大学课程研究设计PLC五层电梯

1、摘要 20 世纪 60 年代末，为了克服传统继电器的种种应用上的缺点，人们研制 出了一种先进的可编程序控制器 PLC （Programmable logic Controller ），由 于 PLC 具有优良的技术性能，因此它一问世就很快得到了推广应用。随着微电 子技术和计算机技术的迅速发展， PLC 在工业控制领域内得到广泛的应用愈加 明显。 PLC 是一种基于数字计算机技术，专为在工业环境下应用而设计的电子控 制装置，它采用可编程程序的存储器，用来存储用户指令，通过数字或模拟的 输入 / 输出，完成一系列逻辑、顺序、定时、记数、运算等确定的功能，来控制 各种类型的机电一体化设备和生产过程。

2、具体来讲 PLC主要具有以下的特点： （1）可靠性高，抗干扰能力强； （2）编程方法简单、直观； （3）体积小、耗能低、重量轻； （4）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强； （5）系统的设计 / 安装、调试工作量少； （6）维修工作量小、维护方便； （7）接口模块功能强、品种多。 PLC在电梯控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。由于PLC具 有逻辑运算，计数和定时以及数据输入输出的功能。在电梯控制过程中，各种 逻辑开关控制与PLC好的结合，很好的实现了对电梯的控制。 本论文是以三菱广泛应用的整体中型机 FX2N-128 为背景机，详细介绍其 系统配置，兼顾介绍，指令系统，编程方法和控

3、制系统设计方法，同时也介绍 了模块式PLC的一些智能单元。本人毕业设计的电梯包括电梯自动运行、消防 运行、PLC综合控制三个系统。论文对 PLC的结构、特点、性能以及与现场控 制对象的连线进行了具体的研究，并通过PLC实现了电梯的自动控制以及消防 运行。通过此次毕业设计 , 提高了我们运用理论知识，分析、处理和解决实际问 题的综合能力。 关键词： PLC 五层电梯 控制系统 目录 第一章 电梯的结构及工作原理 5 1.1 电梯的结构 5 1.1.1 曳引系统 5 1.1.2 导向系统 5 1.1.3 轿厢 5 1.1.4 门系统 5 1.1.5重量平衡系统 5 1.1.6电力拖动系统 5 1.

4、17 电气控制系统 5 1.1.8安全保护系统 6 1.2 电梯的工作原理 6 第二章 电梯控制系统的硬件设计 6 2.1 电梯控制的要求 6 2.1.1电梯轿箱的控制要求 6 2.1.2电梯门的控制要求 7 2.2 电梯模型结构 6 2.2.1 电梯层门 6 2.2.2电梯轿厢内控制屏 8 2.3 主电路的设计 . 8 2.3.1拖动电机电路的设计 8 2.3.2门电机电路的设计 10 第三章 电梯PLC控制系统的设计 10 3.1 PLC 单台电梯控制系统的工作流程 10 3.2 PLC I/O 地 址 分配 11 3.3 PLC I/O 硬件连接图 14 第四章PLC电梯控制系统基本功能

5、梯形图分析15 4.1 楼层感应控制梯形图 15 4.2 轿内指令控制梯形图 4.3 门厅召唤控制梯形图 17 4.4 选项控制梯形图 18 4.5 换速梯形图 19 4.6 起动控制梯形图 19 4.7 电梯平层控制梯形图 20 4.8 内部辅助继电器的确定 21 第五章辩问题 22 结 论 37 致 谢 38 参考文献 39 第一章 电梯的结构 1.1 电梯的结构 1.1.1 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机、曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。 1.1.2 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

6、降运动。 导向系统主要由导轨，导靴和导轨架组成。 1.1.3 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 。 1.1.4 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。 1.1.5 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。 1.1.6 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。 1.1.7

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。 1.1.8 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。 由限速器，安全钳，缓冲器，端站保护装置组成。 1.2 电梯的工作原理 曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机 通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实 现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。固定在轿厢上的导靴可以沿着安装 在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中偏斜或摆 动。常闭块式制动器在

8、电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电情况下制动， 使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。轿厢 是运载乘客或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功 率。补偿装置用来补偿曳引绳运动中的张力和重量变化，使曳引电动机负载稳 定，轿厢得以准确停靠。电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平 层、测速、照明工作。指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位 置。安全装置保证电梯运行安全。 第二章 电梯控制系统的硬件设计 2.1 电梯控制的要求 2.1.1 电梯轿箱的控制要求 ： (1) 选向：根据电梯各层内选外呼信号的先后和停止时轿箱所在的楼曾位置 决定电梯

