毕业设计（论文）-基于PLC的电梯控制系统设计.doc

（2011 届）届） 本科毕业设计（论文）资料本科毕业设计（论文）资料 题题 目目 名名 称：称： 基于基于 PLC 的的电电梯控制系梯控制系统设统设 计计 学学 院（部）：院（部）： 电电气与信息工程学院气与信息工程学院 专专 业业： ： 学学 生生 姓姓 名：名： 班班 级级： ： 学号学号 指指导导教教师师姓名：姓名： 职职称称 最最终评终评定成定成绩绩： ： 湖南工业大学教务处湖南工业大学教务处 - 1 - 目目 录录 第一部分 过程管理资料 一、2010 届毕业设计（论文）课题任务 书(2) 二、湖南工业大学本科毕业设计（论文）开题报 告(4) 三、本科毕业设计（论文）中期报 告(1) 四、毕业设计（论文）指导教师评阅 表(1) 五、毕业设计（论文）评阅教师评阅 表(1) 六、毕业设计（论文）答辩及最终成绩评定 表(1) 第二部分 设计说明书 七、设计说明书(40) - 2 - - 3 - 2011 届届 本科毕业设计（论文）资料本科毕业设计（论文）资料 第一部分第一部分 过过程管理程管理资资料料 - 4 - 2011 届届毕业设计毕业设计（ （论论文）文）课题课题任任务书务书 学院（部）：电气与信工程学院 专业：信息工程 指导教师 学生姓名 课题名称基于 PLC 的电梯控制系统 内 容 及 任 务 本文利用西门子公司 S7-300 系列可编程控制器（PLC） ，以四层楼电梯为 设计对象，一方面通过采集电梯的各种输入信号，包括电梯的位置、状态、内 外指令的按钮信号、门锁信号、门区信号、井道内的强迫减速信号、防冲信号 以及消防信号等。另一方面把采集到的信号进行计算和处理给出电梯的楼层信 号和速度信号，并驱动相应的开关门信号、方向继电器和抱闸继电器，以控制 电梯的运行。主要任务包括：熟练掌握 PLC 器件的结构与工作原理；能够用 PLC 的编程语言进行编程；通过对工程实例的模拟，熟练地掌握 PLC 的编程和 程序调试方法，掌握电梯控制系统采用轿厢内外按钮控制的编程方法 拟 达 到 的 要 求 或 技 术 指 标 利用 PLC 内的条件跳转和主控制指令，把对电梯的控制程序划分为几个程 序段：检修控制、正常加速和稳速段、减速爬行段、以及开关门阶段（如图 1.2） 。当给电梯送电时，PLC 就开始扫描电梯的所有输入、输出信号，检测电 梯的安全回路是否接通、厅门轿门是否关闭、电梯处在何种状态。正常自动状 态时，PLC 检测门锁是否接通，若门锁不通则给出关门信号，控制电梯关门； 当门锁接通时，进入待机状态，此时收到指令信号电梯即起动。当电梯到达减 速楼层时，通过比较楼层的基数脉冲和换速点脉冲是否相等，相等时给出电梯 减速信号,电梯减速运行；判断电梯是否到达平层区，若到达平层区，则给出 平层、开门信号；否则电梯继续减速。 起止日期工作内容 2010.12-2011.1查阅相关资料，写出开题报告。 2011.3-2011.4生产实习，了解和熟悉课题相关内容。 2011.4-2011.6 课题设计，写出初步设计书，并开发相应软件。 进 度 安 排 2011.6-2011.7毕业设计定稿、完善、答辩及总结。 - 5 - 主 要 参 考 资 料 1 袁任光.可编程序控制器(PLC)应用技术与实例M.广州：华南理工大学 出版社，2000. 2 杨元源.可编程控制器原理与应用M.北京：电子工业出版社，2004. 3 廖常初S7-300/400PLC 应用技术M北京：机械工业出版社，2005 4 汪晓平.可编程控制器系统开发实例导航M.北京：人民邮电出版社， 2004:279-324. 5谢克明，夏路易可编程控制器原理与程序设计M北京：电子工业出 版社，2002 系（教研室） 意见 签名： 年 月 日 学院（部） 主管领导意 见 签名： 年 月 日 - 6 - 湖湖 南南 工工 业业 大大 学学 本科毕业设计（论文）开题报告本科毕业设计（论文）开题报告 （2011 届） 学学 院（部）：院（部）： 电电气与信息工程学院气与信息工程学院 专专 业业： ： 信息工程信息工程 学学 生生 姓姓 名：名： 班班 级级： ： 学号学号 指指导导教教师师姓名：姓名： 职职称称 年 月 日 - 7 - 题目：基于 PLC 的电梯控制系统设计 1. 结合课题任务情况，查阅文献资料，撰写 15002000 字左右的文献综述 随着城市建设的不断发展，高层建筑的不断增多。电梯作为高层建筑中垂直运 行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。而电梯质量的好坏,在很大程度上取决 于控制系统的质量。 