电梯自动控制系统

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1、电梯自动控制系统第五讲1电梯技术发展史话 电梯是垂直运行的电梯(通常也简称为电梯)、倾斜方向运行的自动扶梯、倾斜 或水平方向运行的自动人行道的总称。有了电梯，摩天大楼才得以崛起，现代城市 才得以长高。据估计，截至2002年，全球在用电梯约635万台，其中垂直电梯约610 万台，自动扶梯和自动人行道约25万台。电梯已成为人类现代生活中广泛使用的人 员运输工具。人们对电梯安全性、高效性、舒适性的不断追求推动了电梯技术的进 步。 很久之前，人们就使用一些原始的升降工具运送人和货物。公元前1 100 年前后，我国古人发明了辘轳，它采用卷筒的回转运动完成升降动作，因而增加了 提升物品的高度。公元前236

2、年，希腊数学家Archimedes设计制作了由绞车和滑轮 组构成的起重装置。这些升降工具的驱动力一般是人力或畜力。19世纪初，在欧美 开始用蒸汽机作为升降工具的动力。1845年，威廉汤姆逊研制出1台液压驱动的升 降机，其液压驱动的介质是水。尽管升降工具被一代代富有革新精神的工程师们进 行不断改进，然而被工业界普遍认可的升降机仍未出现，直到1852年世界第1台安 全升降机诞生。 1889年，升降机开始采用电力驱动，真正出现了电梯。电梯在驱动控制技术方 面的发展经历了直流电机驱动控制，交流单速电机驱动控制，交流双速电机驱动控 制，直流有无齿轮、无齿轮调速驱动控制，交流调压调速驱动控制，交流变压变频

3、 调速驱动控制，交流永磁同步电机变频调速驱动控制等阶段。 219世纪末, 采用沃德-伦纳德系统驱动控制的直流电梯出 现，使电梯的运行性能明显改善。20世纪初，开始出现交流感 应电动机驱动的电梯，后来槽轮式（即曳引式）驱动的电梯代 替了鼓轮卷筒式驱动的电梯，为长行程和具有高度安全性的现 代电梯奠定了基础。20世纪上半叶，直流调速系统在中、高速 电梯中占有较大比例。 1967年，晶闸管用于电梯驱动，交流调压调速驱动控 制的电梯出现。1983年，变压变频控制的电梯出现，由于其良 好的调速性能、舒适感和节能等特点迅速成为电梯的主流产品 。 1996年，交流永磁同步无齿轮曳引机驱动的无机房电梯 出现，电

4、梯技术又一次革新。由于曳引机和控制柜置于井道中 ，省去了独立机房，节约了建筑成本，增加了大楼的有效面积 ，提高了大楼建筑美学的设计自由度。这种电梯还具有节能、 无油污染、免维护和安全性高等特点。 电梯在操纵控制方式方面的发展经历了手柄开关操纵、 按钮控制、信号控制、集选控制等过程，对于多台电梯出现了 并联控制、智能群控。电梯技术发展史话 3如今，世界各国的电梯公司还在不断地进行电梯新品的研发、维修 保养服务系统的完善，力求满足人们的对现代建筑交通日益增长的需求1852年，美国纽约杨克斯（Yonkers）的机械工程师奥的斯先生 （Elisha Graves Otis，1811年1861年）发明了

5、世界第1台安全升降 机。它是以蒸气机为动力、配有安全装置的升降机。他将带有锯齿状的铁 条固定在导轨上，在轿厢的上部设置了一个弹簧片，并将其与机械联动装 置和制动棘爪连接起来。曳引绳固定在弹簧片的中心，曳引绳破断时弹簧 片恢复原始形状，强迫机械联动装置动作，然后制动爪伸入锯齿状的铁条 阻止电梯下落。工业用户（货梯）是安全升降机的首先使用者。 1853年9月20日，在纽约杨克斯，奥的斯先生在一家破产了的公 司部分场地上办起了自己的车间，奥的斯电梯公司由此诞生。 1854年，在纽约水晶宫展览会上，奥的斯先生公开展示了他的安 全升降机。他站在载有木箱、大桶和其它货物的升降机平台上，当平台升 至大家都能

