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黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)文獻(xiàn)綜述 第 8 頁
1 電梯的由來
電梯在漢語詞典中的解釋為：建筑物中用電作動力的升降機(jī),代替步行上下的樓梯。
說到電梯的起源要從公元前2600年埃及人在建造金字塔時使用了最原始的提升系統(tǒng)說起，但這一類起重機(jī)的能源均為人力。到了1203年，法國的二修道院安裝了一臺起重機(jī)，所不同者只是該機(jī)器是利用驢作為動力，載荷由繞在一個大滾筒上的繩子進(jìn)行起吊。此種方法一直沿用到近代直到瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)，約在1800年，煤礦主才能利用起重機(jī)把礦井中的煤輸送上來。
數(shù)百年來人們制造過各種類型的升降梯，它們都具有一個共同的缺陷：只要起吊繩突然斷裂，升降梯便急速地墜落到底層。
前兩代無機(jī)房電梯目前在歐洲已經(jīng)淘汰，淘汰的原因是安全隱患嚴(yán)重，所以在1997年開始幾乎沒有歐洲公司再使用該類無機(jī)房電梯了。而第三代無機(jī)房電梯屬于改變前兩代無機(jī)房電梯的新產(chǎn)品，所以一時受到青睞。但是主機(jī)放在轎廂頂部的安全問題及噪音十分不受歡迎，所以在歐洲也沒有得到發(fā)展。在第三代無機(jī)房電梯受到發(fā)展的只有通力的電梯。
但是通力的產(chǎn)品雖然比前兩代有了技術(shù)方面的突破，特別是主機(jī)的突破應(yīng)該說對無機(jī)房技術(shù)的普遍應(yīng)用提供了十分好的契機(jī)；不過共振共鳴問題沒有徹底解決是一個重要的技術(shù)設(shè)計缺陷。同時該種技術(shù)限制了速度及提升高度的提高。
2 電梯的歷史發(fā)展
電梯進(jìn)入人們的生活已經(jīng)150年了。一個半世紀(jì)的風(fēng)風(fēng)雨雨，翻天覆地的是歷史的變遷，永恒不變的是電梯提升人類生活質(zhì)量的承諾。
人類利用升降工具運(yùn)輸貨物、人員的歷史非常悠久。早在公元前2600年，埃及人在建造金字塔時就使用了最原始的升降系統(tǒng)，這套系統(tǒng)的基本原理至今仍無變化：即一個平衡物下降的同時，負(fù)載平臺上升。早期的升降工具基本以人力為動力。1203年，在法國海岸邊的一個修道院里安裝了一臺以驢子為動力的起重機(jī)，這才結(jié)束了用人力運(yùn)送重物的歷史。英國科學(xué)家瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)后，起重機(jī)裝置開始采用蒸汽為動力。緊隨其后，威廉·湯姆遜研制出用液壓驅(qū)動的升降梯，液壓的介質(zhì)是水。在這些升降梯的基礎(chǔ)上，一代又一代富有創(chuàng)新精神的工程師們在不斷改進(jìn)升降梯的技術(shù)。然而，一個關(guān)鍵的安全問題始終沒有得到解決，那就是一旦升降梯拉升纜繩發(fā)生斷裂時，負(fù)載平臺就一定會發(fā)生墜毀事故。
生活在繼續(xù)，科技在發(fā)展，電梯也在進(jìn)步。150年來，電梯的材質(zhì)由黑白到彩色，樣式由直式到斜式，在操縱控制方面更是步步出新——手柄開關(guān)操縱、按鈕控制、信號控制、集選控制、人機(jī)對話等等，多臺電梯還出現(xiàn)了并聯(lián)控制，智能群控；雙層轎廂電梯展示出節(jié)省井道空間，提升運(yùn)輸能力的優(yōu)勢；變速式自動人行道扶梯的出現(xiàn)大大節(jié)省了行人的時間；不同外形——扇形、三角形、半菱形、半圓形、整圓形的觀光電梯則使身處其中的乘客的視線不再封閉。如今，以美國奧的斯公司為代表的世界各大著名電梯公司各展風(fēng)姿，仍在繼續(xù)進(jìn)行電梯新品的研發(fā)，并不斷完善維修和保養(yǎng)服務(wù)系統(tǒng)。調(diào)頻門控、智能遠(yuǎn)程監(jiān)控、主機(jī)節(jié)能、控制柜低噪音耐用、復(fù)合鋼帶環(huán)保——一款款集納了人類在機(jī)械、電子、光學(xué)等領(lǐng)域最新科研成果的新型電梯競相問世，冷冰冰的建筑因此散射出人性的光輝，人們的生活因此變得更加美好。
3 今后一段時間內(nèi)電梯技術(shù)發(fā)展趨勢是什么?
