電氣自動(dòng)化畢業(yè)論文五層電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、五層電梯五層電梯 plcplc 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 【摘摘 要要】電梯不僅僅是高層建筑里的必備設(shè)施，在多層建筑 里也是不可缺少的垂直運(yùn)輸工具。據(jù)此本文在闡述電梯的結(jié)構(gòu)和可 編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，針對(duì) 5 層 5 站電梯，使用 西門(mén)子 200 可編程控制器，設(shè)計(jì)了電梯的控制系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了電梯的 指層控制、轎內(nèi)與各層廳站呼梯指令的記錄、電梯運(yùn)行方向和?？?的層站的控制，自動(dòng)運(yùn)行和自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)等功能。這種電梯控制系統(tǒng) 應(yīng)用于實(shí)際運(yùn)行的電梯中，運(yùn)行結(jié)果表明：電梯控制系統(tǒng)安全性和 可靠性高，日常保養(yǎng)維護(hù)和故障檢修方便，運(yùn)行成本低。 【關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞】電梯；控制系統(tǒng)；可編程控制器；西門(mén)子 2

2、00 目 錄 摘摘 要要 第一章第一章 緒論緒論 .1 1 1.1 課題研究的背景和意義.1 1.2 電梯控制系統(tǒng)研究的現(xiàn)狀.1 1.3 可編程控制器(plc)及其在電梯控制中的應(yīng)用.2 1.3.1 plc 的特點(diǎn).2 1.3.2 plc 控制電梯的優(yōu)點(diǎn).3 1.4 論文的主要內(nèi)容.3 第二章第二章 電梯的概述電梯的概述 .3 3 2.1 電梯的發(fā)展.3 2.2 電梯的分類.4 2.3 電梯的基本結(jié)構(gòu).5 2.4 電梯控制系統(tǒng)的原理與要求.8 第三章第三章 控制及調(diào)速方案分析與設(shè)計(jì)控制及調(diào)速方案分析與設(shè)計(jì) .1010 3.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu).10 3.2 設(shè)計(jì)思路.10 3.3 plc 控制系

3、統(tǒng)與其他控制方式的比較 .11 3.3.1 plc 控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的比較 .11 3.3.2 plc 控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的比較 .12 3.4 設(shè)計(jì)方案比較 .12 3.5 可編程控制器（plc）的選擇 .13 3.6 變頻器的選擇.13 3.7 電梯控制系統(tǒng)構(gòu)成 .13 第四章第四章 電梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)電梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) .1414 4.1 電梯硬件框圖及控制要求分析.14 4.2 門(mén)機(jī)電路、抱閘電路、門(mén)鎖及安全運(yùn)行電路 .15 4.3 電梯的主要電氣設(shè)備 .16 4.4 輸入輸出設(shè)計(jì) .17 4.5 樓層位置顯示功能 .18 4.6 設(shè)計(jì)流程圖 .19 第五章第五章

4、 電梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)電梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) .1919 5.1 電梯的自檢狀態(tài) .20 5.2 電梯的正常工作狀態(tài) .20 5.3 電梯開(kāi)關(guān)門(mén)控制 .20 5.3.1 電梯開(kāi)門(mén)控制 .20 5.3 .2 電梯關(guān)門(mén)控制.22 5.4 層樓信號(hào)產(chǎn)生與消除 .22 5.5 內(nèi)選指令的登記與消除 .23 5.6 外呼信號(hào)的登記與消除 .25 5.7 電梯的上、下行定向 .27 結(jié)結(jié) 束束 語(yǔ)語(yǔ) .2929 致致 謝謝 .2 29 9 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .3030 附錄附錄 .3131 第一章第一章 緒論緒論 1.1 課題研究背景和意義 背景：生活在繼續(xù)，科技在發(fā)展，電梯也在進(jìn)步。150 年來(lái)， 電

5、梯的材質(zhì)由黑白到彩色，樣式由直式到斜式，在操縱控制方面更 是步步出新手柄開(kāi)關(guān)操縱、按鈕控 制、信號(hào)控制、集選控制、 人機(jī)對(duì)話等等，多臺(tái)電梯還出現(xiàn)了并聯(lián)控制，智能群控；雙層轎廂 電梯展示出節(jié)省井道空間，提升運(yùn)輸能力的優(yōu)勢(shì)；變速式自動(dòng)人行 道扶 梯的出現(xiàn)大大節(jié)省了行人的時(shí)間；不同外形扇形、三角 形、半菱形、半圓形、整圓形的觀光電梯則使身處其中的乘客的視 線不再封閉。老式電梯使用大量的繼電器和接觸器進(jìn)行控制，使其 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、成本高昂、易于出故障、保養(yǎng)及維修困難等。 用 plc 取代繼電器和接觸器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電梯自動(dòng)控制，不僅由于用軟 件編程取代了硬接線，在改變機(jī)械動(dòng)作時(shí)只需要改變程序而無(wú)需重

6、新配線，而且由于用 plc 內(nèi)部的“軟繼電器”取代了電氣控制柜的 安裝尺寸，充分體現(xiàn)出設(shè)計(jì)、施工周期短，通用性強(qiáng)，可靠性高優(yōu) 點(diǎn)。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)在用電梯 34.6 多萬(wàn)臺(tái)，每年還以約 5 萬(wàn)6 萬(wàn) 臺(tái)的速度增長(zhǎng)。電梯服務(wù)中國(guó)已有 100 多年歷史，而我國(guó)在用電梯 數(shù)量的快速增長(zhǎng)卻發(fā)生在改革開(kāi)放以后，目前我國(guó)電梯技術(shù)水平已 與世界同步。 目的: 熟悉 plc 編程，掌握 plc 梯形語(yǔ)言，掌握 plc 編程的方法。 培養(yǎng)實(shí)際操作、獨(dú)立思考、工作的能力，學(xué)以致用。 1.2 電梯控制系統(tǒng)研究的現(xiàn)狀 電梯的出現(xiàn)大大方便了人們的生活。隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展， 高層建筑不斷增多，電梯在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和生活中有越

7、來(lái)越廣泛的應(yīng)用， 電梯作為高層建筑中垂直運(yùn)行的交通工具已與人們的日常生活密不 可分。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制 技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，這使得交流變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn) 入一個(gè)嶄新的時(shí)代。實(shí)際上電梯是根據(jù)外部呼叫信號(hào)以及自身控制 規(guī)律等運(yùn)行的，而呼叫是隨機(jī)的，電梯實(shí)際上是一個(gè)人機(jī)交互式的 控制系統(tǒng)，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足控制要求的，因 此，電梯控制系統(tǒng)采用隨機(jī)邏輯方式控制。目前電梯的控制普遍采 用了兩種方式，一是采用微機(jī)作為信號(hào)控制單元，完成電梯信號(hào)的 采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電梯的自動(dòng)調(diào)度和集選運(yùn)行功 能，拖動(dòng)控制則由變頻器來(lái)完成；第二種控制方

8、式用可編程控制器 （plc）取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)集選控制。從控制方式和性能上來(lái)說(shuō)， 這兩種方法并沒(méi)有太大的區(qū)別。國(guó)內(nèi)廠家大多選擇第二種方式，其 原因在于生產(chǎn)規(guī)模較小，自己設(shè)計(jì)和制造微機(jī)控制裝置成本較高； 而 plc 可靠性高，程序設(shè)計(jì)方便靈活，抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定可 靠等特點(diǎn)，所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 隨著人們生活水平的不斷提高,對(duì)電梯的要求的也相應(yīng)提高，為滿 足和提高人們的生活質(zhì)量，電梯的智能化、自動(dòng)化技術(shù)迅速發(fā)展。 特別是隨著技術(shù)、微電子和電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代電梯的 技術(shù)含量日益提高。在改善電梯性能的同時(shí)，對(duì)電梯的設(shè)計(jì)、管理 和維護(hù)人員提出了更高的要求。 1