9、的运行方向。 (2) 选层换速：指电梯能够根据轿内所选层而决定运行方向，而且遵守或一 直向上，或一直向下的原则。并且在每次平层的时候都能够换速。 (3) 楼层位置的指示：选用七段LED码管显示的方法。 2.1.2 电梯门的控制要求： 要求当电梯平层的时候，电梯门自动打开，经过 10 秒钟后电梯门自动关 上。如果遇到有人在门中间的情况，电梯会因为机械安全触板开关的作用而自 动开门，也可以手动控制开门和关门。 2.2 电梯模型结构 2.2.1 电梯层门 电梯层门是为了确保乘客安全，而在各层楼的停靠站，通向井道的入口 处，设置供司机、乘用人员和货物等出入的门。 图 1 为电梯层门示意图。电梯层门旁装

10、有消防按钮、上行召唤按钮和下行 召唤按钮(最底层只有上行召唤按钮、最高层只有下行召唤按钮) , 并有召唤登 记指示灯。层门上方装有 LED数码管，用以显示轿厢所在层楼位置，另外还有 轿厢上行和下行指示灯。 红色圆圈是消防按钮，向下按导致 X10 接通。按下该按钮的同时向左转是 消防关门开关，X14触点闭合，电梯门关闭；向右转是消防开门开关，X11触点 闭合，电梯门打开。呼梯按钮按下时，相应的按钮变成青绿色，表示该呼梯按 钮已按下。电梯楼层显示采用 7段LED数码管显示，图中显示电梯目前处于三 楼的位置。电梯运行方向用红色箭头表示，图中箭头向上表示电梯正处于上行 状态中。 (D 图1电梯层门示意

11、图 2.2.2电梯轿厢内控制屏 LED层楼位 还有手动 -三角起动 5l 3i n i Ni 图2轿厢内控制屏示意图 轿厢内控制屏示意图如图2所示。其中包括上行、下行显示及 置的显示。另外还有1楼5楼的指令按钮及登记显示按钮。此外, 开门和关门按钮，以满足乘客的需求。 2.3主电路的设计 2.3.1拖动电机电路的设计 本设计采用三相异步电机作为电梯的牵引电机，并且电机采用星 方式。 异步电机从静止状态过渡到稳定运行状态的过程称为异步电机的启动过 程。如果在额定电压下直接起动，由于最初起动瞬间主磁通约减小到额定值的 1/2，转子功率因数又很低，造成了起动时堵转电流相当大而堵转转矩并不大 （不像直

12、流电机那样，起动转矩与起动电流成正比）的结果，所以要采用星 角降压起动方法。起动时，电机定子绕组接成星形联结，起动后改接成三角形 联结，如图3所示。起动时，接触器KM3 KM触点闭合，电机定子绕组接成星形 联结，待转速升高到一定程度后，接触器 KM触点断开，接触器KM触点闭合, 定子绕组改成三角形联结，电机进入正常运行。 制动时采用能耗制动，接触器 KM触点断开、KM闭合，电机在断开交流电 源的同时，在定子两相上通入直流电流，直流电流通过定子绕组，便在电机内 建立一个位置固定、大小不变的恒定磁场。电机转子由于惯性继续旋转，转子 导体切割恒定磁场而产生感应电动势和电流，该电流和恒定磁场相互作用产

13、生 相互作用产生电磁转矩，转矩的方向与转子实际旋转方向相反，起到了制动的 作用。在制动过程中，电机的转速不断下降，电机不断吸收系统存储的机械 能，并把它转换成电能消耗在转子电路的电阻上。 2.3.2门电机电路的设计 门电机的驱动也采用三相异步电机，而起动时采用直接起动的方式，因为 门电机的功率不大，直接起动对电源的影响不大，门电机电路如图4所示。接触 器KM i闭合，门电机正转，电梯门打开。接触器 KM2闭合，门电机反转，电梯 门关闭。 第三章 电梯PLC空制系统的设计 3.1 PLC单台电梯控制系统的工作流程 图5为PLC单台电梯控制系统工作流程图，从图中可知控制一台电梯正常 工作，主要需要

14、如下信号：控制信号、层楼信号、指令信号、召唤信号和消防 信号。 图5 PLC单台电梯控制系统工作流程图 这些信号分别来自轿厢控制面板、井道行程开关、层面控制铵钮和层面火 警开关。来自井道行程开关的层楼信号进行层楼定位并参与自动定向，同时显 示所在层楼位置。来自轿厢控制面板的指令信号和来自层面控制按钮的召唤信 号分别进行指令登记和召唤登记，同时进行信号登记显示。这两种信号也参与 自动定向，和层楼信号一同对电梯进行运行控制，包括开/关门、上/下行和 停站。当来自层面的火警开关发出消防控制信号时，立即消除指令登记和召唤 登记，直接控制电梯下行至底楼并开门。运行控制电梯的同时进行运行显示和 驱动电动机