3.1 綠色化
從減少環(huán)境污染的角度講,“綠色”新概念將成為21世紀(jì)的主流色調(diào),一個全球性的綠色市場為提供了廣闊的空間,21世紀(jì)誰先推出綠色產(chǎn)品,搶占綠色營銷市場,誰就能掌企業(yè)的發(fā)展握競爭的主動權(quán)。綠色理念是電梯發(fā)展總趨勢。發(fā)展趨勢主要有如下:
不斷改進(jìn)產(chǎn)品的設(shè)計,生產(chǎn)環(huán)保型低能耗、低噪聲、無漏油、無漏水、無電磁干擾、無井道導(dǎo)軌油漬污染的電梯。電梯曳引采用尼龍合成纖維曳引繩,鋼皮帶等無潤滑油污染曳引方式。電梯裝璜將采用無(少)環(huán)境污染材料,電梯空載上升和滿載下行電機(jī)再生發(fā)電回收技術(shù),安裝電梯將無需安裝腳手架,電梯零件在生產(chǎn)和使用過程中對環(huán)境沒有影響(如剎車皮一定不能使用石棉)并且材料是可以回收的。
3.2 降低能耗
減少電梯能耗的措施是多方面的。主要包括:選擇高效的驅(qū)動系統(tǒng);減小電梯機(jī)械系統(tǒng)的慣性和磨擦阻力;合理運(yùn)用對重和平衡重。
1、驅(qū)動系統(tǒng)使用永磁同步無齒輪曳引機(jī),從永磁同步電機(jī)工作原理可知其勵磁是由永磁鐵來實(shí)現(xiàn)的,不需要定子額外提供勵磁電流,因而電機(jī)的功率因數(shù)可以達(dá)到很高(理論上可以達(dá)到1)。同時永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子無電流通過,不存在轉(zhuǎn)子耗損問題,一般比異步電機(jī)降低45%～60%耗損。由于沒有效率低、高能耗蝸輪蝸桿傳動副,能耗進(jìn)一步降低。
2、在停站較少的群梯布置中,一個主機(jī)驅(qū)動兩個轎廂分別上下運(yùn)行是一種節(jié)能的方案。而減少能耗的另一途徑是電梯運(yùn)行過程的能耗控制。利用電梯空載上行、滿載下行時電機(jī)處以發(fā)電狀態(tài)的特性,將再生能量反饋給電網(wǎng),這種節(jié)能措施在高速梯上效果顯著。
3、還有一種節(jié)能方案將在軟件控制中得以實(shí)現(xiàn)。如建立實(shí)時控制的交通模式,盡量以較少的運(yùn)行次數(shù)來運(yùn)載較多的乘客,使電梯的停站次數(shù)減至最少。電梯召喚與轎廂指令合一的樓層入口乘客登記方案是電梯控制方式的一項(xiàng)革命性技術(shù),使原來層站上乘客未知的目的層變得一目了然,從而使控制系統(tǒng)的派梯效率達(dá)到最高。
4、減少運(yùn)行過程能耗的另一措施是將電梯運(yùn)行中的加減速度模式設(shè)置成變參數(shù),即電梯控制系統(tǒng)中運(yùn)行的速度、加速度以及加速度變化率曲線既隨運(yùn)行距離變化,也隨轎廂負(fù)載變化。通過仿真軟件模擬,確定出不同樓層之間的最佳運(yùn)行曲線。5、利用電梯機(jī)房在樓頂?shù)膬?yōu)勢,充分利用太陽能作為電梯的補(bǔ)充能源也將是新的研究課題。
3.3 智能化
隨著計算機(jī)技術(shù),通訊技術(shù)與控制技術(shù)的發(fā)展使大廈的智能化成為現(xiàn)實(shí),而電梯是智能建筑中的重要交通工具,其技術(shù)發(fā)展及智能化程度也倍受世人關(guān)注。智能化的電梯首先要與智能大廈中所有自動化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),如與樓宇控制系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、保安監(jiān)控系統(tǒng)等交互聯(lián)系,使電梯成為高效優(yōu)質(zhì)、安全舒適的服務(wù)工具。串行通訊以其布線簡單,傳輸信息量大等優(yōu)點(diǎn),在電梯控制系統(tǒng)中應(yīng)用日益增多。由于去掉了微機(jī)接口板上大量輸入和輸出電路,減少了井道、機(jī)房中的布線數(shù)量,可靠性大大提高。
