基于PLC的五層電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 42 頁(yè) 共 42 頁(yè)1 引言隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高層建筑已經(jīng)成為現(xiàn)代城市的標(biāo)志。電梯作為垂直運(yùn)輸工具，承擔(dān)著大量的人流和物流的輸送，在建筑物中有相當(dāng)重要的作用。是現(xiàn)代城市生活中必不可少，且應(yīng)用最廣泛的垂直交通運(yùn)輸工具1。1.1 設(shè)計(jì)背景電梯是垂直運(yùn)行的電梯(通?？珊?jiǎn)稱(chēng)為電梯)、傾斜方向運(yùn)行的自動(dòng)扶梯、傾斜或水平方向運(yùn)行的自動(dòng)人行道的總稱(chēng)。伴隨我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速，電梯已成為城鎮(zhèn)居民生產(chǎn)、生活不可或缺的垂直交通工具，在提升公眾的生產(chǎn)、生活效率與質(zhì)量的同時(shí)，其安全工作也成為一項(xiàng)民生工程，其安全狀況倍受公眾與媒體關(guān)注。(一)安全形勢(shì)總體平穩(wěn)在電梯數(shù)量快速

2、增加情況下，電梯事故穩(wěn)中有降，保持了總體平穩(wěn)的安全形勢(shì)。從2005年開(kāi)始，平均每年電梯事故起數(shù)在40起、死亡人數(shù)在30人左右。電梯萬(wàn)臺(tái)事故率和萬(wàn)臺(tái)死亡人數(shù)穩(wěn)步下降，2010年電梯萬(wàn)臺(tái)事故率0.26，萬(wàn)臺(tái)死亡人數(shù)0.17，均小于特種設(shè)備平均水平，也小于鍋爐壓力容器等其他特種設(shè)備1。(二)近年事故原因分類(lèi)近年電梯事故中，違章操作引發(fā)的事故較為突出，事故中受到傷害的人員以普通乘客最多。事故產(chǎn)生原因中，違章操作62.7%，設(shè)備缺陷22.7%，意外8.0%，非法使用設(shè)備6.6%。事故中受傷害人員中普通乘客50%，維護(hù)保養(yǎng)人員13%，安裝工人12%，電梯操作人員4%，其它包括保安等未經(jīng)培訓(xùn)的人員21%。

3、(三)電梯數(shù)量快速增長(zhǎng)截至2010年底，全國(guó)在用電梯總數(shù)已經(jīng)達(dá)到162.8萬(wàn)臺(tái)，并以每年20%左右的速度高速增長(zhǎng)，每年新增電梯數(shù)在30萬(wàn)臺(tái)以上，占全球每年新增電梯總量的一半以上。上海、北京等幾個(gè)城市在用電梯數(shù)量已超過(guò)10萬(wàn)臺(tái)。目前，我國(guó)電梯年產(chǎn)量、電梯保有量、年增長(zhǎng)量均世界第一。上海超過(guò)紐約成為全世界電梯最多的城市5。1.2 電梯的起源與趨勢(shì)公元前236年,古希臘的阿基米德設(shè)計(jì)出一種人力驅(qū)動(dòng)的卷筒式卷?yè)P(yáng)機(jī)。1850年，美國(guó)人亨利·沃特曼制作出世界第一臺(tái)以蒸汽機(jī)為動(dòng)力的卷?yè)P(yáng)機(jī)。1854年, 美國(guó)人伊萊沙·格雷夫斯·奧的斯向世人展示了歷史上第一部安全升降梯。1889年

4、，美國(guó)奧的斯公司制造出由直流電動(dòng)機(jī)通過(guò)蝸桿蝸輪減速器帶動(dòng)卷筒卷繞繩索懸掛并升降轎廂的電動(dòng)升降機(jī)。1892年，美國(guó)亨利·華特·列昂那得發(fā)明了用調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁場(chǎng)來(lái)調(diào)速的電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。1900年, 交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)被使用到電梯驅(qū)動(dòng)中。1903年，美國(guó)奧的斯在電梯傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中采用了曳引驅(qū)動(dòng)代替卷筒方式。70 年代，電梯控制柜的控制電路逐漸從模擬電路向數(shù)字化電路發(fā)展，數(shù)字技術(shù)顯著的提高了電梯的可靠性和運(yùn)性精度。70 年代末到 80年代初，高速無(wú)齒輪和有齒輪快速電梯都應(yīng)用微機(jī)作為控制的主要部件，而且每部電梯使用的微機(jī)不止一部。80 年代，大功率晶體管模塊的問(wèn)世以及微機(jī)和數(shù)字調(diào)

5、節(jié)技術(shù)的不斷成熟，人們開(kāi)始利用pwm(脈寬調(diào)節(jié))技術(shù)來(lái)控制換流器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯中交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)壓調(diào)頻(vvvf)，達(dá)到線(xiàn)性調(diào)速的目的3。90年代，電梯控制系統(tǒng)由并行信號(hào)傳輸向以串行信號(hào)為主的信號(hào)傳輸方式過(guò)度。21世紀(jì)電梯產(chǎn)業(yè)將實(shí)現(xiàn)a信息化、網(wǎng)絡(luò)化。b驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用永磁同步無(wú)齒曳引機(jī)。c一綠色發(fā)展為基本理念。1.3 本文的研究目標(biāo)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)以五層電梯作為控制對(duì)象，以plc作為工具對(duì)電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)六層電梯的硬件部分作分析，看需要什么樣的開(kāi)關(guān)，電機(jī)，信號(hào)燈等。然后，根據(jù)需要畫(huà)出控制面板圖，再根據(jù)控制面板圖計(jì)算出i/o點(diǎn)數(shù)，確定所選plc機(jī)型，選定變頻器型號(hào)，畫(huà)出連線(xiàn)圖，然后

6、在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，寫(xiě)出控制系統(tǒng)的流程圖，梯形圖，寫(xiě)出語(yǔ)句5。2 電梯控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)要想設(shè)計(jì)出可靠而使用的電梯控制系統(tǒng)，就要考慮到有關(guān)電梯的方方面面如電梯的快速性、電梯的舒適度等。這就要求我們編寫(xiě)符合實(shí)際的程序，并根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的硬件設(shè)備，以完成任務(wù)。2.1 電梯的概述2.1.1 電梯工作原理曳引繩兩端分別連著轎廂和對(duì)重，纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器變速后帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實(shí)現(xiàn)轎廂和對(duì)重的升降運(yùn)動(dòng)，達(dá)到運(yùn)輸目的。固定在轎廂上的導(dǎo)靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導(dǎo)軌往復(fù)升降運(yùn)動(dòng)，防止轎廂在運(yùn)行中偏斜或擺動(dòng)。常閉塊式制動(dòng)器在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)松閘

