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智能技术在电梯控制系统中的应用论文
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摘要:
阐述智能技术在电梯控制系统中的应用,包括智能化控制和智能化电网能够优化电梯的系统配置,提高故障诊断质量,增强线路处理的效率。
关键词:
智能技术;系统配置;故障诊断;
引言:
电梯控制系统是电梯运载的有机组成部分,能够切实保障电梯得到平稳、安全、有效的运行。我国传统的控制系统主要是通过继电器对电梯进行控制的。虽然能够实现较为简单的逻辑功能,然而却存在诸多的问题和弊端。而在电梯智能化发展的背景下,智能技术能够充分地融入控制系统中,使电梯的安全系数得到有效提升。
1、电梯的基本结构与运行原理
电梯是种垂直运送货物和人的输送设备,根据运行速度可分为低速电梯、快速电梯、高速电梯等三种。主要有层站部分、轿厢部分、底坑部分、井道部分、机房部分等部分组成。其操作系统具体包括拽引系统、导向系统、轿厢系统、门系统、平衡系统、拖动系统、控制系统、保护系统等部分。其中控制系统的基本功能是实时控制和操纵电梯运行,通常由选层器、平层装置、控制屏、显示装置、操纵装置等装置构成。在电梯运行的过程中,需要乘客通过按钮发送指令信号,并由控制系统为乘客呼叫电梯。当电梯处于启动状态时,各层轿门和厅门会处于闭合状态,电梯轿厢内的关闭按钮要想实现关门任务,就需要电梯控制系统通过向减速控制装置和加速控制装置分别输入信号,从而使电梯根据实际情况,处理关门任务。而在电梯到达指定楼层后,电梯会根据电梯内的重量变化,确定乘客是否离开电梯,随后调整电梯门闭合时间,再执行呼梯者所发出的质量。其所涉及的应用技术主要包括指纹识别、眼球识别、安全控制、安全保护、数字监控、报警装置等技术。
2、电梯控制系统中智能技术的类别
智能化电网。电梯控制系统电网具体包括功率分配、电器配置、系统设计等内容,如果电力系统出现问题,譬如缺乏反馈机制,将导致电梯难以实现安全运行的目的,严重者甚至会影响到乘客的生命安全。我国电梯工程已经应用了多种的信息化、智能化技术。如遗传算法、模糊算法及神经网络法等。其中模糊算法主要以模糊数学为抓手,借助隶属度、模糊集等方程构建电梯控制系统平台的模糊系统。而自适应算法能够通过分析电梯控制系统中的空间状态或状态空间,自适应电梯内的某种特征,使该特征可以在电梯运行中出现特定的变化。通常来讲,将模糊算法与自适应算法相结合,可以形成模糊自适应算法。而遗传算法可以模仿生态空间中的群体变异、竞争的关系,通过差分进化的方式,降低自身的复杂性,使数据收集、挖掘及整理过程更加智能。最后是神经网络,神经网络能够通过模拟人类神经元的方式,构建多层的神经网络系统,使数据分析过程更加灵活、智能。在电梯故障排查中,可通过输入故障数据的方式,使控制系统能够快速地分析故障的类型,提高电梯的稳定性。
智能化控制。智能化控制是电梯控制系统中智能技术的第二大类型。主要包括“处理单元”与“系统应用”两大组成内容。首先是处理单元。处理单元主要指智能算法硬件化,即“片上系统”。在智能算法应用的过程中,程序需要占据CPU大量的内存,且运行时间较长,如果将算法进行“硬件化”,将会提高CPU的利用率,优化系统运行速度和时间,也能在某种程度上,降低系统功耗,提高系统运作的实效性和有效性。现阶段,我国应用在电梯控制系统中的智能化单元主要有硬件单元和软件单元两种,其中软件单元主要指固定流程、算法软件的程序包,需要技术人员设置访问接口,以便于开发者进行相应的调用。而在软件单元的层面上,软件单元需要技术人员设置相应的电器接口,如总线接口、电源接口等。但根据相关研究发现,智能化单元的应用程度相对较低,需要我国相关学者及专家提高对此方面的重视。其次是操作系统。操作系统能够为电梯处理器或CPU“并行处理”各类任务奠定基础,可以使PC指针与处理器在各类任务中进行“自由切换”。