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1、湖南科技大学本科生毕业设计（论文）第一章 绪论 随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多, 电梯的运用越来越广，越来越频繁,对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。传统的电梯运行逻辑控制系统采用继电器逻辑控制线路。这种控制线路，存在易出故障、维护不便、运行寿命较短、占用空间大等缺点。从技术发展来看，这种系统将逐渐被淘汰。目前，由可编程序控制器(PLC)和微机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度发展着。采用PLC控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运行更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完成更为复杂的控制任务，己成为电梯控制的发展方向，其许多功能是传
2、统的继电器控制系统无法实现的。电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的, 而呼叫是随机的, 电梯实际上是一个人机交互式的控制系统, 电梯系统涵盖了电机拖动技术、变频技术、PLC 技术、电工电子技术、电气控制技术、装配技术、通讯技术、工控组态监控技术等。可编程序控制器，是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机。电梯控制系统采用随机逻辑方式。当变频器接收到PLC 发出的呼梯方向信号,变频器依据设定的速度及加速度值,启动电动机, 达到最大速度后, 匀速运行, 在到达目的层的减速点时, 控制
3、器发出切断高速度信号,变频器以设定的减速度将最大速度减至爬行速度。现在，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，随着PLC应用技术的不断发展，将使得它的体积大大减小，功能不断完善。过程的控制更平稳、可靠，抗干扰性能增强、机械与电气部件被有机地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。因此，它已经成为电梯运行中的关键技术。利用工控组态软件实现PLC 与上位计算机通信,实时远程控制和监视电梯的运行,通过监控界面可实现内层呼叫、开关门控制; 查看电梯的当前状态, 楼层显示, 上行、下行动画跟踪显示, 各层的实际呼叫登记情况。另外, 经
4、过一定的修改, 可以把监控程序设计为一个教学仿真电梯系统,用来检验PLC 程序的可行性。在PLC、组态软件应用及电梯控制等课程教学中, 具有突出的优点和很好的利用价值。1.1 电梯的概论随着我国社会经济的迅猛发展，人民物质文化生活水平日益提高，伴随建筑业的发展，为建筑物内提供上下交通运输的电梯工业也在日新月异地发展着。电梯已不仅是一种生产环节中的重要设备，更是一种人们频繁乘用的交通运输设备。为了确保电梯正常运行、安全使用，必须要了解电梯、管理电梯、维护好电梯。1.1.1 电梯的组成(1) 曳引系统 曳引系统的主要功能是输出与传递动力,使电梯运行。 曳引系统主要由曳引钢丝绳,导向轮,反绳轮组成。
5、 (2) 导向系统 导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度,使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。 导向系统主要由导轨,导靴和导轨架组成。 (3) 轿厢 轿厢是运送乘客和货物的电梯组件,是电梯的工作部分。 轿厢由轿厢架和轿厢体组成。 (4) 门系统 门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口。 门系统由轿厢门,层门,开门机,门锁装置组成。 (5) 重量平衡系统 系统的主要功能是相对平衡轿厢重量,在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内,保证电梯的曳引传动正常。 系统主要由对重和重量补偿装置组成。 (6) 电力拖动系统 电力拖动系统的功能是提供动力,实行电梯速度控制。电力拖动系统由
