1、- 摘要本文介紹了一種用西門子S7-200系列作為主控制器的4層電梯的電氣控制設計。本文結合PLC 的性能，在介紹電梯根本構造的根底上，深入分析了電梯的工作原理，重點分析了電梯的硬件設計和軟件設計。并最終通過合理的選擇和設計，實現(xiàn)電梯指層、選層、選向、手動和自動關門等根本功能。文章構造：第一章第二章：系統(tǒng)需求分析硬件需求分析軟件需求分析第三章：系統(tǒng)設計硬件設計軟件設計第四章：系統(tǒng)測試與試運行第五章 結論附錄參考文獻目錄第一章緒論51.1選題的背景51.2電梯開展概況51.3PLC開展概況5第二章電梯控制系統(tǒng)介紹62.1電梯機械系統(tǒng)介紹62.2電梯電氣控制系統(tǒng)介紹8電梯的電氣控制分類8電梯拖動系

2、統(tǒng)類別分類92.3系統(tǒng)總體方案11電梯控制性能要求112.3.2 總體設計思想12第三章硬件設計133.1驅動系統(tǒng)13拽引系統(tǒng)13交流電機主拖動電路153.2門控制系統(tǒng)及直流控制回路16交流電機主拖動電路16直流控制回路183.3輔助電路19照明電路19輔助電路20第四章軟件設計234.1輸入輸出分配234.2 PLC型號選擇這個應該放在硬件需求分析與設計里面254.3軟件程序流程圖264.4控制梯形圖分析27第五章整體運行情況介紹37參考文獻38第一章 緒論1.1選題的背景電梯的電氣控制系統(tǒng)決定著電梯的自動化成度的上下和運行的可靠性。在過去很早幾十年中，電梯的電氣控制系統(tǒng)中間邏輯控制方面主要

3、由“繼電器控制占據(jù)著主導地位。繼電器控制主要由各種繼電器觸點的閉合與斷開來直接控制電梯運行的時序，由于系統(tǒng)復雜所涉及的繼電器觸點非常多，導致由“繼電器控制的電氣控制系統(tǒng)平安性和穩(wěn)定性大大降低。經(jīng)過幾十年的開展，PC控制技術慢慢成熟，電梯的電氣控制系統(tǒng)中間邏輯控制方面已經(jīng)被“PLC控制和“微機控制所代替。“PLC控制有很多優(yōu)點，PLC在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場對環(huán)境的適應能力強，對于外界存在的干擾影響不大。在電氣控制中，它把需要的中間邏輯控制通過軟件來實現(xiàn)，通過CPU實現(xiàn)對外接輸入信號的處理，來實現(xiàn)中間邏輯控制功能。當需要改變控制方案時，只需要對硬件做出微少的處理，主要改變PLC中的程序即可。在電梯平安性方

4、面“PLC控制有更高的可靠性與平安性。1.2電梯開展概況 19世紀之前，電梯的動力來源主要是蒸汽機和水壓，隨著18世紀末電機的創(chuàng)造發(fā)和電動機技術的開展，到了19世紀初電機成為了電梯的主要動力來源，電動機作為動力來源的歷史遺址持續(xù)到現(xiàn)在。19世紀初開場使用的由交流異步雙速電動機拖動的雙速電梯，顯著改善了電梯的工作性能與乘坐的舒適度，這種電梯一直沿用至今。隨著時代的開展，逐漸產(chǎn)出以輪槽式驅動的直流電梯，為之后的高速電梯的開展奠定了根底。隨著現(xiàn)代電子技術的開展，在電梯的電氣控制方面PC成功地應用到電梯的電氣控制系統(tǒng)中，是電梯的各方面性能更上一層樓。到目前為止，電梯產(chǎn)品自動化程度高，品種多樣化，而且乘

5、坐的平安性與舒適度也非常高。1.3PLC開展概況在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進展順序動作，并按照邏輯關系進展連鎖保護動作的控制。傳統(tǒng)上，這些功能是通過繼電器的閉合與斷開來實現(xiàn)的。1968年美國GM通用汽車公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable ControllerPC。 個人計算機簡稱PC開展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Programmable Logic ControllerP

6、LC，現(xiàn)在，仍常常將PLC簡稱PC。 PLC的定義有許多種。國際電工委員會IEC對PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴大其功能的原則設計。 上世紀80年代至90年代中期，是PLC開展最快的時期，年增長率一直保持為3040%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡能力得到大幅度提高，PLC逐漸

7、進入過程控制領域，在*些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。 PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。. z-第二章 電梯控制系統(tǒng)介紹 電梯是由機械和電氣控制系統(tǒng)組成的一種機電類特種裝備。機械系統(tǒng)由驅動系統(tǒng)，轎廂，對重裝置，導向系統(tǒng)，層門和轎門，開關系統(tǒng)，機械平安保護系統(tǒng)組成。電氣控制系統(tǒng)主要由拖動，控制局部，使用操作局部，井道信息采集局部組成。2.1電梯機械系統(tǒng)介紹 電梯是由機械和電氣控制系統(tǒng)組成的一種機電類特種裝備。機械系統(tǒng)由驅動系統(tǒng)，轎廂，對重裝置，導向系統(tǒng)，層門和轎門，開關系統(tǒng)，機械平安保護系統(tǒng)組成。電氣控制系統(tǒng)主要由拖動，控制局

