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1、摘 要电梯不仅仅是高层建筑罩的必备设施，在多层建筑里也是不可缺少的垂直运输工具。电梯的控制系统已由初期的继电控制向微机控制发展。可编程控制器由于具有可靠性高、功能强大等特点已经成为电梯微机控制系统的核心。本文在阐述电梯的结构和可编程控制器的结构和工作原理的基础上，针对5层5站电梯，使用三菱FX2N-80MR可编程控制器，设计了电梯的控制系统。包括电梯的指层控制模块、轿内指令和厅外召唤的登记与消号模块、电梯的选层和定向模块、电梯的歼关门运行模块、电梯运行控制模块等，实现了电梯的指层控制、轿内与各层厅站呼梯指令的记录、电梯运行方向和停靠的层站的控制，自动运行和自动开关门等功能。这种电梯控制系统应用
2、于实际运行的电梯中，运行结果表明：电梯控制系统安全性和可靠性高，月常保养维护和故障检修方便，运行成本低。起动、制动及运行平稳、舒适，安全保护和可靠性均达到GB7588-2003的规定，能够满足电梯的控制要求。关键词：电梯、PLC控制系统、可编程控制器目 录1 绪论1.1课题的研究背景及意义.11.2国内外发展状况.31.3本文要解决的主要问题.52 电梯的基本结构及其功能2.1 电梯的基本结构简介.62.2电梯曳引系统.72.3控制柜.102.4自动开门机.103 可编程序控制器 3.1 可编程序控制器的发展历史.113.2可编程序控制器发展的几个阶段.113.3 PLC的特点.123.4 P
3、LC的基本结构.133.5 PLC的工作原理.1436 PLC电梯控制的优点.154 电梯PLC控制系统的设计 4.1 电梯的构造.164.2电梯控制要求.184.3电梯的运行过程.204.4设计方法.214.5 PLC控制VVVF电梯.235 电梯控制程序的设计与实现5.1 利用旋转编码器获取楼层信息的模块.255.2 轿内指令的登记和消号.275.3 厅外召唤的登记与消号.285.4 电梯的选层、定向回路.3055 电梯的开关门运行回路.345.6 VVVF电梯运行控制程序.36结论致谢参考文献1 绪论11 课题的研究背景及意义电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少的
4、垂直方向的交通工具。随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。电梯是集机电一体的复杂系统，不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。而对现代电梯而言，应具有高度的安全性。事实上，在电梯上已经采用了多项安全保护措施。在设计电梯的时候，对机械零部件和电器元件都采取了很大的安全系数和保险系数。然而，只有电梯的制造，安装调试、售后服务和维修保养都达到高质量，才能全面保证电梯的最终高质量。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
5、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。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。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。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
6、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，摒弃了微机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模块化的软件结构，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。用户买到所需PLC后，只需按说明书或提示，做少量的安装接线和用户程序的编制工作，就可灵活而方便地将PLC应用于生产实践。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，推动了计算机技术的普遍应用。可编程
