基于PLC電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、編號(hào) 畢業(yè)論文題 目基于plc電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 系 部電氣工程系專 業(yè)機(jī)電一體化班 級(jí)490940指導(dǎo)教師 顧問(wèn)教師 二一二年六月摘 要隨著現(xiàn)代城市的發(fā)展，高層建筑日益增多，電梯成為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚拇焦ぞ?。電梯性能的好壞?duì)人們生活的影響越來(lái)越顯著，因此必須努力提高電梯系統(tǒng)的性能，保證電梯的運(yùn)行既高效節(jié)能又安全可靠。傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)采用的是繼電器邏輯控制電路，這種控制易出故障，維護(hù)不便，運(yùn)行壽命短，占地空間大，正逐步被淘汰。為了提高自動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性和設(shè)備的工作效率，設(shè)計(jì)了一套以plc為核心控制器的電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)，用來(lái)取代以往的較復(fù)雜的繼電器接觸器控制。因?yàn)樵诤诵?/p>

2、控制部分采用的是軟件程序控制，從而在保證電梯正常運(yùn)行這個(gè)要求的情況下，大大的提高了電梯故障檢查與維修的方便性和容易性，同時(shí)還克服了手動(dòng)操作所帶來(lái)的一些人為干擾因素，取得了良好的預(yù)期效果。關(guān)鍵詞：電梯、plc、梯形圖目錄第一章 緒論11.1可編程序控制器與繼電器在電梯控制中的應(yīng)用比較11.2 電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及存在問(wèn)題11.2.1電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)11.2.2電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題11.3 plc及其在電梯控制中的應(yīng)用特點(diǎn)21.3.1 plc 的特點(diǎn)21.3.2 plc 控制電梯的優(yōu)點(diǎn)3第二章 plc的基本知識(shí)42.1可編程控制器的基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)42.1.1 plc的性能指標(biāo)和分類

3、42.1.2 plc系統(tǒng)的組成52.2可編程序控制器的工作方式52.2.1 plc的掃描工作方式52.2.2 plc的程序執(zhí)行過(guò)程62.2.3 plc的掃描周期72.2.4 plc的io響應(yīng)時(shí)間7第三章 電梯設(shè)備及電梯發(fā)展動(dòng)態(tài)83.1電梯的出現(xiàn)及發(fā)展83.2 電梯設(shè)備93.2.1電梯的分類93.2.2電梯的主要組成部分93.2.3電梯的安全保護(hù)裝置93.2.4電梯技術(shù)發(fā)展情況103.2.5電梯發(fā)展展望10第四章 電梯軟件設(shè)計(jì)124.1控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案124.2 io分配表124.3外部接線圖144.4 軟件系統(tǒng)154.5 plc梯形圖15第五章 總結(jié)與展望18致 謝19參考文獻(xiàn)20第一章

4、緒論1.1可編程序控制器與繼電器在電梯控制中的應(yīng)用比較在電梯的電氣系統(tǒng)中，邏輯判斷起著主要的作用，其控制系統(tǒng)必須起動(dòng)各種控制信號(hào)和執(zhí)行元件（如接觸器、繼電器、發(fā)光指示器、電動(dòng)機(jī)以及電子元件、電力電子器件等），要達(dá)到這些控制目的，其方法有：（1）繼電器接觸器控制系統(tǒng)：這種控制系統(tǒng)是早期電梯多采用的一種控制系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：與其它控制系統(tǒng)比較，其簡(jiǎn)單、易于理解和掌握、價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：動(dòng)合觸點(diǎn)易磨損，且電接觸不良；體積大；控制系統(tǒng)耗能大、動(dòng)作噪聲大；維修保養(yǎng)工作量大、費(fèi)用高。因此這種控制系統(tǒng)僅用于速度不高、性能要求也不高的電梯中。（2）plc控制系統(tǒng)：plc充分利用了微型計(jì)算機(jī)的原理和技術(shù)，保留計(jì)算機(jī)控制

