基于PLC的电梯控制系统.docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上摘要本文在阐述电梯和PLC的结构并工作原理的基础上，使用PLC（西门子S7-200 CPU226）及其扩展模块，设计了一个四层的电梯的控制系统。设计了电梯的拖动回路，选择了曳引电机，并使用了安川616G5变频器，设置了控制方式参数、运行方式参数、S特性曲线参数等变频器参数，实现了曳引电机的启动、制动与调速。采用模块化编程思想使用STEP7-MicroWIN SP9软件编写了梯形图，并通过梯形图，实现了包括电梯的启动与制动、楼层指示功能、轿厢内指令和轿厢外召唤信号的登记与消除、电梯运行方向的控制、电梯的开关门、超重报警和手动按响警铃等功能。最后，使用S7-200编程仿真

2、软件做了部分功能的仿真。关键词：四层, 电梯, PLC, 控制系统ABSTRACTThe structure and working principle of the elevator and the programmable logic controller (PLC) are introduced and PLC (Siemens S7-200 CPU226) whit its extension module is used in the design of a four-storey elevator control system in this paper. To designing

3、 the drag circuit of the elevator, major parameters of traction motor is selected and Yaskawa inverter is used to controlling the speed of the traction motor whit its parameters set, such as control mode parameters, operation mode parameters, S characteristic curve parameters and so on. Using the st

4、ep 7-MicroWIN SP9 software to compiling ladder diagram, many functions, including elevator starting and braking, the floor indicator function, the car instructions and the car outside the call signal of registration and eliminate, running direction of the elevator control, elevator door switch, over

5、weight alarm and manual according to sound the fire alarm, is realized. At last some simulation of the functions is did with the use of S7-200 programming simulation software.Key words： four-story, elevator, PLC, control system.目 录专心-专注-专业1 绪论1.1 论文的背景及意义在科学技术飞速发展、城市现代化进程突飞猛进的今天，电梯因为其高效、迅捷、安全、可靠的垂直运

6、输能力，已经成为了人们不可或缺的运输工具，它被广泛应用于几乎所有现代高层建筑中，如办公大楼、宾馆、住宅、医院、仓库、工矿企业、码头、大型货轮等。此外，电梯使用频率也是非常之高。据统计，在美国乘其他交通工具的人数每年约为80亿人次，而乘电梯的人数每年却有540亿人次。在中国，电梯服务已有100多年的历史了，特别在改革开放以后，电梯的使用数量更是快速增长。现在，电梯已完全融入我们的生产、生活中，满足人们生活、工作及学习的需要。据统计，我国在用电梯已达40多万台，每年还以约5万6万台的速度增长1。如今，电梯之作用愈加显著，人们对电梯之需求愈加庞大。而电梯作为集机电一体的复杂系统，不仅涉及机械传动、电

7、气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。其中，安全问题乃是重中之重，无容小觑。故在设计电梯时，对机械零部件和电器元件都采取了很大的安全系数和保险系数，并且要保证安装调试以及售后与维修都达到安全标准，这样，才能保证电梯的安全可靠性。但是，目前我国所应用的先进的电梯系统几乎都是国外设计制造的，其核心技术都是保密的。我国拥有自主知识产权的技术应用很少，并与国外先进技术相比还有很大的差距。国内电梯工业要想大力发展，就必须解决技术层面的问题。早期的电梯自动控制系统的控制普遍采用继电器接触器电路。然而，继电器、接触器有诸多缺点：体积庞大、弧光放电较严重、使用寿命有限、可靠性不高、接线复

8、杂、通用性和灵活性不够、生产周期加长以及扩展性较差。还有，继电器接触器控制由触点的机械动作完成，因此它的工作频率低下而且机械触点还会出现抖动问题；继电器控制逻辑一般不具备计数功能；同时随着楼宇层数的增加，继电器接触器控制系统过于庞大，给设计带来不便。基于上述种种原因，基于继电器-接触器控制的电梯控制系统有多种缺点，现已被淘汰。目前常见电梯的控制主要有两种方式，即微机控制和PLC控制。微机控制是电梯控制技术的发展方向，现在已有一些由微机控制的电梯新机型相继推出，使控制功能得到增强，性能得到改善但其抗干扰能力差、设计维修难度、成本操作要求都比较高，不如PLC。由此可见，除了智能性以外，目前，微机控

