电梯PLC控制设计

图书分类号：密级：毕业设计(论文)电梯PLC控制设计学生姓名学院名称信电工程学院专业名称电子信息工程技术指导教师年月日徐州工程学院毕业设计(论文)PAGE40徐州工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日徐州工程学院学位论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名：导师签名：日期：年月日日期：年月日摘要本文介绍一种电梯PLC控制系统。电梯是垂直方向的运输设备，是高层建筑中不可缺少的交通运输设备。它靠电力，拖动一个可以载人或物的轿厢，在建筑的井道内导轨上做垂直升降运动，在人们生活中起着举足轻重的作用。而控制电梯运行的PLC系统也要求越来越高，要求达到电梯运行的“稳、准、快”的运行目的。该系统主要由PLC、逻辑控制电路组成。其中包括交流异步电动机、继电器、接触器、行程开关、按钮、发光指示器和变频器组成为一体的控制系统。本机控制单元采用以三菱公司的可编程控制器PLC对机器进行全过程控制。整个系统通过PLC、逻辑控制电路对电梯的升降；加、减速；平层；起动、制动控制。其结构简单、运行效率高、平层精度高、易于理解与掌握。关键词PLC控制系统；电梯；逻辑控制电路；变频器AbstractThistextintroducesthecontrolsystemofakindofelevatorPLC.Theelevatorisperpendiculardirectionaloftheconveyanceequipmentsbeindispensableinthehighbuildingoftransportationequipments.Itdependselectricpower,draggingalongtomoveacarthatcancarrypersonorthingandleadatrackinthebuildingofthewellwayupdoperpendicularitytoascendanddescendsport,thereisprominentfunctioninthepeople'slife.AndthecontrolelevatorcirculateofthePLCsystemalsohasmoreandmorehighrequest,requesttoattainthemovementpurposeof"steady,quasi-,quick"ofelevatormovement.ThatsystemmainlyfromPLC,logiccontroltheelectriccircuitconstitute.Includeanexchangesdifferencetotreadelectricmotoramongthem,aftertheelectricappliances,getintouchwithamachine,routeoftravelswitchandpressbutton,giveoutlighttheindicatorconstituteandtransducerforthecontrolsystemofintegralwhole.ThethismachinecontrolunitadoptioncarriesonwholeprocessacontroltothemachinebytheprogrammablecontrollerPLCofMitsubishicompany.ThewholesystempassesPLC,logiccontroltheelectriccircuitistotheriseandfallofelevator;Add,decelerate;Evenlayer;Start,maketomoveacontrol.Itsstructureissimpleandcirculateanefficiency,evenlayeraccuracy,beeasytocomprehensionandcontrol.Keywords：ThePLCcontrolssystemelevatorThelogiccontrolselectriccircuittransducerTOC\o"1-3"\h\u目录217101绪论 1208092总体方案设定 290092.1总体方案的确定 295072.2电梯PLC控制系统的构建 339052.2.1重量平衡系统 3154172.2.2电力拖动系统 34612.2.3电器控制系统 3246472.2.4安全保护系统 3146262.3可行性论证 330482.3.1电梯理想运行曲线 433352.4设计的整体布局及其选型 4105083可编程序控制器的结构与工作原理 650613.1PLC的体系结构 61123.2可编程序控制器的基本结构 6144283.2.1CPU模块 7188163.2.2I/O模块 749363.2.3编程器 716693.3开关量I/O模块 788373.3.1输入模块 8304803.3.2输出模块 988913.4可编程序控制器的工作原理 9314933.4.1可编程序控制器的工作原理 1068363.4.2扫描周期 11211713.5PLC的选型 12295723.5.1输入输出（I/O）点数的估算 12196653.5.2存储器容量的估算 1228423.6FX2N可编程序控制器简介 12146933.7PLC控制程序设计 13235543.7.1PLC控制系统的设计基本原则 13288923.7.2PLC编程步骤 13278203.7.3PLC提供的编程语言 13309354电梯的电气控制系统 1524174.1概述 15236814.2电梯电气控制系统中的主要电器部件 15102794.2.1操纵箱 15154614.2.2指层灯箱 1623184.2.3召唤按钮（或触钮）箱 16312584.2.4轿顶检修箱 1621294.2.5换速平层装置（也称井道信息装置） 16179924.2.6限位开关装置 16277714.2.7极限开关装置 16194064.2.8选层器 1785784.2.9控制柜 17187014.2.10开门机电阻器箱 1734284.3电梯自动控制系统中的各主要控制环节及结构原理 17124584.3.1各类电梯安全可靠运行的充分与必要条件 17210924.3.2电梯自动开关门的控制环节 18300214.3.3电梯的方向控制环节 19134114.3.4发生制动减速信号的控制环节 23327554.3.5主驱动控制环节 25168874.3.6电梯的安全保护环节 2539674.4电梯的内外召唤指令的登记与消除 28100174.4.1召唤指令信号登记记忆线路的原理说明 28283474.4.2轿内信号的登记、记忆与消除 30324724.4.3层外召唤信号的登记记忆与消除 3088194.5电梯的信号指示系统 31250234.5.1数码显示的层楼指示灯 32296194.5.2运行方向灯、轿内指令及厅外召唤信号灯 3291544.5.3超载信号指示灯及音响 338576结论 3532628致谢 367488参考文献 379557附录 383929附录1程序 381绪论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现。