7、序控制器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。PLC现已成为现代工业控制三大支柱(PLC、CADCAM、ROBOT)之一，以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能，易与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速记数与位控等高性能模块等优异性能，同益取代由大量中间继电器、时间继电器、记数继电器等组成的传统的继电一接触控制系统，在机械、化工、石油、冶会、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业德到广泛应用。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。总之，电梯的控制是比较复杂的，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空问。PLC是
8、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。12 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。作为建筑的中枢神经，电梯起着不可或缺的作用，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
9、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，目前进入了“第三次浪潮”，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
10、，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。兴旺的电梯市场吸引了全世界所有的知名电梯公司，美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、同本三菱、只立、东芝、富士达等13家大型外商投资公司在国内的市场份额达到了74”。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。苏州江南、山东百斯特、浙江巨人、上海华立、昌华、东莞飞鹏、宁波宏大、苏州申龙和东南液压电梯等一批优秀的电梯品牌看清了自己的定位与出路。目前国内市场需要的电梯产品
11、，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。随着计算机技术的发展，微型计算机在工业控制系统中得到了广泛的应用，在电梯控制上采用微型计算机，取代传统的继电
12、器控制方式越来越受到人们的重视。使用微型计算机控制，它成本低，体积小，可靠性高，使用寿命长，简化了安装调试工作，使得电梯控制系统体积减小，节省能源、可靠性提高。可编程使灵活性增大。更突出的优点是微型计算机具有算术运算功能和灵活的逻辑运算功能，因此可以实现更完善的自动控制，例如对于电梯平层可以实现自适应控制，便平层情况达到最佳状态”。国外对绿色电梯的研究做得比较出色的可能要数Peters了，他专门就绿色电梯进行研究。当然，他的研究是从电梯对环境影响的角度进行的。Peters在其研究中认为，目前的电梯在整个电梯生命周期罩，对环境占主导影响的因素有：不可再生资源的消耗、产生废弃物和为生产满足曳引电梯
13、的电力而产生的二氧化碳。同时他还认为，目前电力是不可持续的并对环境有损害，作为在地球上有责任的人，我们应当减少能源消耗，寻找可持续发展的能源。Peters并没有给绿色电梯下定义，但他认为，绿色电梯应从以下四方面考虑：(1)选择驱动电梯的更有效能源；(2)减小惯性和其他阻力；(3)有效的电梯轿厢照明；13 本文要解决的主要问题这是我在实际工作中接触到的一个工程。一栋住宅楼的电梯进行改造，改造后电梯采用PLC控制系统。在工程改造中需要解决了以下问题：(1)原有的电梯控制系统工作不稳定，故障率高，R常保养和故障检修工作十分繁重。(2)原有的电梯依靠井道内的位置传感器获取楼层的信息，控制精度不高，平层
14、精确度无法达到国家标准的相关规定。(3)原有的电梯为双速电梯，起动和制动时的加加速度和减减速度比较大，乘客乘坐时不舒服，舒适感差。2 电梯的基本结构及其功能21 电梯的基本结构简介电梯是机与电紧密结合的复杂产品，其基本组成包括机械部份和电气部份，从空间上一般划分为以下几部份：图21电梯的结构示意图1)减速箱。2)曳引机，3)曳引机底庵，4)导向轮，5)眼速器，6)机座，7)导轨支架，8)曳引钢丝绳，9)开关碰铁，10)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)底座，2
