PLC五层电梯控制系统的设计毕业设计（论文)word格式.doc

程运超:五层电梯控制系统设计目 录前 言1第1章 电梯的概述21.1电梯的工作原理21.1.1.曳引系统31.1.2导向系统31.1.3门系统31.1.4轿厢31.1.5重量平衡系统31.1.6电力拖动系统31.1.7电气控制系统41.1.8安全保护系统41.2电梯的主要参数及型号41.2.1电梯的主要参数41.2.2电梯的型号51.3电梯的控制需求分析51.3.1电梯的位置的确定与显示51.3.2轿厢内的运行命令及门厅的召唤信号61.3.3电梯自动运行时的信号响应61.3.4轿厢的启动与运行61.3.5轿厢的平层与停车61.3.6安全保护6第2章 交流双速集选控制电梯电气控制系统82.1交流双速集选控制电梯电气控制82.1.1自动开关门电路112.1.2指层电路与定向控制142.1.3轿厢指令控制与厅外召唤控制172.1.4电梯的起动加速和减速平层控制182.2交流双速集选控制电梯综合运行分析222.3 plc的选型及输入、输出端口安排24第3章 基于plc实现五层电梯控制系统263.1开关门环节263.2层楼信号的产生与清除环节283.3停层信号的登记与消除环节293.4外呼信号的登记与消除环节303.5电梯的定向环节323.6自动运行时起动加速和稳定运行环节343.7停车制动环节343.8梯形图的汇总及总结38第4章 plc在高速计数器定位电梯控制上的应用394.1光电编码器与高速计数器394.1.1光电编码器的结构与工作原理394.1.2plc的高速计数器及高速计时器的指令394.2基于高速计数器的轿厢位置确定424.3内呼外唤及定向信号的获取434.4停层信号的获取45总 结47致 谢48参考文献49附 录50附录 tkj/jx型电梯电气原理图5052前 言随着现代经济的发展，日益增高的高层建筑已成为现代都市的重要的标志。电梯是服务于三分之一楼层的固定式升降设备，建筑的发展必然带来了电梯行业的决速发展。科技的飞速发展，更是给电梯带来了日新月异的变化。plc控制一般具有高可靠性，易操作，维修，编程简单，灵活性强等特点。因此电梯多体用plc来控制。用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。控制系统结构简单，外部线路简化，另外可方便地增加或改变控制功能。也可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，便于检修。plc与交流变频调速技术相结合，能够以其优异的调速性能和起制动性，高效率，高功率因数和节电效果，广泛的用于电梯控制系统。第1章 电梯的概述电梯是指用电力拖动，将具有乘客或载货的轿厢，运行于垂直的或垂直方向倾斜角不大于15的两根刚性导轨之间，运送乘客和货物的固定式提升设备。电梯是以轿厢沿垂直导轨在垂直方向上作间歇运动的电力起重设备。它适于装设在两层以上的高层建筑内，用作上下运送乘客和货物，广泛使用在公共建筑、住宅、工厂仓库等场所。1.1电梯的工作原理曳引驱动电梯是垂直交通运输工具中使用最普遍的一种电梯，其基本结构如图1-1所示。曳引钢绳的一端悬挂着轿厢，另一端悬挂着对重装置，依靠曳引轮的绳槽与曳引绳之间的摩擦力来传动拽引绳，以带动轿厢上、下运行，按工作指令去完成垂直运输的任务。其基本结构由以下几部分组成： 图1-1 曳引电梯的基本结构示意图1控制屏 2拖动电动机 3限速器 4限速钢丝绳 5曳引钢绳 6安全钳 7轿厢门安全触版 8导轨 9对重 10限速器预紧装置 11缓冲器 12门厅 13轿厢 1.1.1.曳引系统 曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮等组成。曳引机由电动机联轴器、制动器、减速器、机座、曳引轮等组成，它是电梯的动力源；曳引钢丝绳的两端分别连接轿厢和対重（或者两端固定在机座房上），依靠钢丝绳与曳引轮槽之间的摩擦力来驱动轿厢升降；导向轮的作用是分开轿厢和对重的距离，采用复绕型时还可以增加曳引能力。导向轮安装在曳引机架上或重梁上。 1.1.2导向系统导向系统由导轨、导靴和 导架等组成。它的作用是限制轿厢和対重只能沿着导轨作升降运动。导轨固定在导轨架上；导轨架是支承导轨的组件，与井道壁联接；导靴装在轿厢和対重架上，与导轨配合，强制轿厢和対重的运动服从于导轨的直立方向。1.1.3门系统门系统由轿厢门、层门、开门机、联动机构、门锁等组成。轿厢门设在轿厢入口，由门扇，门导轨架、门靴和门刀等组成；层门设在层站入口，由门扇、门导轨架、门靴和门锁装置组成；开门机设在轿厢上，是轿厢门和层门启闭的动力源。1.1.4轿厢轿厢是以运送乘客或货物的电梯组件。它由轿厢架和轿厢体组成。轿厢架是轿厢体的承重构架。