电梯是将机械原理应用、电气技术、微处理器技术、系统工程学、人体工程学及空气动力学等多学科和技术集于一体的机电设备，它是建筑物中的永久性垂直交通工具。为满足和提高人们的生活质量，电梯的智能化、自动化技术迅速发展。特别是随着计算机网络技术、微电子和电力电子技术的飞速发展，现代电梯的技术含量日益提高。在改善电梯性能的同时，对电梯的设计、管理和维护人员提出了更高的要求。2总体方案设定载PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。2.1总体方案的确定目前，电梯行业在我国迅速的发展，在一定程度上占有很大的市场。而在今天选择控制电梯运动的设备已经从传统的继电器—接触器转变成可编程序控制器（PLC）。可编程序控制器（PLC）与其他计算机控制相比较：个人计算机有很强的数据处理功能和图形显示功能，有丰富的软件支持，但是它们是为办公室自动化和家庭设计的，对环境要求很高，抗干扰能力不强，一般不适合在工业现场使用。单片机只是一片集成电路，不能直接将它与外部I/O信号相连。要将它用于工业控制，还要附加一些配套的集成电路和I/O接口电路，硬件设计、制作和程序设计的工作量相当大，要求设计者具有很强的计算机领域的理论知识和实践经验。工业控制计算机（简称工控机）也是为工业控制设计的，目前比较流行的是PC总线工控机，它与个人计算机兼容。工控机采用总线式结构，各厂家产品的兼容性强。工控机一般是在通用微机的基础上发展起来的，有实时操作系统的支持，因此在要求快速、实时性强、功能复杂的领域占有优势。工控机的价格较高，将它有与开关量控制以取代继电器系统有些大材小用。工控机的外部I/O接线一般都用多芯扁平电缆和插头、插座，直接从印刷电路板上引出，不如可编程序控制器的接线端子那样方便可靠。以上各种计算机用语控制的程序一般都是用汇编语言编写的，不像可编程续控制器的梯形图语言那样易于被工厂的电气人员掌握。可编程序控制器是专为工厂现场应用环境设计的，结构上采取整体密封或插件组合型，对印刷电路板、电源、机架、插座的制造和安装，均采用了严密的措施。可编程序控制器由于具有前述的各种优点，在工业控制领域具有不可比拟的竞争力。当然在电梯的控制领域也具有重要的地位，把可编程序控制器用于电梯运动的核心部分是很合理的选择，而且可编程序控制器现在在市场上也是一种成熟的产品。总之，经上述比较可得，我确定选用PLC控制电梯的运行。2.2电梯PLC控制系统的构建2.2.1重量平衡系统该系统由对重和重量补偿装置组成。对重由对重架和对重块组成，对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对重侧曳引钢丝绳长度变化对电梯设计影响的装置。2.2.2电力拖动系统该系统由曳引机、供电系统、速度反馈装置、调速装置和变频器等组成。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，一般采用测速发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；变频器可以通过改变频率的大小来控制其运行速度的快慢。2.2.3电器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作箱或手柄开关箱、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层灯；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，由各类电气控制元件（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、发出加减速信号等作用。它可由机械式、继电器式或电子式组成。2.2.4安全保护系统电梯上设有机械和电气的各类保护系统，以保证电梯安全使用。机械方面的有限速器和安全钳，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。2.3可行性论证可编程序控制器是由继电器逻辑控制而来的，所以它在开关量处理、顺序控制方面具有一定的优势，发展初期主要侧重于开关量顺序控制。随着计算机技术的发展，可编程序控制器增加了数值运算、PID闭环调节功能，并开始与个人计算机或小型计算机联网，它本身也可以构成网络系统。可编程序控制器的应用领域，在发达的工业国家，可编程序控制器已经广泛地应用在所有的工业部门，随着可编程序控制器的性能价格比的不断提高，过去许多使用专用计算机的场合也可以使用可编程序控制器。比如用在开关量的控制，这是可编程序控制器最基本最广泛的应用，它的输入和输出信号都是只有通、断状态的开关量信号，这种控制与继电器控制最为接近，可以用价格较低，仅有开关量控制的功能的可编程序控制器作为继电器控制系统的替代物。开关量逻辑控制可以用于单台设备，也可以用于自动线生产线，如机床控制、冲压、铸造机械、运输带、包装机械的控制，同样也可以用于电梯的控制。通过上述的简述，我希望在控制系统中能够达到如下要求：2.3.1电梯理想运行曲线根据大量的研究和实验表明，人可接受的最大加速度为am≤1.5m/s2，加速度变化率ρm≤3m/s3,电梯的理想运行曲线按加速度可划分为三角形、梯形和正弦波形，由于正弦波形加速度曲线实现较为困难，而三角形曲线最大加速度和在启动及制动段的转折点处的加速度变化率均大于梯形曲线，即ρm跳变到-ρm或由-ρm跳变到ρm的加速度变化率，故很少采用，因梯形曲线容易实现并且有良好加速度变化率频繁指标，故被广泛采用。