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电梯系统结构及运行原理分析张建雨(深圳市中奥吉达电梯有限公司，广东深圳518116)应用科技c}齑鞠首先燕v、ⅣF技术与CA N总线的基础上分'阡了电梯的基长结构现运行原理，包括了电梯的机械系统和电气控制系统郎分，它们是电梯故障分析的基础。
巨键闻C A N总线通信；V vvF技术；电梯系统电梯种类繁多，结构各有不同，但它们却有共同之处，那就是都少不了机械、电气和安全装置三大部分。
机械部分是电梯的骨架，电气则是拖动和控制，是电梯赖以运行的保障，安全装置有机地和机、电装置组为—体，互相制约，以保证电梯可靠、安全地运行。
在本文中，将对电梯的机械系统和电气控制系统进行研究。
1电梯的机械系统电梯机械部分由曳引系统、导向系统、轿厢与重量平衡系统及门系统四部分组成。
下面主要介绍一下与故障分析有关的曳引系统与门系统。
1．I曳引系统是输出和传递动力、实现电梯上下运行的驱动装置。
它由曳引机、曳引钢丝绳及绳头组合的均衡装置、导向轮和复绕轮等组成。
曳引机是电梯的动力源。
它—般都放置在井道最高处的机房内。
曳引机—般由电动机、曳引轮、电磁制动器以及减速齿轮箱组成。
其中电动机和制动器对电梯正常运行影响较大。
曳引电动机：分直流和交流两种。
直流电动机常用在6m，s以上的超高速梯上。
交流电动机又分异步和同步两种；而异步电动机又有单速、双速、调速三种类型。
本文所讨论的系统是以V＼，v F(V a r i ab l eVol t a gean dV ar i abl e F r equency)调速电梯为基础的。
电磁制动器：电梯的安全设施，能防止电梯溜车，使电梯准确制停。
安装在电动机轴与齿轮箱蜗杆轴的联轴器上，以联轴节作为制动轮。
曳引轮：又叫驱动轮，既要承受轿厢自重，又要承受轿厢载重和对重、钢丝绳、平衡绳索、电缆等的重量，还要通过轮槽与曳引钢丝绳的摩擦产生驱动力。
若曳引绳与曳引轮之间的摩擦力不够就会发生打滑，将影响电梯的速度曲线。
防止电梯门在运行中被开启的门电气系统的改造【摘要】本文以kjx-a交流集选控制乘客电梯为例，对电梯在运行中电梯门被人为误开启的现象及原因进行分析研究，发现原电梯门电气电路存在问题和缺陷；针对不足的，运用电梯关门后门电动机保持微弱电流产生推力的方式，使电梯在运行中轿门一直处于关门趋势，防止电梯轿门在运行中被乘客强行掰开的现象，对原电路进行改造，增设电梯门电气保护装置，从而实现安全保护作用。
设计在多台电梯中得到应用，既适用于早期的继电器逻辑控制系统的电梯，也适用于新型的vvvf电梯。
实践证明，该装置运行性能稳定、安全可靠。
【关键词】电梯；门电气系统；电气保护装置；改造0.前言电梯作为公共的垂直交通工具，乘坐电梯的人员范围比较广，人员比较复杂，而乘客电梯基本上是无司机运行，因此某些电梯事故与乘客操作不当有很大关系。
例如在等候电梯时习惯性地拍打电梯按钮，将上下两个按钮同时按亮；电梯在运行中强行掰开电梯门等等；这些都是导致电梯安全事故的主要根源。
《特种设备安全监察条例》第三十二条规定：电梯应当至少每15日进行一次清洁、润滑、调整和检查。
维修保养必须由取得许可的安装、改造、维修单位或者电梯制造单位进行。
由此可见，电梯安全的重要性，同时也说明电梯要安全运行，就必须经常性地检查和调整，找出存在的安全保护缺陷，特别是早期生产安装的电梯，如果涉及重大安全保护缺陷，就有必要研究和改造完善。
本文以kjx-a交流集选控制乘客电梯为例，对电梯门电气系统电路进行研究和改造，防止乘客在电梯运行当中强行掰开轿门，避免重大的安全事故。