15、正转或反转，即电梯上行或下行。 3.2 PLC I/O 地址分配 根据电梯操作的工艺过程及对控制系统的要求，首先归纳本系统中所有输 入信号和输出信号；然后根据 PLC的输入点和输出点进行I/O地址分配，使每 个输入信号对应PLC内部的输入继电器，每个输出信号对应 PLC内部的输出继 电器。 3.2.1输入信号的确定 先考察电梯轿厢内的操作。操作面板上应有各层的选层指令按钮， 5 层共 有 5 个。还有手动开门和关门按钮， 2 个。各楼层乘客召唤时，除底层和顶层 只有一个召唤按钮，其它各层均设上下两个召唤按钮， 5 层共需 8 个输入按 钮。5 层电梯需 5 个行程开关来控制是否到了某一层，因此

16、需 5点输入。一层 到四层中间的减速触发触点， 4 个。消防按钮 1 个，消防开门按钮 1 个，关门 1 个。机械触板触点 1 个，门闭合触点 1 个，开门极限 1个，关门 1个，总共 31 个输入点，如表 1 所示。 表 1 输入信号地址 输入点 名称： 输入点： 名称： 一层上行召唤按钮 X00 一楼楼层信号触点 X20 二层上行召唤按钮 X01 二楼楼层信号触点 X21 二层下行召唤按钮 X02 三楼楼层信号触点 X22 三层上行召唤按钮 X03 四楼楼层信号触点 X23 三层下行召唤按钮 X04 五楼楼层信号触点 X24 四层上行召唤按钮 X05 轿箱内一层呼钮 X30 四层下行召唤按

17、钮 X06 轿箱内二层呼钮 X31 五层下行召唤按钮 X07 轿箱内三层呼钮 X32 消防按钮 X10 轿箱内四层呼钮 X33 消防开门按钮 X11 轿箱内五层呼钮 X34 门机械感应触点（门自 动重开） X12 一楼减速触点 X40 轿箱内开门开关 X13 二楼减速触点 X41 消防关门按钮 X14 三楼减速触点 X42 轿箱内关门开关 X15 四楼减速触点 X43 开门极限触点 X16 门闭合触点 X44 关门极限触点 X17 3.2.2 输出信号的确定 各楼层乘客召唤时，按下的呼梯按钮需显示，所以有 8 个输出点。开门、 关门输出各 1 个。楼层信号显示 5 个，轿厢内楼层按钮显示 5

18、个，电梯上行、 下行指示输出各 1 个，拖动电机星形、三角形联结输出各 1 个，拖动电机正 转、反转输出各 1 个，拖动电机减速输出 1 个，共 27 个，如表 2 所示。 表 2 输出信号地址分配表 名称： 输入点： 名称： 输入点 一层上行召唤指示 Y00 五楼楼层信号显示 Y16 二层上行召唤指示 Y01 轿厢内一楼按钮显示 Y20 二层下行召唤指示 Y02 轿厢内二楼按钮显示 Y21 三层上行召唤指示 Y03 轿厢内三楼按钮显示 Y22 三层下行召唤指示 Y04 轿厢内四楼按钮显示 Y23 四层上行召唤指示 Y05 轿厢内五楼按钮显示 Y24 四层下行召唤指示 Y06 电梯上行指示 Y

19、26 五层下行召唤指示 Y07 电梯下行指示 Y27 电梯开门 Y10 拖动电机星形联结 Y30 电梯关门 Y11 拖动电机三角形联结 Y31 一楼楼层信号显示 Y12 拖动电机正转 Y46 二楼楼层信号显示 Y13 拖动电机反转 Y47 三楼楼层信号显示 Y14 拖动电机减速 Y40 四楼楼层信号显示 Y15 3.2.3 内部辅助继电器的确定 见表 3 表3 内部辅助继电器地址分配表 名称： 内部辅助继 电器： 名称： 内部辅助继 电器： 一楼五楼楼厅呼梯信号 M00 M07 拖动电机减速辅助 M43 辅助 上行辅助 M08 开门辅助 M100 下行辅助 M09 关门辅助 M101 一楼五楼

20、楼层信号辅助 M10 M14 电梯运行禁止开门辅助 M102 箱内停层选择信号辅助 M20 M24 停层辅助 M200 拖动电机正转辅助 M41 电梯制动环节中辅助继电 M301 器 M306 拖动电机反转辅助 M42 3.3 PLC I/O 硬件连接图 根据上面 I/O 地址分配的分析和第四章关于中 PLC 选型的要求，本设计采 用三菱公司的PLC型号为FX2N-128输入输出节点各为64个。该PLC既能满 足输入输出节点的需求，而且还留有一定的冗余量，为以后电梯系统的扩展提 供方便，具体的硬件连接图如图 6所示。 +24V AC220V COM Y00 1上显示 COM Y01 2上显示