9、.31.3 可編程控制器可編程控制器(plc)(plc)及其在電梯控制中的應(yīng)用及其在電梯控制中的應(yīng)用 1.3.11.3.1 plcplc 的特點(diǎn)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)。 1、可靠性 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，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)

10、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 mttr，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(mén)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

11、) 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。 2、易操作性 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)ふ遥缓筮M(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

12、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，方便維修。 3、靈活性 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)

13、視和控制變得十 分容易。 1.3.21.3.2 plcplc 控制電梯的優(yōu)點(diǎn)控制電梯的優(yōu)點(diǎn) 1)在電梯控制中采用 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。 1.1.4 4 論文的主要內(nèi)容論文的主要內(nèi)容 本文主要內(nèi)容是研究電梯的 plc 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其中涉及到了 電梯控制系統(tǒng)中最常見(jiàn)的問(wèn)

14、題，包括電梯的外呼梯、內(nèi)呼梯、開(kāi)關(guān) 門(mén)、制動(dòng)、制動(dòng)減速、啟動(dòng)、啟動(dòng)延時(shí)、關(guān)門(mén)保護(hù)、超重報(bào)警等主 要內(nèi)容。 第二章第二章 電梯的概述電梯的概述 2.12.1 電梯的發(fā)展電梯的發(fā)展 1、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。 2、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

15、求，電梯的舒適 感大為改善。 3、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）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。 4、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(chē)操作，消防員專用、防 搗亂系統(tǒng)等。 5、智能群控管理得到廣泛應(yīng)用。 6、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。 2.22.2 電梯的分類電梯的分類 根據(jù)建筑的高度、用途及客流量（或物流量）的不同，而設(shè)

16、置不同 類型的電梯。目前電梯的基本分類方法大致如下： 1、按用途分類 乘客電梯；載貨電梯；醫(yī)用電梯；雜物電梯；觀光電梯；車(chē)輛 電梯；船舶電梯；建筑施工電梯等。 2、按驅(qū)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； 直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯。 3、按速度分類 電梯無(wú)嚴(yán)格的速度分類，我國(guó)習(xí)慣上按下述方法分類。 低速梯：常指低于 1.00m/s速度的電梯。 中速梯：常指速度在 1.002.00m/s的電梯。 高速梯：常指速度大于 2.00m/s的電梯。 超高速梯：速度超過(guò) 5.00m/s的電梯。 4、按電梯有無(wú)司機(jī)分類 有司機(jī)電梯：電梯的運(yùn)行方式由專職司機(jī)操縱來(lái)完成。 無(wú)司機(jī)電梯：

17、乘客進(jìn)入電梯轎廂，按下操縱盤(pán)上所需要去的層 樓按鈕，電梯自動(dòng)運(yùn)行到達(dá)目的層樓，這類電梯一般具有集選功能。 5、按操縱控制方式分類 手柄開(kāi)關(guān)操縱；按鈕控制電梯；信號(hào)控制電梯；集選控制電梯； 并聯(lián)控制電梯； 群控電梯。 6、其它分類方式 按機(jī)房位置分類: 則有機(jī)房在井道頂部的（上機(jī)房）電梯、機(jī)房 在井道底部旁側(cè)的（下機(jī)房）電梯，以及有機(jī)房在井道內(nèi)部的（無(wú) 機(jī)房）電梯。 按轎廂尺寸分類: 則經(jīng)常使用“小型” 、 “超大型”等抽象詞匯表 示。此外，還有雙層轎廂電梯等。 2.32.3 電梯的基本結(jié)構(gòu)電梯的基本結(jié)構(gòu) 電梯是機(jī)與電緊密結(jié)合的復(fù)雜產(chǎn)品，是垂直交通運(yùn)輸工具中 使用最普遍的一種電梯，其基本組成包括

18、機(jī)械部份和電氣部份，結(jié) 構(gòu)包括四大空間（機(jī)房部分、井道和底坑部分、圍壁部分和層站部 分）和八大系統(tǒng)（曳引系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、門(mén)系統(tǒng)、轎廂、重量平衡 系統(tǒng)、電力拖動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)）組成。 電梯基本結(jié)構(gòu)如圖所示： 1-減速箱 2-曳引輪 3-曳引機(jī)底座 4- 導(dǎo)向輪 5-限速器 6- 機(jī)座 7-導(dǎo)軌支架 8- 曳引鋼絲繩 9-開(kāi)關(guān)碰鐵 10- 緊急終端開(kāi)關(guān) 11-導(dǎo)靴 12-轎架 13-轎門(mén) 14-安全鉗 15-導(dǎo)軌 16-繩頭組合 17-對(duì)重 18-補(bǔ)償鏈 19-補(bǔ)償鏈導(dǎo)輪 20-張緊裝置 21-緩沖器 22-底坑 圖 1 電梯的基本結(jié)構(gòu)剖視圖 1、機(jī)房部分 機(jī)房用來(lái)安裝曳引機(jī)、電

19、控屏、限速器等。機(jī)房可以設(shè)置在井 道頂部，也可設(shè)置在井道底部。當(dāng)機(jī)房設(shè)于井道底部時(shí)，即為曳引 機(jī)下置式曳引方式。這種方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，建筑物承重大，對(duì)井道尺 寸要求大，只有在機(jī)房無(wú)法頂置時(shí)才使用。對(duì)于絕大多數(shù)電梯，橢 均設(shè)于井道頂部。機(jī)房必須有足夠的面積，高度、承重能力及良好 的通風(fēng)條件。 組成：總電源控制盒、控制柜、曳引機(jī)、導(dǎo)向輪、限速器。 2、 井道及底坑部分 井道由圍壁、頂板及底坑圍成一個(gè)在納電梯轎廂和對(duì)重的有 限空間。為了出人，在每個(gè)層站開(kāi)有入口。井道的底坑深入地面， 用于安裝緩沖器、限速器、鋼絲繩漲緊裝置等。由于深人了地面， 因此要求防水，最好有排水設(shè)施。 組成：導(dǎo)軌、導(dǎo)軌支架、對(duì)重、緩

20、沖器、限速器張緊裝置、補(bǔ)償鏈、 電梯的基本結(jié)構(gòu)剖視圖 23-層門(mén) 24-呼梯盒 25-層樓指示燈 26-隨行電纜 27-轎壁 28-轎內(nèi)操縱箱 29-開(kāi)門(mén)機(jī) 30-井道傳感器 31-電源開(kāi)關(guān) 32-控制柜 33-曳引電機(jī) 34-制動(dòng)器 隨行電纜、底坑、井道照明。 3、曳引系統(tǒng) 電梯曳引系統(tǒng)的作用是輸出動(dòng)力并且傳遞動(dòng)力，從而使電梯 完成向上或向下的運(yùn) 動(dòng)。 電梯的曳引系統(tǒng)如圖 2 所示： 圖 2 電梯的曳引系統(tǒng) 曳引系統(tǒng)由曳引機(jī)、曳引鋼絲繩、導(dǎo)向輪及反繩輪等組成。 曳引機(jī)是電梯的主要拖動(dòng)機(jī)械，它驅(qū)動(dòng)電梯的轎廂和對(duì)重裝置 作上、下運(yùn)動(dòng)，是電梯的動(dòng)力源， 。曳引機(jī)由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制 動(dòng)器、減速箱、

