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贡献者：angelazhang 浏览：7899次 创建时间：2015-05-02
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PLC控制电梯
1 第一章 绪 论
随着现代城市的发展，高层建筑日益增多，电梯成为人们日常生活必不可少的代步工具。电梯性能的好坏对人们生活的影响越来越显著，因此必须努力提高电梯系统的性能，保证电梯的运行高效节能又安全可靠。电梯是垂直运输工具，属于位能负载，并且要求频繁起停，随着载客量多少的变化、上下行的变换，在空载上行或重载下行时，电动机的负载最小，甚至是处于发电状态，而电梯在重载上行或空载下行时，电动机的负载最大，是处于电动状态，这就要求电动机在四象限运行。传统的电梯曳引电动机采用接触器来实现电动机工作状态的改变，双速异步电动机在定子回路中串电抗与电阻来实现电动机的调速，这满足不了乘客的舒适感；另外，传统的电梯控制系统由继电器控制逻辑组成，存在着电气元件多、功能弱、电气故障频繁，可靠性差和工作寿命短等缺陷。可编程控制器PLC是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。鉴于其种种优点，目前，电梯的继电器控制方式已逐渐被PLC控制代替。同时，由于电机交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方式已由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速，不仅能满足乘客的舒适感和保证平层的精度，还可以降低能耗，节约能源，减小运行费用。因此，PLC控制技术加变频调速已成为现代电梯行列的一个热点。
1.1本课题的研究目的
电梯作为垂直方向的交通运输工具，在高层建筑和公共场所已经成为重要的建筑设备而不可或缺。随着计算机技术、自动化技术和电力电子技术的发展，现代电梯已经成为典型的机电一体化产品。随着整体国民经济实力的提高，人民的生活消费水平明显增长。房地产开发商纷纷大力推出中高档的小高层及高层住宅楼，带动了住宅电梯的迅速增长，成为整个电梯市场的主要增长点。
在电梯采购量急速上升的同时，巨大的电梯能耗已使电梯节能作为电梯行业发展的一项重要指标。实际上，近年各大电梯厂商纷纷加大了节能电梯的研发力度，节能电梯正成为国内越来越多的大型工程的首选，也成为了电梯行业的发展趋势。
电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分，家庭电梯也将成为发展趋势，如何提供用户满意产品和售后维修服务已成为关系到各企业生死存亡问题。所以以后电梯的售后维修服务非常重要，这将需要一大批的高素质的电梯技术人员。不少院校及培训机构都开设有电梯维修工的培训项目，培养高级技工以满足市场的需求。
当前，我国教学仪器、教学模型的发展很快，有众多教学仪器公司开发有各种实验教学模型，其中用于PLC教学的模型及流水线也很多。其中不乏有几十万一套的自动化教学系统。电梯作为常见的典型被控对象，很多公司包括学校都开发出了各种各样的电梯教学模型，一般为三～六层，也有两个电梯群控的，这些教学模型在相关课程的教学过程中发挥着很好的作用。这些电梯系统的控制有不同公司的PLC、有ARM、也有单片机、还有计算机。但在众多电梯教学模型中，我们可以发现，这些电梯的站数一般不多于六站，具有交流变频功能的较少，且都为单匀速电梯。
国外对于PLC、工业以太网、组态监控、在线控制等技术发展较快。在教学中，相关课程的实践教学非常重视。也有一些相关的教学实践对象。电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分，也是实践教学的典型应用。
电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制要求等运行的，而呼叫是随机的，是一个人机交互式的控制系统，当有随机的呼叫指令时，PLC会登记相应的呼叫，由控制逻辑决定何时响应。PLC根据呼叫情况，判决电梯运行方向，向变频器发出呼梯方向信号，变频器依据设定的速度及加速度值，启动电动机，达到最大速度后，匀速运行，在到达目的层的减速点时，控制器发出切断高速信号，变频器以设定的减速度减至爬行速度。