21、1SB上 2SB上 2SB下 3SB上 3SB下 4SB上 - 4SB下 f 5SB上 SB消防 SB消防开门 SB门机械触板 SB手动开门 SB消防关门 SB手动关门 SB开门极限 SB关门极限 1SB楼层触点 2SB楼层触点 3SB楼层触点 4SB楼层触点 5SB楼层触点 1SB箱内停层选择 2SB箱内停层选择 3SB箱内停层选择 4SB箱内停层选择 5SB箱内停层选择 1SB减速触点 2SB减速触点 3SB减速触点 4SB减速触点 SB门闭合触点 X00 Y02 2下显示 X01 X02 X03 X04 X05 X06 X07 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X1

22、7 X20 X21 X22 X23 X24 X25 X26 X27 X30 X31 X32 X33 X34 X35 X36 X37 X40 X41 X42 X43 X44 X45 Y03 Y04 Y05 Y06 Y07 COM Y10 Y11 Y12 Y13 Y14 Y15 3上显示 3下显示 4上显示 4下显示 5下显示 开门输出 关门输出 KM1 KM2 Y16 Y17 COM Y20 Y21 Y22 丫23 Y24 丫25 Y26 Y27 COM Y30 Y31 Y32 Y33 Y34 Y35 Y36 Y37 COM Y40 Y46 Y47 1楼层显示 2楼层显示 - 3楼层显示 4楼层

23、显示- - 5楼层显示 3 停层1显示 停层2显示 亠 一 停层3显示 停层4显示 一（消防关门 ANI X11 AND X10 ANI X17 OR TO ;延时关门 OUT M101 OR X15 ;提前关门 LD M101;关门输出 LD M101 ;关门自锁 OUT Y11 ANI X10 ORB ANI M100 ;开门常闭 4.4楼层信号的显示 当电梯在运行过程中，需要实时地显示出电梯箱体所在的位置或楼层，那 样无论是电梯内的乘客还是楼厅外等待电梯的乘客都能及时了解到电梯的运行 状态，所以本设计中加入了楼层信号的显示模块。 当电梯位于某一楼层时，该楼层的触点产生该楼层的信号，以控制

24、指层灯 的状态，而离开该楼层并到达另一楼层时，该楼层的信号应被新的楼层信号所 取代，相应的指示灯状态也发生变化。每一层的楼层辅助继电器是由其上层或 下层的楼层触点关断的（一楼的楼层辅助继电器由二楼的楼层触点关断，五楼 的楼层辅助继电器由四楼的楼层触点关断）。 M10 X21 M11 X22 M12 X23 M13 X24 M14 M10 X20 X22 M11 ri n 1J X21 X22 X23 X23 (M12】 rii X24 f M13 P riij M14 Y12 M1 1 1 I M1 1 2 M1 I 3 t 4 f M10 Y13 Y14 丫15 图10楼层信号显示环节梯形图

25、 楼层信号显示环节梯形图如图 10所示，X20X24是每个楼层的楼层信号 触点，M1（M14是每个楼层的楼层信号辅助继电器，丫12Y16是楼层信号的显 示输出触点。电梯在一楼时，一楼楼层信号触点X20闭合，相应的楼层信号辅 助继电器M10得电并自锁，楼层信号的显示输出 Y12导通，显示此时的楼层为 一楼；当电梯运行到二楼时，电梯箱体接触到二楼楼层信号触点X21，使得X21 的常闭触点断开，于是 M10失电，同时楼层显示状态由一楼变为二楼（因为此 时X21闭合，使得二楼的楼层信号辅助继电器 M11得电并自锁）。二楼到四楼 的楼层信号显示与消除原理是一样的，现已二楼为例说明。当电梯运行到二楼 时

26、X21 闭合， M11 得电并自锁，楼层信号的显示输出 Y13 导通，显示当前楼层 为二楼。而该显示信号的消除分为两种情况，一种是电梯上行时由三楼的楼层 信号触点 X22 消除，电梯到达三楼时 X22 的常闭触点断开，使得 M11 失电断 开，楼层信号由二楼变为三楼。另一种是电梯下行时由一楼的楼层信号触点 X20 消除，电梯到达一楼时 X20 的常闭触点断开，使得 M11 失电断开，楼层信 号由二楼变为一楼。指令见表 6 表 6 楼层信号显示环节的指令表 一层楼层显 示： OUT M11 ANI X22 OUT Y12 LD X20 三楼楼层显 示： ANI X24 LD M11 OR M10

