圖書分類號(hào)：TG5TB密 級(jí)：畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)電梯橋箱與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)DESIGN OF ELEVATOR BRIDGE BOX AND CONTROL SYSTEM學(xué)生姓名班 級(jí)學(xué)院名稱機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)名稱機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師2013年5月22日 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)徐州工程學(xué)院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明： 所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。論文作者簽名： 日期： 2013 年 5月 22 日徐州工程學(xué)院學(xué)位論文版權(quán)協(xié)議書本人完全了解徐州工程學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸徐州工程學(xué)院所擁有。徐州工程學(xué)院有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。徐州工程學(xué)院可以公布學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 2013 年 5 月 22日 日期： 2013 年 5月22 日II摘要本文主要對(duì)電梯轎廂及PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。認(rèn)真分析了電梯轎廂要求實(shí)現(xiàn)的功能和PLC控制系統(tǒng)所要求達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，并了解了電梯轎廂及PLC控制系統(tǒng)的基本工作原理，基本機(jī)械結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組成及功能。本次研究主要針對(duì)客用電梯轎廂的設(shè)計(jì)及對(duì)PLC控制系統(tǒng)的研究。電梯是一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)電一體化產(chǎn)品，把紅外技術(shù)，單片機(jī)，繼電器，電機(jī)等相關(guān)技術(shù)融為一體。其主要技術(shù)路線是通過PLC系統(tǒng)控制，觸發(fā)電機(jī)工作，通過控制電機(jī)的行程從而來控制電梯的上下運(yùn)動(dòng)。設(shè)計(jì)主要包括了電梯轎廂結(jié)構(gòu)，PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本文對(duì)設(shè)計(jì)中，轎廂的結(jié)構(gòu)圖，裝配圖，零件圖等都有詳細(xì)的說明。關(guān)鍵詞 轎廂；PLC控制系統(tǒng)；繼電器；單片機(jī)AbstractIn this paper, I introduce the design of elevator car box and PLC control systems. Analysis of the elevator demands of the functional requirements and the PLC control system requirements of the standard, understanding of the elevator car box and PLC control system works, the basic structure of the system components and functions. The study of the passenger elevator car box on the design and PLC control system.Elevator is a simple mechanical and electrical integration products and integration of infrared technology, SCM, relays, electrical and other related technologies. The main routes through the technology PLC control system, triggering the electrical work, by controlling the motor trip to control the lift up and down movement.Design includes the structure of the elevator car box, PLC control system design. In this paper, the design of the structure of the Cabin, assembly, parts map, there have been detailed instructions.Keywords Elevator car box PLC control system Relay control SCM徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)目 錄摘要IAbstractII目 錄I1 緒論11.1 課題研究背景及意義11.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r21.3 設(shè)計(jì)質(zhì)與任務(wù)32電梯轎廂設(shè)計(jì)42.1基本概念42.1.1轎廂42.1.2轎底42.1.3轎壁52.1.4轎頂52.2轎廂稱重裝置62.3轎廂面積的有關(guān)規(guī)定63電梯的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)93.1電梯控制系統(tǒng)概述93.1.1繼電器接觸器控制系統(tǒng)93.1.2半導(dǎo)體邏輯控制系統(tǒng)93.1.3微機(jī)控制系統(tǒng)104 PLC控制電梯系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)114.1 PLC在電梯中的發(fā)展前景114.2 PLC控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)比較134.3 PLC控制電梯系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)135電梯控制系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)145.1 電梯控制系統(tǒng)原理框圖設(shè)計(jì)145.2 電梯控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖145.3電梯控制PLC系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖156電梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)166.1電梯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能166.2速度給定曲線166.3減速及平層控制176.4電梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成176.5 PLC的選型186.6電梯升降主電路186.7電梯的主要電氣設(shè)備186.7.1曳引電動(dòng)機(jī)的選擇186.7.2旋轉(zhuǎn)編碼器的選擇196.8其他元器件的選擇206.8.1空氣電磁式交流接觸器206.8.2機(jī)械連鎖（可逆）交流接觸器206.8.3真空接觸器206.9電梯的整體裝置示意圖216.10樓層位置顯示功能226.11設(shè)計(jì)流程圖237電梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)247.1電梯的三個(gè)工作狀態(tài)247.1.1電梯的自檢狀態(tài)247.1.2電梯的正常工作狀態(tài)247.1.3電梯強(qiáng)制工作狀態(tài)247.2 PLC輸入/輸出分配表257.3 PLC的外部電氣控制接線圖277.4 PLC程序梯形圖設(shè)計(jì)28結(jié)論39致謝40參考文獻(xiàn)41附錄42附錄142附錄243 441 緒論1.1 課題研究背景及意義現(xiàn)代社會(huì)，經(jīng)濟(jì)技術(shù)飛速發(fā)展，各種高層建筑物拔地而起，由于樓層數(shù)越來越高，傳統(tǒng)的樓梯以無法適應(yīng)這種高層建筑，一種方便快捷的樓道交通系統(tǒng)電梯就孕育而生，并隨技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)電梯的要求不在只限于單一的能到到目的即可，而是對(duì)電梯的各類調(diào)速精度及調(diào)速范圍等的靜、動(dòng)態(tài)特性提出了更高的要求。