目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成 电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能， 拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现 信号控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。微机控制系 统在智能控制方面有较强大的功能,但也存在一定的不足之处,即抗干扰性差,系统设 计较复杂,一般维修人员难以掌握其维修技术,这些都限制了微机控制系统应用的广 泛性。而 PLC 控制系统由于运行可靠、使用维修方便、抗干扰性强等优越性,成为目 前在电梯控制系中使用最多的控制方式。 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。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。自 1969 年针对工业自动控制的特点和需要 而开发的第一台 PLC 问世以来，迄今己 30 多年，它的发展虽然包含了前期控制技术 的继承和演变，但又不同于顺序控制器和通用的微机控制装置。它不仅充分利用微 处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电气操作维 护人员的技能和习惯，摒弃了微常用的计算机编程语言的表达方式，独具风格地形 成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和软件结构，使用户程序的编制清晰 直观、方便易学，调试和查错都很容易。而且用户程序的编制、修改和调试不需要 具有专门的计算机编程语言知识。这样就破除了“电脑”的神秘感，推动了基于 PLC 的电梯控制系统设计。 PLC 在现代工业自动化控制中是最值得重视的先进控制技术，现已成为现代工 业控制三大支柱(PLC、CADCAM、ROBOT)之一。具有可靠性、逻辑功能强、体积小、 可在线修改控制程序、远程通信联网功能。PLC 的应用深度和广度已经成为一个国 家工业先进水平的重要标志之一。它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 - 8 - 制更平稳、可靠，抗干扰性能增强、机械与电气部件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。 在国外，已“法规”实行电梯制造、安装和维修一体化，实行由各制造企业认可的、 法规认证的专业安装队伍维修单位，承担安装调试、定期维修和检查试验，从而为 电梯运行的可靠性和安全性提供了保证。因此，可以说乘坐电梯更安全。美国一家 保险公司对电梯的安全性做过认真地调查和科学计算，论是：乘电梯比走楼梯安全 5 倍。掘资料统计，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 亿人次之多” 。中国电梯在亚洲市场占有越来越重要的位置，每年 销售量己达 l 万台左右，约占亚洲市场的 150，一些合资企业在出口创汇方面也 做出了贡献。 总之，电梯控制技术是比较复杂的，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了 广阔的空间。有些生产企业开发了紧急供电装置、防火厅门、地震控制、自检测以 及语言合成等电梯新功能；对机械系统采用了新结构、新材料、新技术和新工艺。 和国外先进技术水平相比，虽然还存在一定差距，但国内电梯技术正以迅猛的发展 速度赶超世界先进水平。中国电梯在亚洲市场占有越来越重要的位置，每年销售量 己达 l 万台左右，约占亚洲市场的 150，一些合资企业在出口创汇方面也做出了 贡献。 2. 选题依据、主要研究内容、研究思路及方案 选题依据：近年来, 随着建筑业的蓬勃发展，高层建筑和智能化建筑的不断涌 现，人们对电梯提出了越来越高的要求，可编程控制器(PLC)是面向用户的专用工 业控制计算机，具有许多明显的特点，使用 PLC 进行电梯的电气控制是必然的趋势。 由于电梯质量的好坏,在很大程度上取决于控制系统的质量。电梯控制系统主要采用 以下三种控制方式:一是继电器控制系统；二是 PLC 控制系统；三是微机控制系统。 继电器控制系统由于故障率高,控制方式不灵活及功率消耗大等缺点,目前已逐渐被 人们所淘汰。微机控制系统虽然在智能控制方面有较强大的功能,但也存在一定的不 足之处,即抗干扰性差,系统设计较复杂,一般维修人员难以掌握其维修技术,这些都 限制了微机控制系统应用的广泛性。