货用电梯电气控制系统的PLC改造设计

1、货用电梯电气控制系统的PLC 改造设计摘 要智能建筑技术已经成为21世纪建筑发展的主流。而高品质电梯及其群控系统配置技术的应用无疑给智能建筑提供更大的便捷与舒适性。而电梯是高层建筑不可缺少的运输工具，用于垂直运送乘客和货物，传统的电梯控制系统主要采用继电器-接触器进行控制，其缺点是触点多，故障率高、可靠性差、维修工作量大等，而采用 PLC组成的控制系统可以很好地解决上述问题，使电梯运行更加安全、方便、舒适，目前在电梯行业已得到广泛应用。文章阐述了三菱公司FX2N 系列可编程控制器（PLC ）在电梯控制中的应用, 主要介绍了对传统继电器-接触器方式控制的五层电梯进行PLC 改造设计。采用PLC

2、对电梯进行控制，通过合理的选择和设计，提高了电梯的控制水平，使电梯达到了较为理想的控制效果。关键词： PLC ；电梯；控制系统 浙江机电职业技术学院电气工程系毕业设计说明书1AbstractIntelligent building technology has become the mainstream of development in the 21st century. But high quality elevator group control system configuration and application of technology of intelligent build

3、ing is to provide more convenient and comfortable. But high-rise elevator is indispensable for vertical transport, carrying passengers and cargo, the traditional elevator control system mainly adopts relays - contactor controlling, its shortcoming is contacts, high reliability and low maintenance wo

4、rkload big etc, and PLC control system composed of can well solve the above problem, make the elevator operates more safe, convenient and comfortable, currently in elevator industry has been widely used.Article FX2N mitsubishi series programmable logic controller (PLC in the elevator control, and ma

5、inly introduces the application of traditional relays - contactor way of five layers of elevator control of PLC for renovation. PLC control of elevator, through the rational choice and design, improve the elevator control level, make the elevator to the ideal effect.Keywords: PLC;elevator;control sy

6、stem 浙江机电职业技术学院电气工程系毕业设计说明书2目 录摘 要 ············································&

7、#183;·················································&

8、#183;········································· 0 引 言 ·······

9、··················································

10、··················································

11、··························· 4第一章 概 述 ·····················&#

12、183;·················································&#

13、183;·············································· 51.1 电梯的历史发展概述 

14、3;·················································

15、3;·············································· 51.2 可编程控制器（PLC ）

16、3;·················································

17、3;··········································· 61.3 PLC的选择 ····

18、83;·················································

19、83;·················································

20、83;······· 11第二章 电梯设计 ········································

21、83;·················································

22、83;····················· 142.1 电梯的基本结构及原理 ·························

23、83;·················································

24、83;··············· 142.2 电梯控制系统 ································&

25、#183;·················································&

26、#183;························ 182.3系统梯形图设计方案 ······················

27、83;·················································

28、83;······················· 21 浙江机电职业技术学院电气工程系毕业设计说明书32.4梯形图的设计 ····················&#

29、183;·················································&#

30、183;····································· 26第三章 电梯的调试 ··········&

31、#183;·················································&

32、#183;·················································

33、393.1 电梯的测试 ················································

34、··················································

35、············· 393.2常见的问题及其解决方案故障分析 ·································&#

36、183;·································· 41 浙江机电职业技术学院电气工程系毕业设计说明书4 引 言在现代社会和经济活动中，电梯已是城市物质文明的一种标志。据统计, 目前全球在用电梯约635万台, 其中垂直电梯约610万台

37、, 自动扶梯和自动人行道约25万台, 全球电梯每3天的运送量就相当于世界人口总数。垂直电梯的发明已有150年的历史, 自动扶梯的发明也有100多年的历史。我国的城市建筑正在经历着一个前所未有的蓬勃发展阶段，这几年在我国也陆续新建了一些不同智能标准的智能建设。如上海浦东新区的金茂大厦，竣工于1998年，建筑面积工2.6万平方米，共88层，421米，它是中国内地迄今为止最高的建筑，也是世界上第5高楼；台北101大厦，竣工于2004年，共101层，508米，为世界第一高楼，还有诸如广州的世贸中心、上海的证券大厦等。只能建筑技术已经成为21世纪建筑发展的主流。这期间, 高品质电梯及其群控系统配置技术的