变频器构成的电梯系统，当变频器接收到控制器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，在减速运行过程中，变频器的能够自动计算出减速点到平层点之间的距离，并计算出优化曲线，从而能够按优化曲线运行，使低速爬行时间缩短至0.3s,在电梯的平层过程中变频器通过调整平层速度或制动斜坡来调整平层精度。即当电梯停得太早时，变频器增大低速度值或减少制动斜坡值，反之则减少低速度值或增大制动斜坡值，在电梯到距平层位置4—10cm时，有平层开关自动断开低速信号，系统按优化曲线实现高精度的平层，从而达到平层的准确可靠。（其速度曲线如下所示）抛物线—直线综合速度曲线抛物线—直线综合速度曲线的加速时间的起始阶段（ta/n）和最末段（ta/n）均为抛物线形速度曲线，而中间段（n-2）ta/n为直线形的速度曲线；n为起动时间系数。2.4设计的整体布局及其选型通过上述的分析可知，我所选择的电梯载重量为1000kg,速度为1m/s,七层七站。PLC的型号为FX2N-128MR，通过其继电器电路图来设计出梯形图，通过PLC的选型连接其PLC接线图。电动机选用交流三相异步电动机，它具有结构简单、维护和操作简便、价格便宜、坚固耐用、工作可靠等优点；其缺点是调速性差、概率因数低。变频器选用安川变频器（616G5），它作为通用变频器适合任何应用场合,在低速下能够实现平稳启动（1%额定转速），并且极其精确地运行。它的自动调整功能可使世界各地生产的电动机达到高性能运行。具有如下优点：低速大转矩和全频域平稳加、减速；驱动普通电机能达到最佳的控制效果；操作简单灵活；具有扩展功能，既可单机使用也可联网使用；设计平均无故障时间：250000小时。把50Hz的工频交流电经过处理后输出频率可调的交流电的电气装置叫变频器。它由整流电路、滤波电路、再生制动电路、逆变电路和控制电路组成。3可编程序控制器的结构与工作原理3.1PLC的体系结构PLC实质上是一种被专用于工业控制的计算机，其硬件结构和微机是基本一致的。如下图所示：编程器编程器中央处理单元（CPU）输入电路输出电路系统程序存储区用户程序存储区电源PLC硬件的基本结构3.2可编程序控制器的基本结构可编程序控制器简称为PLC（ProgrammableLogicController）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）可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。3.2.1CPU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。3.2.2I/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、关电开关、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。3.2.3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。3.3开关量I/O模块开关量模块的输入输出信号仅有接通和断开两种状态。电压等级有直流5V，12V，24V，48V和交流110V，220V等。输入输出电压的允许范围很宽，如某交流220V输入模块的允许低电压为0~70V，高电压为70~256V，频率为47~63HZ。各I/O点的通/断状态用发光二极管或其它元件显示在面板上，外部I/O接线一般接在模块的接线端子上，某些模块使用可拆除的插座型端子板，在不拆去端子的外部连线的情况下，可以迅速地更换模。开关量I/O模块可能4，8，16，32，64点。3.3.1输入模块2.3.1a直流输入电路输入电路中设有RC滤波电路，以防止由于输入点抖动或外部干扰脉冲引起的错误的输入信号。滤波电路延迟时间的典型值为10~20ms（信号上升沿）和20~50ms（信号下降沿），输入电流约为10mA，上图2.3.1a是某直流输入模块的内部电路和外部接线图。本节的输入电路和输出电路都只画出了一路，COM是各路的公共点。图中的输入触点直接接在公共点和输入端（400是梯形图中输入继电器的编号）之间，不需要外接电源。有的可编程序控制器还可以为接近开关、光电开关之类的传感器提供24V电源。（如图2.3.1b）2.3.1b当图2.3.1b中的外接触点接通时，光电耦合器中的发光二极管发光，光敏三极管导通，信号经内部电路传送给CPU模块。图2.3.1c是交流输入电路。光电耦合器中有两个反并联的发光二极管，显示用的两个发光二极管也是反并联的，因此这个电路可以接收外部的交流输入电压。图2.3.1c交流输入电路3.3.2输出模块输出模块的功率放大元件有大功率晶体管和磁效应管（驱动直流负载）、双向可控硅（驱动内交流负载）和小型继电器，后者可以驱动交流负载或直流负载。输出电流的典型值为0.5~2A，负载电源由外部现场提供。输出电流的额定值与负载的性质有关，但是只能驱动100VA/22V的电感性负载和100W的白炽灯。额定负载电流还与温度有关，温度升高时额定负载电流减小，有的可编程序控制器提供了有关曲线。输出模块内可能设置有熔断器，并在模块面板上用发光二极管显示熔断器的状态。某些新式的模块用非破坏性的电子保护电路代替熔断器。3.4可编程序控制器的工作原理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。原理图3.4.1可编程序控制器的工作原理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，内部处理、通信处理等工作，一次循环可分为5个阶段（见图2.4.1）。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。在内部处理联合阶段。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。图2.4.1在通信服务阶段，可编程序控制器与别的带微处理器的智能装置通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容。当可编程序控制器处于停止（STOP）状态时，只执行以上的操作。