7、，使電梯運(yùn)轉(zhuǎn)，在失電情況下制動(dòng)，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止?fàn)顟B(tài)，供人員和貨物出入。轎廂是運(yùn)載乘客或其他載荷的箱體部件，對(duì)重用來(lái)平衡轎廂載荷、減少電動(dòng)機(jī)功率。補(bǔ)償裝置用來(lái)補(bǔ)償曳引繩運(yùn)動(dòng)中的張力和重量變化，使曳引電動(dòng)機(jī)負(fù)載穩(wěn)定，轎廂得以準(zhǔn)確?？俊ｋ姎庀到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)動(dòng)的控制，同時(shí)完成選層、平層、測(cè)速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時(shí)顯示轎廂的運(yùn)動(dòng)方向和所在樓層位置。安全裝置保證電梯運(yùn)行安全3。2.1.2 電梯結(jié)構(gòu)及分類(lèi)(1)電梯的結(jié)構(gòu)電梯的機(jī)械部分是電梯的軀體，同時(shí)電子電氣是電梯的神經(jīng)和大腦。機(jī)械部分與電子電氣之間的有機(jī)結(jié)合，才能實(shí)現(xiàn)電梯的功能。它由曳引系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、轎廂、門(mén)系統(tǒng)、對(duì)重裝

8、置、電力拖動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)等組成。電梯的結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。(2)電梯的分類(lèi)電梯的分類(lèi)非常豐富，根據(jù)使用性質(zhì)、驅(qū)動(dòng)方式、運(yùn)行速度、有無(wú)司機(jī)、操縱控制方式等不同，有多種分類(lèi)方法。圖2-1 電梯的結(jié)構(gòu)2.2 系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì)2.2.1 控制方式的選擇繼電器和plc都可以控制電梯的運(yùn)行方式,但控制方法的不同會(huì)使得電梯具有不同的特點(diǎn),如表2-1為plc與繼電器控制系統(tǒng)功能與特點(diǎn)的比較。表2-1 plc與繼電器控制系統(tǒng)功能與特點(diǎn)的比較比較項(xiàng)目繼電器控制plc控制對(duì)生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性需進(jìn)行重新設(shè)計(jì)與接線(xiàn).適應(yīng)性差只需對(duì)程序進(jìn)行修改.適應(yīng)性強(qiáng)控制功能的實(shí)現(xiàn)通過(guò)對(duì)繼電器進(jìn)行硬接線(xiàn)完成相應(yīng)的

9、控制功能對(duì)進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)所需控制要求控制的實(shí)時(shí)性機(jī)械動(dòng)作時(shí)間常數(shù)大，實(shí)時(shí)性差微處理器控制，實(shí)時(shí)性非常好復(fù)雜控創(chuàng)能力極差很強(qiáng)可靠性元器件多、觸點(diǎn)多，容易出現(xiàn)故障采用大規(guī)模集成電路.絕大部分是軟繼電器，可靠性高柔韌性和靈活性差具有種類(lèi)齊全的擴(kuò)展單元，擴(kuò)展靈活占用空間與安裝控制柜體積大、笨重，安較施工工作量大體積小，重量輕，安裝工作量小使用壽命易損、壽命短壽命長(zhǎng)維護(hù)復(fù)雜、工作量大工作量小價(jià)格極低較高 所以本系統(tǒng)最終能夠選擇以plc控制電梯的運(yùn)行方式。2.2.2 電梯控制系統(tǒng)的控制要求本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)一個(gè)五層層電梯控制系統(tǒng)，其主要控制要求如下：開(kāi)關(guān)門(mén)控制當(dāng)某一樓層的電梯指示燈一直亮?xí)r，表示該層電梯正在進(jìn)行

10、開(kāi)門(mén)、延時(shí)、關(guān)門(mén)的動(dòng)作。為保證電梯運(yùn)行的安全性，電梯的開(kāi)關(guān)門(mén)信號(hào)和故障報(bào)警信號(hào)必須是互鎖的，也就是說(shuō)，當(dāng)故障報(bào)警信號(hào)有效時(shí)，開(kāi)關(guān)門(mén)信號(hào)都不會(huì)顯示，同時(shí)樓層指示燈也不會(huì)亮。內(nèi)外呼叫控制一旦有乘客按下某層的呼叫按鈕，該層相應(yīng)的電梯指示燈就亮起來(lái)，不過(guò)不能立即開(kāi)門(mén)。呼叫信號(hào)要一直保持到電梯到達(dá)該層后且呼叫信號(hào)的指示與電梯的運(yùn)行方向相同時(shí)才會(huì)被撤消。上下行控制電梯在每個(gè)樓層分別設(shè)置一個(gè)外呼按鈕，電梯運(yùn)行時(shí)樓層指示燈亮。但是上下行指示燈不能同時(shí)亮，各個(gè)樓層的指示燈也不可以同時(shí)亮。一個(gè)呼叫請(qǐng)求在完成之前如果收到另一個(gè)呼叫請(qǐng)求，則要判斷兩個(gè)呼叫請(qǐng)求是否是在同一個(gè)方向，如果是不再同一方向則不截車(chē)，反之則截車(chē)。

11、在行車(chē)過(guò)程中，如果故障報(bào)警信號(hào)有效，則任何操作都無(wú)效，指示燈也不亮。在上下行期間，電梯的速度由變頻器給定。2.2.3 電梯控制系統(tǒng)總體方案的確定本系統(tǒng)是主要由plc、變頻器、控制箱、顯示器、曳引電動(dòng)機(jī)組成的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)vvvf）。通過(guò)plc去控制電梯的運(yùn)行方式，可以使得控制系統(tǒng)的可靠行更高，結(jié)構(gòu)顯得更加緊湊。本系統(tǒng)的硬件框圖如圖2-2所示。圖2-2 電梯控制系統(tǒng)框圖從圖3-2可以看出，該系統(tǒng)主要由兩個(gè)部分組成，其中電梯控制的邏輯部分由plc來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)分析研究電梯的實(shí)際運(yùn)行情況和控制規(guī)律，從而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出電梯聯(lián)動(dòng)控制程序，使得plc能夠控制電梯的運(yùn)行操作。電梯的調(diào)速部分則選用高性能的矢

12、量控制變頻器，配以脈沖發(fā)生器（編碼器）測(cè)量鼠籠式曳引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而夠成電機(jī)的閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鼠籠式曳引機(jī)電動(dòng)機(jī)交流變頻調(diào)速（variable voltage variable frequency,簡(jiǎn)稱(chēng)vvvf）運(yùn)行8。plc首先接收來(lái)自電梯的呼梯信號(hào)、平層信號(hào)，然后根據(jù)這些輸入信號(hào)的狀態(tài)，通過(guò)其內(nèi)部一系列復(fù)雜的控制程序，對(duì)各種信號(hào)的邏輯關(guān)系有序的進(jìn)行處理，最后向直流門(mén)控電機(jī)、變頻器和各類(lèi)顯示器適時(shí)地發(fā)出開(kāi)關(guān)量控制信號(hào)，對(duì)電梯實(shí)施控制。在電梯控制系統(tǒng)中，由于電梯的控制屬于隨機(jī)性控制，各種輸入信號(hào)之間、輸出信號(hào)之間以及輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間的關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)，邏輯關(guān)系處理起來(lái)非常復(fù)雜，這就給p