8、部，使用操作局部，井道信息采集局部組成。（1） 拽引系統(tǒng) 拽引系統(tǒng)在電梯的的運行中提供著運行所需要的動力。拽引系統(tǒng)由拽引機，導向輪，鋼絲繩等部件組成。導向系統(tǒng)由導軌，導架，導靴等部件組成。層門和轎門開關門系統(tǒng)由轎門，層門，開關門機構，門鎖等部件組成。機械平安保護系統(tǒng)主要由緩沖器，超載保護裝置，門鎖等部件組成。（2） 轎廂和對重裝置轎廂合對重系統(tǒng)中，轎廂是用來運送乘客和貨物的電梯組件由轎廂架和轎廂兩大局部組成。而對重裝置位于井道，通過拽引繩經(jīng)拽引輪與轎廂連接。在電梯的運行過程當中，對重是在對重導軌上滑行，起平衡作用。對重裝置由對重架和對重鐵塊兩局部組成。對于一般客用電梯，采用1：1的吊索法。對重

9、使用鑄鐵制成。對重在運行中起到平衡的作用，對于對重的重量有很高的要求。最終的重量與電梯轎廂本身的重量和額定載重量有關，對于對重重量的計算有如 下公式， 公式為對重裝置的總重量，G我轎廂的重量，Q為電梯的額定載重量，為平衡系數(shù)一般取0.45-0.5（3） 轎門、層門和開關門系統(tǒng)轎門的作用是為了保證平安，在轎廂靠近層門的側面，提供人，貨出入的門。由于轎門作用的特殊性，使其的使用頻率很高。開關門的過程中有必須有消聲處理和防止夾人的裝置。防撞人裝置有平安觸板、光電開關式、紅外線檢測式等很多形式。層門與轎門類似，同樣是為了確保平安的裝置，位于各樓層的?？空尽ｉ_關門機構是電梯的重要運行裝置之一，主要是在電

10、梯到達樓層?？空緯r開門與關門的作用。電梯開關門系統(tǒng)的好壞直接影響到電梯運行的可靠性。（4） 引導系統(tǒng)電梯的引導系統(tǒng)包括轎廂引導系統(tǒng)和對重引導系統(tǒng)兩種。兩種引導系統(tǒng)均由導軌、導架和導靴三種裝置組成。由于電梯的類別、運行速度、載重量等的變化，組成兩個系統(tǒng)的三種裝置的構造和參數(shù)尺寸也會有相應的變化。（5） 機械平安保護系統(tǒng)電梯是一種垂直交通運輸設備，在運行的過程必須保證平安。為了確保乘用人員的平安，限速裝置和平安鉗是防止轎廂火對重裝置意外墜落的平安設施之一。在電梯的井道坑底的地面上設置有緩沖器，是用來吸收當轎廂和對重裝置超越極限位置發(fā)生墜落坑底時轎廂或對重裝置動能的制動裝置。2.2電梯電氣控制系統(tǒng)介

11、紹 電梯的電氣控制系統(tǒng)決定著電梯的性能、自動化程度和運行可靠性。電梯的控制系統(tǒng)是電梯的兩大系統(tǒng)之一，電氣控制系統(tǒng)由控制柜、操縱箱、指示燈箱、召喚箱、限位開關、換速平層裝置、轎頂檢修箱以及拽引電動機、制動器線圈、開關門電動機、開關門調速裝置、端站限位和極限開關等設備組成。電梯的電氣控制分類電梯按照控制方式可以分為8種控制方式：（1） 轎手柄開關控制電梯的電氣控制系統(tǒng)：由電梯司機控制轎操縱箱上的手柄開關，實現(xiàn)控制電梯運行的電氣控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)從上世紀90年代以后就不再生產(chǎn)。（2） 轎按鈕開關控制電梯的 電氣控制系統(tǒng)：由電梯司機控制轎操縱箱上的按鈕，實現(xiàn)控制電梯運行的電氣控制系統(tǒng)。（3） 轎外

12、按鈕開關控制電梯的電氣控制系統(tǒng)：由乘用人員自行控制廳門外召喚箱火轎操縱箱上的按鈕，實現(xiàn)控制電梯運行的電氣控制系統(tǒng)。（4） 轎外按鈕開關控制電梯的電氣控制系統(tǒng)：由使用人員控制廳門外操縱箱上的按鈕，實現(xiàn)控制電梯運行的電氣控制系統(tǒng)。雜物電梯的電氣控制系統(tǒng)就屬于這種控制系統(tǒng)。（5） 信號控制電梯的電氣控制系統(tǒng)：將廳門外召喚箱發(fā)出的外指令信號、轎操縱箱發(fā)出的指令信號和其他專用信號等加以綜合分心判斷后，必須由電梯裝置司機控制電梯的運行的電氣控制系統(tǒng)。采用這種控制系統(tǒng)的電梯必須設專職司機，因此現(xiàn)代的電梯很少使用這種控制系統(tǒng)。（6） 集選控制電梯的電氣控制系統(tǒng)：將廳門外召喚箱發(fā)出的外指令信號、轎操縱箱發(fā)出的指

13、令信號和其他專用信號等加以綜合分析判斷后，由電梯的司機或乘用人員控制電梯運行的的電梯控制系統(tǒng)。采用這種控制系統(tǒng)的電梯有“司機、無司機、檢修三個工作狀態(tài)，可根據(jù)需要切換，這是乘客、住宅、病床電梯的首選電氣控制系統(tǒng)。（7） 兩臺集選控制作并聯(lián)控制運行的電梯電氣控制系統(tǒng)：兩臺電梯公用廳外召喚信號，由兩臺電梯的微機或PLC適時通信聯(lián)系，調配和確定兩臺電梯的啟動、向上或向下運行的控制系統(tǒng)。（8） 群控電梯的電氣控制系統(tǒng)：對集中排列的多臺電梯，公用一個候梯廳和外召喚信號，有微機按規(guī)定順序自動調配、確定其運行狀態(tài)的電氣控制系統(tǒng)。本次設計使用的控制方式就是集選控制，使用PLC對廳外召喚箱和轎操縱信號以及其他專