可编程序控制器处于（RUN）状态时，还要完成另外3个阶段的操作（见右图），图中仅画出了与用户程序执行过程有关的3个阶段。3.4.2扫描周期可编程序控制器在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1~100ms。指令执行所需的时间与用户程序的长短、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。如图2.4.2所示。第第(N-1)个扫描周期输出刷新第(N+1)个扫描周期输入采样第N个扫描周期输入采样输出刷新用户程序执行图2.4.2PLC的扫描运行方式(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。3.5PLC的选型为了能够更好的选型，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。3.5.1输入输出（I/O）点数的估算I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%～20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需根据制造厂商PLC的产品特点，对输入输出点数进行圆整。3.5.2存储器容量的估算存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的10～15倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。3.6FX2N可编程序控制器简介FX2N是FX系列中功能最强、速度最高的微型可编程序控制器。它的基本指令执行时间高达0.08μs每条指令，远远超过了很多大型可编程序控制器。用户存储器容量可扩展到16K步，最大可扩展到每256个I/O点，有5种模拟量输入/输出模块、高速计数器模块、脉冲输出模块、4种位置控制模块、多种RS-232C/RS-242/RS-485串行通信模块或功能扩展板，以及模拟定时器功能扩展板，使用特殊功能模块和功能扩展板，可以实现模拟量控制、位置控制和联网通信等功能。3.7PLC控制程序设计3.7.1PLC控制系统的设计基本原则1)最大限度的满足被控对象的控制要求。2)在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用和维护方便。3)保证控制系统安全可靠。4)考虑到生产的发展和工艺的改进在选择PLC容量时应适当留有余量。3.7.2PLC编程步骤具体编制一个PLC控制程序的基本步骤如下(其流程图见2.7)。3.7.3PLC提供的编程语言1)标准语言梯形图语言也是我们最常用的一种语言，它有以下特点；A.它是一种图形语言，沿用传统控制图中的继电器触点、线圈、串联等术语和一些图形符号构成，左右的竖线称为左右母线。B.梯形图中接点（触点）只有常开和常闭，接点可以是PLC输入点接的开关也可以是PLC内部继电器的接点或内部寄存器、计数器等的状态。C.梯形图中的接点可以任意串、并联，但线圈只能并联不能串联。内部继电器、计数器、寄存器等均不能直接控制外部负载，只能做中间结果供CPU内部使用。D.PLC是按循环扫描事件，沿梯形图先后顺序执行，在同一扫描周期中的结果留在输出状态暂存器中所以输出点的值在用户程序中可以当条件使用。2)语句表语言，类似于汇编语言。3)逻辑功能图语言，沿用半导体逻辑框图来表达，一般一个运算框表示一个功能，左边画输入、右边画输出。将PLC的将PLC的I/O位分配给输入输出设备确定系统必须完成的各项任务及其顺序编制PLC编制PLC程序（梯形图或指令代码）检查程序有无错误运行程序有无错误通过PC机、GPC或FIT输入程序至PLC修改程序NOYES检查程序有无错误运行程序有无错误通过PC机、GPC或FIT输入程序至PLC修改程序NOYESYES调整程序调整程序程序投入使用NO程序投入使用NO图2.7PLC编程步骤

4电梯的电气控制系统4.1概述电气控制系统是电梯的两大系统之一。电气控制系统由控制柜、操纵箱、指层灯箱、召唤箱、限位装置、换速平层装置、轿顶检修箱等十几个部件，以及曳引电动机、制动器线圈、开关门电动机及开关门调速开关、极限开关等几十个分散安装在电梯井道内外和各相关电梯部件中的电器元件构成。载重量和额定运行速度确定后，机械系统各零部件就基本确定了，而电气控制系统则有比较大的选择范围，必须根据电梯安装使用地点，乘载对象进行认真选择，才能最大限度地发挥电梯的使用效益。电气控制系统决定着电梯的性能、自动化程度和运行可靠性。随着科学和、技术的发展和技术引进工作的进一步开展，电气控制系统发展换代迅速。在国产电梯中，在中间逻辑控制方面，已淘汰继电器控制，采用PLC和微机控制。在拖动方面，除速度V≤0.63m/s的底速电梯仍有部分产品采用交流双电动机变极调速外，对于速度V≥1.0m/s的各类电梯，均采用交流调压调速和交流调频调速拖动系统。新电气控制系统和拖动系统的出现，不但改善了电梯的性能，而且提高了电梯的运行可靠性能，使我国的电梯工业提高到一个新的水平，基本实现乘用安全、可靠、舒适的愿望。4.2电梯电气控制系统中的主要电器部件为了便于制造、安装、调试和维修，常把电气控制系统中几百至成千万个电器元件组装在操纵箱，控制柜等十几个部件内。但是有些电器元件组装到各电源部件中去后，反而会给制造、安装、调试、维修带来困难或不方便，这是，则将这部分电器元件分散装到各有关电梯部件中去。电气控制系统常用的主要电器部件如下：4.2.1操纵箱操纵箱一般位于轿箱内，是司机或乘用人员控制电梯上下运行的操纵控制中心。操纵箱装置的电器元件与电梯的控制方式、停层站数有关。操纵箱上装配的电器元件一般包括下列几种：发送轿内指令任务，命令电梯起动和停靠层站的元件，如轿内手柄控制电梯的手柄开关；轿内按钮控制、信号和集选控制电梯的轿内指令按钮；控制电梯工作状态的手指开关或钥匙开关；控制开关；急停按钮；短接和应急按钮；点动开门按钮；轿内照明灯开关、电风扇开关；蜂鸣器；外召唤人员所在位置指示灯；厅外召唤人员要求前往方向信号灯；但是近年来已出现操纵箱和指层箱合为一体新型操纵指层箱。4.2.2指层灯箱是司机，轿内、外乘人员提供电梯运行方向和所在位置指示灯信号的装置。除杂物电梯外，一般电梯都在各停靠站的厅门上设置有指层灯箱。但是，当电梯的轿厢门为封闭门，而且轿门上没有开设监视窗时，在轿厢内的轿门上方也必须设置指示层灯箱。