可编程控制器（PLC）从其产生到现在，实现了继电器接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制；其应用领域越来越广，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。如今的PLC在处理模拟量、算术运算、人机接口和组网的各方面能力都已大大提高，成为自动化控制领域的主流控制器，在各行各业发挥着巨大的作用。如今，电梯的生产与使用情况已成为衡量一个国家现代化程度的标志之一。特别是随着城市人口的增加，人们物质文化生活水平的提高，高层建筑迅速发展，大批的高楼大厦拔地而起，电梯在人们的生活、生产、工作中日益重要。因此对电梯的研究也显得更加有意义。国内外对电梯的研究一直没有停止过。电梯的控制以PLC及专用控制板为主。电梯的群控技术有集选控制和随机逻辑控制。电梯其运行性能、安全性能、乘坐舒适感、节能方面等均有一定的发展。为了确保电梯正常运行、安全使用，一般电梯都有专业的维修管理人员。他们必须对电梯工作原理、性能特点、控制运行要全面认识和掌握，才能做到对电梯的正确使用与维护。根据我国有关部门的规定，电梯作业属于特种作业，其作业人员必须经过专门培训，经理论和实践考核合格后，发给“操作证”方可上岗操作。同时，对电梯操作人员定期考核，让他们定期参加安全技术学习，扎扎实实地做好电梯维护和保养工作，才能保证人们平平安安地使用电梯。
2 电梯的概况和发展
自1889年美国奥梯斯升降机公司推出世界第一部以电动机为动力的升降机以来，电梯在驱动方式上经历了卷筒式驱动、牵引式驱动等历程，逐渐形成了直流电机拖动和交流电机拖动两种不同的拖动方式。如今电梯已成为人们进出高层建筑不可或缺的代步工具；而且作为载人工具，人们在运行的平滑性、高速性、准确性、高效性等一系列静、动态性能方面对它提出了更高的要求。由于早期的电梯继电器控制方式存在故障率较高、可靠性差、接线复杂、一旦接收完成不易更改等缺点，所以需要开发一种安全、高效的控制方式。可编程控制器（PLC）既保留了继电器控制系统的简单易懂、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质性能。因此，PLC在电梯控制领域得到了广泛而深入的应用。
随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，PLC（即可编程控制器）在工业控制领域内得到十分广泛地应用。PLC是一种基于数字计算机技术、专为在工业环境下应用而设计的电子控制装置，它采用可编程序的存储器，用来存储用户指令，通过数字或模拟的输入/输出，完成一系列逻辑、顺序、定时、记数、运算等确定的功能，来控制各种类型的机电一体化设备和生产过程。
电梯是随着高层建筑的兴建而发展起来的一种垂直运输工具。多层厂房和多层仓库需要有货梯;高层住宅需要有住宅梯;百货大楼和宾馆需要有客梯,自动扶梯。在现代社会,电梯已像汽车、轮船一样,成为人类不可缺少的交通运输工具。据统计,美国每天乘电梯的人次多于乘载其它交通工具的人数。当今世界,电梯的使用量已成为衡量现代化程度的标志之一。追溯电梯这种升降设备的历史,据说它起源于公元前236年的古希腊。当时有个叫阿基米德的人设计出-----人力驱动的卷筒式卷扬机。1858年以蒸汽机为动力的客梯，在美国出现,继而有在英国出现水压梯。1889年美国的奥梯斯电梯公司首先使用电动机作为电梯动力,这才出现名副其实的电梯,并使电梯趋于实用化。1900年还出现了第一台自动扶梯。1949年出现了群控电梯,首批4~6台群控电梯在纽约的联合国大厦被使用。1955年出现了小型计算机(真空管)控制电梯。1962年美国出现了速度达8米/秒的超高速电梯。1963年一些先进工业国只成了无触点半导体逻辑控制电梯。1967年可控硅应用于电梯，使电梯的拖动系统筒化，性能提高。1971年集成电路被应用于电梯。第二年又出现了数控电梯。1976年微处理机开始用于电梯，使电梯的电气控制进入了一个新的发展时期。