13、lc的編程帶來(lái)很大難度。在plc向變頻器發(fā)出開(kāi)關(guān)量控制信號(hào)的同時(shí)，為了滿(mǎn)足電梯的要求，變頻器又需要通過(guò)鼠籠式曳引電動(dòng)機(jī)同軸連接的脈沖發(fā)生器和pg卡，對(duì)電動(dòng)機(jī)完成速度檢測(cè)及反饋，形成閉環(huán)系統(tǒng)。脈沖發(fā)生器輸出脈沖，pg卡接收到脈沖以后，再將此反饋給變頻器內(nèi)部，以便進(jìn)行運(yùn)算調(diào)節(jié)。根據(jù)脈沖的相序，可判斷出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，并可以根據(jù)脈沖的頻率測(cè)得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速10。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)一個(gè)完整的控制系統(tǒng)總是包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng),本章集中介紹電梯控制系統(tǒng)涉及到的硬件設(shè)計(jì)。本章給出了五層電梯的硬件設(shè)計(jì)包括電梯的調(diào)速系統(tǒng)、井道信號(hào)系統(tǒng)、電梯的硬件選型以及各硬件的參數(shù)設(shè)置。3.1 電梯調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1.1 電梯

14、的快速性要求電梯作為一種交通工具，對(duì)于快速性的要求是必不可少的?？焖賱t可節(jié)省時(shí)間，這對(duì)于處在快節(jié)奏的現(xiàn)代社會(huì)中的乘客是非常重要的?？焖傩灾饕ㄟ^(guò)以下方法得到：提高電梯額定速度v，則電梯的額定速度提高，運(yùn)行時(shí)間縮短，達(dá)到為乘客節(jié)省時(shí)間的目的。集中布置多臺(tái)電梯，通過(guò)電梯數(shù)量的增加來(lái)節(jié)省乘客候梯時(shí)間。盡可能的減少電梯起、停過(guò)程中的加、減速時(shí)間。上訴三種方法中，前兩種需要增加設(shè)備投資，第三種方法通常不需要增加設(shè)備投資，因此在電梯設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量采用第三種方法減少起、制動(dòng)時(shí)間。但是起、制動(dòng)時(shí)間縮短意味著加、減速度的增大，而加、減速度的過(guò)分增大和不合理的變化有將造成乘客的不舒適感。因此，對(duì)電梯又提出了舒適性

15、的要求。3.1.2 電梯舒適度的要求電梯引起乘客生理不適主要是由于以下兩點(diǎn)原因造成的：由加速度引起的不適。人在加速上升或減速下降時(shí)，加速度引起的慣性力疊加到重力之上，使人產(chǎn)生超重感，各器官承受更大的重力；而在加速下降或減速上升時(shí)，加速度產(chǎn)生的慣性力抵消部分重力，使人產(chǎn)生上浮感，感到內(nèi)臟不適，頭暈?zāi)垦??？紤]到人體生理上對(duì)加、減速度的承受能力，gb/t158-1997電梯技術(shù)條件中規(guī)定：“電梯的起制動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)、迅速，加、減速度最大值不大于1.5 m/s2?！庇杉铀俣茸兓室鸬牟贿m。大量實(shí)驗(yàn)證明，人體不但對(duì)加速度敏感，對(duì)加加速度（或稱(chēng)加速度變化率）也比較敏感。我們用a來(lái)表示加速度，用來(lái)表示加加速度，

16、則當(dāng)加加速度較大時(shí)，人的大腦就會(huì)感到暈眩、痛苦，它的影響比加速度a的影響還嚴(yán)重。我們也稱(chēng)加加速度為生理系數(shù)，在電梯行業(yè)一般限制生理系數(shù)不超過(guò)1.3 m/s211。而促進(jìn)電梯舒適度的途徑有以下幾種途徑：選用品質(zhì)優(yōu)良、穩(wěn)定的曳引機(jī)曳引機(jī)是電梯運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)裝置，其性能直接關(guān)系到電梯運(yùn)行的舒適感。曳引機(jī)的機(jī)械間隙對(duì)電梯的影響主要體現(xiàn)在電梯在加減速過(guò)程中，在電機(jī)速率發(fā)生變化時(shí)，電動(dòng)運(yùn)行和發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)將發(fā)生切換，造成電梯的振動(dòng)，極大地影響了電梯的舒適感。在電梯s曲線(xiàn)加減速過(guò)程中，一般各有一兩次明顯失重或者超重感覺(jué)，并伴隨曳引機(jī)發(fā)出異響。另外，對(duì)于一些改造的雙速舊梯用曳引機(jī)，由于多次高低速切換的巨大沖擊，造成

17、連接套軸中的橡膠墊片嚴(yán)重磨損，也會(huì)造成上述現(xiàn)象。因此，要想使得電梯具有良好的舒適性,必須選用品質(zhì)優(yōu)良、穩(wěn)定的曳引機(jī).選用品質(zhì)優(yōu)良的驅(qū)動(dòng)電機(jī)在保證曳引機(jī)質(zhì)量的前提下，與曳引機(jī)配套的電機(jī)的性能也直接關(guān)系到電梯的起制動(dòng)過(guò)程的性能，問(wèn)題主要表現(xiàn)為啟動(dòng)舒適感的好壞。如果電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，在電梯松閘的時(shí)刻產(chǎn)生的倒溜就會(huì)很小。選用性能優(yōu)良的變頻器異步電機(jī)矢量控制是完全基于電機(jī)參數(shù)的矢量控制，因此電機(jī)參數(shù)必須能夠進(jìn)行自動(dòng)學(xué)習(xí)。否則，取得不了優(yōu)越的性能。因此，首先必須選用能夠進(jìn)行電機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)的變頻器。其次，變頻器必須具有零速150%以上的轉(zhuǎn)矩輸出，可以保證良好的啟動(dòng)和停車(chē)舒適感。另外，需要非常好的過(guò)載能力，1

18、10%的額定負(fù)載，必須連續(xù)運(yùn)行，特別對(duì)于高層電梯，需要滿(mǎn)載運(yùn)行超過(guò)30s以上的，更要考慮這一點(diǎn)12。3.1.3 電梯的速度曲線(xiàn)在電梯拖動(dòng)控制系統(tǒng)中速度曲線(xiàn)圖形直接影響著電梯的平層準(zhǔn)確度和舒適感。如果電梯在啟動(dòng)加速和減速制動(dòng)時(shí)，速度曲線(xiàn)圖性的加、減交界處不圓滑，乘客會(huì)感覺(jué)很不舒服，為了滿(mǎn)足舒適感提高運(yùn)輸效率及正確平層要求，電梯的速度給定曲線(xiàn)是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。人們對(duì)于速度變化的敏感度主要是加速度的變化率，舒適感就意味著要平滑的加速和減速。因此有必要設(shè)計(jì)電梯運(yùn)行的速度曲線(xiàn)，讓轎廂按照這樣的速度曲線(xiàn)運(yùn)行，既能滿(mǎn)足快速性的要求，又能滿(mǎn)足舒適性的要求，科學(xué)、合理的解決快速性與舒適性的矛盾。圖3-1 中曲線(xiàn)

19、abcd 就是這樣的速度曲線(xiàn)。其中 aefb 段是由靜止起動(dòng)到勻速運(yùn)行的加速段速度曲線(xiàn)；bc 段是勻速運(yùn)行段，其梯速為額定梯速；cfed 段是由勻速運(yùn)行制動(dòng)到靜止的減速度段速度曲線(xiàn)，通常是一條與起動(dòng)段對(duì)稱(chēng)的曲線(xiàn)。加速段速度曲線(xiàn)aefb段的ae段是一條拋物線(xiàn)，ef段是一條在e點(diǎn)與拋物線(xiàn) ae 相切的直線(xiàn)，而 fb 段則是一條反拋物線(xiàn)，它與ae段拋物線(xiàn)以ef段直線(xiàn)的中點(diǎn)相對(duì)稱(chēng)。設(shè)計(jì)電梯的速度曲線(xiàn)時(shí)，主要就是設(shè)計(jì)起動(dòng)加速段 aefb 段曲線(xiàn)，而 cfed 曲線(xiàn)與 aefb 段鏡像對(duì)稱(chēng)，很容易由 aefb 段的數(shù)據(jù)推出，bc段為恒速段，其速度為額定速度，無(wú)需計(jì)算。畫(huà)出上述速度曲線(xiàn)的加速度、加加速度曲線(xiàn)