6、曳引电动机,供电系统,速度反馈装置,电动机调速装置等组成。 (7) 电气控制系统 电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制。 电气控制系统主要由操纵装置,位置显示装置,控制屏(柜),平层装置,选层器等组成。 (8) 安全保护系统 保证电梯安全使用,防止一切危及人身安全的事故发生。 系统由限速器,安全钳,缓冲器,端站保护装置组成。1.1.2 电梯的分类按用途分类(1) 客梯，为运行乘客而设计的电梯,有完善的安全装置。(2) 货梯，为运送货物而设计的电梯,通常有人操作,有必备的安全装置。 (3) 客货梯，主要用作运送乘客,但也可运送货物,它与客梯的区别在于轿厢内部装饰结构不同。 (4)
7、病床电梯，为运送病床而设计的电梯,具有轿厢长而窄的特点。 (5) 住宅电梯，供住宅楼使用的电梯,一般采用下集选控制方式,轿厢内部装饰较简单。 (6) 杂物电梯，供图书馆,办公楼,饭店运送图书,文件,食品等.不容许人员进入电梯,结构简单,无乘人必备的安全装置。(7) 船舶电梯，用于船舶上的电梯,能在船舶摇晃中正常工作。(8) 观光电梯，轿厢壁透明供乘客观光之用。(9) 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。 按驱动系统分类(1) 交流电梯，曳引电动机是交流电机。当电机是单速时,称为交流单速电梯。当电机是双速时,称为交流双
8、速电梯。当电机具有调压调速装置时,称为交流调速电梯。当电机具有调压调频调速装置时,称为变频调速电梯。(2) 直流电梯，曳引电动机是直流电机，分为直流有齿和直流无齿电梯。(3) 液压电梯，靠液压传动的电梯,分为柱塞直顶式和柱塞侧置式。(4) 齿轮齿条式电梯(一般为工程电梯)。按操作控制方式分类(1) 门外按钮控制小型杂物电梯。(2) 内外按钮控制自动门电梯。该电梯是一种乘客自己操作的电梯，电梯在各层站分别设有一个召唤按钮。轿厢操作箱上则设有与停站数相等的相应的指令按钮，某一层等待电梯的乘客按下召唤按钮，就能使不被占用的轿厢到来，电梯停靠时立即自动开门，乘客进入轿厢后，按下他要去的楼层的指令按钮，
9、电梯就自动关门，自动行驶到该站。每次停靠时，电梯自动进行减速、平层、开门。(3) 集选控制电梯该电梯是一种乘客自己操作或有时也可以有专职司机操作的自动电梯。电梯在底层和顶层分别设有一个向上或向下的，而在其它层站设有向上、下两个召唤按钮。集选控制轿厢操作箱上则设有与停站数相等的相应的指令按钮，当进入轿厢的乘客按下指令按钮，指令信号就被登记。电梯在向上过程中按登记的指令信号和向上召唤信号逐一停靠，直到有这些信号登记的最高层站和有向下召唤登记的最底层为止，然后又反向向下安置指令及向下召唤信号逐一停靠。每次停靠时电梯自动进行减速、平层、开门。 按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。
10、(1)低速梯，常指低于1.00m/s速度的电梯。 (2)中速梯，常指速度在1.002.00m/s的电梯。 (3)高速梯，常指速度大于2.00m/s的电梯。 (4)超高速，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。按电梯有无司机分类 (1) 有司机电梯，电梯的运行方式由专职司机操纵来完成。 (2) 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。 (3) 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。 其它分类
11、方式 (1)按机房位置分类，则有机房在井道顶部的（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。 (2)按轿厢尺寸分类，则经常使用“小型”、“超大型”等抽象词汇表示。 1.1.3 电梯的主要机械部件1、轿厢。2、电梯。3、开关门机构。4、层门门锁。5、机械安全装置。电梯中，限速器、安全钳装置是十分重要的机械安全保护装置。它的作用在于：因机械或电气的某种原因，例如断绳或失控使电梯超速下降时当下降速度达到一定限值时，将轿厢擎停在导轨上。不论是限速器还是安全钳都不能单独完成上述任务。上述任务的完成是靠它们的配合动作来完成的。图1-1是电梯的基本结构剖视图及机