而 PLC 控制系统由于运行可靠、使用维修方便、 抗干扰性强等优越性,成为目前在电梯控制系中使用最多的控制方式。 主要研究内容：本文利用西门子公司 S7-300 系列可编程控制器（PLC） ，以四层 楼电梯为设计对象，一方面通过采集电梯的各种输入信号，包括电梯的位置、状态、 内外指令的按钮信号、门锁信号、门区信号、井道内的强迫减速信号、防冲信号以 及消防信号等。另一方面把采集到的信号进行计算和处理给出电梯的楼层信号和速 度信号，并驱动相应的开关门信号、方向继电器和抱闸继电器，以控制电梯的运行。 - 9 - 研究思路及方案：.利用 PLC 内的条件跳转和主控制指令，把对电梯的控制程序 划分为几个程序段：检修控制、正常加速和稳速段、减速爬行段、以及开关门阶段。 当给电梯送电时，PLC 就开始扫描电梯的所有输入、输出信号，检测电梯的安全回 路是否接通、厅门轿门是否关闭、电梯处在何种状态。正常自动状态时，PLC 检测 门锁是否接通，若门锁不通则给出关门信号，控制电梯关门；当门锁接通时，进入 待机状态，此时收到指令信号电梯即起动。当电梯到达减速楼层时，通过比较楼层 的基数脉冲和换速点脉冲是否相等，相等时给出电梯减速信号,电梯减速运行；判断 电梯是否到达平层区，若到达平层区，则给出平层、开门信号；否则电梯继续减速。 3. 工作进度及具体安排 2010.12-2011.1 查阅相关资料，写出开题报告 2011.3-2011.4 生产实习，了解和熟悉课题相关内容。 2011.4-2011.5 课题设计，写出初步设计书，并开发相应软件。 2011.6-2011.7 毕业设计定稿、完善、答辩及总结。 4.指导教师意见 指导教师： 年 月 日 说明：开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告 应在导师指导下，由学生填写，将作为毕业设计（论文）成绩考查的重要依据，经导师审查后签 - 10 - 署意见生效。 - 11 - 本科本科毕业设计毕业设计（ （论论文）中期文）中期报报告告 填表日期： 2011 年 4 月 日 学院（部） （公章） 电气与信息工程 学院 班 级 学生姓名 课题名称：基于 PLC 的电梯控制系统设计 课题主要任务： 1）了解 PLC 在电梯控制系统中的应用背景，意义及内容。 2）了解电梯控制系统的组成、功能和设计要求以及实现方式。 3）电梯控制系统的主要硬件选型和实现。 4）控制系统的软件设计 1、简述开题以来所做的具体工作和取得的进展或成果 1）查找相关资料了解 PLC 在电梯控制系统中的应用背景，意义和课题的提出。 2）对电梯的基本结构及控制系统的组成，功能和设计要求的了解 3) 对 PLC 的基本结构和特点的了解以及 PLC 编程和设计方法的学习和掌握。 4）根据控制要求确定电梯调度原则和系统实现方式。 2、下一步的主要研究任务，具体设想与安排 下一步主要进行控制系统的硬件设计，PLC 具体型号的选择及 I/O 点数分配，然 后进行相应的软件设计并画出相应梯形图 。 3、存在的具体问题 由于对 PLC 硬件系统工作原理不熟悉以及系统中各种输入信号和输出信号之间 的关联性很强，逻辑关系处理起来非常复杂，这就给 PLC 的编程带来很大难度。 4、指导教师对该生前期研究工作的评价 指导教师签名： 日 期： - 12 - 毕业设计毕业设计（ （论论文）指文）指导导教教师评阅师评阅表表 学院（部） （公章）： 学生姓名 学 号 班 级 专 业信息工程专业方向 指导教师 姓 名 课题名称基于 PLC 的电梯控制系统 评阅项目评阅项目标准标准满分满分得分得分 业务能力业务能力 与水平与水平 有收集、综合和正确利用各种信息并获取新知识的能力。 能应用所学的基础理论与专业知识，独立分析和解决实际 问题，完成了任务书规定的任务，所得结论具有应用或参 考价值，工作中有创新意识。 30 论文质量论文质量 条理清晰，结构严谨；文笔流畅，语言通顺；方法正确， 分析、论证充分；设计、计算正确，工艺可行，设计图纸 质量高，标准使用规范；专业名词术语准确。 30 规规 范范 化化 技术材料齐全，论文撰写符合本科毕业设计（论文）撰 写规范的要求。 20 外语水平外语水平 英文摘要写作水平高。 10 工作态度工作态度 严肃认真，刻苦勤奋，善于与他人合作。 10 综合评价： 是否同意参加答辩： 同意按期答辩 延期答辩 不同意答辩 指导教师评定成绩分值： 指导教师签字： 年 月 日 - 13 - 毕业设计毕业设计（ （论论文）文）评阅评阅教教师评阅师评阅表表 学院（部） （公章）：电气与信息工程学院 学生姓名 学 号 班 级 专 业 专业方向 课题名称基于 PLC 的电梯控制系统设计 评审项目评审项目指指 标标满分满分得分得分 选选 题题 体现专业内容；具有实际或理论意义；难易程度合适。 