3 电梯继电器控制系统存在的问题
电梯作为现代建筑中的重要交通工具，它与一般的交通工具有着较大的差别。良好的电梯控制技术是电梯高质量运行的重要保障，电梯运行安全舒适、高效、节能控制器的性价比等都是电梯技术发展面临的重大问题。
（1）系统触点繁多接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高。
（2）普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高。
（3）电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。
（4）系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。
（5）由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高；而且检查故障困难，费时费工。电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员带来不便和惊扰。且电梯一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故。
4 第二章 总体方案设计
1854年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，美国人伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯第一次向世人展示了他的发明－历史上第一部安全升降梯。从那以后，升降梯在世界范围内得到了广泛应用。以奥的斯的名字而命名的电梯公司也开始了她辉煌的旅程。150年以来，她已经发展成为世界、亚洲和中国领先的电梯公司。自从我国实行改革开放政策以来，全国各地高层建筑不断涌现，作为高楼的垂直交通工具―电梯，其需求量日益增长。各种类型、规格繁多的电梯已在高楼内投入运行。为了确保电梯正常运行、安全使用，必须要了解电梯、熟悉电梯、管理电梯、维护好电梯。
5 电梯的分类
电梯的分类有各式各样：
（1）按用途分类乘客电梯；载货电梯；客货电梯；病床电梯；杂物电梯；住宅电梯；特种电梯；
（2）按速度分类低速电梯1m/s以下；高速电梯1~2m/s超高速电梯4m/s以上
（3）按驱动电源分类交流电梯速度一般小于2m/s直流电梯速度一般大于2m/s
（4）按控制方式分类层间控制；简易集选控制；集选控制有无司机控制；群控
6 电梯的主要参数
（1）载重量(kg)制造和设计规定，电梯的额定载重量。
（2）轿厢尺寸(mm)宽*深*高。
（3）轿厢形式有单或双面开门及其他特殊要求等，以及对轿顶、轿底、轿壁的处理，颜色的选择，对电话的要求等等。
（4）轿门形式有栅栏门、封闭式中分门、封闭式双折门、封闭式双折中分门等。
（5）开门宽度(mm)轿厢门和层门完全开启时的净宽度。
（6）开门方向人在轿外面对轿厢门向左方向开启的为左开门，门向右方向开启的为右开门，两扇门分别向左右两边开启者为中开门，也称中分门。
（7）拽引方式常用的有半绕1：1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝绳的运行速度。半绕2：1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝绳运行速度的一半。全绕1：1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝绳的运行速度。
（8）额定速度(m/s)制造和设计所规定的电梯运行速度。
（9）电气控制系统包括控制方式、拖动系统的形式等。如交流电机拖动或直流电机拖动，轿内按钮控制或集选控制等。
（10）停层站数(站)凡在建筑物内各楼层用于出入轿厢的地点均称为站。
（11）提升高度(mm)由底层端站楼面至顶层端站楼面之间的垂直距离。
（12）顶层高度(mm)由底层端站楼面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之间的垂直的距离。电梯的运行速度越快，顶层高度一般越高。
