安全
18、回路继电器、门锁继电器等。在继电器控制系统中，这一部分就没必要单独列出。 接线端子或接插件。用于同其它部件的连接及调试和维修时的测量。 接线。控制柜中布置的许许多多电线是控制柜的及动、静脉系统。 按钮、开关及其它。用于操作电梯等。其它还有如AC-2系统中的板形电阻器及电抗器，VVVF驱动系统中的制动电阻，还有如相序继电器、抱闸电阻等等。2 操纵箱。操纵箱装在电梯轿厢内轿门的侧面。除了迅达Miconic 10系统外的所有电梯，几乎每台电梯都有一只或一只以上的操纵箱。操纵箱主要为电梯司机或乘客提供操作电梯的界面。在操纵箱的面板上，装有与电梯层楼数相同的指令按钮，供司机或乘客选择想去的楼层。还有开、
19、关门按钮，用于操作门的动作。另外在分门内（或是在面板上以钥匙开关的形式）装有若干如司机开关、独立运行开关、自动/检修开关（在欧洲的电梯通常没有该开关）、照明开关、风扇开关等，供司机或维修人员使用。现在，大多数操纵箱的上方还装有层楼显示器，以显示电梯的层楼位置和运行方向。操纵箱的面板上，还装有警铃和内部通话装置按钮，在电梯遇到故障或其它紧急状况时，乘客可按该按钮向外面求助。在采用串行通信技术控制系统的电梯中操纵箱的面板背面通常还装有微机板，负责串行数据通信等工作。3 召唤盒、层楼显示器及其它声光部件。在每层楼的厅门侧面都装有一个召唤盒，在召唤盒上通常都装有上、下两个召唤按钮（有些情况下只有一个按
20、钮，如顶层或底层，还有下集选方式的电梯也只有一个下召唤按钮），用来给乘客召唤电梯用。层楼显示器用来显示电梯的层楼位置和运行方向。它通常有三种形式，跳灯方式、七段码方式以及采用二极管点阵方式等。现在还采用一些豪华的显示器，如等离子显示器和液晶显示器等。层楼显示器分轿内显示器和层站显示器。轿内显示器大部分装在操纵箱的上端，也有少数装在轿门的上方。现在的层站显示器大多也装在召唤盒上，也有的一些装在每层楼的厅门上方。其它声光部件中主要有：到站预报灯，轿厢到站钟、层站到站钟、语音报站装置、蜂鸣器等等。4 门机。门机是控制电梯开、关门的装置，它安装在轿顶的轿门上方。最早期的电梯门是手动开、关的，那时也就没
21、有现在的门机。而现代的电梯门几乎都是自动门，它都是通过门机马达驱动的。从门机马达形式分：有直流门机和交流门机两大部分。从驱动方式分：有直流电阻调速门机、交流电阻调速门机、直流DCVV调速方式、由交流ACVV调速方式，还有就是现在流行的交流VVVF调速方式的门机。5 轿顶检修箱。顾名思义，轿顶检修箱装在轿顶。它主要给维修、调使人员提供在轿顶操作电梯检修运行的条件。因此，在轿顶检修箱上主要有：自动/检修开关、急停开关、上下行按钮、照明灯及开关等。还有的在检修箱内部装有接插件或接线端，为电缆线的连接提供接口。6 平层开关和门区开关。平层开关和门区开关装在轿厢的外侧，通常都采用马蹄型的光电开关或磁开关
22、。在井道内对应每层楼的平层位置都装有插板（一般为铁板，但也有少数的磁开关为了阻磁用铝板）。当轿厢到达每层楼的平层位置时，插板正好插入平层开关。平层开关的正确动作帮助控制系统精确计算电梯的层楼位置，同样还帮助电梯每一次的精确平层。门区开关是为了检测电梯的门区信号，保证电梯只有在门区位置才能开门。目前，国内采用的很多检测系统中，门区和平层开关用的是相同的开关，或是用平层开关的逻辑组合产生门区开关信号。但是当电梯有假层时，或者电梯具有开门再平层功能时，为了安全起见，门区开关必须独立。7 编码器。编码器通常装在曳引电动机轴上，它一方面给驱动系统提供反馈的速度检测信号，另一方面又给控制系统提供脉冲位置信