5、的優(yōu)點(diǎn)，而克服了它的缺點(diǎn)。它具有強(qiáng)大的生命力，各工業(yè)部門紛紛用它來(lái)改造舊有的電梯控制電路，取得了明顯的效果?？傊琾lc是采用微機(jī)技術(shù)制造的通用自動(dòng)控制設(shè)備，它能控制開(kāi)關(guān)量、模擬量、具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、并具有完成邏輯判斷、定時(shí)、計(jì)數(shù)、記憶和算術(shù)、運(yùn)算等功能，可以取代繼電器為主的各種控制設(shè)備。它不僅能用于控制機(jī)械設(shè)備、流水線和各種設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程，將plc用于控制電梯各種操作和處理相關(guān)信息也是可行的。1.2 電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及存在問(wèn)題1.2.1 電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)（1）所有控制功能及信號(hào)處理均由硬件實(shí)現(xiàn)，線路直觀，易于理解和掌握，適合于一般技術(shù)人員和技術(shù)工人所掌握。（2）系統(tǒng)

6、的保養(yǎng)、維修及故障檢查無(wú)需較高的技術(shù)和特殊的工具、儀器。（3）大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價(jià)格便宜。（4）多年來(lái)我國(guó)一直生產(chǎn)這類電梯，技術(shù)成熟，已形成系列化產(chǎn)品，技術(shù)資料圖紙齊全，熟悉掌握的人員較多。1.2.2 電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題（1）系統(tǒng)觸點(diǎn)繁多接線線路復(fù)雜，且觸點(diǎn)容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而故障率較高。（2）普通控制電器及硬件接線方法難以實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制功能，使系統(tǒng)的控制功能不易增加，技術(shù)水平難以提高。（3）電磁機(jī)構(gòu)及觸點(diǎn)動(dòng)作速度比較慢，機(jī)械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度難以提高。（4）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機(jī)械動(dòng)作噪音大。（5）由于線路復(fù)雜，易出現(xiàn)故障，因而保養(yǎng)維修

7、工作量大，費(fèi)用高；而且檢查故障困難，費(fèi)時(shí)費(fèi)工。電梯繼電器控制系統(tǒng)故障率高，大大降低了電梯的可靠性和安全性，經(jīng)常造成停梯，給乘用人員帶來(lái)不便和驚擾。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會(huì)造成電梯機(jī)械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故 。1.3 plc及其在電梯控制中的應(yīng)用特點(diǎn)1.3.1 plc 的特點(diǎn)plc 是一種用于工業(yè)自動(dòng)化控制的專用計(jì)算機(jī)，實(shí)質(zhì)上屬于計(jì)算機(jī)控制方式。plc 與普通微機(jī)一樣。以通用或?qū)Ｓ?cpu 作為字處理器，實(shí)現(xiàn)字運(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，另外還有位處理器（布爾處理器），進(jìn)行點(diǎn)（位）運(yùn)算與控制。plc 控制一般具有可靠性高、易操作、維修。編程簡(jiǎn)單、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。對(duì)可維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的

8、有效性和可維修性：（1）plc 不需要大量的活動(dòng)元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡(jiǎn)單，維修時(shí)間短。（2）plc 采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如，冗余設(shè)計(jì)，斷電保護(hù)，故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等，提高了 mttf（平均無(wú)故障時(shí)間），使可靠性提高。（3）plc 有較高的易操作性，它具有編程簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易等特點(diǎn)，一般不易發(fā)生操作的錯(cuò)誤。（4）plc 是為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制而專門設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比通用計(jì)算機(jī)更簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言和更可靠的硬件。采用了精簡(jiǎn)化的編程語(yǔ)言，編程錯(cuò)誤率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計(jì)的硬件使可靠性大大提高。（5）在 plc 的硬件

9、方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件；采用先進(jìn)的工藝制造流水線制造；對(duì)干擾的屏蔽、隔離和濾波等；對(duì)電源的斷電保護(hù)；對(duì)存儲(chǔ)器內(nèi)容的保護(hù)等。（6）plc 的軟件方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如，采用軟件濾波等；軟件自診斷；簡(jiǎn)化編程語(yǔ)言等。plc 的易操作性表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面：（1）操作方便plc 的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數(shù) plc 采用編程器進(jìn)行輸入和更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對(duì)大中型的 plc，編程器采用了 crt 屏幕顯示，因此，程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需要的地址編號(hào)或接點(diǎn)號(hào)進(jìn)行搜索或順序?qū)ふ?，?/p>