14、用信號進展綜合的分析，把現(xiàn)實運行中出現(xiàn)的各種情況通過傳感器、行程開關送進PLC并作出合理的信號輸出。使電梯的運行效率提高。采用這種控制有多種的運行方式可以進展選擇，便于不同類型的人對電梯進展使用。電梯拖動系統(tǒng)類別分類電梯按照拖動系統(tǒng)的類別和控制方式可分為10類：（1） 交流雙速一部電動機變極調速拖動、轎手柄開關控制電梯的電氣控制系統(tǒng)：采用交流雙速、控制方式為轎手柄開關控制系統(tǒng)的的電梯是一種有專職司機控制，適用于速度v0.63m/s的一般貨梯控制系統(tǒng)。（2） 交流雙速、轎按鈕開關控制電梯的電氣控制系統(tǒng):采用交流雙速，控制方式為轎按鈕開關控制系統(tǒng)的電梯是一種有專職司機控制，適用于速度v0.63m/

15、s的一般貨梯的電梯控制系統(tǒng)。（3） 交流雙速、轎外按鈕開關控制電梯的電氣控制系統(tǒng)：采用交流雙速、控制方式為轎外按鈕開關控制系統(tǒng)的電梯是一種不設專職司機有成員自由控制，適用于客流量不大，速度v0.63m/s的建筑物里作為上下運送乘客或貨物的客貨梯電氣控制系統(tǒng)。（4） 交流雙速、信號控制電梯的電氣控制系統(tǒng)：采用交流雙速，控制方式為信號控制的電梯是一種有專職司機控制，具有轎多指令登記，外指令信號均參與自動定電梯運行方向，順向外召信號和最遠反向外召信號截梯的完善性能。適用于速度v0.63m/s，層站不多，客流量較大且較均衡的一般賓館、醫(yī)院、住宅樓、飯店的乘客電梯電氣控制系統(tǒng)。（5） 交流雙速、集選控制

16、電梯的電氣控制系統(tǒng)：采用交流雙速，控制方式為集選控制，這種系統(tǒng)是一種具有專職司機或無專職司機、檢修運行控制，轎多指令登記，外指令軍參與自動定電梯運行方向，順向外召和最遠反向外召信號截梯的完善工作性能。適用于速度v0.63m/s，層站不多，客流量變化較大的一般賓館、醫(yī)院、住宅樓、飯店、等的電梯電氣控制系統(tǒng)。（6） 交流調壓調速拖動、集選控制電梯的電氣控制系統(tǒng)：采用交流雙速電動機作為拽引電動機，舍友對拽引電動機進展調壓調速的控制裝置，控制方式為集選控制，具有集選控制電梯的完善工作性能，適用于v1.75m/s，層站較多的賓館、醫(yī)院、寫字樓等的電梯電氣控制系統(tǒng)。（7） 直流電動機拖動、集選控制的電梯電

17、氣控制系統(tǒng)：采用直流電動機作為拽引電動機，設有對拽引電動機進展調壓調速的控制裝置，起、制動過程速度變化連續(xù)可調平穩(wěn)，舒適感好，平層準確度高。但須設直流發(fā)電機電動機組，發(fā)電機和直流拽引電動機均有電刷，維修費用高等缺乏之處。起控制方式為集選控制，具有集選控制電梯的工作性能。適用于多層站的飯店的乘客電梯電氣控制系統(tǒng)。（8） 交流調頻調壓調速拖動、集選控制電梯電氣控制系統(tǒng)：采用交流單繞組單速電動機作為拽引電動機，設有調壓調頻調速裝置，起、制動過程速度變化連續(xù)平穩(wěn)，舒適感好，平層準確，節(jié)能效果好。其控制方式為集選控制，具有集選控制電梯的完善性能，適用各種速度和層站，各種使用場合的電梯電氣控制系統(tǒng)。（9）

18、 交流調頻調壓調速拖動、2-3臺集選控制電梯做并聯(lián)運行的電梯電氣控制系統(tǒng)：采用交流調頻調壓調速拖動、2-3臺集選控制電梯作并聯(lián)運行，以減少2-3臺電梯同時撲向一個指令信號而造成撲空的情況，以提高電梯的運行工作效率，還可以省去1-2套外指令信號的登記和記憶裝置。適用于賓館、飯店等各種不同速度和層站的電梯電氣控制系統(tǒng)。（10） 群控電梯的電氣控制系統(tǒng)：采用交流調頻調壓調速拖動，具有根據(jù)客運任務變化情況，自動調配電梯行駛狀態(tài)的完善性能。適用于大型高級賓館、飯店、寫字樓，具有多臺梯群的電氣控制系統(tǒng)。 本次設計采用的是交流雙速，集選控制電梯的電氣控制系統(tǒng)，采用交流雙速電動機作為拽引機，交流雙速電動機便于