電梯是集機(jī)電一體化產(chǎn)品的復(fù)雜系統(tǒng)，它涉及到的領(lǐng)域包含機(jī)械、電氣、土建等各方面。同時(shí)可靠性、舒適感和美學(xué)等問題也應(yīng)在設(shè)計(jì)中加以考慮。安全性是現(xiàn)代電梯設(shè)計(jì)的第一要義。事實(shí)上，各項(xiàng)保護(hù)措施已被運(yùn)用于電梯，目的就是能在電梯運(yùn)行過程中盡量減少故障率，確保人們生命財(cái)產(chǎn)安全。在電梯工程師在構(gòu)思設(shè)計(jì)電梯之初，就已經(jīng)嚴(yán)格把關(guān)對(duì)機(jī)械零部件和電器元件的選擇，因而選擇了擁有較高的安全系數(shù)和保險(xiǎn)系數(shù)的零部件來確保電梯使用時(shí)的安全。為了能充分保證最終生產(chǎn)出的是高品質(zhì)電梯，就必須對(duì)電梯制造、安裝、調(diào)試、售后服務(wù)和維護(hù)加以嚴(yán)格控制。在國(guó)外，對(duì)電梯制造、安裝和維修等一體化服務(wù)國(guó)家已通過立法形式來監(jiān)管。這就能從源頭上把關(guān)以此來保證電梯的各項(xiàng)安全指標(biāo)。因此，在電梯行業(yè)已經(jīng)成熟且技術(shù)比較完善的今天，乘坐電梯其實(shí)是相當(dāng)有安全保障的，無須過多擔(dān)心電梯在使用期內(nèi)的安全性能。美國(guó)一家保險(xiǎn)公司曾就對(duì)電梯的安全性展開做過一系列嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼{(diào)查，并分析各種數(shù)據(jù)來得出其結(jié)論：乘電梯的安全系數(shù)是相當(dāng)高的，與人們常規(guī)思維不同的是，它甚至可比走樓梯安全高5倍以上。當(dāng)前，可編程序控制器(PLC)和微機(jī)技術(shù)相結(jié)合而組成的電梯運(yùn)行邏輯控制系統(tǒng)，正處于快速發(fā)展階段，并在市場(chǎng)上占有很大份額。采用PLC控制系統(tǒng)的電梯與傳統(tǒng)電氣邏輯電路相比具有可靠性高、維護(hù)方便、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。因此，在運(yùn)行時(shí)該電梯可以表現(xiàn)處更加可靠的安全性，并且具有非常大的靈活性和操控性，因此用它來完成各種復(fù)雜的電梯運(yùn)行控制任務(wù)已成為現(xiàn)實(shí)，它現(xiàn)已逐漸成為電梯控制領(lǐng)域的一股新潮，代表著未來電梯行業(yè)的發(fā)展方向。把微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)等一系列先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)的順序控制器上而形成的新一代工業(yè)控制裝置就是可編程控制器，其目的是用它來取代繼電器線路來執(zhí)行邏輯、計(jì)算、技術(shù)等順序控制功能，建立柔性程控系統(tǒng)。1978年，國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）頒布了對(duì)PLC的規(guī)定：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?！币虼?，可編程控制器及其相關(guān)的應(yīng)用設(shè)備，都應(yīng)該要按照以下原則，即方便與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能來進(jìn)行設(shè)計(jì)?？删幊炭刂破髋c繼電器相比具有通用性強(qiáng)、靈活性好、接線簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。PLC是針對(duì)普遍的工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)的，可以通過選配不同的控制模塊，以適用于各種不同的工業(yè)系統(tǒng)。由于PLC是用邏輯控制的，當(dāng)生產(chǎn)工藝和設(shè)備改變時(shí)，不用改變PLC的硬件，只需改變程序即可。PLC程序既有生產(chǎn)廠家的控制系統(tǒng)程序，又有用戶自己開發(fā)的應(yīng)用程序。系統(tǒng)程序用以來提供運(yùn)行平臺(tái)，同時(shí)，還能為PLC程序的可靠運(yùn)行及信息與信息之間的轉(zhuǎn)換進(jìn)行必要的公共處理；用戶程序是根據(jù)用戶按照控制的要求來進(jìn)行設(shè)計(jì)的?？删幊炭刂破鞯膬?yōu)勢(shì)在于不需要使用處于分離狀態(tài)的繼電器、計(jì)數(shù)器和步進(jìn)開關(guān)等低壓開關(guān)設(shè)備，而是利用編好的程序來進(jìn)行定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序及步進(jìn)等控制路徑，所以他的可靠非常高；并且它還具有AD和DA轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算、運(yùn)動(dòng)控制等功能，因此，既可以用于對(duì)開關(guān)量進(jìn)行有效控制，又可以應(yīng)用于對(duì)模擬量進(jìn)行有效控制；同時(shí)，它不僅具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，另一方面還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)機(jī)群亦或是多條生產(chǎn)線進(jìn)行同步控制。這種便利在于它既可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)領(lǐng)域控制，也可以通過計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。它不僅可以充分借用微處理器所獨(dú)具的強(qiáng)大運(yùn)算處理的功能的優(yōu)勢(shì)以此來滿足符合各類工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的所需的實(shí)時(shí)控制要求，同時(shí)也可以充分考慮到現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備技術(shù)維護(hù)人員的傳統(tǒng)的技能和已經(jīng)形成的各種習(xí)慣。它的編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單、非常容易掌握，同時(shí)，采用了與實(shí)際電氣原理圖非常接近的圖形編程方式，并不需要專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)和語(yǔ)言，只需要一定的電工和工藝知識(shí)就可很快的掌握它。因此，可編程序控制器（PLC）在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制中是一股新興力量，已成為非常具備潛能的先進(jìn)控制技術(shù)。當(dāng)前，PLC現(xiàn)已成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱(PLC、CADCAM、ROBOT)之一。 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r電梯是一種被運(yùn)用于各類高層建筑中的不可缺少的新型交通工具。它的主體結(jié)構(gòu)就是由轎廂組成，并且必須在傾斜角小于十五度的剛性導(dǎo)軌之間來執(zhí)行升降垂直運(yùn)行任務(wù)。