38、应用无疑给智能建筑提供更大的便捷与舒适性。研究这一课题的意义在于将用于电梯复杂的电器元件用PLC 代替，这样既节约又减少了由于电器元件的老化而引起电梯的不安全因素。本课题来源于社会需要，工业发展的需要，科技的日新月异给我们的生活带来了更多的便利，与之而来的就是对过时科技的改造及淘汰，而就电梯控制而言就是改造。人们为了掌握人类已取得的最优秀的成果，然后再由此推陈出新，造福于人类，服务于社会，需要不断的把新科技运用到普及化的旧科技上。第一章 概 述自从我国实行改革开放政策以来，全国各地高层建筑不断涌现，作为高楼的垂直交通工具电梯，其需求量日益增长。各种类型、规格繁多的电梯已在高楼内投入运行。为了确

39、保电梯正常运行、安全使用，必须要了解电梯、熟悉电梯、管理电梯、维护好电梯。1.1 电梯的历史发展概述电梯的出现已经有100多年的历史了，在这100多年的历史中，全球电梯技术飞速发展。我国的电梯实业也从无到有，直到现在我国的电梯技术已经融国际先进技术于一体，形成了特有的电梯技术体系。目前的电梯技术主要已形成美国技术、欧洲技术和亚洲技术三大系列。美国电梯技术是以OTIS 为主的电梯技术。由于一些原因，美国电梯的先进技术很少在其他国家使用。欧洲电梯技术是国际上应用最广的电梯技术。欧洲电梯技术以可靠性高、经久耐用而著称，一般电梯寿命为25年。由于欧洲电梯技术成为国际通用技术的先锋，所以国际电梯标准也是

40、以欧洲电梯标准为基础而形成的。亚洲电梯技术以日本的电梯技术为代表。由于对用户的心理掌握得比较好，所以日本电梯以舒适性好闻名。虽然使用时的舒适感好，但日本电梯的使用寿命一般只有欧洲电梯使用寿命的60%。保证使用寿命一般只有15年。我国的电梯技术吸取各家之长，无论在电梯舒适感与电梯寿命方面均同时采取欧洲电梯及日本电梯的长处，使电梯寿命长且舒适感好。当前，我国电梯在控制技术和驱动技术方面都达到了国际先进水平。国内各电梯公司先后向市场推出了一批低能耗、高效率、速度快、平层好、乘坐舒适的交流调速电梯和直流高速电梯。同时，为了进一步提高和控制电梯产品及其配套设备的质量，近年来我国出台了一系列具有国际技术水

41、准的电梯生产和制造标准，使得各个制造厂家采用新标准去更新、设计电梯产品，促进了我国电梯工业的新发展。在控制技术方面，从按钮信号控制发展到集选控制、电梯机群控制。微计算机控制技术在电梯控制系统中以其运行可靠、故障率低、控制箱体积小、设备投资小、维修方便等优点得到了广泛应用，从而代替了传统的数量众多的继电器、接触器控制系统。在电梯速度方面，我国有0.51m/s的交流双速电梯、2.5m/s的直流高速电梯和14.5m/s的交流调速电梯等各种电梯。在电梯的种类方面，有客梯、货梯、医用电梯、观光电梯、汽车电梯和消防电梯等品种繁多的各种专用电梯。在材料和轿厢装饰方面，电梯的机械部件、控制器、轿厢及其附属件都

42、逐渐使用轻质材料，使其在提高性能的同时，更便于操作，并能减少安装费用，节省机房空间，减轻轿厢重量。电梯轿厢的装饰业日趋优雅豪华。但在电梯产品的技术支持及售后服务方面，我国对电梯技术服务队伍的培训暂时还没有跟上用户的需求，需要增加培训力度与广度。综合各种因素，用户在选择电梯时需要考虑的不仅仅是电梯的舒适感，同时还需要考虑电梯的寿命及实用性，只有这样才能选择合适的电梯产品。随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。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。实际上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

43、个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。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 ）取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；而PLC 可靠性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点，所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实