23、号。也有的控制系统，单独在限速器侧装有专门的位置检测编码器，由于此时它不受电梯钢绳打滑影响，其准确性更好。8终端开关。终端开关是防止电梯越程的装置。有两种形式，一种是开关装在井道的两终端层附近，轿厢外侧装有挡板或插板，当电梯经过终端层时井道中的开关被挡板碰到动作或被插板插入后动作，控制系统接到信号后会立即采取相应的措施，防止电梯越程。另一种是开关装在轿厢外侧，挡板装在井道终端层附近，结果和前者相同。终端开关分强迫减速开关，限位开关和极限开关三种。强迫减速开关的作用是：对电梯在向终端层高速运行过程中当强迫减速开关动作时的速度限制，限位开关通常的动作位置是过了终端层平层位置三至五厘米，它的动作将阻
24、制电梯继续向终端方向运行。极限开关通常的动作位置是过了终端层平层位置二十多厘米，它是安全回路的开关，因此，它动作后，将阻止电梯的所有动作。9 门锁开关。电梯在所有门没有全部关闭时运行，是最最危险的动作，必须坚决杜绝。因此，一定要对电梯所有门的关闭与否状态进行准确的检测。为此电梯中的轿门和每扇厅门都装有一个门锁开关，只有在该门完全闭合时，门锁开关才接通。所有这些门锁开关串接起来构成一个门锁回路，只有当门锁回路全部通时，才允许电梯运行。轿门的门锁开关装在轿门的上方，而厅门的门锁开关装在每扇厅门的上方。需要说明的是，这些门锁开关，必须都是安全触点。10安全回路开关。安全回路开关是电梯控制系统外围为安
25、全保护而设置的各种安全开关。所有这些开关串接起来构成安全回路。只有当安全回路全部接通时，电梯才有运行的必要条件。目前采用的控制系统中，大多在安全回路断开时，还切断部分控制电源（如接触器电源），以保证系统的安全性。安全回路开关主要有以下一些： 限速器开关，它通常装在机房内，当电梯超速时，限速器动作、限速器开关断开。 急停开关，在控制柜中和轿顶检修箱上分别都装有急停开关，维修人员在需要时人为将它断开。 安全窗开关。轿顶上装有安全窗，当遇到紧急情况时，可打开安全窗，将轿内乘客救出。安全窗开关装在安全窗上，当安全窗打开时，开关就断开。 安全钳开关。在轿厢的外侧装有安全钳，一旦轿厢失控，超速下落时，限速
26、器的动作引起安全钳的动作，安全钳将卡住导轨，阻制电梯再往下掉。安全钳动作时，装在一起的安全钳开关也就断开。 底坑开关，在底坑里还装有一个串在安全回路中的低坑开关。当维修人员到底坑检修时，可人为断开底坑开关，从而保证维修人员在底坑的安全。 缓冲器动作开关，在轿厢和对重的正下方分别都装有缓冲器。当每一个缓冲器动作时，装在一起的缓冲器开关也就断开。 涨紧轮断绳保护开关。限速器钢丝绳断裂后，限速器就会失效，那将是非常危险的。因此必须要有可靠的检测。涨紧轮断绳保护开关就是为此而设的。一旦限速器钢丝绳松掉（当然包括断裂），该保护开关就会断开。 错相缺相保护继电器（相序继电器）。它一般装在控制柜内，当电源错
27、相或缺相时，该继电器动作，串在安全回路中的触点就断开。实际上，目前的驱动大多都采用VVVF方式，门机也普遍采用VVVF驱动。所以错相对大部分电梯没有任何影响。而缺相时，由于此时欠电压，大部分的变频器自身都有保护。所以，相序继电器已经越来越失去它的原有作用。上述开关中，除相序继电器外，所有安全回路开关都必须是安全触点。11照明和风扇。照明和风扇实际上和电梯控制系统的主体没有太大关系，但它毕竟还是电气控制系统的一部分。照明主要有轿厢照明、井道照明、轿顶照明和底坑照明，都各自有开关直接控制。通常轿厢照明和井道照明都采用AC220V，而轿顶照明和底坑照明，根据国家标准，必须采用AC36安全照明电源。风