1.课题的必要性城镇化进程不断加快，高楼大厦鳞次栉比，生活在大楼里的现代人，乘坐电梯是每天必不可少的交通工具，电梯的每次升降，承载的不只是一般的物品荷重，更是一个个宝贵的生命。
一直以来，电梯事故时有发生，如按钮失灵、运行中门突然打开、变速运行、突然停运、轿厢自由坠落等，使不少人深感畏惧。
电梯运行安全是用户、业主、维修单位、主管部门都密切关心的问题，如果了解了电梯事故发生的原因，采取正确的防范措施，很多事故是可以避免的。
一、电梯控制系统组成电梯控制系统可分为电力拖动系统和电气控制系统两个主要部分。
电力拖动系统主要包括电梯垂直方向主拖动电路和轿箱开关电路。
二者均采用易于控制的直流电动机作为拖动动力源。
主拖动电路采用PWM调试方式，达到了无级调速的目的。
而开关门电路上电机仅需一种速度进行运动。
电气控制系统则由众多呼叫按钮、传感器、控制用继电器、指示灯、LED七段数码管和控制部分的核心器件（PLD）等组成。
PLC集信号采集、信号输出及逻辑控制于一体，与电梯电力拖动系统一起实现了电梯控制的所有功能。
十层电梯控制系统由呼叫到响应形成一次工作循环，电梯工作过程又可细致分为自检、正常工作、强制工作等三种工作状态。
电梯在三种工作状态之间来回切换，构成了完整的电梯工作过程。
（一）电梯的三个工作状态1．电梯的自检状态将程序下载到AB公司的MicroLogix1200型PLC后上电，PLC中的程序已开始运行，但因为电梯尚未读入任何数据，也就无法在收到请求信号后通过固化在PLC中的程序作出响应。
为满足处于响应呼叫就绪状态这一条件，必须使电梯处于平层状态已知楼层且电梯门处于关闭状态。
电梯自检过程的目标为：为先按下启动按钮，再按下恢复正常工作按钮，电梯首先电梯门处于关闭状态，然后电梯自动向上运行，经过两个平层点后停止。
2．电梯的正常工作状态电梯完成一个呼叫响应的步骤如下：（1）电梯在检测到门厅或轿箱的呼叫信号后将此楼层信号与轿箱所在楼层信号比较，通过选向模块进行运行选向。
（2）电梯通过拖动调速模块驱动直流电机拖动轿箱运动。
轿箱运动速度要经过低速转变为中速再转变为高速，并以高速运行至减速点。
（3）当电梯检测到目标层楼层检测点产生的减速点信号时，电梯进入减速状态，由中速变为低速，并以低速运行至平层点停止。
（4）平层后，经过一定延时后开门，直至碰到开关到位行程开关；再经过一定延时后关门，直到碰到关门到位行程开关。
电梯控制系统始终实时显示轿箱所在楼层。
基于PLC的集选电梯电气控制系统设计作者：杨妍孟令谦张恒国来源：《数字化用户》2014年第02期【摘要】电梯是现代生活中不可或缺的交通运输工具之一。
传统电梯电气控制系统中，采用继电器控制系统的电梯，接线复杂，可靠性较低、查找和排除故障困难，针对这些问题，介绍了一种采用西门子S7-200 PLC作为控制器的电梯电气控制系统，实现电梯的集选控制。
控制系统主要实现电梯的高度自动控制，可进行无司机驾驶、具有自动平层、自动开关门、轿内主令登记、厅外召唤登记、自动停层、顺向截梯、反向不停等功能；另外，还具有自动控制停站时间、自动应召、换向后应答反向的厅外召唤等功能，能够将厅门外上下召唤信号、轿厢内主令信号及各种专用信号进行综合分析判断后，智能决定轿厢运行方式。
电梯控制系统采用PLC实现的方法，在保证电梯正常运行的前提下，不仅提高了检查维修的方便性以及可操作性，同时可减少人为操作的失误。