12、械部件说明 34101113121720191816151446321987533323130292827212426252322 图1.1 电梯的基本结构剖视图1-减速箱； 2-曳引轮； 3-曳引机底座； 4-导向轮； 5-限速器；6-机座； 7-导轨支架； 8-曳引钢丝绳；9-开关碰铁；10-紧急终端开关； 11-导靴； 12-轿架；13-轿门； 14-安全钳； 15-导轨； 16-绳头组合；17-对重， 18-补偿链； 19-补偿链导轮； 20-张紧装置；21-缓冲器； 22-底坑； 23-层门； 24-呼梯盒；25-层楼指示灯； 26-随行电缆； 27-轿壁； 28-轿内操纵箱；29-
13、开门机； 30-井道传感器； 31-电源开关； 32-控制柜；33-曳引电机； 34-制动器1.1.4 电梯的主要性能指标电梯作为建筑物的垂直交通工具，其性能好坏直接影响到人们的生产生活，越来越引起人们的关注。对电梯性能的要求，一般有安全性、可靠性、舒适感和快速性、停站准确性、振动、噪声及电磁干扰、节能和装潢等几项。1.1.5 集选控制电梯的主要控制原则目前，在乘客电梯中几乎全部采用集选控制方式。有关国家规范标准将集选控制方式定义为：(1) 本层顺向呼梯开门。轿厢正在关门时，轿厢停靠楼层有一顺向呼梯信号，则电梯停止关门，改为开门，让该呼梯的乘客进入轿厢。当电梯已无任何呼梯、内选指令时，轿厢停在
14、某层待命，这时轿厢停靠层有一呼梯信号（不论方向如何），则轿厢开门接客。 (2) 超载行驶。在轿厢关门前要称量轿厢载重量，如果超载，则不关门，超载指示灯亮，并发出超载报警。 1.2 PLC的概述可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置。它具有体积小、功能强、灵活通用与维护方便等一系列的优点。特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力，受到用户的青睐。因而在冶金、化工、交通、电力等领域获得了广泛的应用，成为了现代工业控制的三大支柱之一。1.2.1 PLC的定义和特点PLC的定义由于PLC在不断发展，因此，对它下一个确切的定义是
15、困难的。在二十世纪七十年代PLC问世后，由美国电气制造商协会(National Electric Manufacturer AssociationNEMA)对PLC下过如下的定义：PLC是一种数字式的电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令，实现逻辑运算、顺序运算、计数计时和算术运算等功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。1982年，国际电工委员会(International Electrical CommitteelEe)颁布了PLC标准草案，1985年提交了第2版，1987年的第3版对PLC作了如下的定义：PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制
16、程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则而设计。上述的定义表明，PLC是一种能直接应用于工业环境的数字电子装置，它有与其他顺序控制装置不同的特点。PLC的特点PLC能如此迅速发展的原因是由于它具有通用计算机所不及的一些下列特点：(1) 可靠性对可以维修的产品，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：PLC不需要大
17、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。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。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，因此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可靠性提高的主要原因：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