通常来讲应用在工业领域的操作系统主要有Linux、Windows、Frertos、Ucos等系统,但Linux与Windows较为庞大,难以应用在电梯操作系统中,但Ucos、Frertos等系统程序简洁、体积较小可以嵌入在单片机与处理器中,提升电梯控制系统的智能化水平。现阶段,我国电梯控制系统还主要以逻辑控制型电梯为主,部分电梯系统能够集成简单的计算机操作系统,譬如ucos系统。电梯控制系统在搭载控制系统后,能够帮助开发者提升人机交互的便捷性、任务处理的实效性。而在未来科技快速发展的背景下,更多地操作系统将被广泛应用在电梯控制系统中
3、智能技术在电梯控制系统中的应用
在综合探究电梯控制系统中智能技术的类型后,我们能够初步地了解智能技术的应用方向和应用途径。譬如智能化电网是以电力系统智能化为抓手,融入故障诊断系统、电力优化系统、故障自适应性等内容,可以切实减少电梯故障的发生概率。而智能化控制主要从控制单元与操控系统等角度出发,提高电梯控制系统的智能化水平。然而在智能技术的具体应用中,我们需要从以下角度出发。
节能环保技术。
(1)小机房电梯。由于小机房井道与面积截面相同,通常为传统机房的一半。能够凭借永磁同步拽引机、驱动控制技术,降低机房的建筑面积。
(2)在神经网络、模糊逻辑、专家系统等智能技术的支持下,电梯控制系统能够通过控制输出功率的大小,减小电梯运行的时间,降低能源消耗的程度。
(3)在变压驱动控制与同步曳引机的支持下,电梯轿厢风扇、电灯能够获得自动停止、熄灭的功能,可以切实减少电梯运行所耗费的电能。譬如在操纵箱、电梯层站难以为乘客提供相关服务的时候,内部的电灯会自动熄灭。
(4)在神经网络技术的支持下,电梯能够根据电梯运行时间、荷载重量及乘客数量,自动调整运行功率,即在大荷载或电梯乘坐高峰期,电梯会自动提高输出功率,尽量满足乘客的乘梯需求,而当荷载量小时,电梯则会降低运行速度和输出功率。
数字电梯技术。在现代科技快速发展的`过程中,电梯控制系统能够将传统的数字电路发展为模拟电路,通过软件驱动代替硬件驱动的方式,优化电梯的运行过程,满足乘客乘坐电梯的基本需求。
(1)数字化电梯技术在应用过程中,需要实现多媒体数据传播的功能,能够将模拟信号转变为数字信号,提升电梯运行中网络数据、电信数据传播的质量。
(2)研发人员需要利用数字电梯技术整合各类电梯技术,使电梯控制系统在联网的前提下,丰富电梯固有的功能体系。譬如用户人脸识别功能、安全控制功能、数字监控功能、远程报警功能等。
(3)研发人员还应利用数字电梯技术实现各类智能服务功能。如语音导航、乘客引导、智能宣传等。其中智能宣传主要指通过人脸识别的方式,宣传针对性较强的商业推广信息。
模糊控制技术。模糊控制技术能够在智能化电网中发挥出难以替代的功能和作用,可以提高电梯运行的安全系数,提高故障检测的实效性。而在电梯运行的过程中,模糊控制技术还能发挥出突出的优势和作用。通常来讲电梯在运行的过程中拥有不确定性和复杂性的特征,通常会出现各类突发状况和问题。为切实提升电梯整体的稳定性,研发人员需要通过模糊控制技术的“自主学习”,来提升电梯运行的基本性能。使电梯能够规避各类干扰因素,提高垂直运行的质量。在具体的应用过程中,研发人员还需要使电梯控制系统拥有信息收集、数据分析、智能处理等功能。即通过收集电梯在运行过程中所产生的各类数据,明确问题类型及运行调整方向。此外,电梯控制系统还需要将各类智能调节、自动调节技术融入其中,如缓冲、限速及紧急制动等技术。
4、结语
将智能技术充分应用在电梯控制系统中,能够切实提升电梯运行的智能化水平,增强电梯运行的安全性与舒适性。然而在智能技术应用的过程中,我们需要从电梯控制系统中的智能技术类型出发,对其进行整体地了解,随后从电梯使用,运行的层面,探究智能技术的应用方向和方法,才能切实发挥智能技术在电梯控制系统中的应用价值。
参考文献
[1]李东,王伟,邵诚电梯群控智能系统与智能控制技术[J].控制与决策,2001(05):513-517.