10 工工 作作 量量 完成任务书规定的内容，工作量饱满。 10 业务能力业务能力 与水平与水平 有收集、综合和正确利用各种信息并获取新知识的能力。 能应用所学的基础理论与专业知识，分析和解决实际问 题，完成了任务书规定的任务，所得结论具有应用或参 考价值，工作中有创新意识。 30 论文质量论文质量 条理清晰，结构严谨；文笔流畅，语言通顺；方法正确， 分析、论证充分；设计、计算正确，工艺可行，设计图 纸质量高，标准使用规范；专业名词术语准确。 30 规规 范范 化化 技术材料齐全，论文撰写符合规范要求。10 外语水平外语水平 英文摘要写作水平高。10 针对论文提问： 1、 2、 3、 评 分： 是否同意参加答辩 同意按期答辩 延期答辩 不同意答辩 评阅人签名： 年 月 日 - 14 - 毕业设计毕业设计（ （论论文）答文）答辩辩及最及最终终成成绩评绩评定表定表 学院（部） （公章）： 说明：最终评定成绩a+b+c，三个成绩的百分比由各学院（部）自己确定。 学生姓名 学号 班 级 答辩 日期 课题名称基于 PLC 的电梯控制 指导 教师 评 定 成 绩 评 定分值教师 1 教师 2 教师 3 教师 4 教师 5 小计 课 题 介 绍 思路清晰，语言表达准确， 概念清楚，论点正确，实 验方法科学，分析归纳合 理，结论严谨，设计（论 文）有应用价值。 30 答 辩 表 现 思维敏捷,回答问题有理 论根据，基本概念清楚， 主要问题回答准确、深入, 知识面宽。 70 合 计 100 答 辩 评 分 分值： 答辩小组长签名： 答辩成绩 a： 40 指导教师评分分值： 指导教师评定成绩 b： 30 评阅教师评分分值： 评阅教师评定成绩 c： 30 最终评定成绩： 分数： 等级： 答辩委员会主任签名： 年 月 日 2011 届届 本科毕业设计（论文）资料本科毕业设计（论文）资料 第二部分第二部分 毕业论毕业论文文 （2011 届）届） 本科毕业设计（论文）本科毕业设计（论文） 基于 PLC 的电梯控制系统设计 学学 院（部）：院（部）：电电气与信息工程学院气与信息工程学院 专专 业业： ： 学学 生生 姓姓 名：名： 班班 级级： ： 学号学号 指指导导教教师师姓名：姓名： 职职称称 最最终评终评定成定成绩绩 2011 年 月 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 基于PLC的电梯控制系统设计 学 院（部）： 电气与信息工程学院 专 业： 学 号： 学 生 姓 名： 指导教师姓名： 2011 年 月 湖南工业大学本科毕业设计（论文） I 摘 要 随着城市现代化进程的突飞猛进，电梯作为一种安全、高效、迅捷的垂直运输设 备己于人们的日常生活密不可分。随着智能控制技术的发展，电梯控制技术经历了从 继电器控制到 PLC 控制和微机控制的历程.可编程控制器（PLC）由于具有可靠性高、 功能强大等特点已经成为电梯微机控制系统的核心。 本文先对课题研究的背景，PLC 在电梯控制中的应用以及发展前景等作简单的介 绍，然后对电梯的基本结构，控制系统的实现方式进行阐释，从而对电梯有初步的了 解。进而介绍了可编程控制器的发展、基本结构、工作原理、选型及应用以及变频器 变频器的矢量控制原理、电梯变频调速的特点。 针对电梯运行特点，设计采用了顺序控制分析方法和面向对象的模块化分析设计 方法。选用功能强大、先进的西门子(Siemens) S7-300PLC、西门子 S7-PLCSIM 仿真 软件。电梯系统设计以 PLC 控制系统为主要研究对象，通过分析研究电梯运行原理、 控制要求，做好 PLC 输入/输出(I/O)端口配置，利用软 PLC 技术，设计出梯形图 LAD (Ladder Diagram)控制程序，并对电梯的开关门控制、厅内外召唤登记及除控制、平 层控制、选层及电梯运行过程等进行仿真、监控。 关键词：电梯控制，可编程逻辑控制器，梯形图 湖南工业大学本科毕业设计（论文） II ABSTRACT With the rapid process of urban modernization, elevator as a safe, efficient, rapidvertical transport equipment has been inextricably linked to peoples everyday lives.With intelligent control technology, elevator control technology is developed from therelay control