位于厅门上方的指示灯箱厅称厅外指层灯箱，位于轿门上方的指层灯箱在结构上是完全一样的。近年来出现把层灯箱合并到轿内操纵箱和厅外召唤箱中去的情况，而且采用数码显示。4.2.3召唤按钮（或触钮）箱召唤按钮是设置在电梯停靠站厅门外侧，给厅外乘用人员提供召唤电梯的装置。根据处位的不同，召唤按钮箱分位于上端站，只装设一只下行召唤按钮，位于下端站只装设一只上行召唤按钮的单钮召唤箱。但是若下端站又作为基站时，召唤箱上还需加装一只厅外控制自动开关门的钥匙开关。位于中层站者，则是装设一只上行召唤按钮和一只下行召唤按钮的双召唤箱。4.2.4轿顶检修箱轿顶检修箱位于轿厢顶上，以便于检修人员安全、可靠、方便地检修。检修箱装设的电梯电器元件一般包括控制电梯慢上、慢下的按钮，点动开关门按钮，急停按钮，轿顶正常运行和检修运行检索转换开关，轿顶检修灯开关等。4.2.5换速平层装置（也称井道信息装置）换速平层装置是一般低速或快速实现到预定停靠站时，提前一定距离把快速运行切换为平层前慢速运行，平层时自动停靠的控制装置。4.2.6限位开关装置为了确保司机、乘用人员、电梯设备的安全，在电梯的上端站和下端站处，设置了限制电梯运行区域的装置，称为限位开关装置。4.2.7极限开关装置极限开关是一种在80年代中期以前，用于交流双速电梯，作为当限位开关装置失灵，或其它原因造成轿厢超越端站楼面100~150mm距离时，切断电梯主电源的安全装置。极限开关包括位于机房，经改制的铁壳开关，固定于轿厢导轨的上下滚轮组，固定于轿厢架的打板（和极限位开关装置合用一个打板），以及联结铁壳开关和上下滚轮组的钢丝绳构成。电梯运行过程中，由于某种原因造成电梯轿厢超越端站楼面，达到极限开关的作用点时，位于轿架的打板碰撞上或下滚轮组，上下滚轮组通过钢丝绳强行拉掉铁壳开关，切断电梯的总电源，强迫电梯立即停靠。由于这种装置的结构比较复杂，开关的故障率比较高，80年代中后期，国内不少厂家采用在井道两端站各安装一只限位开关，由限位开关打板碰压，由限位开关控制一只接触器，由接触器切断电梯总电源的办法所取代。4.2.8选层器选层器设置在机房或隔音层内，是模拟电梯运行状态，向电气控制系统发出相应电信号的装置。按与电气控制系统配套使用情况，选层器可分为两种。a.用于货、医梯电气控制系统的选层器b.用于客梯电气控制系统的选层器用于客梯电气选层器除具楼层指示器的功能外，还具有自动消除轿内指令登记信号，根据内外指令登记信号，自动定电梯的运行方向，到达预定停靠站时提前一定距离向控制系统发出减速信号和提前开门信号，有的还能发出到站平层停靠信号等。由于与客梯控制系统配套使用的选侧器具有比较完善的性能，不但可以简化电气控制系统，便于安装调试和维修，而且可以降低电梯故障率，提高电梯运行可靠性。4.2.9控制柜控制柜是电梯电气控制系统完成各种主要任务，实现各种性能的控制中心。控制柜由柜体和各种控制电器元件组成。控制柜中装配的电器元件，其数量和规格主要与电梯的停层站数、额定载荷、速度、控制方式、曳引电动机类别等参数有关，不同参数的电梯，采用的控制柜不同。4.2.10开门机电阻器箱国产电梯产品从60年代末以来，多采用直流电动机作为实现自动开关门的拖动电动机。直流电动机具有良好的调速性能，便于控制和调节电梯的开关门速度，达到既有较高的开关门效率，又有较低的噪声水平。由于他励直流电动机的运行速度与电枢两端的电压成正比。因此只要控制和调节电枢两端的电压，就能控制和调节电梯的开关门速度。开门机电阻器箱内装置的器件，就是用来控制电枢两端电压的三只电阻器。为了便于调试，该电阻器箱一般装置在开关门电机旁。进入90年代后，除采用电阻和有触点开关对直流门电机进行调速外，还出现采用微机对直流门电机进行调速的，也有采用交流调频调压调速的电梯门拖动控制系统。4.3电梯自动控制系统中的各主要控制环节及结构原理4.3.1各类电梯安全可靠运行的充分与必要条件电梯安全可靠运行的充分与必要条件有：(1)必须把电梯的轿厢门和各个层楼的电梯层门全部关闭好——这是电梯安全运行的关键，是保障乘客和司机等人员的人身安全的最重要保证之一。(2)必须要有确定的电梯运行方向(上行或下行)——这是电梯的最基本的任务，即把乘客(或货物)送上或送下到需要停层的层楼。(3)电梯系统的所有机械及电气机械安全保护系统有效而可靠——这是确保电梯设备和乘客人身安全的基本保证。根据上述的电梯安全可靠运行的充分与必要条件，以及电梯的运行工艺过程，现就一般电梯的控制系统的各个主要控制环节及其结构原理说明如下。4.3.2电梯自动开关门的控制环节从前面所述中可知，任何种类的电梯绝大多数均要有开关门的机构，该机构可以是人工手动的，也可以是电气机械自动的。但现今已很少见到手动开关门的电梯了，仅仅对小型杂物电梯和简易居民住宅电梯才使用手动开关门。现就两种驱动类型的自动开关门环节工作原理说明如下。(一)对自动开关门机构(或称之为“自动门系统’)的要求及其速度调节方法1．要求(1)自动门机构必须随电梯轿厢移动，即要求把自动门机构安装于轿厢顶上，除了能带动轿厢门启闭外，还应能通过机械方法使电梯轿厢在各个层楼门区安全范围内能方便地使各层的外层门也能随着轿厢门的启闭而同步启闭。(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，按国家标准规定，开关门系统在开关门过程中其运行噪声不得大于65dB(A级)。(4)关门时间一般为3-5s，而开门时间一般为2．5-4s。(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。2．速度调节方法为了使电梯的轿厢门和某层层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，以满足对自动门机系统的要求，一般调速方法有：(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(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，常用施加涡流制动器的调速方法，例如瑞士迅达电梯公司的QKS9／10门机系统就是一个这样的系统。现多用小功率变频调速方法。(二)常用的自动开关门系统的电气控制线路原理图简介现今国内外仍有电梯厂家用小型直流伺服电动机作为自动门系统的驱动力。其电气控制线路原理图如下图所示。