1、學士學位論文學士學位論文 基于 PLC 電梯控制系統(tǒng)設計 BASED ON PLC ELEVATOR CONTROL SYSTEM DESIGN 盧傳龍盧傳龍 佳木斯大學佳木斯大學 2013 年年 6 月月 國內圖書分類號： 學校代碼：10213 國際圖書分類號： 密級：公開 工學學士學位論文工學學士學位論文 基于 PLC 電梯控制系統(tǒng)設計 學生：盧傳龍 導 師 ：陳永波 申請學位：工學學士 學科：機械設計制造及其自動化 所 在 單 位：機械工程學院 答 辯 日 期：2013 年 6 月 授予學位單位 ：佳木斯大學 Classified Index: U.D.C: Dissertation f

2、or the Doctoral Degree in Engineering BASED ON PLC ELEVATOR CONTROL SYSTEM DESIGN Bachelor：Lu Chuanlong Supervisor：Chen Yongbo Academic Degree Applied for：Bachelor of Engineering Speciality：Mechanical Manufacturing-Design and automation professional Affiliation： School of Mechanical Engineering Date

3、 of Defence： June, 2013 Degree-Conferring-Institution：Jiamusi University 摘摘 要要 隨著現代城市的發(fā)展，高層建筑日益增多，電梯成為人們日常生活必不可少 的代步工具。電梯性能的好壞對人們生活的影響越來越顯著，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，維護不便，運行壽命短，占 地空間大，正逐步被淘汰。 為了提高自動控制系統(tǒng)的可靠性和設備的工作效率，設計了一套以 PLC 為核 心控制器的電梯自動控制系統(tǒng)，用來取代以往的較復雜的繼電器接

4、觸器控制。 系統(tǒng)的核心部分（控制部分）使用了日本三菱公司生產的 FX2N-128MR-001 型 PLC，因為在核心控制部分采用的是軟件程序控制，從而在保證電梯正常運行這 個要求的情況下，大大的提高了電梯故障檢查與維修的方便性和容易性，同時還 克服了手動操作所帶來的一些人為干擾因素，取得了良好的預期效果。 關鍵字關鍵字：PLC;電梯控制;梯形圖 Abstract With the development of modern cities, an increasing number of high-rise building, elevator become an indispensable m

5、eans of transport of daily life. The quality of the lift performance of the impact on peoples lives becoming more and more obvious, it must strive to improve the performance of elevator systems, and ensure the operation of the lift is safe, reliable and energy efficient. The traditional elevator con

6、trol system uses logic of the relay to control circuit, this kind of controls easily to be crash, maintains inconveniently, the movement life is short, and that occupying a large area of space, it being eliminated gradually. For raising the credibility of the automatic control system and the work ef

7、ficiency of the equipments, design a set of take PLC as the core controller of the elevator auto control system, using to replace former more complicated of after electric appliances- the contact machine control. The core part(control part) of the system used a Japanese Mitsubishi company to produce

8、 of the FX2N 128MR-001 type PLC is the software procedure control in the core because of what to control the part adoption, thus Be promising the elevator circulates normally under the circumstance ofwith this request, raised elevator to break down check and the convenience and easy for maintain con

9、sumedly, still overcame to move an operation some artificial interference factors bring in the meantime, obtain the good results. Keywords：PLC;elevator controlling system design;ladder diagram 目目 錄錄 摘 要.I ABSTRACT.II 第 1 章緒論.1 1.1 設計的研究背景及意義.1 1.2 電梯的國內外發(fā)展狀況.2 1.3 常用的控制系統(tǒng)及特點.3 1.3.1 繼電器控制系統(tǒng).3 1.3.2

10、微機控制系統(tǒng).4 1.3.3 可編程控制器系統(tǒng).4 1.4 PLC 在電梯控制中的應用以及發(fā)展前景.5 1.5 電梯的功能要求 .7 1.6 設計的研究內容.8 第 2 章控制對象介紹.9 2.1 電梯簡介紹.9 2.2 電梯的主要組成部分 .10 2.3 電梯的安全保護裝置 .10 2.4 電梯的安全運行有以下一些主要控制要求.11 第 3 章硬件設計.15 3.1 可編程控制器（PLC）的選型.15 3.2 交流雙速電梯的主電路 .15 3.3 門機電路、抱閘電路、門鎖及安全運行電路 .17 3.4 PLC 的選型及輸入輸出端口的安排.18 第 4 章 軟件設計.23 4.1 軟件設計流程