19、控制，作為拽引電動機運行可靠，作為交流電動機，在不配用變頻器的情況下容易實現(xiàn)對電梯的速度的控制，使電梯有一定舒適度以及準確度的情況下費用很低。2.3系統(tǒng)總體方案根據(jù)前文所述容電梯控制系統(tǒng)采用交流雙速，集選控制的電氣控制系統(tǒng)。本設計中電梯的電氣控制系統(tǒng)使用PLC作為控制器，與硬件控制電路結合更加完美的對電梯的運行進展控制。 2.3.1電梯控制性能要求電梯的控制性能決定著電梯的自動化程度?？刂埔笤蕉嗥渥詣踊潭纫蚕鄳礁?。本設計所用的集選控制電梯的電氣控制系具體要求有如下9點：（1） 具有有司機控制方式和無司機的自動控制方式可供選擇，在電梯啟動狀態(tài)下，具有合理照明以及并且顯示功能正常；（2） 具

20、有自動開關門，超時關門的功能。具有防止電梯門夾人的功能，當按下關門按鈕或超時關門的狀態(tài)下，有開門的信號時立即執(zhí)行開門動作。并且當電梯門在關閉的過程中有觸碰到人或物的情況下實現(xiàn)立即開門的功能。實現(xiàn)電梯在運行過程中絕對不會開門，如果在店亭運行過程中轎門翻開電梯會立刻自動停頓運行，轎門未完全關閉時電梯不會運行；（3） 在到達預定?？康闹虚g層站時，提前自動將額定快速運行切換為慢速運行，并且在平層時自動停靠開門；（4） 到達兩端站時，提前自動強迫電梯由額定快速運行切換為慢速運行，平層時自動?？块_門；（5） 廳外具有召喚裝置，并且在有召喚信號時：廳外有對信號進展記憶的指示燈信號；轎有有所在層站位置層站信息

21、、前往方向的指示信息和其相應的記憶指示燈信號；廳外有電梯運行方向及所在位置的信號（6） 可以對外部輸入的平層信號進展合理的處理，從而實現(xiàn)自動平層。當電梯平層到門區(qū)的時候才實現(xiàn)開門動作，在未到達門區(qū)位置時不可執(zhí)行開門動作。門區(qū)就是指在上平層與下平層之間的位置；（7） 在廳外的召喚信號實現(xiàn)后，自動消除要求前往方向的記憶指示燈信號；（8） 在有司機的狀態(tài)下，司機控制程序和電梯性能與信號控制電梯一樣。在無司機狀態(tài)下除與轎外按鈕控制電梯一樣外，增加轎多指令登記和廳外召喚信號參與自動定向及順向召喚指令信號截梯性能；（9） 當電梯所乘人或物超載是，有相應的蜂鳴報警裝置，并且在此時電梯的轎門與廳門不會關閉，電

22、梯拽引機不會運行，在等超載信號消失之后允許電梯繼續(xù)運行。2.3.2 總體設計思想 本設計的電梯信號處理有PLC來實現(xiàn)，電梯電氣控制系統(tǒng)構造框圖如以下圖2-1所示。輸入的各種信號如：運行方式選擇、開關門極限位置信號、超載信號、樓層感應信號、平層信號、平安觸板信號以及轎外選擇信號，當這些信號輸入到PLC之后，在經(jīng)過PLC中程序的運行之后作出合理的輸出信號。輸出信號有：樓層顯示、運行方向顯示、開關門信號，拖動系統(tǒng)信號以及記憶指示燈。平安觸板信號轎內外選擇信號記憶指示燈拖動系統(tǒng)信號開關門信號運行方向顯示樓層顯示平層信號樓層感應信號超載信號開關門極限位置信號運行方式選擇輸出端輸入端PLC 圖2-1控制系

23、統(tǒng)構造框圖圖形需要組合. z-第三章硬件設計3.1驅動系統(tǒng)拽引系統(tǒng)電梯的驅動系統(tǒng)有拽引驅動，強制驅動和液壓驅動三種不同的驅動方式。在本次設計中用到的是拽引驅動方式，也是運用最廣泛的方式。拽引驅動方式在三中驅動方式中具有平安可靠、提升高度不受限制等優(yōu)點。拽引系統(tǒng)的構造形式很多，本次設計的拽引構造形式如圖3-1所示。如以下圖的構造形式由1拽引機 、2制動器、3拽引輪、4減速器、5拽引繩、6導向輪、8轎廂、7對重組成。由于液壓驅動只適合于低層和低速電梯，并且液壓驅動的電梯控制要求很復雜，所以本次設計中采用電機作為拽引機來為電梯提供所需的動力源。鑒于本次設計的電梯為一部具有4層?？空镜碾娞荩恍枰褂?/p>

24、變頻器，也可以減少開支提高性價比，所以本次設計的拽引機采用交流雙速異步電機作為主拖動電機。采用開環(huán)控制方式。 圖3-1拽引系統(tǒng)構造形式交流雙速電動機根據(jù)繞組的改變具有兩種不同的額定運行速度，額定快速同步運行速度為1000r/mini，額定慢速同步運行速度為250r/min，通過這兩個速度，分別驅動電梯作快、慢速運行。交流雙速拽引電動機根據(jù)構造可以分為兩種不同的種類。其中，一種電動機的快、慢速定子繞組是兩個獨立的繞組。給快速繞組接入380V三相交流電源時，電動機以1000r/min同步轉速快速運行。給慢速繞組接入380V三相交流電源時，電動機以250r/min同步轉速做慢速運行。交流雙速雙繞組的