18、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。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。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的原因中，第一位的原因是由于PLC可靠性高的用户达93。其次，才是性能和维修方便
19、等原因。可见，可靠性高是PLC的主要特点。(2) 易操作性PLC的易操作性表现在下列三个方面：操作方便对PLC的操作包括程序输入的操作和程序更改的操作。大多数PLC采用编程器进行程序输入和更改的操作。编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型的PLC，编程器采用CRT屏幕显示，因此，程序的输入直接可以显示。更改程序的操作也可直接根据所需的地址编号、继电器编号或触点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT屏幕上显示。所以PLC具有操作方便的特点。编程方便PLC有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说，梯形图由于与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。所以有利于程序的编写
20、和学习。采用布尔助记符编程语言时，由于符号是功能的简单缩写，十分有利于编程人员的编程。虽然功能表图、功能模块图和高级描述语句的编程方法应用尚未普及，但是，由于它们具有功能清晰、易于理解等优点，正为广大技术人员所接纳和采用：并发挥出更有效的功能特点。维修方便 。PLC所具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低了。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可根据有关故障信号灯的提示和故障代码的显示，或通过编程器和CRT屏幕的显示，很快地找到故障所在的部位，为迅速排除故障和修复节省了时间。为便于维修工作的开展，有些PLC的制造企业提供了维修用的专用仪表或设备，提供了故障树等维修用的资料。
21、有些厂商还提供维修用的智能卡件或插件板，使维修工作变得十分方便。PLC的面板和结构的设计也考虑了维修的方便性，例如，对需维修的部件设置在便于维修的位置，信号灯设置在易于观察的部位，接线端子采用便于接线与更换的类型等，这些设计使维修工作能方便地进行，从而大大节省维修时间。采用标准化元件和标准化工艺生产流水线作业，使维修用的备品备件简化，也使维修变得方便。3灵活性PLC的灵活性表现在下列三方面：编程的灵活性PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块图和语句描述编程语言，只要掌握其中一种语言就可以进行编程。编程方法的多样性使编程方便，应用面拓展。由于采用软连接的方法，在生产工艺流程
22、更改或者生产设备更换时，可以不必改变PLC的硬设备，通过程序的编制与更改就能适应生产的需要。这种编程的灵活性是继电器顺序控制系统所不能比拟的。正是由于编程的柔性特点，使PLC能大量地替代继电器顺序控制系统，成为当今工业控制领域的重要控制设备。在柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS)和计算机集成过程控制系统(CIPS)中，PLC正成为主要的控制设备，得到广泛的应用。扩展的灵活性PLC的扩展灵活性是它的一个重要的特点。它可根据应用的规模不断扩展，即可进行容量的扩展，功能的扩展，应用和控制范围的扩展。它不仅可以通过增加输入输出单元来增加点数，通过扩展单元来扩大
23、容量和功能，也可以通过多台PLC的通信来扩大容量和功能，甚至可通过与集散控制系统(DCS)或其他上位机的通信来扩展它的功能，并与外部设备进行数据的交换等。这种扩展的灵活性大大地方便了用户。操作的灵活性操作的灵活性是指设计的工作量大大减少，编程的工作量和安装旋工的工作量大大减少，操作十分灵活方便，监视和控制变得容易。在继电器顺序控制系统中所需的一些操作可以简化，不同的生产过程可采用相同的控制台或控制屏等。1.2.2 PLC的基本结构PLC的型号、规格繁多。它主要由中央处理单元CPU、存储器、输入、输出等部分组成。1. 中央处理单元CPUCPU是PLC的核心，其主要作用是：(1)接收从编程器输入的