to the PLC control and microcomputer control. The programmable logic controller has already become the core of the elevator microcomputer control system because of its high reliability and formidable function and so on the characteristics. This article introduces the development of the elevator and the characteristics of the elevator with the present situation, and the design of the objectives, contents and significance. At first gives the types, composition, which hopes to have a preliminary understanding of the lift. And then describes the PLCs stage of development, the basic structure and working principle, PLCs selection and application, describing vector control principle of the inverter and VVVF elevator control features. Operational features for elevators, the elevator system is designed according to the object-oriented program design method and sequence method.Design includes elevator control technology, program design of PLC elevator control,simulation of elevator program, monitoring for virtual elevator operation.Design uses powerful, advanced Siemens S7- 300PLC, Siemens S7-PLCSIM simulation software to achieve soft-PLC control and simulation. Consider PLC control system as simulative object, elevator system is designed. Abased on the analysis of the operation principle of elevator and requirements of control, we should assign port configurationto PLC input/output (I/O), design LAD (Ladder Diagram) control program. There are many elevator control modules need to simulate，such as the module of door movement control, the module of register and cancel the instructions from the cabinand station hall, the module of choose station and direction, and so on. Keywords: elevator controlling, programmable logic controller, inladder diagram 目 录 第 1 章 绪论.1 1.1 课题研究背景 .1 1.2 国内外发展状况 .1 1.3 PLC 在电梯控制系统中的应用以及发展前景.2 第 2 章 电梯的相关知识 .4 2.1 电梯的基本结构 .4 2.1.1 电梯的机械系统 .5 2.1.2 电梯的电气控制系统 .6 2.2.3 电梯的安全保护系统 .6 2.2 电梯控制系统的实现方式 .7 2.2.1 继电器逻辑控制实现方式 .7 2.2.2 无触点逻辑控制实现方式 .7 2.2.3 