电气控制线路原理图其工作原理如下(以关门为例)：当关门继电器KA83吸合后，直流110V电源的“+”极(04号线)经熔断器FU9，首先供电给直流伺服电动机(MD)的励磁绕组MD0，同时经可调电阻RDlKA83的(1、2)常开触点，MD的电枢绕组KA83的(3、4)常开触点至电源“—”极(01号线)。另一方面，电源还经开门继电器KA82的(13、14)常闭触点和R83电阻进行“电枢分流”而使门电机MD向关门方向转动，电梯开始关门。当门关至门宽的三分之二时，SA831限位开关动作，使R83电阻被短接一部分，使流经R83电阻中的电流增大，则总电流增大，从而使RDl的限流电阻上的压降增大，也就是使MD电动机的电枢端电压下降，此时MD的转速随其端电压的降低而降低也就是关门速度自动减慢。当门继续关闭至尚有100-150mm的距离时，SA832限位开关动作，又短接了R83电阻的很大一部分，使分流增加，RDl上的电压降更大，电动机MD电枢端的电压更低，电机转速更低，关门速度更慢，直至轻轻地平稳地完全关闭为止，此时关门限位开关动作，使KA83失电复位。至此关门过程结束。对于开门情况完全与上述的关门过程一样，这里不再叙述。当开关门继电器(KA82，KA93)失电复位后，则电机MD所具有的动能将全部消耗在R83和R82电阻上了，也即进入强烈能耗(因R83电阻由于SA832开关仍处于被接通状态，其阻值很小)制动状态，很快的使MD电动机停车，这样直流伺服电动机的开关门系统中就无需机械制动器(刹车)来迫使电机停转。4.3.3电梯的方向控制环节任何类别的电梯，其运行的充分与必要条件之一——“要有确定的电梯运行方向”，因此所有电梯的确定运行方向的控制环节——简称“定向环节”，在所有电梯的整体控制系统中也与电梯的自动开关门控制环节一样，是一个至关重要的控制环节。所谓电梯的方向控制环节，是根据电梯轿厢内乘客欲往层楼的位置信号或各层楼大厅乘客的召唤信号位置与电梯所处层楼的位置信号进行比较：凡是在电梯位置信号上方向的轿内或层楼厅外召唤信号，则电梯定上行方向；凡在其下方向的，则定下行方向。在方向控制环节中，一般集选电梯必须满足下列几点要求。(1)轿内指令信号优先于各层楼厅外召唤信号而定向，即当空轿厢电梯被某层厅外乘客召唤到达该层后，某层的乘客即可进入电梯轿厢内而揿按指令按钮令电梯定上行方向(或下行方向)；若该乘客虽进入轿厢内且电梯门未关闭而尚未揿按指令按钮前(即电梯尚未定出方向)，出现其他层楼的厅外召唤信号时，如此召唤信号指令电梯的运行方向有别于已进入轿厢内的乘客要求指令电梯的运行方向，则电梯的运行方向应由已进入轿厢内的乘客要求而定向，而不是根据其他层楼厅外乘客的要求而定向。这就是所谓的“轿内优先于厅外”。只有当电梯门延时关闭后，而轿内又无指令定向的情况下，才能按各层楼的召唤信号的要求而定出电梯运行方向，但一旦定出电梯运行方向后，再有其他层楼的召唤信号就不能更改已定的运行方向了。(2)要保持最远层楼召唤信号所要求的电梯运行方向，而不能轻易地更改，这样以保证最高层楼(或最低层楼)乘客的乘用电梯，而只有在电梯完成最远层楼乘客的要求后，方能改变电梯运行方向。(3)在有司机操纵电梯时，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。这种在我国电梯尚未广泛普及，又以“有司机”操纵为主的使用情况下，这一“强行换向”也是必要的。(4)而在电梯检修状况下，电梯的方向控制应由检修人员直接揿按轿厢内操纵箱上或轿厢顶的检修箱上的方向按钮即令电梯定向上(或向下)运行；而当松开方向按钮即令电梯消失运行方向并使电梯立即停车。(一)电梯定向控制的各种方法根据各类电梯的自动化程度不一致，电梯的应用场合、电梯的定向控制方法大致有以下几种。(1)手柄开关定向电梯司机或电梯管理人员通过扳动手柄开关直接接通电梯运行方向继电器(或方向接触器)。这种方法最简单，最原始而又最直接的方法。现在尚能见到以往几年各个电梯厂家生产的手柄开关控制的载货电梯(例如KP，M型货梯)。今后将不再生产此种电梯了。因电梯司机在电梯运行过程中始终要把持着手柄开关于某一运行方向，这样电梯司机劳动强度大，且操作不灵活，容易造成误操作。手柄开关定向控制的电路示意图如下所示。手柄开关定向控制井道内分层转换开关定向控制(2)井道分层转换开关的定向控制这是利用装于井道内每个相应层楼位置的一个三位置(左、中、右)开关的预置位置来定向，如图所示。只有当电梯停在某层楼平面时，该层的分层开关处于中间位置。当电梯向上运行时其下方各层的分层开关置于可接通向下方向继电器的位置；而当电梯向下运行时，则在电梯的上方各层的分层开关置于可接通向上方向继电器的位置。这样当电梯轿厢所在层楼上方出现“内、外’’召唤信号时就可令电梯定为向上运行；而在下方时，则定为向下运行。这种定向方法要比上述(1)条中要高明而简捷得多，因此在小型杂物电梯和普通货梯中得到了极为广泛的应用。但是由于这种分层开关是特制的，且在使用过程中有撞击声，因此只能应用于电梯额定速度较低(0．63心s)的电梯中。另一方面，由于开关是特制的，这样给电梯的维修、保养带来了很大不便，因此这种在杂物梯中和小载重量货梯中有广泛应用，而在其他梯种中就很少采用了。实际上，所谓自动定向，就是根据电梯的位置来说的，即在电梯上方的信号定上向信号，而在下方的，则定下向。因此自动定向控制的关键是如何确定某一时刻的电梯位置信号，按此可有以下几种方法。(3)井道永磁开关与继电器组成的逻辑电路定向。这是利用井道中每一层楼有一个相对应的磁感应开关带动一个继电器，然后经继电器组成的逻辑电路，有顺序的反映出电梯的位置信号，然后再与各个层楼的内外召唤信号进行比较而定出电梯的运行方向。(4)机械选层器的定向。直至今天，国内仍有一些电梯厂家利用机械—电气型式的“选层器”的方法进行电梯的定向控制。而选层器实质上是按一定比例缩小了的电梯，其上、下运动的滑动拖板(或“撞块”)即相当于电梯的轿厢。因此可以将电梯井道中的电器元件和各个层楼的情况集中于选层器上。这样就能容易的决定出电梯的位置信号及其与内外召唤信号的比较结果——电梯的运行方向。选层器不仅可用来定向，而且还可用来发出减速信号等。但由于其是按比例缩小的电梯井道，因此其稍有误差就可导致电梯运行的很大误差，从而对选层器的机械部件制造精度要求很高，加工困难。所以现在已很少采用；而在很大程度上被上述井道内永磁感应开关与继电器逻辑电路所取代。(5)井道中的双稳态磁开关与数字电路所组成的定向。这种方法是当前广泛应用微机于电梯控制中不可缺少的重要一环。