9、制的各项能力都不如PLC控制。最主要的是当使用规模较小时，用PLC控制可以显著降低因专门设计和制造微机控制装置的成本，方便使用。因此，现代化楼宇等小型电梯控制系统中，PLC控制成为主流。1.2 电梯控制系统发展现状继电器控制室最早的一种实现电梯控制的方法。但随着科技之发展，人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高，传统的继电器已经不能满足人们的需求。可幸的是，科学技术，特别是计算机科学的长足发展为电梯控制方法提供了新的可能。于是，可编程逻辑控制器（PLC）应运而生，鉴于其种种优点，目前，电梯的控制方式就由传统的继电器控制变为PLC控制。同时，由于电机交流变频调速技术的较好发展，电梯拖动方式由原

10、来的直流调速逐渐过渡到了交流变频调速，PLC控制技术与变频调速技术之结合已成当下行业热点。1.2.1 电梯继电器控制系统的特点及存在问题1电梯继电器控制系统的优点：（1）所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，容易理解和操作，便于一般技术人员掌握。（2）系统的保养、维修及故障检查较为简便，无需较高的技术和特殊的工具、仪器。（3）大部分电器为常用控制电器，更换方便，价格较便宜。（4）多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，已形成系列化产品，技术资料图纸齐全，熟悉、掌握的人员较多。2电梯继电器控制系统存在的问题：（1）系统触点繁多、接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高

11、。（2）普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高。（3）电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。（4）系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。（5）由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高;而且检查故障困难，费时费工。电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员带来不便和惊忧。且电梯一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故。1.2.2 PLC在电梯控制中的应用特点PLC是一种专门从事逻辑控制的微型计算机系统。由于PLC具有性能稳定、

12、抗干扰能力强、设计配置灵活等特点。因此在工业控制方面得到了广泛应用。自80年代后期PLC引入我国电梯行业以来，由PLC组成的电梯控制系统被许多电梯制造厂家普遍采用。并形成了一系列的定型产品。在传统继电器系统的改造工程中，PLC系统一直是主流控制系统。PLC控制系统有诸多优点，如：可靠性高、使用维修方便、编程调试简单、抗干扰能力强等优点。其凭借这些优点，备受人们重视，成为最常用的电梯控制方式。电梯控制系统分为调速部分和逻辑控制部分。调速部分的性能对电梯运行是乘客的舒适感有着重要影响，而逻辑控制部分则是电梯安全可靠运行的关键。为了改善电梯的舒适感和运行的可靠性，现在都改为用PLC来控制电梯的运行，

13、这样大大提高了电梯的性能。用PLC具体控制电梯时，主要有以下几优点（对比于继电器控制和微机控制）：（1）在电梯控制中采用了 PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。（2）去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。（3）PLC 可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。（4）PLC 可进行故障自动检测报警显示，提高运行安全性，并便于检修。（5）用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。（6）更改控制方案时不需改动硬件接线。（7）抗干扰能力强（8）系统设计简单，一般技术人员很容易掌握1.3 论文的主要内容本次设计主要是设计一个以PLC控制系统控制的四层电梯

14、。设计过程有以下几项：（1）分析电梯的主要结构和控制要求；（2）利用PLC技术实现四层电梯运行控制，包括：电梯的开关门控制、电梯的厅召唤控制、电梯各层内呼、电梯的到站指示控制、电梯的自动平层控制、电梯的调速控制、安全控制以及一些辅助功能控制。此次设计采用德国西门子（Siemens）公司生产的S7-200型PLC及其扩展模块，利用其丰富和功能强大的指令，设计出梯形图；（3）利用S7-200的仿真软件对主要程序进行仿真2 电梯综述自电梯产生至今已有大约一个世纪之久，这一个世纪，人类的历史真可谓是翻天覆地，人类的进步以及所出的成就也是前所未有的。电梯作为人类科技在生活与生产中的一个小应用，也在不断更