15、3)层门，24)呼梯盒，25)层楼指示，26)随行电缆，27)轿擘，28)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)机房部分包括电源开关、曳引机、控制柜(屏)、选层器、导向轮、减速器、限速器、极限开关、制动抱闸装置、机座等。(2)井道部分包括导轨、导轨支架、对重装景，缓冲器、限速器张紧装置、补偿链、随行电缆、底坑及井道照明等。(3)层站部分包括层门(厅门)、呼梯装置(召唤盒)、门锁装置、层站开关门装置、层楼显示装置等。(4)轿厢部分包括轿厢、轿厢门、安全钳装置、平层装置、安全窗、导靴、开门机、轿内操纵箱、指层灯、通讯及报警装置等。
16、22 电梯曳引系统电梯曳引系统的作用是输出动力并且传递动力，从而使电梯完成向上或向下的运动。图22电梯的曳引系统电梯曳引系统的主要组成部分有：曳引轮、曳引绳、导向轮、反绳轮等。(1)曳引机曳引机是电梯的主要拖动机械，它驱动电梯的轿厢和对重装置作上、下运动。其组成部分主要有：曳引电动机、制动器、减速箱、曳引轮和底座。曳引机具有以下主要性能：具有能重复短时工作、频繁起、制动及正、反转运转的特性。具有能适应一定的电源电压波动，有足够的起动力矩，能满足轿厢满负荷起动，加速迅速的特性。具有起动电流小的特性。具有发电制动的特性，能由电动机本身的性质来控制电梯在满载下行或空载上行时的速度。具有较硬的机械特睦
17、，不会因电梯运行时负荷的变化造成电梯运行速度的变化。有良好的调速性能。运转平稳、工作可靠、噪声小及维护简单。(2)减速器对于有齿轮曳引机，在曳引电动机转轴和曳引轮转轴之间安装减速器(箱)，目的是将电动机轴输出的较大转速降低到曳引轮所需的较低转速，同时得到较大的曳引转矩，以适应电梯运行的要求。减速器多采用蜗轮蜗杆传动，根据减速器的不同结构，按传动方式分为蜗轮蜗杆传动和斜齿轮传动，按蜗杆蜗轮的相对装配位置分为蜗杆上置式和蜗杆下置式。(3)曳引轮曳引轮是嵌挂曳引钢丝绳的轮子，也称曳引绳轮或驱绳轮，绳的两端分别与轿厢和对重装置联接。对于有齿轮曳引机，它安装在减速器中的蜗轮轴上，而对于无齿轮曳引机，则装
18、在制动器的旁侧，与电动机轴、制动器轴在同一轴线上。当曳引轮转动时，通过曳引绳和曳引轮之问的摩擦力(也叫曳引力)，驱动轿厢和对重装置上下运动。它是电梯赖以运行的主要部件之一。(4)制动器制动器是电梯的一个重要安全装置，对主动转轴起制动作用。除了安全钳以外，只有它能使工作中的电梯轿厢停止运行，另外它还对轿厢与厅门地坎平层时的准确度起着重要作用。电梯制动器应能产生足够的制动力矩，而且制动力矩大小应与曳引机的转向无关；制动时对曳引电动机的轴和减速箱的蜗秆轴不应产生任何附加载荷；当制动器松闸或合闸时，既要保证速度快，又要求平稳，而且能满足频繁起、制动的工作要求；制动器的零件应有足够的刚性和强度；制动器应
19、具有较高的耐磨性和耐热性；结构简单、紧凑、易于调整；应有人工松闸装置；噪声小。当电梯动力电源失电或控制电路电源失电时，制动器能自动进行制动。当轿厢载有125额定载荷并以额定速度运行时，制动器应能使曳引机停止运转。电梯正常运行时，制动器应在持续通电情况下保持松开装态，断开制动器的释放电路后，电梯应无附加延迟地被有效制动。切断制动器的电流，至少应用两个独立的电气装置来实现。电梯停止时，如果其中一个接触器的主触点未打开，最迟到下一次运行方向改变时，应防止电梯再运行。装有手动盘车手轮的电梯曳引机，应能用手松开制动器并需要一持续力去保持其松开状态。23 控制柜电梯控制柜一般安装在机房曳引机旁，是电梯的电
20、气装置和信号控制、处理中心。控制柜的电源由机房的总电源开关引入，电梯控制信号由电线管或线槽引出，进入井道，再由扁型或圆型随行电缆传输。由控制柜接触器引出的驱动电力线，用电线管送至曳引机的电动机接线端子。另外，信号交换控制线分别接到井道中各层接线盒中，构成电梯控制系统线路。当电梯在执行任务时，按任一站层门召唤按钮，其控制柜中相应的执行软件就对该层外呼手按钮信号进行自保，并使召唤灯亮。当电梯到站时该信号复位(信号灯熄灭)。24 自动开门机自动开门机装在轿厢轿顶靠近轿门处，早期的自动开门机常用直流电机，在励磁作用下，通过对电枢进行串并联电阻调整门电机转动速度，从而调整电梯开关门速度。其中的几个行程开