[2]韩宇.多联机型曳引机驱动与控制器的硬件设计与实现[D].江苏,南京理I大学,2019.
另一种追逐
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电梯是我们日常生活最常接触的工具了,那么关于电梯的毕业论文应该怎样去设计PPT呢?
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各位老师好,感谢各位老师来听我的毕业答辩。我是**,来自******班,本次毕业设计的题目是“基于S7-200PLC控制的四层电梯系统的设计”,指导老师是****老师,
众所周知,现在,中国的发展越来越快,经济越来越好,人们的生活水平也越来越高,所以对衣食住行的要求都在不断的提高,所建的楼房也是越建越高,而随着楼层的增高,必不可少的就要用到电梯这一建筑物内部的交通工具。本次毕业设计就是针对电梯来进行的。以前,老式的电梯主要采用继电器逻辑控制方式,存在功能弱、故障多、可靠性差和工作寿命短等缺陷。所以为了克服这些缺点,本次设计采用了PLC进行控制,它更加的安全可靠。本文主要分为六章四个部分,第一部分主要是绪论,第二部分简单的介绍了一下电梯本身的一些概况,第三部分为硬件设计,由于涉及到了变频器和PLC的选型,所以分为了三个章节(所以担心篇幅太大了,就把他们单独提出来作为一章,)第四部分主要是软件设计以梯形图的形式呈现。下面详细的介绍一下各个部分。
第一部分,绪论主要描述了研究的目的及意义,国内外的发展情况,和本课题的研究内容。
第二部分主要介绍了研究对象电梯的一些情况,对电梯有一个系统的了解。 最开始的电梯是1854年,美国人发明的,从那以后,电梯就得到了越来越广泛的应用。电梯是机电合一的一种大型的复杂的产品,是现代科学技术的综合产品。电梯的结构包括四大空间和八大系统。(其中,四大空间包括:机房部分、井道部分、层站部分和轿厢部分。八大系统包括:曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力控制系统、电气控制系统、和安全保护系统。)
电梯的分类也是多种多样的,有按照用途分,按照速度分,也可以按照拖动方式分。 电梯要投入使用,就要对它的主要参数有一个了解,如载重量,轿厢的尺寸、形式,开门的宽度、方向,曳引方式,额定速度等(停层站数、提升高度、顶层高度、底坑深度、井道尺寸、井道高度等)
同时要保证人员的安全。(电磁知道器、强迫减速开关、限位开关、行程极限保护开关、急停按钮、厅门开关、关门安全开关、超载开关)
第三部分为硬件设计,而这部分又包括变频器的.选择和参数设计,PLC的选择,系统主要实现的功能,以及I/O接口的分配。 因为电梯专业变频器成本太高,为了节约成本,所以选择通用变频器。变频器采用的是西门子新一代MM440变频器。具有矢量控制和可编程的S曲线功能,使轿厢在任何情况下都能平稳运行且保持乘客的舒适感。MM440变频器内置了制动单元,用户只需选择制动电阻即可实现再生发电制动,因此可节约系统成本。(容量计算采用P=F*V的方式)。而PLC则选择西门子S7-200系列,而本设计要实现的功能是:
(1)用一台电机控制上升和下降,开始时,电梯处于任意一层。
(2)各层均设有上升和下降呼叫开关,其中最顶层只有下降呼叫开关,最下层只设有上升呼叫开关,电梯内部具有方向指示灯及以及内呼按钮。
(3)当有外呼或者内呼信号时,电梯响应信号,到达信号楼层时,打开电梯门,延时5s后,自动关门。
(4)运行途中若遇到呼梯信号,顺向截车,逆向不截车。
(5)电梯到达指定楼层时,自动开门,此时若无人按下关门按钮则,延时5s后关门,同时电梯还可以实现手动开门,手动关门的操作。
(6)电梯运行时不能开门,开关门按钮均不能作用,同样开门时不能行车。
(7)设有红外线人体检测和超重按钮,在电梯关门过程中如果有人员再次进入则电梯停止关门,再次开门,电梯超重时,也不会关门,并报警。