無論是轎廂設(shè)計(jì)尺寸還是其結(jié)構(gòu)形式，其唯一的設(shè)計(jì)目的就是為了能使乘客出入或裝卸貨物方便來服務(wù)的。在多層的各類公共建筑大樓內(nèi)就能見到電梯的身影，它是輸送人員或貨物的垂直提升設(shè)備的一種交通工具，可見電梯在人們?nèi)粘Ｉ钪幸寻缪葜鵁o法替代的角色。電梯這種提升設(shè)備所擁有的歷史相當(dāng)悠久。追溯過去，我們偉大的祖先就已經(jīng)懂得制造且利用人力做動(dòng)力的簡(jiǎn)單提升設(shè)備的案列，透過我國(guó)北方部分農(nóng)村的手搖軸轆提取井水的升降提水裝置，就能清晰的看到電梯的歷史年輪。所以說，我國(guó)也是世界上最早出現(xiàn)電梯雛形的國(guó)家之一。首次應(yīng)用于美國(guó)紐約市的一臺(tái)客梯是在1765年瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)并經(jīng)過改進(jìn)作為提升設(shè)備動(dòng)力基礎(chǔ)上形成的。隨著阿姆斯特朗發(fā)明了水壓梯，蒸汽機(jī)梯被慢慢的取代了他的地位。伴隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)科技的飛速發(fā)展，新的動(dòng)力設(shè)備不斷出現(xiàn)，其優(yōu)良性能是以前的動(dòng)力設(shè)備無法比擬的，因而舊的設(shè)備被漸漸取代了。如液壓泵和液壓控制閥是當(dāng)時(shí)典型的新設(shè)備。電機(jī)的發(fā)明是人類歷史上的重大轉(zhuǎn)折，它為現(xiàn)代工業(yè)動(dòng)力設(shè)備的解決作出了重大貢獻(xiàn)。法拉第是電機(jī)的始祖，在1831年發(fā)明發(fā)電機(jī)。經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，美國(guó)率先把直流電機(jī)應(yīng)用于電梯升降的驅(qū)動(dòng)單元，開創(chuàng)了電梯發(fā)展的新局面并為今天的電梯發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。二十世紀(jì)初，不帶減速器的無齒輪高速電梯在美國(guó)孕育而生。卷筒式傳動(dòng)被改進(jìn)為曳引槽輪式傳動(dòng)，這項(xiàng)改進(jìn)對(duì)今天仍有不可忽視的重要作用。它為今天高層的大行程電梯的運(yùn)行理論奠定了深厚的基礎(chǔ)。隨著動(dòng)力問題被解決后，電氣控制及速度調(diào)節(jié)等研究又成為一項(xiàng)新課題。因此，美國(guó)又投入巨大人力財(cái)力加以研究并獲成功。終于在1915年，世界上第一個(gè)自動(dòng)平層控制系統(tǒng)以及高速電梯（6m/s）誕生了。我國(guó)電梯事業(yè)起步較晚，但發(fā)展較快。1952至1954年隨著第一個(gè)五年計(jì)劃的開展，國(guó)家先后在各工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)建立了三家電梯制造廠，并先后成立相關(guān)科研單位，獨(dú)立自主的研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的各類電梯產(chǎn)品，如交流貨梯、客梯，直流快速、高速客梯等。在黨和政府的領(lǐng)導(dǎo)下，我國(guó)電梯業(yè)呈現(xiàn)一派欣欣向榮的景象。人民大會(huì)堂、北京飯店等政府機(jī)關(guān)和國(guó)家賓館都是運(yùn)用我國(guó)自主研制的電梯產(chǎn)品裝備，打破了這一行業(yè)由國(guó)外的技術(shù)壟斷。60年代開始這些企業(yè)又開始研制自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道，并獲得了成功。典型案例是北京地鐵車站的自動(dòng)扶梯設(shè)備；北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)的自動(dòng)人行道。這些集中再現(xiàn)展示了我國(guó)自主創(chuàng)新能力的。隨著我國(guó)對(duì)外開放程度的加深及對(duì)內(nèi)搞活經(jīng)濟(jì)政策深入貫徹執(zhí)行。在通過不斷引進(jìn)和吸收來自國(guó)外先進(jìn)的電梯技術(shù)、先進(jìn)的電梯制造工藝與設(shè)備、先進(jìn)的科學(xué)管理等手段，在消化吸收加以整合成自己的技術(shù)，又把我國(guó)電梯工業(yè)又推向一個(gè)新臺(tái)階。產(chǎn)量不僅連續(xù)多年飛速增長(zhǎng)，而且產(chǎn)品質(zhì)量和整機(jī)性能也明顯提高。同時(shí)為了進(jìn)一步推動(dòng)和發(fā)展電梯工業(yè)，增強(qiáng)國(guó)內(nèi)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，在北京、廣州、天津、上海等地先后成立了中外合資電梯制造公司。通過引進(jìn)、消化、吸收策略使國(guó)產(chǎn)電梯的控制和驅(qū)動(dòng)技術(shù)能達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平標(biāo)準(zhǔn)。并且產(chǎn)生了一大批能耗較小、效率較高、速度較快、平層和舒適感好的交流調(diào)速電梯、直流高速電梯被大力向市場(chǎng)推廣，因此取得了良好的收益。國(guó)家為了嚴(yán)控產(chǎn)品質(zhì)量，提升國(guó)產(chǎn)電梯競(jìng)爭(zhēng)力，近年來通過立法形式發(fā)布了一批跟進(jìn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)水平的電梯制造標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)范了我國(guó)電梯行業(yè)出現(xiàn)的各種亂象。必須采用新的標(biāo)準(zhǔn)來去更新、設(shè)計(jì)電梯產(chǎn)品才能入主市場(chǎng)，此舉使我國(guó)電梯工業(yè)平穩(wěn)有序快速的發(fā)展。1.3 設(shè)計(jì)性質(zhì)與任務(wù)該設(shè)計(jì)課題為五層客乘樓房所用電梯，所設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為：電梯系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì)、電梯橋箱的設(shè)計(jì)、和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。主要參數(shù)：載重量：1000kg 行頂高度(OH)：1600mm速度：60m/min 井底深度(PP)：4450mm最大加速度：2m/s2 井道尺寸(A*B)：2150mm*2200mm2電梯轎廂設(shè)計(jì)2.1基本概念2.1.1轎廂一般電梯的轎廂是由轎底，轎壁，轎頂，轎門等幾大機(jī)件組成，轎廂出入口及內(nèi)部?jī)舾叨戎辽贋?M，轎廂的面積應(yīng)按GB75882003的8.2條規(guī)定進(jìn)行有效控制。 圖2-12.1.2轎底轎底通常是一種水平的金屬框架，一般我們?cè)谠摽蚣苎刂I廂寬度方向來設(shè)置橫梁，而轎廂的木質(zhì)地板或金屬地板就被放置在水平框架上。水平框架及地板的設(shè)計(jì)，按兩倍額定載荷計(jì)算。圖2-2為轎底與龍門轎架的一種連接形式。圖2-2轎架示意圖 1上梁 2立梁 3拉條 4轎底 5下梁2.1.3轎壁轎壁一般采用為1.21.5mm厚的薄鋼板制來制成槽鋼形式，同時(shí)堵頭采用的是在壁板的兩頭分別焊接一根角鋼。對(duì)于安裝在一個(gè)井道內(nèi)的兩臺(tái)電梯，有的要求在鄰近的轎壁上開設(shè)安全門，以便疏散發(fā)生事故的電梯內(nèi)的乘客。開設(shè)安全門的條件是，兩轎廂的水平距離不超過0.75m，安全門的尺寸至少應(yīng)為1.8m高、0.35m寬。觀光電梯可使用不小于10mm厚度的夾層玻璃作為轎壁，玻璃上應(yīng)具有商家名稱和商標(biāo)，玻璃形式及厚度等永久性標(biāo)志。若使用玻璃做轎壁，則在距離轎底0.91.1m的高度處設(shè)置一個(gè)扶手，這個(gè)扶手應(yīng)牢固固定在轎壁上。2.1.4轎頂轎頂應(yīng)能支撐兩個(gè)人，記載叫定的任何位置上，均能承受2000N的垂直力而無永久變形。