28、扇只有轿厢风扇，装在轿厢的顶部，它也有开关控制。另外，在全自动状态时，通常轿厢照明和风扇的开关都处于闭合状态，如果有较长一段时间无人用梯，控制系统通过控制继电器切断轿厢照明和风扇电源，从而起到节约电能的作用。四典型的电梯控制系统接线图简介本章节以一种典型的接线图为例，简单介绍电梯控制系统中各部件之间连接关系。以功能区别，可把整个接线图分成以下几个主要部分：1 主回路。主回路实际上主要给出了曳引电动机供电回路的情况，同时也给出控制系统和驱动系统的连接内容。附图101是驱动系统为目前最常用的变频器的主回路接线图。M为曳引电动机，KMC和KMY是控制电动机供电的两个主接触器。这两个接触器的触点连接在
29、变频器和电动机之间，直接控制电动机的供电回路。这两个接触器同时在电梯运行时吸合、停车时释放。这里用了两个接触器是因为GB7588国家安全标准12.7条款中，规定要有两个独立的接触器切断电动机电源。需要说明的是：在有的控制系统中，只有一个KMY接触器。但此时必须要有一个前提：就是系统中具有在每次电梯停车时检验电流流动阻断情况的监控装置，并且还有用来阻断静态元件中电流流动的控制装置。还有的系统中，把图中的KMC触点移到变频器的前面，但此时，KMC不能作为标准中规定的两个独立的接触器之一。因为在变频器前面的接触器，不可以频繁吸合、释放（但有预充电回路的系统例外）。但标准中要求的接触器，至少在每次电梯
30、改变方向之前应释放接触器的线圈。PG是编码器，编码器脉冲信号首先输入到变频器，变频器还将脉冲信号输出到控制系统。图中的UFC框内代表变频器，SM-01-F代表主控制器。变频器给主控制器的信号有，变频器故障信号和变频器运行信号。而主控制器给变频器的控制信号有：上、下行命令、电梯的段速命令（图中是5，6，7三个信号经二进制数编码后，可形成七个段速命令），和模拟量速度指令信号。模拟量速度指令和段速指令不能同时使用。2电源回路。电源回路提供控制系统的各路控制电源。附图201给出的一种典型的电源回路。图中TCD是电源变压器，将进来的380V电源转成各组所需的控制交流电源。UR1和UR2是镇流桥堆，用来将
31、交流电源转换成直流电源。FU1 FU3是保险丝，用来防护电源回路。KAS是安全回路继电器，安全回路断开时，某些控制电源，主要是驱动主回路接触器及抱闸的电源等被切断。TSF是将AC220变到AC36V的安全照明变压器，在轿顶和底坑需要AC36V安全照明电源。3安全回路。附图301给出的是安全回路开关和门锁开关串接起来的安全链回路。KAS是安全回路继电器。当安全回路开关全部正常时，KAS才吸合。同时图中的120信号还送到主控制器。KAD是门锁继电器，只有当安全回路和门锁开关回路全部接通时，KAD线圈才通电。同时图中的118信号还直接送到主控制器。因此，主控制器能直接得到安全回路和门锁回路的状态，又
32、可借助于KAS和KAD继电器，更精确、有效实现电梯的安全保护。4抱闸回路。附图104的下方是一个典型的抱闸线圈回路。图中YBK是抱闸线圈。RZ2和UR3是YBK作为感性负载切断时的续流器件。以达到保护回路中触点，减少抱闸线圈通断瞬时的高频电磁干扰的作用。KMB是抱闸接触器，它是控制抱闸张开或抱住的主要器件。KMZ是用来控制抱闸张开后将电压降到维持电压，从而保护抱闸线圈在长期通电后，不会过热损坏。抱闸回路的设计必须遵循GB7588标准中12.4.2条款内的要求，重点是切断制动器电流，至少应用两个独立的电气装置来实现。5门机回路。附图701是目前较常用的变频门机的回路。即门机电动机是交流电动机，用