10、后進(jìn)行更改。更改的信息可在液晶屏或 crt 上顯示。（2）編程方便plc 有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可供使用。對(duì)電氣技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。采用布爾助記符編程語(yǔ)言，十分有助于編程人員的編程。（3）維修方便plc 具有的自診斷功能對(duì)維修人員維修技能的要求減低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快的找到故障的部位，以便維修。plc 的靈活性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）編程的靈活性。plc 采用的編程語(yǔ)言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語(yǔ)句描述編程語(yǔ)言。編程方法的多樣性使編程方便、應(yīng)用面拓展。（2）擴(kuò)展的靈活性。plc 的擴(kuò)展靈活性是它的一

11、個(gè)重要特點(diǎn)。它可根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不同，即可進(jìn)行容量的擴(kuò)展、功能的擴(kuò)展、應(yīng)用和控制范圍的擴(kuò)展。（3）操作的靈活性。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得十分容易1.3.2 plc控制電梯的優(yōu)點(diǎn)（1）在電梯控制中采用了 plc，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行的自動(dòng)控制，可靠性大大提高。（2）去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部線路簡(jiǎn)化。（3）plc 可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。（4）plc 可進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警顯示，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修。（5）用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運(yùn)行效率。（6）更改控制方案時(shí)不需改動(dòng)硬件接線。此外，微機(jī)控制系統(tǒng)雖在智能控制方面有較強(qiáng)的功能，但

12、也存在抗擾性差，系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)等缺陷而沒(méi)被廣泛采用。plc控制系統(tǒng)由于運(yùn)行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強(qiáng)，設(shè)計(jì)和調(diào)試周期短等優(yōu)點(diǎn)，倍受人們重視等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。第二章 plc的基本知識(shí)2.1可編程控制器的基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)plc是一種數(shù)字式的電子裝置。它使用可編程序的存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)指令，實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)和算術(shù)運(yùn)算等功能，用來(lái)對(duì)各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。1982年，國(guó)際電工委員會(huì)(international electrical committee iec)頒布了plc標(biāo)準(zhǔn)草案，1985年提交了第2版，1987年的第3

13、版對(duì)plc作了如下的定義:plc是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸人和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。plc及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。上述的定義表明，plc是一種能直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境的數(shù)字電子裝置，它與其他順序控制裝置不同的特點(diǎn)。2.1.1 plc的性能指標(biāo)和分類（1）plc的主要性能指標(biāo)：1、輸入輸出點(diǎn)數(shù)（io點(diǎn)數(shù)）io點(diǎn)數(shù)是指可編程序控制器外部輸入、輸出端子數(shù)的總和。它標(biāo)志著

14、可以接多少個(gè)開(kāi)關(guān)、按鈕和可以控制多少個(gè)負(fù)載。l 2、存儲(chǔ)容量；存儲(chǔ)容量是指可編程序控制器內(nèi)部用于存放用戶程序的存儲(chǔ)器容量，一般以步為單位，二進(jìn)制16位即一個(gè)字為一步。l 3、掃描速度一般以執(zhí)行1000步指令所需時(shí)間來(lái)衡量，單位為ms/k步，也有以執(zhí)行一步指令所需時(shí)間來(lái)計(jì)算的，單位用s/步。l 4、功能擴(kuò)展能力可編程序控制器除了主模塊之外，通常都可配備一些可擴(kuò)展模塊，以適應(yīng)各種特殊應(yīng)用的需要，如ad模塊、da模塊、位置控制模塊等。l 5、指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)是指一臺(tái)可編程序控制器指令的總和，它是衡量可編程序控制器功能強(qiáng)弱的主要指標(biāo)。（2）plc的分類：通常，plc產(chǎn)品可按結(jié)構(gòu)形式、控制規(guī)模等進(jìn)行分類

15、。按結(jié)構(gòu)形式不同, 可以分為整體式和模塊式兩類。按控制規(guī)模大小、則可以分為小型、中型和大型plc三種類型。2.1.2 plc系統(tǒng)的組成plc是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動(dòng)控制裝置，其硬件結(jié)構(gòu)與微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相似。plc也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。（1）plc的硬件結(jié)構(gòu)一套plc系統(tǒng)在硬件上由基本單元（包含中央處理單元、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口、內(nèi)部電源）、io擴(kuò)展單元及外部設(shè)備組成。（2）plc的軟件plc的軟件系統(tǒng)指plc所使用的各種程序的集合，它由系統(tǒng)程序（系統(tǒng)軟件）和用戶程序（應(yīng)用軟件）組成。系統(tǒng)程序：包括監(jiān)控程序、輸入譯碼程序及診斷程序等。用戶程序是用戶根據(jù)控制要求，