21、关分布在轿顶门上或曲柄轮的半圆周上，由随门机移动的固定档块分别按顺序触及开关门行程使行程开关动作。开门时，开门速度由启动时的快速逐渐减慢直到开门过程完成。关门时，关门动作由快逐步到慢完成关门动作。除了直流电机外，近年来，国内外电梯生产厂家已经在门电机上广泛应用交流调压调频调速(VVVF)技术，实现开、关门过程的无级调速，使开关门动作更加柔和、平稳、准确和无噪声。此外，电梯还有许多其它部件，在此不作一一介绍。3 可编程序控制器可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置。它具有体积小、功能强、灵活通用与维护方便等一系列的优点特别是
22、它的高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力，受到用户的青睐。因而在冶金、化工、交通、电力等领域获得了广泛的应用，成为了现代工业控制的三大支柱之一。31 可编程序控制器的发展历史在可编程序控制器问世以前，工业控制领域中是继电器控制占主导地位。这种由继电器构成的控制系统有着明显的缺点：体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度不高，尤其是对生产工艺多变的系统适应性更差，如果生产任务和工艺发生变化，就必须重新设计，并改变硬件结构，造成了时间和资会的严重浪费。美国的数字设备公司(DEC)CP标，并在1969年研制出了第一台可编程序控制器(PDP-14)。其后，美国的MODICON公司也推出了084控制器，
23、1971年，日本推出了DSC8控制器，1973年西欧各国的各种可编程序控制器也研制成功。我国在1974年开始研制可编程序控制器。32 可编程序控制器发展的几个阶段从控制功能来分，可编程序控制器的发展经历了下列四个阶段。第一阶段：从第一台可编程序控制器问世到20世纪70年代中期，是可编程序控制器的初创阶段。这一阶段的产品主要用于逻辑运算和计时、计数运算，它的CPU由中小规模的数字集成电路组成，它的控制功能较简单。由于这些产品主要完成逻辑运算功能，因此被称为可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller-PLC)。第二阶段：从20世纪70年代中期到末期，是可编程序控
24、制器的扩展阶段，在这一阶段，产品的主要控制功能得到了较大的发展，它的发展主要来自两方面，从可编程序控制器发展而来的控制器。第三阶段：从20世纪70年代末期到20世纪80年代中期，是PLC通信功能实现阶段。与计算机通信的发展相联系，PLC也在通信方面有了很大的发展，初步形成了分布式的通信网络体系。第四阶段：从20世纪80年代中期开始是PLC的开放阶段。在这一阶段，产品的规模增大，功能不断完善，大中型的产品多数有CRT屏幕的显示功能，产品的扩展也因通信功能的改善而变得方便，此外，还采用了标准的软件系统，增加了高级编程语占等。33 PLC的特点PLC能如此迅速发展的原因是由于它具有通用计算机所不及的
25、一些下列特点：(1)可靠性对可以维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。与继电器逻辑控制系统比较，PLC的可靠性高，表现在下列几方面：(2)易操作性PLC的易操作性表现在下列三个方面：操作方便，对PLC的操作包括程序输入的操作和程序更改的操作。编程方便，PLC有多种程序设计语言可供使用。维修方便。(3)灵活性PLC的灵活性表现在下列三方面： 编程的灵活性。扩展的灵活性。操作的灵活性。34 PLC的基本结构PLC的型号、规格繁多。它主要由中央处理单元CPU、存储器、输入、输出等部分组成。(1)中央处理单元CPUCPU是PLC的核心，其主要作用是：接收从编程器输入的用户程序，并存入程序存储器
26、中；用扫描方式采集现场输入状态和数据，并存入相应的数据寄存器；执行用户程序，从程序存储器中逐条取出用户程序，经过解释程序解释后逐条执行，完成程序规定的逻辑和算术运算，产生相应的控制信号去控制输出电路，实现程序规定的各种操作；通过故障自诊断程序，诊断PLC的各种运行错误。因此，CPU的性能对PLC的整机性能有着决定性的影响。(2)存储器PLC的存储器用来存放程序和数据。程序分系统程序和用户程序。 (3)输入输出接口(简称I/O)输入输出接口是CPU与工业现场装置之问的连接部分，是PLC的重要组成部分。PLC的I/0接口是按强电要求设计的，即其输入接口可以接受强电信号，其输出接口可以直接和强电设备