20、15見(jiàn)圖3-1所示。 a b1-速度 2-加速度 3-加加速度圖3-1 速度曲線(xiàn)的加速度、加加速度曲線(xiàn)圖3-1a中，起動(dòng)加速段 aefb 中各小段的速度曲線(xiàn)、加速度曲線(xiàn)，加加速度曲線(xiàn)的函數(shù)表達(dá)式16分別是：ae段速度曲線(xiàn): 是一條拋物線(xiàn)其加速度曲線(xiàn)： 是一條斜線(xiàn)段而加加速度曲線(xiàn)： 是一條水平的直線(xiàn)ef段速度曲線(xiàn)： 是一條斜率為ae的直線(xiàn)段其加速度曲線(xiàn)： 是一條水平的直線(xiàn)段而加加速度曲線(xiàn)： 是一條與橫坐標(biāo)軸重合的線(xiàn)段fb段速度曲線(xiàn)： 是一條反拋物線(xiàn)段其加速度曲線(xiàn)： 是一條下斜的斜線(xiàn)段而加加速度曲線(xiàn)： 是一條水平的直線(xiàn)段圖3-1b給出了實(shí)際中的速度曲線(xiàn)，在高速電梯中，在運(yùn)行距離較短（例如單層、二層

21、、三層等）的情況下，都有尚未達(dá)到額定速度便要減速停車(chē)的問(wèn)題，因此這種電梯的速度曲線(xiàn)中有的單層運(yùn)行、雙層運(yùn)行、三層運(yùn)行等多種速度曲線(xiàn)，其控制規(guī)律也就更為復(fù)雜。3.1.4 電梯速度曲線(xiàn)的特點(diǎn)電梯的速度曲線(xiàn)與生產(chǎn)機(jī)械的速度曲線(xiàn)不同是由于乘客對(duì)電梯的舒適性的要求，電梯要兼顧快速性與舒適性。電梯的速度曲線(xiàn)在轉(zhuǎn)彎處都是圓滑過(guò)渡的，處處可導(dǎo)，在圖3-1中電梯的速度曲線(xiàn)的轉(zhuǎn)彎處，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了拋物線(xiàn)段，讓其與前后的直線(xiàn)段相切，實(shí)現(xiàn)平滑過(guò)渡，從而保證加速度曲線(xiàn)是連續(xù)的，沒(méi)有突跳，加加速度則被控制在允許值之下17?？紤]到人對(duì)加速度引起的超重、失重的承受能力，加速、減速段的最大加速度數(shù)值不得大于 1.5m/s2，再加上

22、拋物線(xiàn)段的逐漸過(guò)渡，使得電梯的加速、減速段的時(shí)間比較長(zhǎng)。可調(diào)速電梯在加、減速段要實(shí)施嚴(yán)密的速度閉環(huán)控制，保證轎廂按設(shè)計(jì)的速度曲線(xiàn)運(yùn)行，不允許出現(xiàn)大的超調(diào)和振蕩，以保證電梯的舒適性。3.2 井道信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)(1)電梯位置的確定與顯示轎廂內(nèi)的乘客與門(mén)廳中等待電梯的乘客需要知道電梯目前所在位置,電梯要確定是否能夠響應(yīng)新的召喚指令及何時(shí)減速平層制動(dòng)，這些都需要明確電梯當(dāng)前的準(zhǔn)確位置。通常電梯系統(tǒng)的位置信號(hào)是靠設(shè)置在井道中的位置開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。(2)轎廂的平層與停車(chē)轎廂運(yùn)行后需要確定停車(chē)樓層，平層是指停車(chē)時(shí)轎廂底與門(mén)廳地面齊平，不過(guò)在實(shí)際中無(wú)法達(dá)到百分之百的精確，通常都有平層誤差規(guī)定。平層停車(chē)過(guò)程需在轎廂底

23、與所停樓層的地面相平之前開(kāi)始，先要開(kāi)始減速，然后再制動(dòng)，以減小沖擊，提高平層停車(chē)的精確度和乘客的舒適感16。3.3 硬件選型3.3.1 變頻器的概述及選型 (1)變頻器的概述上個(gè)世紀(jì)80年代初，通用變頻器實(shí)現(xiàn)了商品化。在近 20 年的時(shí)間內(nèi)，經(jīng)歷了由模擬控制到全數(shù)字控制和由采用 bjt 到采用 igbt 兩個(gè)大發(fā)展過(guò)程。這期間變頻器的容量不斷增大、體積越來(lái)越小、功能越來(lái)越多也更加的智能化，使得變頻器的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大20。(2)變頻器的選型變頻器容量計(jì)算變頻器的功率可根據(jù)曳引機(jī)電機(jī)功率、電梯運(yùn)行速度、電梯載重與配重進(jìn)行計(jì)算。設(shè)電梯曳引機(jī)電機(jī)功率為p1，電梯運(yùn)行速度為 v，電梯自重為w1，電梯載

24、重為w2，配重為w3，重力加速度為 g，變頻器功率為 p。在最大載重下，電梯上升所需曳引功率為: (3-1)其中為摩擦力，可忽略不計(jì)17。電機(jī)功率p1，變頻器功率p應(yīng)接近于電機(jī)功率p1，相對(duì)于p2留有安全裕量，可取。變頻器制動(dòng)電阻參數(shù)的計(jì)算由于電梯為位能負(fù)載，電梯運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生再生能量，所以變頻調(diào)速裝置應(yīng)具有制動(dòng)功能。雖然帶有逆變功能的變頻調(diào)速裝置通過(guò)逆變器能夠?qū)⒃偕芰炕仞侂娋W(wǎng)，但造價(jià)太高。如果采用能耗制動(dòng)方式通過(guò)制動(dòng)單元將再生能量消耗在制動(dòng)電阻上，成本較低且具有良好的使用效果。能耗制動(dòng)電阻 rz 的大小應(yīng)使得制動(dòng)電流工作時(shí)的值不超過(guò)變頻器額定電流的一半，即 (3-2)其中u0為額定情況下

25、變頻器的直流母線(xiàn)電壓.由于制動(dòng)電阻的工作不是連續(xù)長(zhǎng)期工作，因此其功率可以大大小于通電時(shí)消耗的功率22。變頻器的選型電梯的調(diào)速除了對(duì)一般的工業(yè)控制的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能的要求外，其舒適度的指標(biāo)通常也要考慮。本設(shè)計(jì)中保證電梯按理想的給定速度曲線(xiàn)運(yùn)行并保證舒適感的關(guān)鍵是電梯的拖動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)?？紤]以上各種因素，本設(shè)計(jì)最終選用ormon 3g2jv型變頻器。3.3.2 位置檢測(cè)元件的選型(1)用干簧感應(yīng)器或其它位置開(kāi)關(guān)干簧感應(yīng)器如圖3-3所示。1-干簧管；2-常閉觸點(diǎn)；3-轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)；4-常開(kāi)觸點(diǎn)；5-永久磁鐵；6-隔磁圖3-3 干簧感應(yīng)器干簧感應(yīng)器就是在u型槽的兩側(cè)分別放置干簧管與永久磁鐵。當(dāng)隔磁板沒(méi)有插入u型