25、電動機具有兩個不同的繞組，分別為快速繞組和慢速繞組。當電壓接到快速繞組時，電機以1000r/min的速度進展快速運行。當電壓接到低速繞組的時，電動機則引250r/min的低速進展運轉。而交流雙速單繞組電機的快速、慢速繞組為同一個繞組，根據(jù)控制系統(tǒng)來改變繞組的接法來實現(xiàn)不同轉速。當繞組為Y-Y連接的時候，電機以1000r/min的高速進展運轉。當繞組為Y連接時，電動機以250r/min的低速進展運轉。其繞組的示意圖如以下圖3-2所示。 圖3-2雙速單繞組電機原理圖3.1.2交流電機主拖動電路圖3-3主拖動原理圖交流電機的主拖動電路如圖3-3所示。根據(jù)圖3-2所示，電機在快速運行時通過快行接觸器K

26、C給電動機引出接頭D4、D5、D6輸入三相交流電源通過快速運行接觸器1KC把把電機引出線D1、D2、D3短接起來，繞組形成Y-Y連接，從而實現(xiàn)高速運行。電梯由快速切換到慢速運行時，接觸器KC和接觸器1KC復位，與接觸器KC和接觸器1KC有電連鎖關系的接觸器MC吸合。由于接觸器KC與接觸器1KC的復位，電動機的引出線D4、D5、D6失電，D1、D2、D3的短接狀態(tài)被解除。由于接觸器MC吸合，三相交流電源由D1、D2、D3輸入電動機定子繞組，繞組成為Y連接，電機進入慢速狀態(tài)。如圖3-3所示，SC為上行運行接觸器，*C為下行運行接觸器，KC為快速運行接觸器，MC為慢速運行接觸器，KJC為快速加速接觸

27、器，MJC為慢速加速接觸器，KRJ/MRJ為 快、慢速繞組熱繼電器。當電梯得到信號上行時，上行接觸器SC吸合，快行接觸器KC/1KC吸合，經(jīng)過幾秒延時后，快行加速接觸器KJC吸合，電梯加速至滿速狀態(tài)進展運行。當電梯快要到達層站，經(jīng)過換速點時快速運行接觸器KC/1KC斷開，快行加速接觸器KJC斷開，慢速運行接觸器MC吸合，經(jīng)過幾秒延時后，慢速加速接觸器MJC吸合，電梯進入?？壳奥俜€(wěn)定運行狀態(tài)。在回路中參加電阻和電抗器為了實現(xiàn)對電梯加減速時的控制。 由于電梯在運行過程中的狀態(tài)很復雜，拽引機的容量一半可以由一下公式來計算： ，其中N為電動機的功率，為電梯的平衡系數(shù)一般取0.5，Q為電梯的額定載重量

28、，為電梯的機械傳動效率，v為電梯的額定運行速度。本次設計的電梯的額定載重量為1000KG，電梯的額定運行速度為0.67m/s，拽引機經(jīng)由減速器后的機械傳動效率大致為70%，經(jīng)過計算后所得電動機的容量大致為5Kw左右。根據(jù)電機的容量選擇使用型號為YTD-200M的交流雙速電機。其各項參數(shù)分別為：快慢速功率為5.5/1.0KW，額定電壓380V，額定電流為12.13/15.31A，上下轉速為925/160 r/min，啟動電流為61.8/16.9A，啟動轉矩為3.14、額定轉矩為1.95，上下速的效率分別為81/26，功率因素分別為0.85/0.39，轉差率分別為7.5/36.0.3.2門控制系統(tǒng)

29、及直流控制回路 門機采用直流電動機進展驅動，由于門機的容量不大，啟動后對回路造成的影響不大，所以可以將門機直接放入直流控制回路中，們記得控制采用了電樞串電阻的形式。3.2.1交流電機主拖動電路門機的回路如圖3-4所示。 圖3-4 門機回路圖中GMJ為關門接觸器，KMJ為開門接觸器，YJ為控制接觸器，MDQ是直流電機的勵磁繞組，MDR為電機電樞串接電阻，KMR開門分路電阻，GMR為關門分路電阻。控制系統(tǒng)在實現(xiàn)開關門過程中，通過一級開門行程開關1KMK和一級關門行程開關1GMK圖3-7中給出與開關打板配合，待門完全開、關后自動切斷開門繼電器KMJ或關門繼電器GMJ的電路，實現(xiàn)自動停頓開、關門。通過

30、二級開門行程開關2KMK和二級關門行程開關2GMK以及三級關門行程開關3GMK與開關打板的配合，改變與電機電樞繞組MD并接的開門分路電阻KMR和關門分路電阻GMR的阻值使門機按圖3-5的速度曲線運行，把開關門過程控制精準。a為開門速度曲線，b為關門速度曲線。 圖3-5開關門速度曲線開關門電動機的容量為130W，額定工作電壓為直流110V，轉速為1000r/min的直流電動機。根據(jù)直流電動機的轉速與電樞端電壓成正比的規(guī)律，運轉方向隨電樞端電壓的正負改變?yōu)楦淖?。根?jù)直流電機這一規(guī)律和對開關門過程的要求，控制電動機自動開關門的等效電路如圖3-6所示.圖3-6開關門控制電路等效電路在MD控制電路的等效