是由上横梁、立柱、底梁和斜拉杆等组成；轿厢体由轿厢底、轿厢壁、轿厢顶及照明、通风装置、轿厢装饰件和轿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载客量决定。1.1.5重量平衡系统该系统由対重和重量补偿装置组成。対重由対重架和対重块组成，対重将平衡轿厢自重和部分的额定载重；重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与対重侧拽引钢丝绳长度的变化对电梯的设计影响的装置。1.1.6电力拖动系统该系统由曳引电动机、供电系统、速度反馈装置、调速装置等组成。对电梯实行速度控制。曳引电动机是电梯的动力源，根据电梯的配置可用交流电动机或直流电动机；供电系统是为电动机提供电源的装置；速度反馈装置是为调速系统提供电梯运行速度信号，一般采用测速电机或速度脉冲发生器，与电动机相连；调速装置对曳引电动机实行调速控制。1.1.7电气控制系统该系统由操纵装置、位置显示装置、控制屏、平层装置、选层器组成，它起着操纵和控制电梯运行的作用。操纵装置包括轿厢内的按钮操纵箱或手柄开关箱、层站召唤按钮、轿顶和机房中的检修或应急；位置显示装置是指轿内和层站的指示灯；层站上一般能显示电梯运行方向或轿厢所在的层站；控制屏安装在机房中，由各类电器控制元件(或板)组成，是电梯实行电气控制的集中组件；选层器能起到指示和反馈轿厢位置、决定运行方向、发出加减信号等作用。1.1.8安全保护系统电梯上设有机械和电气的各类保护系统，以保证电梯的安全使用。机械方面有限速器和安全钳，起超速保护作用；缓冲器，起冲顶和撞底保护作用；切断总电源的极限保护。1.2电梯的主要参数及型号1.2.1电梯的主要参数（1）额定载重量 电梯设计规定的载重量，单位为kg。（2）轿厢尺寸 以宽x深x高表示，单位为mm。（3）额定速度 设计所规定的电梯运行速度，单位为m/s。（4）拖动方式 电梯采用的动力种类，有交流电力拖动、直流电力拖动、液压传动等（5）控制方式 电梯运行实行的操纵方式。如手柄开关控制、按钮控制、信号控制、集选控制、并联控制等。（6）停层站数 各层楼用于出入轿厢的地点称为层站，其数值即为停层站数。（7）提升高度 由底层端战楼面至顶层端战楼面之间的垂直距离，单位为mm。（8）轿门形式 指电梯门的结构形式。客梯常用封闭式中分门、封闭式双折门。（9）开门方向 人在轿箱内面对轿门，门向左方向开启为左开门，门向右开启的为右开门，两扇门分别向左右两边开启的为中开门，也称中分门。（10）顶层高度 由顶层端站楼面至机房楼板或隔音层楼板下最突出的构件之间的垂直距离，单位为mm。（11）底坑深度 由底层端站楼面至井道底面之间的垂直距离。电梯的运行速度越高，底坑一般越深。单位为mm。（12）井道高度 由井道底面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构建之间的垂直距离，单位为mm。1.2.2电梯的型号国家标准gb70251986对已批量生产的乘客电梯、住宅电梯、病床电梯、杂物电梯等类别电梯的主要参数及轿厢、井道、机房形式与尺寸作了具体规定。12345/677其中 1产品类别（类），电梯、液压电梯均用t表示。 2产品品种（组） k：乘客电梯; h：载货电梯 l：客货两用电梯 b：病床电梯 z：住宅电梯 w：杂物电梯 g：观光电梯 3拖动方式 j：交流电力拖动 z：直流电力拖动 y：液压传动 4改型代号。 5额定载重量，单位kg。 6额定速度，单位m/s。 7控制方式 sz：手柄开关控制，自动门 ss：手柄开关控制，手动门 az：按钮控制，自动门 as：按钮控制，手动门 xh：信号控制 jh：集选控制电路 jxw：微机控制，集选控制电路 bl：并联控制1.3电梯的控制需求分析电梯的安全运行有以下一些主要控制要求：1.3.1电梯的位置的确定与显示轿厢中的乘客及门厅中等待电梯的人都需要知道电梯的位置，因而轿厢及门厅中都设有以楼层标志的电梯位置。但这还不够，电梯运行还需要更加准确的电梯位置信号，以满足制动停车等控制需要。传统电梯的位置信号一般由设在井道中的位置开关，如磁感应器提供，当轿厢上设置的隔磁板插入感应器时，发出位置信号，并启动楼层指示。1.3.2轿厢内的运行命令及门厅的召唤信号司机及乘客可按下轿厢内操控盘上的选层按钮选定电梯运行的目的楼层，此为内选信号。按钮按下后，该信号应被记忆并使相应的指示灯点亮。在门厅等候电梯的乘客可以按门厅的上行或下行召唤信号，此为外唤信号。该信号也需要记忆并点亮门厅的上行或下行指示灯，这些保持信号在要求得到满足时应能自动消号。1.3.3电梯自动运行时的信号响应电梯自动运行时应根据内选及外唤信号，决定电梯的运行方向及在哪些站点停站。