计算机控制实现方式 .8 第 3 章 可编程逻辑控制器 .8 3.1 可编程逻辑控制器产生和发展 .8 3.1.1 PLC 的由来.8 3.1.2 PLC 发展的几个阶段.9 3.2 可编程逻辑控制器基本结构 .9 3.3 可变逻辑控制器的工作原理 .10 3.4 西门子 S7-300PLC 产品介绍 .11 第 4 章 控制系统硬件设计 .12 4.1 控制系统的主要硬件选型及实现 .12 4.1.1 系统硬件结构 .12 4.1.2 变频调速系统的分析及选择 .13 4.2 PLC 控制电梯系统 I/O 点数分配.14 第 5 章 电梯控制系统程序设计与实现 .16 5.1 电梯的控制功能及流程图设计 .16 5.2 电梯控制系统基本功能梯形图分析 .19 5.2.1 平层判断及电梯运行程序.19 5.2 .2 楼层指示程序.20 5.2.3.开/关门控制 .22 5.2.4 内呼信号登记及消除.23 5.5.5 外呼信号登记及消除控制梯形图 .25 5.5.6 选层定向及反向截梯.28 5.5.7 电梯故障报警.29 结 论 .30 参考文献 .31 致 谢 .32 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 1 第 1 章 绪论 1.1 课题研究背景 信息科学与技术的迅速发展和广泛应用，深深地改变人类生产、生活的各个方面。 人类社会生产力的发展和人们生活质量的提高越来越得益于科学技术的发展。自动化 科学与技术涉及到信息的检测、分析、处理、和控制等各个方面，是信息科学技术的 重要组成部分。在我国经济建设的进程中，工业化进程是不可逾越的发展阶段。在这 个过程中，自动化科学与技术起着不可替代的作用。 电梯是高层宾馆、商店、住宅、和厂房和仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的 交通工具。近年来，随着建筑业的蓬勃发展，高层建筑和智能化建筑的不断涌现，人 们对电梯提出了越来越高的要求。作为一种安全、高效、迅捷的垂直运输设备己于人 们的日常生活密不可分。随着智能控制技术的发展，电梯控制技术经历了从继电器控 制到 PLC 控制和微机控制的历程。电梯控制已成为楼宇智能控制、工艺过程控制的典 型实例。与此同时，随着自动化技术的快速发展，也极大地促进了电梯控制技术的进 步, 大量先进的控制技术应用于电梯控制系统,。 其中 PLC 技术由于具有可靠性高、抗干扰能力强、功能强大、可扩展性强、成本 低等优点被广泛应用。社会对掌握 PLC 技术的人才需求也与日俱增，由可编程逻辑控 制器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，采用 PLC 控制的电 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任务，已成为电梯控制 的发展方向。 总之，可编程逻辑控制器的使用为电梯控制提供了广阔的使用空间。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，机械与电子 部件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 已成为电梯控制的关键技术。 1.2 国内外发展状况 在经济不断发展，科学技术日新月异的今天，楼的高度已和经济发展同样的速度 成长起来。电梯作为建筑物内的主要运输工具，像其他的交通工具一样，已经成为我 们日常生活的一个不可缺少的组成部分。一个国家的电梯需求总量，主要受其经济增 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 2 长速度、城市化水平、人口密度及数量、国家产业结构等综合因素的影响。在全球经 济持续低迷的情况下，我国国民经济仍然以较高的速度持续增长，城市化水平不断提 高。这从客观上导致了我国电梯行业的空前繁荣景象，我国已经成为全球最大的电梯 市场。上世纪 80 年代以来，随着经济建设的持续高速发展，我国电梯需求量越来越 大。总趋势是上升的，目自口进入了“第三次浪潮” ，2004 年总产量超过了 8 万台， 而且目前还没有减速的迹象。从 1949 年建国以来全国共生产安装了 6l 万多台电梯。 尽管如此，我国的电梯远未达到饱和的程度。全世界平均 1000 人有 l 台电梯，我国 如果要达到这个水准，还需要增加 70 万台。到那时候，全国在用电梯将达到 130 万 台，每年仅报废更新就需要 6 万台。到 2005 年，中国电梯的年产量达到 135 万台， 与 1980 年相比，25 年增长了 59 倍，产量每年平均增长 178。