33、小型变频器控制电动机的正反转和加减速，从而实现门的开关动作以及保证开关门过程中门的动作的平稳性。图中MDD是电动机、UFD是变频器、KAD是开门继电器，KAC是关门继电器。传统做法，在每个门机系统中，外围还有一些检测开关门位置的开关，这些检测开关帮助系统得到开关门限位位置和开关门过程中的减速点位置。但现在有些门机系统，不需要外围开关，它通过装在门机马达后面的编码器脉冲信号，得到上述的各个位置点。附图702是早期最常用的直流门机电路。图中MD是直流电动机，YDD是电动机的励磁线圈。KAD吸合时，电流从M2向M3方向流动，电机以开门方向运转，当KAC吸合时，电流从M3向M2方向流动，电机就以反方向
34、关门方向运转。RDP是开门时减速电阻，SSD是开门过程中的减速开关。RCL是关门减速电阻，SSC1和SSC2是两个关门过程中的减速开关。6检修信号回路。附图601是检修信号回路示意图。图中SRP、SRC、SRT分别为机房控制柜中、轿厢内和轿顶的自动/检修开关。只有当三个开关全部闭合时，输入到主控制器的自动信号才能ON，电梯才可以自动运行。否则，电梯只能处于检修状态。SBPU、SBCU、SBTU分别是控制柜、轿厢和轿顶的下行按钮，同样SBPD、SBCD、SBTD也分别是上述三个位置的下行按钮。该回路的结构保证了轿顶检修操作优先原则，即在轿顶将自动/检修开关拨到检修状态时，在机房和操作箱都不能操作
35、电梯（上、下行按钮信号输入无效）。同样和机房相比，轿厢操作优先。将操作箱上的自动/检修开关拨到检修时，机房也不能操作。需要指出的是：根据新的标准要求，轿内的自动/检修开关将逐渐被取消。7主控制器基本输入回路。无论是PLC控制系统还是专用微机控制系统，作为主控制器的PLC或微机板都需要一些基本的输入点。这些输入点大多是开关触点和继电器触点，还有一些光电开关信号或磁开关信号。附图501的大部分以及附图101中的一部分是一种典型的控制系统的主控制器基本输入回路。从输入点电源连接的形式分有共阴和共阳两种接法。附图中给出的是共阴接法。主控制器的基本输入点主要有以下几类： 安全开关回路和门锁开关回路的直接
36、输入（附图301）； 自动/检修开关信号、上、下按钮信号（附图601）； 上、下限位开关信号（附图301）； 上、下终端减速开关（附图301）； 门锁继电器、安全回路继电器、抱闸继电器和主回路接触器的触点输入（附图8），用于检测这些继电器和接触器的故障状况； 火灾返回和消防开关； 安全继电器、接触器触点检测点输入，等等。需要说明的是，主控制器的实际信号中还有轿厢、轿顶开关信号等其它一些信号。但那些信号通常在串行通信系统中，通过串行通信传送，因此不包括在输入基本点中，将在以后的章节中再介绍。8主控制器基本输出回路。附图501中的一部分和附图101中的一小部分给出典型电梯控制系统的基本输出回路。基
37、本输出信号主要有以下几类： 给驱动器（通常是变频器）的命令信号，包括下、下行运行命令，速度指令（有段速方式或模拟量速度给定方式）等等（附图101）； 接触器驱动信号。包括主回路接触器，抱闸接触器和抱闸强激接触器（附图501）； 继电器驱动信号。主要是开、关门继电器（附图501），等等。9轿厢和轿顶开关信号、指令、召唤按钮信号的输入。这里以串行通信系统为例，所以所有这些信号都首先输入到轿厢控制板，然后通过通信再输入到主控制器。附图801和附图901中给出了这些信号的输入回路。输入信号主要包括： 指令按钮，上、下召唤按钮的输入，这类信号随层楼数增加而增多； 轿厢开关，包括：司机开关、独立运行开关、