27、 LD X22 OUT M13 OUT Y13 ANI X21 OR M12 五楼楼层显 示： LD M12 OUT M10 ANI X21 LD X24 OUT Y14 二层楼层显 示： ANI X23 OR M14 LD M13 LD X21 OUT M12 ANI X23 OUT Y15 OR M11 四楼楼层显 示： OUT M14 LD M14 ANI X20 LD X23 显示输出： OUT Y16 ANI X22 OR M13 LD M10 本设计中采用七段 LED 显示器来显示楼层的位置，该显示器有共阳极和共 阴极两种。共阴极 LED 显示块的发光二极管的阴极连接在一起，通常此

28、公共阴 极接地，当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮，相应的段被 显示。同样，共阳极 LED 显示块的发光二极管的阳极连接在一起，通常此公共 阳极接正电压。当某个发光二极管的阴极接低电平时，发光二极管被点亮，相 应的段被显示。本设计只要显示一楼到五楼，而且采用共阴极 LED 显示器，与 之对应的7段LED字型码如下表7所示。 表7七段LED字型码 楼 A B C D E F G 字 层 段 段 段 段 段 段 段 型 码 楼 0 1 1 0 0 0 0 06 H 楼 1 0 1 1 0 1 1 5 B H 三 1 1 1 1 0 0 1 4F 楼H 四 楼 0 1 1 0 0 1

29、1 66 H 五 1 0 1 1 0 1 1 6 楼 D H 在本设计中没有使用 PLC 输出字型码， 字型码是靠外部电路提供， PLC只 是将外部电路与LED显示器连接起来，从而使字型码输入到 LED显示器中显示 出来。 4.5 电梯箱内选择停层与显示 当乘客进入电梯后，首先选择要去的楼层，乘客通过对轿厢内操作盘上的 15层选层按钮进行操作，选层信号被登记后，选层按钮下的指示灯亮，表示 选层信号已应被接收并保持，当电梯运行到所选的楼层后，箱内的停层信号即 被消除，相应的指示灯也应熄灭 电梯箱内选择停层与显示环节梯形图如图 11 所示，其中 X30 X34 是一楼 到五楼的停层信号选择按钮，

30、Y20 Y24 是指示灯输出。当按下其中某一停层按 钮时，相对应的停层信号辅助继电器 M20- M24接通并自锁，同时与停层按钮对 应的指示灯亮，表示该停层要求已被电梯接收并保持。比如，任一楼层的乘客 想去四楼（除已在四楼外），这里并不考虑电梯的运行方向，不会有四楼上行 或四楼下行的说法，因为乘客进入电梯前知道电梯的运行方向（将在电梯定向 环节中提及），当按下停层按钮 X33时，停层信号辅助继电器 M23得电并自 锁，四楼停层信号被接受并保持，同时四楼停层信号输出 Y23 得电，指示灯 亮。 与外呼信号的消除环节不同，电梯箱内停层信号的消除只由楼层信号辅助 继电器的常闭触点构成，而外呼信号的消

31、除环节是由楼层信号辅助继电器的常 闭触点与电梯运行方向辅助继电器的常闭触点并联构成的，这里不需要考虑电 梯的运行方向问题，因为乘客在进入电梯前，电梯的运行方向是定的（由外呼 信号产生），所以电梯到达箱内乘客所选楼层时（无论是上行还是下行），电 梯都将停留在该层，停层信号同时被消除，对应的指示灯熄灭。比如，一楼的 乘客选择去三楼，进入电梯后按下了三楼停层按钮X32,停层信号辅助继电器 M22 得电并自锁，三楼的指示灯亮。当电梯运行到三楼时，楼层信号辅助继电 器M11的常闭触点断开，使得停层信号辅助继电器 M22失电，三楼的停层指示 灯就熄灭。 另外， X10 是消防停层按钮。在消防情况下，按下

32、X10 按钮，一楼的停层 辅助继电器得电，一楼的指示灯亮，而其他楼层的停层按钮都将熄灭。因为消 防状态下，要使电梯尽快的运行到底层，而其他停层信号都不予考虑，这样做 是为了保护乘客的安全，防止电梯在下降过程中由乘客进入。 X10 的常闭触点 串联在每个停层信号的支路中（一楼除外），只要按下X10,它的常闭触点就 断开，所有楼层的停层信号都被清除，指令见表 8。 M20 M21 X32 X10 M22 M12 M21 M22 1 厂f M23 u 1 M2： 3 xri X33 X34 X10 M14 M24 M20 Y20 Y21 Y22 Y23 Y24 图11电梯箱内选择停层与显示环节梯形图