【关键词】电梯 PLC 集选电气控制一、前言随着建筑业的蓬勃发展，高层建筑和智能化建筑的不断涌现，人们对电梯的要求越来越高，普通电梯往往不能满足建筑物内的交通需要，这时通常需要合理安装多台电梯来缓解电梯运行的压力，楼层越高，电梯的台数越多，但从成本、空间、管理以及经济性等方面考虑不可能无限制增多电梯的台数，只能利用已有的电梯，实现电梯高效的、节能的运行，这就要求很好的判断实际需求，实现灵活调度，因此就出现了电梯集选控制系统。
集选电梯可以实现将厅外上下召唤信号、轿厢内主令信号和其他各种专用信号加以综合分析判断后，自动决定轿厢运行状态，无需司机手动控制。
集选电梯一般设有“有/无司机”操纵转换开关，可根据使用需要灵活选择，如人流高峰或特殊需要时，可转换为有司机操纵，从而成为信号控制电梯。
在其他情况下作正常行驶时，转为无司机操纵，即为集选电梯。
二、电梯工作原理电梯的控制方式可分为很多种，比如信号控制电梯的电气控制系统，轿内按钮开关、自动平层、自动开关门电梯电气控制系统，集选电气控制系统等等，这里主要介绍无司机操作的集选控制电梯，集选电梯可以分为上集选电梯和下集选电梯，下集选电梯即在其它层设有向上与向下的两个召唤按钮，集选电梯轿厢控制箱设有与停站数相等的相应的指令按钮，当有乘客摁下指令按钮时，指令被登记，经过PLC控制，以向下运行为优先级向目标层靠近，直到目标层或者最低/高层为止，然后再运行向上指指令。
一、功能列表一、标准功能说明1．全集选控制：在自动状态或司机状态，电梯在运行过程中，在响应轿内指令信号的同时，自动响应上下召唤按钮信号，任何层楼的乘客，都可通过登记上下召唤信号召唤电梯。
2．检修运行：这是在检修或调试电梯时使用的操作功能。
当符合运行条件时，按上/下行按钮可使电梯以检修速度点动向上/向下运行。
持续按下按钮，电梯保持运行，松开按钮即停止运行。
3．直接停靠运行：电梯按照距离原则减速，平层时无任何爬行。
4．自救平层运行：当电梯处于非检修状态下，且未停在平层区。
此时只要符合起动的安全要求，电梯将自动以慢速运行至平层区，开门放客。
5．司机操作：通过操纵箱拨动开关可以选择司机操作。
司机操作时，电梯没有自动关门功能，电梯的关门是在司机持续按关门按钮的条件下进行的。
同时还具有司机选择定向和按钮直驶功能。
6．火灾紧急返回运行：当遇到火灾时，将火灾返回开关置位后，电梯立即消除所有指令和召唤，以最快的方式运行到消防基站后，开门停梯。
7．测试运行这是为测试或考核新梯而设计的功能。
将一体机某个参数设置为测试运行时，电梯就会自动运行。
自动运行的总次数和每次运行的间隔时间都可通过参数设置。
8．独立运行：独立运行即专用运行，此时电梯不接受外召唤登记，也没有自动关门，其操作方式同司机操作相似。
9. 紧急电动运行对于人力操作提升装有额定载重量的轿厢所需力大于400N的电梯驱动主机，设置紧急电动运行开关及操作，以替代手动盘车装置。
10．自动返基站：全自动运行时，如果设定自动返基站功能有效，当梯群中无指令和召唤时，电梯在一定时间（时间可通过参数设置）延迟后自动返回基站。
11．锁梯功能：全自动运行或司机状态下，锁梯开关被置位后，消除所有召唤登记，只响应轿内指令直至没有指令登记。
而后返回基站，自动开门后关闭轿内照明和风扇，点亮开门按钮灯，在延时10 秒后自动关门，而后停止电梯运行。
当锁梯开关被复位后电梯重新开始正常运12．照明、风扇节电功能：在全自动状态，如电梯无指令和外召登记超过 3 分钟（3 分钟是缺省值，此时间可通过参数调整），轿厢内照明、风扇自动断电。
课题3 交流集选控制电梯电气系统采用交流双速笼型感应电动机作为曳引电动机的双速电梯，由于其拖动系统和电气控制系统的结构简单、成本低廉、维修方便，在1 rn/s以下的低速梯中得到长时间应用。