16、用plc的編程語(yǔ)言（如梯形圖）編制的應(yīng)用程序。2.2 可編程序控制器的工作方式2.2.1 plc的掃描工作方式可編程序控制器在進(jìn)入run狀態(tài)之后，采用循環(huán)掃描方式工作。從第一條指令開(kāi)始，在無(wú)中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲(chǔ)的地址號(hào)遞增的順序逐條執(zhí)行程序，即按順序逐條執(zhí)行程序，直到程序結(jié)束。然后再?gòu)念^開(kāi)始掃描，并周而復(fù)始地重復(fù)進(jìn)行。在程序執(zhí)行階段，plc對(duì)程序按順序進(jìn)行掃描執(zhí)行。若程序用梯形圖來(lái)表示，則總是按先上后下，先左后右的順序進(jìn)行。當(dāng)遇到程序跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來(lái)決定程序是否跳轉(zhuǎn)。當(dāng)指令中涉及到輸入、輸出狀態(tài)時(shí)，plc從輸入映像寄存器和元件映象寄存器中讀出，根據(jù)用戶程序進(jìn)行

17、運(yùn)算，運(yùn)算的結(jié)果再存入元件映象寄存器中。對(duì)于元件映象寄存器來(lái)說(shuō)，其內(nèi)容會(huì)隨程序執(zhí)行的過(guò)程而變化。plc的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲(chǔ)器中順序排列。在無(wú)跳轉(zhuǎn)指令的情況下，cpu從第一條指令開(kāi)始執(zhí)行，逐條順序地執(zhí)行用戶程序，直到用戶程序結(jié)束，執(zhí)行指令時(shí)，從元件映像存儲(chǔ)區(qū)中讀出元件的狀態(tài)及當(dāng)前值，并據(jù)指令的需要進(jìn)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算及賦值操作，最后的運(yùn)算結(jié)果寫入到線圈或輸出類指令對(duì)應(yīng)的元件映像存儲(chǔ)區(qū)中。可編程序控制器工作時(shí)的掃描過(guò)程如圖2-1所示，包括五個(gè)階段：內(nèi)部處理、通信處理、輸入掃描、程序執(zhí)行、輸出處理。plc完成一次掃描過(guò)程所需的時(shí)間稱為掃描周期。掃描周期的長(zhǎng)短與用戶程序的長(zhǎng)度和掃描速度

18、有關(guān)。開(kāi)始內(nèi)部處理通信處理run方式？輸入掃描程序執(zhí)行輸出處理ny 圖2-1 plc的掃描過(guò)程2.2.2 plc的程序執(zhí)行過(guò)程plc的程序的執(zhí)行過(guò)程一般可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)主要階段，如圖2-2所示。（1）輸入采樣階段 在輸入采樣階段，plc以掃描工作方式按順序?qū)λ休斎攵说妮斎霠顟B(tài)進(jìn)行采樣，并存入輸入映象寄存器中，此時(shí)輸入映象寄存器被刷新。（2）程序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段，plc對(duì)程序按順序進(jìn)行掃描執(zhí)行。若程序用梯形圖來(lái)表示，則總是按先上后下，先左后右的順序進(jìn)行（3）輸出刷新階段 當(dāng)所有程序執(zhí)行完畢后，進(jìn)入輸出處理階段。在這一階段里，plc將輸出映象寄存器中與輸出有關(guān)的狀態(tài)

19、（輸出繼電器狀態(tài)）轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，并通過(guò)一定方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 輸入端子輸入映象寄存器輸出映像寄存器輸出鎖存器輸出端子輸入 .輸出程序執(zhí)行階段輸入采樣階段輸出刷新階段x001y001y001m1讀讀圖2-2 plc的程序執(zhí)行過(guò)程2.2.3 plc的掃描周期在plc的實(shí)際工作過(guò)程中，每個(gè)掃描周期除了前面所講的輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段外，還要進(jìn)行自診斷、與外設(shè)（如編程器、上位計(jì)算機(jī)）通信等處理。即一個(gè)掃描周期還應(yīng)包含自診斷及與外設(shè)通信等時(shí)間。2.2.4 plc的io響應(yīng)時(shí)間plc采用集中io刷新方式，在程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，輸入映像寄存器區(qū)的內(nèi)容也