（13）底坑深度(mm)由底层端站楼面至井道底面之间的垂直距离。电梯的运行速度越快，底坑一般越深。
（14）井道高度(mm)由井道底面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之间的垂直距离。
（15）井道尺寸(mm)宽*深。
电梯的主要参数是电梯制造厂设计和制造电梯的依据。用户选用电梯时，必须根据电梯的安装使用地点、载运对象等，按标准的规定，正确选择电梯的类别和有关参数与尺寸，并根据这些参数与规格尺寸，设计和建造安装电梯的建筑物，否则会影响电梯的使用效果。
7 电梯的主要组成部分
（1）曳引部分：通常有曳引机和曳引钢丝绳组成。电动机带动曳引机旋转使轿厢上下运动。
（2）轿厢和厅门：轿厢由轿架，轿底，轿壁和轿门组成；厅门一般有封闭式、中分式、双折中分式和直分式等。
（3）电器设备及控制装置：有曳引机，选层器传动及控制柜、轿厢操纵盘、呼梯按钮和厅外指示器组成。
（4）其它装置：对重装置、补偿装置等。
8 电梯的安全保护装置
（1）电磁制动器：装于曳引机轴上，一般采用直流电磁制动器，启动时通电松闸，停层后断电制动。
（2）强迫减速开关：起分别装于井道的顶部和底部，当轿厢驶过端站换速未减速时，轿厢上撞块就触动此开关，通过电器传动控制装置，使电动机强迫减速。
（3）限位开关：当轿厢经过端站平层位置后仍未停车，此限位开关立即动作，切断电源并制动，强迫停车。
（4）行程极限保护开关：当限位开关不起作用，轿厢经过端站时，此开关动作。
（5）急停按钮：装于轿厢司机操纵盘上，发生异常情况时，按此按钮切断电源，电磁制动器制动，电梯紧急停车。
（6）厅门开关：每个厅门都装有门锁开关。仅当厅门关上才允许电梯启动在运行中如出现厅门开关断开，电梯立即停车。
（7）关门安全开关：常见的是装于轿厢门边的安全触板，在关门过程中如安全触板碰到乘客时，发出信号，门电机停止关门，反向开门，延时重新开门，此外还有红外线开关等。
（8）超载开关：当超载时轿底下降开关动作，电梯不能关门和运行。
（9）其它的开关：安全窗开关，钢带轮的断带开关等。
9 电梯的发展概况
随着现代建筑的发展，日益增高的高层建筑已成为现代都市的重要的标志，作为高层建筑的垂直运载工具---电梯得到了快速发展。电梯是服务于三分之一楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直上的倾斜角小于15°的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。它适用于装置在两层以上的建筑内，是输送人员或货物的垂直提升设备的交通工具。追溯电梯这种提升设备的历史，早在公元前我国就有利用人力作动力和简单提升设备，直到现在我国北方部分农村仍用手摇轱辘提取井水的升降提水装置，所以说，我国是世界上最早出现这种提升设备――电梯雏形的国家之一。随着电子工业的发展，新技术、产品不断用于电梯控制系统，如可编程控制器的应用；单片机的应用；无触点半导体逻辑控制晶闸管（俗称可控硅）的应用；集成电路及数字控制、计算机群控制及调频调压技术的应用、拖动系统简化、性能提高等。生活在继续，科技在发展，电梯也在进步。电梯的材质由黑白到彩色，样式由直式到斜式，在操纵控制方面更是步步出新－手柄开关操纵，按钮控制，信号控制，集选控制、人机对话等，多台电梯还出现了并联控制，智能群控；双层轿箱电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势，变速式自动人行道扶梯大大节省了行人的时间；不同外形的扇形、三角形、半棱形、圆形观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。一个半世纪的风风雨雨，翻天覆地的是历史的变迁，永恒不变的是电梯提升现代人生活质量的承诺。
10 电梯技术发展概况
（1）电梯的速度要求越来越快，高速、超高速电梯的数量愈来愈多。