15、新，不断发展。电梯从材质、样式、控制方法、操作方法、辅助功能等方面都有很大变化。比如，在操控方面，步步推出手柄开关控制，按钮控制，信号控制，集选控制，人机对话等。在外形上，从原来单一的长方形，多出一些特别的扇形、三角形、半菱形、圆形等，当然这些多用于观光，这些可以使在乘坐电梯时透过玻璃看到大楼以外的景色，除了可以作观光之用，还多少照顾到了幽闭恐惧症之患者。电梯主要分为机械系统与控制系统两大部份，随着自动控制理论与微电子技术的发展，电梯的拖动方式与控制手段均发生了很大的变化，交流调速是当前电梯拖动的主要发展方向。目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电路控制系统、PLC控制系统、微机控制系统。继

16、电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点，目前已逐渐被淘汰。微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗干扰性差，系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷。而PLC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视等优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，目前也广泛用于传统继电器控制系统的技术改造。2.1 电梯的定义与简介电梯是一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行。 服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢，运行在至

17、少两列垂直的或倾斜角小于15的井道之中刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。习惯上不论其驱动方式如何，将电梯作为建筑物内垂直交通运输工具的总称。近几年来，随着国际社会对环保认识的关注，各大电梯公司现在在其电梯表面基本都采用了粉末涂料喷涂，这是一种新型环保无溶剂的涂料，并且各种性能皆优于油漆。2.2 电梯的历史发展人类利用升降工具运输货物、人员的历史非常悠久。在商州时期，我国也已经出现电梯的雏形了，就是提水用的辘轳，这是一种由木制的支架、卷筒、曲柄绳索构成的简单的卷扬机，使用人力或畜力驱动，提升水的速度很慢。早在公元前2600年，埃及人在建造金字塔时就使用了最原始的升降系统，这

18、套系统的基本原理至今仍无变化：即一个平衡物下降的同时，负载平台上升。早期的升降工具基本以人力为动力。1203年，在法国海岸边的一个修道院里安装了一台以驴子为动力的起重机，这才结束了用人力运送重物的历史。英国科学家瓦特发明蒸汽机后，起重机装置开始采用蒸汽为动力。紧随其后，威廉汤姆逊研制出用液压驱动的升降梯，液压的介质是水。在这些升降梯的基础上，一代又一代富有创新精神的工程师们在不断改进升降梯的技术。然而，一个关键的安全问题始终没有得到解决，那就是一旦升降梯拉升缆绳发生断裂时，负载平台就一定会发生坠毁事故。 而自当1831年英国人法拉第发明电机以后，德国最早出现了用电力拖动的升降机，这就是真正意义

19、上的电梯。1854年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，美国人伊莱沙格雷夫斯奥的斯第一次向世人展示了他的发明。他站在装满货物的升降梯平台上，命令助手将平台拉升到观众都能看得到的高度，然后发出信号，令助手用利斧砍断了升降梯的提拉缆绳。令人惊讶的是，升降梯并没有坠毁，而是牢牢地固定在半空中奥的斯先生发明的升降梯安全装置发挥了作用。“一切安全，先生们。”站在升降梯平台上的奥的斯先生向周围观看的人们挥手致意。谁也不会想到，这就是人类历史上第一部安全升降梯。1889年美国纽约的“戴维斯特”大厅安装了第一批直流电动机与蜗轮蜗杆电梯，提升速度达到了0.5m/s。1900年美国奥梯斯电梯公司制造出世界上第一台自

20、动扶梯。1915年已设计成功电梯自动平层控制系统。1933年美国制造出6m/s的高速电梯。在第二次世界大战以后，美国的建筑业得以快速发展，促使电梯也进入发展时期，新技术被广泛用于电梯。1949年研制出4-6台电梯的群控系统。1955年出现了真空电子管小型计算机控制的电梯。1962年在美国已出现了8.5m/s的超高速电梯。1967年将固体晶闸管用于电梯拖动系统。随着电力电子技术的发展，在用晶闸管取代直流发电机电动机组的同时，研制出了交流调压调速系统，是交流电梯的调速性能得到了明显改善。1976年将微处理器应用于电梯。1977年日本三菱电机株式会社开发出了10m/s的超高速电梯。1984年日本将交