一般情况下电梯按先上后下的原则安排运送乘客的次序，而且规定在运行方向确定之后，不响应中途的反向呼唤要求，直至到达本反向的最远点才开始返程。1.3.4轿厢的启动与运行轿厢在运行方向确定，轿厢门已关好时启动运行，运行的初始阶段是加速运行阶段，其后是稳定运行阶段。1.3.5轿厢的平层与停车轿厢运行后需确定在哪一层站停车，平层即是指停车时，轿厢的底与门厅“地平面”应相平齐，一般有具体的平层误差规定，如平层时两平面相差不得超过5mm。平层停车过程需在轿厢底面与停层楼面相平之前开始，先是减速，再是制动，以满足平层的准确性及乘客的舒适感。传统电梯的平层开始信号由平层感应器发出。1.3.6安全保护电梯的安全保护很多，如前边提到的冲顶与蹲底，断钢丝绳，轿厢内人员的跌落、逃生等保护，还有消防运行等多项。 除了控制要求外，电梯常见的工程问题还涉及电梯的拖动设备及拖动控制方式。电梯的提升机构，齿轮曳引机主要由驱动电动机、电磁制动器、减速器及曳引轮组成。驱动电机可以是直流电动机也可以是交流电动机。为了满足电梯运行过程中速度变化的要求，在应用变频器前，电梯交流拖动多使用多绕组变速电机，变频器的诞生以来，已有越来越多的电梯采用变频驱动。采用变速电机时，电机的正反向运转使用接触器换相，启动调速采取改变电机绕组及切换电机绕组中所串电阻实现。采用变频调速时，电机换向及变速都通过变频器控制端子实现。在这两种拖动方式中，电磁抱闸都是很重要的，它是电机制动的主要设备，抱闸要求有足够的制动力，抱闸一般在通电时打开，断电时闸死。第2章 交流双速集选控制电梯电气控制系统2.1交流双速集选控制电梯电气控制指层如图2-1所示，是电梯各部分的电路控制关系图。交流双速电梯电气控制系统由拖动电路部分、直流控制电路部分、交流控制电路部分、照明电路部分厅外召唤电路部分，以及指示灯信号显示电路等六部分组成。采用不同控制方式的交流双速电梯电气控制系统，除直流控制电路部分有较大的区别外，其余五部分基本相同。而交流双速集选控制电梯电气控制系统在单台运行的交流双速电梯中，具有最完善的性能、最高的自动化程度，多被用在速度v1.0m/s以下的乘客电梯上位置信号层楼信号轿内指令厅门召唤平 层 感应器平层拖动起动定向选层减速安全保护图2-1 电梯各部分电路的控制关系交流双速集选控制电梯电气控制系统按电路功能分为：自动门的开关电路、轿厢外指令控制与厅外招呼控制电路、指层电路与定向控制电路，电梯的起动加速与减速平层电路等。各电路之间的控制关系如图2-1所示。正是上述电路的相互配合，曳引电动机按指令起动、正转、反转、加速、减速、调速、制动、停止。实现电梯各种工作状态的运行。下面以tkj/jx集选控制电梯型交流双速电动机拖动为例，分析其电气控制。控制电路主要元件如图2-1所示。tkj/jx集选控制电梯型交流双速电动机拖动集选控制电梯电气原理图如图2-2所示。为了清晰和便于分析起见，可将图2-2电气原理图按控制功能分解为若干张基本环节图来叙述，而各图之间的关联均在图2-3（见附表）中。表2-1 五层五站电梯电气元件表符号名称及用途符号名称及用途m1曳引双速笼型异步电动机ka11运行继电器m开关门直流他励电动机ka12运行继电器km1上行接触器ka13m控制电路中的起动继电器km2下行接触器ka14过载继电器km3快速接触器ka15超载信号继电器km4慢速接触器ka16上下行方向继电器km5快加速接触器ka17门锁继电器km6慢加速接触器（第1级）ka19下行方向继电器km7慢加速接触器（第2级）ka20下行方向辅助继电器km8慢加速接触器（第3级）ka21下行起动继电器ka主电路断相和相序保护继电器ka22上行起动继电器ka2开门继电器ka23上下方向辅助继电器ka3关门继电器ka24上行方向继电器ka4开门启动继电器ka261层楼换位继电器ka5开关门启动继电器ka272层楼换位继电器ka6向上平层停站继电器ka283层楼换位继电器ka7开门区域继电器ka294层楼换位继电器ka8向下平层继电器ka305层楼换位继电器ka9司机操作继电器ka311层楼位置继电器ka10检修继电器ka322层楼位置继电器ka333层楼位置继电器kr2s2楼干簧感应器ka344层楼位置继电器kr3s3楼干簧感应器ka355层楼位置继电器kr4s4楼干簧感应器ka361楼指令继电器（轿内操纵箱上）kr2x2楼干簧感应器ka372楼指令继电器（轿内操纵箱上）kr3x3楼干簧感应器ka383楼指令继电器（轿内操纵箱上）kr4x4楼干簧感应器ka394楼指令继电器（轿内操纵箱上）kr5x5楼干簧感应器ka405楼指令继电器（轿内操纵箱上）kr1上平层感应器ka41厅外开门继电器kr2开门区域干簧继电器ka421楼上行召唤继电器kr3下平层感应器ka432楼上行召唤继电器kt1加速延时继电器ka443楼上行召唤继电器kt2减速延时继电器ka454楼上行召唤继电器kt3减速延时继电器ka462楼下行召唤继电器kt4减速延时继电器ka473楼下行召唤继电器kt5快速时间继电器ka484楼下行召唤继电器kt6停层继电器ka495楼下行召唤继电器kt7停层控制继电器ka50蜂鸣继电器kt8停层时间继电器ka51直驶继电器kv电压继电器kr1s1楼干簧感应器q1轿厢顶检修箱上急停开关q2基站厅外钥匙开关sq11称重装置上的超载开关q3底坑安全开关sq12轿厢门联锁开关q4机房控制柜急停开关sq131层站厅门联锁开关q5轿内操纵箱上的钥匙开关sq142 