26、槽內(nèi)時(shí)，那么磁場(chǎng)作用下的常閉觸點(diǎn)2、3閉合；隔板插入u型槽時(shí)，永久磁鐵磁場(chǎng)經(jīng)過(guò)隔磁板和空氣間隙形成閉合磁路。那么，在簧片的彈性作用下，觸點(diǎn)2、3常開(kāi)，4則閉合。于是根據(jù)電梯的控制要求，可將傳感器安裝在轎廂的頂部，隔磁板固定于井道相應(yīng)位置的導(dǎo)軌上。采用這種方法具有直觀、簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但是因?yàn)槊繉佣夹枰粋€(gè)感應(yīng)器，當(dāng)樓層較高時(shí)，就會(huì)占用過(guò)多的plc輸入點(diǎn)15。(2)用雙穩(wěn)態(tài)磁保開(kāi)關(guān)該方法需要對(duì)磁保開(kāi)關(guān)的不同狀態(tài)進(jìn)行編碼，較麻煩。雙穩(wěn)態(tài)磁保開(kāi)關(guān)如圖3-4所示。圖3-4 雙穩(wěn)態(tài)磁保開(kāi)關(guān)(3)采用旋轉(zhuǎn)編碼器目前的plc一般都具有專(zhuān)用計(jì)數(shù)單元或高速脈沖輸入端，所以為獲取電梯運(yùn)行的準(zhǔn)確位置，可采用編碼器。編碼

27、器可以直接與plc高速脈沖輸入端相連，利用plc內(nèi)置24v直流電源作為其電源。編碼器實(shí)物和原理如圖3-5所示。圖3-5 旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)物圖及工作原理旋轉(zhuǎn)編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式測(cè)量裝置，安裝于被測(cè)軸上并隨被測(cè)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)量(主要為轉(zhuǎn)角)，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式的輸出信號(hào)。電梯的轎廂所處的位置及運(yùn)行速度用碼盤(pán)來(lái)檢測(cè)，檢測(cè)所得的位置及速度作為位置反饋信號(hào)和速度指示信號(hào)。旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)軸與曳引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸直接相連，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，編碼器輸出與轉(zhuǎn)動(dòng)量對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)，通過(guò)累積脈沖數(shù)可以直接計(jì)算出轎廂對(duì)應(yīng)的位置行程，從而確定電梯運(yùn)行時(shí)轎廂所處的樓層位置，進(jìn)而確定出換速點(diǎn)、開(kāi)門(mén)地點(diǎn)、到站停車(chē)點(diǎn)等21。綜上所述

28、，旋轉(zhuǎn)編碼器有明顯優(yōu)于其它兩種方法的優(yōu)勢(shì)，故本系統(tǒng)采用此法。3.3.3 plc的概述及選型 (1)plc的概述plc是一種專(zhuān)門(mén)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)數(shù)、計(jì)時(shí)和算式運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程。 plc具有以下特點(diǎn)高可靠性，強(qiáng)抗干擾能力配套齊全、功能完善、適用性強(qiáng)重量輕、體積小、能耗低系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建造的工作量小，維護(hù)方便，易改造學(xué)用容易，深受歡迎18。(2)plc的選型本系統(tǒng)按照5層電梯進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)控制要求，共需輸入點(diǎn)數(shù) 33 點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)29點(diǎn)

29、，考慮大約12%的裕量。另外，由于要采用旋轉(zhuǎn)編碼器定位，需要 plc 具有高速脈沖輸入，故最終選擇西門(mén)子 s7-200 系列 cpu226 plc 為主機(jī)，并配以 em223dc24v數(shù)字量16輸入/16輸出擴(kuò)展模塊。cpu226的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)為24入/16 出，em223為16 入/16出，形成輸入點(diǎn)數(shù)共40點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)32點(diǎn)，滿(mǎn)足系統(tǒng)要求。如圖3-6為plc實(shí)物圖。圖3-6 plc實(shí)物圖3.4 電梯控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)本控制系統(tǒng)是采用ormon 3g2jv型變頻器和西門(mén)子s7-200 型 plc 組成的頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng),電氣控制硬件框圖如圖3-7所示。圖3-7控制系統(tǒng)框圖它由曳引電機(jī)、

30、門(mén)電機(jī)、變頻器、可編程控制器 plc 及其他電氣元件構(gòu)成。電梯的調(diào)速部分選用高性能的矢量控制變頻器,利用光電編碼器測(cè)量曳引電機(jī)的轉(zhuǎn)速,構(gòu)成閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)。電路的邏輯部分由 plc 來(lái)實(shí)現(xiàn), plc 接受來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的呼叫、轉(zhuǎn)速、樓層、位置等信號(hào)。發(fā)給調(diào)速系統(tǒng)的速度信號(hào)、門(mén)機(jī)的開(kāi)關(guān)門(mén)信號(hào)、樓層顯示及呼叫顯示信號(hào)18。3.4.1 plc 控制系統(tǒng)的系統(tǒng)配置及 i/o 地址分配本系統(tǒng)為5 層電梯設(shè)計(jì)，根據(jù)控制要求，共需輸入點(diǎn)數(shù) 33 點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)29 點(diǎn)，考慮10%-15%的裕量。另外，由于要采用旋轉(zhuǎn)編碼器定位，需要 plc 具有高速脈沖輸入，故最終選擇西門(mén)子 s7-200 系列 cpu226 plc

31、 為主機(jī)，配以 em223dc24v 數(shù)字量 16入/16出擴(kuò)展模塊。cpu226s 輸入/輸出點(diǎn)數(shù)為 24 入/16 出，em223 為 16 入/16 出，共形成輸入點(diǎn)數(shù) 40 點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù) 32 點(diǎn)，滿(mǎn)足系統(tǒng)要求，其地址編號(hào)如圖3-8所示。圖3-8 plc 主機(jī)、擴(kuò)展模塊 i/o 分配plc 輸入信號(hào)有：外呼按鈕、內(nèi)選按鈕、旋轉(zhuǎn)編碼器輸出信號(hào)、限位開(kāi)關(guān)、轎廂開(kāi)/關(guān)按鈕、手動(dòng)開(kāi)關(guān)等。輸出信號(hào)有：外呼信號(hào)指示、內(nèi)選信號(hào)指示、電梯上/下行信息、樓層顯示信息、變頻器控制信號(hào)、語(yǔ)音提示信號(hào)等。輸入/輸出信號(hào)的具體分配如表3-1 所示。表3-1 i/o 地址分配表plc輸入點(diǎn)電梯實(shí)物內(nèi)部接口（i/o