2005 年安装验收 电梯 124465 台，截至 05 年底，我国的在用电梯总数已达 651794 台。如此庞大的市 场需求为我国电梯行业的发展创造了广阔的舞台! 我国电梯行业已经具备了很强的生产能力。先进技术和先进管理的引进对国内电 梯企业产生了强大的推动作用。目前国内市场需要的电梯产品，我国电梯行业几乎全 部可以生产，不但大量替代了进口，而且有一定的出口。国产电梯的技术水平和产品 质量正在稳步提高。自 1985 年我国参加了国际标准化组织 ISOTCl78 以来，先后等 同或等效采用了一批国际标准和先进国家的标准。标准的高起点使我国电梯行业在技 术上居于有利地位。许多新技术和新产品，如无机房电梯、无齿轮曳引机、永磁同步 拖动技术、远程监控技术等，国际上也是刚刚出现，我国就有许多企业可以生产了。 国产电梯以其高质量，低成本的优势赢得了越来越多的国内外客户，为逐步进入国际 市场创造了有利条件。 尽管国内电梯技术正以迅猛的速度发展，但和国外先进技术水平相比，还存在一 定差距。国外的电梯生产起步较早，技术较为成熟，相关质量标准也较完善。我国电 梯行业经过近十多年的发展，电梯技术发展十分迅猛，相关制造、安装及维保的标准 和规定也已逐步建立。但是，我国电梯制造业缺乏独立知识产权，在引进国外先进技 术的同时却忽视技术创新，目前整个行业基本处于模仿、跟踪阶段，市场竞争力较弱， 很难从容应对国际同行的竞争。 1.3 PLC 在电梯控制系统中的应用以及发展前景 在科学技术发展的推动下，电梯技术将产生各种新的变化，新的功能。智能化、 网络化、个性化、人性化;采用高位数 CPU，增强电梯信号的处理和速度;电梯群控系 统中应用模糊逻辑和专家控制，以提高效率和精度;不断增加和扩展电梯的各种功能。 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 3 超高速电梯、无机房电梯、磁悬浮电梯、无绳电梯、 “绿色电梯”等将会出现，它们 必将会给我们的生活带来更方便的服务。现代电梯技术的发展，不仅代表着科学技术 的飞速发展，同时也标志着人类生活走向现代和文明。作为载人的机电设备，在安全、 智能化和与环境的协调平衡等方面也将更加突出。 (1)智能化 智能电梯更具人性化特点。不仅具有传统的人工智能的所有优点， 而且还有传统的人工智能无法比拟的东西，具有随机处理问题的能力，如能根据轿厢 内的情况和各层的候梯信息，自动地制定每次最优的运动速度和停车政策；自动选择 运动方向；双向语音交流等；让乘客有更多的主动性，使大楼交通运输实现真正的人 机对话。智能化要求电梯有自动安全检测功能，让电梯自己能够检测到电梯的故障所 在，并及时报警予以排除。 (2)安全 运行安全是电梯的根本和关键。可以说，电梯的全部其他工作都是以 此为中心展开的，使电梯安全运行更有保障。运行安全不仅要消除电梯启动时较强的 电磁辐射，使用安全材料和运行稳定，而且要有一种良好的视觉效果，让每一位乘客 在宽敞、明亮轿厢内有安全、舒适的好心情。同时，电梯运行安全也要求电梯在运行 中发生故障时，不但要使乘客容易与外界沟通联系，而且电梯本身应当能自动播放让 乘客感到放松的音乐，彻底消除产生紧张不安的情绪。当小孩和老人乘坐时，电梯对 他们应给予一种如同家人般的照顾，不但让老人和孩子感到方便和舒适，而且更让其 家人感到放心。电梯运行安全还要求电梯有自动休眠功能，使电梯在保证运行效率最 高的同时，使电梯能最大限度地得到休眠。 (3)与环境的协调和平衡 视觉协调。色彩宜人，格调高雅，制作精良的电梯， 让乘客有一种安全的感觉，有一种视觉上的舒适。消除电磁辐射。由于电梯是大楼 里频繁起制动的大容量电器是电磁干扰的元凶，所以电梯必须是一个达到自身对大楼 电磁干扰最小，而又不被其他电磁干扰影响的建筑机电设备。这样不仅可以保证乘客 的身心健康，而且也可以保证大楼、大厦中的大楼的办公自动化、楼宇自动化、通讯 自动化的正常运转。 此外，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。随着时 代的发展，对人在与外界隔离封闭的电梯轿厢内，心理上的压抑感和恐惧感也有所考 虑。因此，提倡对电梯进行豪华性装修，比如：轿厢内用镜面不锈钢装潢、在观光电 梯井道设置宇宙空间或深海景象：进而主张电梯、扶梯应与大自然相协调，在扶梯的 周围种植花草；在轿厢壁和顶棚装饰某些图案甚至是有变化的图案，并且在色彩调配 上要令人赏心悦目；在轿厢内播放优美的音乐，用以减少烦躁；在轿厢内播放电视节 目，乘客可收看天气预报、新闻等。 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 4 第 2 章 电梯的相关知识 2.1 电梯的基本结构 总体来讲，电梯有机械系统和电气系统两部分组成。