11、 .23 4.2 開關門環(huán)節(jié).24 4.3 信號的產生與消除環(huán)節(jié).25 4.3.1 層樓信號產生與消除環(huán)節(jié).25 4.3.2 停層信號的登記與消除環(huán)節(jié).27 4.3.3 外呼信號的登記與消除環(huán)節(jié).28 4.4 電梯的定向環(huán)節(jié).31 4.5 起動、穩(wěn)速運行、制動加速環(huán)節(jié).35 4.5.1 自動運行時起動、加速和穩(wěn)定運行環(huán)節(jié).35 4.5.2 停車制動環(huán)節(jié).35 結 論.41 參考文獻.43 附 錄.45 致 謝.65 第第 1 章章 緒緒論論 1.1 設計的研究背景及意義 隨著科學技術日新月異地發(fā)展，人們物質文化生活水平的逐步提高，高層建 筑業(yè)得以迅速發(fā)展，大批的高樓大廈拔地而起，十幾層至幾十層

12、的賓館、飯店、 辦公樓、住宅樓如雨后春筍。伴隨建筑業(yè)的發(fā)展，為建筑內提供上下交通運輸的 電梯工業(yè)也在日新月異地發(fā)展著。電梯已不僅是一種生產環(huán)節(jié)中的重要設備，更 是一種工作和生活中的必需設備，完全可以預想到，隨著社會的發(fā)展，電梯產品 在人們物質文化生活中的地位將和汽車一樣，成為重要的垂直運輸設備之一。 繼電器組成的順序控制系統(tǒng)是最早的一種實現電梯控制的方法。但是，進入 九十年代，隨著科學技術的發(fā)展和計算機技術的廣泛應用，人們對電梯的安全性、 可靠性的要求越來越高，繼電器控制的弱點就越來越明顯。可編程序控制器(PLC)最 早是根據順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應用而設計的數 字運

13、算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點，目前，電梯的繼電器控制方式己逐漸 被 PLC 控制所代替。同時，由于電機交流變頻調速技術的發(fā)展，電梯的拖動方式 己由原來直流調速逐漸過渡到了交流變頻調速。因此，PLC 控制技術加變頻調速 技術己成為現代電梯行業(yè)的一個熱點。 總之，電梯的控制是比較復雜的，可編程控制器的使用為電梯的控制提供了 廣闊的空間。PLC 是專門為工業(yè)過程控制而設計的控制設備，隨著 PLC 應用技術 的不斷發(fā)展，將使得它的體積大大減小，功能不斷完善，過程的控制更平穩(wěn)、可 靠，抗干擾性能增強、機械與電氣部件有機地結合在一個設備內，把儀表、電子 和計算機的功能綜合在一起。因此，它已經成為電梯運

14、行中的關鍵技術。 1.2 電梯的國內外發(fā)展狀況 在經濟不斷發(fā)展，科學技術日新月異的今天，樓的高度已和經濟發(fā)展同樣的 速度成長起來。作為建筑的中樞神經，電梯起著不可或缺的作用，電梯作為建筑 物內的主要運輸工具，像其他的交通工具一樣，已經成為我們日常生活的一個不 可缺少的組成部分。 一個國家的電梯需求總量，主要受其經濟增長速度、城市化水平、人口密度 及數量、國家產業(yè)結構等綜合因素的影響。在全球經濟持續(xù)低迷的情況下，我國 國民經濟仍然以較高的速度持續(xù)增長，城市化水平不斷提高。上世紀 80 年代以 來，隨著經濟建設的持續(xù)高速發(fā)展，我國電梯需求量越來越大。總趨勢是上升的， 目自口進入了“第三次浪潮” ，

15、2004 年總產量超過了 8 萬臺，而且目前還沒有減 速的跡象。從 1949 年建國以來全國共生產安裝了 6l 萬多臺電梯。盡管如此，我 國的電梯遠未達到飽和的程度。全世界平均 1000 人有 l 臺電梯，我國如果要達到 這個水準，還需要增加 70 萬臺。到那時候，全國在用電梯將達到 130 萬臺，每 年僅報廢更新就需要 6 萬臺。到 2005 年，中國電梯的年產量達到 135 萬臺， 與 1980 年相比，25 年增長了 59 倍，產量每年平均增長 178。2005 年安裝驗 收電梯臺，截至 05 年底，我國的在用電梯總數已達臺。如此龐大的市場需求為 我國電梯行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了廣闊的舞臺! 我

16、國電梯行業(yè)已經具備了很強的生產能力。興旺的電梯市場吸引了全世界所 有的知名電梯公司，美國奧的斯、瑞士迅達、芬蘭通力、德國蒂森、同本三菱、 日立、東芝、富士達等 13 家大型外商投資公司在國內的市場份額達到了 74” 。 目前國內市場需要的電梯產品，我國電梯行業(yè)幾乎全部可以生產，不但大量替代 了進口，而且有一定的出口。國產電梯的技術水平和產品質量正在穩(wěn)步提高。自 1985 年我國參加了國際標準化組織 ISOTCl78 以來，先后等同或等效采用了一 批國際標準和先進國家的標準。標準的高起點使我國電梯行業(yè)在技術上居于有利 地位。許多新技術和新產品，如無機房電梯、無齒輪曳引機、永磁同步拖動技術、 遠程