另外，交流双速低速客梯中常采用集选控制，这种电梯有着较完善的性能及较高的自动化程度，其继电器逻辑控制电路是现代化电梯控制程序编制、分析和创新基础。
它具有原理简单、直观的特点。
现结合TKJ-口口/1.0-JX型5层站的实例来介绍电梯的电气控制系统。
5．3．1 电梯电气控制系统的主要电器部件(1)机房机房内有电源总开关、照明开关、控制屏、召换选层屏、曳引电动机、电磁制动器，还有限速器内的超速开关及极限开关等。
(2)操纵箱操纵箱位于轿厢内，是司机或乘客控制电梯上下运行的控制中心。
操纵箱上有控制电梯工作状态(自动、司机、检修)的钥匙开关；选择层站用与层站数相等的轿内按钮及指令记忆灯；直驶专用、急停、警铃按钮；超载信号灯以及蜂铃、轿内照明、风扇开关等。
(3)轿厢其它部件轿厢电器部件除了操纵箱外，在轿厢门眉板上还有电梯运行方向及指示电梯所在层楼的指示灯。
有的电梯运行方向箭头灯亦设在操纵箱上。
轿门上有安全触板开关、厅门门锁开关。
轿厢底部装有满载开关及超载开关。
轿顶安全窗设有安全窗开关。
轿顶上装有自动开门机，其中有自动门电动机、开门两个限位开关，关门三个限位开关及电动机调速用的电阻箱。
轿顶上梁装有安全钳拉杆动作开关。
轿顶上还装有检修箱，其中包括上下慢车按钮、总停开关、检修转换开关、轿门锁开关等。
电梯处于检修时，操作人员操纵检修转换开关，可切断轿内上下操纵按钮、使用上下慢车铵钮，从而进入轿顶控制电梯上下运行的检修状态。
应急时由检修人员扳动总停开关，使电梯停止运动，起安全作用。
轿厢接近停靠站时，使轿厢地坎与层门地坎达到同一平面的动作称为平层。
轿厢顶上装有平层用的上、下平层传感器，上、下平层传感器常采用永磁式干簧继电器。
除此之外还有开门区域永磁式干簧继电器，它的作用是一旦平层结束，即可使轿门、厅门自动开启。
(4)召唤盒及层门指示召唤盒设置在层站门侧，是给乘客提供召唤电梯的装置。
召唤盒内有召唤按钮及召唤记忆灯。
电梯在底层和顶层分别设有一个向上、一个向下的召唤按钮，而在其它层站各设有上、下召唤按钮。
底层召唤盒上还装有专用钥匙开关。
开启钥匙开关，轿门自动打开，电梯即可使用。
在层站门上方或一侧，设置层楼指示灯显示轿厢运行的层站位置，还设置了运行方向指示灯，显示轿厢的运行方向。
(5)井道井道是轿厢和对重装置运行的空间。
该空间是以井道底坑的底、井道壁和顶为界限的。
轿厢运行的换速装置是一般低速梯或快速梯在到达预定停站时，提前一定距离(一般1m/s时约为1.5m)将轿厢快速运行切换为平层前的慢速运行。
换速传感器亦是采用永磁式干簧继电器。
井道中在每一层轿厢导轨上均安有换速传感器。
为了确保司机、乘客、电梯设备的安全，一般低速客梯在电梯的上端站和下端站处各设置两道限位开关。
上、下端站的第一道限位开关提前一定距离强迫电梯将快速轐行切换为慢速运行，强迫换速点可按略大于换速传感器的换速点进行调整。
上、下端站第二限位开关作为当第一限位开关失灵或由于其它原因造成轿厢超越上ခ下端站楼面一定距离时，切断甥梯运行控制电路，强迫电梯立即停靠。
作用点与端站楼面的距离为50～100mm。
底坑即底层端站楼面以下的井道部分中除装有张力轮上的断绳开关外，还装有底坑安全开关。
检修人员扳动底坑安全开关可使电梯偘止运动，起安全作用。
5．3．2 电梮的三种运行状态交流集选控制电梯有三种运行状态：即有司机控制、无司机控制(自动)、检修运行状态。
哾5-15a)为三种运行状态控制电路。