38、直驶按钮等等； 轿顶开关，包括：安全触板开关、开门限位开关，关门限位开关等等； 轿底开关，包括：满载开关、超载开关等等。10轿厢、轿顶输出信号、指令、召唤按钮灯以及层楼显示器信号输出回路。同样是因为串行系统，这些信号先由主控制器通过串行通信输出给轿厢控制器，然后由轿厢控制器再输出信号驱动各部件。附图801和附图901这一部分的输出回路图。这些输出信号主要包括： 指令，上、下召唤按钮灯的点灯信号，这类信号也随电梯层楼数的增加而增加； 层楼显示器输出信号。 轿厢到站钟，超载蜂鸣器以及其它一些轿厢显示信号。11串行通信及召唤和显示回路。在串行通信的电梯控制系统中，主控制器和轿厢控制器、层站控制器通过
39、串行通信进行信号传送。除了上述附图801的轿厢控制器回路外，还有附图001和附图111的轿厢显示器和层站控制器回路。图中，轿厢显示器主要就是在轿内的电梯层楼和运行方向的显示，在这个示例中，还有超载灯和消防灯的点灯功能。层站控制器主要是负责完成召唤按钮信号的输入和按钮灯的点灯工作，以及层站电梯层楼位置和运行方向显示工作。另外，锁梯开关的输入、层站到站灯和到站钟信号的输出通常也有层站控制器完成。目前常用的通信线如图中所示，共有四根，其中两根为电源线（TXV+，TXV-），另两根为信号线（TXA+，TXA-）。对于差分信号的通信线，通常采用双绞线，以提高抗干扰能力。12照明及其它。附图113主要是照
40、明电路图。它分两组电源，其中的AC36V安全电源是用于轿顶和轿底的照明和插座，供安装、调试、维修保养的工作人员用。AC220V是轿厢的照明和风扇。图中的KAE是自动控制轿厢照明和风扇的继电器触点，它由主控制器控制，当电梯较长时间无人乘用时，控制系统通过该继电器关断风扇和照明电源，以达到节约用电的目的。附图113还有应急电源和警铃的接线示意图。警铃有应急电池电源支持，因此在关电的情况下，它还必须能够使用。当乘客在乘梯时，发现电梯停电或发生故障，就可在操纵箱上按警铃按钮，装在井道内的警铃就会鸣响，从而可通知外面的管理人员前来救援。在实际使用时，警铃按钮和内部通话装置用同一按钮，因此，在按响警铃的同
41、时，通话装置也会连通值班室或机房，使乘客可以与值班人员交流，从而能通知值班人员尽快前来救援，同时也能缓解乘客的焦急情绪。五电梯控制系统软件设计的基本内容 这一章主要讨论电梯控制系统要做哪些“自动控制”的工作。由于这些工作在PLC控制系统或专用微机控制系统中，基本上都由软件来完成，所以我们把这一章称为软件设计的基本内容。有一点需要说明，在继电器控制系统中，这些工作都是通过继电器逻辑设计来完成的。1 选层器计算。 电梯要进行自动运行和自动减速、平层、必须要自动计算出准确的层楼位置信号和减速点信号。这一部分工作我们称为选层器计算。在早期的控制系统中，通常采用如下两种选择器：一种是井道装位置开关方式。
42、即在井道中，在每二层楼之间都装有层楼位置开关（磁开关），当轿厢在井道内上、下运行时，在不同的位置，接近装在不同位置的磁开关，装在轿厢外侧的铁板插入磁开关时，该开关就动作，不同位置开关的动作就可确定轿厢的不同层楼位置。同样，在井道中还针对每层楼都装有对应电梯上下运行减速点的磁开关，通过这些减速点磁开关的动作，控制系统能够确定电梯要到任何一楼平层时的减速开始点位置。在速度不超过1米/秒的电梯中，通常将减速点开关和层楼位置检测开关合在一起。但是，当电梯速度超过1米/秒时，减速点会大大增加。此时如果继续采取井道磁开关方式，磁开关的数量将大大增加（速度高的电梯，通常层楼数也多），这对安装带来诸多不便，接