17、監(jiān)控技術等，國際上也是剛剛出現，我國就有許多企業(yè)可以生產了。國產電 梯以其高質量，低成本的優(yōu)勢贏得了越來越多的國內外客戶，為逐步進入國際市 場創(chuàng)造了有利條件。 中國電梯在亞洲市場占有越來越重要的位置，每年銷售量己達 l 萬臺左右， 約占亞洲市場的 1/50，一些合資企業(yè)在出口創(chuàng)匯方面也做出了貢獻。當今世界， 電梯的生產情況與使用數量已經成為衡量一個國家工業(yè)現代化程度的標志之一。 在一些發(fā)達的工業(yè)國家，電梯的使用相當普遍。 1.3 常用的控制系統(tǒng)及特點 1.3.1 繼電器控制系統(tǒng) 在工農業(yè)、交通運輸業(yè)等部門中，使用著各種各樣的生產機械，它們大都以 電動機作為動力進行拖動。電動機是通過某種自動控制

18、方式來進行控制的，最常 見的是繼電器控制方式。其作用是:實現對電力拖動系統(tǒng)的啟動、調速、反轉和制 動等運行性能的控制；實現對拖動控制系統(tǒng)的保護，滿足生產工藝的要求；實現 生產過程自動化。 在電梯的控制中，繼電器控制系統(tǒng)有以下優(yōu)點： （1） 、所有控制功能及信號處理均由硬件實現，線路簡單，電路圖較直觀形 象，易于理解和掌握，適合于一般技術人員和技術工人掌握。 （2） 、系統(tǒng)的保養(yǎng)、維修及故障檢查無需較高的技術和特殊的工具、儀器。 （3） 、大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價格便宜。 （4） 、多年來我國一直生產這類電梯，技術成熟，已形成系列化產品，技術 資料圖紙齊全，熟悉掌握的人員較多。

19、盡管繼電器控制系統(tǒng)有以上很多優(yōu)點，但電梯繼電器控制系統(tǒng)仍存在許多問 題，主要有： （1） 、系統(tǒng)觸點繁多，接線復雜，且觸點容易燒壞磨損，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現較復雜的控制功能，使系統(tǒng)的 控制功能不易增加，技術水平難以提高。 （3） 、由于采用固定接線形式，通用性和靈活性較差，不易改變。 （4） 、系統(tǒng)結構龐大，能耗較高，機械動作噪音大。 （5） 、由于線路復雜，易出現故障，因而保養(yǎng)維修工作量大，費用高，而且 檢查故障困難，費時費工。 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，經常造 成停梯，給乘用人員帶來不便和驚擾。且電

20、梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會造成 電梯機械部件損壞，還可能出現人身事故。 1.3.2 微機控制系統(tǒng) 隨著計算機技術的發(fā)展，微型計算機在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。 在電梯控制上采用微型計算機控制方式越來越受到人們的重視。微機的功能很多， 在電梯的控制上主要作用是：取代全部或部分的繼電器；取代傳統(tǒng)選層方法，結 合光電編碼器實現了數字選層；實現復雜的調配管理。 微機控制系統(tǒng)用于電梯的控制中，有許多優(yōu)點，如下所示： （1） 、采用無觸點邏輯線路，以提高系統(tǒng)的可靠性，降低維修費用，提高產 品質量。 （2） 、可改變控制程序，靈活性大；可適應各種不同的要求，實現控制自動 化。 （3） 、可實現故障顯

21、示及記錄，使維修簡便，減少故障時間，提高運行效率。 （4） 、微機控制裝置體積小，可減少控制裝置占地面積。 （5） 、用微機實現群控管理，合理調配電梯運行效率，節(jié)約能源。 采用微機控制系統(tǒng)，電梯附加功能的實現，主要依靠軟件來實現，這就要求 工作人員對程序的掌握很熟悉，而這恰恰是我國的薄弱之處。 1.3.3 可編程控制器系統(tǒng) 在當今時代由于工業(yè)自動化程度的不斷提高對自動化控制的要求也日趨增加， PLC 則能在很大程度上很廣的范圍內實現自動化控制。由于 PLC 具有優(yōu)良的技術 性能，因此它一問世就很快得到了推廣應用。現在 PLC 作為用于工業(yè)生產過程控 制的專用計算機，與商家、家用的微機不同，由于