31、電路中，R3=R1+R2=MDR+，U3=U1+U2因此在調試過程中，當電機電樞串電阻MDR值增大時，U1增大，U2減小，門機MD轉速降低，開關門速度減慢。當電機電樞串電阻MDR值減小時，U1減小，U2增大，門機MD轉速升高，加快了開門速度。因此調整電機電樞串電阻MDR的阻值大小也可以控制開門和關門的速度，進展整體上的調節(jié)。因為R2=r*KMRGMR/r+KMRGMR。所以R2開門分路電阻關門分路電阻KMRGMR的阻值大小而變化。當電機電樞串電阻MDR阻值不變，而改變開門分路電阻關門分路電阻KMRGMR的電阻值同樣也改變了U1和U2之間的數(shù)值分配，使U2增大或減小，同樣可以調節(jié)開關門的速度。在

32、本次設計的控制過程中，出調整電機電樞串電阻MDR、開門分路電阻KMR、關門分路電阻GMR值之外，還應調整二級開門行程開關2KMK或二級關門行程開關2GMK和三級關門行程開關3GMK的位置，以改變二級開門行程開關2KMK或二級關門行程開關2GMK和三級關門行程開關3GMK動作后短接開門分路串電阻KMR或關門分路串電阻GMR的電阻值和時間。經(jīng)調整后MDR的值不宜過小，應在30左右，開門分路電阻KMR或關門分路電阻GMR被二級開門行程開關2KMK或颯颯那幾關門行程開關3GMK短接后剩余電阻不宜過小，一般在20左右。3.2.2直流控制回路直流控制回路如圖如圖3-7所示。圖3-7直流控制回路電路的直流電

33、源有具有隔離作用的工作變壓器YB，把380V的額交流電源電壓維125V的交流電壓，這個電壓加在四個二極管組成的單相橋式整流電路的輸入端。假設電網(wǎng)電壓偏高或偏低時，到不到規(guī)定要求時，可以通過改變整流電路輸入電壓值來解決。圖中TA1為轎頂急停按鈕，TA2為坑底檢修急停開關，TA3為坑底急停按鈕，AQK為平安鉗開關，DSK為限速器段繩開關，*SK為限速開關，KRJ為快速繞組熱繼電器，MRJ為慢速繞組熱繼電器，yj為控制接觸器線圈，GYJ為選擇開關，GMJ為關門繼電器線圈，KMJ為開門繼電器線圈，1GMK為一級關門行程開關，1KMK為一級開門行程開關。通過對25、27的通電來實現(xiàn)電梯轎門的開關門動作。

34、當GYJ接到4是電梯的一系列保護開關閉合，電梯運行。3.3輔助電路 輔助電路具有各種照明電路，各種傳感器、行程開關、按鈕對PLC的輸入電路，以及PLC對接觸器線圈的輸出，樓層顯示，超載報警電路。3.3.1照明電路如圖3-8所示為電梯的照明電路 圖3-8照明電路圖中所示QF1為斷路器，JZD為電梯照明燈，KGK為廳外開關門控制開關，TYK為電梯的開關，GYJ為控制接觸器線圈，F(xiàn)SK為電梯風扇開關，F(xiàn)S為電梯風扇，JZK2為電梯轎頂照明開關，JZK1為電梯坑底照明開關。當斷路器QF1閉合后，扭動TYK開關使501、503得電，電梯照明燈JZD點亮，電磁線圈GYJ得電使直流控制回路開關改變狀態(tài)電梯啟

35、動。3.3.2輔助電路 如圖3-9所示為輸入信號的輔助電路1，開關SKY為選擇其司機或檢修狀態(tài)的開關，MZK為滿載行程開關用于提供滿載時的輸入信號，1TSK-5TSK為廳門電聯(lián)鎖開關用于對廳門開關的信號輸入，JSK為轎門電聯(lián)鎖開關用于輸入轎門的開關信號，1ABK、2ABK為平安觸板開關，用于防止轎門夾人的情況出現(xiàn)；KMA1、KMA2分別為轎頂、轎開門按鈕，GMA1、GMA2分別為轎頂、轎關門按鈕；CZK為超載開關用于輸入超載信號，SPG、*PG分別為上平層感應器和下平層感應器，用于電梯在平層時對門區(qū)位置判斷。圖3-9輸入信號副主電路1 如圖3-10輸入信號輔助電路2是換速傳感器電路1-4THG

36、2為上行換速傳感器，1-4THG1是下行換速傳感器，這些傳感器的輸入主要應用于拽引機平層前快慢速之間的轉換，配合平層傳感器使平層打到更高的精度。這些換速傳感器還可以輸入信號確定電梯當前的運行位置，運行方向等信息。圖3-11所示為一系列的按鈕電路，MSA1、MSA2分別為轎慢上按鈕和轎頂慢上按鈕，M*A1、M*A2分別為轎慢下按鈕盒轎頂慢下按鈕。慢上、慢下按鈕主要用于在電梯檢修的時候檢修人員對電梯所做的動作，這些按鈕分別位于電梯的暗盒操縱箱，正常的乘坐人員不會接觸到這些按鈕。ZA為直駛按鈕，用于對電梯檢修時檢修工的使用，可以使電梯直接行駛到對應的位置去，正常的乘坐人員不會接觸到這些按鈕。1-4N

37、LA為轎1-4層的召喚按鈕；1SZA-3SZA為1-3層上行召喚按鈕，這些按鈕位于層站的大廳。2*ZA-4*ZA為2-4層下行召喚按鈕。3-10輸入信號輔助電路2 3-11按鈕輸入電路如圖3-12為輸出電路25 、27輸出分別控制電梯的開關門。SC、*C、KJC、KC、MC、MJC分別別為上行、下行、快速加速運行、快速運行、慢速運行、慢速加速運行的接觸器線圈。. z-第四章軟件設計4.1輸入輸出分配輸入、輸出局部涵蓋了控制系統(tǒng)與電梯各個部位及與部件有聯(lián)系的所有信號，將電梯中發(fā)出指令或檢測信號的按鈕、開關、傳感器如基站總電源鑰匙開關、轎指令選層按鈕、廳門呼梯按鈕、平安觸板開關、限位開關、廳轎門連