24、用户程序，并存入程序存储器中；(2)用扫描方式采集现场输入状态和数据，并存入相应的数据寄存器；(3)执行用户程序，从程序存储器中逐条取出用户程序，经过解释程序解释后逐条执行，完成程序规定的逻辑和算术运算，产生相应的控制信号去控制输出电路，实现程序规定的各种操作；(4)通过故障自诊断程序，诊断PLC的各种运行错误。因此，CPU的性能对PLC的整机性能有着决定性的影响。2 存储器PLC的存储器用来存放程序和数据。程序分系统程序和用户程序。(1)系统程序存储器该存储器存放系统程序(系统软件)。系统程序是PLC研制者所编的程序，它是决定PLC性能的关键。系统程序包括监控程序、解释程序、故障自诊断程序、
25、标准子程序库及其他各种管理程序等。系统程序由制造厂家提供，一般都固化在ROM或EPROM中，用户不能直接存取。系统程序用来管理、协调PLC各部分的工作，翻译、解释用户程序，进行故障诊断等(2)用户程序存储器该存储器存放用户程序(应用软件)。用户程序是用户为解决实际问题并根据PLC的指令系统而编制的程序，它通过编程器输入，经CPU存放入用户存储器。为便于程序的调试、修改、扩充、完善，该存储器使用RAM。(3)变量(数据)存储器变量存储器存放PLC的内部逻辑变量，如内部继电器、I/O寄存器、定时器计数器中逻辑变化的现行值等，这些现行值在CPU进行逻辑运算时需随时读出、更新有关内容，所以，变量存储器
26、也采用RAM。现今用户程序存储器和变量存储器常采用低功耗的CMOSRAM及锂电池供电的掉电保持技术，以提高运行可靠性。通常PLC产品资料中所指的内存储器容量，是指用户程序存储器而言，且以字(16位字)为单位来表示存储器的容量。3 输入输出接口(简称I0)输入输出接口是CPU与工业现场装置之间的连接部分，是PLC的重要组成部分，与微机的I/O接口工作于弱电的情况不同，PLC的I0接口是按强电要求设计的，即其输入接口可以接受强电信号，其输出接口可以直接和强电设备相连接。对于小型PLC，厂家通常将I0部分就装在PLC的本体部分，而对于中、大型PLC，各厂家通常都将IO部分做成可供选取、扩充的模块组件
27、，用户可根据自己的需要选取不同功能、不同点数的I0组件来组成自己的控制系统。为便于检查，每个I0点都接有指示灯，某点接通时，相应的指示灯发光指示。用户可以方便地检查各点的通断状态。(1)输入接口输入接口的功能是采集现场各种开关接点的状态信号，并将其转换成标准的逻辑电平，送给CPU处理。一般的输入信号多为开关量信号，各种开关量输入接口的基本结构大同小异，常有直流和交流开关量输入接口电路两种。交流开关量输入接口电路与直流开关量输入接口电路的主要区别是，前者要由现场提供交流电流，输入的交流信号经整流后得到直流，再去驱动光电耦合器。在机械设备中，除开关量外，还常遇到一些模拟量如温度、压力、位移和速度等
28、。对这些模拟量进行采集时，必须经模数转换器(ACD)将模拟量转换成数字量，才能为PLC的CPU所接受。(2)输出接口为适应不同的负载，输出接口有多种方式。常用的有晶体管输出方式、晶闸管输出方式和继电器输出方式。晶体管输出方式用于直流负载；双向晶闸管输出方式用于交流负载，继电器输出方式可用于直流负载，也可用于交流负载。一些PLC还判有模拟输出接口，用于需要摸拟信号驱动的负载。4 编程器编程器是PLC中一种主要的外部设备，它是开发、维护PLC控制系统的必备设备。编程器用于用户程序的编制、编辑、调试、检查和监视，还可以通过其键盘去调用与显示PLC的一些内部状态和系统参数。它通过通信端口与CPU联系，
29、完成人机对话连接。编程器上有供编程用的各种功能键和显示灯，以及编程、监控转换开关。编程器的键盘采用梯形图语言键符，也可以采用软件指定的功能键符，通过屏幕对话方式进行编程。编程器有便携式和CRT智能式两大类，前者只能联机编程，而后者既可联机编程，又可脱机编程。便携式编程器体积小，重量轻，可随身携带，便于在生产现场使用。一般的小型PLC主要采用便携式编程器。编程器是专用的，不同型号的PLC都有自己专用的编程器，不能通用。PLC正常工作时，不一定需要编程器。因此，多台同型号的PLC可以只配一个编程器。5 其他设备PLC的外部设备还有盒式录音机、打印机、EPROM写入器及高分辨率屏幕彩色图形监控设备等