（2）电梯的拖动技术有了较大的发展，直流电梯由于能耗大、维修量大等缺点。逐步被交流电梯所替代，液压电梯由于运行平稳，机房位置灵活等特点，使得在低楼层场合得到愈来愈广泛的应用。交流拖动电梯更是得到迅速的发展，已由以前的变级调速（AC-VP）发展成为调压调速（AC-VV）及调频调压调速（AC-VVVF），使得电梯的速度、加速度控制更加符合人们的生理要求，电梯的舒适感大为改善。
（3）电梯的逻辑控制已从过去简单的继电器——接触器控制发展为可编程序控制器（PLC）和微机控制，控制方式也从手柄控制、信号控制发展为集选控制、并联控制、群控等，电梯可靠性得到很大的提高。
（4）电梯的管理功能不断加强，电梯广泛采用微机控制技术，不断满足拥护的使用功能要求。如紧急停车操作，消防员专用、防捣乱系统等。
（5）智能群控管理得到广泛应用。
（6）机械传动方面，由于国际上机构加工水平的不断提高，使斜齿传动和行星齿轮传动在电梯上的应用日益广泛，已使电梯的传动形式多样化。
11 电梯发展展望
（1）结构不断紧凑化，体积不断轻型化、小巧化。随着新技术、新结构、新材料、新工艺的发展，电梯的机械系统结构简单化、体积小型化、材料轻型化、工艺先进化、外观漂亮化。同时，无机房电梯在新世纪将会有较大速度发展。
（2）技术含量更高，性能更好。
电梯行业技术发展非常迅速，几年前推出的具有先进性能、高舒适性的VVVF电梯，如今已成为电梯行业的标准配置，因为永磁同步无齿轮曳引机具有更节能、更洁净、更安全、更安静、更经济的特点，所以永磁同步曳引机逐步成为新型曳引机的主流；由于永磁技术的先进性，将来很有可能取代VVVF技术。另外，网络控制和智能群控系统以其控制的先进性、快速性、准确性和可靠性亦是电梯的发展潮流。
（3）安装更方便、更快捷
高效、安全、可重复使用的无脚手架安装，将是高层电梯安装的主要方式，随着技术的开发、应用，电梯的硬件系统给安装带来更大的方便，使电梯安装更快、效率更高。此外，电梯的双向安全装置、无底坑、无线控制、绿色环保——安全、环保、节能、舒适，也将是未来电梯的重要发展方向。
2.3电梯的功能
现代电梯主要由拽引机（绞车）、导轨、对重装置、安全装置(如限速器、安全钳和缓冲器等)、信号操纵系统、轿厢与厅门等组成。这些部分分别安装在建筑物的井道和机房中。通常采用钢丝绳摩擦传动，钢丝绳绕过拽引轮，两端分别连接轿厢和平衡重，电动机驱动拽引轮使轿厢升降。电梯要求安全可靠、输送效率高、平层准确和乘坐舒适等。电梯的基本参数主要有额定载重量、可乘人数、额定速度、轿厢外廓尺寸和井道型式等。
12 电梯的工作原理
拽引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在拽引轮和导向轮上，拽引电动机通过减速器变速后带动拽引轮转动，靠拽引绳与拽引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中偏斜或摆动。常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。轿厢是运载乘客或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。补偿装置用来补偿拽引绳运动中的张力和重量变化，使拽引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。安全装置保证电梯运行安全。
13 电梯的运行工作情况
电梯在做垂直运行的过程中，有起点站也有终点站。对于三层以上建筑物内的电梯，起点站和终点站之间还设有停靠站。起点站设在一楼，终点站设在最高楼，设在一楼的起点站常作为基站。起点站和终点站之间的停靠站称为中间站。
各站的厅外设有召唤箱，箱上设置有供乘用人员召唤电梯用的召唤按钮或触钮。一般电梯在两端站的召唤箱上各设置一只按钮或触钮，中间层站的召唤箱上各设置两只按钮或触钮。对于无司机控制的电梯。在各层站的召唤箱上均设置一只按钮或触钮。而电梯的轿厢内都设置有（杂物电梯除外）操纵箱，操纵箱上设置有手柄开关或与层站对应的按钮或触钮，供司机或乘用人员控制电梯上下运行。召唤箱上的按钮或触钮称为指令或触钮，操纵箱上的按钮或触钮称为内指令按钮或触钮。外指令按钮或触钮发出的电信号称为外指令信号。内指令按钮或触钮发出的电信号称为内指令信号。80年代中期后，触钮已被微动按钮所取代。