38、鎖開關、換速感應器、平層感應器作為PLC的輸入，同時在系統(tǒng)中設有有/無司機操作的轉換開關。這些信號通過PLC的輸入端子進入PLC部，作為控制、系統(tǒng)分析判斷的數(shù)據(jù)。將控制系統(tǒng)經(jīng)過分析判斷后產(chǎn)生的輸出信號控制命令送到相應的執(zhí)行部件，如拖動控制局部包括速度、方向和電磁制動器、轎和廳外層樓指示燈、指令和召喚指示、運行方向指示、門機的開關門、開關門減速控制、報警器。系統(tǒng)的I/O接口分配表如表4-1所示： 表4-1 I/O接口分配表I0.1司機Q0.0關門接觸器I0.2滿載開關Q0.1開門接觸器I0.3轎門電聯(lián)鎖輸入Q0.2下行接觸器I0.4直駛按鈕Q0.3上行接觸器I0.5平安觸板輸入Q0.4快速加速接

39、觸器I0.6轎開門按鈕Q0.6慢速接觸器I0.7超載輸入Q0.7慢性加速接觸器I0.0檢修輸入Q1.0I1.0關門開關按鈕Q1.1超載指示燈I1.1上下平層輸入Q1.2蜂鳴器輸出I1.24層上下行傳感器Q1.3I1.33層上下行傳感器Q1.4樓層顯示I1.42層上下行傳感器Q1.5I1.51層上下行傳感器Q1.6I1.6慢上按鈕Q1.7I1.7慢下按鈕Q2.01-4層按鈕顯示燈I2.0直駛按鈕Q2.1I2.11層轎按鈕Q2.2I2.22層轎按鈕Q2.3I2.33層轎按鈕Q2.41-3層上行按鈕顯示I2.44層轎按鈕Q2.5I2.51層上行按鈕Q2.6I2.62層上行按鈕Q2.72-4層下行按鈕

40、顯示I2.73層上行按鈕Q3.0I3.02層下行按鈕Q3.1I3.13層下行按鈕Q0.5快速接觸器I3.24層下行按鈕I3.3下平層傳感器4.2 PLC型號選擇 PLC的輸入輸出點數(shù)是PLC的根本參數(shù)之一。I/O點數(shù)確實定應該以控制設備的所有輸入/輸出點數(shù)的總和為依據(jù)。在一般情況下，PLC的I/O點應該有適當?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)再增加10%-20%的可擴展余量后，作為輸入輸出點數(shù)的估算依據(jù)根據(jù)I/O接口的分配共有27個輸入信號和26個輸入信號西門子(SIMATIC)公司S7-200系列屬于小型可編程控制器，是西門子公司20世紀90年代推出的整體式小型可編程控制器，器構造緊湊、系列

41、完整、功能完善，具有很高的性價比，可用于替代繼電器的簡單控制場合，也可用于復雜的自動控制系統(tǒng)。由于有很強的通信功能，在大型網(wǎng)絡控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮作用。本次所設計的電梯控制系統(tǒng)屬于小型控制系統(tǒng)，應選擇西門子S7-200系列的PLC。S7-200系列PLC提供5種不同的根本單元CPU，型號為CPU221、CPU222、CPU224、CPU226及CPU226*M，下表列出各個單元的根本信息。 表4-2 S7200各根本單元具體信息特性CPU221CPU222CPU224CPU226CPU226*M本機數(shù)字量I/O6/48/614/1024/1624/16最大數(shù)字量輸入/輸出6/440/3894

42、/74256/256256/256最大模擬量輸入/輸出16/1628/7或28/1432/3232/32程序空間永久儲存2048字2048字4096字4096字8192字用戶數(shù)據(jù)存儲器1024字1024字2560字2560字2560字擴展模塊2個7個7個7個數(shù)字量I/O映像區(qū)10256256256256模擬量I/O映像區(qū)無16AI/16AO32AI/32AO32AI/32AO32AI/32AOCPU226是功能最強的單元，可完全滿足一些中小型復雜控制系統(tǒng)的要求。經(jīng)以上比較，并結合本系統(tǒng)的實際，所以本電梯控制系統(tǒng)選擇西門子S7-200CPU226型號的PLC較為適宜S7-200CPU226型號的

43、PLC本機自帶的數(shù)字量I/O數(shù)為24入/16出，輸入映象存放器為I0.0I15.7,輸出映象存放器為Q0.0Q15.7 。但是本電梯控制系統(tǒng)所需的數(shù)字量輸入/輸出端口數(shù)都約為40個，所以，本機自帶的數(shù)字量輸入/輸出端口數(shù)目是不能滿足本系統(tǒng)的控制要求的，所以要擴展數(shù)字量I/O端口。西門子EM223擴展模塊為專門的S7-200PLC的數(shù)字量輸入/輸出端口擴展模塊，選用一塊EM223 24V DC 16輸入/16輸出(6ES7 223-1BL20-0*A0)數(shù)字量輸入/輸出端口擴展模塊，經(jīng)過擴展后，共有32個輸入點，32個輸出點。滿足以上要求4.3軟件程序流程圖 軟件是建立在硬件的根底上，確定程序構