32、）plc輸入點(diǎn)電梯實(shí)物內(nèi)部接口（i/o）i0.0編碼器高速計(jì)數(shù)輸入 a 相q0.0rhi0.1編碼器高速計(jì)數(shù)輸入 b 相q0.1rli0.2轎廂安全開(kāi)關(guān)q0.2stfi0.3底層外呼上按鈕q0.3stri0.4一層外呼下按鈕q0.5關(guān)門(mén)驅(qū)動(dòng)i0.5一層外呼上按鈕q0.6開(kāi)門(mén)驅(qū)動(dòng)i0.6二層外呼下按鈕q0.7底層外呼上指示i0.7二層外呼上按鈕q1.0一層外呼上指示i1.0三層外呼下按鈕q1.1一層外呼下指示i1.1三層外呼上按鈕q1.2二層外呼上指示i1.2四層外呼下按鈕q1.3二層外呼下指示i1.3四層外呼上按鈕q1.4三層外呼上指示i1.4五層外呼下按鈕q1.5三層外呼下指示i1.5下基準(zhǔn)

33、限位開(kāi)關(guān)q1.6四層外呼上指示i1.6下極限限位開(kāi)關(guān)q1.7四層外呼下指示i1.7檢修開(kāi)關(guān)q2.0五層外呼下指示i2.0手動(dòng)開(kāi)門(mén)按鈕q2.1顯示驅(qū)動(dòng) ai2.1手動(dòng)關(guān)門(mén)按鈕q2.2顯示驅(qū)動(dòng) bi2.2手動(dòng)上行按鈕q2.3顯示驅(qū)動(dòng) ci2.3手動(dòng)下行按鈕q2.4顯示驅(qū)動(dòng) di2.4急停按鈕q2.5電梯上行指示i2.5消防按鈕q2.6電梯下行指示i2.6關(guān)門(mén)限位開(kāi)關(guān)q2.7五層內(nèi)呼指示i2.7開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)q3.0四層內(nèi)呼指示i3.0五層內(nèi)呼按鈕q3.1三層內(nèi)呼指示i3.1四層內(nèi)呼指示q3.2二層內(nèi)呼指示i3.2三層內(nèi)呼指示q3.3一層內(nèi)呼指示i3.3二層內(nèi)呼指示q3.4底層內(nèi)呼指示i3.4一層內(nèi)呼

34、指示q3.5電子報(bào)站i3.5底層內(nèi)呼指示i3.6轎廂開(kāi)門(mén)按鈕i3.7轎廂關(guān)開(kāi)門(mén)按鈕i4.0上極限位開(kāi)關(guān)3.4.2 旋轉(zhuǎn)編碼器與plc脈沖檢測(cè)旋轉(zhuǎn)編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式測(cè)量裝置，通常安裝在被測(cè)軸上，并隨被測(cè)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，用以測(cè)量轉(zhuǎn)角，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式的輸出信號(hào)。旋轉(zhuǎn)編碼器的兩相輸出分別與plc的i0.0、i0.1 點(diǎn)相連。由于旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖頻率較高，普通計(jì)數(shù)器無(wú)法計(jì)數(shù)，必須采用高速計(jì)數(shù)器。cpu226 擁有 6 個(gè)高速計(jì)數(shù)器，分別為hsc0-hsc5。每一個(gè)高速計(jì)數(shù)器又分12 種工作模式，可分成四類(lèi)：無(wú)外部方向輸入信號(hào)的單相加/減計(jì)數(shù)器、有外部方向輸入信號(hào)的單相加/減計(jì)數(shù)器、有加計(jì)數(shù)時(shí)鐘和減

35、計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入的雙相計(jì)數(shù)器、有a/b相正交計(jì)數(shù)器。因?yàn)樾D(zhuǎn)編碼器的輸出是兩相互差900的脈沖，所以，高速計(jì)數(shù)器必須工作在模式9-模式11 之間，即工作在a/b相正交計(jì)數(shù)模式。在這里以模式9 為例，說(shuō)明正交計(jì)數(shù)的工作原理。當(dāng)工作模式 為9 時(shí)，hsc以i0.0、i0.1 為a、b兩相計(jì)數(shù)源，若a相時(shí)鐘脈超前b相 ，為正計(jì)數(shù)，若a相時(shí)鐘脈沖滯后b相90o，則為減計(jì)數(shù)。a/b相正交計(jì)數(shù)器工作時(shí)，還可設(shè)定為 1 倍速正交模式或 4 倍速正交模式。1 倍速正交模式，即在接收到一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖時(shí)計(jì)一個(gè)數(shù)。圖3-9示出了高速計(jì)數(shù)器工作在模式 9，4 倍速正交的時(shí)序圖19。圖3-9 高速計(jì)數(shù)器模式 9 操作時(shí)序圖旋

36、轉(zhuǎn)編碼器與曳引機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連，根據(jù)曳引輪的轉(zhuǎn)軸方向及轉(zhuǎn)動(dòng)角度，編碼器輸出a/b相相位差900的一系列脈沖波，正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，a超前b，逆向旋轉(zhuǎn)時(shí)，b超前a。高速計(jì)數(shù)器就根據(jù)相位超前情況，進(jìn)行正計(jì)數(shù)或者減計(jì)數(shù)。若當(dāng)轎廂在底層時(shí)，高數(shù)計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值為零，隨著轎廂的上升，高數(shù)計(jì)數(shù)器的值就會(huì)不斷增加，當(dāng)下降時(shí)，高速計(jì)數(shù)器的值則不斷下降，根據(jù)高數(shù)計(jì)數(shù)器值的變化可反映出轎廂所在樓層的精確位置。由于旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)量準(zhǔn)確，使用方便，優(yōu)于其它方法，故成為當(dāng)前測(cè)量電梯所在位置的主流方法。3.4.3 變頻器的參數(shù)設(shè)置由于采用 plc 作為邏輯控制部件，故變頻器和 plc 通訊時(shí)采用開(kāi)關(guān)量而不用模擬量。本系統(tǒng)用到的omron

37、 3g2jv變頻器具體參數(shù)設(shè)置如表3-2所示。表3-2 變頻器具體參數(shù)設(shè)置n021控制電路的端口區(qū)控制運(yùn)行n050可以反轉(zhuǎn)n0950電機(jī)運(yùn)行的最高頻率（hz）140電機(jī)運(yùn)行的最高頻率（hz）163斜坡上升時(shí)間(s)173斜坡下降時(shí)間(s)202s形加減時(shí)間為0.5s2250設(shè)置固有頻率f=50hz（高速運(yùn)行）236設(shè)置固有頻率f=5hz（爬行運(yùn)行）2410設(shè)置固有頻率f=10hz（檢修運(yùn)行）362反轉(zhuǎn)與停止 376多段速指令1387多段速指令2 398多段速指令3 403零速輸出on：零速中s0:為正轉(zhuǎn)與停止端口3.4.4 電梯控制系統(tǒng)電氣原理圖圖3-8給出了電梯控制系統(tǒng)部分電氣原理圖。圖3-

38、8 電梯控制系統(tǒng)電氣原理圖(a)圖3-8 電梯控制系統(tǒng)電氣原理圖(b)4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1 plc控制電梯的邏輯關(guān)系1開(kāi)始時(shí)，電梯處于任意一層；2當(dāng)有外呼梯信號(hào)時(shí)，電梯響應(yīng)該外呼信號(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)10秒后自動(dòng)關(guān)門(mén);當(dāng)有內(nèi)呼梯信號(hào)時(shí)，電梯響應(yīng)該內(nèi)呼信號(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)10秒后自動(dòng)關(guān)門(mén)。行車(chē)方向主要由內(nèi)呼信號(hào)決定，同一順序優(yōu)先行車(chē)；3在電梯運(yùn)行過(guò)程，即電梯的上升或下降途中，對(duì)任何反方向的下降或上升的外呼信號(hào)都暫不響應(yīng)。但是如果收到反向外呼信號(hào)前沒(méi)有其它內(nèi)、外呼梯信號(hào)時(shí)，則電梯響應(yīng)該外呼信號(hào);行車(chē)途中若遇到的呼梯信號(hào)是與行車(chē)方向相同的