21、流变频调速系统用于2m/s以上的高速电梯。1985年以后，又将其延伸到中、低速交流调速电梯。交流变频调速技术被认为是电梯行业的当代技术。1985年日本生产出世界上第一台螺旋式自动扶梯，使其明显减少了占地面积。1889年12月，美国奥的斯电梯公司制造出了名副其实的电梯，它采用直流电动机为动力，通过蜗轮减速器带动卷筒上缠绕的绳索，悬挂并升降轿厢。1892年，美国奥的斯公司开始采用按钮操纵装置，取代传统的轿厢内拉动绳索的操纵方式，为操纵方式现代化开了先河。 1993年日本生产的12.5m/s世界上最高速的交流变频调速电梯已投入运行。当前，在电梯电力拖动方面，除了大容量电梯还采用直流拖动系统以外，用交

22、流变频调速方式已成为高速电梯的主流。应用微机全面取代继电器控制逻辑实现闭环控制，进一步提高电梯的性能和可靠性，降低现场调试要求，是电梯控制技术的方向。电梯群控系统是现代电梯的技术的又一重要组成部分。它不但有完善的分区服务、运行监控、客流交通统计分析等功能，还具备故障诊断功能。在电梯品种方面，出现了双层电梯、大吨位的集装箱电梯等。为适应摩天大楼对电梯的特殊要求，目前正在研制无绳直线驱动电梯。此外，用电子位置传感器取代机械选层器、用更先进的装置取代门安全触板、增设轿厢内通信设施以及轿厢不在安全门区语音提醒和运行状态语音报告等装置，也是电梯技术现代化的体现。同时，更着重于可靠性、安全性和乘坐的舒适性

23、，进而主张电梯、扶梯与大自然相协调，对经济性、能耗、噪声等级和电磁干扰程度等方面也有相应要求。至此，电梯进入了全面快速发展的新时期。奥的斯先生的发明彻底改写了人类使用升降工具的历史。从那以后，搭乘升降梯就不再是“勇敢者的游戏”了，升降梯在世界范围内得到广泛应用。生活在继续，科技在发展，电梯也在进步。150年来，电梯的材质由黑白到彩色，样式由直式到斜式，在操纵控制方面更是步步出新手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等，多台电梯还出现了并联控制，智能群控；双层轿厢电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势；变速式自动人行道扶梯的出现大大节省了行人的时间；不同外形扇形、三角形、半菱

24、形、半圆形、整圆形的观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。如今，以美国奥的斯公司为代表的世界各大著名电梯公司各展风姿，仍在继续进行电梯新品的研发，并不断完善维修和保养服务系统。调频门控、智能远程监控、主机节能、控制柜低噪音耐用、复合钢带环保一款集纳了人类在机械、电子、光学等领域最新科研成果的新型电梯竞相问世，冷冰冰的建筑因此散射出人性的光辉，人们的生活因此变得更加美好。 2.3 电梯的分类电梯种类繁多，各有所用，根据建筑的高度、用途及客流量（或物流量）的不同，而设置不同类型的电梯。目前电梯的基本分类方法如下：1按用途分类乘客电梯：为运送乘客设计的电梯，要求有完善的安全设施以及一定的轿内装饰

25、。载货电梯：主要为运送货物而设计，通常有人伴随的电梯。医用电梯：为运送病床、担架、救护车而设计的电梯，轿厢具有长而窄的特点。杂物电梯：供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等设计的电梯。观光电梯：轿厢壁透明，供乘客观光用的电梯。车辆电梯：用作装运车辆的电梯。船舶电梯：船舶上使用的电梯。建筑施工电梯：建筑施工与维修用的电梯。其它类型的电梯，除上述常用电梯外，还有些特殊用途的电梯，如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯、消防员用电梯等。2按驱动方式分类交流电梯：用交流感应电动机作为驱动力的电梯。根据拖动方式又可分为交流单速、交流双速、交流调压调速、交流变压变频调速等。直流电梯：用直流电动机作

26、为驱动力的电梯。这类电梯的额定速度一般在2.00m/s以上。液压电梯：一般利用电动泵驱动液体流动，由柱塞使轿厢升降的电梯。齿轮齿条电梯：将导轨加工成齿条，轿厢装上与齿条啮合的齿轮，电动机带动齿轮旋转使轿厢升降的电梯。螺杆式电梯：将直顶式电梯的柱塞加工成矩形螺纹，再将带有推力轴承的大螺母安装于油缸顶，然后通过电机经减速机（或皮带）带动螺母旋转，从而使螺杆顶升轿厢上升或下降的电梯。直线电机驱动的电梯：其动力源是直线电机。电梯问世初期，曾用蒸汽机、内燃机作为动力直接驱动电梯，现已基本绝迹。3按运行速度分类电梯无严格的速度分类，我国习惯上按下述方法分类。低速梯：常指低于1.00m/s速度的电梯。中速梯