隨著大樓智能化的提高,現(xiàn)場總線技術(shù)現(xiàn)已開始應(yīng)用于電梯控制系統(tǒng)與大樓的BAS,FAS,SAS中。從電梯運(yùn)行的控制智能化角度講,要求電梯有優(yōu)質(zhì)的服務(wù)質(zhì)量?？刂瞥绦蛑袘?yīng)采用先進(jìn)的調(diào)度規(guī)則,使群控管理有最佳的派梯模式。現(xiàn)在的群控算法中已不是單一地依賴“乘客等候時間最短”為目標(biāo),而是采用模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)的方法,將要綜合考慮的因素(即專家知識)吸收到群控系統(tǒng)中去。在這些因素中既有影響乘客心理的因素,也有對即將要發(fā)生的情況作評價決策,是專家系統(tǒng)和電梯當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)組合在一起的多元目標(biāo)控制。利用遺傳算法對客流交通模式及派梯規(guī)則進(jìn)行優(yōu)化、自學(xué)習(xí),實(shí)現(xiàn)電梯調(diào)度規(guī)則的進(jìn)化,以適應(yīng)環(huán)境的變化。“以人為本”設(shè)計的電梯控制系統(tǒng),將會使電梯的服務(wù)質(zhì)量越來越好。
3.4 遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用
電梯困人故障一直困擾著電梯的承包商,上世紀(jì)80年代初就有電梯廠商對電梯增加了過程監(jiān)視系統(tǒng),即在電梯轎廂內(nèi)裝設(shè)攝像和通訊系統(tǒng),被困轎廂中的乘客可以同大樓的監(jiān)視人員建立聯(lián)系。由于這種設(shè)施只限于電梯所在大樓,且由保安人員負(fù)責(zé),一旦電梯困人,還得通知專業(yè)人員來解困。而現(xiàn)在提出的遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)系統(tǒng)是在遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)上更進(jìn)了一步,這種先進(jìn)裝置集通訊、故障診斷、微處理機(jī)為一體,它可以通過市話線傳遞電梯的運(yùn)行和故障信息到遠(yuǎn)程服務(wù)中心(即電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控維修中心),使維修人員知道電梯問題所在并去處理。如轎廂由于發(fā)生門故障而被困于某層,遠(yuǎn)程維修中心根據(jù)故障狀況判斷后,則可允許用遙控方式來打開轎門和層門,在無維修人員到現(xiàn)場的情況下,被困人員就可以離開轎廂。如有的故障只能維修人員到現(xiàn)場排除的話,為使被困人員安心,中心即刻向轎廂播放安擾語音,解除緊張心理。自動扶梯安裝遠(yuǎn)程監(jiān)控后,除了能監(jiān)視運(yùn)行狀況外,監(jiān)控維修中心可根據(jù)顯示的信息作出快速的急停處理,以免發(fā)生傷害事故。遠(yuǎn)程服務(wù)對用戶的受益是顯而易見的,電梯的遠(yuǎn)程監(jiān)控不僅使用戶得到一個部件、而且使用戶享受到一整套的服務(wù)。遠(yuǎn)程維修監(jiān)控中心始終監(jiān)控著他們所承包的電梯,隨時可以知道電梯的
運(yùn)行狀態(tài)和發(fā)生故障的屬性,維修人員去故障梯之前就已知道該維修的項(xiàng)目,減少了維修服務(wù)的成本和時間,這種預(yù)保養(yǎng)式的售后服務(wù)方式在國外是深得用戶的信賴的,也將是我國電梯工業(yè)技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。
3.5 藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用
1、藍(lán)牙技術(shù)在電梯安裝過程的應(yīng)用。安裝過電梯的人都知道放線、對線是費(fèi)時、費(fèi)力、極容易錯的工作。應(yīng)用藍(lán)牙技術(shù),安裝期將減少30%以上,其直接好處是降低安裝成本,客戶也因從訂梯到使用電梯周期費(fèi)用減少和提高現(xiàn)金周轉(zhuǎn)率。