30、。1.2.3 PLC的工作原理与普通微机类似，PLC也是由硬件和软件两大部分组成的。在软件的控制下，PLC才能正常地工作。软件分为系统软件和应用软件两部分。PLC的基本工作如下：(1)输入现场信息：在系统软件的控制下，顺次扫描各输入点的状态；(2)执行程序：顺次扫描用户程序中的各条指令，根据输入状态和指令内容进行逻辑运算；(3)输出控制信号：根据逻辑运算的结果，输出状态寄存器向各输出点并行发出相应的控制信号，实现所要求的逻辑控制功能。上述过程执行完后，又重新开始，反复地执行。每执行一遍所需的时间称为扫描周期。PLC的扫描周期通常为几十毫秒。在实际应用中，大多数机械设备的工作过程可以分为一系列不
31、断重复的顺序操作，PLC的工作方式与此相似。因此，PLC的程序可与机器的动作一一对应，程序编制简单、直观，不容易出错，而且容易修改，从而大大减少了软件的开发费用，缩短了软件的开发周期。为了提高工作的可靠性，及时接收外来的控制命令，PLC在每次扫描期间，除完成上述三步操作外，通常还要进行故障自诊断，完成与编程器等的通信。每次扫描开始，先执行一次自诊断程序，对各输入输出点、存储器和CPU等进行诊断，诊断的方法通常是测试出各部分的当前状态，并与正常的标准状态进行比较，若两者一致，说明各部分工作正常，若不一致则认为有故障。此时，PLC立即启动关机程序，保留现行工作状态，并关断所有输出点，然后停机。诊断
32、结束后，如没发现故障，PLC将继续往下扫描，检查是否有编程器等的通信请求。如果有则进行相应的处理，比如，接受编程器发来的命令，把要显示的状态数据、出错信息送给编程器显示等。处理完通信后，PLC继续往下扫描，输入现场信息，顺序执行用户程序，输出控制信号，完成一个扫描周期。然后又从自诊断开始，进行第二轮扫描。PLC就这样不断反复循环，实现对机器的连续控制，直到接收到停机命令，或因停电、出现故障等才停止工作。可编程控制器（Programmable Controller,PC），是以原有的继电器逻辑控制系统为基础，逐步发展为既有逻辑控制、计时、计数、分置程序、子程序等顺序功能，又由数字运算、数据处理、
33、模拟量调节、操作显示、联网通信等功能的通用自动控制装置。国际电工委员会（IEC）与1987年2月对可编程程序控制器的定义是：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计的，它采用可编程序存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等面向用户的指令、并通过数字或模拟式输入输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统结合成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。可编程控制器用于嗲你控制系统，既具备微机板控制的一系列优点，又可以克服单纯应用微机板存在的不足之处可编程控制器用于电梯控制的特点如下：(1)稳定性
34、好，可靠性高。采用高集成度制造的可编程控制器，允许输入信号阀值电压比一般微机打得多，它与外部电路均经过隔离，具有很强的抗扰能力，并具有各种保护功能。一旦出现故障，能迅速停止电梯，不会产生误动作。(2)结构建华。可编程控制器输入输出从32点-512点，可以分为很多档次，特别适于不同层数的电梯控制要求，层数越高，所需输入输出点数就越多，可以再可编程控制器的分档产品中选择最佳的性价比产品。(3)程序编制简单，容易掌握。可编程控制器采用的继电器梯形图符号的编程方法比任何危机的变成都简单，极易为电梯工厂技术人员和工厂所掌握，可以在工厂甚至在现场编制或修改程序，亦可以把程序写入只读存储器（EPROM）中使
35、用。(4)检修方便。可编程控制器具有自诊断程序，每次使用都能自行检查，发现故障立即停机。在调试检查时，不需要接入电梯，而用模拟输入方法，即可检查练级运行的正确性，非常方便。另外，可编程控制器与外部接线以插座相连，由于故障原因需拆除修理时，只要拧下安装的四个螺钉即可换上这些哼唱的可编程控制器，其时间比换一个继电器还要快几倍，这样可以使停梯时间减少到最小程度。 综上所述，可编程控制器非常适用与交流电梯控制系统，一般经验认为，输入输出为256点的可编程控制器产品，可以满足25层楼电梯控制的需要，它具有其他一系列功能，为家刘调速的主拖动系统提供所需的控制信号。适用可编程控制器的电梯控制系统，将带来不少