21、機(jī)座、曳引輪等組成，根據(jù)需要，有的曳引機(jī)還裝 有冷卻風(fēng)機(jī)、速度反饋裝置(光碼盤(pán))、慣性輪等。根據(jù)電動(dòng)機(jī)與曳 引輪之間是否有減速箱，可分為有齒曳引機(jī)和無(wú)齒曳引機(jī)。對(duì)于有 齒輪曳引機(jī)，需在曳引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸和曳引輪轉(zhuǎn)軸之間安裝減速器 (箱)，目的是將電動(dòng)機(jī)軸輸出的較大轉(zhuǎn)速降低到曳引輪所需的較低 轉(zhuǎn)速，同時(shí)得到較大的曳引轉(zhuǎn)矩，以適應(yīng)電梯運(yùn)行的要求。制動(dòng)器 是電梯的一個(gè)重要安全裝置，對(duì)主動(dòng)轉(zhuǎn)軸起制動(dòng)作用。除了安全鉗 以外，只有它能使工作中的電梯轎廂停止運(yùn)行，另外它還對(duì)轎廂與 廳門(mén)地坎平層時(shí)的準(zhǔn)確度起著重要作用。 電梯曳引鋼絲繩的兩端分別與轎廂和對(duì)重裝置聯(lián)接，繩承受著 電梯全部懸掛重量，且反復(fù)彎曲，承受很高

22、的比壓，還要頻繁承受 電梯起動(dòng)和制動(dòng)的沖擊。因此，對(duì)電梯曳引鋼絲繩的強(qiáng)度、耐磨性 和撓性均有很高的要求。 當(dāng)鋼絲繩的繞繩比大于 1 時(shí)，在轎廂頂和對(duì)重架上應(yīng)增設(shè)反繩 輪。反繩輪的個(gè)數(shù)可以是 1 個(gè)、2 個(gè)甚至 3 個(gè)，這與曳引比有關(guān)。 導(dǎo)向輪的作用是分開(kāi)轎廂和對(duì)重的間距，將曳引鋼絲繩引向?qū)?重或轎廂的鋼絲繩輪，采用復(fù)繞型時(shí)還可增加曳引能力。導(dǎo)向輪安 裝在曳引機(jī)架上或承重梁上。 4、導(dǎo)向系統(tǒng) 導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)軌、導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架等組成。它的作用是限制轎廂 和對(duì)重的活動(dòng)自由度，使轎廂和對(duì)重只能沿著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)。 導(dǎo)軌固定在導(dǎo)軌架上，導(dǎo)軌架是承重導(dǎo)軌的組件，與井道壁聯(lián) 接。 導(dǎo)靴裝在轎廂和對(duì)重架上，與導(dǎo)軌

23、配合，強(qiáng)制轎廂和對(duì)重的運(yùn) 動(dòng)服從于導(dǎo)軌的直立方向。 5、門(mén)系統(tǒng) 門(mén)系統(tǒng)由轎廂門(mén)、層門(mén)、開(kāi)門(mén)機(jī)、聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)、門(mén)鎖等組成。 轎廂門(mén)設(shè)在轎廂入口，由門(mén)扇、門(mén)導(dǎo)軌架、門(mén)靴和門(mén)刀等組成。 層門(mén)設(shè)在層站入口，由門(mén)扇、門(mén)導(dǎo)軌架、門(mén)靴、門(mén)鎖裝置及應(yīng) 急開(kāi)鎖裝置組成。 開(kāi)門(mén)機(jī)設(shè)在轎廂上，是轎廂門(mén)和層門(mén)啟閉的動(dòng)力源。 6、轎廂 轎廂用以運(yùn)送乘客或貨物的電梯組件。它是由轎廂架和轎廂體 組成。轎廂架是轎廂體的承重構(gòu)架，由橫梁、立柱、底梁和斜拉桿 等組成。轎廂體由轎廂底、轎廂壁、轎廂頂及照明、通風(fēng)裝置、轎 廂裝飾件和轎內(nèi)操縱按鈕板等組成。轎廂體空間的大小由額定載重 量或額定載客人數(shù)決定。 組成：轎廂、轎廂門(mén)、安全鉗裝置、

24、平層裝置、安全窗、導(dǎo)靴、 開(kāi)門(mén)機(jī)、轎內(nèi)操縱箱、指層燈、通訊報(bào)警裝置。 7、重量平衡系統(tǒng) 重量平衡系統(tǒng)由對(duì)重和重量補(bǔ)償裝置組成。對(duì)重由對(duì)重架和對(duì) 重塊組成。對(duì)重將平衡轎廂自重和部分的額定載重。重量補(bǔ)償裝置 是補(bǔ)償高層電梯中轎廂與對(duì)重側(cè)曳引鋼絲繩長(zhǎng)度變化對(duì)電梯平衡設(shè) 計(jì)影響的裝置。 8、電力拖動(dòng)系統(tǒng) 電力拖動(dòng)系統(tǒng)由曳引電機(jī)、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、調(diào)速裝 置等組成，對(duì)電梯實(shí)行速度控制。 曳引電機(jī)是電梯的動(dòng)力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電機(jī)或直 流電機(jī)。 供電系統(tǒng)是為電機(jī)提供電源的裝置。 速度反饋裝置是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運(yùn)行速度信號(hào)。一般采用 測(cè)速發(fā)電機(jī)或速度脈沖發(fā)生器，與電機(jī)相聯(lián)。 調(diào)速裝置對(duì)曳引電

25、機(jī)實(shí)行調(diào)速控制。 9、電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)由操縱裝置、控制屏、位置顯示裝置、平層裝置、 選層器等組成,它的作用是對(duì)電梯的運(yùn)行實(shí)行操縱和控制。 操縱裝置包括轎廂內(nèi)的按鈕操作箱或手柄開(kāi)關(guān)箱、層站召喚按 鈕、轎頂和機(jī)房中的檢修或應(yīng)急操縱箱。 控制屏安裝在機(jī)房中，由各類電氣控制元件組成，是電梯實(shí)行 電氣控制的集中組件。 位置顯示裝置是指轎內(nèi)和層站的指層燈。層站上一般能顯示電 梯運(yùn)行方向或轎廂所在的層站。 選層器能起到指示和反饋轎廂位置、決定運(yùn)行方向、發(fā)出加減 速信號(hào)等作用。 10、安全保護(hù)系統(tǒng) 安全保護(hù)系統(tǒng)包括機(jī)械和電氣的各類保護(hù)系統(tǒng)，可保護(hù)電梯安 全使用。 機(jī)械方面的有：限速器和安全鉗起超速保

26、護(hù)作用；緩沖器起沖 頂和撞底保護(hù)作用；還有切斷總電源的極限保護(hù)等。電氣方面的安 全保護(hù)在電梯的各個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)都有。 2.42.4 電梯控制系統(tǒng)的原理與要求電梯控制系統(tǒng)的原理與要求 1、電梯位置的確定與顯示 轎廂中的乘客及門(mén)廳中等待乘坐電梯的人都需要知道電梯的位 置，因而轎廂及門(mén) 廳都設(shè)有顯示樓層標(biāo)志的電梯位置顯示裝置。此外，電梯的運(yùn)行還 需要更加準(zhǔn)確的電梯位置信號(hào)，以滿足制動(dòng)停車(chē)等控制的需要。傳 統(tǒng)電梯的位置信號(hào)一般由設(shè)在井道中的位置開(kāi)關(guān)，如磁感應(yīng)器提供， 當(dāng)轎廂上設(shè)置的隔磁板插入感應(yīng)器時(shí)，發(fā)出位置信號(hào)，并啟動(dòng)樓層 指示。 2、 轎廂內(nèi)的運(yùn)行命令及門(mén)廳的召喚信號(hào) 司機(jī)及乘客可按下轎廂內(nèi)操作盤(pán)上的