22、控制對象的復雜性，使用環(huán)境 的特殊性和工作運行的連續(xù)性，使其在設計上有許多特點。 （1） 、可靠性高，抗干擾能力強； （2） 、編程方法簡單、直觀； （3） 、體積小、耗能低、重量輕； （4） 、硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強； （5） 、控制程序可變，具有良好的柔性； （6） 、維修工作量小、維護方便； （7） 、接口模塊功能強、品種多。 1.4 PLC 在電梯控制中的應用以及發(fā)展前景 目前，在電梯的控制方式上，主要有繼電器控制、PLC 控制和微型計算機控 制三種。而 PLC 實際上是一種專用計算機，它采用巡回掃描的方式分時處理各項 任務，而且依靠程序運行，這就保證只有正確的程序才能運

23、行，否則電梯不會工 作；又由于 PLC 中的內部輔助繼電器及保持繼電器等實際上是 PLC 系統(tǒng)內存工 作單元，即無線圈又無觸點，使用次數不受限制，屬無觸點運行，因此，它比繼 電器控制有著明顯的優(yōu)越性，運行壽命更長，工作更加可靠安全，自動化水平更 高。PLC 控制是三種控制方式中最具有可靠性、實用性和靈活性的控制方式，它 更適合于用在電梯的技術改造和控制系統(tǒng)的更新換代，是電梯控制系統(tǒng)中理想的 控制新技術。 隨著科技的進步，電梯也更加安全、舒適。然而，人們的追求并沒有就此停 止下來，仍在不斷地進行研究改進。綠色是和平，綠色是天然，綠色是和諧。電 梯是載人的機電設備，要實現“綠色” ，也就是強調電梯

24、更舒適、更安全地為人 類的生產和生活服務，強調電梯與環(huán)境的協調與和諧。 (1)智能化。我們這罩所說的智能化電梯是傳統(tǒng)的人工智能是無法勝任的。傳 統(tǒng)的智能控制是一種技術的事先安排，說到底是一種程序控制，是一種周期性的 系統(tǒng)自動控制，實際上還算不上智能。而真正的智能電梯應更具人性化特點，不 僅具有傳統(tǒng)的人工智能的所有優(yōu)點，而且還有傳統(tǒng)的人工智能無法比擬的東西， 具有動念和隨機處理各種問題的能力，諸如能根據轎廂內的情況和各層的候梯信 息，自動地制定每次最優(yōu)的運動速度和停車政策；自動選擇運動方面；雙向語音 交流；到達目的層的語音提示等，讓乘客有更多的主動性，使大樓交通運輸實現 真正的人機對話。智能化要

25、求電梯有自動安全檢測功能，讓電梯自己能夠檢測到 電梯的故障所在，并及時報警予以排除。 (2)安全。運行安全是電梯的根本和關鍵?？梢哉f，電梯的全部其他工作都是 以此為中心展開的，使電梯安全運行更有保障。運行安全不僅要消除電梯啟動時 較強的電磁輻射，使用安全材料和運行穩(wěn)定，而且要有一種良好的視覺效果，讓 每一位乘客在寬敞、明亮轎廂內有安全、舒適的好心情。同時，電梯運行安全也 要求電梯在運行中發(fā)生故障時，不但要使乘客容易與外界溝通聯系，而且電梯本 身應當能自動播放讓乘客感到放松的音樂，徹底消除產生緊張不安的情緒。當小 孩和老人乘坐時，電梯對他們應給予一種如同家人般的照顧，不但讓老人和孩子 感到方便和

26、舒適，而且更讓其家人感到放心。電梯運行安全還要求電梯有自動休 眠功能，使電梯在保證運行效率最高的同時，使電梯能最大限度地得到休眠。 (3)與環(huán)境的協調和平衡，包括以下幾個方面： 視覺協調。有人曾經做過環(huán)境色彩是否對人有影響的研究。該研究發(fā)展： 視覺不協調的環(huán)境色彩對人的情緒、精神影響非常大。色彩宜人，格調高雅，制 作精良的電梯，乘客自然會有一種安全的感覺，有一種視覺上的舒適。用料低廉， 款式陳舊，色彩沉悶，甚至破破爛爛的電梯，乘客視覺協調無從談起，乘坐電梯 的第一感覺就是不安全。國內的許多電梯公司對此的重視是遠遠不夠的，甚至不 少通過引進國外技術國產化的電梯也顯露出一副土生土長的容貌。 消除電

27、磁輻射。如前所述，由于電梯是大樓里頻繁起制動的大容量電器是 電磁干擾的元兇，所以綠色電梯必須是一個達到自身對大樓電磁干擾最小，而又 不被其他電磁干擾影響的建筑機電設備。這樣不僅可以保證乘客的身心健康，而 且也可以保證大樓、大廈中的大樓的辦公自動化(0A)、樓宇自動化(BA)、通訊自 動化(CA)的正常運轉。 舒適感。通過采用高載頻波矢量靜音變頻器，可降低噪聲變換頻率及電壓。 以 CPU 控制電壓及頻率的連續(xù)變換方式，按人體生理適應要求，利用計算機優(yōu) 化設計而成的理想運行曲線，實現更穩(wěn)定、更舒適的運行。 對現代化電梯性能的衡量，主要著重于可靠性、安全性和乘坐的舒適性。此 外，對經濟性、能耗、噪聲