44、现。随着生产的发展和城市的堀起，电梯越来越接近我们的工作和生活电梯作为一种垂直方向上的交通工具，广泛地进人了宾馆、仓库、住宅等场合，现代电梯在可靠性、速度、舒适、豪华等方面的要求越来越高，电梯的控制采用了最先进的控制手段，本文详细介绍用PLC 实现的四层简易电梯控制系统软硬件设计。1.2 可编程控制器（PLC ）可编程控制器，其英文名为Progammable Logic Contrller，简称为PLC 。PLC 是一种新型的控制器件，集微电子技术、计算机技术于一体，在取代继电器控制系统、实现多种设备的自动控制中，充分体现逻辑控制、过程控制、运动控制、数据处理、联网通信等诸多功能，受到广大用户

45、的欢迎和重视。并被视作现代工业自动化的三大支柱之一。电梯被广泛用于住宅、公共建筑、工厂仓库等场所，它方便了人们的生活，节省了时间和体力。电梯是自动化程度和安全可靠性要求很高的设备，其电气构成十分复杂。电梯质量的好坏在很大程度上取决于它的控制系统。传统的电梯自动控制系统由继电器接触器控制逻辑组成由于继电器、接触器都是有触点的电气元件，体积庞大，使用寿命有限，弧光放电严重，导致整个控制系统存在故障多、可靠性低、工作寿命短等缺陷。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。PLC 实质上是一种被专用于工业控制的计算机，其基本组成

46、可分为硬件系统和软件系统两大部分。如下图所示： 可编程序控制器简称为PLC （Programmable Logic Controller）主要由CPU 模块、输入模块、输出模块和编程器组成。（如下图所示） 编程序控制器实际上是一种工业控制计算机，它的硬件结构与一般微机控制系统相似，甚至与之无异。可编程序控制器主要由CPU （中央处理单元）、存储器（RAM 和EPROM ）、输入/输出模块（简称I/O模块）、编程器和电源五大部分组成。(1 CPU 模块CPU 模块又叫中央处理单元或控制器，它主要由微机处理器（CPU ）和存储器组成。CPU 的作用类似于人类的大脑和心脏。它采用扫描方式工作，每一次

47、扫描要完成以下工作：输入处理：将现场的开关量输入信号和数据分别读入输入映像寄存器和数据寄存器。程序执行：逐条读入和解释用户程序，产生相应的控制信号去控制有关的电路，完成数据的存取、传送和处理工作，并根据运算结果更新各有关寄存器的内容。输出处理：将输出映像寄存器的内容送给输出模块，去控制外部负载。(2 I/O模块I/O模块是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和CPU 模块的桥梁。输入模块用来接收和采集输入信号。输入信号有两类：一类是从按钮、选择开关、数字开关、限位开关、接收开关、光电开关、压力继电器等来的开关量输入信号；另一类是由电位器、热电偶、测速发电机、各种变送器提供的连续变化的模拟量输入

48、信号。可编程序控制器通过输出模块控制接触器、电磁阀、电磁铁、调节阀、调速装置等执行器，可编程序控制器控制的另一类外部负载是指示灯、数字显示装置和报警装置等。CPU 模块的工作电压一般是5V ，而可编程序控制器的输入/输出信号电压一般较高，如直流24V 和交流220V 。从外部引入的尖蜂电压和干扰噪声可能损坏CPU 模块中的元器件，或使可编程序控制器不能正常工作，所以CPU 模块不能直接与外部输入/输出装置相连。I/O模块除了传递信号外，还有电平转换与噪声隔离的作用。(3 编程器编程器除了用来输入和编辑程序外，还可以用来监视可编程序控制器运行时梯形图中各种编程元件的工作状态。编程器可以永久地连续

49、在可编程序控制器上，将它取下来后可编程序控制器也可以运行。一般只在程序输入、调试阶段和检修时使用，一台编程器可供多台可编程序控制器公用。可编程序控制器是从继电器控制系统发展而来的，它的梯形图程序与继电器系统电路图相似，梯形图中的某些编程元件也沿用了继电器这一名称，如输入、输出继电器等。这种计算机程序实现的“软继电器”，与继电器系统中的物理结构在功能上某些相似之处。可编程序控制器有两种基本的工作状态，即运行（RUN ）状态与停止（STOP ）状态。在运行状态，可编程控制器通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使可编程序控制器的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一