作为电梯基站的厅外召唤箱，除设置一只召唤按钮或触钮外，还设置一只钥匙开关，以便下班关闭电梯时，司机或管理人员把电梯开到基站后，可以通过专用钥匙扭动钥匙开关，把电梯的厅轿门关闭妥当后，自动切断电梯控制电源或动力源。
电梯的运行工作情况和汽车有共同之处，但是汽车的起动、加速、停靠等全靠司机控制操作，而且在运行过程中可能遇到的情况比较复杂，因此汽车司机必须经过严格的培训和考核。而电梯的自动化程度比较高，一般电梯的司机或乘用人员只需要通过操纵箱上按钮或触钮向电气控制系统下达一个指令，电梯就能自动关门、定向、起动、加速，在预定的层站平层停靠开门。对于自动化程度比较高的电梯，司机或乘用人员一次还可以下达一个一上的指令信号，电梯便能够依次起动和停靠，依次完成任务。
尽管电梯和汽车在运行工作过程有许多不同的地方，但仍有许多共同之处，其中乘客电梯的运行工作情况类似公共汽车，在起点站和终点站之间往返运行，在运行方向前方的停靠站上有顺向的指令信号时，电梯到站能自动平层停靠开门接客。而载货电梯的运行工作情况下则类似卡车，执行任务为一次性的，司机或乘用人员控制电梯上下运行时一般一次只能下达一个指令任务，当一个指令任务完成后才达另一个任务。在执行任务的过程中，从一个层站出发到另一层站时，假若中间层站出现指令信号，一般都不能自动停靠，所以载货电梯的自动化程度比乘客电梯低。
14 方案论证
随着科学技术的发展，今年来，我国的电梯生产技术得到了迅速发展。目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电器控制系统（“早期安装的电梯多位继电器控制系统）、PLC控制系统、微机控制系统。继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点，目前已逐渐被淘汰。微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差，系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷。而PLC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强，设计和调试周期较短等优点，备受人们重视，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，目前也广泛用于传统继电器控制系统的技术改造。
目前国内七八十年代安装的许多电梯电气部分用继电器接触器控制系统，线路复杂，接线多，故障率高，维修保养难，许多已处于闲置状态，其拽引系统多采用交流双速电机系统换速，效率低，调速性能指标较差，严重影响电梯运行质量。由于这些电梯交流调压调速系统，交流双速电机拖动系统性能及乘坐舒适感较差，交流调压调速系统属能耗型调速的机械部分无大问题，为节约资金，大部分老式电梯用户希望对电梯的电气控制系统进行改造，提高电梯的运行性能。因此对电梯控制技术进行研究，寻找适合我国老式电梯的改造方法具有十分重要的意义。
自80年代后期PLC引入我国电梯行业以来，由PLC组成的电梯控制系统被许多电梯制造厂家普遍采用，并形成了一系列的定型产品。在传统继电器系统的改造工程中，PLC系统一直是主流控制系统。
通过多种方案的比较对照，本设计用PLC完成了电梯控制系统。
第三章 系统硬件设计
系统控制核心为plc主机，通过plc输入接口送入plc. 由存储器的plc 软件运算处理，然后经输出接口分别向指层器及召唤指示灯等发出显示信号，向主拖动系统发出控制信号。具体的电梯控制信号原理如图所示。
15 电梯的控制要求
1）当电梯停于某层时，有一高层呼叫时，电梯上升到呼叫层停止。2）当电梯停于某层时，有一低层呼叫时，电梯下降到呼叫层停止。3）当电梯停于某层时，有多高层呼叫时，电梯先上升到较低的呼叫层，停3秒后继上升到高的呼叫层，响应完毕后停止。4）当电梯停于某层时，有多低层呼叫时，电梯先下降到较高的呼叫层，停3秒后继续下降到低的呼叫层，响应完毕后停止。5）当电梯处于上升或上降过程中，任何反向的呼叫均无效。
16 PLC控制系统的设计分析
任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：