43、线也大大增加，可靠性将会降低。所以此时引出了第二种选层器方式、机械式选层器。在早期的控制系统中，当电梯速度超过1米/秒时，大多数采用机械式选层器。机械式选层器一般放在机房里，选层器装有与电梯所需的层楼位置开关和减速点开关相同数量的定触点，各开关之间的距离与如果装在井道中时的距离严格成比例关系。在选层器上有一个运动触点随电梯的上下运行而上下活动，其活动速度和电梯的运行速度的比例严格等同于上述距离的比例。这样选层器上的运动触点和不同的定触点的接触就给出电梯在运行过程中的不同层楼位置信号和减速点信号。机械式选层器结构较复杂，精度要求很高，调试不太方便，最大的问题是机械触点的可靠性不太好。目前已基本淘
44、汰。但是，井道装开关的方式（现在不一定用磁开关，也有可能是光电开关）还在使用，主要是层楼很低的货梯和液压梯。由于现在的控制系统都是专用微机系统和PLC系统，都是有较灵活的软件设计功能。所以同是井道开关选层器方式，实施方法也有所不同。目前大多采用轿厢外侧装开关，在井道的不同对应位置装插板，通过CPU具有的计数功能，同样可获得各层楼位置信号和减速点信号。它和井道装开关的方式相比，具有开关少、接线少的优点。 目前在国内的所有电梯控制系统中，无论专用微机系统，还是PLC控制系统，最常用的选层器方式是增量式脉冲编码器方式。对这种选层器，软件设计主要完成以下工作： 电梯位置信号的计算。在通过增量式脉冲编码
45、器计算层楼位置的方式中，基本原理是怎样的呢？首先要得到一个在一个程序运行周期的脉冲计数器的差值（增量），当电梯上行时，在电梯位置脉冲累加器中加上该增量，当电梯下行时，累加器减去该增量。这个累加器的数据再乘上一个每个脉冲相当多少位移距离的当量系数，就可得出电梯目前离下端基准位置有多高的位置距离信号。 电梯层楼信号的计算。光知道电梯的距离信号是不够的，我们必须还要知道电梯的层楼信号，因为乘客都是在某一层楼召唤电梯的，而不是在某一个距离位置（比例36.5米）召唤电梯的。因此计算电梯的楼层信号必不可少。为此，刚安装好的电梯，必须在电梯正式运行前的调试过程中，先要进行一次电梯层楼基准数据的自学习工作。即
46、通过一个特定的指令，让电梯进入自学习运行状态，或人工操作或自动从最底层向上运行到顶层。由于轿厢外侧装有平层开关，而在井道中，对应每层楼的平层位置都装有插板，所以在电梯自下向上运行过程中，轿厢每到一层平层位置，平层开关都动作。在自学习状态时，控制系统就记下到达每一层平层开关动作时位置的脉冲累加器中的数值，作为每一层层楼的基准位置数据。因此，在平常运行过程中，控制系统比较位置累加器和层楼基准位置数值，可得到电梯的层楼信号。 前进位置和前进层的计算。为了计算精确的减速点，计算前进位置和前进层非常重要。特别是对于能自选产生距离减速速度指令曲线的控制系统，它更是必不可少的。所谓前进位置，就是指电梯高速运行时，如果现在马上开始减速，按照正常曲线能够停车的精确位置。前进位置肯定在电梯实际位置（即脉冲累加器计数位置）的前方。上行时，前进位置的值比实际位置（或称同步位置）大，下行时比同步位置小。两者的差值即超前量在电梯不同的加速过程和不同速度时是不同的，但它可以通过数学公式计算出来。计算前进位置实际上只要计算超前量即可。前进层是指电梯在高速运行过程中，如果现在开始减速，按正常速度曲线运行能够精确平层（也就是不会冲过头）的最近层楼。在实际计算时，当