28、等級和電磁干擾程度等方面也有相應要求。隨著時代 的發(fā)展，對人在與外界隔離封閉的電梯轎廂內，心理上的壓抑感和恐懼感也有所 考慮。因此，提倡對電梯進行豪華性裝修，比如：轎廂內用鏡面不銹鋼裝潢、在 觀光電梯井道設置宇宙空間或深海景象：進而主張電梯、扶梯應與大自然相協調， 在扶梯的周圍種植花草；在轎廂壁和頂棚裝飾某些圖案甚至是有變化的圖案，并 且在色彩調配上要令人賞心悅目；在轎廂內播放優(yōu)美的音樂，用以減少煩躁；在 轎廂內播放電視節(jié)目，乘客可收看天氣預報、新聞等。 1.5 電梯的功能要求 圖 1-1 信號控制系統(tǒng) （1）電梯運行到指定位置后應具有手動或自動開/關門的功能。 （2）利用指示燈顯示電梯轎廂外

29、的呼喚信號、電梯轎廂內的指令信號和電 梯的到達信號。 （3）能自動判斷電梯的運行方向，并發(fā)出響應的指示信號。 （4）電梯的上行下行有一臺交流雙速電機牽引。電機正傳，電梯上升；電 梯反轉，電梯下降。 （5）電梯轎廂門由另一臺小功率電機驅動。電機正傳，轎廂門打開；電機 反轉，轎廂門關閉。 （6）每一層樓設有呼叫按鈕；轎廂內設有開關轎廂門按鈕；轎廂內的層面 指令按。 （7）電梯啟動、運行、到站實現速度調節(jié)。 （8）行車時，門廳和轎廂都不能開門；開門之后不能停車，有門鎖連鎖保 護平層時可自動開門、手動開門，夾人時自動開門。 1.6 設計的研究內容 我國國產電梯多為繼電器和 PLC 控制方式，繼電器邏輯

30、控制方式存在功能弱、 故障多、可靠性差和工作壽命短等缺陷，PLC 控制一般具有可靠性高、易操作、 維修、編程簡單、靈活性強等特點。對比電梯的各種控制系統(tǒng) PLC 更能適合當今 現狀的需求，本設計基于 PLC 實現八層載客電梯的控制系統(tǒng)設計。 設計的主要內容如下： 首先對電梯系統(tǒng)及可編程控制器（PLC）作了比較全面的總結和介紹。接著 闡述了電梯控制系統(tǒng)的分類及特點，電梯的控制系統(tǒng)分為調速和信號控制兩大部 分。確定了系統(tǒng)的總體結構，由 PLC 來實現電梯信號控制，通過雙速電機、PLC 選型、I/O 點數分配等完成系統(tǒng)硬件開發(fā)；同時，在分析電梯系統(tǒng)的軟件設計方 法基礎上，設計出了軟件流程圖，提出了模

31、塊化編程思想，完成系統(tǒng)的軟件開發(fā)。 第第 2 章章 控控制制對對象象介介紹紹 2.1 電梯簡介紹 電梯是一種特殊的起重運輸設備，有轎廂及配重拖動電機及減速傳動機械井 道及井道設備召喚系統(tǒng)及安全裝置構成。轎廂是載人或裝貨的部位，配重是為了 改變電梯電機負載的特性以提高電梯的安全性而設置的。圖 2-1 是電梯拖動系統(tǒng) 示意圖，圖中可見電梯的轎廂及配重分系在鋼絲繩的兩端，鋼絲繩跨掛在曳引輪 上，曳引輪經減速器機構由電機拖動，形成轎廂的上下運動。 圖 2-1 電梯拖動系統(tǒng)示意圖 1電動機；2減速機構；3曳引輪；4鋼繩；5轎箱；6配重 井道指建筑物中用于安裝電梯并提供電梯運行的通道，轎廂及配重都是在井

32、道中運行的。井道在各樓層設有門廳及呼梯設備。門廳有門廳門，廳門頂部裝有 層樓指示燈，用于指示電梯的運行方向及電梯所在的位置。門廳里還設有呼梯盒， 用于在每層站召喚電梯。呼梯盒常安在廳門外離地面 1 米左右的墻壁上，基站與 頂站只有一個按鈕，中間層站有上呼與下呼兩個按鈕，按鈕下帶有呼梯記憶燈。 基站的呼梯盒上還設有鑰匙開關，供司機開關電梯。為了實現轎廂的正常運行及 準確停車，井道中往往要安裝許多定位裝置及安全設備。井道的頂部和底部還設 有沖頂及蹲底的緩沖設備。 轎廂中設有自動門機，用來完成電梯的開門及關門任務。電梯門分廳門及轎 門，當電梯停靠某層時，此層的廳門在轎門的帶動下開啟及關閉。電梯的操縱