27、選層按鈕選定電梯運(yùn)行的 目的樓層，此為內(nèi)選信號(hào)。按鈕按下后，該信號(hào)應(yīng)被記憶并使相應(yīng) 的指示燈點(diǎn)亮。在門(mén)廳等候電梯的乘客可以按門(mén)廳的上行或下行召 喚信號(hào)，此為外喚信號(hào)。該信號(hào)也需記憶并點(diǎn)亮門(mén)廳的上行或下行 指示燈，按電梯集選控制原則，電梯上行時(shí)，應(yīng)響應(yīng)層站的上呼叫 信號(hào)，下行時(shí)，響應(yīng)下呼叫信號(hào)。在上行時(shí)應(yīng)保留層站的下呼信號(hào)， 在下行時(shí)應(yīng)保留層站的上呼信號(hào)這些保持信號(hào)在要求得到滿足時(shí)應(yīng) 能自動(dòng)消號(hào)。 3、電梯自動(dòng)運(yùn)行時(shí)的信號(hào)響應(yīng) 電梯自動(dòng)運(yùn)行時(shí)應(yīng)根據(jù)內(nèi)選及外喚信號(hào)，決定電梯運(yùn)行的運(yùn)行 方向。在定向時(shí)，根據(jù)電梯轎廂內(nèi)乘客欲往層樓的位置信號(hào)或各層 樓大廳乘客的召喚信號(hào)位置與電梯所處層樓的位置信號(hào)進(jìn)行比

28、較， 門(mén)廳信號(hào)和內(nèi)選信號(hào)都做為輸入信號(hào)與電梯位置信號(hào)進(jìn)行比較，凡 是在電梯位置信號(hào)上方向的轎內(nèi)或?qū)訕菑d外召喚信號(hào)，則電梯屬上 行狀態(tài)；凡在其下方向的，則定下行狀態(tài)。而且規(guī)定在運(yùn)行方向確 定之后只有同方向的才能截梯，方向不能截梯，不響應(yīng)中途的方向 呼喚要求，直到到達(dá)本反方向的最遠(yuǎn)戰(zhàn)點(diǎn)才開(kāi)始返程。要保持最遠(yuǎn) 層樓召喚信號(hào)所要求的電梯運(yùn)行方向，而不能輕易地更改，這樣以 保證最高層樓(或最低層樓)乘客的乘用電梯，而只有在電梯完成最 遠(yuǎn)層樓乘客的要求后，方能改變電梯運(yùn)行方向。同時(shí)轎內(nèi)指令信號(hào) 優(yōu)先于各層樓廳外召喚信號(hào)而定向，即當(dāng)空轎廂電梯被某層廳外乘 客召喚到達(dá)該層后，某層的乘客即可進(jìn)入電梯轎廂內(nèi)而撳按

29、指令按 鈕令電梯定上行方向(或下行方向)；若該乘客雖進(jìn)入轎廂內(nèi)且電梯 門(mén)未關(guān)閉而尚未撳按指令按鈕前(即電梯尚未定出方向)，出現(xiàn)其他 層樓的廳外召喚信號(hào)時(shí)，如此召喚信號(hào)指令電梯的運(yùn)行方向有別于 已進(jìn)入轎廂內(nèi)的乘客要求指令電梯的運(yùn)行方向，則電梯的運(yùn)行方向 應(yīng)由已進(jìn)入轎廂內(nèi)的乘客要求而定向，而不是根據(jù)其他層樓廳外乘 客的要求而定向。 4、轎廂的啟動(dòng)與平層 轎廂在運(yùn)行方向確定，轎廂已關(guān)好門(mén)時(shí)啟動(dòng)運(yùn)行，運(yùn)行的初始 階段是加速運(yùn)行階段，其后是穩(wěn)定運(yùn)行階段。 5、轎廂的平層與停車(chē) 轎廂的運(yùn)行后需確定在哪一層站停車(chē)，平層是指停車(chē)時(shí)，轎廂 的平層停車(chē)過(guò)程需在轎廂底面與停車(chē)樓面相平之前開(kāi)始，先是減速， 再是制動(dòng)，

30、以滿足平層的準(zhǔn)確性及乘客的舒適感。傳統(tǒng)的電梯的平 層開(kāi)始信號(hào)由平層感應(yīng)器發(fā)出。上平層感應(yīng)器及下平層感應(yīng)器裝在 轎廂頂部，隔磁板安裝在井道壁上。上行時(shí)，上平層感應(yīng)器首先插 入隔磁鐵板板，發(fā)出減速信號(hào)，電梯開(kāi)始減速，至下平層感應(yīng)器插 入隔磁鐵板時(shí)，發(fā)出開(kāi)門(mén)及停車(chē)信號(hào)，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，抱閘抱死，下 行時(shí)下平層感應(yīng)器首先插入隔磁鐵板，發(fā)出減速信號(hào)，電梯開(kāi)始減 速，至上平層感應(yīng)器插入隔磁鐵板時(shí)，發(fā)出開(kāi)門(mén)及停車(chē)信號(hào)。 第三章第三章 控制及調(diào)速方案分析與設(shè)計(jì)控制及調(diào)速方案分析與設(shè)計(jì) 本章確定了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，并針對(duì)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，對(duì)變頻 器的類型進(jìn)行了述，并確定由 plc 來(lái)實(shí)現(xiàn)電梯信號(hào)控制，完成了電 梯控制系

31、統(tǒng)中變頻器和可編程控制器的選擇。 課題開(kāi)發(fā)是基于 plc 的電梯變頻調(diào)速系統(tǒng)，采用變頻器和 plc 組成的變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)。電梯的調(diào)速部分選用高性能的矢量 控制變頻器，邏輯部分由 plc 來(lái)實(shí)現(xiàn)。 3.13.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)采用集中控制方式，主要包括信號(hào)控制系統(tǒng)和拖動(dòng)控制系 統(tǒng)兩大部分。電梯 plc 電梯控制系統(tǒng)，主要硬件包括 plc 主機(jī)及擴(kuò) 展、轎廂操縱盤(pán)、廳外呼梯盤(pán)、安全裝置、顯示裝置、調(diào)速裝置與 主拖動(dòng)系統(tǒng)等。控制系統(tǒng)的核心為可編程控制器(plc)，操縱盤(pán)、 呼梯盒、位置、安全保護(hù)及變頻器工作狀態(tài)等信號(hào)輸入 plc，經(jīng) plc 運(yùn)算處理后由輸出接口分別向顯示電

32、路發(fā)出呼梯、定向等顯示 信號(hào)，通過(guò)變頻器向主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)發(fā)出控制信號(hào)。 課題的核心問(wèn)題有兩個(gè)：一是變頻器的參數(shù)設(shè)置以滿足運(yùn)行效 率、舒適感、平層精度和安全性的要求；二是由 plc 編程實(shí)現(xiàn)電梯 運(yùn)行時(shí)各種信號(hào)控制。 3.23.2 設(shè)計(jì)思設(shè)計(jì)思路路 1、信號(hào)控制系統(tǒng) 電梯信號(hào)控制基本由 plc 軟件實(shí)現(xiàn)。電梯信號(hào)控制系統(tǒng)如圖 3 所示，輸入到 plc 的控制信號(hào)有：運(yùn)行方式選擇（如自動(dòng)、有/無(wú) 司機(jī)、檢修、消防運(yùn)行方式等） 、運(yùn)行控制、轎內(nèi)指令、層站召喚、 安全保護(hù)信息、旋轉(zhuǎn)編碼器、光電脈沖、開(kāi)關(guān)門(mén)及限位信號(hào)、門(mén)區(qū) 和平層信號(hào)等。 圖 3 電梯 plc 信號(hào)控制系統(tǒng)框圖 2、電梯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