39、，則響應(yīng)該信號(hào)并截車(chē)，反之不截車(chē)13；4具有最遠(yuǎn)反向外呼信號(hào)響應(yīng)功能。例如:電梯在一樓，二層向下外呼信號(hào)、三層向下外呼信號(hào)、四層向下外呼信號(hào)、五樓向下外呼信號(hào)同時(shí)發(fā)出，則電梯先去五樓響應(yīng)四層向下外呼信號(hào)；5內(nèi)呼信號(hào)和外呼信號(hào)都有記憶功能，在任務(wù)執(zhí)行后該記憶會(huì)自動(dòng)消除；6信號(hào)燈指示內(nèi)呼信號(hào)、外呼信號(hào)、行車(chē)方向、行車(chē)所達(dá)樓層位置；7停層時(shí)可以對(duì)自動(dòng)開(kāi)門(mén)和手動(dòng)開(kāi)門(mén)進(jìn)行延時(shí)，在關(guān)門(mén)過(guò)程中，若有外呼信號(hào)，則該外呼信號(hào)和本層同向時(shí)電梯開(kāi)門(mén)，反之不開(kāi)；同時(shí)若關(guān)門(mén)動(dòng)作已執(zhí)行完畢，遇到任何外呼信號(hào)都不開(kāi)；8有內(nèi)呼信號(hào)時(shí)自動(dòng)關(guān)門(mén)延時(shí)，關(guān)門(mén)后延時(shí)自動(dòng)行車(chē)；9無(wú)內(nèi)呼信號(hào)時(shí)延時(shí)8秒自動(dòng)關(guān)門(mén)，但不會(huì)自動(dòng)行車(chē)，只有內(nèi)呼信號(hào)

40、響應(yīng)時(shí)才可行車(chē)；10電梯未平層或運(yùn)行時(shí)，不能手動(dòng)開(kāi)門(mén)或本層呼梯開(kāi)門(mén)，開(kāi)門(mén)按鈕和關(guān)門(mén)按鈕也都暫時(shí)不起作用。只有電梯平層且停止運(yùn)行后，開(kāi)關(guān)門(mén)按鈕才能起作用。4.2 系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)電梯控制系統(tǒng)的梯形圖的設(shè)計(jì)可以分成幾個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行，然后再將這些環(huán)節(jié)組合在一起形成完整的梯形圖。下面介紹幾個(gè)典型環(huán)節(jié)的梯形圖。42.1 開(kāi)關(guān)門(mén)環(huán)節(jié)程序設(shè)計(jì)電梯的開(kāi)關(guān)門(mén)，存在以下幾種情況：(1) 電梯檢修狀態(tài)時(shí)的開(kāi)關(guān)門(mén)程序設(shè)計(jì)電梯處于檢修狀態(tài)時(shí)，開(kāi)關(guān)門(mén)均只能手動(dòng)控制，由開(kāi)關(guān)門(mén)按鈕進(jìn)行開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)。如圖4-1、4-2所示。圖 4-1 手動(dòng)關(guān)門(mén)程序圖 4-2 手動(dòng)開(kāi)門(mén)程序(2) 電梯自動(dòng)運(yùn)行停層時(shí)的開(kāi)門(mén)程序設(shè)計(jì)電梯在運(yùn)行至平層位置，電

41、梯應(yīng)開(kāi)始開(kāi)門(mén)。如圖4-3所示。出于安全考慮在電梯關(guān)門(mén)的過(guò)程中，若有人或物夾在兩門(mén)的中間，電梯重新開(kāi)門(mén)。目前大多數(shù)電梯采用光幕或機(jī)械安全觸板進(jìn)行檢測(cè)，自動(dòng)發(fā)送重新開(kāi)門(mén)信號(hào)，已達(dá)到重新開(kāi)門(mén)的目的。圖 4-3 開(kāi)關(guān)門(mén)判斷程序(3) 電梯自動(dòng)運(yùn)行時(shí)的關(guān)門(mén)程序設(shè)計(jì)停站時(shí)間繼電器延時(shí)結(jié)束時(shí)，電梯會(huì)自動(dòng)關(guān)門(mén)。停站時(shí)間未到時(shí)，乘客可通過(guò)關(guān)門(mén)按鈕實(shí)現(xiàn)提前關(guān)門(mén)。如圖4-4所示。圖 4-4 自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中的關(guān)門(mén)程序(4) 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?？吭谠搶诱敬娞輰⑹紫乳_(kāi)門(mén)，以滿(mǎn)足用梯的要求。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)呼梯樓層時(shí)再開(kāi)門(mén)。如圖4-5所示。圖

42、 4-5 呼梯開(kāi)門(mén)程序4.2.2 電梯平層判斷程序設(shè)計(jì)電梯要想在平層時(shí)開(kāi)關(guān)門(mén)，首先要利用旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行是否平層的判斷。平層判斷程序如圖4-6所示。圖 4-6 平層判斷程序4.2.3 層樓顯示程序設(shè)計(jì)電梯的運(yùn)行方向及電梯所處的位置用層樓指示燈（也叫層顯）指示，它安裝在每層站廳門(mén)的上方和轎廂內(nèi)轎門(mén)的上方。過(guò)去常由低壓燈泡構(gòu)成，現(xiàn)多由led組成，且與呼梯盒做成一體結(jié)構(gòu)。如圖4-7所示。圖 4-7 樓層顯示程序4.2.4 外呼信號(hào)鎖存控制程序設(shè)計(jì)乘客在廳門(mén)外呼梯時(shí)，呼梯信號(hào)會(huì)被plc接收和記憶。當(dāng)電梯到達(dá)呼叫層時(shí)，且呼叫方向與目的地方向一致時(shí)（基層和頂層除外），呼梯要求已滿(mǎn)足，呼梯信號(hào)會(huì)被消除。當(dāng)乘客

43、按下外呼按鈕時(shí)，相對(duì)應(yīng)的外呼輔助繼電器接通，外呼鈕指示燈亮，表示呼梯要求已被電梯接收并記憶。外呼信號(hào)鎖存控制程序如圖4-8所示。 圖 4-8 外呼信號(hào)鎖存控制程序4.2.5 內(nèi)選信號(hào)鎖存程序設(shè)計(jì)乘客通過(guò)對(duì)轎廂內(nèi)操作盤(pán)上1-5層選層按鈕的操作，可以選擇欲去的樓層。選層信號(hào)被登記后，選層按鈕指示燈亮。當(dāng)電梯到達(dá)所選的樓層后，停層信號(hào)即被消除，指示燈也應(yīng)熄滅。內(nèi)選信號(hào)鎖存程序如圖4-9所示。圖 4-9 內(nèi)選信號(hào)鎖存程序4.2.6 電梯運(yùn)行方向程序本程序的自動(dòng)選項(xiàng)功能主要由電梯的上行條件和下行條件兩部分組成，其中，電梯滿(mǎn)足以下條件時(shí)上行。(1) 電梯在一層，且有二層外呼下指示，二層外呼上指示，二層內(nèi)呼