不论何种运行状态，必须首先接通电压继电器KV，而电压继电器接通与否由图中11个触点决定，即为：轿厢操纵箱上急停按钮ES，轿顶检修箱上的总停开关AS、安全窗触点CEO、安全钳开关SC、限速器开关GS、基站厅外的钥匙开关KS1、限速器断绳开关GTS、底坑安全开关PS、主电路的相序继电器触点PSR、曳引电动机快车、慢车热继电器KR1、KR2。
如果有一个开关动作，电梯就立即停止运行。
因此，这个回路为安全保护回路。
基站厅外召唤盒上的钥匙开关KS1接通，使电梯处于投入运行状态，KS1断开，电梯停止运行。
a)电梯运行状态控制电路b)轿厢内交流控制电路图5-15 三种运行状态控制电路另外，只有轿门联锁开关CDC、厅门联锁开关DI1～DI5全部关闭时才能使门锁继电器DLR通电，也才能使电梯运行。
位于轿内操纵箱上的钥匙开关KS2有自动、司机、检修三个位置。
原始位置为自动位置，电梯处于自动工作状态，即根据召唤、指示信号以及轿厢相对位置能自动定向、起动、顺向应答、停靠、自动开门、关门直至完成最后一个命令为止。
KS2位于司机位置时，接通司机操作继电器AOR，根据召唤、指令信号也能自动定向，但只有在按下与自动定向的方向相应的按钮，才能关门起动，随后顺向应答停靠，即电梯的起动受司机的控制。
KS2位于检修位置时，检修继电器MR通电，此时开、关门均为手动控制，且运行在低速点动状态。
当需轿顶检修时，接通轿顶检修转换开关MCS。
当在司机工作状态时，电梯起动以后，若按下直驶按钮DRB，则直驶继电器DRR 通电，这时电梯只应答轿内指令而不应答召唤。
若称量装置满载开关ABP闭合时，也能使DRR吸合，其中SR为起动继电器，OPA为运行辅助继电器，见图5-22c)。
图5-15b）中，Q为单独的照明电源开关。
无司机状态时，轿内荧光灯fL1、fL2通过KV、AOR自行接通。
而有司机状态时，需要接通照明开关LS。
fan为轿内风扇，fS为风扇开关。
AL为装在井道中的警铃，ALB为警铃按钮。
5．3．3 电梯的内指令和厅召唤电路1．内指令电路轿厢内操纵箱上对应每一层楼都设有一个带灯的按钮，称内指令按钮，如图5-16中的CB1～CB5。
乘客按下与其欲前往层站相对应的按钮，如欲去第3层楼，按下CB3按钮，只要电梯不在3楼，指令继电器IR3便通电，指令记忆灯IM3便亮。
当电梯到达3楼停止时，层楼继电器LR3动作，其常开触点闭合，起动继电器SR释放，因此IR3断电，指令记忆灯IM3熄灭。
图中DAR为方向辅助继电器，它在电梯自动定向之后通电动作，（见图5-26）。
VR为电压辅助继电器。
a)轿内指令电路b)记忆灯电路图5-16 轿内指令与记忆灯电路2．厅召唤电路电梯的厅召唤电路如图5-17所示。
电梯的厅召唤信号是通过厅门口召唤盒中的召唤按钮来实现的，图中HB5D～HB2D为各层厅门下呼按钮，HB4U～HB1U为各层厅门上呼按钮，每一个按钮联接一个召唤继电器，其中H5D～H2D为下召唤继电器、H4U～H1U为上召唤继电器。
图5-17 厅召唤电路集选控制的电梯，其运行方式是先上行响应厅上呼信号，然后再下行响应厅下呼信号，如此反复。
在上行时应保留厅下呼信号，下行时应保留厅上呼信号。
例如电梯在1楼时，2楼有厅上呼与下呼信号召唤，即已按下HB2U与HB2D按钮，则召唤继电器H2U、H2D通电并自保，且召唤记忆灯HM2U、HM2D亮。
此时若在3楼又发出上呼信号，即H3U通电自保，HM3U亮。
电梯到达2楼时，2楼层楼控制继电器LC2被吸合，由于向上辅助继电器UA是吸合的，而此时向下辅助继电器DA是失电的，所以一旦SR常闭点复位，H2U即被短路释放，2楼上呼信号被消除，HM2U随之而灭，此时2楼下呼信号得到保留。