第四部分是系统的软件设计,编程软件采用STEP7-Micro/WIN32编程软件。以梯形图的方式呈现,实现自动平层、自动开关门、自动掌握停站时间、内外呼叫信号的登记与消除、顺向截梯等控制功能。
正常情况下,电梯开门可以是到达指定楼层后自动开门,也可以是按下手动开门按钮开门。开门过程中若碰到开门限位按钮,说明电梯门完全打开,则门电机停止转动,开门延时5s后,关门,关门过程中若无人员进入没有超重或者没有再次按开门按钮则电梯正常关门,否则电梯再次开门并延时后关门。延时采用的定时器型号为T33,分辨率为10ms,预置值为500,因此设定值为5s。
当然当有人按下开门按钮后,在电梯没有运行且已经平层的状态下,电梯开门,开门到位后延时5s后关门。
如开门控制一样,关门控制也分为开门延时结束电梯自动关门和按关门按钮手动关门两种情况。当关门按钮按下时,电梯关门,但当有外来人员再次进入时,红外检测常闭触点断开,这时电梯就会再次开门;或者这时若有人按下开门按钮电梯也会停止关门再次开门。当
超载时,超重常闭触点断开,电梯也不能进行正常关门并且报警。当电梯门完全关闭时,关么限位按钮作用,使电机停止运转,关门动作停止。
对于轿厢内呼叫,信号的登记采用的是PLC中的置位指令,不论电梯上行或者下行,当轿厢运行至有内呼信号的楼层时,均要停车开门并且还要消除指令信号。而消除信号则用的是PLC中的复位指令。
轿厢外呼叫,厅外召唤信号同样需要进行登记、显示本层停车信号。轿厢外呼除了第一层和第四层之外,每一层都设有上呼和下呼两个按键,电梯开门的依据为:当电梯没有运行接收到外呼信号时或者当轿厢运行到该楼层,并且运行方向和按钮呼唤方向一致时,响应该楼层呼唤,电梯开门载客。
对于内呼指令,电梯均需平层停车,并且只停内选层站,当外召唤方向与电梯运行方向相同时,电梯换速停车,即顺向截车。例如电梯要从一楼上行到四楼,若此时有二楼上行外呼信号或者三楼上行外呼信号,则电梯运行到二楼或三楼时,响应该信号停车开门。
反向截梯:在电梯运行过程中,电梯上升或下降途中,任何反方向的外呼信号均不响应,但如果反方向的外呼信号前方无其它内、外呼信号时,则电梯响应该外信号。如电梯上行至三楼,若四楼没有任何呼叫信号,则电梯就可以响应三层向下外呼信号。同时,电梯应具有最远反向外呼叫响应功能。例如,电梯在一楼,而同时二楼外呼下行,三楼外呼下行,四楼外呼下行,则电梯应首先响应四层外呼下行信号,而二楼、三楼则采用顺向截车的方法。
以上就是我的论文的总体内容,谢谢。
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摘 要 :电梯在现代建筑中随处可见,应用十分广泛。在电梯技术的发展过程中,无机房电梯成为当今电梯产业的重要发展方向。越来越受到用户和厂商的青睐。无机房电梯的发展对电梯行业的发展意义重大,可以大幅降低生产和运营成本。本文对无机房电梯的传动系统、自动化控制中心等方面的核心技术进行了简单的论述,并对其在实际应用中所遇到的一些问题进行了初步分析。并针对这些问题提出了解决措施。对无机房电梯技术的发展做出了展望。
关键词 :无机房电梯 自动化控制系统 远程报警 传动系统
一、概述
随着社会经济的发展,成本控制和节能环保成为各行各业日益关心的重要话题。电梯作为建筑物内的重要组成部分和功能单元,其行业技术需求也逐步提高。无机房电梯技术从而应运而生。无机房电梯不仅仅是把机房空间省略,而是对常规电梯理念的改革和创新。无机房电梯技术的出现,省略了电梯机房的占用空间,节约了建筑本身的空间成本。使建筑物的空间设计更加简单灵活。并且随着一些智能设备的研发和投入,使电梯的整体性能大大改善,从材料消耗和能源损耗上都大大降低,如今无机房电梯已成为电梯行业发展的重要方向。
二、无机房电梯技术的发展