33、 電梯的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如下功能： 1）行車(chē)方向由內(nèi)選信號(hào)決定，順向優(yōu)先執(zhí)行； 2）行車(chē)途中如遇呼梯信號(hào)時(shí)，順向截車(chē),反向不截車(chē)； 3）內(nèi)選信號(hào)、呼梯信號(hào)具有記憶功能，執(zhí)行后解除； 4）內(nèi)選信號(hào)、呼梯信號(hào)、行車(chē)方向、行車(chē)樓層位置均由信 號(hào)燈指示； 5）停層時(shí)可延時(shí)自動(dòng)開(kāi)門(mén)、手動(dòng)開(kāi)門(mén)； 6）無(wú)內(nèi)選時(shí)延時(shí) 5s 自動(dòng)關(guān)門(mén)，但不能自動(dòng)行車(chē)； 7）行車(chē)時(shí)不能手動(dòng)開(kāi)門(mén)或本層呼梯開(kāi)門(mén),開(kāi)門(mén)不能行車(chē)； 8）長(zhǎng)短站減速距離分別設(shè)定。 3.33.3 plcplc 控制系統(tǒng)與其它控制方式的比較控制系統(tǒng)與其它控制方式的比較 3.3.13.3.1 plcplc 控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的比較控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的比較

34、 繼電器組成的順序控制系統(tǒng)是最早的一種實(shí)現(xiàn)電梯控制的方法。 但是，進(jìn)入九十年代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng) 拖動(dòng)控制系統(tǒng) 用，人們對(duì)電梯的安全性、可靠性的要求越來(lái)越高，繼電氣控制的 弱點(diǎn)就越來(lái)越明顯。 可編程控制器（plc）最早是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展 起來(lái)的，是專門(mén)為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。 鑒于其種種優(yōu)點(diǎn)，目前，電梯的繼電器控制方式已逐漸被 plc 控制 所代替。同時(shí)，由于機(jī)電交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動(dòng)方 式已由原來(lái)直流調(diào)速逐漸過(guò)渡到了交流變頻調(diào)速。因此，plc 控制 技術(shù)加變頻調(diào)速技術(shù)已成為現(xiàn)代電梯行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)。 電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：

35、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；系統(tǒng)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；大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價(jià)格較 便宜；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，掌握的人較多。 但是，電梯繼電器控制系統(tǒng)存在很多的問(wèn)題：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，成接觸不良，因而故障率較 高；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；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

36、高；系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機(jī)械動(dòng)作噪音大；由于線路復(fù)雜，易出現(xiàn)故 障，因而保養(yǎng)維修工作量大，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。 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，以通過(guò)或?qū)Ｓ?plc 作為字處 理器，實(shí)現(xiàn)通道（字）的運(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

37、、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。 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)與報(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)不需要改動(dòng)硬件接線。 3.3.23.3.2 plcplc 控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的比較控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的比較 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域中，其主機(jī)一般采用能夠在惡 劣工業(yè)環(huán)境下可靠運(yùn)行

38、的工控機(jī)。工控機(jī)有通用微機(jī)應(yīng)用發(fā)展而來(lái)， 在硬件結(jié)構(gòu)方面總線標(biāo)準(zhǔn)化程度高，品種兼容性強(qiáng)，軟件資源豐富， 能提供實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，故對(duì)要求快速，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，模型復(fù)雜 的工業(yè)對(duì)象的控制占有優(yōu)勢(shì)，但是，它的使用和維護(hù)要求工作人員 應(yīng)具有一定的專業(yè)知識(shí)，技術(shù)水平較高，且工控機(jī)在整機(jī)水平上尚 不能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境?？删幊炭刂破鲗?duì)此進(jìn)行了改進(jìn)，變通用 為專用，有利于降低成本，縮小體積，提高可靠性等特性，更適應(yīng) 過(guò)程控制的要求。 3.43.4 設(shè)計(jì)方案比較設(shè)計(jì)方案比較 電梯控制方式主要分為三種，分別是繼電器控制方式、微機(jī)控 制方式和可編程控制器（plc）控制方式，由于繼電器控制存在功 能弱、故障多、可靠性

39、差和工作壽命短的缺陷現(xiàn)在已逐漸被淘汰， 微機(jī)控制可靠性差故也不多采用，而 plc 控制采用一種巡回掃描的 方式分時(shí)處理各項(xiàng)任務(wù)，而且依靠程序運(yùn)行，這就保證只有正確的 程序才能運(yùn)行，否則電梯不會(huì)工作。又由于 plc 中的內(nèi)部輔助繼電 器及保持繼電器等是它本身系統(tǒng)內(nèi)存工作單元，即無(wú)線圈又無(wú)觸點(diǎn)， 使用次數(shù)不受限制，因此，它比繼電器控制有明顯的優(yōu)越性，比微 機(jī)控制有明顯的可靠性，自動(dòng)化水平更高。 綜上所述 plc 控制是三種控制方式中最具有可靠性、優(yōu)越性和 實(shí)用性的控制方式，它更適合用在電梯的技術(shù)改造和控制系統(tǒng)的更 新?lián)Q代，是電梯控制系統(tǒng)中理想的控制新技術(shù)，所以本次課程設(shè)計(jì) 采用可編程控制器(plc

40、)作為控制方式。 3.53.5 可編程控制器（可編程控制器（plcplc）的選擇）的選擇 目前市場(chǎng)是可編程控制器種類繁多，有西門(mén)子的、三菱的、歐 姆龍的等。同一品牌的可編程控制器也有很多類型，僅西門(mén)子就 s7-200/s7-300/s7-400 這三個(gè)系列。 結(jié)合自身學(xué)習(xí)特點(diǎn)，在學(xué)習(xí)期間接觸西門(mén)子 s7-200 的時(shí)間比 較長(zhǎng)，熟悉 s7-200 的各種功能指令，可以熟練利用 s7-200 各種 功能指令編程。結(jié)合 plc s7-200 本身具有的：模塊結(jié)構(gòu)、可靠性 好、多功能性、易編程性等特點(diǎn)，本次課題設(shè)計(jì)需要輸入端口 26 個(gè)，輸出端口 11 個(gè)。故設(shè)計(jì)中選用西門(mén)子 plc s7-200

41、cpu224。 3.63.6 變頻器的選擇變頻器的選擇 電梯的調(diào)速要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能外，他的 舒適度指標(biāo)往往是選擇的一項(xiàng)重要內(nèi)容。本設(shè)計(jì)中拖動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的 關(guān)鍵在于保證電梯按理想的給定速度曲線運(yùn)行以改善電梯運(yùn)行的舒 適度。 由于西門(mén)子 mm440 變頻器具有： 1）調(diào)試簡(jiǎn)單； 2）模塊化的結(jié)構(gòu)，配置靈活性最大； 3）6 個(gè)可編程，帶隔離的數(shù)字輸入； 4）2 個(gè)可表定的模擬輸入（0v 至 10v，0ma 至 20ma），它們 也可作為第 7 和第 8 個(gè)數(shù)字輸入； 5）2 個(gè)可編程的模擬輸出（0ma 至 20ma）； 6）3 個(gè)完全可編程的繼電器輸出（30v 直流/5a，阻性負(fù)載