33、 表 8 箱内选择停层与显示模块的指令表 箱内一层选 择： OUT M21 ANI M13 LD M21 LD X30 箱内三层选 OUT M23 OUT Y21 择： OR X10 LD X32 箱内五层选 LD M22 择： OR M20 OR M22 LD X34 OUT Y22 ANI M10 ANI X10 OR M24 LD M23 OUT M20 ANI M12 ANI X10 OUT Y23 箱内二层选 OUT M22 ANI M14 LD M24 择： LD X31 箱内四层选 OUT M24 OUT Y24 择： OR M21 LD X33 输出显示： ANI X10 OR

34、 M23 LD M20 ANI M11 ANI X10 OUT Y20 4.6 电梯的定向环节 在自动运行状态下，电梯首先应确定运行方向，也即定向。电梯的定向只 有两种情况，即上行和下行。电梯处于待命状态，接到内选或外呼信号时，首 先应将电梯所处的位置与内选和外呼信号进行比较，确定是上行还是下行, 原则 如下： 召唤或指令要到的层楼轿厢目前所在层楼电梯上行 召唤或指令要到的层楼V轿厢目前所在层楼电梯下行 召唤或指令要到的层楼二轿厢目前所在层楼无法定向 一旦电梯定向后，内选或外呼信号对电梯运行方向的要求没有满足的情况 下，定向信号不能消除。消防状态下运行方向直接由上行和下行启动按钮确 定，不需要

35、定向，故电梯的定向环节梯形图如图12、13所示。图中M8及M9分 别为定向上行和定向下行辅助继电器，它们线圈的得电条件是由内选信号、外 呼信号以及电梯所处的位置信号组成，前文所说的“比较”是通过电梯位置信 号对内选信号和呼梯信号的“屏蔽”实现的。 4.6.1 电梯定向（上行）环节 在本设计中定向上行采用高层决定电梯运行方向的原则，即只要有高层呼 梯信号或内选信号，电梯就先满足高层的需要，电梯运行方向定为上行。 电梯定向（上行）环节的梯形图如图 12所示，其中M1M7是外呼信号辅助继电器，M2仁M24箱内停层信号辅助继电器，M1仁M14是楼层信号辅助继电 器，M8及M9分别为定向上行和定向下行辅

36、助继电器。其中，五楼的外呼 图12电梯定向（上行）环节的梯形图 信号和箱内停层信号的优先级最高，从五楼到二楼优先级逐渐下降。只要有五 楼的呼梯信号，电梯就已定向为上行，无论其他楼层的呼梯信号时什么样的。 当电梯运行到五楼时，五楼的楼层信号辅助继电器M14常闭触点断开，使得 M08失电，无法定向为上行。 假如电梯现处于一楼，而某时刻只有三楼有呼梯信号M3或M4,因为在外 呼按钮按下时M3或M4得电并自锁，使得M3或M4的常开触点一直是闭合的， 所以定向上行辅助继电器 M8不需要自锁，M8得电后使得电梯拖动电机的正转 输出丫26得电。当电梯从一楼运行到二楼时， M11常闭断开，但这并不影响电 梯的

37、定向，这就是前面所说的高层决定电梯运行方向的原则。而当电梯运行到 三楼时，楼层信号辅助继电器 M12的常闭触点断开，M3或M4也将失电断开 （在外呼信号消除环节中论述），使得M08失电，电梯这一阶段的定向结束。 若又有其他呼梯信号，那电梯又将重新定向。电梯箱内停层信号确定电梯运行 方向的原理与外呼信号相同。另外，这里M09的常闭触点是用来起互锁作用 的，保证电梯不会既定为上行又定为下行。指令见表 9 表 9 定向（上行） 环节的指令表 LD M1 ；厅内二层上行辅助 OR M23 ；箱内四层辅助 OR M2 ；厅内二层下行辅助 ANI M13 OR M21 ；箱内二层辅助 OR M7 ；厅内五

38、层下行辅助 ANI M11 OR M24 ；箱内五层辅助 OR M3 ；厅内三层上行辅助 ANI M14 OR M4 ；厅内三层下行辅助 ANI M9 OR M22 ；箱内三层辅助 OUT M8 ANI M12 LD M8 ；上行指示输出 OR M5 ；厅内四层上行辅助 OUT Y26 OR M6 ；厅内四层下行辅助 4.6.2 电梯定向（下行）环节 在本设计中定向下行采用低层决定电梯运行方向的原则，即只要有低层呼 梯信号或内选信号，电梯就先满足低层的需要，将电梯运行方向定为下行。 电梯定向（下行）环节的梯形图如图 13所示，其中MLM6是外呼信号辅 助继电器，M20- M23箱内停层信号辅助