2、在電梯上使用藍(lán)牙技術(shù)一定會使電梯控制系統(tǒng)大量使用最新最快微機(jī),這將會進(jìn)一步提高電梯整機(jī)可靠性,故障率大大降低,控制精度也進(jìn)一步提高,帶來的結(jié)果是電梯更加舒適,平層更加準(zhǔn)確。同時也為將來通過網(wǎng)絡(luò)檢查電梯狀態(tài)成為可能,特別是電梯事先維修可以做到更好更全面。
3、舊梯改造更加容易,所需時間、費(fèi)用將會減小。據(jù)統(tǒng)計每年將有5萬臺舊梯進(jìn)入更新改造市場,該技術(shù)使用將會產(chǎn)生巨大社會效益和企業(yè)效益。
4、很好地解決了電梯控制與外圍設(shè)備的兼容和聯(lián)系。特別是可以把電梯和扶梯歸納到大樓管理系統(tǒng)或智能化管理小區(qū)系統(tǒng)中。
5、如果控制屏與召喚系統(tǒng)通過藍(lán)牙技術(shù)連接起來實(shí)現(xiàn)無線召喚,將會是電梯控制的另一場革命,同時為我們帶來巨大好處。
4 可編程邏輯控制器
簡稱PLC( Programmable Logical Controller) 是一種專門為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境而設(shè)計的工業(yè)控制計算機(jī)。它自1969 年問世以來，隨著微電子技術(shù)，集成電路技術(shù)，微處理器技術(shù)和微計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步。現(xiàn)在的PLC不僅已經(jīng)大大超過了設(shè)計的初衷(即替代繼電接觸器)，用邏輯編程取代了硬連線邏輯，而且在容量，速度，功能和通信能力等方面有了大大的增強(qiáng)。現(xiàn)在的PLC由于采用了功能強(qiáng)大的高檔微處理器(如16位，32位微處理器)，處理速度快，存儲容量大大增加;由于采用了多種編程語言和先進(jìn)的指令系統(tǒng)，增強(qiáng)了過程控制和數(shù)據(jù)處理的功能，如PID控制，數(shù)據(jù)文件傳送，浮點(diǎn)運(yùn)算功能，同時，完善的輸入/輸出系統(tǒng)使得系統(tǒng)的處理能力和控制能力得到大大加強(qiáng);由于采用了現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)PLC之間，PLC和管理計算機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)通信，形成多層分布式控制系統(tǒng)或整個工廠的自動化網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)代的PLC還有圖形顯示，信息存儲，多CPU并行工作等功能，這使得PLC的功能更加完善，足以滿足絕大多數(shù)的生產(chǎn)控制要求。
正是基于以上這些優(yōu)勢，現(xiàn)在的PLC已經(jīng)成為工業(yè)控制中占主導(dǎo)地位的設(shè)備，并被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)自動化的各種場合，因此，了解和掌握PLC系統(tǒng)的開發(fā)方法就日益成為我們的需要了。本次畢業(yè)設(shè)計的主要任務(wù)就是基于plc的電梯系統(tǒng)程序，首先，提出了設(shè)計的預(yù)期功能和控制要求，然后著重介紹了基于PLC的電梯系統(tǒng)程序開發(fā)過程，如電梯系統(tǒng)的靜態(tài)呼叫控制，動態(tài)呼叫控制，緊急呼叫控制，;最后又針對本次設(shè)計方案提出了一些改進(jìn)意見。實(shí)現(xiàn)了plc的電梯系統(tǒng)的控制功能，成功開發(fā)了基于plc的電梯系統(tǒng)程序。
結(jié)束語
電梯技術(shù)的發(fā)展水平體現(xiàn)了社會的科學(xué)文明。摩天大樓的高度限制,不僅是建筑技術(shù)上的因素,一個重要的因素是受電梯提升高度的限制。相信,隨著電梯技術(shù)的開發(fā)研究,高效、高速、智能化控制的電梯一定會提供優(yōu)質(zhì)良好的服務(wù)。無機(jī)房、無齒輪、電磁兼容性、遠(yuǎn)程監(jiān)控等技術(shù)將是電梯工業(yè)今后幾年的重要研究方向。
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