6、看到的高度后，他命令砍断绳缆，制动爪立即伸入平台两侧的 锯齿状的铁条内，平台安全地停在原地，纹丝不动。此举迎来了观众热烈 的掌声，奥的斯先生不断地向观众鞠着躬说道：一切平安，先生们，一切 平安。电梯技术发展史话 41857年3年23日，在纽约为 E.V. Haughwout公司的一座专营法国瓷器和玻 璃器皿的商店安装了世界上第1台客运升降机。 该商店共有5层，升降机由建筑物内的蒸汽动力 站通过一系列轴和皮带驱动。 1862年，采用单独蒸汽机控制的升降机 问世。 1878年，在纽约百老汇大街155号安装 了第1台水压式乘客升降机, 提升高度达34m。 1889年12月，在纽约的第玛瑞斯特大楼 成

7、功安装了1台直接连接式升降机。这是以直流 电动机为动力的世界第1台电力驱动升降机，从 此诞生了名副其实的电梯。电梯技术发展史话 51889年，完成了法国巴黎 Eiffel 铁塔中的电梯项目 。Eiffel 铁塔高324m，按照铁塔底角的斜度及曲率，电梯 在部分行程中须在倾斜的导轨上运行，由第1层平台升至第2 层平台。 1899年7月9日，第1台梯阶式（梯级是水平的，踏板 用硬木制成，有活动扶手和梳齿板）扶梯试制成功，这是世 界第1台真正的扶梯。1900年，这种扶梯在法国巴黎国际博 览会上展出取得巨大成功。1900年，把拉丁文中“scala（楼梯）”一词与 “elevator（电梯）”一词的字母

8、结合起来创造的 “escalator（如今称为自动扶梯）”一词注册为产品商标 ，1950年根据商标保护法的规定，“escalator”失去了它 名称的专有权，成为扶梯的通称。 电梯技术发展史话 61902年，开发了自动按钮控制的乘客电梯。 1903年，在纽约安装了第1台直流无齿轮曳引电梯。1915年，设计了自动平层微动装置，首次用于美国海军 舰队的电梯。 1922年，制造了世界上第1台现代化自动扶梯，水平 楔槽式梯级与梳齿板相结合，从此即为其它自动扶梯制造商 所沿用。 1924年，在纽约新建的标准石油公司大楼安装了第1 台信号控制的电梯，这是一种自动化程度较高的有司机电梯 。 1926年，开始

9、生产采用沃德伦纳德（发电机电动 机组）系统驱动的直接曳引式电梯。 1931年，在纽约安装了世界第1台双层轿厢电梯。双 层轿厢电梯增加了额定载重量，节省了井道空间，提高了输 送能力。1968年，奥的斯公司为美国芝加哥的Time-Life大 厦安装了1台双层轿厢电梯系统。 1946年，设计了群控电梯，1949年首批群控电梯安 装于纽约联合国大厦。电梯技术发展史话 71976年7月，开发了速度为10.00m/s的直流无齿轮曳引电梯 。 1977年，开发了可控硅-伦纳德控制的无齿轮曳引电梯。 1979年，开发了第1台基于微处理器的电梯控制系统 ，从而使电梯电气控制进入一个崭新的发展时期。 1980年，

10、发布了一个称之为Otis Plan的计算机程序， 帮助建筑师们为新的或改造的建筑物确定电梯的最佳形式、 速度、数量等配置方案。 1983年，开发了OTISLINE,它是一个基于计算机的每天 24h的召修服务系统。 1983年，开发了世界第1台变压变频驱动的电梯。1990 年，三菱电机公司又首次将变频驱动系统用于液压电梯。 1985年，研制出曲线运行的螺旋型自动扶梯，并成功投 入生产。螺旋型自动扶梯可以节省建筑空间，具有装饰艺术 效果。 1988年2月，应用模糊理论和人工智能技术开发的电梯群 控管理系统商品化。电梯技术发展史话 81992年12月，在日本东京附近的Narita机场安装了穿梭人员

11、运输系统。穿梭轿厢悬浮于一个气垫上，以保证平滑、无声地运 行，运行速度可达9.00m/s 。 1993年，在日本横滨地区Landmark大厦安装了12.50m/s速 度的超高速乘客电梯，是当时世界速度最快的乘客电梯。超高速 电梯往往用于电视塔、超高大厦等具有标志意义的建筑中。 1993年，制作所开发了可以乘运大型轮椅的自动扶梯，几 个相邻梯级可以联动形成支持轮椅的平台。 1994年10月29日一种单向运行的电梯在韩国问世。其特点 是单向循环运行，以提高建筑物空间的利用率。这种电梯轿厢本 身带驱动装置，可多台轿厢一起上下运行，系统由计算机控制。1996年3月，发布了革新设计的无机房电梯MonoS