层站厅门联锁开关q6轿顶检修开关sq153层站厅门联锁开关q7照明开关sq164层站厅门联锁开关q8风扇开关sq175层站厅门联锁开关qs主电源开关sq18称重装置满载开关qs1断路器sq19开门2/3时压合的行程开关sb1轿厢内操纵箱上急停按钮sq20关门第一速行程开关sb2直驶按钮sq21关门第二速行程开关sb3警铃按钮sq22安全触板微动开关sb4轿内操纵箱上开门按钮sq23安全触板微动开关sb5轿内操纵箱上关门按钮sq24开门限位开关sb6上行起动按钮sq25关门限位开关sb7下行起动按钮sq26层到位限位开关sb8轿内开门按钮sq27层到位限位开关sb9轿内开门按钮sq28上端站限位开关sb1s1层上行厅外召唤按钮sq29上端站限位开关sb2s2层上行厅外召唤按钮sq30下端站限位开关sb3s3层上行厅外召唤按钮ev轿内风扇sb4s4层上行厅外召唤按钮el1el2萤火灯sb2x2层下行厅外召唤按钮fr1fr2m1快速、慢速热继电器sb3x3层下行厅外召唤按钮fu1fu6熔断器sb4x4层下行厅外召唤按钮hl1hl5分别为（15）层指示灯sb5x5层下行厅外召唤按钮hls上行信号灯sb11楼带灯的轿内指令按钮hl1shl4s上行厅召唤信号灯sb22楼带灯的轿内指令按钮hlx下行信号灯sb33楼带灯的轿内指令按钮hl2xhl5x下行厅召唤信号灯sb44楼带灯的轿内指令按钮hl1hl5轿内（15）楼指令记忆灯sb55楼带灯的轿内指令按钮ha1装于井道中的警铃sq1安全窗开关ha2超载警铃sq2安全钳拉杆动作开关c1c11电容sq3限速器开关r电阻sq4基站行程开关r1r14电阻sq5门开启到位行程开关rs电阻sq6们关闭到位行程开关rx电阻sq7行程开关mdf阻抗sq8行程开关rmd电阻sq9行程开关yb电磁制动装置sq10行程开关2.1.1自动开关门电路电梯的自动门是由一台额定功率为120w,额定电压为110v，额定转速为1000r/min的直流他励电动机m拖动。改变m直枢电压极性来实现电动机的正反转，达到开门与关门的目的。改变m电枢绕组并联的电阻r1（或r2）阻值，来改变电枢电压，实现电动机调速，达到调节开关门速度的目的。图2-3是自动门控制电路。图中ka2为开门继电器，ka3为关门继电器，sq19为开门行程开关，sq20、sq21为关门第一、第二行程开关。从电路可知，改变与m电枢串联的电阻r，可以同时控制和调节开门和关门的速度。一般开关门时初速度快些，当门开至一定距离时再把速度降下来，以减少门在开关到位时与门框的碰撞。在关门时，当关至门宽的2/3时，门碰行程开关sq20，r2电阻被短接一部分，电动机电枢电源下降，关门速度下降；当门关到闭合尚有100-150mm时，压下行程开关sq21，短接了r2大部分电阻，关门速度进一步变慢。图2-3 自动开关门电路 同理，开门时，当门开至行程的2/3时，门压合行程开关sq19，短接r1大部分电阻，电枢电压下降，m减速，开门速度减慢。图中sq24、sq25分别为开门与关门的限位开关。当门开足时，压下限位开关sq24；当门闭合后，压下限位开关sq25。将分别切断ka2和a3线圈电路，触发复原，使m电枢断电，在惯性下进行能耗制动。1.自动开门的控制电梯运行中的开门是待电梯平层后自动开启的。这一自动控制是由干簧感应器实现的。干簧感应器被装在轿厢顶部，随轿厢上下运动，隔磁板由支架固定在电梯导轨上，当电梯欲平层时，隔磁板插入kr2开门区域干簧感应器的缺口内，使干簧管的动断触头复位，接通开门区域继电器k47线圈电路ka7动合触头闭合。电梯平层结束时，运行继电器ka11线圈断电，其动断触头复位，于是开门继电器ka2线圈通过已闭合的门锁继电器ka11动合触头、停层时间继电器kt8断电延时断开触头而通电吸合并自保，ka2触头转换，使m向开门方向旋转，将门自动开启。电梯门从敞开到关闭的时间，一般整定为4-6s，由kt8控制。电阻电容串联支路并联后接入110v直流电压。在ka2动合触头闭合后，kt8线圈通电吸合，电容器两c8极板电压充至110v，当电梯门开启到位时，压下sq24开关，ka2线圈断电释放开始，时间继电器kt8线圈外加直流电源切断，但c8通过电阻r12、r13和kt8线圈放电，使kt8仍不释放。