44、指示，三層外呼下指示，三層外呼上指示，三層內(nèi)呼指示，四層外呼下指示，四層外呼上指示，四層內(nèi)呼指示，五層外呼下指示，五層內(nèi)呼指示。(2) 電梯在二層，且有三層外呼下指示，三層外呼上指示，三層內(nèi)呼指示，四層外呼下指示，四層外呼上指示，四層內(nèi)呼指示，五層外呼下指示，五層內(nèi)呼指示。(3) 電梯在三層，且有四層外呼下指示，四層外呼上指示，四層內(nèi)呼指示，五層外呼下指示，五層內(nèi)呼指示。(4) 電梯在四層，且有五層外呼下指示，五層內(nèi)呼指示。(5) 電梯在負(fù)一層時(shí)，無(wú)論什么情況均上行；同理，電梯在第五層時(shí)無(wú)論什么情況均不上行。電梯上行梯形圖如圖4-10所示。圖 4-10 電梯向上運(yùn)行程序同樣，當(dāng)滿(mǎn)足以下條件，且

45、不滿(mǎn)足電梯上行條件時(shí)，電梯下行。(1)電梯在一層，且有負(fù)一層上呼指示，負(fù)一層內(nèi)呼指示。(2)電梯在二層，一層外呼上指示，一層內(nèi)呼指示，負(fù)一層上呼指示，負(fù)一層內(nèi)呼指示。(3)電梯在三層，二層外呼上指示，二層外呼下指示，二層內(nèi)呼指示，一層外呼上指示，一層外呼下指示，一層內(nèi)呼指示，負(fù)一層上呼指示，負(fù)一層內(nèi)呼指示。(4)電梯在四層，三層外呼上指示，三層外呼下指示，三層內(nèi)呼指示，二層外呼上指示，二層外呼下指示，二層內(nèi)呼指示，一層外呼上指示，一層外呼下指示，一層內(nèi)呼指示，負(fù)一層上呼指示，負(fù)一層內(nèi)呼指示。(5)電梯在五層時(shí)，無(wú)論什么情況均滿(mǎn)足下行條件，同理，電梯在負(fù)一層時(shí)，無(wú)論如何均不會(huì)下行。電梯下行梯形圖

46、如圖4-11所示。圖 4-11 電梯向下運(yùn)行程序4.2.7 電梯運(yùn)行方向顯示程序設(shè)計(jì) 當(dāng)電梯正常運(yùn)行時(shí)顯示裝置會(huì)顯示當(dāng)前電梯的運(yùn)行方向。電梯運(yùn)行方向顯示程序如圖4-12所示。圖 4-12 電梯運(yùn)行方向顯示程序4.2.8 電梯減速控制程序設(shè)計(jì)電梯的工作特點(diǎn)是使得它要頻繁起制動(dòng)，為了提高工作效率、改善舒適感，要求電梯能平滑減速至速度為零時(shí)，準(zhǔn)確平層，即“無(wú)速停車(chē)抱閘”，不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象或低速抱閘，即直接停止，要做到這一點(diǎn)的關(guān)鍵是準(zhǔn)確發(fā)出減速信號(hào)，在接近層樓面時(shí)按距離精確的自動(dòng)矯正速度給定曲線(xiàn)。本設(shè)計(jì)采用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)轎廂置，只要電梯一運(yùn)行，計(jì)數(shù)器就可以精確地確定走過(guò)的距離，達(dá)到與減速點(diǎn)相應(yīng)的預(yù)制數(shù)時(shí)

47、即可發(fā)出減速命令。不論哪種方式產(chǎn)生的減速命令，由于負(fù)載的變化、電網(wǎng)波動(dòng)、鋼絲繩打滑等，都會(huì)使減速過(guò)程不符合平層技術(shù)要求，為此一般在離層樓100-200mm處需設(shè)置一個(gè)平層矯正器，以確保平層的長(zhǎng)期準(zhǔn)確性。電梯減速控制程序如圖4-13所示。圖 4-13 電梯減速控制程序4.2.9 手動(dòng)控制方向程序設(shè)計(jì)電梯咋檢修狀態(tài)下運(yùn)行方向?yàn)槭謩?dòng)控制，直接由上行和下行啟動(dòng)按鈕確定，不需定向。手動(dòng)控制方向程序如圖4-14所示。圖4-14 手動(dòng)控制方向程序4.2.10 電梯總體運(yùn)行效果圖4-15為電梯運(yùn)行實(shí)例流程圖。電梯的初始位置在底層，底層有乘客按下外呼按鈕欲上二層，同時(shí)，一層有乘客欲到底層，按下“一層下呼按鈕”，

48、二層有乘客欲到三層，按下“二層上呼按鈕”，三層有乘客欲到底層，按下“三層下呼按鈕”，四層有乘客欲到五層，按下“四層上呼按鈕”，五層有乘客欲到三層，按下“五層下呼按鈕”。電梯在運(yùn)行過(guò)程中，按照同一方向的呼叫能夠相應(yīng)截車(chē)，反方向的呼叫不截車(chē)的原則。圖4-15 電梯運(yùn)行實(shí)例流程圖4.3 安裝與調(diào)試 單指令運(yùn)行調(diào)試這是一種最簡(jiǎn)單的調(diào)試方法，檢查所設(shè)計(jì)的程序在完成其最簡(jiǎn)單的控制功能時(shí)是否會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。若各種調(diào)試無(wú)錯(cuò)誤，則再用復(fù)雜的方法進(jìn)行調(diào)試。單指令運(yùn)行調(diào)試的具體內(nèi)容如下：假定電梯的轎廂在一樓，一層指示燈發(fā)光，此時(shí)按下5樓的內(nèi)指令按鈕，5樓內(nèi)指令顯示亮，電梯關(guān)門(mén)后，開(kāi)始上行，當(dāng)轎廂上升到5樓后，數(shù)碼管顯示為“5”樓的內(nèi)指令顯示信號(hào)消除。單層運(yùn)行調(diào)試單指令運(yùn)行調(diào)試之后，再下來(lái)就是單層調(diào)試，以確保程序再多條指令運(yùn)行時(shí)的正確性。此種調(diào)試是讓電梯單方向運(yùn)行于 n 層，譬如，電梯轎廂原先在二層，如此時(shí)三樓和四樓有向上外呼，三樓和四樓外呼指示燈亮，此時(shí)按下關(guān)門(mén)按鈕，則轎廂往上運(yùn)行，到三樓時(shí)經(jīng)過(guò)比較發(fā)出平層信號(hào)，轎廂停層響應(yīng)呼梯，三樓外呼指示燈滅，延時(shí)5 秒后，轎廂繼續(xù)向上運(yùn)行，到四樓時(shí)經(jīng)過(guò)比較發(fā)出平層信號(hào)，轎廂停層響應(yīng)呼梯，并消除登記信號(hào)。結(jié)論以上是我在近半年多的畢業(yè)設(shè)計(jì)中的一點(diǎn)小小的成果，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)漫長(zhǎng)而復(fù)雜的過(guò)程，要考慮到這個(gè)系統(tǒng)所涉及的甚至是可能涉及到的各種影響因素，只有把它們之間的