39、继电器，M10- M13是楼层信号辅助继电 器，M8及M9分别为定向上行和定向下行辅助继电器。其中，一楼的外呼信号 和箱内停层信号的优先级最高，从一楼到四楼优先级逐渐下降。只要有一楼的 呼梯信号，电梯就已定向为下行，无论其他楼层的呼梯信号时什么样的。当电 梯运行到一楼时，一楼的楼层信号辅助继电器M10常闭触点断开，使得 M09失 电，无法定向为下行。 假如电梯现处于五楼，而某时刻只有三楼有呼梯信号M3或M4,因为在外 呼按钮按下时M3或M4得电并自锁，使得M3或M4的常开触点一直是闭合的， 所以定向下行辅助继电器 M9不需要自锁，M9得电后使得电梯拖动电机的反转 输出Y27得电。当电梯从五楼运

40、行到四楼时，M13常闭断开，但这并不影响电 梯的定向，这就是前面所说的低层决定电梯运行方向的原则。而当电梯运行到 三楼时，楼层信号辅助继电器M12的常闭触点断开，M3或M4也将失电断开 （在外呼信号消除环节中论述），使得 M08失电，电梯这一阶段的定向结束。 若又有其他呼梯信号，那电梯又将重新定向。电梯箱内停层信号确定电梯运行 方向的原理与外呼信号相同。另外，这里M08的常闭触点是用来起互锁作用 的，保证电梯不会既定为上行又定为下行。指令见表 10 图13电梯定向（下行）环节的梯形图 表10定向（下行）环节的指令表 LD M5 ;厅内四层上行辅助 OR M21 ;箱内二层辅助 OR M6 ;厅

41、内四层下行辅助 ANI M11 OR M23 ;箱内四层辅助 OR M0 ;厅内一层上行辅助 ANI M13 OR M20 ;箱内一层辅助 OR M3 ;厅内三层上行辅助 ANI M10 OR M4 ;厅内三层下行辅助 ANI M8 OR M22 ;箱内三层辅助 OUT M9 ANI M12 LD M9 ;下行指示输出 OR M1 ;厅内二层上行辅助 OUT Y27 OR M2 ;厅内二层下行辅助 4.7电梯的起步、稳定运行环节 乘客进入电梯选择好要去的楼层，且电梯门关闭的情况下电梯的拖动电机 开始工作，拖动电梯向上或向下运行。电梯的旋转方向由定向环节中的定向上 行和定向下行辅助继电器 M8和

42、M9决定的。 在本设计中，拖动电机选用用三相异步电机，采用星 -三角（丫-）降压起 动的方法，起动时电动机定子绕组接成丫形联结，起动后改接成形联结。因 为如果直接启动，起动电流将很大，这样可以降低启动电流。 图14电梯的起步、稳定运行环节的梯形图 电梯的起步、稳定运行环节的梯形图如图14所示，其中M8 M9是前面提 到的运行方向辅助继电器，M41、M42分别是电机的正转和反转辅助继电器。 丫46 Y47分别为电机正、反转输出，丫30 丫31分别为星形接法和三角形接法的 输出，T01是星形起动的时间继电器，X44是电梯门关闭触点。 当电梯定向为上行且电梯门已经关闭时，即辅助继电器 M8闭合，X4

43、4也闭 合，此时电机正转辅助继电器 M41得电，M41闭合使得电机正转输出 丫46得 电，控制电机为正转方式。确定了电机的转向后，电机开始起动。首先 M41闭 合导致星形接法输出 Y30 得电，电机此时在星形联结下起动，时间继电器也开 始计时。本设计中，星形起动时间为2S,所以时间常数为 20。当计时到两秒 时，时间继电器 T01 的常开触点闭合，使得三角形接法的输出 Y31 得电并自 锁，同时丫31的常闭触点断开，使得星形联结输出 丫30失电，电机以三角形联 结方式稳定运行。 当电梯定向为下行且电梯门已经关闭时，即辅助继电器M9闭合，X44也闭 合，此时电机正转辅助继电器 M42得电，M42

44、闭合使得电机反转输出 丫47得 电，控制电机为反转方式。确定了电机的转向后，电机开始起动。首先M42闭 合导致星形接法输出 丫30 得电，电机此时在星形联结下起动，时间继电器也开 始计时。本设计中，星形起动时间为2S,所以时间常数为 20。当计时到两秒 时，时间继电器 T01 的常开触点闭合，使得三角形接法的输出 丫31 得电并自 锁，同时 丫31 的常闭触点断开，使得星形联结输出 丫30失电，电机以三角形联 结方式稳定运行。 在梯形图中，正反转辅助继电器 M41 M42的常闭触点在对方的支路中形成 互锁，确保电梯不能同时正转和反转。表 11 为其运行指令表。 表 11 电梯起步与稳定运行控制