27、：常指速度在1.002.00m/s的电梯。高速梯：常指速度大于2.00m/s的电梯。超高速梯：速度超过5.00m/s的电梯。随着电梯技术的不断发展，电梯速度越来越高，区别高、中、低速电梯的速度限值也在相应地提高。4按电梯有无司机分类有司机电梯：电梯的运行方式由专职司机操纵来完成。无司机电梯：乘客进入电梯轿厢，按下操纵盘上所需要去的层楼按钮，电梯自动运行到达目的层楼，这类电梯一般具有集选功能。有/无司机电梯：这类电梯可变换控制电路，平时由乘客操纵，如遇客流量大或必要时改由司机操纵。5按操纵控制方式分类手柄开关操纵：电梯司机在轿厢内控制操纵盘手柄开关，实现电梯的起动、上升、下降、平层、停止的运行状

28、态。按钮控制电梯：是一种简单的自动控制电梯，具有自动平层功能，常见有轿厢外按钮控制、轿内按钮控制两种控制方式。信号控制电梯：这是一种自动控制程度较高的有司机电梯。除具有自动平层，自动开门功能外，尚具有轿厢命令登记，层站召唤登记，自动停层，顺向截停和自动换向等功能。集选控制电梯：是一种在信号控制基础上发展起来的全自动控制的电梯，与信号控制的主要区别在于能实现无司机操纵。并联控制电梯：23台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制，共用层站外召唤按钮，电梯本身都具有集选功能。 群控电梯：是用微机控制和统一调度多台集中并列的电梯。群控有梯群的程序控制、梯群智能控制等形式。6其它分类方式按机房位置分类，则有

29、机房在井道顶部的（上机房）电梯、机房在井道底部旁侧的（下机房）电梯，以及有机房在井道内部的（无机房）电梯。按轿厢尺寸分类，则经常使用“小型”、“超大型”等抽象词汇表示。此外，还有双层轿厢电梯等。7特殊电梯斜行电梯，轿厢在倾斜的井道中沿着倾斜的导轨运行，是集观光和运输于一体的输送设备。特别是由于土地紧张而将住宅移至山区后，斜行电梯发展迅速。立体停车场用电梯，根据不同的停车场可选配不同类型的电梯。建筑施工电梯，是一种采用齿轮齿条啮合方式（包括销齿传动与链传动，或采用钢丝绳提升），使吊笼作垂直或倾斜运动的机械，用以输送人员或物料，主要应用于建筑施工与维修。它还可以作为仓库、码头、船坞、高塔、高烟囱的

30、长期使用的垂直运输机械。2.4 电梯的主要参数及性能指标2.4.1 性能指标（1）安全性电梯时运送乘客的，即使载货电梯通常也有人相伴随，因此对电梯的第一要求就是安全。电梯的安全与设计、制造、安装调试及检修各环节都有密切联系，任何一个环节出了问题，都可能造成不安全的隐患，以致造成事故。（2）可靠性电梯的可靠性很重要，如果一部电梯工作起来经常出故障，就会影响人们正常的生产与生活，给人们造成很大的不便，不可靠也是事故的隐患，常常是不安全的起因。要想提高可靠性，首先应提高构成电梯的各个零部件的可靠性，只有每个零部件都是可靠的，整个电梯才能是可靠的。（3）停站的准确性停站准确性又称平层准确度，平层精度。

31、GB/T10058-1997电梯技术条件对轿厢的平层准确度规定如表2-1。表2-1 平层准确度表电梯类型额定速度（m/s）平层准确度（m/s）交流双速电梯0.25或0.5150.75或1.030交直流快速电梯1.52.015交直流高速电梯2.05电梯轿厢的平层准确度与电梯的额定速度，电梯的负载情况有密切关系。负载重，则惯性大，提速高惯性也大。因此检查平层准确度时，分别以空载，满载，上下运行，到达同一层站停测量平衡误差，取其最大值做平层站的平层准确度。（4）振动、噪声及电磁干扰现代电梯是为乘客创造舒适的生活和工作环境。因为要求电梯运行平稳，安静，无电磁干扰。（5）舒适感和快速感电梯作为一种交通工