其机械部分由曳引系统、轿 厢和门系统、重力平衡系统、导向系统以及安全保护系统等部分组成；电气控制部分 由电力拖动系统、运行逻辑功能控制和电气安全保护等系统组成。电梯的基本结构剖 视图（见附录 1） 。 图 2.1 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-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 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 5 2.1.1 电梯的机械系统 电梯的机械系统，由机房、井道、轿厢和门系统四大部分组成。 (1)机房 用来安装曳引机、电控屏、限速器等。机房可以设置在井道顶部，也可 设置在井自由部。当机房设于井道底部时，即为曳引机下置式曳引方式。这种方式结 构复杂，建筑物承重大，对井道尺寸要求大，只有在机房无法顶置时才使用。对于绝 大多数电梯，均设于井道顶部。机房必须有足够的面积，高度、承重能力及良好的通 风条件。 (2)井道 建筑物中用于安装电梯并提供电梯运行的通道，内有导轨、对重装置、 缓冲器、导轨支架、随行电缆和分线盒、平衡钢丝绳或平衡链、极限开关、端站限位 开关等。 (3)轿厢 是用以运送乘客和货物的电梯组件。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。 (4)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、门靴和门锁装置及开锁装置组成；开门机设在轿厢上，是轿厢门和层门启闭的动 力源。 （5）井道 井道由围壁、顶板及底坑围成一个在纳电梯轿厢和对重的有限空间。 为了出人，在每个层站开有入口。 （6）围壁 围壁的作用是将电梯与外界分隔开，当导轨架直接安装在围壁上时， 它还应承受费切力。围壁的结构分为封闭式和空格式。 （7）顶板 井道的顶部是机房，它是维修人员工作的地方。因此顶板必须是封闭 型的，将井道与机房完全隔离。顶板还具有阻止机房即传向井道的作用。对于快、高 速电梯，为了取得良好的隔声效果，常在井道顶部设隔音层，此时的井道顶成了双层 结构。 （8）底坑 井道的底坑深入地面，用于安装缓冲器、限速器、钢丝绳涨紧装置等。 由于深人了地面，因此要求防水，最好有排水设施。 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 6 2.1.2 电梯的电气控制系统 该系统由操纵装置、位置显示装置、控制屏、平层装置、选层器等组成，它的作 用是对电梯实行操纵和控制。操纵装置包括轿厢内的按钮操作箱、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层灯；控制屏安装在机 房中，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、发出加减速信号等作用。 电梯 PLC 控制系统由逻辑部分和变频器控制的调速部分组成，如图 2.1 所示。电 梯中的曳引电动机的运行直接由变频器控制，变频器的输入控制信号由 PLC 提供。逻 辑部分由 PLC 控制，PLC 接收呼叫信号、轿厢和厅门系统的功能信号以及井道和变频 器的状态信号，经程序判断与运算实现电梯的集选控制。PLC 在输出显示和监控信号 的同时，根据随机逻辑控制的要求，向变频器发出运行方向、启动、加速、减速和制 动停梯等信号。调速部分由变频器根据一定的控制规律和控制算法来控制，利用 PG(光电编码器)测量曳引机的转速，构成闭环矢量控制系统。 图 2.1 电梯控制系统结构框图 2.2.3 电梯的安全保护系统 (1)光幕(安全触板)保护:关门过程中安全触板或光幕动作时，应立即停止关门， 执行开门指令，门开到位后再重新关门，门全部关闭后，门锁信号为 ON，轿厢才可 以运行;如安全触板或光幕动作不消除则不执行关门输出指令;检修状态下光幕无效。 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 7 （2）限位保护:当轿厢经过端站平层位置后仍未停车，此限位开关立即动作，切 断电源并制动强迫停车。 (3)缓冲器制停保护:在井道的顶部和底部分别装有极限开关，当轿厢驶过端站换 速未减速时，轿厢上的撞块就触动此开关，切断曳引机电源，曳引机制动器动作使电 梯减速制停。如果轿厢仍未停止，则会碰到缓冲器，使轿厢以小于重力加速度的平均 减速度从运动状态变为静止状态，实现软着陆。轿厢上