其工作原理是：装于电梯轿厢上的双稳态磁开关随着电梯轿厢运行而经过井道内各个层楼的永久磁铁时的变化量经“异或非”电路而转化成二进制信号，并输入计算机比较环节而决定出电梯的运行方向。这种定向方法快速而准确，必将随着梯控制系统中广泛应用微机而发展。(二)电梯常用自动定向环节电气原理说明电气原理从上述可知，所谓的电梯自动定向就是电梯的位置信号与各个层楼的轿内指令信号或是各层楼厅外召唤信号(实际上也是一个位置信号)进行比较，如内外召唤信号在电梯位置上方的，则定上方向；在下方的则定下方向。因此电梯的位置信号产生是至关重要的，然后再是比较而定出运行方向。(1)电梯运行方向的产生一般电梯的自动定向电路可如右图所示。电梯运行方向的确定是根据电梯的位置信号(KA501、KA502、…)和各个层楼大厅的召唤信号的比较而确定的。例如，电梯在1层，也即继电器KA501，而其常闭触点打开，轿内指令信号为3层(也即电梯轿厢内的乘客欲往3层)，这样3层的轿内指令继电器KAl03；此时电源的电流不能流向下方向继电器KA21，因电梯停在1层，其K&501的常闭触点打开，故电流不能经KAl03继电器触点而流向KA21继电器，只能经KA502、…、KA505的常闭触点而流向上方向继电器KAll，这样使得在轿内的3层指令继电器作用下，决定出电梯向上方向运行(即KAll继电器吸合)。又如，电梯停在4层时(即KA504)，其(13#，14#和15#，16#)的常闭触点打开3层的轿内指令信号——继电器KAl03，只能使电流经KAl03继电器而流向下行方向继电器KA21，并使继电器KA21，从而使电梯定出向下运行的方向。(2)电梯运行方向的保持当电梯向上运行时，向上的停层信号逐一地被应答。当电梯执行完这个方向的最后一个命令而停靠层楼时，方向继电器KAll。此时司机或乘客又可以在已登记的下向轿内指令和厅外召唤信号，而使下方向继电器KA21，也即电梯反向向下运行，并逐一地应答被登记的向下指令、召唤信号。当完成这个方向(下方向)的最后一个信号时，其下方向继电器释放(即K421)。但不管何种情况，只有当电梯完成某一方向的最远一个信号时，才可改变电梯的运行方向。从而可以保证最远一层楼的厅外乘客乘坐电梯的要求。电梯运行方向的人为变更这种人为变更电梯的运行方向，只能在电梯处于有专职司机操纵的情况下才可进行，而且这一操作过程必须在电梯停止运行或切断控制电路电源的条件下方可进行。此时可由电梯的专职司机根据乘客的临时要求或司机的意愿而实现改变电梯方向的运行。4.3.4发生制动减速信号的控制环节无论何种电梯，为了实现“快、稳、准”要求中的“准”的要求，必须令电梯在到达目的层楼之前的某一距离点开始进行减速，以保证准确停车时所需的尽可能低的低速度。为此，各种不同类型的电梯，其发出减速信号的位置是不一样的；但不论何种电梯，其减速制动信号的发出可以归结为两大类。1)人工的即由电梯的专职司机凭经验判断而发出的，例如手柄开关操纵的各种载货电梯等均属此类。2)自动的电梯能够根据轿内指令信号或根据各层楼厅外的召唤信号方向与电梯运行方向一致时，按预先确定的距离位置而自动发出减速信号。(一)现就自动发出减速信号的控制环节，举例说明如下，其一般常用线路原理如图所示。自动发出减速信号的线路原理图例如，电梯根据3楼的向上召唤信号继电器KA203十，而向上运行时，则当电梯一进入预置的3楼减速位置点时，通过井道内的3楼永磁感应器(SQ403)的动作，而使3层继电器KA403，并经方向继电器KAll的已闭合的常开触点和尚未延时打开的停站触发继电器KA93的常开触点而使减速信号继电器KA92十吸合，从而导致快速起动和快速运行继电器KA32，KA33，电梯从快速运行状态而转入制动减速状态。这一过程是由与电梯运行方向一致的厅外召唤信号而引起的，我们称之谓“顺向截车”控制。(二)但若电梯轿厢满载或专用时，专用继电器KA73吸合，其常闭触点处于断开位置，则电梯虽经3楼的SQ403永磁感应器(即KA403)但减速信号继电器KA92不能吸合，也即电梯不发出减速信号。这样的过程我们称之谓“直驶不停”控制。(三)如若电梯去应答最远的一个与电梯运行方向相反的厅外召唤信号时，则当电梯到达该层减速位置点时，KA400+nKA500+nKAll(或KA21)，这样从图中可看出，在电梯没有方向时(即KAll，KA21)也能使减速信号继电器KA92，从而使电梯也转入制动减速状态。这样的过程常称之为“反向截车”控制或称“断方向减速”控制。这儿包括了最高层和最低层(或称最远层)的减速信号发出，因为在两端站时，电梯的运行方向定会随着减速信号发出点(即永磁感应器或两端站的强迫减速开关SQl或SQ2的动作)而使KAll(或KA21)，这样就导致电梯自动发出减速信号。4.3.5主驱动控制环节对不同速度和自动化程度不一样的各类电梯，其主驱动系统是不一样的。现在我们要说明的不同的主驱动系统从控制角度考虑，如何进行控制的。在这儿着重对交流双速电梯、交流调速电梯、直流高速电梯这三类电梯的主驱动系统控制操作方法叙述于后。交流双速电梯的主驱动控制线路原理图简介任何交流双速电梯，其主驱动系统的控制线路原理可如图所示。交流双速电梯的主驱动系统控制线路原理图4.3.6电梯的安全保护环节在前述中已述及，电梯运行的充分与必要条件中的第三点就是电梯的各种安全保护必须可靠有效。这是为了保证电梯最安全，最可靠的运行。我们国家近几年来电梯的安全标准已向国际上的电梯安全标准靠近，且基本上相等效。并在1987年颁布了GB7588—87的《电梯制造与安装安全规范》。这一新标准与国际上正在执行的EN81-1(或英国的BS5655)《电梯制造与安装安全规范》相等效。并于1995年进行了修订。根据电梯安全标准的要求，不论何种电梯均要符合标准中的安全保护要求。现就一般电梯常用的且必不可少的安全保护环节简介如下。(一)超速断绳保护有关这部分已在前面的第一章的第二节和第五节中有较详细的叙述，因此有关这一保护的机械作用原理不再赘述，而只就电气部分作简要说明如下。按GB758895标准的规定，当电梯下降速度达到额定速度的115％时，限速器上的第一个开关动作，使电梯自动减速；而当达到140％时，限速器上的第二个开关动作，切断控制回路使电梯停止运行；而此同时，限速器通过机械结构使限速器钢丝绳卡死不动，而电梯轿厢仍在向下，这样被卡住的限速器钢丝绳产生一个向上提拉力，从而把它与之相关的轿厢安全钳向上提起，使仍在下行的轿厢被安全钳楔块紧紧的卡在电梯导轨上，这样使下行的电梯轿厢被掣停于某一位置而不再下降；同时把与之相对应的安全钳开关断开，进一步使电气控制电路切断，强令电梯停止。