无机房电梯技术经过多年的发展,从第一代产品的研发到当今各大主流产品在整个市场的广泛应用,其可靠性和自动化水平在飞速提高。最初的无机房电梯吧主机一部分放在井道内,之后发展到将整个主机全部安装到井道内部。由于把主机放在箱体顶部其安全性和噪声污染的问题难以根治,所以其发展受到一定限制。当今主流产品大都选择将主机安装在导轨顶部或者井道底部。随着无机房电梯技术的'迅速发展,其在发达国家的市场占有率也在迅速提高,超过三分之二的电梯都是无机房电梯。在国内,其发展也相当迅速,由于其占用空间小,且具有节能环保等优势,所以越来越多的得到应用,并逐渐成为电梯行业的主流。
三、无机房电梯系统的配置
主机的安装方式
主机安装在顶部
这种方式的主机安装在井道顶层空间。其优点主要是主传动机构和调速器安装可靠,其平稳度和有机房电梯等同,且由于上部空间比较大同时方便设备调试和设备维护。其不利因素主要有电梯载重、运行速度和最大上升高度受传动装置外形的限制,并且此种安装方式电梯事故应急盘车控制难度较大。
主机安装在底部
此种方式的主机一般安装在井道底部,处在底坑和配重之间的投影空间,其优势在于使电梯的载重量提高,提升速度也加快了,且紧急盘车控制也十分简便。但是由于其安装位置地势较低,当遭遇暴雨发生积水时,雨水流入底坑,容易导致电机进水短路,造成重大损失。
主机安装在导轨上
此种安装方式的主机一般安装在导轨上部,其优势在于占用空间进一步减少,但承载能力和提升速度受到一定影响。
主机安装于轿厢上方
此种安装方式的的主机安装在轿厢上方,控制系统在轿厢侧面,因此随行电缆较多,且主机运行噪音大,故障救援操作难度大。
主机的传动设计
主机传动技术是无机房电机的核心技术。常规电梯由于安装空间大,传动设备安装自由,限制小。而井道空间狭小,因此主传动装置安装受到较大限制。
永磁同步电机拖曳钢丝绳传动
此种传动方式应用永磁同步电机带动主机,其尺寸较常规一步电机系统缩小近40%,因此方便安装且节能环保。但其仍有很多不足需要改善。比如,曳引机蜗杆的自锁问题,需直接把力矩施加在曳引轮轴上,且容易出现溜车问题,且制动停车困难。因此只有具有足够的抱闸力矩才能克服轿厢和配重的拉力。而能耗却随着力矩的增加而增加。并且力矩增大的同时也造成开合闸噪声大,这就要求尽量减小抱闸间隙,使安装变得困难。
拖拉钢带传动
此种传动方式采用轴式电机用钢丝带代替了常规的钢丝绳,使曳引轮的直径大幅减少,使其在井道中的安装更加简便。但是由于曳引轮的直径变小,相同提升速度下需要的转速更高,因此可能导致电机过热,并且由于包角小,使磨损变得严重,使主机的使用年限缩短。
直线电机传动
此种传动方式,其驱动电机主要有直线感应电机和指向同步电机两种。筒形直线感应电机和常规曳引机类似,但结构更加简单、且成本更低、安全性更高。但其性能要劣于永磁同步电机。永磁直线同步电机的空间占用更小,但成本大大增加。
摩擦轮传动。此种驱动方式是把带摩擦轮主机配置在轿厢下方。在压轮的作用下,其与轿厢导轨之间有一些压力存在。此种方式的动力在于主机推动摩擦轮旋转,在摩擦力的驱动下电梯完成上下动作。此种方式存在一定的缺陷,所以应用较少。
电气传动系统
控制柜的布置
无机房电梯的控制柜和主机间的距离一般较近,以方便走线。其安装方式一般有一下三种:
(1)传动主机在井道底部时,控制柜可采用壁挂式安装在井道壁和轿厢之间的空间。
(2)传动主机在井道底部时,控制柜和顶层层门做成一体式。
在井道壁开孔安装主机时,控制柜在孔内安装并应尽量减小体积。
合理安装
设备的安装应考虑方便安装和日常维护。电气元件的选择应该充分考虑井道的环境,本着线路布线便利的原则。其外形设计应与安装形式相适应,在结构上应方便日常维护。
满足电气可靠性要求
无机房电机井道设备排布比常规电梯结构紧凑,从而使日常维护的难度增大,因此应尽可能减少器件更换频率,加大系统可靠性。因此在选择电气器件时应选择使用寿命长,制造水平高,经久耐用的产品。在器件安装时应做好系统的抗干扰工作。设备间信号的传输应尽量选用通讯方式,以减少控制电缆的数量。
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