33、箱 也安裝在轎廂內，供司機及乘客對電梯發(fā)布動作命令。上面設有與電梯層站數相 同的內選層按鈕（帶內選指示記憶燈） ，上下行啟動按鈕（帶上下行指示記憶燈） ， 開關按鈕，急停按鈕，層樓指示燈的控制開關，電梯運行狀態(tài)選擇鑰匙開關（選 擇電梯是自動運行司機狀態(tài)下運行，還是檢修狀態(tài)）等。 2.2 電梯的主要組成部分 （1）曳引部分：通常有曳引機和曳引鋼絲繩組成。電動機帶動曳引機旋轉 使轎廂上下運動。 （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）電器設備及控制裝置：有曳引機，選層器傳動及控制柜、轎廂操縱盤、 呼梯按鈕和廳外指示器組成。 （4

34、）其它裝置：對重裝置、補償裝置等。 2.3 電梯的安全保護裝置 （1）電磁制動器：裝于曳引機軸上，一般采用直流電磁制動器，啟動時通 電松閘，停層后斷電制動。 （2）強迫減速開關：分別裝于井道的頂部和底部，當轎廂駛過端站換速未 減速時，轎廂上撞塊就觸動此開關，通過電器傳動控制裝置，使電動機強迫減速。 （3）限位開關：當轎廂經過端站平層位置后仍未停車，此限位開關立即動 作，切斷電源并制動,強迫停車。 （4）行程極限保護開關： 當限位開關不起作用，轎廂經過端站時，此開關 動作。 （5）急停按鈕：裝于轎廂司機操縱盤上，發(fā)生異常情況時，按此按斷電源， 電磁制動器制動，電梯緊急停車。 （6）廳門開關：每個

35、廳門都裝有門鎖開關。僅當廳門關上才允許電梯啟動； 在運行中如出現廳門開關斷開，電梯立即停車。 （7）關門安全開關：常見的是裝于轎廂門邊的安全觸板，在關門過程中如 安全觸板碰到乘客時，發(fā)出信號，門電機停止關門，反向開門，延時重新開門， 此外還有紅外線開關等。 （8）超載開關：當超載時轎底下降開關動作，電梯不能關門和運行。 （9）其它的開關：安全窗開關，鋼帶輪的斷帶開關等。 2.4 電梯的安全運行有以下一些主要控制要求 1.電梯位置的確定與顯示 , 圖 2-2 電梯的平層、停層裝置 轎廂中的乘客及門廳中的等待電梯的人都需要知道電梯的位置，因而轎廂及 門廳中都設有以樓層標志的電梯位置。電梯的運行還需

36、要更加準確的電梯位置信 號，以滿足制動停車等控制的要求。傳統(tǒng)電梯的位置信號一般由設在井道中的位 置開關，如磁感應器提供，當轎廂上設置的隔磁板插入感應器時，發(fā)出位置信號， 并啟動樓層指示（見圖 2-2） 。 2.轎廂內的運行命令及門廳的召喚信號 司機及乘客可按下轎廂內操作盤上的選層按鈕選定電梯運行的目的樓層，此 為內選信號。按鈕按下后，該信號應被記憶并使相應的指示燈電亮。在門廳等候 的電梯的乘客可以按門廳的上行或下行召喚信號，此為外喚信號。該信號也需要 記憶并點亮門廳的上行或下行指示燈，這些保持信號在要求得到滿足時應能自動 消號。 3.電梯自動運行時的信號響應 電梯自動運行時應根據內選及外喚信號

37、，決定電梯的運行方向及在哪些站點 停站。一般情況下電梯按先上后下的原則安排運送乘客的次序，而且規(guī)定在運行 方向確定之后，不響應中途的反向呼喚要求，直到到達本方向的最遠信號站點才 開始返程。 4.轎廂的啟動與運行 轎廂在運動方向確定，轎廂門已關好時啟動運行，運行的初始階段是加速運 行階段，其后是穩(wěn)定運行階段。 5.轎廂的平層與停車 轎廂運行后需確定在哪一層站停車，平層即指停車時，轎廂的底與門廳“地 平面”應相平齊，一般都有具體的平層誤差規(guī)定，如平層時兩平面相差不得超過 5 毫米。平層停車過程需在轎廂底面與停車樓面相平之前開始，先是減速，再是 制動，以滿足平層的準確性及乘客的舒適感。傳統(tǒng)電梯的平層