随着放电进行，c8极板电压降低，放电电流减少，kt8线圈电压降低，到小于等于其释放电压时kt8释放，关门动作开始，kt8延时结束。所以，kt8延时时间是从门开启到位，kt8线圈断开直流电源到kt8线圈依靠c8放电维持吸合，直至kt8释放，关门动作开始为止，这也是门敞开的时间，即乘客上下电梯的时间。若在延时即将结束时，尚未开启关门动作之前还有乘客进入。此时，可按下厅外召唤按钮sb1ssb4s、sb2xsb5x中的一个，使厅外开门继电器ka41线圈通电吸合，ka41动合触头闭合，使kt8线圈又通电吸合，c8又充电。当松开厅召唤按钮后，ka41直流电源切除，但由c8对其放电来获得又一次延迟，便于乘客继续出入。同理，按下轿内开门按钮sb8时，也使kt8线圈重新通电吸合，电容c8充电。当松开sb8时，由于c8对kt8线圈放电，获得再次延迟。若欲不等kt8延迟结束，就提前关门，则可按下轿内指令按钮sb1sb5，使c8放电加快，kt8维持吸合时间缩短，关门动作提前进行。2.自动关门的控制从图2-3中可以看出，电梯停靠楼层开门后，经4-6s延时，kt8继圈断电释放。这时起动关门继电器ka5线圈经ka9动断触头 kt8动断触头 过载继电器ka14动断触头 停站继电器kt6动断触头 慢速第一延时继电器kt2动断触头 ka2动断触头而通电吸合。ka5动合触头闭合 ka3线圈通电吸合 ka3触头转换 电动机m向关门方向旋转，拖动电梯门关闭。在关闭过程中，由于行程开关sq20、sq21作用，实现两次减速关门。直至门关闭后，压下行程开关sq25，使ka3线圈断电释放，m进行能耗制动。 当电梯超载时，称重装置上的超载开关sq11压下 超载继电器ka14线圈通电吸合 ka14动断触头断开 ka3线圈断电释放，电梯门无法关闭，电梯也就无法起动。3.门安全电路门在关闭过程中，如乘客或物品碰挤门上安全触版时，安全触版微动开关sq22或sq23压下，其触头闭合，使ka4线圈通电闭合，其动断触头断开ka3线圈电路，随即接通ka2线圈电路，此时，门又被重新开启。待乘客或物品进入轿厢不再触及安全触版时，sq22、sq23复位，ka4、ka2相继断电释放，ka3重新吸合，完成关门动作。4.检修时开关门电梯检修时，由于检修继电器ka10线圈通电吸合，其动断触头断开ka4和ka5线圈电路。此时的开关只能由检修人员操作开门按钮sb4与关门按钮sb5来实现，且为点动控制。2.1.2指层电路与定向控制 电梯指层电路是电梯在连续运行中，发出连续的轿厢位置信号，指示出轿厢所在层站位置。定向电路是按指令确定电梯上行或下行。而电梯运行方向的决定是由电梯位置信号与各层楼召唤信号比较确定的。1. 指层控制电路图2-4是电梯指层电路。图中kr1skr4s、kr2ska5x为层楼干簧感应器，ka31ka35为层楼位置继电器，ka26ka30为各层楼换位继电器。层楼干簧感应器安装在井道内各层楼相应处，隔磁板安装在轿厢顶。电梯平层时，轿厢上的隔磁板正好进入该层干簧感应器空隙中，干簧管内触头复位，于是接通该层位置继电器线圈。位置继电器动合触头闭合，层楼厅门上方及轿厢内位置信号灯亮，表示轿厢位置。而当轿厢再次运行，隔磁板离开干簧感应器时，干簧管内触头动作，层楼位置继电器线圈断电释放。所以，位置继电器发出的轿厢位置信号是简断的。一般情况下要求指层信号不间断，为此，采用换位继电器（具有自保持）电路发出轿厢未知的连续信号。图2-4 电梯指层控制电路与楼层信号指示灯a)控制电路 b)信号指示灯 当轿厢在某层时，在两邻层间，隔磁板不处在感应器内的这段时间位置信号，是由换位继电器来保持的，由指层灯显示出来。该层楼位置继电器线圈通电吸合 动断触头开断 切断邻层换位继电器线圈 结束邻层位置显示和接通本层换位继电器线圈并自保 开始本层位置显示作用。 2.电梯的定向控制 图2-5是电梯定向控制电路。电路由各楼层的换位继电器ka26ka30提供两对动断触头，并且按层楼顺序连接起来，两头分别与上行和下行方向继电器线圈ka24、ka19相接，组成一个定向链。而在每层楼换位继电器两对动断触头的中间连接处与各楼层的轿内指令继电器ka36ka40的动合触头相连，组成指令链。电梯只有上行和下行两个方向，而选择运行方向的依据也只有两个：一是你要去哪层；二是电梯轿厢现在在哪层楼。定向原理；设电梯厅在三楼，则三楼位置继电器圈ka33、换位继电器线圈ka28相继通电吸合 ka28两对动断触头断开 定向链在此断开。若四楼有指令ka39线圈通电吸合 接通上行方向继电器线圈 ka24 电梯上行。若二楼有指令 ka37通电闭合 接通下行方向继电器线圈ka19 电梯下行。下面分析无司机运行状态与有司机运行状态下的自动定向过程。