36、优点：如减少控制屏的体积，降低机房内由于继电器动作带来的噪声。由于以逻辑运算代替继电器动作，从而增加了运行可靠性。不同楼层，不同控制要求（按钮、集选、交流双速或交流调速器等）都是使用同样的可编程控制器，只是换上不同程序的EPROM即可，这样就大大简化了设计、施工，节省了安装工时带来了更多的经济效益。第二章 电梯的设计方案本次住宅电梯PLC控制系统设计选择了五层电梯PLC控制系统设计。2.1电梯电力拖动方案选择电力拖动系统是电梯驱动执行部件完成相应运动的动力来源，在电梯中主要的运动有：轿厢的升降运动和轿门及厅门的开关运动。2.1.1 电梯的拽引拽引电机是驱动电梯上下运行的动力源，其运行情况比较复
37、杂。运行过程中需要频繁的起动、制动、正转、反转，而且负载变化很大，经常工作在重复短时状态、电动状态、再生制动状态的情况下。因此，要求拽引电机不但应能适应频繁起制动要求，而且要求起动电流小、起动力距大、机械特性硬、噪声小，当供电电压在额定电压7的范围内变化，还能正常起动和运行 。2.1.2 电梯电力驱动系统的定义及构成电梯的电力驱动系统分为两大类：交流驱动系统和直流驱动系统，由以下几部分组成。（如图2.1）电源传动机构2电动机3自动系统4电梯轿厢1 图2.12.1.3 电梯电力驱动系统的要求电梯的电力系统要求是：“快、稳、准”2.1.4 电梯电力拖动系统的功能电梯的电力拖动系统应具有如下功能：(
38、1)有足够的驱动力和制动力，能够驱动轿厢、轿门及厅门完成必要的运动和可靠的静止。(2)在运动中有正确的速度控制，以保证有良好的舒适性和平层准确度。(3)动作灵活、反应迅速，在特殊情况下能够迅速制停。(4)系统工作效率高，节省能量。2.1.5 几种电力拖动方式电梯的电力拖动方式主要有直流电动机拖动方式、单双速交流电动机拖动方式、交流调压调速拖动。2.1.6 电梯主驱动拖动方案的选择电梯的拖动控制系统经历了从简单到复杂的过程。到目前为止应用于电梯的拖动系统主要有：(1)单，双速交流电动机拖动系统。(2)交流电动机定子调压调速拖动系统。(3)直流发电机-电动机可控硅励磁拖动系统。(4)可控硅直接供电
39、拖动系统。(5)VVVF变频变压调速拖动系统。下面分别介绍各系统的特点：大家都知道交流电动机具有结构紧凑，维修简单等特点。单双速交流电动机拖动系统采用开环方式控制，线路简单，价格较低，因此目前仍在电梯上广泛应用。但它的缺点是舒适感较差,所以一般被用于载货电梯上。这种系统控制的电梯速度在1米/秒以下。交流电动机定子调压调速拖动系统国外已大量应用于电梯。这种系统采用可控硅闭环调速，加上能耗或涡流等制动方式，使得它所控制的电梯能在中低速范围内大量取代直流快速和交流双速电梯。它的舒适感好，平层准确度高,而造价却比直流电梯低，结构简单，易于维护，多用于2米/秒以下的电梯。直流电动机具有调速性能好，调速范
40、围大的特点。因此很早就应用于电梯，采用发电机-电动机组形式驱动。它控制的电梯速度达4米/秒，但是，机组结构体积大，耗电大，维护工作量较大，造价高，因此常用于对对速度，舒适感要求较高的建筑物中。可控硅直接供电拖动系统在工业上早有应用，但用于电梯上却要解决舒适感问题。(尤其是低速段)应此应用较晚，它几乎与微机同时应用，比起电动机-发电机组形式的直流电梯，它有很多优点。如：机房占地节省35%，重量减轻40%，节能25%到35%。世界上最高速度的10米/秒电梯就是采用这种系统，其调速比达1:1200。80年代初,VVVF变频变压系统控制的电梯问世。它采用交流电动机驱动，却可以达到直流电动机的水平，目前
41、控制速度已达6米/秒。它的体积小，重量轻，效率高，节省能源等几乎包括了以往电梯的所有优点。是目前最新的电梯拖动系统。 总之，从理论上讲，电梯是垂直运动的运输工具，无需旋转机构来拖动，更新的电梯拖动系统实际上就是直线电机拖动系统。因此，选择了VVVF变频变压调速拖动系统。2.1.7 电梯门机拖动方案的选择国家对电梯采用的自动开关门机构有明确的要求：(1)自动门机构必须随电梯轿厢移动；(2)当轿厢门和某层楼的层门闭合后，应由电气机械设备的机械钩子和电气接点予以表现和考核；(3)开关门动作平稳，不得有剧烈的抖动和异常响声（其运行噪声不得大于65dB）；(4)关门时间一般为3-5s，而开门时间一般为2