20、不會(huì)改變，還會(huì)影響本次循環(huán)的掃描結(jié)果。輸出信號(hào)的變化滯后于輸入信號(hào)的變化，這產(chǎn)生了plc的輸入輸出響應(yīng)滯后現(xiàn)象，最大滯后時(shí)間為2-3個(gè)掃描周期。第三章 電梯設(shè)備及電梯發(fā)展動(dòng)態(tài)3.1電梯的出現(xiàn)及發(fā)展1854 年，在紐約水晶宮舉行的世界博覽會(huì)上，美國(guó)人伊萊沙格雷夫斯奧的斯第一次向世人展示了他的發(fā)明-歷史上第一部安全升降梯。從那以后，升降梯在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。以?shī)W的斯的名字而命名的電梯公司也開(kāi)始了她輝煌的旅程。150 年以來(lái)，她已經(jīng)發(fā)展成為世界、亞洲和中國(guó)領(lǐng)先的電梯公司。自從我國(guó)實(shí)行改革開(kāi)放政策以來(lái)，全國(guó)各地高層建筑不斷涌現(xiàn)，作為高樓的垂直交通工具電梯，其需求量日益增長(zhǎng)。各種類型、規(guī)格繁多的

21、電梯已在高樓內(nèi)投入運(yùn)行。為了確保電梯正常運(yùn)行、安全使用，必須要了解電梯、熟悉電梯、管理電梯、維護(hù)好電梯。20世紀(jì)初，美國(guó)出現(xiàn)了曳引式電梯，其結(jié)構(gòu)是鋼絲繩懸掛在曳引輪上，一端與轎廂連接，而另一端與對(duì)重連接，隨曳引輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，靠鋼絲繩與曳引輪槽之間的摩擦力使轎廂與對(duì)重作一升一降的相反運(yùn)動(dòng)。顯然，鋼絲繩不用纏繞，因此鋼絲繩的長(zhǎng)度和股數(shù)均不受限，當(dāng)然轎廂的載重以及提升高度就得到了提高，從而滿足了人們對(duì)電梯的使用需求。因此，近一百年來(lái)，曳引式電梯一直受到重視，并發(fā)展沿用至今。 在后來(lái)的幾十年里，電梯的自動(dòng)平層控制系統(tǒng)以及1轎廂 2曳引輪 3對(duì)重 ，通過(guò)變換電動(dòng)機(jī)極數(shù)的調(diào)速方法來(lái)調(diào)整電梯的運(yùn)行速度的技術(shù)相繼

22、研制成功，1933年世界上第一臺(tái)運(yùn)行速度為6m/s的電梯被安裝在美國(guó)紐約的帝國(guó)大廈。第二次世界大戰(zhàn)后，建筑業(yè)的發(fā)展促使電梯進(jìn)入了高峰發(fā)展時(shí)期，代表新技術(shù)的電子技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電梯領(lǐng)域的同時(shí)，陸續(xù)出現(xiàn)了群控電梯、超高速電梯、交流變頻變壓調(diào)速電梯。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，晶閘管變流裝置越來(lái)越多地用于電梯系統(tǒng)，使電梯的拖動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化，性能提高。同時(shí)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的研制和開(kāi)發(fā)，使交流電梯的調(diào)速性能有了明顯的改善。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)定子供電電壓與頻率電梯運(yùn)行速度的調(diào)壓調(diào)頻技術(shù)研制成功，出現(xiàn)了交流變壓變頻（vvvf）調(diào)速電梯，開(kāi)拓了電梯拖動(dòng)的新領(lǐng)域。1993年，日本生產(chǎn)了12.5m/s的

23、世界高速交流變壓變頻調(diào)速電梯，結(jié)束了直流電梯獨(dú)占高速領(lǐng)域的歷史。電梯發(fā)展的今天，在使用需求和新技術(shù)應(yīng)用方面都進(jìn)入到全面發(fā)展時(shí)期，隨著智能化、信息化建筑的興起與完善，要求電梯不只是完成垂直運(yùn)輸?shù)幕竟δ?，還應(yīng)以人為本提高舒適度，特別從電梯運(yùn)行的控制智能化角度考慮，電梯的優(yōu)質(zhì)服務(wù)不再是單一的“時(shí)間最短”問(wèn)題，而是采用模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等方法，以期實(shí)現(xiàn)單梯與群控管理的最佳模式。合理的配置與使用遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷、節(jié)能以及減少環(huán)境污染等。本文中著重研究電梯的升降控制邏輯，不著重主電動(dòng)機(jī)的升降速度以及電梯的安全保護(hù)措施。3.2 電梯設(shè)備3.2.1 電梯的分類電梯的分類有各式各樣：（1）按速度分