32、具，对于快速性的要求是必不可少的，快速可以节省时间，这对于快节奏的现代生活中的乘客是很重要的。但是加速度和减速度的过分增大的不合理变化又会造成乘客的不适感。因此在电梯设计时就要兼顾快速性和舒适感这两个互相矛盾的因素。（6）节能现代电梯应该合理的选择拖动方式，以达到节能的目的。2.4.2 主要参数（1）额定载重量（kg）：制造和设计规定的电梯载重量。（2）轿厢尺寸（mm）：宽深高。（3）轿厢形式：有单或双面开门及其它特殊要求等，以及对轿顶、轿底、轿壁的处理，颜色的选择，对电风扇、电话的要求等。（4）轿门形式：有栅栏门、封闭式中分门、封闭式双拆门、封闭式双拆中分门等。（5）开门宽度（mm）：轿厢门

33、和厅门完全开启的净宽度。（6）开门方向：人在厅外面对厅门，门向左方向的为左开门，门向右方向开启的为右开门，两扇门分别向左右两边开启者为中开门，也称为中分门。（7）曳引方式：常用的有半绕1：1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度。半绕2：1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝运行速度的一半。全绕1：1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度。（8）额定速度（m/s）：制造和设计所规定的电梯运行速度。（9）电气控制系统：包括控制方式、拖动系统的形式等。如交流电机拖动或直流电机拖动，轿内按钮控制或集选控制等。 （10）停层站数（站）：凡在建筑物内各层楼用于出入轿厢的地点均称为站。（11）提升高度（mm

34、）：由底层端站楼面至层顶端站楼面之间的垂直距离。（12）顶层高度（mm）:由顶层端站楼面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之的垂直距离。电梯的运行速度越快，顶层高度一般越高。（13）底坑深度（mm）：由层底端站楼面至井道底面之间的垂直距离。电梯的运行速度越快，底坑一般越深。（14）井道深度（mm）：由井道底面至机房楼房或隔音层楼房板下最突出构件之间的垂直距离。（15）井道尺寸（mm）：宽深。2.5 电梯的结构电梯是机、电一体化产品。用电气其机械部分好比是人的躯体，电气部分相当于人的神经，控制部分相当于人的大脑。各部分通过控制部分调度，密切协同，使电梯可靠运行。尽管电梯的品种繁多，但目前使用的电

35、梯绝大多数为电力拖动、钢丝绳曳引式结构，其机械部分由曳引系统，轿厢和门系统，平衡系统，导向系统以及机械安全保护装置组成。而电气控制部分由电力拖动系统，运行逻辑功能控制系统和电气安全保护等系统组成。电梯基本结构如图2-1所示2。图2-1 电梯的基本结构1-控制柜(屏);2-曳引机;3-曳引钢丝绳;4-限速器;5-限速器钢绳;6-限速器张紧装置;7-轿厢;8-安全钳;9-轿厢门安全触板;10-导轨;11-对重;12-厅门；13-缓冲器。（1）曳引系统电梯曳引系统的功能是输出动力和传递动力，驱动电梯运行。主要由曳引机，曳引钢丝绳，导向轮和反绳轮组成。曳引机为电梯的运行提供动力，由电动机，曳引轮，连轴

36、器，减速箱，和电磁制动器组成。曳引钢丝的两端分别连着轿厢和对重，依靠钢丝绳和曳引轮之间的摩擦来驱动轿厢升降。导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距，采用复绕型还可以增加曳引力。（2）导向系统导向系统由导轨，导靴和导轨架组成。它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使得轿厢和对重只能沿着导轨做升降运动。（3）门系统门系统有轿厢门，层门，开门，连动机构等组成。轿厢门设在轿厢入口，由门扇，门导轨架，等组成，层门设在层站入口处。开门机设在轿厢上，是轿厢和层门的动力源。（4）轿厢轿厢是运送乘客或者货物的电梯组件。它是有轿厢架和轿厢体组成的。轿厢架是轿厢体的承重机构，由横梁，立柱，底梁，和斜拉杆等组成。轿厢体由