42、； 250v 交流/2a，感性負(fù)載）； 7）當(dāng)使用較高的開(kāi)關(guān)頻率時(shí)，電機(jī)可以低噪音運(yùn)行； 8）完善的變頻器和電動(dòng)機(jī)保護(hù)功能。所以本次課題設(shè)計(jì)采 用西門(mén)子 mm440 變頻器。 3.73.7 電梯控制系統(tǒng)構(gòu)成電梯控制系統(tǒng)構(gòu)成 電梯控制系統(tǒng)主要由變頻調(diào)速主回路、輸入輸出單元以及 plc 單元構(gòu)成，由如圖 4 所示，plc 用來(lái)完成對(duì)電梯曳引電機(jī)及開(kāi) 關(guān)門(mén)機(jī)的起動(dòng)，加減速，停止，運(yùn)行方向，樓層顯示，層站召喚， 轎箱內(nèi)操作，安全保護(hù)等指令信號(hào)進(jìn)行管理和控制功能。 圖 4 電梯控制系統(tǒng)原理圖 第四章第四章 電梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)電梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 4 4.1.1 電梯硬件框圖及控制要求分析電梯硬件框

43、圖及控制要求分析 根據(jù)論文設(shè)計(jì)的要求和依據(jù)論文要求選擇的電氣元件，如圖 5 所示： 電梯模型 交流電機(jī) 變頻器 s7-200plc 樓層顯示 通訊電纜plc 編程軟件 圖 5 電梯系統(tǒng)硬件框圖 所涉及的電梯模型共有五層，電梯的每一層面均有升降及轎廂 所在樓層的指示燈顯示；1-5 所對(duì)應(yīng)的指示燈表示樓層號(hào)，每層的 樓廳均有輸入（分上行和下行）按鈕召喚電梯。工作中的電梯主要 對(duì)各種呼梯信號(hào)和當(dāng)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合分析，再確定下一個(gè)工 作狀態(tài)，為此它要求具有自動(dòng)選向、順向截梯、反向保號(hào)，外呼記 憶，自動(dòng)開(kāi)/關(guān)門(mén)狀態(tài)，停梯消號(hào)，自動(dòng)達(dá)層等功能。 分析以上控制要求，將電梯控制要實(shí)現(xiàn)的功能羅列如下： 開(kāi)始

44、時(shí)，電梯處于任意一層。 當(dāng)有外呼梯信號(hào)到來(lái)時(shí)電梯響應(yīng)該呼梯信號(hào)，到達(dá)該樓層時(shí)， 電梯停止運(yùn)行，電梯門(mén)打開(kāi)，延時(shí)三秒后自動(dòng)關(guān)門(mén)。 當(dāng)有內(nèi)呼梯信號(hào)到來(lái)時(shí)，電梯應(yīng)該響應(yīng)該呼梯信號(hào)，到達(dá)該樓 層時(shí)，電梯停止運(yùn)行，電梯門(mén)打開(kāi)，延時(shí)三秒后自動(dòng)關(guān)門(mén)。 在電梯運(yùn)行過(guò)程中電梯上升（或下降）途中，任何反方向下降 （或上升）的呼梯信號(hào)均不響應(yīng)，但如果反向呼梯信號(hào)前方無(wú)其它 內(nèi)、外呼梯信號(hào)時(shí)，則電梯相應(yīng)該外呼信號(hào)，但不響應(yīng)三層向下外 呼梯信號(hào)。同時(shí)，如果電梯達(dá)到四層，五層沒(méi)有任何呼梯信號(hào)，則 電梯可以響應(yīng)四層向下外呼梯信號(hào)。 電梯應(yīng)具有最遠(yuǎn)反向外呼梯響應(yīng)功能。例如電梯在一樓，而同 時(shí)有二層向下外呼梯，三層向下外呼梯，

45、四層向下外呼梯，則電梯 先去四樓響應(yīng)四層向下外呼梯信號(hào)。 電梯具有同向截車(chē)功能。 電梯未平層或運(yùn)行時(shí)，開(kāi)門(mén)按鈕和關(guān)門(mén)按鈕均不起作用。平層 且電梯停止運(yùn)行后，按開(kāi)門(mén)按鈕可使門(mén)打開(kāi)，按關(guān)門(mén)按鈕可使門(mén)關(guān) 閉。 4 4. .2 2 門(mén)機(jī)電路、抱閘電路、門(mén)鎖及安全運(yùn)行電路門(mén)機(jī)電路、抱閘電路、門(mén)鎖及安全運(yùn)行電路 圖 6 為電梯的門(mén)機(jī)、抱閘、門(mén)鎖及安全運(yùn)行電路。門(mén)電動(dòng)機(jī)為 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，可由 km9、km10 控制其正反轉(zhuǎn)。km9 接通時(shí)，電 阻 r2 與電動(dòng)機(jī)電樞并聯(lián)，電流由電樞左端流向右端，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) 實(shí)現(xiàn)開(kāi)門(mén)，壓下 sq8 時(shí)，r2 部分被短接，實(shí)現(xiàn)開(kāi)門(mén)調(diào)速。km10 接 通時(shí)，電動(dòng)機(jī)將反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)關(guān)

46、門(mén)，并由 sq9、sq10 與 r3 一起實(shí)現(xiàn) 關(guān)門(mén)調(diào)速。 當(dāng)電梯上下運(yùn)行時(shí)，抱閘應(yīng)打開(kāi)，其線圈應(yīng)通電。電梯停止運(yùn) 行時(shí)，抱閘應(yīng)抱死，其線圈應(yīng)斷電。將所有廳、轎門(mén)開(kāi)關(guān)串聯(lián)在一 起，控制門(mén)鎖繼電器 ka1，實(shí)現(xiàn)全部門(mén)關(guān)閉后電梯才能運(yùn)行的控制。 將安全窗開(kāi)關(guān)、安全鉗開(kāi)關(guān)、限速器開(kāi)關(guān)、轎內(nèi)急停開(kāi)關(guān)、上下強(qiáng) 迫停止開(kāi)關(guān)、基站開(kāi)關(guān)梯開(kāi)關(guān)以及熱繼電器觸點(diǎn) fr1、fr2 串聯(lián)在 一起，構(gòu)成安全回路，控制安全運(yùn)行繼電器 ka2，用 ka2 的觸點(diǎn)控 制 plc 的 run 口，只有當(dāng)該 ka2 吸合時(shí)，才允許 plc 處于運(yùn)行狀態(tài)。 這樣可以節(jié)省 plc 的輸入口，又可以實(shí)現(xiàn)在多種緊急情況下的立即 停車(chē)。如

47、圖 6 所示： 圖 6 門(mén)機(jī)、抱閘、門(mén)鎖及安全運(yùn)行電路 4 4. .3 3 電梯的主要電氣設(shè)備電梯的主要電氣設(shè)備 1、牽引電動(dòng)機(jī) 齒輪牽引機(jī)為電梯的提升機(jī)構(gòu)。主要由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電磁制動(dòng) 器（也稱電器包閘） ，減速器牽引輪組成。 2、自動(dòng)門(mén)機(jī) 用來(lái)完成電梯的開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)。電梯的門(mén)分為廳門(mén)（每層站一個(gè)） 與轎門(mén)（只有一個(gè)） 。只有當(dāng)電梯?？吭谀硨诱緯r(shí)，此層廳門(mén)才允 許開(kāi)啟（由門(mén)機(jī)拖動(dòng)轎門(mén)，轎門(mén)帶動(dòng)廳門(mén)完成） ；也只有當(dāng)廳門(mén)， 轎門(mén)全部關(guān)閉后才允許啟動(dòng)運(yùn)行。 3、層樓指示燈 層樓指示燈也叫層顯，安裝在每層站廳門(mén)的上方和轎廂內(nèi)轎門(mén) 的上方，用以指示電梯的運(yùn)行方向及電梯所處的位置。過(guò)去常由低 壓燈泡構(gòu)成，