24、類：低速電梯 1m/s以下，高速電梯 2-3m/s，超高速電梯 3-10m/s。（2）按用途分類：乘客電梯、住宅電梯、觀光電梯、載貨電梯、客貨兩用電梯、車輛電梯、其他電梯。（3）按拖動(dòng)方式分類：交流電梯、直流電梯、液壓電梯、齒輪齒條電梯、螺桿式電梯。（4）按有無(wú)司機(jī)分類：有司機(jī)電梯、無(wú)司機(jī)電梯、有/無(wú)司機(jī)電梯。（5）按控制方式分類：手柄操縱控制電梯、按鈕控制電梯、信號(hào)控制電梯、集選控制電梯、群控電梯。（6）按曳引機(jī)結(jié)構(gòu)分類：有齒曳引機(jī)電梯、無(wú)齒曳引機(jī)電梯。（7）其它分類方式：按轎廂尺寸的大小分類時(shí)，經(jīng)常使用“小型”、“超大型”等詞來(lái)描述電梯。按機(jī)房位置不同可分為：機(jī)房位于井道頂部的上置式電梯；

25、機(jī)房底部的下置式電梯。3.2.2 電梯的主要組成部分（1）曳引部分：通常有曳引機(jī)和曳引鋼絲繩組成。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)曳引機(jī)旋轉(zhuǎn)使轎廂上下運(yùn)動(dòng)。（2）轎廂和廳門：轎廂由轎架，轎底，轎壁和轎門組成；廳門一般有封閉式、中分式、雙折中分式和直分式等。（3）電器設(shè)備及控制裝置：有曳引機(jī)，選層器傳動(dòng)及控制柜、轎廂操縱盤、呼梯按鈕和廳外指示器組成。（4）其它裝置：對(duì)重裝置、補(bǔ)償裝置等。3.2.3 電梯的安全保護(hù)裝置（1）電磁制動(dòng)器：裝于曳引機(jī)軸上，一般采用直流電磁制動(dòng)器，啟動(dòng)時(shí)通電松閘，停層后斷電制動(dòng)。（2）強(qiáng)迫減速開(kāi)關(guān)：分別裝于井道的頂部和底部，當(dāng)轎廂駛過(guò)端站換速未減速時(shí)，轎廂上撞塊就觸動(dòng)此開(kāi)關(guān)，通過(guò)電器傳動(dòng)控制

26、裝置，使電動(dòng)機(jī)強(qiáng)迫減速。（3）限位開(kāi)關(guān)：當(dāng)轎廂經(jīng)過(guò)端站平層位置后仍未停車，此限位開(kāi)關(guān)立即動(dòng)作，切斷電源并制動(dòng)，強(qiáng)迫停車。（4）行程極限保護(hù)開(kāi)關(guān)：當(dāng)限位開(kāi)關(guān)不起作用，轎廂經(jīng)過(guò)端站時(shí)，此開(kāi)關(guān)動(dòng)作。（5）急停按鈕：裝于轎廂司機(jī)操縱盤上，發(fā)生異常情況時(shí)，按此按鈕切斷電源，電磁制動(dòng)器制動(dòng)，電梯緊急停車。（6）廳門開(kāi)關(guān)：每個(gè)廳門都裝有門鎖開(kāi)關(guān)。僅當(dāng)廳門關(guān)上才允許電梯啟動(dòng)；在運(yùn)行中如出現(xiàn)廳門開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，電梯立即停車。（7）關(guān)門安全開(kāi)關(guān)：常見(jiàn)的是裝于轎廂門邊的安全觸板，在關(guān)門過(guò)程中如安全觸板碰到乘客時(shí)，發(fā)出信號(hào)，門電機(jī)停止關(guān)門，反向開(kāi)門，延時(shí)重新開(kāi)門，此外還有紅外線開(kāi)關(guān)等。（8）超載開(kāi)關(guān)：當(dāng)超載時(shí)轎底下降開(kāi)關(guān)動(dòng)