1.最大限度地满足被控对象的控制要求
充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。
2.保证PLC控制系统安全可靠
保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。例如：应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。
3.力求简单、经济、使用及维修方便
一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。
17 电梯电气控制系统
3.3.1电气控制系统主回路
根据设计要求，本次设计的电气控制系统主回路原理图如图3-2所示。图中M1，M2为拽引电机和门电机，交流接触器KM1～KM4通过控制两台电动机的运行来控制轿厢和厅门，从而进行对电梯的控制。FR1，FR2为起过载保护作用的热继电器，用于电梯运行过载时断开主电路。FU为熔断器，起过电流保护作用。
3.3.2控制回路
电气控制回路如图3-3所示，该图有电梯上行、电梯下行、电梯开门、电梯关门四部分，当SB5、SB6、SB7中的任意一个被按下时电梯上行，同时指示灯HL1亮；当SB8、SB9、SB10中的任意一个被按下时电梯下行，同时指示灯HL2亮；当电梯到达指定楼层时，对应的指示灯会亮，且延时2S自动开门或手动开门，再经5S自动关门或手动关门。
18 PLC的选择
为了完成设定的控制任务,主要根据电梯控制方式与输入/输出点数和占用内存的多少来确定PLC的机型。本系统为四层楼的电梯,所需输入/输出点数与内存容量估算如下:
1.输入/输出点的估算
采用PLC构成四层简易电梯电气控制系统。电梯的上、下行由一台电动机拖动，电动机正转为电梯上升，反转为下降。一层有上升呼叫按钮SB5，二层有上升呼叫按钮SB6以及下降呼叫按钮SB8，三层有上升呼叫按钮SB7以及下降呼叫按钮SB9，四层有下降呼叫按钮SB10。一至四层有到位行程开关SQ1～SQ4。电梯内有一至四层呼叫按钮SB1～SB4和指示灯H3～H6；电梯开门和关门按钮SB11和SB12，电梯开门和关门分别通过电磁铁KM3和KM4控制。轿厢上行和下行由接触器KM1和KM2控制。
输入点共有16个，输出点共有10个,总共26个。
2.内存容量的估算
用户控制程序所需内存容量与内存利用率、输入/输出点数、用户的程序编写水平等因素有关。因此，在用户程序编写前只能根据输入/输出点数、控制系统的复杂程度进行估算。本系统有开关量I/O总点数有26个，模拟量I/O数为0个。利用估算PLC内存总容量的计算公式:
所需总内存字数=开关量I/O总点数×(10～15)+模拟量I/O总点数×(150～250)再按30%左右预留余量。估算本系统需要约1K字节的内存容量。
综合I/O点数以及内存容量，S7—200的CPU226输入/输出点数为24／16，足以满足要求。
19 交流异步电机的选用
1.拽引电机的选用
根据电梯载重量等参数的要求，电梯轿厢的拽引选用一30KW的三相异步电动机，传动采用蜗轮蜗杆，带动卷线轮拽引轿厢上升。电机反转时，卷线轮反转放绳，轿厢在自重作用下下降。采用蜗轮蜗杆可防止电机断电时轿厢掉落。
型号为YB200L1-2的电机额定转速高，起动电流倍数较大，不利于稳定运行；而型号为YB200L1-4的电机虽然额定转速较低，但其额定电流符合要求，效率也较高，根据参数及控制要求应选用YB200L1-4交流异步电机。
本设计所用型号为YB200L1-4的电机参数为：
额定转速：1470转/分，
额定电流：56.83A，
效率0.922，
功率因数0.87，
起动电流倍数为7.0，
堵转转矩倍数为2.0，
最大转矩形倍数为2.2。
2.门电机的选用
电梯所用门电机应能够保证起动电流小，可以频繁的起动和制动，运行噪声小，振动小，散热好。所以选用额定功率为200W的三相交流异步电机YTD150-6。其参数如下：
额定转矩: 3.2Nm,
额定转速：570/min,
空载转速：598/min,
堵转转矩: 9.0Nm,
效率：0.62，
堵转电流：6A，
噪音 ≤48dB(A)。
第四章 系统软件设计