图2-5 电梯定向控制电路（1）无司机运行状态下的自动定向 设电梯停在3楼 ka33线圈通电吸合 ka28线圈通电吸合并自保 ka28动断触头断开 定向链断开 定向链断开。在电梯已定向后，轿内指令和厅外召唤指令都不能改变电梯运行的方向，只有电梯在完成顺向最后一个指令后才能改变电梯运行方向，这就保证了最高层和最底层乘客的乘梯。轿内指令优先厅外召唤定向：分析厅外召唤定向电路可知，电路只有在关门继电器ka3动断触头闭合，停层时间继电器kt8动断触头闭合时召唤定向电路才接通。而ka3是在门关闭到位，压下行程开关sq25时才断电释放，而kt8是在电梯停靠楼层开门后，延时46s后断电释放。所以，当梯门未关闭到位或敞开门延时未结束时，召唤定向不能实现，而轿内指令定向则不受这两对触头的制约，所以轿内指令定向优先于厅外召唤指令。（2）有司机运行状态下自动定向 在有司机控制时，司机操作继电器ka9线圈通电吸合，ka9动合触头闭合。（3）电梯检修时操作上行或下行慢性按钮定向 电梯检修时，合上检修开关q6 检修继电器线圈ka10通电吸合 ka10动断触头开断 按钮sb1、sb2控制电路断开 ka10动合触头闭合 操作轿厢顶检修箱上的上行、下行操作按钮sb8、sb9点动控制 ka21（或ka22）进入轿顶控制电路上、下的检修状态。2.1.3轿厢指令控制与厅外召唤控制 轿厢指令电路是由轿厢内人员通过指令按钮发出指令并保持这一指令，待这一指令完成后并消除该指令的电路。厅外召唤电路，是由厅外乘梯人员通过厅外召唤按钮发出呼梯信号，并登记和记忆，待完成召唤指令后消除这一呼梯信号。1.轿厢指令控制图2-6是轿内指令与记忆灯电路。图2-6a中sb1sb5分别是15层楼带有指示灯的轿内指令按钮，安装在轿内操纵箱上，ka36ka40相应为各楼层指令继电器，r为消号电阻；图2-6b中hl1hl5为轿内指令记忆灯。图2-6 轿内指令与记忆灯电路a)轿内指令电路 b)记忆灯电路2.厅外召唤控制 图2-7是厅外召唤电路和指示灯。图2-7a中sb1ssb4s为厅外上行召唤按钮，sb2xsb5x为厅下行召唤按钮继电器，ka46ka49为下行召唤继电器，ka50为只有司机操作工作状态下才起作用的蜂鸣继电器，图2-7b中hl1shl4s相应是上行厅召唤信号灯，hl2xhl5x分别为下行各厅召唤信号。厅门外召唤电路与指示灯）厅门外召唤电路）厅门外召唤指示灯 由图2-7a可知，所有下召唤消号电阻rx，都经过其对应的换位继电器ka27ka30动合触头汇接成一点。而上行辅助继电器ka24线圈在电梯下行过程中一直处于断电释放状态，ka24动合触头开断，使ka13线圈也处于断电释放状态。所以，当电梯到达某层站时该站层位置继电器线圈通电吸合对应的换位继电器线圈通电吸合消除召唤信号电路接通召唤信号消号电阻rs是经过其对应层站的换位继电器ka26ka29的动合触头，汇接在另一点，再经二极管，ka20、ka13动断触头接通电路。但在下行时ka20线圈通电吸合，其动断触头是断开的，所以电梯下行时不能消除上召唤信号。这就是顺向停车消除召唤信号，对反向召唤信号不消除。2.1.4电梯的起动加速和减速平层控制 电梯从某层站起动运行，到某层站停站。其运行过程是：电梯电动机m1松闸起动、加速、快速稳定运行、进入停站楼层区域的减速，进入平层区的制动停车、抱闸、停层。 图2-8是交流双速电梯的主电路图。图中km1为上行接触器，km2为下行接触器，km3为快速接触器，km4为慢速接触器，km5为快速加速接触器，km6、km7、kn8为慢速第一、二、三减速接触器。在m1轴上装有电磁制动装置，制动器线圈为yb，yb串入电阻，减小yb线圈电流，以减小制动器松闸时的能耗。图2-8 交流双速电梯主电路图图2-9是交流双速电梯主拖动电梯控制电路图，图2-9a为直流控制电路，图2-9b为交流控制电路。图2-9 交流双速电梯主拖动电梯控制电路图a)直流控制电路b)交流控制电路1.减速平层控制电梯的减速控制，按指令信号分为：按下轿内指令按钮，电梯停在乘客前往楼层的减速控制；按下厅外召唤按钮，电梯停在乘客登楼梯层的减速控制。图2-10是电梯减速平层控制电路，为了分析电路清晰可见，凡属本图外的相关元件元件均见图2-2.图2-10 电梯减速平层控制电路（1）厅外召唤指令的减速控制 （2）平层与停层控制 平层与停层时使上行或下行接触器km1或km2断电释放 m1和电磁制动器yb线圈失电，实现制动抱闸，电梯停于某层站。平层是使电梯停层时，轿厢底与层站地面在同一水平面上，这样便于乘客或物品的出入。为了保证电梯的平层准确度，通常在轿厢顶设置了平层器。平层器由三个干簧感应器组成，由上至下分别为上平层感应器kr1、门区感应器kr2、下平层感应器kr3，图2-11为平层装置与过载保护电路。