38、開始信號由平層感 應器發(fā)出。如圖 2 所示，上平層感應器 KR11 及下平層感應器 KR12 裝在轎廂頂 部，隔磁板安裝在井道壁上。上行時，KR12 首先插入隔磁板，發(fā)出減速信號， 電梯開始減速，至 KR12 插入隔磁板時，發(fā)出開門及停車信號，電動機停車，抱 閘抱死；下行時 KR11 首先插入隔磁板，發(fā)出減速信號，電梯開始減速，至 KR11 插入隔磁板時，發(fā)出開門及停車信號。 6.安全保護 電梯的安全保護很多，如前面提到的沖頂與蹲底，斷鋼絲繩，轎廂內人員的 跌落逃生等保護，還有消防運行等多項。 除了控制要求外，電梯常見的工程問題還涉及電梯的拖動設備及拖動控制方 式。電梯的提升機構，齒輪曳引輪主

39、要由驅動電動機電磁制動器（也稱電磁抱閘） 減速器及曳引輪組成。驅動電機可以是直流電動機也可以是交流電動機。為了滿 足電梯的運行過程中速度變化的要求，在應用變頻前，電梯交流拖動多使用多繞 組變速電機，變頻器誕生以來，已有越來越多的電梯采用變頻驅動。采用變速電 機時，電機的正反向運轉使用接觸器換向，啟動調速采取改變電機繞組及切換電 機繞組中所串電阻實現。采用變頻調速時，電機換向及變速都通過變頻器控制端 子實現。在這兩種拖動方式中，電磁抱閘都是很重要的，它是電機制動的主要設 備，抱閘要求有足夠的制動力，抱閘一般在通電時打開，斷電時閘死。 電梯還有一些高層次的性能指標，如電機加減速曲線控制及高準確度的

40、平層 控制要求等，前者涉及電梯運行過程中的加速大小，關系到乘客的舒適感，后者 涉及乘客數量變化對準確平層的影響。 總之，電梯的控制是比較復雜的，在計算機誕生前，電梯使用繼電接觸器控 制的時代，很難生產出質量優(yōu)良的電梯，而現在，可編程控制的使用為電梯的控 制提供了廣闊的空間。隨著 PLC 應用技術的不斷發(fā)展，它已經成為電梯運行中的 關鍵技術。 第第 3 章章 硬硬件件設設計計 3.1 可編程控制器（PLC）的選型 考慮到本次設計的電梯系統(tǒng)有八層，且開關量居多，模擬量較少；對于開關 量控制為主的系統(tǒng)而言，一般 PLC 的響應速度足以滿足控制的要求，在小型 PLC 中整體式比模塊式的價格便宜，體積也

41、，綜合考慮后，系統(tǒng)選擇了日本三菱公司 生產的 FX2N 系統(tǒng)。 FX2N 系統(tǒng) PLC 具有以下幾方面的優(yōu)點： 1）FX2N 配置靈活，除主機單元外，還可擴展 I/O 模塊，A/D 模塊，D/A 模 塊和其它特殊功能模塊。 2）FX2N 指令功能豐富，有各種指令 107 條，且指令執(zhí)行速度快。 3）FX2N 可用內部輔助繼電器 M，狀態(tài)繼電器 S，定時器 T，寄存器 D，計 數器的功能和數量滿足了系統(tǒng)控制要求的需要。 4）FX2N 的編程可用編程器，也可以在 PC 機上使用三菱公司的專用編程軟 件包。 3.2 交流雙速電梯的主電路 圖 3-1 是交流雙速電梯的主電路圖。圖中 M1 為電梯專用型

42、雙速籠型異步電 動機；KM1、KM2 為電動機正反轉接觸器，用以實現電梯上、下行控制； KM3、KM4 為電梯高低速運行接觸器，用以實現電梯的高速或者低速運行； KM5 為啟動加速接觸器；KM6、KM7、KM8 為減速制動接觸器，用以調整電梯 制動時的加速度；L1、L2 與 R1、R2 為串入電動機定子電路中的電抗和電阻，當 KM1 或者 KM2 與 KM3 通電吸合時，電梯將進行上行或下行啟動，延時后 KM5 通電吸合，切除 R1、L1，電梯將轉為上行或下行的穩(wěn)速運行；當電梯接收到停 層指令后，KM3 斷電釋放，KM4 通電吸合，電機轉為低速接法，接入阻抗制動， 實現上升與下降的低速運行，且

43、 KM6-KM8 依次通電吸合，用來控制制動過程的 強度，提高停車制動時的舒適感；至平層位置時，接觸全部斷電釋放，抱閘抱死， 電梯停止運行。 圖 3-1 交流雙速電梯主電路 3.3 門機電路、抱閘電路、門鎖及安全運行電路 圖 3-2 為電梯的門機、抱閘、門鎖及安全運行電路。門電動機為他勵直流電 動機，可由 KM9、KM10 控制其正反轉。KM9 接通時，電阻 R2 與電動機電樞并 聯，電流由電樞左端流向右端，電動機正轉實現開門，壓下 SQ8 時，R2 部分被 短接，實現開門調速。KM10 接通時，電動機將反轉，實現關門，并由 SQ9、SQ10 與 R3 一起實現關門調速。 當電梯上下運行時，抱