这一保护是很重要的，凡是在有可能使各类人员进入电梯轿厢内的电梯，必须设置这一保护，是极为重要的保护环节，绝不能等闲视之，但只有在不允许，也不能进入各类人员的小型杂物电梯上才可不设置这一保护环节。(二)层门锁保护前面我们曾述及：电梯运行的三个充分与必要条件中之一是，电梯必须关闭好门后方可运行。因此电梯门(包括轿厢门和各层楼的所有层门)必须闭锁；若没有闭锁好，是不允许电梯运行的!并且还要求不可能随意强制拨开各个层楼的层门。所以各楼层的层门必须要有机械和电气的联锁保护，即只有当各个层门确实关闭好后，机械的钩子锁锁紧后电气触点才能接通，这样电梯就可安全地运行。由上述可知，层门闭锁保护是机械和电气不可分割的环节。因此在电梯安装竣工验收时必须提供某一类型的层门闭锁保护装置的型式试验报告和性能检测报告。(三)电梯门的安全保护环节这一保护环节主要是指在关门过程中防止夹伤乘客等人员的保护装置。一般有：安全触板，光电保护或电子光幕保护装置和关门力限制保护等。这些保护装置可任选一种或两种以上均可。这些保护装置是在电梯关门过程中才起作用的。当有乘客或其他人员在电梯关门过程中碰撞(或接近)电梯门扇时使电梯门停止关闭，并立即开启，从而使乘客不致被门扇夹痛(伤)。(四)上、下端站的强迫减速保护为了防止电梯在两端站的永磁感应器或选层器触点等失效而产生不了减速信号所导致的快速冲顶或蹲底，根据电梯安全标准规定，必须在电梯井道内的两端设置强迫减速装置。(五)上、下方向限位保护及终端保护对于速度≤lm／s的交流双速电梯，应另设置终端极限开关。当方向限位保护不起作用时，则最后通过碰铁使极限开关动作，切断电梯的动力电源，迫使电梯强行停止。(六)缺相、错相保护如当供给电梯用电的电网系统，由于检修人员检修时不慎而造成三相动力线的相序与原相序有所不同时，就可使电梯原定的运行方向变更为相反的方向，这样就会给电梯运行造成极大的危险性，带来不堪设想的后果。此外也为防止电梯曳引电动机(或原动机)在电源缺相情况下的不正常运转而导致烧损电动机现象的产生。因此要求在电梯控制系统中必须设置：缺相、错相的保护继电器。这一要求在新的和旧的《电梯制造与安装安全规范》中均有明确的条文规定。当输入交流曳引电动机(或直流电梯中的交流原动机，或主变压器)接线端子前的任一部分(例如热保护继电器、接触器的主触头、熔断器、总电源开关等等)发生问题而导致的缺相，均应通过缺相、错相保护继电器的动作而切断控制电路中的安全保护回路。缺相、错相保护继电器工作原理示意图现在，人们常将缺相和错相的两种保护作用合并在一个继电器内，这就是我们通常所称的缺相、错相保护继电器，现在常用的该继电器型号有XJ—3型和XQJ一86--Ⅱ型等。上图即表示出了该继电器的工作原理示意图。继电器的工作原理示意图(七)电梯电气控制系统中的短路保护一般的电气设备均应有短路保护，在电梯的电气控制系统中也与其他电气设备一样，均用不同容量的熔断器进行短路保护。熔断器中的熔丝保护特性如左图所示。(八)曳引电动机(或直流电梯中的交流原动机或主变压器)的过载保护一般最常用的过载保护是热继电器保护，当电梯长期过载(即电动机中的电流大于额定电流)，热继电器中的双金属片经过一定时间(该时间将随电动机中电流大小而变化)后变形而断开串接在安全保护回路中的热继电器触点，从而切断全部控制电路，强令电梯停止运行，从而保护电动机(或主变压器)不因长期过载而烧损。现在，也有通过埋藏在电动机(或主变压器)绕组中的热敏电阻(或热敏开关)，即当过载发热而引起的阻值变化量经放大器放大，使微型继电器吸合，断开其串接在安全保护回路中的常闭触头，从而切断电梯的全部控制电路。强令电梯停止运行，从而保护电动机(或主变压器)不被烧坏。这种过载保护的接线示意如右图所示。除了上述的短路保护和过载保护外，现在也常选用带有失压、短路过载等保护作用的空气自动开关作为电梯电源的主控制开关，在失压、短路、过载情况下，迅速切断电梯总电源。因此选用合适的电梯总电源开关也是十分重要的。4.4电梯的内外召唤指令的登记与消除电梯既然作为高层大楼内的垂直交通运输设备，自然的要根据大楼内乘客的召唤指令信号而进行工作。前面几节我们已较详细的叙述了电梯是如何进行工作的。在本节中我们将叙述大楼内乘客如何发出召唤指令信号，又如何在电梯未到达之前怎么样记忆住这些信号的，当电梯到达后又如何消除这些早已登记好的信号，现按上述思考方法逐一阐明如下。4.4.1召唤指令信号登记记忆线路的原理说明(一)串联式登记记忆及其消除线路这种串联式的登记记忆线路：。的电气原理图如图所示。从图可知，所谓串联式指令(包括各层层外的召唤)信号的记忆与消除是串联在一起的。即某层的指令，召唤信号的登记与记忆是通过某层的层楼信号继电器的常闭触点与之串联而工作的。当电梯应某层的指令信号(或厅外的顺向召唤信号)而减速停层时，则该层的指令信号(或厅外的顺向召唤信号)就因该层层楼继电器的吸合而消除记忆(层楼继电器—KA400+n的常闭触点断开了KAl00+n的吸合电路)。我们还可遇到用选层器的常闭触点替代层楼继电器的常闭触点的情况，而这个选层器的常闭触点是由随电梯运行而运行的撞块而碰开的。串联式的信号登记记忆及其消除线路示意图图中的二极管电路部分是当某些具有超前装置的层楼继电器(或选层器)动作过早的另一条维持指令信号继电器(或厅外召唤信号继电器)继续吸合的通路，这样保证在该层发出减速信号后(图中KA33继电器常开接点断开，使二极管部分不起作用)，才能将该层的指令信号(或厅外召唤信号)消除。(二)并联式登记记忆及其消除线路并联式的信号登记记忆及其消除线路原理图这种并联式的登记记忆线路的电气原理如上图所示。从图可以看出，这种并联式电路的消号是当电梯到达指令信号层楼时，依靠该层的层楼继电器常开触点并联于指令信号继电器(或厅外召唤信号继电器)线圈的两端，即经限流电阻把指令信号(或厅外召唤信号)继电器线圈短接，从而使信号继电器释放消号。但这一消号必须在电梯将到达该层而发出减速信号后(即快速运行继电器—KA33释放，其常闭触点复位)，方可消除记忆—消号。(三)串联式和并联式登记记忆与消号线路的比较由上述可知，无论是串联式或是并联式的登记记忆与消号线路，其目的均是：(1)能登记，记忆各层的指令信号(或厅外召唤信号)；(2)电梯到达该层后，能将登记的信号予以消除。但是串联式的是利用层楼继电器的常闭触点串接于指令继电器(或厅外召唤继电器)的线圈回路中的，如当该常闭触点接触