20电梯上行
a.当电梯停于1楼（1F）或2F、3F时，4楼呼叫，则上行到4楼碰到行程开关 后停止。
b.电梯停于1F或2F，3F呼叫，则上行，碰到3楼行程开关后停止。
c.电梯停于1F，2F呼叫，则上行，碰到2F行程开关后停止。
d.电梯停于1F，2F，3F同时呼叫，则电梯上行到2F后，听5S，继续上行到3F后停止。
e．电梯停于1F，3F、4F同时呼叫，电梯上行到3楼，停5秒，继续上行到4楼停止。
f.电梯停于1楼，2楼、4楼同时呼叫电梯上行到2楼，停5秒，继续上行到4楼停止。
g.电梯停于1楼，2、3、4楼同时呼叫电梯上行到2楼，停5秒，继续上行到3楼，停5秒，再继续上行到4楼停止。
h.电梯停于2楼，3、4楼同时呼叫，电梯上行到3楼，停5秒，继续上行到4楼停止。
21 电梯下行
a.电梯停于4楼或3楼或2楼，1楼呼叫，电梯下行到1楼停止。
b.电梯停于4楼或3楼，2楼呼叫，电梯下行到2楼停止。
c.电梯停于4楼，3楼呼叫，电梯下行到3楼停止。
d.电梯停于4楼，3楼、2楼同时呼叫，电梯下行到3楼，停5秒，继续下行到2楼停止。
f.电梯停于4楼，2楼、1楼同时呼叫，电梯下行到2楼，停5秒，继续下行到1楼停止。
g.电梯停于4楼，3楼、2楼、1楼同时呼叫，电梯下行到3楼，停5秒，继续下行到2楼，停5秒，再到1楼停止。
22 第五章 电梯PLC的调试与安装
23 模拟调试
模拟调试可以在输入端接上手动按钮，而在PLC的输出指示灯上看输出。这种调试比较抽象，输入信号完全靠手动来控制。如按下X4是三层内呼，如此时电梯不在三层，则对应输出指示灯亮，然后依次通过手动来控制接近开关按钮，到第三层时电动机停转，输出指示灯灭。其它层的运行模拟调试同理。
24 安装调试
安装调试过程是一个比较复杂且耗时间的过程，首先要确定器件型号。选择器件型号除了要考虑机械设备、电压、电流外，还要考虑经济实用及美观问题。内选、外召唤信号指示灯可统一使用24V，这样可以用一个电源供电。不仅可以简化布线的繁杂，而且可以减少器件的使用，节省开支。接近开关可用KCB—1型双稳态磁保开关，功率为100W，这种开关完全是靠磁性动作，不需电源。这样不仅接线方便，而且可以节省一个电源。变压器型号是BK—50，主要用到24V和5V。5V用在层楼显示上。在正反转线路中，交流接触器型号是 B—16型，此接触器线圈电压为220V，这是在购买接触器时特别注意的问题。因为PLC输出外部电源不能超过250V ，所以选用接触器线圈电压为220V的型号。另外还有空气开关、热继电器、电动机等等，这里不必一一详述。所有的器件都备好后，接下来就是安装。主电路及PLC都装在控制柜内，这就要考虑到互相干扰的问题，主要是接触器、空气开关和PLC之间的干扰，所以要相隔一定的距离，在安装接近开关时还要考虑到一个动作范围，要确保轿厢正好在每层中间停靠。按钮、指示灯或数码显示也按照同样原则接线。所有的元器件都按照一定的编号安装好后，确保无误后，就可以调试了。由于调试过程中，输入输出点比较多，且完成一个动作所涉及的开关、按钮、输出显示也比较多。所以这里不一一说明。只对动作中一部分加以说明。
5.2.1单指令运行调试
这是一种最简单的调试方法，检查所设计的程序在完成其最简单的控制功能时是否会发生错误。若各种调试无错误，则再用复杂的方法进行调试。单指令运行调试的具体内容如下：假定电梯的轿厢在一楼，数码管显示为“1”，此时按下三楼的内指令按钮X5，三楼内指令显示Y35亮。电梯关门后，开始上行，当轿厢上升到三楼后，数码管显示为“3”楼的内指令显示信号Y35消除。
5.2.2复杂运行调试
首先必须弄清楚各种按钮的常开与常闭触点。布线时，一定要标号，以备维修查找方便。线头不能过长或过短。线头过长会碰到一起，引起短路。线头过短，过细，固定牢靠性又成问题。布线时还要考虑美观性。一根线的布置不会有太多问题，但是成百上千根线就有美观性可言。因此，接线槽、扎带、套管就成为必不可少的辅件。交流输入输出信号与直流输入输出信号分别使用各自的电缆。为了防止轿厢冲顶和蹲底，当电梯运行到顶层或底层时，可采取双重强迫停车。
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