27、相连接(4)编程器编程器是PLC中一种主要的外部设备，它是开发、维护PLC控制系统的必备设备(5)其他设备PLC的外部设备还有盒式录音机、打印机、EPROM写入器及高分辨率屏幕彩色图形监控设备等。35 PLC的工作原理与普通微机类似，PLC也是由硬件和软件两大部分组成的。在软件的控制下，PLC才能正常地工作。PLC的基本工作如下：(1)输入现场信息：在系统软件的控制下，顺次扫描各输入点的状态；(2)执行程序：顺次扫描用户程序中的各条指令，根据输入状念和指令内容进行逻辑运算；(3)输出控制信号：根据逻辑运算的结果，输出状态寄存器向各输出点并行发出相应的控制信号，实现所要求的逻辑控制功能。上述过程
28、执行完后，又重新开始，反复地执行。每执行一遍所需的时间称为扫描周期。PLC的扫描周期通常为几十毫秒。36 PLC电梯控制的优点虽然传统的继电器电梯控制技术比较成熟，但是这种控制系统本身存在不少缺陷：系统触点繁多、接线线路复杂；普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能；电磁机构及触点动作速度比较慢，系统控制精度难以提高；由于线路复杂，易出现故障等，正是由于这些原因，传统的电梯控制不再适用于现代高层快速电梯。PLC电梯控制则表现出很多优点：可靠性高，抗干扰能力强。PLC用软件代替了大量的中间继电器和时间继电器实现对电梯运行的自动控制。接线减少，可靠性大增。功能强，性能价格比高。一台小型的
29、PLC可以实现非常复杂的功能，同时PLC提供标准网络通信接口，便于实现监控和组态。系统的设计、安装、调试工作量少。PLC用软件功能取代了继电器控制系统中的大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可以观察输出信号的状态。4 电梯PLC控制系统的设计41 电梯的构造电梯是一种特殊的起重运输设备，由轿厢及配重、拖动电机及减速传动机械、井道及井道设备、召唤系统及安全装置构成。轿厢是载人或装货的部位，配重是为了改变电梯电机负载的特性以提高电梯安全性而设置的。图41是电梯拖动
30、系统示意图，图中可见电梯的轿厢及配重分系在钢丝绳的两端，钢丝绳跨挂在曳引轮上，曳引轮经减速机构由电机拖动，形成轿厢的上下运动。井道指建筑物中用于安装电梯并提供电梯运行的通道，轿厢及配重都是在井道中运行的。井道在各楼层设有门厅及呼梯设备。门厅有厅门，厅门顶部装有层楼指示灯，用于指示电梯的运行方向及电梯所在的位置。门厅里还设有呼梯盒，用于在每层站召唤电梯。呼梯盒常安装在厅门外离地面l米左右的墙壁上，基站与顶站只有一个按钮，中间层站有上呼与下呼两个按钮，按钮下带有呼梯记忆灯。轿厢中设有自动门机，用来完成电梯的开门及关门任务。电梯门分厅门及轿门，当电梯停靠某层时，此层的厅门在轿门的带动下开启及关闭。电
31、梯的操纵箱也安装在轿厢内，供司机及乘客对电梯发布动作命令。上面设有与电梯层站数相同的内选层按钮、开关门按钮、警铃按钮、风扇、照明、紧急照明、层楼指示灯的控制开关，电梯运行状态选择钥匙开关等。电梯的安全是电梯最重要的技术指标。电梯的安全设备有：安全窗及其开关、安全钳及其开关、限速器及其开关、限速开关等。安全窗位于轿厢的项部，供应急情况下疏散乘客。安全钳是为了防止电梯曳引钢丝绳断裂及超速运行的机械装置，用以在上述情况下将轿厢夹持在轨道上限速器是检测电梯运行速度的装置，当电梯超速运行时，限速器动作，带动安全钳使电梯停止运行。限位开关、极限开关是电梯位置安全装置，当电梯运行至上下端站没有停层时，触动限
32、位开关，立即切断方向控制电路使电梯停止向危险方向运行，若仍不能停车，将触动极限开关切断电路，使驱动主机和制动器失电，电梯停止运转。图41 电梯的拖动系统示意图42 电梯控制要求电梯的安全运行有以下一些主要控制要求：(1)电梯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，电梯的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的需要。电梯的位置信号由设在井道中的位置开关，如门区磁感应器提供，当并道中的分布于每层的隔磁板插入感应器时，则发出门区信号，这是PLC对位置控制的基准信号。(2)轿厢内的运行命令及门厅的召唤