50、次，而是反复不断地重复执行，直至可编程序控制器停机或切换到STOP 工作状态。除了执行用户程序之外，在每次循环过程中，可编程序控制器还要完成，公共处理、扫描周期等工作，一次循环可分为5个阶段（见右图）。可编程序控制器的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。由于计算机执行指令的速度极高，从外部输入-输出关系来看，处理过程似乎是同时完成的。在公共处理阶段，可编程序控制器检查CPU 模块内部的硬件是否正常，将监控定时器复位，以及完成一些别的内部工作。在程序执行阶段，CPU 按从左到右，自上而下的顺序对每条指令进行解释执行，CPU 从输入映像寄存器和元件映像存储器中读出各继电器的状态，根据用户程

51、序给出的逻辑关系进行逻辑运算，并将结果再写入元件映像寄存器中。在扫描周期计算处理阶段，若设定的扫描周期为固定值，则进入等待循环，直到该固定值到，再往下进行，若设定的扫描周期为不定值，则进入行扫描周期的计算。在I/O刷新阶段，进行I/O刷新，CPU 从输入电路中读出各输入点的状态，将此状态写入输入映像寄存器中；同时将元件映像寄存器的状态传送到输出锁存电路，再经输出电路隔离和功率放大，驱动外部负载。在外设端口服务阶段，完成与外设端口连接的外围设备或通信适配器的通信处理。可编程序控制器在RUN 工作状态时，执行一次上图所示的扫描操作所需的时间称为扫描周期，其典型值为1100ms。指令执行所需的时间与

52、用户程序的长短、指令的种类和CPU 执行指令的速度有很大的关系。当用户程序较长时，指令执行时间在扫（1（2（3）扫描周计算处理（4）I/O刷新（5）务初始化描周期中占相当大的比例。不过严格地来说扫描周期还包括自诊断、通信等。如下图所示。(1输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC 以扫描方式依次读入所有的数据和状态它们存入I/O映象区的相应单元内。输入采样结束后，转入用户程序行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入数据和状态发生变化I/O映象区的相应单元的数据和状态也不会改变。所以输入如果是脉冲信号，它的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。(2用户程序执行阶段在用户

53、程序执行阶段，PLC 的CPU 总是由上而下，从左到右的顺序依次的扫描梯形图。并对控制线路进行逻辑运算，并以此刷新该逻辑线圈或输出线圈在系统RAM 存储区中对应位的状态。或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。例如：算术运算、数据处理、数据传达等。(3输出刷新阶段在输出刷新阶段，CPU 按照I/O映象区内对应的数据和状态刷新所有的数据锁存电路，再经输出电路驱动响应的外设。这时才是PLC 真正的输出。1.3 PLC的选择1） OMRON公司CPM1A 系列可编程控制器(PLC的特点(1可靠性高，抗干扰能力强。PLC 是为工业控制而设计的，除了对器件的严格筛选外，在硬件和软件两个方面还采用

54、可屏蔽、滤波、隔离、故障诊断和自动恢复等措施，使可编程控制器具有很强的抗干扰能力，其平均无故障时间达到(35 ×lo4 h以上。(2编程直观、简单。考虑到大多数电气技术人员熟悉电气控制线路的特点，PLC 没有采用微机控制中常用的汇编语言，而是采用了一种面向控制过程的梯形图语言。梯形图语言与继电器原理图相类似，形象直观，易学易懂，电气工程师和具有一定知识的电气技术人员都可在短时间内学会，计算机技术和传统的继电器控制技术问的隔闶在PLC 上完全不存在。因此，许多国家生产的PLC 都把梯形图语言作为第一用户语言，此外，还可采用指令表进行编程控制。(3适应性好。PLC 是通过程序实现控制的。

55、当控制要求发生改变时，只要修改程序即可。由于PLC 产品已标准化、系列化、模块化，因此能灵活方便地进行系统配置，组成规模不同、功能不同的控制系统。其适应能力非常强，既可控制一台机器，一条生产线，也可控制一个复杂的群控系统；既可以现场控制，又可以远距离控制。(4功能完善，接口功能强。PLC 具有数字量和模拟量的输入输出、逻辑和算术运算、定时、计数、顺序控制、通信、人机对话、自检、记录和显示等功能，使设备控制水平大大提高；其接口功率驱动范围较大，不像普通的计算机输出信号需放大才能驱动负载，极大地方便了用户。其常用的数字量输入输出接口，就电源而言有110V ，220V 交流和5V ，48V 直流等多