44、造然后進展主程序的設計。四層電梯的軟件局部主要由流程圖來實現(xiàn)控制要求。電梯上下行流程圖見圖4.1。假設電梯停在NN=1,2,3,4樓,M樓有信號,MN時，電梯上行；MN時，電梯下行電梯上行2.3.4樓有信號 電梯在1樓 是停頓 否 電梯上行 3.4.樓有信號 電梯在2樓 是 否 電梯下行 1樓有信號 是 停頓 否 電梯上行 4.樓有信號 電梯在3樓 是 否 1.2.樓有信號 電梯下行 是 停頓 否 電梯在4樓 1.2.3樓有信號 電梯下行 是 否 停頓 圖4-1電梯上下行流程圖 在電梯運行過程中，電梯上升或下降途中，任何反方向下降或上升的外呼梯信號均不響應，但如果反向外呼梯信號前無其它、外呼梯

45、信號時，則電梯響應該外號。梯應具有最遠反向外梯響應功能。例如：電梯在一樓，而同時有二層向下外呼梯，三層向下外呼梯，四層向下外呼梯，則電梯先去四樓響應四層向下外呼梯信號。電梯響應流程圖見圖4.2電梯下行電梯上行優(yōu)先響應高樓層外呼下或內呼優(yōu)先響應低樓層外呼上或內呼是否有外呼上信號是否有外呼下信號 NO NO YES YES電梯下降到外呼最低樓層電梯上升到外呼最高樓層停頓停頓圖4-2 電梯響應流程圖。當電梯到達系統(tǒng)控制的目標樓層時，控制系統(tǒng)發(fā)出開門信號，電梯門開，當門開到開門限位時，計時10秒鐘，然后關門，直到關門限位產(chǎn)生信號。此過程期間，按開門按鈕電梯門翻開，按關門電梯門關閉，并且當門關閉動作時，

46、門間來人會使平安觸板產(chǎn)生信號，控制系統(tǒng)發(fā)出開門信號，電梯開關門流程圖見圖4-3。4.4控制梯形圖分析 開關門工作原理：只有在平層后不運行狀態(tài)才允許開門，M0.0為允許開門中間繼電器。開門分手動和自動兩種：自動開門在允許開門一段時間后例如5S由于時間繼電器T1動作，接通開門繼電器Q0.1。如果手動，則按下開門按鈕I0.6立即動作。關門也分自動和手動兩種。手動時按下關門按鈕I0.7立即關門，自動時，接通關門定時器T100,一段時間后例如2S后，由T100動作關門。，為防止超重，設置了超重傳感器I5.6，當超載時，電梯會報警并拒絕關門。程序梯形圖如圖4-4、4-5、4-6所示關門門間有人開門按鈕電梯

47、到達目標樓層開門信號關門按鈕關門信號開門關門關門信號 Yes開門信號Yes No開門到位 No關門到位關門信號 Yes停頓 No計時10秒圖4.3 電梯開關門流程圖 圖4-4開關門程序梯形圖1 圖4-5開關門程序梯形圖2 圖4-6開關門程序梯形圖3 電梯的起動、換速電路如圖4-7，圖4-8，圖4-9所示，其中M0.1為電梯運行繼電器，Q0.5、Q0.6為高速、低速運行輸出，對應與前面講的主電路的接觸器KC、MC，Q0.4為全速運行輸出，對應與主電路中的KJC，Q0.7為慢速加速運行，對應主拖動電路中的MJC。當電梯關好門后M0.1接通，電梯高速繞組接通，快速起動，起動完成之后Q0.7接觸，切除

48、限流電抗，電梯全速運行。當電梯接近停靠層時，接通慢速繞組制動。例如4層有指令，當電梯接近4層時，M3.6、M1.5 (M3.0、M1.4)和M1.0接通使M2.5接通，發(fā)出換速信號，斷開高速繞組Q0.5接通低速繞組Q0.6 圖4-7電梯啟動換速程序梯形圖1 圖4-8電梯啟動換速程序梯形圖2 圖4-9電梯啟動換速程序梯形圖3選用交流拖動電梯，可通過改變三相電源的相序改變電極的轉向。在前面的主電路圖中，SC接通時電極正轉，*C接通時電極反轉，與此接觸器對應的是PLC的輸出端Q0.5、Q0.6.因為此信號在其它電路控制中還要用到，為使用方便，又使用M1.4、M1.5兩個中間繼電器。選向電路從整體來看

49、受兩個信號的控制。一是受轎廂選層信號的控制，控制的原則是響應一個方向上的信號，當這個方向上的所有信號都被響應后才響應另一個方向上的信號，例如電梯在2層，假設按下3層選擇，則上行繼電器動作，這時如果又按下1層和4層的按鈕，則電梯到達3層后，還要響應4層的按鈕，而不響應1層的信號，只有向上的信號響應后，才響應向下的信號，如果電梯在下行，則優(yōu)先響應下行信號。二是受門廳召喚的控制，控制的原則是在電梯下行過程中只響應比電梯當前層低的下行召喚，而在上行過程中只響應比電梯當前層高的上行召喚。由于頂層和底層比較特殊，需要單獨處理。頂層的下行召喚其實是個下行信號，需要在電梯下行時響應。選向控制梯形圖，如圖4-10、圖4-11所示。M4.3M4.5、為轎廂指令中間繼電器，M2.6、M3.0、M3.1為門廳13層上行召喚中間繼電器，M3.4M3.6為24層下行召喚中間繼電器。工作原理：例如當電梯在2層，按下3層按鈕，則上行中間繼電