42、.5-4s;(5)自动门系统调整简单方便，便于维修；(6)门电机要具有一定的堵转能力。为了使电梯达到上述要求，必须对自动门机系统进行速度调节，一般的调速方法有两种：(1)用小型直流伺服电动机作自动门机的驱动时，常用“电阻的”串、并联调速方法(也即“电枢分流法”)。(2)用小型三相交流力矩电动机作自动门机的驱动力时，常用VVVF调速电动机控制门的运行。直流门电动机控制系统，是采用小型直流伺服电动机作为驱动装置。这种控制系统，使开门机系统具有传动结构简单、调速简便等优点。本设计方案即采用此种驱动系统。如图2.2所示。图2.2 自动门控制主电路2.2 电梯的电气控制方案选择2.2.1 电梯电气控制概
43、述不同的电梯，不论采用何种控制方式，总是按轿厢内指令，层站召唤信号要求，向上或向下起动，起行，减速，制动，停站。电梯的控制主要是指对电梯原动机及开门机的起动，减速，停止，运行方向，指层显示，层站召唤，轿车内指令，安全保护等指令信号进行管理。操纵是实行每个控制环节的方式和手段。2.2.2常规继电器控制的典型控制环节(1) 自动开关门的控制线路自动门机是安装于轿厢顶上，它在带动轿门启闭时，还需通过机械联动机构带动层门与轿门同步启闭。为使电梯门在启闭过程中达到快，稳的要求，必须对自动门机系统进行速度调节。当用小型直流伺服电机时，可用电阻串并联方法。采用小型交流转矩电动机时，常用加涡流制动器的调速方法
44、。直流电机调速方法简单，低速时发热较少，交流门机在低速时电机发热厉害，对三相电机的堵转性能及绝缘要求均较高。(2) 轿内指令和层站召唤线路轿内操纵箱上对应每一层楼设一个带灯的按钮，也称指令按钮。乘客入轿厢后按下要去的目的层站按钮，按钮灯便亮，即轿内指令登记，运行到目的层站后，该指令被消除，按钮灯熄灭。电梯的层站召唤信号是通过各个楼层门口旁的按钮来实现的。信号控制或集选控制的电梯，除顶层只有下呼按钮，底层只有上呼按钮外，其余每层都有上下召唤按钮。(3) 电梯的选层定向控制方法常用的机种如下：手柄开关定向、井道分层转换开关定向、井道永磁开关与继电器组成的逻辑电路定向、机械选层器定向、双稳态磁开关和
45、电子数字电路定向、电子脉冲式选层装置定向。(4) 电梯的定向，选层线路电梯的方向控制就是根据电梯轿厢内乘客的目的层站指令和各层楼召唤信号与电梯所处层楼位置信号进行比较，凡是在电梯位置信号上方的轿厢内指令和层站召唤信号，令电梯定上行，反之定下行。方向控制环节必须注意：轿内召唤指令优先于各层楼召唤指令而定向；电梯要保持最远层楼乘客召唤信号的方向运行；在司机操纵时，当电梯尚未启动运行的情况下，应让司机有强行改变电梯运行方向的可能性在检修状态下，电梯的方向控制由检修人员直接持续揿按轿内操纵箱上或轿厢顶上的方向按钮，电梯才能运行，而当松开方向按钮，电梯即停止。(5) 楼层显示线路乘客电梯轿厢内必定有楼层
46、显示器，而层站上的楼层显示器则由电梯生产厂商视情况而定。过去的电梯每层都有显示，随着电梯速度的提高，群控调度系统的完善，现在很多电梯取消了层站楼层显示器，或者只保留基站楼层显示，到达召唤站时采用声光预报板，如电梯将要到达，报站钟发出声音，方向灯闪动或指示电梯的运行方向，有的采用轿内语音报站，提醒乘客。(6) 检修运行线路为了便于检修和维护，应在轿顶按装一个易于接近的控制装置。该装置应有一个能满足电气安全要求的检修运行开关。该开关应是双稳态的，并设有无意操作防护。同时应满足下列条件：一经进入检修运行，应取消正常运行，紧急状态下的电动运行，对接装卸运行。只有再一次操作检修开关，才能使电梯重新恢复正
47、常工作。上下行只能点动操作，为防止意外，应标明运行方向。轿厢检修速度应不超过渡0.63m/s。电梯运行应仍依靠安全装置，运行不能超过正常的运程范围。(7) 电梯的电气安全保护系统一般设有如下保护环节：超速保护开关、层门锁闭装置的电气联锁保护、门入口的安全保护、上下端站的超越保护、缺相，断相保护、电梯控制系统中的短路保护、曳引电机的过载保护(8) 电梯的消防控制功能电梯应能适应消防控制的基本要求。有几种典型的消防控制系统：电梯的底层（或基站）设置有供消防火警用的带有玻璃窗的专用消防开关箱。在火警发生时，敲碎玻璃窗，拨动箱内开关，就可使电梯立即返回底层。电梯的底层（或基站）设置有供消防火警用的带有玻璃窗的专用消防开关箱外，