27、作，電梯不能關(guān)門和運(yùn)行。（9）其它的開(kāi)關(guān)：安全窗開(kāi)關(guān)，鋼帶輪的斷帶開(kāi)關(guān)等。3.2.4 電梯技術(shù)發(fā)展情況電梯的速度要求越來(lái)越快，高速、超高速電梯的數(shù)量愈來(lái)愈多。電梯的拖動(dòng)技術(shù)有了較大的發(fā)展，直流電梯由于能耗大、維修量大等缺點(diǎn)。逐步被交流電梯所替代，液壓電梯由于運(yùn)行平穩(wěn)，機(jī)房位置靈活等特點(diǎn)，使得在低樓層場(chǎng)合得到愈來(lái)愈 廣泛的應(yīng)用。交流拖動(dòng)電梯更是得到迅速的發(fā)展，已由以前的變級(jí)調(diào)速（ac-vp）發(fā)展成為調(diào)壓調(diào)速（ac-vv）及調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速（ac-vvvf），使得電梯的速度、加速度控制更加符合人們的生理要求，電梯的舒適感大為改善。電梯的邏輯控制已從過(guò)去簡(jiǎn)單的繼電器接觸器控制發(fā)展為可編程序控制器（plc

28、）和微機(jī)控制，控制方式也從手柄控制、信號(hào)控制發(fā)展為集選控制、并聯(lián)控制、群控等，電梯可靠性得到很大的提高。電梯的管理功能不斷加強(qiáng)，電梯廣泛采用微機(jī)控制技術(shù)，不斷滿足擁護(hù)的使用功能要求。如緊急停車操作，消防員專用、防搗亂系統(tǒng)等。機(jī)械傳動(dòng)方面，由于國(guó)際上機(jī)構(gòu)加工水平的不斷提高，使斜齒傳動(dòng)和行星齒輪傳動(dòng)在電梯上的應(yīng)用日益廣泛，已使電梯的傳動(dòng)形式多樣化。3.2.5 電梯發(fā)展展望（1）結(jié)構(gòu)不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化。隨著新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的發(fā)展，電梯的機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化、體積小型化、材料輕型化、工藝先進(jìn)化、外觀漂亮化。同時(shí)，無(wú)機(jī)房電梯在新世紀(jì)將會(huì)有較大速度發(fā)展。（2）技術(shù)含量更高，性能

29、更好。電梯行業(yè)技術(shù)發(fā)展非常迅速，幾年前推出的具有先進(jìn)性能、高舒適性的vvvf 電梯，如今已成為電梯行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)配置，因?yàn)橛来磐綗o(wú)齒輪曳引機(jī)具有更節(jié)能、更潔凈、更安全、更安靜、更經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，所以永磁同步曳引機(jī)逐步成為新型曳引機(jī)的主流；由于永磁技術(shù)的先進(jìn)性，將來(lái)很有可能取代vvvf 技術(shù)。另外，網(wǎng)絡(luò)控制和智能群控系統(tǒng)以其控制的先進(jìn)性、快速性、準(zhǔn)確性和可靠性亦是電梯的發(fā)展潮流。（3）安裝更方便、更快捷高效、安全、可重復(fù)使用的無(wú)腳手架安裝，將是高層電梯安裝的主要方式，隨著技術(shù)的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用，電梯的硬件系統(tǒng)給安裝帶來(lái)更大的方便，使電梯安裝更快、效率更高。此外，電梯的雙向安全裝置、無(wú)底坑、無(wú)線控制、綠色環(huán)保

30、安全、環(huán)保、節(jié)能、舒適，也將是未來(lái)電梯的重要發(fā)展方向第四章 電梯軟件設(shè)計(jì)4.1控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案程序總體設(shè)計(jì)時(shí)，需要充分考慮到乘客乘坐電梯時(shí)的隨機(jī)性、突發(fā)性和不確定性：也需充分考慮到乘客的思維方式與習(xí)慣動(dòng)作等因素，采用智能邏輯控制策略，實(shí)現(xiàn)電梯的全數(shù)字化控制，其目的是使電梯的運(yùn)行能反映人的智慧。整個(gè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)遵循如下原則：（1）電梯由乘客控制執(zhí)行；（2）行車方向由內(nèi)選信號(hào)和外呼梯信號(hào)決定，順向優(yōu)先執(zhí)行；（3）無(wú)論電梯運(yùn)行于何種狀態(tài)，只要有內(nèi)選信號(hào)時(shí)，優(yōu)先響應(yīng)內(nèi)選行車方向；（4）停層時(shí)有自動(dòng)開(kāi)門信號(hào)；（5）平層精確定位控制；（6）樓層自動(dòng)控制與顯示；（7）上、下行自動(dòng)控制與顯示。4.2 i