33、信号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按钮，此为外呼信号。该信号也需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。(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呼信号，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，直到到达本方向的最远站点才开始返程。(4)轿厢的启动与运行轿厢在运行方向确定，轿厢门、层门都已关好时电梯启动运行。运行
34、的初始阶段是加速运行阶段，其后是稳定运行阶段。(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。上行时，门区感应器首先插入隔磁铁板的下端，发出减速信号，电梯开始减速，至门区感应器插入隔磁铁板的一半时，发出开门及停车信号，电动机停转，抱闸抱死；下行时门区感应器首先插入隔磁铁板上端，发出减速信号，电梯开始减速，至门区感应器插入隔磁铁板的一半时，发出开门及停车信号。(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
35、控制要求以外，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。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予实现。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，断电时抱死。电梯还有一些高层次的性能指标，如电机加减速曲线控制及高准确度的平层控制要求等，前者涉及电梯运行过程中的加速度大小，关系到乘客的舒适感，后者涉及乘客数量变化对准确平层的影响。总
36、之，电梯的控制是比较复杂的，在计算机诞生前，电梯使用继电接触器控制的时代，很难生产出质量优良的电梯，而现在，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。随着PLC应用技术的不断发展，它已经成为电梯运行中的关键技术。43 电梯的运行过程当乘客进入轿厢后，逐一按下相应层站的选层按钮，便完成了运行指令的预先登记，电梯便自动决定运行方向。再按启动按钮，电梯自动关门，开始启动、加速，直至稳速运行。当电梯到达欲停靠的目的层站前方某一距离位置时，由旋转编码器向电梯控制系统发出转换信号，电梯便自动减速准备停靠。当轿厢进入到平层区时，井道平层传感器动作，发出平层信号控制轿厢准确平层，并自动取消，自动开门。在
37、电梯运行过程中，如果厅外有人按下厅门召唤电钮，只要申请乘梯方向符合此时电梯运行方向，则电梯能被顺向截停。当同向登记指挥都已被执行以后，只要按下启动按钮，电梯便自动换向运行，执行另一方向的运行登记指令。如果电梯在某一层站关门时，有人或物碰触了门安全触板，或被非接触式的光电式、电子式装置检测到关门障碍时，电梯便停止关门并立即转为开门。如果欲乘电梯的乘客正逢电梯关门时，可按下厅外上、下召唤按钮中与电梯欲行方向相同的一个按钮，电梯便立即开门，这种操作，称为本层开门。如果由于乘客过多而超载，则电梯超载检测装置发出超载信号，在声光提示的同时，阻止电梯启动并开门，直到满足限载要求，电梯方能恢复正常运行。44
38、 设计方法用PLC设计电梯的控制系统，首先需对电梯的功能要求、选用的可编程序控制器有全面的了解，并在设计时要遵循一定的设计规则。(1)系统设计内容与步骤设计电梯PLC控制系统主要有以下方面的内容和步骤：分析总体功能要求，确定系统硬件配置根据电梯需要实现的控制功能、调速方式、安全方面等的综合分析，对电梯的硬件系统进行总体安排。计算PLC的I/O点数经过上述分析后，根据所确定的电梯层站数、控制方式等，计算控制系统的输入信号及输出信号的数量，同时对输入、输出信号是模拟量还是数字量要分开考虑，然后分类统计出各输入、输出量的电压类型、等级、数量。设计时对I0总体点数要考虑留有一定的余量。选型根据IO数量
39、及输入、输出类型，选择PLC机型、扩展单元等。(2)IO接口电路设计怕电路表示PLC与操纵盘、井道以及控制柜其他电器之间的连接，根据输入信号的作用和输出类型进行加地址分配。决定运行方式和运行条件等重要输入信号应排列在前面，如安全信号、门连锁、有无司机、门机信号、检修、消防等输人信号。负载电压类型和等级相同的输出合为一组，利用同一公共输出点。如指示灯电路可作为一组输出，接触器、继电器常用220V，另用一组输出。在分配了I/O地址后，应画出加接口线路图，列写I/O及内部辅助继电器、定时器等的地址分配表，以便进行梯形图的设计。(3)控制电路图的设计包括设计主拖动电路、信号控制电路、PLC的I/O电路