48、現(xiàn)多由 led 組成，且與呼梯盒做成一體結(jié)構(gòu)。 4、呼梯盒 用以產(chǎn)生呼叫信號(hào)。常安裝在廳門(mén)外，離地面一米左右的墻壁 上。基站與底站只有一只按鈕，中間層站由上呼叫與下呼叫兩個(gè)按 鈕組成。 5、操縱箱 操縱箱安裝在轎箱內(nèi)，供乘客對(duì)電梯發(fā)布動(dòng)作命令。其上面設(shè) 有與電梯層站數(shù)相同的內(nèi)選層按鈕。 6、平層及開(kāi)門(mén)裝置 該裝置由平層感應(yīng)器及樓層感應(yīng)器組成。上行時(shí)，上磁鐵板先 觸發(fā)樓層感應(yīng)器，發(fā)出減速停車(chē)信號(hào)，電梯開(kāi)始減速，至平層感應(yīng) 器觸發(fā)時(shí)，發(fā)出開(kāi)門(mén)及停車(chē)信號(hào)，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，抱閘抱死。下行時(shí)， 下磁鐵板出發(fā)樓層感應(yīng)器，發(fā)出減速停車(chē)信號(hào)，電梯開(kāi)始減速，至 平層感應(yīng)器觸發(fā)時(shí)，發(fā)出開(kāi)門(mén)及停車(chē)信號(hào)。 7、轎廂位置檢

49、測(cè)裝置俗稱選層器，它檢測(cè)電梯轎廂運(yùn)行狀態(tài)， 所處位置，及時(shí)向控制系統(tǒng)發(fā)出所需要的信號(hào)。其主要功能是：根 據(jù)登記的內(nèi)選與外呼信號(hào)和轎廂的位置關(guān)系，確定運(yùn)行方向；當(dāng)電 梯將要到達(dá)所需停站的樓層時(shí)，給曳引電動(dòng)機(jī)減速信號(hào)，使其換速； 當(dāng)平層停車(chē)后，發(fā)出信號(hào)以消去已應(yīng)答的選層、呼梯信號(hào)，并指示 轎廂當(dāng)前位置，選層器種類較多，通常分三大類，即機(jī)械選層器、 繼電器選層器和微機(jī)選層器。其中機(jī)械選層器與繼電器選層器將隨 著繼電器控制電梯的逐步淘汰而淘汰。 位置檢測(cè)方法主要有如下幾種： 1）用干簧管磁感應(yīng)器或其它位置開(kāi)關(guān)。這種方法直觀、簡(jiǎn)單， 但由于每層需使用一個(gè)磁感應(yīng)器，當(dāng)樓層較高時(shí)，會(huì)占用 plc 太多 的輸

50、入點(diǎn)。 2）利用穩(wěn)態(tài)磁保開(kāi)關(guān)。這種方法需對(duì)磁保開(kāi)關(guān)的不同狀態(tài)進(jìn) 行編碼，在各種編碼方式中適合電梯控制的只有格雷變形碼，進(jìn)行 運(yùn)算時(shí)需采用 plc 指令譯碼，比較麻煩，軟件譯碼也使程序變的龐 大。 4 4. .4 4 輸入輸出設(shè)計(jì)輸入輸出設(shè)計(jì) 根據(jù)上節(jié)的分析，得知，本系統(tǒng)需要 7 個(gè)傳感器，分別為 5 個(gè) 平層接近傳感器和 1 個(gè)關(guān)門(mén)限位傳感器、1 個(gè)開(kāi)門(mén)限位傳感器；15 個(gè)按鈕；20 個(gè)指示燈；4 個(gè)執(zhí)行器。輸入輸出信號(hào)均為開(kāi)關(guān)量。 i/o 地址分配如下表所示。 i/o 點(diǎn)數(shù)： di 22 點(diǎn) do 24 點(diǎn) 考慮到余量，最好選用的 plc 的 i/o 點(diǎn)數(shù)為： =28di =28do 因此，

51、采用 plc 的型號(hào) cpu224（14 入 10 出）、2 個(gè) em223（8 入 8 出）、1 個(gè) em222（4 出）。 總計(jì) 30di，30do， 繼電器輸出。 plc 五層電梯控制系統(tǒng)的輸入、輸出點(diǎn)分配表如下所示： 表 1 輸入、輸出點(diǎn)分配 輸入信號(hào)名稱輸入信號(hào)名稱對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng) plcplc 地地 輸出信號(hào)名稱輸出信號(hào)名稱 對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng) plcplc 地地 址址址址 轎外一層上呼叫 按鈕 i0.0 轎外一層上呼 叫燈 q0.0 轎外二層上呼叫 按鈕 i0.1 轎外二層上呼 叫燈 q0.1 轎外二層下呼叫 按鈕 i0.2 轎外二層下呼 叫燈 q0.2 轎外三層上呼叫 按鈕 i0.3 轎外三層上

52、呼 叫燈 q0.3 轎外三層下呼叫 按鈕 i0.4 轎外三層下呼 叫燈 q0.4 轎外四層上呼叫 按鈕 i0.5 轎外四層上呼 叫燈 q0.5 轎外四層下呼叫 按鈕 i0.6 轎外四層下呼 叫燈 q0.6 轎外五層下呼叫 按鈕 i0.7 轎外五層下呼 叫燈 q0.7 一層平層接近開(kāi) 關(guān) i1.0 一層位燈 q1.0 二層平層接近開(kāi) 關(guān) i1.1 二層位燈 q1.1 三層平層接近開(kāi) 關(guān) i1.2 三層位燈 q1.2 四層平層接近開(kāi) 關(guān) i1.3 四層位燈 q1.3 五層平層接近開(kāi) 關(guān) i1.4 五層位燈 q1.4 轎內(nèi)一層呼叫按 鈕 i1.5 轎內(nèi)一層呼叫 燈 q1.5 轎內(nèi)二層呼叫按 鈕 i1

53、.6 轎內(nèi)二層呼叫 燈 q1.6 轎內(nèi)三層呼叫按 鈕 i1.7 轎內(nèi)三層呼叫 燈 q1.7 轎內(nèi)四層呼叫按 鈕 i2.0 轎內(nèi)四層呼叫 燈 q2.0 轎內(nèi)五層呼叫按 鈕 i2.1 轎內(nèi)五層呼叫 燈 q2.1 開(kāi)門(mén)呼叫按鈕 i2.2 電梯上升 q2.2 關(guān)門(mén)呼叫按鈕 i2.3 電梯下降 q2.3 開(kāi)門(mén)行程開(kāi)關(guān) i2.4 上升指示燈 q2.4 關(guān)門(mén)行程開(kāi)關(guān) i2.5 下降指示燈 q2.5 電梯開(kāi)門(mén) q2.6 電梯關(guān)門(mén) q2.7 4 4. .5 5 樓層位置顯示功能樓層位置顯示功能 在電梯運(yùn)行過(guò)程中需要顯示電梯運(yùn)行的位置，還要滿足對(duì)電梯 進(jìn)行相應(yīng)的操作需求，如圖 8 所示： 圖 8 轎廂內(nèi)控制屏示意