31、o分配表電梯信號(hào)控制基本由plc軟件實(shí)現(xiàn)（本文以三層電梯控制為例）。三層電梯的輸入點(diǎn)如下：（1）內(nèi)選召喚按鈕：位于轎廂內(nèi)，對(duì)應(yīng)每層各有一個(gè)；（2）外選召喚按鈕：一層只有上呼，二層有上呼和下呼，三層只有下呼；（3）平層電磁傳感器檢測(cè)：位于井道內(nèi)每一層的相應(yīng)位置上，每層各有一個(gè)；三層電梯的輸出點(diǎn)如下：（1）交流繼電器：共四個(gè)，用于控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向；（2）內(nèi)選指示燈：對(duì)應(yīng)內(nèi)選召喚按鈕，共三個(gè)；（3）外呼指示燈：對(duì)應(yīng)外呼召喚按鈕，共四個(gè)；（4）樓層顯示：每層一個(gè)，共三個(gè)；（5）上下行顯示：共兩個(gè)，表示電梯的運(yùn)行狀態(tài)。i/o分配見(jiàn)表4.1：表4.1 i/o分配表輸入輸出輸入繼電器輸入元器件作用輸入繼電

32、器輸入元器件作用x1sb1一層內(nèi)呼按鈕y1l1一層內(nèi)顯示燈x2sb2二層內(nèi)呼按鈕y2l2二層內(nèi)顯示燈x3sb3三層內(nèi)呼按鈕y3l3三層內(nèi)顯示燈x4sb4一層上呼按鈕y4l4一層上呼燈x5sb5二層上呼按鈕y5l5二層上呼燈x6sb6二層下呼按鈕y6l6二層下呼燈x7sb7三層下呼按鈕y7l7三層下呼燈x8sq1一層平層檢測(cè)y8l8一層指示燈x9sq2二層平層檢測(cè)y9l9二層指示燈x10sq3三層平層檢測(cè)y10l10三層指示燈x11sb8開(kāi)門按鈕y11l11上行指示燈x12sb9關(guān)門按鈕y12l12下行指示燈x13sq4開(kāi)門到位開(kāi)關(guān)y13km1上行接觸器x14sq5關(guān)門到位開(kāi)關(guān)y14km2下行接

33、觸器y15km3開(kāi)門接觸器y16km4關(guān)門接觸器 4.3外部接線圖plc外部接線圖如圖4-1所示：圖4-1 plc外部接線圖4.4 軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)的整體思路為：對(duì)電梯的運(yùn)行狀態(tài)控制進(jìn)行分類：上行，下行，停車以及各個(gè)指示燈的控制電梯由乘客控制執(zhí)行；行車方向由內(nèi)選信號(hào)和外呼梯信號(hào)決定，順向優(yōu)先執(zhí)行；無(wú)論電梯運(yùn)行于何種狀態(tài)，只要有內(nèi)選信號(hào)時(shí)，優(yōu)先響應(yīng)內(nèi)選行車方向；停層時(shí)有自動(dòng)開(kāi)門信號(hào)；平層精確定位控制；樓層自動(dòng)控制與顯示；上、下行自動(dòng)控制與顯示。文中采用模塊化控制，將啟動(dòng)/停止，上行，下行，停車，指示燈，定時(shí)器以及臨時(shí)變量的存儲(chǔ)，分別做成對(duì)應(yīng)的梯形圖網(wǎng)絡(luò)，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)清晰，可維護(hù)性強(qiáng)，調(diào)試簡(jiǎn)單易行。電梯控制程序流程觸發(fā)條件見(jiàn)表4.2：表4.2 電梯控制觸發(fā)條件控制觸發(fā)條件上行電梯在1樓時(shí)，內(nèi)呼2/內(nèi)呼3/2樓所有外呼/3樓下呼電梯在2樓時(shí)，內(nèi)呼3/3樓下呼下行電梯在3樓時(shí)，內(nèi)呼2/內(nèi)呼1/2樓所有外呼/1樓上呼電梯在2樓時(shí)，內(nèi)呼1/1樓外呼停車內(nèi)選該樓層且有該樓層平層信號(hào)開(kāi)門平層時(shí)自動(dòng)開(kāi)門或按下開(kāi)門按鈕關(guān)門平