56、种，负载能力可在0.5A 5 A的范围内变化，模拟量的输入输出有±50 mV±10 V和0 mA10mA ，4 mA20mA 等多种规格，可以很方便地将PLC 与各种不同的现场控制设备顺序连接，组成应用系统。2） 三菱PLC 的特点1、可靠性。（1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC 内部电路之间电气上隔离。（2）各输入端均采用R-C 滤波器，其滤波时间常数一般为1020ms.（3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。（4）采用性能优良的开关电源。（5）对采用的器件进行严格的筛选。（6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CP

57、U 立即采用有效措施，以防止故障扩大。（7）大型PLC 还可以采用由双CPU 构成冗余系统或有三CPU 构成表决系统, 使可靠性更进一步提高。2、丰富的I/O接口模块PLC 针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位； 强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。3、采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC 以外，绝大多数PLC 均采用模块化

58、结构。PLC 的各个部件包括CPU ，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。4、编程简单易学PLC 的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。3） 西门子PLC 的特点西门子公司的S7-300/400在大中型PLC 中应用最广。S7-300/400及其编程软件STEP7和通信网络的功能强大、具有可靠性强，抗干扰能力强；系统的设计、安装、调试工作量少、维修工作量少，维修方便、体积小，能耗底等优点。但其程序结构复杂，性能价格比高，中文资料很少，

59、这就要求具有较高的计算机应用能力和英语水平，这对我们初学者来说技术门槛太高，且平时接触不多，入门非常的困难。基于以上几种PLC 的特点来看，比较适合本次设计的要属三菱PLC 和OMRON PLC两种，但由于在我校课程安排及平时运用较多的要属三菱 PLC，且三菱 PLC的设备齐全，所以选用三菱 PLC来完成本次设计。第二章 电梯设计2.1 电梯的基本结构及原理电梯的基本结构包括八大系统：曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统和安全保护系统。各个系统的功能及组成主要构件与装置见下表：表2-1 电梯八个系统的功能及其构建与装置 图2-1 电梯的基本结构1-减速箱；

60、 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；(1电磁制动器，装于曳引机轴上，一般采用直流电磁制动器，启动时通电

61、松闸，停层后断电制动。(2强迫减速开关，其分别装于井道的顶部和底部，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，通过电器传动控制装置，使电动机强迫减速。(3限位开关，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。(4行程极限保护开关，当限位开关不起作用，轿厢经过端站时，此开关动作。(5急停按钮，装于轿厢司机操纵盘上，发生异常情况时，按此按钮切断电源，电磁制动器制动，电梯紧急停车。(6厅门开关，每个厅门都装有门锁开关。仅当厅门关上才允许电梯启动; 在运行中如出现厅门开关断开，电梯立即停车。(7关门安全开关，常见的是装于轿厢门边的安全触板，在关门过程中如

62、安全触板碰到乘客时，发出信号，门电机停止关门，反向开门，延时重新开门，此外还有红外线开关等。 (8超载开关，当超载时轿底下降开关动作，电梯不能关门和运行。 (9其它的开关，安全窗开关，钢带轮的断带开关等。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

63、。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。2.2 电梯控制系统电梯控制系统原理框图如图2-2所示，主要由轿箱内指令电路、门厅呼叫电路、主拖动电机电路、开关门电路、当层显示电路、按钮记忆灯电路、楼层检测与平层检测传感器及PLC 电路等组成的。 图2-2 电梯控制系统原理框图电梯控制系统的硬件结构如图2-3所示。包括召唤和指令按钮的输入、楼

64、层平层感应器、主拖动、电磁制动器报警器、自动开门控制、显示电路及一些其它辅助电路等。 光电传感器（Photo-electric Transducer ）是将光信号转换为电信号的一种传感器。使用这种传感器测量其它非电量（如转速、浊度）时只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。此种测量方法具有反应快、非接触等优点，故在非电量检测中应用较广。光电传感器的理论基础是光电效应（Photo-electric Effect ）。用光照射某一物体，可以看作物体受到一连串能量为hf 的光子的轰击，组成这物体的材料吸收光子能量而发生相应电效应的物理称为光电效应。通常把光电效应为三类：在光线的作用下能使电子逸出物体