电梯慢速稳定运行时，轿厢继续上行，装在轿厢顶上的平层感应器kr1首先进入装在，3楼井道内的平层隔磁板中，使kr1动断触头复位 上平层继电器线圈ka6通电吸合 ka6动合触头闭合 上行继电器km1线圈通电吸合并自保 电梯继续上升。当开门区域干簧感应器kr2进入平层隔磁板，kr2动断触头复原 门区继电器线圈ka7通电吸合 ka7动断触头开断 断开了km1线圈的另一条自保持电路，同时也为自动开门做准备。但由于km1仍有上述第一条自保电路通电，故轿厢继续上行。当下平层干簧感应器kr3进入平层隔磁板时，kr3动断触头复位 下平层继电器线圈ka8通电吸合 ka8动断触头开断 上行接触器km1失电释放 m1断开电源、电磁制动线圈yb断电 制动器抱闸，平层结束，电梯停止运行。在制动器线圈yb两端并联了一个电阻r9，供yb断电时产生自感电动势释放电用。图2-11 电梯平层装置与过载保护电路若电梯发生上行超越平层装置，上平层干簧感应器kr1离开井道中的平层隔磁板 kr1动断触头开断 上平层继电器线圈ka6断电释放 ka6动合触头开断 上行继电器km1线圈断电释放 km1动断触头复原 下行继电器km2（经ka10、km3、ka6、ka13动断触头、仍闭合的ka8动合触头、km1动断触头）线圈通电吸合 电梯下行进行反向平层 直至ka6线圈通电吸合 ka6动断触头开断 断开km2电路，实现平层为止。2.2交流双速集选控制电梯综合运行分析下面以电梯停在底层且处在未定向状态，此时4楼有人在厅外向上召唤电梯，以去5楼为例，对电梯运行的全过程进行分析，电梯运行过程的流程图如图2-12所示，电气控制电路如图2-2所示。（1）楼厅外召唤，电梯自动定向“上行”乘客在4楼厅外按下厅外召唤按钮sb4s 上召唤继电器线圈ka45通电吸合并自保 ka45动合触头闭合 电梯上行方向继电器线圈ka24经l+、已闭合的kv动合触头，ka10动断触头，ka3、kt8动断触头，二极管，ka45动合触头，ka29、ka30、ka21、km2、ka19动断触头通电吸合。电梯停在底层，干簧感应器kr1s触头复原，1楼位置继电器线圈ka31、1楼换位继电器线圈ka26通电吸合，ka26动断触头开断，切断了自动定向电路的定向链，电梯自动定为“上行”。图2-12 电梯运行控制过程的流程图（2）电梯起动、加速、稳定运行（3）轿厢进入4楼区的减速、平层、停在4层，消除4楼召唤信号（4）开门、延时 电梯到达4楼，门区干簧感应器2kr动断触头复位 继电器ka47线圈通电吸合 ka7动合触头闭合 平层结束时 运行继电器线圈ka11断电释放 开门继电器线圈ka2经ka7动合触头（已闭合）、门锁继电器ka17（已闭合）、停层时间继电器k18断电延时断开触头，ka11、kt4、ka3、sq4动断触头而通电吸合并自保 门电动机m接通电源向开门方向旋转，轿门和厅门同时开启 当门开至2/3时，压下行程开关sq19 m电枢电压降低而减速 当门开足时，压下行程开关sq24 ka2动合触头复原m能耗制动，门开到位，乘客进入轿厢。 停层时间继电器kt8从门开足，ka2断电释放开始，经46s延时结束而复位，关门起动继电器线圈ka5、关门继电器线圈ka3相继通电吸合 m向关门方向旋转，拖动电梯门关闭 当门关至2/3时，sq20被压下 短接r2的一部分 m减速；当门关到尚有100mm150mm处时，行程开关sq21被压下 又短接r2的一部分 m再次减速；当门关闭后，行程开关sq25被压下 ka3线圈失电释放 ka3动断触头复原 m进行能耗制动，关门完成。（5）乘客欲去5楼，电梯起动加速，快速运行至5楼乘客进入轿厢，按下轿内指令按钮5sb（图2-2中轿内指令电路） 指令继电路线圈ka40通电吸合。而此时4楼位置继电器线圈ka34（图2-2中指层控制电路）已通电吸合 ka34动合触头闭合 换位继电器线圈ka29通电吸合 ka29动断触头开断 图2-2中自动定向电路的定向链断开 上行方向继电器线 圈ka24通电吸合并自保 起动继电器线圈ka13（图2-2中起动运行电路）、上行方向接触器km1、快速接触器km4均通电吸合，而电磁制动器yb通电吸合 松闸 m1减压起动；运行继电器线圈ka11、运行辅助继电器线圈ka12通电吸合 ka11动断触头开断 加速延时继电器线圈kt1断电释放 kt1动断触头延时闭合 加速接触器km5线圈通电吸合 km5动合触头闭合 短接rl m1进入快速运行。（6）减速平层到5楼当电梯上行进入5楼区域，由于平层干簧感应器作用，使图2-2中指层控制电路的5楼位置继电器线圈ka35、换位继电器线圈ka30、自动定向运行继电器线圈ka16相继通电吸合，m1经能耗制动，由kt2、kt3、kt4时间继电器控制，而进入慢速运行。电梯进入平层区，由于下平层干簧感应器kr3的作用，下平层继电器线圈ka8通电吸合，km1断电释放，m1和yb断电，抱闸制动，平层结束，电梯准确停在5楼。