轎頂應(yīng)具有一塊至少0.12站人用的凈面積，其小邊至少應(yīng)為0.25m。如果有轎頂輪固定在轎架上，應(yīng)設(shè)置有效的防護(hù)裝置，目的是為避免以下事故發(fā)生：1、損害人體；2、雜物進(jìn)入繩與繩槽間；3、在懸掛鋼絲繩松弛時(shí)脫離繩槽位置。在對(duì)轎頂輪進(jìn)行檢查和維護(hù)時(shí)，防護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)應(yīng)不妨礙該行為的進(jìn)行，檢修箱和電源插座應(yīng)被設(shè)置于轎廂頂上。大多數(shù)電梯在轎頂上一般并不用考慮設(shè)置轎頂?shù)陌踩?，但也?huì)時(shí)常根據(jù)實(shí)際情況和客戶要求來設(shè)置安全窗，安全窗的設(shè)計(jì)尺寸為0.35m*0.5m?？紤]到發(fā)生故障情況下，撤出乘客需要一定的時(shí)間，在具有封閉門的轎廂，應(yīng)把通風(fēng)問題加以考慮。在位于轎廂上部的通風(fēng)孔，應(yīng)保證其有效面積至少為轎廂有效面積的1%，在位于轎廂下部任何孔洞，其面積也不應(yīng)少于轎廂有效面積的1%，這樣才能發(fā)揮通風(fēng)孔的實(shí)際功用。2.2轎廂稱重裝置當(dāng)轎廂載荷超過預(yù)設(shè)值的時(shí)后，電梯應(yīng)確保無法啟動(dòng)運(yùn)行，并同時(shí)要發(fā)出警報(bào)。只有在轎廂中載荷等于或小于額定載荷的情況下電梯才能開始啟動(dòng)運(yùn)行。能完成載荷稱重功能的裝置稱為轎廂稱重裝置，如果按照工作原理來分一般可分三類：1：機(jī)械式；2：橡膠塊式；3：壓力傳感式。它又可以分類為設(shè)在轎底下的機(jī)械稱重裝置和設(shè)在轎頂和機(jī)房的機(jī)械稱重裝置。它的原理是磅秤原理，即當(dāng)轎廂在受到載荷后，連接塊就會(huì)在重力作用下向下移動(dòng)，當(dāng)角內(nèi)重量達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，此時(shí)在轎底的下移過程會(huì)使得連接塊上的開關(guān)碰塊碰觸到微動(dòng)開關(guān)，從而使電梯的控制線路被切斷。此時(shí)電梯就無法再被啟動(dòng)，催動(dòng)警報(bào)器發(fā)出聲響，然后超載燈亮。而我們可以通過移動(dòng)秤砣或副砣來調(diào)節(jié)稱量值。轎頂及機(jī)房中機(jī)械式的稱重裝置都利用的是杠桿原理，稱重裝置與轎頂或機(jī)房中繩頭懸掛板需結(jié)合在一起，這樣維修和保養(yǎng)起來就比較方便，但隨著鋼絲繩和補(bǔ)償繩的長(zhǎng)度會(huì)在使用過程中發(fā)生變化，此時(shí)必須通過修正稱重值來達(dá)到要求。2.3轎廂面積的有關(guān)規(guī)定轎廂的有效面積是指通過測(cè)量在轎廂地板以上1.0m高度處所得的轎廂的面積，排除供乘客用的扶手所占面積。為了防止乘客人數(shù)超過電梯規(guī)定的額定載重量根據(jù)GB758895第8.2條，轎廂的有效面積應(yīng)予以限制。電梯額定載重量與轎廂最大有效面積之間的關(guān)系應(yīng)符合表2-1規(guī)定。表2-1 額定載重量與轎廂最大有效面積的關(guān)系額定載重量/kg轎廂最大有效面積/m2最多乘客人數(shù)3000.9044001.1756301.6687501.90108002.001010002.401312502.901615003.402016003.562118003.882121004.362825005.0031超過2500kg后，每增加100kg載重量，則面積會(huì)增加0.16m2。對(duì)于中間載重量的衡量，面積可以通過線性插入法來計(jì)算得出結(jié)果。乘客電梯額定載重量與轎廂有效面積之間的關(guān)系，也可由圖2-2決定。圖中 AK-轎廂有效面積（m2）; GO-額定載重量（kg）。最多乘客人數(shù)用下式求得GO/75=乘客數(shù)計(jì)算轎廂實(shí)際有效面積時(shí)，圖2-3中陰影部分面積應(yīng)包括在內(nèi)。圖2-2 額定載重量與轎廂最大有效面積關(guān)系圖2-3 中分門、旁開門的轎廂的有效面積一般乘客電梯的載重量、乘客人數(shù)、轎廂尺寸與電梯井道尺寸之間的關(guān)系如圖2-4圖2-4轎廂大小與載客數(shù)的關(guān)系圖3電梯的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)3.1電梯控制系統(tǒng)概述對(duì)于一般普通的集選控制系統(tǒng)來說，大致可以由以下幾部分組成。1：轎內(nèi)指令登記與消號(hào)；2：廳外召喚登記與消號(hào)；3：安全保護(hù)電路；4：定向選層線路；5：?jiǎn)?dòng)線路；6：減速平層線路；7：樓層指示線路；8：開關(guān)門控制線路；9：驅(qū)動(dòng)回路控制線路；10：檢修運(yùn)行線路；11：消防運(yùn)行線路；12：主控回路等。這幾部分的互相配合共同以構(gòu)成電梯的控制系統(tǒng)且能夠?qū)崿F(xiàn)電梯的登記，開關(guān)門，啟動(dòng)，運(yùn)行，減速，平層等各種所需的功能。在電梯的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)中，最重要的功用是邏輯判斷，而在邏輯判定過程中，邏輯運(yùn)算的支配功能又占有非常舉足輕重的地位。電梯的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)通過啟動(dòng)各種控制信號(hào)元件，如：接觸器，繼電器，發(fā)光指示器，電動(dòng)機(jī)等來實(shí)現(xiàn)各種所需的功能。從系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法來看，電梯的控制系統(tǒng)經(jīng)歷了很大變革。從最初的繼電器控制，繼而發(fā)展為可編程控制（PLC）及單片機(jī)控制，之后的多微機(jī)控制等多種形式，能實(shí)現(xiàn)的功能越來越強(qiáng)大。這些控制方式代表著在不同時(shí)期各電梯控制系統(tǒng)的主流，并且伴隨著大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而逐步推陳出新。3.1.1繼電器接觸器控制系統(tǒng)這種控制系統(tǒng)是在當(dāng)前國(guó)內(nèi)許多中小電梯企業(yè)還在普遍使用的一種電梯電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)和其他控制系統(tǒng)相比，優(yōu)勢(shì)在于結(jié)構(gòu)相比而言簡(jiǎn)單，且易于技術(shù)人員理解和掌握。但如果從使用觀點(diǎn)看，該系統(tǒng)也有以下缺點(diǎn)。1：接點(diǎn)容易磨損，電接觸不太好；2：接點(diǎn)閉合比較緩慢，會(huì)產(chǎn)生延遲效應(yīng)；3：體積龐大，控制屏（柜）所占用機(jī)房的面積較大；4：控制系統(tǒng)所消耗的能量比較大；5：維修保養(yǎng)的工作量大、耗費(fèi)成本費(fèi)用高。鑒于該系統(tǒng)有上述諸多劣勢(shì)，繼電器接觸器系統(tǒng)現(xiàn)在僅僅被應(yīng)用于電梯速度不高（v1.0m/s）且要求不十分高的場(chǎng)合。3.1.2半導(dǎo)體邏輯控制系統(tǒng)20世紀(jì)60年代末，伴隨著半導(dǎo)體技術(shù)及其器件的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，晶體二極管，三極管等電子器件相繼替代了繼電器接觸器有觸點(diǎn)系統(tǒng)的地位，并開始在電梯控制領(lǐng)域獨(dú)樹一幟。這種控制技術(shù)克服了上述傳統(tǒng)的繼電器接觸器系統(tǒng)存在的缺點(diǎn)，因?yàn)槠錄]有觸點(diǎn)的磨損或接觸不良等問題，從其可靠性來評(píng)判可以冠以“半永久性的”系統(tǒng)的稱號(hào)，因此不存在接點(diǎn)使用的壽命問題。特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)控制系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，由可編程控制器（PLC）取代繼電器而工作的電梯控制系統(tǒng)開始大量涌現(xiàn)。