44、閘應打開，其線圈應通電。電梯停止運行時，抱閘應 抱死，其線圈應斷電。將所有廳、轎門開關串聯在一起，控制門鎖繼電器 KA1， 實現全部門關閉后電梯才能運行的控制。將安全窗開關、安全鉗開關、限速器開 關、轎內急停開關、上下強迫停止開關、基站開關梯開關以及熱繼電器觸點 FR1、FR2 110v M 2M 2M 2M 2 R 1 KM 9 KM 9 KM 10 KM 10 M 2M 2M 2M 2 KM 10 SQ 8 SQ 9 SQ 10 KM 1 KM 2 KM 9 YBR 4 KA1 KA2 FR 2 FR 1 SA2 SQ 1 SQ 2 SQ 3 SQ 4 SQ 19 SQ 20 SQ 11

45、SQ 12 SQ 13 SQ 14 SQ 15 SQ 16 SQ 17 SQ 18 + _ R 3 R 2 圖 3-2 電梯的門機、抱閘、門鎖及安全運行電路 3.4 PLC 的選型及輸入輸出端口的安排 為了便于對電梯的工作原理及 PLC 系統(tǒng)進行分析，現列出電梯所用電器元件 表 表 1 I/O 點分配 輸入信號輸出信號 名稱代號編號名稱代號編號 門鎖 KA1X000 電動機正轉接觸器 KM1Y000 自動運行按鈕 SA1-1X001 電動機反轉接觸器 KM2Y001 檢修開關 SA1-2X002 高速接觸器 KM3Y002 開門按鈕 SB1X003 低速接觸器 KM4Y003 關門按鈕 SB2

46、X004 啟動加速接觸器 KM5Y004 上行啟動按鈕 SB3X005KM6Y005 下行啟動按鈕 SB4X006KM7Y006 基站開關 SQ5 X007 制動加速接觸器 KM8Y007 超重感應開關 9KR X008 超重接觸器 HAY008 開門到位開關 SQ6 X010 開門接觸器 KM10Y009 關門到位開關 SQ7 X011 關門接觸器 KM11Y010 上行限位開關 SQ19 X012 一樓樓層指示燈 HL1Y011 下行限位開關 SQ20 X013 二樓樓層指示燈 HL2Y012 一樓內選指令登記 SB5X014 三樓樓層指示燈 HL3Y013 二樓內選指令登記 SB6X01

47、5 四樓樓層指示燈 HL4Y014 三樓內選指令登記 SB7X016 五樓樓層指示燈 HL5Y015 四樓內選指令登記SB8X017 六樓樓層指示燈 HL6Y016 五樓內選指令登記SB9X018 七樓樓層指示燈 HL7Y017 六樓內選指令登記SB10 X019 八樓樓層指示燈 HL8Y018 七樓內選指令登記SB11 X020 上行指示燈 HL9 Y019 八樓內選指令登記SB12 X021 下行指示燈 HL10 Y020 一層感應器1KR X022 一樓內選記憶燈 HL11 Y021 二層感應器2KR X023 二樓內選記憶燈 HL12 Y022 三層感應器3KR X024 三樓內選記憶

48、燈 HL13 Y023 輸入信號輸出信號 名稱代號編號名稱代號編號 四層感應器 4KRX025 四樓內選記憶燈 HL14Y024 五層感應器 5KRX026 五樓內選記憶燈 HL15Y025 六層感應器 6KRX027 六樓內選記憶燈 HL16Y026 七層感應器 7KRX028 七樓內選記憶燈 HL17Y027 八層感應器 8KRX029 八樓內選記憶燈 HL18Y028 一層廳外上升呼梯按 鈕 1SB1 X030 一層上呼指令登燈 HL19Y029 二層廳外上升呼梯按 鈕 2SB1 X031 二層上呼指令登燈 HL20Y030 二層廳外下降呼梯按 鈕 2SB2 X032 二層下呼指令登燈 HL21Y031 三層廳外上升呼梯按 鈕 3SB1 X033 三層上呼指令登燈 HL22Y032 三層廳外下降呼叫按 鈕 3SB2 X034 三層下呼指令登燈 HL23Y033 四層廳外上升呼叫按 鈕 4SB1 X035 四層上呼指令登燈 HL24Y034 四層廳外下降呼叫按 鈕 4SB2 X036 四層下呼指令登燈 HL25Y035 五層廳外上升呼叫按 鈕 5SB1 X037 五層上呼指令登燈 HL26Y036 五層廳外下降呼叫按 鈕 5SB2 X038 五層下呼指令登燈