37、厢底，轿厢壁，轿厢顶以及照明通风装置，轿厢装饰件和轿厢内操纵按钮板等组成。轿厢体空间的大小由额定载重量和额定客人数决定（5）重量平衡系统重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成。对重由对重架和对重块组成。对重将平衡轿厢自重和部分额定载重。重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧曳引钢丝绳长度变化对电梯的平衡设计影响的装置。（6）电力拖动系统电力拖动系统由曳引电机，供电系统，速度反馈装置，调速装置等组成，的作用是对电梯进行速度控制。曳引电机是电梯的动力源，根据电梯配置可采用交流电机或者直流电机。供电系统是为电机提供电源的装置。速度反馈系统是为调速系统提供电梯运行速度信号。一般采用测速发电机或速度脉冲

38、发生器与电机相连。调速装置对曳引电机进行速度控制。（7）电气控制系统电梯的电气控制系统由控制装置，操纵装置，平层装置，和位置显示装置等部分组成。其中控制装置根据电梯的运行逻辑功能要求，控制电梯的运行，设置在机房中的控制柜上。操纵装置是由轿厢内的按钮箱和厅门的召唤箱按钮来操纵电梯的运行的。平层装置是发出平层控制信号，使电梯轿厢准确平层的控制装置。所谓平层，是指轿厢在接近某一楼层的停靠站时，欲使轿厢地坎与厅门地坎达到同平面的操作。位置显示装置是用来显示电梯所在楼层位置的轿内和厅门的指示灯，厅门指示灯还用尖头指示电梯的运行方向。（8）安全保护系统安全保护系统包括机械的和电气的各种保护系统，可保护电梯

39、安全的使用。机械方面的有：限速器和安全钳起超速保护作用，缓冲器起冲顶和撞底保护作用，还有切断总电源的极限保护装置。电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节中都有体现。2.6 电梯的控制要求人们对现代电梯的自动化程度和智能性的要求越来越高，常有以下基本功能，其中，有些是厂家作为标准功能配置在电梯上，有些是可按用户要求配置。（1）集选控制。集选控制是将轿厢内指令与厅外召唤等各种信号集中进行综合分析处理的高度自动控制功能。它能对轿厢指令、厅外召唤登记，停站延时自动关门起动运行，同向逐一应答，自动平层自动开门，顺向截梯，自动换向反向应答，能自动应召服务。（2）满载控制。当轿内满载时，不响应厅外召唤。（3

40、）故障重开门。因故障使电梯门不能关闭时，或者在关门的过程中又有乘客进入的时候，使门重新打开再试关门。（4）独立操作。只通过轿内指令驶往特定楼层，专为特定楼层乘客提供服务不应答其它层站和厅外召唤。（5）特别楼层优先控制。特别楼层有呼唤时，电梯以最短时间应答。应答前往时，不理会轿内指令和其它召唤。到达该特别楼层后，该功能自动取消。（6）停梯操作。在夜间、周末或假日，通过停梯开关使用电梯停在指定楼层停梯时，轿门关闭，照明、风扇断电，以利节电、安全。（7）司机操作。由司机关门启动电梯运行，由轿内指令按钮选向，厅外召唤只能顺向截梯，自动平层。（8）清除无效指令。清除所有与电梯运行方向不符的轿内指令。（9

41、）开门时间自动控制。根据厅外召唤、轿内指令的种类以及轿内情况，自动调整开门时间。（10）按客流量控制开门时间。监视乘客的进出流量，使开门时间最短。（11）开门时间延长按钮。用于延长开门时间，使乘客顺利进出轿厢。（12）下行集选。只在下行时具有集选功能，因此厅外只设下行召唤按钮，上行不能截梯。（13）强迫关门。当门被阻挡超过一定时间时，发出报警信号，并以一定力量强行关门。（14）光电装置。用来监视乘客或货物的进出情况。（15）光幕感应装置。利用光幕效应，如关门时仍有乘客进出，则轿门未触及人体就能自动重新开门。（16）副操纵箱。在轿厢内左边设置副操纵箱，上面设有各楼层轿内指令按钮便于乘客较拥挤时使