通過可編程控制器不但可以實(shí)現(xiàn)原本由傳統(tǒng)繼電器可以實(shí)現(xiàn)的邏輯控制功能，而且最重要的優(yōu)勢(shì)是可編程控制器的“可編程功能”的運(yùn)用。如果要改變電梯的運(yùn)行控制功能時(shí)，只需通過更改程序就可以達(dá)到要求，而無需像繼電器控制系統(tǒng)那樣大范圍的接線?？删幊炭刂破鹘M成的電梯控制系統(tǒng)與繼電器電梯控制系統(tǒng)相比，可靠性大幅提高，而故障率卻急劇下降，維修非常方便，同時(shí)噪聲也大為降低。3.1.3微機(jī)控制系統(tǒng)隨著大規(guī)模集成器的出現(xiàn)，尤其是20世紀(jì)70年代末和20世紀(jì)80年代初開始，微機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的廣泛應(yīng)用，國(guó)外電梯制造商已成功把微機(jī)技術(shù)應(yīng)用于電梯控制系統(tǒng)，并取得了相當(dāng)驚人的成就。國(guó)內(nèi)的幾家電梯合資企業(yè)也相繼推出了一些不同的微機(jī)控制系統(tǒng)。電梯的微機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是使控制算法不再由“硬件”邏輯所固定，而是通過一種所謂“程序存儲(chǔ)器”中的程序“軟件”而固定下來的控制系統(tǒng)。因此對(duì)于有不同功能要求的電梯控制系統(tǒng)，只要修改“程序存儲(chǔ)器”中的指令程序-“軟件”即可，而無需變更或減少“硬件”系統(tǒng)的布線。因而十分便于使用、管理和改變功能要求。另一方面也減少了控制系統(tǒng)體積，降低能耗和降級(jí)維修保養(yǎng)費(fèi)用。4 PLC控制電梯系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)4.1 PLC在電梯中的發(fā)展前景繼電器組成的順序控制系統(tǒng)是最早的一種被人掌握來實(shí)現(xiàn)電梯控制的一種方法。但是，伴隨著科學(xué)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)于電梯的選擇不再僅限于單純的滿足基本功能要求。安全、可靠成為電梯行業(yè)能否立足市場(chǎng)的首要前提，此時(shí)繼電器控制的在安全可靠性上的劣勢(shì)成為它發(fā)展的瓶頸。 可編程序控制器(PLC)最早是以順序邏輯控制為基礎(chǔ)而逐步發(fā)展并突飛猛進(jìn)的，設(shè)計(jì)之設(shè)想就是專門針對(duì)惡劣的工業(yè)環(huán)境。從這個(gè)角度，由于 PLC控制系統(tǒng)具有無可比擬的抗惡劣環(huán)境的優(yōu)勢(shì)，已漸漸取代了原先的電梯的繼電器控制方式在市場(chǎng)上的地位，成為這一行業(yè)的領(lǐng)軍者。同時(shí)，伴隨著電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)的飛速發(fā)展，電梯的拖動(dòng)系統(tǒng)也已從原來直流調(diào)速過渡到了交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。因此，這兩大技術(shù)的出現(xiàn)運(yùn)用使得其已成為現(xiàn)在電梯行業(yè)能否立穩(wěn)腳跟的關(guān)鍵。電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：1、由硬件就可以實(shí)現(xiàn)一切的控制功能及信號(hào)的處理，連接的線路比較直觀易懂，不需高深專業(yè)化理論做基礎(chǔ)鋪墊，便于普通技術(shù)人員能快速牢固掌握；2、在后期系統(tǒng)的保養(yǎng)、維修及故障檢查方面無需較高的技術(shù)和特殊的昂貴的設(shè)備檢測(cè)儀器；3、大部分電器均為常用控制電器，因此，更換方便，價(jià)格較便宜，所耗費(fèi)成本較低；4、技術(shù)發(fā)展歷史相對(duì)久遠(yuǎn)并已成熟，己形成了系列化，各種技術(shù)資料圖紙齊全，便于設(shè)計(jì)查找。但是，電梯繼電器控制系統(tǒng)存在很多的問題：1、接點(diǎn)易磨損，電接觸不好；2、接點(diǎn)閉合緩慢；3、體積大，控制屏（柜）占機(jī)房面積大；4、控制系統(tǒng)的能量消耗大；5、維修保養(yǎng)工作量大、費(fèi)用高。5、故障率高也大大降低了電梯的可靠性和安全性，給給乘用人員帶來不便和驚憂，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致人身財(cái)產(chǎn)安全。PLC是一種用于工業(yè)自動(dòng)化控制的專用計(jì)算機(jī)，在實(shí)質(zhì)上它屬于微機(jī)控制方式。PLC控制一般具有以下優(yōu)勢(shì)。即可靠性高、易于操作、維修方便、編程簡(jiǎn)單、靈活性強(qiáng)等。第一，可靠性：即指產(chǎn)品的有效性和可維修性。1、由于PLC不需要大量的觸點(diǎn)和接線等現(xiàn)實(shí)電子元件，這將使得它的接線量大幅縮減。同時(shí)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)時(shí)簡(jiǎn)單便利，且所需維護(hù)時(shí)間短。2、一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法被運(yùn)用于設(shè)計(jì)，使其可靠性大大提高，安全有保障。3、PLC具有編程簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易，只要一般的技術(shù)人員就能勝任，可以節(jié)約企業(yè)的人力成本。4、PLC是專門針對(duì)惡劣工況的工業(yè)生產(chǎn)過程控制控制裝置，無論在編程語(yǔ)言還是硬件方面，其性能都比普通計(jì)算機(jī)更加可靠。5、在PLC的硬件方面，采用可靠性電子元件；通過先進(jìn)的工藝制造流水線制造；對(duì)干擾的屏蔽、隔離和濾波等；設(shè)置斷電保護(hù)，存儲(chǔ)器內(nèi)容的保護(hù)等，各種措施都能保證其安全性能。 第二，易操作性：1、操作簡(jiǎn)便。對(duì)PLC的編程操作包括程序輸入和程序更改。大多數(shù)PLC都會(huì)采用編程器進(jìn)行輸入和更改的操作。編程器均提供了輸入信息的顯示屏，如果對(duì)大中型的PLC，編程器采用了CRT屏幕顯示，因此，程序可以顯示出來，非常直觀。2、編程方便。 多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可供PLC使用。由于梯形圖是一種圖形化的語(yǔ)言，沿用了傳統(tǒng)的電氣控制圖中的繼電器觸點(diǎn)、線圈、串聯(lián)和并聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和一些圖形符號(hào)，很容易被熟悉繼電器控制的電氣人員所掌握的；3、維修方便。由于PLC具有自診斷功能，這可以大大降低對(duì)維修人員維修技能要求。一旦系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，維修人員可以根據(jù)PLC自帶的自診斷功能來很快的找到故障的部位，進(jìn)行維修。 第三，靈活性。 1、編程的靈活性。PLC采用的編程語(yǔ)言有梯形圖、指令表、順序功能圖，功能模塊和結(jié)構(gòu)化文本。編程方法的多樣性使編程更加方便、應(yīng)用面可拓展性加強(qiáng)。2、擴(kuò)展的靈活性。它可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的規(guī)模不同，即可進(jìn)行容量的擴(kuò)展、功能的擴(kuò)展、應(yīng)用和控制范圍的擴(kuò)展。3、操作的靈活性。操作PLC控制柜十分靈活方便，監(jiān)視和控制其運(yùn)行情況將變得十分容易。PLC控制電梯的優(yōu)點(diǎn)：1、PLC通過軟件編程程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行的自動(dòng)控制，可靠性較傳統(tǒng)繼電器控制大為提高。2、沒有現(xiàn)實(shí)觸點(diǎn)，接線形式簡(jiǎn)單，控制系統(tǒng)實(shí)際結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。3、PLC只需通過輸入程序的改變即可來實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制要求。 