2.3 plc的选型及输入、输出端口安排 通过清点需接入plc的各类信号，可以计算出所需的输入、输出点数分别为34点和30点，故选择s7200系列cpu226为主体机，扩展一只16输入/16输出（em223）的混合数字量模块组成系统。各输入口实际安排如表2-4所示。表2-4 五层电梯plc控制输入表i0.0门锁i1.0开门到位i2.05楼内选i3.02楼下行i0.1自动i1.1关门到位i2.11层感应器i3.13楼上行i0.2检修i1.2上行限位i2.22层感应器i3.23楼下行i0.3开门i1.3下行限位i2.33层感应器i3.34楼上行i0.4关门i1.41楼内选i2.44层感应器i3.44楼下行i0.5上行启动i1.52楼内选i2.55层感应器i3.55楼下行i0.6下行启动i1.63楼内选i2.61楼上行i3.6上平层感应器i0.7基站i1.74楼内选i2.72楼上行i3.7下平层感应器i4.0防夹i4.1超载各输出口实际安排如表2-5所示。表2-5 五层电梯plc控制输出表q0.0上行q1.0开门q2.0下行指示q0.1下行q1.1关门q2.11层内选记忆指示q0.2高速q1.21层层楼指示q2.22层内选记忆指示q0.3低速q1.32层层楼指示q2.33层内选记忆指示q0.4启动加速q1.43层层楼指示q2.44层内选记忆指示q0.5制动减速1级q1.54层层楼指示q2.55层内选记忆指示q0.6制动减速2级q1.65层层楼指示q2.61楼上呼记忆q0.7制动减速3级q1.7上行指示q2.72楼上呼记忆q3.02楼下呼记忆q3.13楼上呼记忆q3.23楼下呼记忆q3.34楼上呼记忆q3 .44楼下呼记忆q3.55楼下呼记忆输入/输出扩展分配如表2-6所示表2-6 i/o扩展分配表单元i/o分布cpu226i0.0 i0.1 i0.2 i0.3 i0.4 i0.5 i0.6 i0.7 i1.0 i1.1 i1.2 i1.3 i1.4 i1.5 i1.6 i1.7i2.0 i2.1 i2.2 i2.3 i2.4 i2.5 i2.6 i2.7q0.0 q0.1 q0.2 q0.3 q0.4 q0.5 q0.6 q0.7 q1.0 q1.1 q1.2 q1.3 q1.4 q1.5 q1.6 q1.7em223i3.0 13.1 i3.2 i3.3 i3.4 i3.5 i3.6 i3.7 i4.0 i4.1q2.0 q2.1 q2.2 q2.3 q2.4 q2.5 q2.6 q2.7q3.0 q3.1 q3.2 q3.3 q3.4 q3.5 第3章 基于plc实现五层电梯控制系统梯形图的设计可以分成几个环节进行，然后再将这些环节组合在一起，行程完整的梯形图。3.1开关门环节 电梯的开关门存在以下几种情况：1、电梯投入使用前的开门。此时电梯位于基站，将开关钥匙插入sa2内，旋转至开梯位置，电梯应自动开门，乘客或司机进入轿厢，选层后电梯自由运行。2、电梯检修时的开关门。检修状态下，开关门均为手动状态，由开关门按钮sb1、sb2实施开门与关门。3、电梯自动运行停层时的开门。电梯在停车时，至平层位置，m4.5接通，电梯应开始开门。4、防夹超载开门。当东西在关门的过程中，如有东西夹在门上，则电梯在关门的过程中关不上，会使i4.1接通；或电梯超载，轿厢底下的称重开关i4.2接通，使程序中的m4.7接通，则电梯重新开门。5、呼梯开门。电梯到达某层站后，如果没有人继续使用电梯，电梯将停靠在该层站待命，若有人在该层站呼梯，电梯将首先开门，以满足用梯的要求。若其他层站有人呼梯，电梯将首先定向，并起动运行，到达呼梯楼层时再开门，此时的开门按停层开门处理。开门环节的梯形图如图3-1所示。图3-1 开门环节梯形图6、电梯停用后关门。此时电梯到达基站，乘客或司机离开轿厢，电梯自动关门，司机将开、关梯钥匙插入sa2，旋转到关梯位置，电梯的安全回路被切断，plc停止运行，电梯被关闭。7、电梯自动运行时的关门。停站时间继电器t37延时结束时，电梯应自动关门。停站时间未到时，可通过关门按钮实现提前关门。考虑检修状态时的关门，则关门环节的梯形图如图3-2所示。图3-2 关门环节梯形图3.2层楼信号的产生与清除环节 当电梯位于某一层时，指层感应器产生该楼层的信号，以控制指层灯的状态离开该层时，该层楼信号应被新的层楼信号（上一层或下一层）所取代。其梯形图如图3-3所示。图中当层的层楼辅助继电器是用上层或下层的层楼信号关断的。图3-3 层楼信号产生与消除环节梯形图3.3停层信号的登记与消除环节 乘客或司机通过对轿厢内操纵盘上15层选层按钮的操作，可以选择欲去的楼层。选层信号被登记后，选层按钮下的指示灯亮。当电梯到达所选的楼层后，停层信号即被消除，指示灯也应熄灭。其梯形图如图3