65、表面的现象称为外光电效应，基于外光电效应的光电元件有光管、光电倍增管、光电摄像管等。图2-3 PLC 电梯控制系统的组成在光线的作用下能使物体的电阻率改变的现象称为内光电效应，基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管及光敏晶闸管等。在光线的作用下，物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应，基于光生伏特效应的光电元件有光电池等。 第一类光电元件属于玻璃真空管元件。第二、三类属于半导体元件。(2 接近开关接近开关又称无触点行程开关。它能在一定的距离（几毫米至几十毫米）内检测有无物体靠近。当物体与其接近到设定距离时，就可以发出“动作”信号，而不像机械式形程开关那样，需要施加机械

66、力。它给出的是开关信号（高电平或低电平）多数接近开关具有较大的负载能力，能直接驱动中间继电器。接近开关的核心部分是“感辨头”，它必须对正接近的物体有很高的感辨能力。在生物界里，眼镜蛇的尾部能感辨出人体发出的红外线。而电涡流探头就能感辨金属导体的靠近。但是应变片、电位器之类的传感器就无法用于接近开关，因为它们属于接触式测量。（3）干簧管干簧管是干式舌簧管的简称，是一种有触点的无源电子开关元件，具有结构简单，体积小便于控制等优点，其外壳一般是一根密封的玻璃管，管中装有两个铁质的弹性簧片电板，还灌有一种叫金属铑的惰性气体。平时，玻璃管中的两个由特殊材料制成的簧片是分开的。当有磁性物质靠近玻璃管时，在

67、磁场磁力线的作用下，管内的两个簧片被磁化而互相吸引接触，簧片就会吸合在一起，使结点所接的电路连通。外磁力消失后，两个簧片由于本身的弹性而分开，线路也就断开了。因此，作为一种利用磁场信号来控制的线路开关器件，干簧管可以作为传感器用，用于计数，限位等等（在安防系统中主要用于门磁、窗磁的制作），同时还被广泛使用于各种通信设备中。在实际运用中，通常用永久磁铁控制这两根金属片的接通与否，所以又被称为“磁控管”。干簧管具有以下特点：干式舌簧管结构紧凑、重量小，能够安装在极度有限的空间，极适合用于微型化设备。 干式舌簧管的开关元器件被气密式密封于一惰性气体气氛中，永远不会与外界环境接触，工作寿命长。干式舌簧

68、管没有采用滑动元件，所以不会出现在所有金属降级有关的金属疲劳现象，确保实际上无极限的机械使用寿命。就上述三种传感器相比之下干簧管感器最适合用于电梯运行中。为满足多位置、多控制的要求，电梯在接收用户信号的同时，还要不断地处理各种离散信号，即使这样，电梯的运行还是有规律可循的。电梯总是按照一定的程序性重复地进行动作。电梯运行的这种规律性为编程提供了条件。电梯动作的循环过程为：选层自动定向起动加速运行快慢速切换平层停车开门关门。 图2-4 PLC主程序流程图电梯的设计要实现的功能如下：1 在每一层电梯的门厅都要装一个上行和下行的呼唤按钮，分别或同时按动上行、下行按钮，该信号能被记忆，对应的信号灯亮2

69、 当电梯上行时，如遇到某层有上行的呼唤信号时，则在该层停止，同时消除该层的上行信号，对应的信号灯灭，门自动打开，而在上行过程中，下层的呼唤信号不起作用，下行信号仍被记忆，下行同理3 在轿厢内按下关门按钮，门自动关闭，门到位后才能升降 4 电梯在升降过程中经过无呼唤信号的楼层时，不停止也不开门5 在上升的过程中，如果上行和下行都有呼唤信号，应优先服务于上行的呼唤信号，在上层无呼唤信号而下层有呼唤信号时，则服务于下行呼唤信号，电梯在下降过程中的情况同理6 电梯在停止时，可以用按钮直接控制开门、关门、开门定时时间到后若无人关门，电梯将自动关门，电梯停在某一层时，在门厅按下该层的呼唤按钮也能开门 7