4、PLC可自動(dòng)完成故障檢測(cè)并予以報(bào)警加以顯示，從而來提高其運(yùn)行的安全性，以便于保養(yǎng)檢修。5、可用于群控調(diào)配和多機(jī)管理，以此來提高電梯運(yùn)行效率。為便于比較PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)現(xiàn)列表如下，詳見表4-1。從表4-1可以看出，PLC控制系統(tǒng)具有繼電器控制系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)將逐漸淘汰，并且PLC控制系統(tǒng)將代替其占據(jù)市場(chǎng)是大勢(shì)所趨。表4-1 PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)比較項(xiàng)目繼電器控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)控制功能實(shí)現(xiàn)繼電器數(shù)量大，接線方式比較復(fù)雜只需通過預(yù)先編制的程序來實(shí)現(xiàn)各種控制功能對(duì)控制要求變更適應(yīng)性適應(yīng)性較差，需重新設(shè)計(jì)，改變繼電器種類和接線適應(yīng)性強(qiáng)，只需針對(duì)程序進(jìn)行必要修改控制速度 低，靠機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)目的極快，靠微處理器進(jìn)行運(yùn)算處理特殊功能一般沒有有安裝，施工 連線多，施工繁鎖安裝容易，施工方便可靠性差，觸點(diǎn)多，故障多高，元器件的篩選和抗老化等可靠性措施壽命短長(zhǎng)可擴(kuò)展性困難容易維護(hù)工作量大，故障不易查找有自診能力，維護(hù)工作量小4.2 PLC控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)比較微機(jī)控制系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域中，它的主機(jī)一般需采用能夠抵抗惡劣工業(yè)環(huán)境并能可靠運(yùn)行的工控機(jī)來實(shí)現(xiàn)。工控機(jī)的發(fā)展以通用計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，因此在硬件結(jié)構(gòu)方面，總線標(biāo)準(zhǔn)化的程度較高，品種的兼容性比較強(qiáng)，軟件資源非常豐富，能為操作系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)技術(shù)支持。因此，在要求快速，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，模型復(fù)雜的工業(yè)對(duì)象要求的控制上凸顯其優(yōu)點(diǎn)。然而，它的使用和維護(hù)比較復(fù)雜，要求的工作人員必須有一定的專業(yè)知識(shí)為基礎(chǔ)，并且要求其技術(shù)水平優(yōu)異。另一方面，工控機(jī)的另一劣勢(shì)在于它的整機(jī)水平還無法完全適應(yīng)惡劣工作環(huán)境。在此背景下，可編程控制器對(duì)此不足之處進(jìn)行了全方位的改進(jìn)，變通用為專用，更有利于降低成本，來縮小體積，從而提高可靠性等特性，更可以適應(yīng)過程控制的要求。PLC控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)比較見表4-2。從表4-2可見，在控制功能方面，PLC與通用計(jì)算機(jī)相比，工作更穩(wěn)定可靠，而且編程簡(jiǎn)單，使用方便，應(yīng)用設(shè)計(jì)和調(diào)試周期可大大縮短，加之又能在惡劣的工業(yè)環(huán)境下和強(qiáng)電一起工作，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。表4-2 PLC控制系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的比較比較項(xiàng)目通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)工作目的進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，運(yùn)行實(shí)現(xiàn)完全工業(yè)自動(dòng)化控制工作環(huán)境對(duì)工作環(huán)境要求高可適應(yīng)惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作方式中斷處理方式循環(huán)掃描方式系統(tǒng)軟件需配備功能較強(qiáng)的系統(tǒng)軟件只需簡(jiǎn)單的監(jiān)控程序采用的特殊措施掉電保護(hù)等一般性措施多種抗干擾措施，自診斷，斷電保護(hù)，可在線維修編程語(yǔ)言匯編語(yǔ)言，高級(jí)語(yǔ)言梯形圖，指令表，順序功能圖，功能塊圖對(duì)操作人員的要求 需專門培訓(xùn)，需一定的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的專業(yè)人才一般的技術(shù)人員，稍加培訓(xùn)即可對(duì)內(nèi)存的要求容量大容量小價(jià)格價(jià)格高價(jià)格低其他若用于控制，一般需自行設(shè)計(jì)機(jī)種多，模塊種類多，易于集成系統(tǒng)4.3 PLC控制電梯系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)通過多種方案的比較和參照，可看出PLC控制具有顯著的優(yōu)點(diǎn)：在電梯控制中運(yùn)用PLC進(jìn)行控制，用編程軟件通過預(yù)設(shè)的程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行的自動(dòng)控制，其運(yùn)行的可靠性和安全性能較傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)大幅提高。同時(shí)，它還可實(shí)現(xiàn)只需增加或修改軟件中的程序來實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)的所要求的控制功能，方便性大為提高；除此之外，可進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)并根據(jù)具體情況加以報(bào)警來顯示，從而提高電梯的運(yùn)行安全性和可靠性，并便于檢修。綜上所述，本設(shè)計(jì)采用PLC控制。5電梯控制系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)5.1 電梯控制系統(tǒng)原理框圖設(shè)計(jì)電梯控制系統(tǒng)原理框圖如圖3-1所示，主要由轎箱內(nèi)指令電路、門廳呼叫電路、主拖動(dòng)電機(jī)電路、開關(guān)門電路、檔層顯示電路、按鈕記憶燈電路、樓層檢測(cè)與平層檢測(cè)傳感器及PLC電路等組成的。平層感應(yīng)器平層拖動(dòng)減速減速點(diǎn)信號(hào)定向平層樓層信號(hào)位置信號(hào)起動(dòng)指層轎內(nèi)指令、廳內(nèi)召喚圖5-1 電梯控制系統(tǒng)原理框圖5.2 電梯控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)由曳引機(jī)構(gòu)、開關(guān)門機(jī)構(gòu)、轎廂、控制系統(tǒng)等組成，如圖3-2所示。曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出和傳遞動(dòng)力，使電梯運(yùn)行。門系統(tǒng)的功能是封住層站入口和轎廂人口。而轎廂是運(yùn)送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的主要工作部分。