54、圖 表 2 led 數(shù)碼管顯示層樓示意圖 a 段b 段c 段d 段e 段f 段g 段 一樓 0110000 二樓 1101101 三樓 1111001 四樓 1110001 五樓 1011011 4 4. .6 6 設(shè)計(jì)流程圖設(shè)計(jì)流程圖 程序的基本控制流程如圖 9 所示（其中不包括檢修及司機(jī)開(kāi)關(guān) 電梯環(huán)節(jié)，只是電梯運(yùn)行的基本流程圖）： 圖 9 plc 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)流程圖 第五章第五章 電梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)電梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 由電梯運(yùn)動(dòng)流程圖可以看出電梯的運(yùn)動(dòng)控制中最需要關(guān)注的主 要部分是：開(kāi)關(guān)轎廂門(mén)的控制，電梯的自動(dòng)選向，轎廂的內(nèi)呼和樓 層外呼指示。將各部分分為單獨(dú)的模塊分別進(jìn)行編程，繪

55、制梯形圖， 不僅條理清晰，提高編程效率，而且能更為方便的進(jìn)行程序的調(diào)試。 在電梯控制中，有大量的邏輯信號(hào)需要處理，這部分工作是由 plc 來(lái)完成的，系統(tǒng)軟件根據(jù)運(yùn)行要求及保護(hù)要求由 plc 來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯控 制。 5.15.1 電梯的自檢狀態(tài)電梯的自檢狀態(tài) 電梯完成一個(gè)呼叫響應(yīng)的步驟如下: 1）電梯在檢測(cè)到門(mén)廳或轎廂的呼叫信號(hào)后將此樓層信號(hào)與轎 廂所在的樓層信號(hào)比較，通過(guò)選向模塊進(jìn)行選向。 2）電梯通過(guò)拖動(dòng)調(diào)速模塊驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)拖動(dòng)轎廂運(yùn)動(dòng)。轎廂 運(yùn)動(dòng)速度要經(jīng)過(guò)低速轉(zhuǎn)變?yōu)橹兴僭俎D(zhuǎn)變?yōu)楦咚?，并以高速運(yùn)行至減 速點(diǎn)。 3）當(dāng)電梯檢測(cè)到目標(biāo)層樓層檢測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生的減速點(diǎn)信號(hào)時(shí)，電 梯進(jìn)入減速狀態(tài)，由中速度變?yōu)榈?/p>

56、速，并以低速運(yùn)行到平層點(diǎn)停止。 4）平層后，電梯開(kāi)門(mén)，直到碰到開(kāi)門(mén)到位行程開(kāi)關(guān);再經(jīng)過(guò)一 定延時(shí)后關(guān)門(mén)，直到碰到關(guān)門(mén)到位行程開(kāi)關(guān)。電梯控制系統(tǒng)始終實(shí) 時(shí)顯示轎廂所在樓層。 5.25.2 電梯的正常工作狀態(tài)電梯的正常工作狀態(tài) 電梯完成一個(gè)呼叫響應(yīng)的步驟如下: 1）電梯在檢測(cè)到門(mén)廳或轎廂的呼叫信號(hào)后將此樓層信號(hào)與轎 廂所在的樓層信號(hào)比較，通過(guò)選向模塊進(jìn)行選向。 2）電梯通過(guò)拖動(dòng)調(diào)速模塊驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)拖動(dòng)轎廂運(yùn)動(dòng)。轎廂 運(yùn)動(dòng)速度要經(jīng)過(guò)低速轉(zhuǎn)變?yōu)橹兴僭俎D(zhuǎn)變?yōu)楦咚?，并以高速運(yùn)行至減 速點(diǎn)。 3）當(dāng)電梯檢測(cè)到目標(biāo)層樓層檢測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生的減速點(diǎn)信號(hào)時(shí)，電 梯進(jìn)入減速狀態(tài)，由中速度變?yōu)榈退?，并以低速運(yùn)行到平層點(diǎn)停止。

57、 4）平層后，電梯開(kāi)門(mén)，直到碰到開(kāi)門(mén)到位行程開(kāi)關(guān);再經(jīng)過(guò)一 定延時(shí)后關(guān)門(mén)，直到碰到關(guān)門(mén)到位行程開(kāi)關(guān)。電梯控制系統(tǒng)始終實(shí) 時(shí)顯示轎廂所在樓層。 5.35.3 電梯開(kāi)關(guān)門(mén)控制電梯開(kāi)關(guān)門(mén)控制 5.3.15.3.1 電梯的開(kāi)門(mén)控制電梯的開(kāi)門(mén)控制 1、投入運(yùn)行前的開(kāi)門(mén)：將開(kāi)關(guān)梯鑰匙插入 sa2 內(nèi)，如圖 11 所 示，旋至開(kāi)梯位置，則中間繼電器 ka2 得電吸合，其動(dòng)合觸點(diǎn) ka2(1-2)閉合，接通 plc 電源，使 plc 處于運(yùn)行狀態(tài)。 2、電梯檢修時(shí)開(kāi)門(mén)：在檢修狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)門(mén)均為手動(dòng)狀態(tài)， 由關(guān)門(mén)按鈕 sb1、開(kāi)門(mén)按鈕 sb2 實(shí)施開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)。 3、電梯自動(dòng)運(yùn)行時(shí)停層開(kāi)門(mén)： 電梯停層時(shí)，到平層位

58、置，實(shí)現(xiàn)電梯開(kāi)門(mén) 4、電梯關(guān)門(mén)過(guò)程中重新開(kāi)門(mén)： 在電梯關(guān)門(mén)過(guò)程中，若有人或物夾在兩門(mén)中間，需重新開(kāi)門(mén)， 通過(guò)開(kāi)門(mén)按鈕 sb1 實(shí)施重新開(kāi)門(mén)。 5、呼梯開(kāi)門(mén)： 電梯到達(dá)某層站后，如果沒(méi)有人繼續(xù)使用電梯，電梯將?？吭?該層站待命，若有人在該層站呼梯，電梯將首先開(kāi)門(mén)，以滿足用梯 要求。 若其他層站有人呼梯，電梯將首先定向，并啟動(dòng)運(yùn)行，到達(dá)呼 梯層站時(shí)再開(kāi)門(mén)，此時(shí)開(kāi)門(mén)是按停層開(kāi)門(mén)處理的。 當(dāng)電梯自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，km9 不能得電，禁止開(kāi)門(mén)。具體開(kāi)門(mén)程序 如圖 10 所示： 圖 10 開(kāi)門(mén)程序 5.3.25.3.2 電梯的關(guān)門(mén)控制電梯的關(guān)門(mén)控制 1、電梯使用后的關(guān)門(mén)：此時(shí)電梯到達(dá)基站，司機(jī)或乘客離開(kāi) 轎廂，電梯自動(dòng)關(guān)門(mén)。司機(jī)將開(kāi)關(guān)電梯鑰匙插入 sa2，旋到關(guān)梯位 置，使 ka2 失電釋放，plc 停止運(yùn)行，電梯被關(guān)閉。 2、自動(dòng)運(yùn)行時(shí)的關(guān)門(mén)：停站時(shí)間繼電器 t37 延時(shí)結(jié)束時(shí)，電 梯自動(dòng)關(guān)門(mén)；停戰(zhàn)時(shí)間未到時(shí)，可通過(guò)關(guān)門(mén)按鈕 sb2（i0.4）實(shí)現(xiàn) 提前關(guān)門(mén)。超載時(shí)電梯不關(guān)門(mén)，也就不會(huì)啟動(dòng)運(yùn)行。具體電梯關(guān)門(mén) 程序如圖 11 所示： 圖 11 關(guān)門(mén)程序 5.45.4 層樓信號(hào)產(chǎn)生與消除層樓信號(hào)產(chǎn)生與消除 當(dāng)電梯位于某一層時(shí)，指層感應(yīng)器 1kr-5kr,產(chǎn)生該樓層信號(hào)， 以控制指層燈的狀態(tài)，離開(kāi)該