70、电梯开门时不能上升和下降 8 电梯在升降过程中不能开门9 在轿厢内设置有选层按钮和对应的信号灯，在上行时优先服务于上行的选层按钮；在下行时，优先服务于下行按钮信号；当电梯停在某一层时，该层的选层信号应被清除。电梯在运行过程中，当满足某层的停层要求时，电梯就会在该层停车，停车的控制过程是，电梯在快要到达呼梯楼层时，将首先碰到减速接近开关（X0），此时电梯将会减速运行，运行一小段时间后再接触到该层的平层开关（X22），理论上，电梯在接通该平层开时就会立刻停止下来，但在实际控制中，电梯会在该处平层，但是平层时间是很短的，造成的波动也很微小，否则就会给人以不舒服的感觉甚至造成危险，因此电梯的停层控制显

71、得尤为重要。根据以上对电梯的基本情况的认识，在本次设计中，我将电梯的设计划分为以下几个模块，通过对各个子模块功能的实现来实现对整个设计的要求。1）电梯楼层继电器电路设计 2）轿内指令信号的记忆消除和显示 3）召唤信号的记忆消除和显示 4）电梯选向回路设计 5）电梯选层电路设计 6）电梯运行线路设计 7）电梯门的控制设计(1 系统输入部分系统输入部分分为两个部分，一是直接输入到PLC 输入口的开关量信号部分，包括：控制台上的启动按钮、恢复正常工作按钮、检修按钮、强迫上行（下行）按钮部分以及开关门行程到位开关。二是按钮编码输入信号部分。本系统为五层电梯系统，在轿箱内的选层按钮和门厅旁的向上、向下呼

72、叫按钮共有二十个之多。输入信号分配表如下：表2-2输入信号分配 表2-3 输出信号分配 25262.4梯形图的设计要对电梯控制，首要的问题就是反应电梯实际所在的位置。楼层继电器就是完成这一功能的。每一层对应一个楼层继电器，电梯在哪一层，对应的楼层的层楼继电器就会动作。传统继电器控制层楼电路，需要在每层均设置感应器，这种方法虽然简单直观，当某层感应器出现故障的时候，只影响本层，但由于设置太多的感应器，会占用很多PLC 的I/O口。由于PLC 具有数据传送、算术计算、数据比较处理等功能，所以PLC 很容易实现楼层电路。启用一数据寄存器D0，电梯在最下层端站时可将1送入D0，最上层端站的时候，将5送

73、入D0；电梯每上一层D0将自动加一，电梯每下降一层D0将自动减一，这样使D0中存放的始终是层数；然后将D0分别与1、2、3、4、5相比较，等于几就说明电梯在那一层，这时驱动对应的楼层继电器，实现楼层电路。M1M15分别为一至五层的层楼继电器，Y0Y3层楼指层BCD 码输出。五层五站的楼层继电器电路如下图所示。 27 28图2-6楼层继电器电路29乘客通过对轿厢内操作盘上1楼到5楼选层按钮的操作, 可以选择欲去的楼层, 选层信号被登记后, 选层按钮的指示灯亮, 当电梯到达所选的楼层后, 该停层信号应该被清除, 相应的指示灯灭。 图2-6指令信号回路按下外呼按钮时, 相对应的外呼辅助继电器接通,

74、外呼按钮下的指示灯亮, 表示呼梯要求已经被接收和记忆, 电梯运行方向与电梯目的方向一致时, 至呼梯楼层, 电梯将停止并开门, 呼梯要求满足,呼梯信号消除，电梯运行方向与目的方向相反时。如发生以下情况： 图2-7电梯从1楼上行, 尽管2楼有呼梯信号, 但是电梯却不会在2楼停止, 呼梯要求没有被满足, 呼梯信号不能被消除, 若3楼以上无用梯要求, 电梯将停在2楼, 但呼梯信号不能立即清除, 待乘客进入轿厢选层(去1楼 后, 电梯定下向, 则2楼的呼梯信号满足, 呼梯信号清除。 图2-8召唤信号回路定向回路的作用是根据当前电梯的位置和指令、召唤的情况，决定电梯的运行方向是向上还是向下。电梯的方向选择