曳引機(jī)門機(jī)顯示現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)PLC變頻器電源PGggGgGGFGGG圖5-2 電梯控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖5.3電梯控制PLC系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖轎廂操作盤廳外呼叫廳安全裝置井道裝置指揮層調(diào)整器拖動(dòng)控制門機(jī)控制輸入接口PLC主機(jī)CPU存儲(chǔ)器輸出接口圖5-3電梯控制PLC系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖6電梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)6.1電梯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能電梯PLC控制系統(tǒng)有如下要求:1、電梯在運(yùn)行過程中,到達(dá)停層位置時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)開關(guān)門或手動(dòng)開關(guān)門操作。2、 利用LED顯示電梯廂外的呼喚信號(hào)，電梯廂內(nèi)的指令信號(hào)和電梯到達(dá)信號(hào)；3、能自動(dòng)判斷電梯的運(yùn)行方向，并發(fā)出相應(yīng)的指示信號(hào)；4、 電梯上行下行由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)牽引。電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，電梯上升；電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，電梯下降；5、 電梯轎箱門由另一臺(tái)小功率電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，轎箱門打開；電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，轎箱門關(guān)閉；6、每一層樓設(shè)有呼叫按鈕；轎廂內(nèi)開門按鈕，關(guān)門按鈕；轎廂內(nèi)設(shè)有樓層選擇指令按鈕。6.2速度給定曲線電梯的速度給定曲線在設(shè)計(jì)電梯過程中是要被考慮的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，不僅是為了滿足乘客舒適感，而且是為了提高運(yùn)輸效率及滿足正確平層要求。人們對(duì)于速度變化的敏感度主要是在電梯運(yùn)行過程中產(chǎn)生的各種超重和失重感，即電梯運(yùn)行中加速度的大小變化。因此，平滑的加速和減速以減小運(yùn)行過程中的超失重感是人們獲得舒適感的重要保證。為了減少超失重反應(yīng)，將電梯的起動(dòng)過程，運(yùn)行過程及制動(dòng)過程的速度曲線是由兩段拋物線（S曲線）和一段直線連接構(gòu)成，如果需要改變加速度只需改變斜率即可。加速斜率是用速度給定從0加速到1000轉(zhuǎn)與所需要的時(shí)間的比值來定義。其意義為加速度由0加速到1000轉(zhuǎn)與所需要的時(shí)間的比值。因此通過改變起動(dòng)加速時(shí)間就可實(shí)現(xiàn)獲得不同的起動(dòng)曲線斜率，也即是產(chǎn)生加速過程中的超重感。增大加速時(shí)間值那么起動(dòng)曲線變緩，加速度減小。反之，起動(dòng)曲線變急，加速度增大。如果要實(shí)現(xiàn)曲線變化率的變化，那么可通過改變曲線起始、終了加速時(shí)間來實(shí)現(xiàn)。由于本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用了型號(hào)為VS-616G5變頻器，包括了對(duì)曲線加速時(shí)間設(shè)定功能，因此可以通過調(diào)整加速時(shí)間來與曲線加速時(shí)間實(shí)現(xiàn)匹配，這樣就可以獲得較為理想的起動(dòng)曲線。同理，按此方法制動(dòng)曲線的調(diào)整也可有這樣實(shí)現(xiàn)。如圖6-1所示的電梯理想速度給定曲線，其中a代表電梯加速度，v代表電梯速度。圖6-1速度運(yùn)行曲線在0t3時(shí)間內(nèi)為加速起動(dòng)階段，其中0t1和t2t3時(shí)間內(nèi)為拋物線速度曲線，在t1t2時(shí)間內(nèi)為直線速度曲線；t3t4時(shí)間內(nèi)為穩(wěn)速運(yùn)行階段；t4T時(shí)間內(nèi)為減速制動(dòng)階段。減速制動(dòng)階段速度曲線與加速起動(dòng)啟動(dòng)階段在理想情況下對(duì)稱。6.3減速及平層控制電梯的工作特點(diǎn)決定了它得頻繁起動(dòng)與制動(dòng)。在工作過程中，為了獲得舒適感以及提高工作效率，就必須使電梯能平滑減速逐漸過渡到速度為零，準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)平層功能，也就是實(shí)現(xiàn)“無速停車抱閘”功能，使得電梯由于種種原因產(chǎn)生的爬行現(xiàn)象或低速抱閘等現(xiàn)象完全消失，也就是直接停止。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，最主要是能夠準(zhǔn)確發(fā)出并檢測(cè)到減速信號(hào)，當(dāng)接近層樓面時(shí)，根據(jù)距離檢測(cè)信號(hào)能精確地使速度給定曲線得到矯正。由于本系統(tǒng)采用的是旋轉(zhuǎn)編碼器來檢測(cè)轎廂位置，因此只要電梯一運(yùn)行，計(jì)算機(jī)就可以精確地獲取電梯走過的距離，在到達(dá)與減速點(diǎn)相匹配的預(yù)置數(shù)時(shí)即可自動(dòng)發(fā)出減速命令而實(shí)現(xiàn)。由于現(xiàn)實(shí)工況的多樣性，不管以何種方式產(chǎn)生的減速命令，由于負(fù)載會(huì)發(fā)生變化、電網(wǎng)隨時(shí)間產(chǎn)生波動(dòng)、鋼絲繩由于磨損會(huì)打滑等原因，都會(huì)使減速過程產(chǎn)生較大誤差而不能達(dá)到平層技術(shù)要求也就無法實(shí)現(xiàn)精確平層，要解決這個(gè)問題，我們一般采取在離層樓100200mm處安裝一個(gè)平層矯正器，這樣才能使電梯在這種工況下實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確平層工作。6.4電梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成電梯模具由變壓穩(wěn)壓電源、PLC、轎廂、限位開關(guān)、呼梯按鈕、交流電機(jī)、繼電器、LED數(shù)碼管、支架、導(dǎo)軌等組成。為了便于觀察,對(duì)電梯所在的樓層進(jìn)行顯示,我們采用LED數(shù)碼管顯示,而對(duì)電梯的運(yùn)行方向,樓層和轎廂的呼叫信號(hào)以指示燈顯示。6.5 PLC的選型根據(jù)所需的控制信號(hào),輸入點(diǎn)數(shù)24點(diǎn),輸出點(diǎn)數(shù)28點(diǎn),選擇三菱PLC FX2N-64MR構(gòu)成基本控制單元。6.6電梯升降主電路電梯的上升和下降是由一臺(tái)交流電機(jī)來完成的。如圖所示，KM1、KM2為電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器，用以實(shí)現(xiàn)電梯的上升和下降控制。KM3為電梯減速運(yùn)行接觸器，用以實(shí)現(xiàn)電梯的減速控制，當(dāng)電梯收到停層指示后，KM3斷電釋放，串入阻抗，使電路的電流減小，實(shí)現(xiàn)電梯的上升與下降的減速運(yùn)行。到達(dá)平層時(shí)，接觸器全部斷電釋放，抱閘抱死使電機(jī)停止運(yùn)行。圖6-2電梯升降主電路6.7電梯的主要電氣設(shè)備6.7.1曳引電動(dòng)機(jī)的選擇本設(shè)計(jì)電梯采用有齒曳引機(jī)，1:1繞法的曳引系統(tǒng)，額定梯速為60m/min，額定載重量1000kg，則電動(dòng)機(jī)額定功率為： 式(6.1）其中k=1.11.6 Kp=0.45 Mn=1000Kg Vn=60 m/min=1 m/s 所以P=10.7815.69KW根據(jù)實(shí)際電動(dòng)機(jī)額定功率系列，粗選13kW電動(dòng)機(jī)即可滿足要求，相當(dāng)于系數(shù)k取1.4。由電動(dòng)機(jī)選型參數(shù)表，選YPTD160L1-4。