40、、操纵盘、控制柜及井道线路的原理图及配线图，标注线号。(4)梯形图设计充分利用PLC提供的指令，根据模块化设计思想，依次对各控制功能设计梯形图。应尽量使结构清晰，程序简洁。梯形图设计完成后，可通过编程器将程序输入PLC。初次设计后可对程序进行模拟调试实际输入信号及反馈信号用按钮或开关模拟，输出不用接负载，可由PLC输出端的发光二极管显示负载状态。模拟调试时，按电梯的运行条件，依次设置输入信号，并观察输出信号正确与否，同时可通过编程器监控内部各点状态。(5)PLC控制系统设计要点在进行系统设计时，我们往往会遇到这样一个问题，即输入点数要求很多。特别对电梯这样一个多位置、多控制点的系统，输入点数尤
41、为突出。因此，如何减少系统的输入点数，是降低PLC成本的关键。在满足电梯动作要求的前提下，尽可能充分发挥PLC的控制功能，提高PLC的性能价格比。现介绍PLC电梯控制系统设计的要点和技巧。软件设计时根据不同的控制功能，梯形图尽量采用模块化设计。原因是模块化设计程序结构清晰，便于调试。模块可分为外召唤模块、内指令模块、指层模块、定向换速模块、开关门模块、检修模块等。模块问不是完全独立，它们之间存在着有机联系，应注意模块之间的互相影响，以及连锁指令的使用条件。由于采用循环扫描方式，要注意各条指令问或模块间的时序关系，以保证程序能按照设计功能运行。需要调整的参数，如自动关门时问、换速时间、启制动切换
42、时间等与程序分离。当调整参数时不需改动程序，可直接修改，方法简便，提高了软件可靠性，而且便于调试。将串联开关、联动开关等只作为一个输入点。如各层门连锁开关、轿项和轿厢、控制柜检修开关。作用相同的开关信号并联输入PLC，如开门按钮和安全触板开关。按钮组合输入。这种方法需要有两个输入触点，将按钮键盘组合输入后再由程序将组合信号识别、复原。编码输入：如果将按钮开关输入信号通过二进制编码后再输入到PLC，可大大减少PLC输入点。编码输入的信号再由程序将信号复原。45 PLC控制VVVF电梯下面以五层五站为例，介绍用三菱FX2可编程序控制器实现VVVF电梯(有无司机、双开门)。(1)系统硬件配置及I0点
43、数的计算对5层5站电梯，根据输入信号及输出信号的数量，经过初略计算，输入点数为35点，输出点数为32点；输入、输出信号都是数字量。输出量的电压类型分别为220VAC，110VDC，24VDC。(2)PLC的选型根据上述计算出的IO点数及输出点数的电压等级，考虑I0总体点数留有一定的余量，选用目前通用的三菱FX280MR可编程序控制器(总共80个输入、输出点1。(3)IO地址分配及外围接线图根据选用的FX2-80MR的输出、输入点数分配情况及计算的IO点数的实际情况，经过综合分析，元件符号及其含义如表41所示。表41元件说明5 电梯控制程序的设计与实现51 利用旋转编码器获取楼层信息的模块使用高
44、精度的旋转编码器后，由数字选层器代替机械选层器。电梯轿厢所处的位置与可编程序控制器收到的脉冲数有关。轿厢的运行距离与脉冲数之间关系如式(51)所示。首先设定基本坐标，如本例中1楼为基站，即电梯在1楼平层位置时收到的脉冲数为零；然后分别确定其它楼层平层位置的脉冲数；取得不同的楼层脉冲数的方法很多，可以直接计算，也可以通过编写自学习程序取得，还可以让电梯从一楼慢车上行从PLC中读出；取得各层脉冲数后，将其放在寄存器中。下列程序中D200，D202，D204，D206，D208分别存放15楼层的脉冲数，C242为PLC内部高速计数器，D250存放减速距离脉冲数。M201，M211，M221，M231，M241为15楼层辅助继电器，M1M5为15楼层继电器。电梯在l楼平层区时，脉冲数为D200，将D200+D250赋值给D300，即为1楼的减速平层区。电梯进入D200D300区间，即认为电梯在1楼。迸行区间比较：若D200C242，则M200=ON；若D200C242D300，则M201=ON；若D300C242，则M210=ON；若D302C242D304，则M21l=ON；若D304C242，则M213=ON。只有在M21l接通时，才将M2接通置1，并将M1复位置0，此时电梯在