75、，实际就是将指令和召唤的位置与电梯的实际位置相比较。若前者位置在上，电梯则选择向上，相反则选择向下。方向的实现：首先由楼层继电器形成选向链，然后将每层的指令和召唤对应接入。 图2-9选向回路电梯运行中，在有些楼层停，有些楼层不停，这是由选层电路决定的。选层意味着要减速（换速）准备平层停车。电梯的选层分为指令选层和召唤选层，即因某层有召唤或轿厢有该层的指令使电梯在该层停车。其中，指令选层是绝对的：若电梯正常运行，指令一定能使电梯在该层减速停车。召唤选层是有条件的：一是召唤选层必须满足同向，即与电梯的运行方向一致，所谓“顺向截车”。二是直驶时可将召唤屏蔽，即使同向的召唤也不能使电梯减速停车。 图2

76、-10选层回路运行线路是电梯控制系统的核心。电梯是由曳引电动机拖动，主回路的工作受运行线路的控制，以形成如图2-11所示的速度曲线，决定电梯何时启动加速，何时运行，何时减速，何时平层停车。所以电梯的主要性能指标（额定速度、舒适感、平层精度）由运行线路决定。 图2-11（1）启动 电梯的启动，方向是首要条件，门锁等安全因素也是必要的（2）减速 当电梯选中某层，意味着将在该层停车，达到换速点就应减速，为平层停车做准备。（3）平层停车 当减速运行到平层点时(当上下平层感应器全部动作后表示到平层点），说明轿门门槛与门厅门槛基本齐平，并实施电磁抱闸。 图2-12 图2-13运行线路（4）门电路是电梯控制

77、系统中较为独立的单元。它的作用是实现电梯门的开和关。电梯的门有两种：一种是轿门，门电路通常指轿厢的门的控制线路，轿门是主动的，它由专门的门电机拖动；另一种是厅门，即各层门厅的门，厅门是被动门，不能自行开、关, 只能有轿门带动实现开、关，如果电梯没到达该层，其厅门处于锁闭状态，不能打开，这是安全的保障要求，这也是门电路和控制系统的联系所在，由各厅门和轿门的门锁电气限位开关的常开触点串联后，作为门锁的信号X20。X20为ON 表示全部的门安全关闭，可正常运行，否则不能运行。（5）开、关门由门电动机驱动，通过开、关门继电器控制门电动机的正反转实现。因此，设计门的控制时只要考虑开门关门的情况，驱动开、

78、关门的继电器即可。（6）开门情况 按钮开门、安全触板开门、到站自动开门（7）关门情况 按钮关门、到站自动延时关门 图2-14门电路第三章 电梯的调试3.1 电梯的测试根据电梯所处的位置和运行方向，在编程中，采用了四个优先级队列，即上行优先级队列、上行次优先级队列、下行优先级队列、下行次优先级队列。其中，上行优先级队列为电梯向上运行时，在电梯所处位置以上楼层所发出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的队列。上行次优先级队列为电梯向上运行时，在电梯所处位置以下楼层所发出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的队列。控制系

79、统在电梯运行中实时排列的四个优先级陈列，为实现随机逻辑控制提供了基础。(1 电梯上行当电梯停于1楼、2楼时，3楼、4楼、5楼呼叫，则先上3楼，停几秒钟，开关门，然后继续上行到4楼，停几秒钟，开关门，继续上行到5楼，碰到上限位开关后停止。当电梯停于1楼时，2楼、3楼、4楼、5楼同时呼叫，电梯则先上行到2楼，停几秒钟，开关门，然后继续上行到3楼，停几秒钟，开关门，继续上行到4楼，停几秒钟，开关门，直到目的地5楼停止。当电梯停于2楼时，3楼、4楼、5楼同时呼叫，电梯则先上行到3楼，停几秒钟，开关门，然后继续上行到4楼，停几秒钟，开关门，继续上行到5楼，碰到上限位开关后停止。当电梯停于2楼时，4楼、5楼同时呼叫，电梯则先上行到3楼，停几秒钟，开关门，然后继续上行到5楼，停几秒钟，开关门，电梯停止。(2 电梯下