45、模块的指令表 电 梯 上 行 （ 正 LD T01 LD M42 转）： LD M8 OR 丫31 ANI 丫31 AND X44； 门闭 AND M41 OUT 丫30 ；电梯 合触电 起步 ANI M42 OUT 丫31 ；电梯 OUT T01 K20 稳定运行 OUT M41 电梯下行（反 LD T01 转）： LD M41 LD M9 OR 丫31 OUT 丫46 ； 正转 AND X44 ；门闭 AND M42 输出 合触电 LD M41 ANI M41 OUT 丫31 ；电梯 稳定运行 ANI 丫31 OUT M42 OUT 丫30 ； 电梯 LD M42 起步 OUT T01 K

46、20 OUT 丫47；反 转输出 4.8 电梯的制动环节 电梯在停车制动之前，应首先确定其停层信号，即确定电梯要停靠的楼 层，该信号应根据电梯的运行方向与外呼信号的位置和箱内选层信号比较后得 出。停靠的楼层确定后，电梯在到达该楼层中间时减速触点接通，电梯开始启 动减速环节。 电梯的制动环节梯形图如图 15所示,其中M2AM24为停层信号辅助继电 器，ML M7为外呼信号辅助继电器，X40X43为楼层减速触发触点，M100为 开门辅助继电器，M43为减速辅助继电器，丫40为减速输出，M1（M14为楼层 信号辅助继电器，M200为停层开门辅助继电器（在开门控制中用到）。其中图 16 为电梯制动环节

47、中辅助继电器的梯形图，指令表见表 12 现以二楼的楼层减速触点为例介绍此梯形图的原理，本设计中减速触点安 装在楼层中间，二楼的减速触点为 X41。电梯经过二楼减速触点有两种情况， 一种是由二楼到三楼需要减速，另一种是由高层下降到二楼需要减速。 假如电梯在二楼时，三楼有上行外呼信号，辅助继电器M3得电自锁，且此 时电梯定向为上行，M08闭合。当电梯运行到二楼中间时，接触到二楼减速触 点X41,使得减速辅助继电器 M43得电并自锁，电梯开始减速。而当三楼为下 行外呼信号时，又分为两种情况。一种情况是三楼以上楼层没有呼梯信号，此 时电梯需要减速停留在三层以满足乘客的需求，另一种情况是三楼以上楼层有

48、呼梯信号，此时电梯不用停留在三楼，而是直接向上运行。为了达到这一目 的，在这里使用了辅助继电器 M303当有三楼以上的呼梯信号时，辅助继电器 M303得电使得它的常闭触点断开，所以即使有三楼下行外呼信号，M43也不会 得电，电梯也就不会减速停留在三层。而如果没有三楼以上的呼梯信号，M303 的常闭触点一直闭合，所以只要有三楼下行外呼信号，M43就会得电，电梯减 速并停留在三楼。 当电梯原本在三楼或者更高的楼层时，如果有二楼的下行外呼信号，辅助 继电器M2得电自锁，且此时电梯定向为下行， M09闭合。当电梯运行到二楼中 间时，接触到二楼减速触点 X41,使得减速辅助继电器 M43得电并自锁，电梯

49、 开始减速。而当二楼为上行外呼信号时，也分为两种情况。一种情况是二楼以 下楼层没有呼梯信号，此时电梯需要减速停留在二层以满足乘客的需求，另一 种是二楼以下楼层有呼梯信号，此时电梯不用停留在二楼，而是直接向下运 行。 M20 H X40 M100 M43 M0 M1 M08 M2 M301 M21 M21 X41 M3 M22 IF X42 M304 M09 M4 M5 M08 仆 M6 M305 卄 M23 接下图 M23X43A 接上图 M5M306 II M6 X rr M09 L M7 M24 M43 H M43 11 M10M43 H1卜 M11 M12 M13 M14 图15电梯制动

50、环节的梯形图 为了达到这一目的，在这里使用了辅助继电器M302当有二楼以下的呼梯 信号时，辅助继电器 M302得电使得它的常闭触点断开，所以即使有二楼上行外 呼信号，M43也不会得电，电梯也就不会减速停留在二层。而如果没有二楼以 下的呼梯信号，M302的常闭触点一直闭合，所以只要有二楼上行外呼信号， M43就会得电，电梯减速并停留在二楼。 在这里，减速辅助继电器 M43由开门辅助继电器 M100关断。当电梯到达楼 层时，电梯开门时M100的常闭触点断开，于是 M43失电断开。停层辅助继电器 M200由一楼至五楼的楼层辅助继电器和 M43共同决定。 表12电梯制动环节指令表 一楼减速： ORB LD M5 OR M24 LD M20 LD M3 AND M08 AND X43 OR M0 AND M08 ORB ORB LD M1