当轿厢停在3楼，按下HB3U，使厅外开门继电器HOD吸合，可使电梯厅门、轿门开启，见图5-20。
当有司机工作状态下，司机操作继电器AOR 吸合，按下HB3U 时，蜂铃继电器BR 通电，蜂铃B 工作，促使司机注意到有召唤登记。
电梯过载时，称重装置的过载开关OLH 闭合，使过载继电器OLR 吸合，接通过载信号继电器OLS ，可使蜂铃断续发音。
图中OPR 为运行继电器，可见图5-22。
5．3．4 电梯的指层电路电梯都有指层器，指示轿厢运行位置，一般轿厢内及厅门上方均设有指层器。
通常层楼信号通过装在轿厢上的隔磁板经过井道上的各层楼感应器取得。
永磁继电器的结构和工作原理可用图5-18来表示。
图5-18a)表示干簧管正常时，其内部触点的闭合状态。
图5-18b)中放入永久磁铁2后，永久磁铁的磁力线3通过干簧管内常开触点，因而使常开触点吸引闭合，这一情况相当电磁继电器得电动作，故称为感应器。
图5-18c)中外界把一块具有高导磁系数的铁板（隔磁板）4插入永久磁铁和干簧管之间时，由于永久磁铁产生的磁力线被隔磁板旁路，干簧管的触点失去外力的作用，恢复到图5-18a)的状态，这一情况相当于电磁继电器失电复位。
图5-18d)为永磁继电器触点的图形符号。
图5-19为指层电路图。
设轿厢在1楼，轿厢顶上隔磁铁板插入1楼感应器，使永磁继电器LPU1接通，层楼继电器LR1通电，因此层楼控制继电器LC1接通并自保。
厅外指层灯HI1、轿内指层灯CI1亮。
电梯上升时，上升辅助继电器UA 接通，厅外向上方向箭头灯HLU 及轿厢内向上方向箭头灯CLU 亮。
此时轿厢顶上隔磁板虽然离开1楼感应器，LPU1断开，但LC1仍接通，故HI1、CI1仍然亮着。
电梯到达2楼时，轿厢顶上隔磁板插入2楼感应器内，LPU2接通，LR2通电，LC1断电，LC2通电，使HI1、CI1灭，HI2、CI2亮，此时HLU 、CLU 灭。
当电梯离开2楼时，LPU2断开，LR2断电，但LC2线圈通过LC2常开点及LR3常闭点得电。
依此类推，电梯便可以得到联锁的层楼信号指示。
图中OLL 为过载指示灯，从图5-17c)可知，过载信号继电器OLS 在过载时是通断交替工作的，因而OLL 是闪烁发光。
图5-18 永磁继电器的结构和工作原理 1—干簧管 2—永久磁铁 3—磁力线 4—铁板a) 指层电路b) 指层灯电路图5-19 指层电路图5．3．5 电梯门的电气控制系统门的电气控制系统由拖动部分和开关门逻辑控制部分组成。
拖动部分的电气控制系统如图5-20所示，由直流他励电动机及减速电阻构成，门电动机一般为120W，ODR为开门继电器，CDR为关门继电器，OD1为开门第一限位开关，CD1、CD2分别为关门第一、第二限位开关，控制电动机的正、反转及调节开关门速度。
开关门逻辑控制电路其控制功能为：(1)自动关门 当电梯停靠开门后，停层时间继电器SLT 延时约4～6s 后复位，这样启动关门继电器SCD 通过司机操作继电器AOR 常闭点、停层时间继电器SLT常闭点、过载继电器OLR常闭点、主电动机慢速第一延时继电器AT2常闭点、关门继电器ODR 常闭点而得电，这样使关门继电器CDR 线圈通电，自动门电动机DM 向关门方向运转，初始电枢在串接电阻R DM 和并联的R CD 下运转，当门关到行程的1/2后，限位开关CD1接通，短路R CD 大部分电阻，于是电动机DM 减速，门继续关闭，而当门关至行程的3/4时，CD2接通，又短路了R CD 一部分电阻，电动机DM 继续减速，直至电梯门关合时，限位开关CD3断开，关门继电器CDR 释放，电动机DM 进行能耗制动，立即停止运转。