12、pace， 由EcoDisk扁平的永久磁铁电机驱动。电机固定在机房顶部侧面 的导轨上，由钢丝绳传动牵引轿厢。 电梯技术发展史话 91996年，引入集垂直运输与水平运输的复合运输系统的 概念。该系统采用直线电机驱动，在一个井道内设置多台轿 厢。轿厢在计算机导航系统控制下，可以在轨道网络内交换 各自运行路线。该系统节省了井道占用的空间，解决了超高 层建筑电梯钢丝绳和电缆重量太大的问题，尤其适合于具有 同一底楼的多塔形高层建筑群中前往空中大厅的穿梭直驶电 梯。 1996年，楼层厅站登记系统。该系统操纵盘设置在各 层站候梯厅，操纵盘号码对应各楼层号码。乘客只需在呼梯 时登记目的楼层号码，就会知道应该去

13、乘梯组中哪台电梯， 从而提前去该电梯厅门等候。待乘客进入轿厢后不再需要选 层，轿厢会在目的楼层停梯。由于该系统的操作便利性及结 合强大的计算机群控技术使得候梯和乘梯时间缩减。 1996年，开发了采用永磁电机无齿轮曳引机和双盘式 制动系统的双层轿厢高速电梯，安装于上海的Mori大厦。 1997年4月，在慕尼黑展示了Mobile无机房电梯，该 电梯无需机房、曳引绳和承载井道，自驱动轿厢在自支撑的 铝制导轨上垂直运行。 电梯技术发展史话 101997年，在芬兰建造了当今世界行程最大（350m）的地下电梯试验井 道，实际最大行程330m，理论上可测试 17.00m/s速度的电梯。 1998年， 新版欧

14、洲标准EN81-1:1998电梯制造与安装安全规范 （我国国家标准GB7588等效采用EN81-1）增加了对电梯轿厢上行超速保护 等方面的要求，电梯部件公司如德国Wittur电梯部件集团纷纷推出双向动 作限速器、双向制动安全钳等产品。 1998年，发布了包括超高速、大载荷的交流无齿轮电梯系统和柔性 双层电梯轿厢系统。 1999年，发布3个电子商务产品：电子直销e*Direct、电子服务 e*Service、电子显示e*Display。电子显示e*Display是通过电梯轿厢内的 1块平板显示屏，向乘客提供新闻、天气预报、股市行情、体育比赛结果等 ，也可提供楼层指南、发布广告等信息。 20世纪9

15、0年代末，开发了变速式自动人行道，即自动人行道以分段 速度运行，乘客从低速段进入，然后进入高速平稳运行段，再后进入低速 段离开。这样提高了乘客上下自动人行道时的安全性，缩短了长行程时的 乘梯时间。电梯技术发展史话 112000年4月，制造出全彩色自动扶梯梯级，它由玻璃纤维材料制成，有 蓝色、绿色、红色、灰色和黑色等。彩色梯级为建筑师提供了丰富的设计 想象空间。 2000年5月，无机房电梯采用高强度无钢丝绳芯的合成纤维曳引绳 “Schindler Aramid”牵引轿厢。永磁电机无齿轮曳引机驱动。每根曳引 绳大约由30万股细纤维组成，其曳引绳比传统的钢丝绳轻4倍，绳中嵌入了 石墨纤维导体，使得能

16、够监控曳引绳的轻微磨损等变化。 2000年5月，在意大利伯尔尼亚冬季滑雪地安装了一台斜行电梯， 轿厢在倾斜的井道中沿导轨运行，斜行电梯是一种坡道交通工具。 2002年4月1720日，在第5届中国国际电梯展览会上展出了倾斜段 高速运行的自动扶梯模型。可铰接伸缩的驱动齿条结构在运行时可使梯级 的间隔发生变化，从而使速度也产生变化。其倾斜段的速度是出入口水平 段的速度的1.5倍，这样既缩短了乘客的乘梯时间，也提高了乘客上下扶梯 的安全性与平稳性。 2002年，正在建设中预计2004年竣工的台北国际金融中心大厦将安 装速度为1 010m/min（16.8m/s）的超高速电梯。该电梯连接地下1层和第 89层观光层，提升高度为388m。 电梯技术发展史话 12电 梯1314电梯结构显示器 方向灯 操纵盘 分级监控界面，电梯故障自动报警; 提供电梯故障数据库，实时记录每一台电梯的故 障发生时间、故障类型及故障排除时间，并自动 备份。利用该数据库对电梯的故障情况进行统计 和分析，为电梯的科学管理提供了可靠的手段； 提供电梯运行数据库，实时记录每一台电梯的运 行时间、