42、用。（17）电子触钮。用手指轻触按钮便完成厅外召唤或轿内指令登记工作。（18）灯光报站。电梯将到达时，厅外灯光闪动，并有双音报站钟报站。（19）停电时紧急操作。当市电电网停电时，用备用电源将电梯运行到指定楼层待机。（20）火灾时紧急操作。发生火灾时，使电梯自动运行到指定楼层待机。（21）消防操作。当消防开关闭合时，使电梯自动返回基站，此时只能由消防员进行轿内操作。（22）故障检测。将故障记录在微机内存（一般可存入820个故障），并以数码显示故障性质。当故障超过一定数量时，电梯便停止运行。只有排除故障，清除内存记录后，电梯才能运行。大多数微机控制电梯都具有这种功能3。不过是由于本次设计工作的时间

43、有限，不可能实现下面的所有控制要求，只能完成其中的一些最基本的控制要求。3 总体方案设计3.1 控制系统的组成基于PLC的电梯控制系统和其他类型的电梯控制系统相似，主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。图3-1为基于PLC的电梯控制系统的基本结构图，由图可知系统的主要硬件有PLC主机及扩展、机械系统、主拖动系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机与调速装置等。图3-1 基于PLC的电梯控制系统基本结构图系统控制过程核心就是为操纵盘、厅外呼梯盘、井道及安全保护信号通过PLC输入接口送入PLC，存储在存储器及召唤指示灯等发出显示信号，并通过输出借口向拖动和门机控制系统发出控制信号。3.2

44、信号控制系统电梯信号控制几乎全部由PLC实现。即用于电梯控制的各个信号由PLC控制单元处理，这些输入到PLC的控制信号很多，具体如图3-2显示：运行方式选择（如自动、有/无司机、检修、消防运行方式等）、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信息、旋转编码器、光电脉冲、开关门及限位信号、门区和平层信号等。图3-2 基于PLC的电梯信号控制系统框图3.3 基于PLC的电梯控制系统要实现的功能（1）行车方向由内选信号决定,顺向优先执行; （2）行车途中如遇呼梯信号时,顺向截车,反向不截车; （3）内选信号、呼梯信号具有记忆功能,执行后解除。 （4）内选信号、呼梯信号、行车方向、行车楼层位置均有信号灯

45、指示（5）停层时可延时3s自动开门、手动开门、(关门过程中)本层顺向呼梯开门; （6）有内选信号时延时自动关门,关门后延时自动行车; （7）无内选时延时8s自动关门，但不能自动行车; （8）行车时不能手动开门或本层呼梯开门,开门不能行车。4 硬件的选择与设计4.1 PLC简介4.1.1 PLC定义因为的PLC不断发展，所以很难对它下一个确切的定义。在不同时期NEMA和IEC等机构对PLC下过多个定义，在此并不枚举，但所有都定义表明，PLC是一种能直接应用于工业环境的数字电子装置，它与其他顺序控制装置不同。4.1.2 PLC的特点PLC能如此迅速发展的原因是由于它具有传统计算器与通用计算机所不及

46、的一些下列特点：1可靠性。可靠性包括产品的有效性和可维修性。PLC的可靠性高，表现在下列几方面：（1）与继电器逻辑控制系统比较，PLC可靠性提高的主要原因:I.PLC不需要大量的活动部件和电子元器件，它的接线也大大减少。与此同时，系统的维修简单、维修时间缩短，因此可靠性得到提高。II.PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，冗余设计、掉电保护、故障诊断和信息保护及恢复等，使可靠性得到提高。III.PLC有较强的易操作性，它具有编程简单、操作方便、维修容易等特点，因对操作和维修人员的技能要求降低，容易学习和掌握，不容易发生操作的失误，可靠性高。（2）与通用的计算机控制系统比较，PLC可

47、靠性提高的主要原因:I.PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机控制系统更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了经简化的编程语言，编程的出错率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。因此，PLC的可靠性较通用计算机控制系统的可靠性有较大提高.II.在PLC的硬件设计方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性高的元件;采用先进的工艺制造流水线生产;对干扰采用屏蔽、隔离和滤波等，设有对电源的掉电保护、存储器内容的保护并采用看门狗和其他自诊断措施、便于维修的设计等等。III.在PLC的软件设计方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。例如，采用软件滤波、软件自诊断、简化编程语言、信息保护和恢复、报警和运行信息的显示等等。一份用户选用PLC原因的调查报告指出，在各种选用PLC