表6-1 電動(dòng)機(jī)選型參數(shù)表型號(hào)功率/kW電壓/V電流/A轉(zhuǎn)速/r/min頻率/Hz功率因數(shù)cos噪聲dB(A)額定工作制YPTD160M1-4938018.51456500.8560S2/1hYPTD160M2-41138022.31456500.8660S2/1hYPTD160L1-41338025.91456500.86560S2/1h6.7.2旋轉(zhuǎn)編碼器的選擇轎廂樓層位置檢測(cè)方法主要方法有如下幾種：1、干簧管磁感應(yīng)器：采用這種方法的優(yōu)點(diǎn)是直觀、方便、簡(jiǎn)單，但由于需要在每一層設(shè)置一個(gè)磁感應(yīng)器，因此，當(dāng)樓層較高時(shí)，會(huì)使得PLC的輸入點(diǎn)數(shù)不夠使用。2、穩(wěn)態(tài)磁保開關(guān)：該方法要對(duì)每一個(gè)磁保開關(guān)在其不同狀態(tài)位置都進(jìn)行相應(yīng)的編碼，而適合電梯控制的編碼程序只有格雷變形碼這一種程序，但由于它是沒有權(quán)代碼的，進(jìn)行運(yùn)算時(shí)必須通過采用PLC指令譯碼，比較麻煩，即使使用軟件譯碼也會(huì)導(dǎo)致程序變的相當(dāng)龐大復(fù)雜，占據(jù)內(nèi)存。3、旋轉(zhuǎn)編碼器：目前，市場(chǎng)上的PLC一般都具有高速脈沖輸入端或?qū)Ｓ糜?jì)數(shù)單元模塊，因此計(jì)數(shù)準(zhǔn)確，使用方便，所以在電梯PLC控制系統(tǒng)中，可通過編碼器來測(cè)取并獲得電梯運(yùn)行在任意過程中的準(zhǔn)確位置，編碼器既可以與PLC高速脈沖輸入端直接相連，也可利用內(nèi)置的24V直流電源來與其相連，所以硬件的連接相當(dāng)方便。綜上分析可見，用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)轎廂位置要普遍優(yōu)于其他方法，故本設(shè)計(jì)選擇采用此法來作為檢測(cè)轎廂位置。其旋轉(zhuǎn)編碼器與安川VS616-G5變頻器構(gòu)成閉環(huán)控制，電源可利用PLC內(nèi)置24V直流電源。三菱PLC允許的脈沖輸入頻率通常為20KHz，記為fo，假設(shè)梯速為v，單位mm/s，電機(jī)轉(zhuǎn)速n，單位r/s，每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)P，計(jì)數(shù)精度S，單位mm/脈沖，輸出頻率為f 。于是，有下列關(guān)系式： 式(4.2） 式(4.3）對(duì)本設(shè)計(jì)來說，v=1.0m/s，n=1456r/min，fo=20KHz，取P=800，帶入上式得：f=8001456/60=19.4KHz<fo根據(jù)以上計(jì)算，查旋轉(zhuǎn)編碼器選型手冊(cè)，選用上海生產(chǎn)的HLE-600L-3F型軸套式旋轉(zhuǎn)編碼器。6.8其他元器件的選擇6.8.1空氣電磁式交流接觸器在接觸器中，空氣電磁式交流接觸器應(yīng)用最為廣泛，產(chǎn)品系列、種類最多。其結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同，但有些產(chǎn)品在功能、性能和技術(shù)含量等方面各有獨(dú)到之處，選用時(shí)可根據(jù)需要擇優(yōu)選擇，典型產(chǎn)品有CJ20、CJ21、CJ26、CJ35、NC、B、LC1-D系列交流接觸器等。6.8.2機(jī)械連鎖（可逆）交流接觸器機(jī)械連鎖（可逆）交流接觸器實(shí)際上是由兩個(gè)相同規(guī)格的交流接觸器再加上連鎖機(jī)構(gòu)和電氣連鎖機(jī)構(gòu)組成。它可以保證在任何情況下（如機(jī)械振動(dòng)或錯(cuò)誤操作而發(fā)出的指令）都不能使兩臺(tái)交流接觸器同時(shí)吸合，而只能是當(dāng)一臺(tái)接觸器斷開后，另一臺(tái)接觸器才能閉合，能有效地防止電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)相間短路的可能性，比單在電器控制回路中加電氣連鎖電路的應(yīng)用更安全可靠。機(jī)械連鎖交流接觸器主要用于電動(dòng)機(jī)可逆控制、雙路交流電源的自動(dòng)切換也可用于需要頻繁地進(jìn)行可逆換接的電氣設(shè)備上。常用的機(jī)械連鎖（可逆）交流接觸器有LC2-D型、6C系列、3TD系列、B系列等。6.8.3真空接觸器真空接觸器以真空為滅弧介質(zhì)，其主觸頭密封在真空開關(guān)管里。真空開關(guān)管以真空作為絕緣和滅弧介質(zhì)，位于真空中的觸頭一旦分離，觸頭間將產(chǎn)生由金屬蒸汽和其他帶電粒子組成的真空電弧。真空電弧依靠觸頭上蒸發(fā)出來的金屬蒸氣來維持，因真空介質(zhì)有很高的絕緣強(qiáng)度且介質(zhì)恢復(fù)速度很快，真空電弧的等離子體很快向四周擴(kuò)散，在第一次過零時(shí)真空電弧就能熄滅。由于熄弧過程是在密封的真空容器中完成的，電弧和熾熱的氣體不會(huì)向外界噴濺，所以開斷性能穩(wěn)定可靠，不會(huì)污染環(huán)境，因此特別適用于條件惡劣的危險(xiǎn)環(huán)境中。常用的真空接觸器有CKJ、EVS系列等。基于以上比較，本設(shè)計(jì)采用機(jī)械連鎖（可逆）交流接觸器，具體型號(hào)：LC2-D型。曳引電動(dòng)機(jī)6.9電梯的整體裝置示意圖轎門平層感應(yīng)器磁鐵板廳門下磁鐵板上磁鐵板樓層感應(yīng)器對(duì)重引導(dǎo)輪圖6-3電梯的平層、停層裝置示意圖6.10樓層位置顯示功能在電梯運(yùn)行過程中需要顯示電梯運(yùn)行的位置，還要滿足對(duì)電梯進(jìn)行相應(yīng)的操作需求，如圖6-4、圖6-5所示：g圖6-4 轎廂內(nèi)控制屏示意圖efdA段B段C段D段E段F段G段一樓0110000二樓1101101三樓1111001四樓1110001五樓1011011圖6-5 LED數(shù)碼管顯示層樓示意圖6.11設(shè)計(jì)流程圖程序的基本控制流程如圖6-6所示（其中不包括檢修及司機(jī)開關(guān)電梯環(huán)節(jié)，只是電梯運(yùn)行的基本流程圖）：圖6-6 PLC系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)流程圖7電梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)在電梯控制中，要由PLC來完成大量的邏輯信號(hào)處理。系統(tǒng)軟件及運(yùn)行要求和保護(hù)要求由PLC完成實(shí)現(xiàn)邏輯控制。7.1電梯的三個(gè)工作狀態(tài)由呼叫電梯到電梯的響應(yīng)為其工作的一個(gè)循環(huán)周期。因此，電梯的工作過程可以細(xì)致的分為自檢、正常運(yùn)行、強(qiáng)制運(yùn)行等三種狀態(tài)。電梯在運(yùn)行的三種工作狀態(tài)之間的來回切換過程，就構(gòu)成了完整的電梯工作過程。7.1.1電梯的自檢狀態(tài)PLC通電后，PLC中的程序已開始運(yùn)行，但此時(shí)任何數(shù)據(jù)未被電梯讀入，因而也就無法使電梯在收到檢測(cè)信號(hào)后作出響應(yīng)。為了使響應(yīng)呼叫就緒這一狀態(tài)滿足條件，必須提前知道樓層在哪及電梯門是否處于關(guān)閉或開啟狀態(tài)，即必須使電梯在處于平層之前得知。電梯自檢過程的順序是：1、首先啟動(dòng)按鈕被按下;2、然后恢復(fù)正常工作按鈕啟動(dòng).整個(gè)環(huán)節(jié)是，首先是使電梯門始終處于關(guān)閉狀態(tài)，其次讓電梯在程序控制下自動(dòng)向上運(yùn)行，再者在檢測(cè)到兩個(gè)平層點(diǎn)后滿足條件停止在那里。7.1.2電梯的正常工作狀態(tài)電梯完成一個(gè)呼叫響應(yīng)的詳細(xì)步驟如下:1、在通過編碼器檢測(cè)到門廳或轎廂的呼叫信號(hào)后，電梯控制系統(tǒng)會(huì)將此樓層信號(hào)與轎廂所在的樓層信號(hào)進(jìn)行比較分析，自動(dòng)判斷是否一致，然后通過調(diào)取選向模塊來進(jìn)行選向。2、電梯驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)拖動(dòng)轎廂運(yùn)動(dòng)是通過選用調(diào)速模塊實(shí)現(xiàn)的。轎廂運(yùn)動(dòng)速度的變化要經(jīng)歷三個(gè)階段，即由低速到中速再到高速，再由高速運(yùn)行直至減速點(diǎn)。3、當(dāng)由編碼器檢測(cè)到目標(biāo)層樓層監(jiān)測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生的減速點(diǎn)信號(hào)時(shí)，電梯立刻進(jìn)入減速狀態(tài)，由中速變?yōu)榈退?，并以低速運(yùn)行到平層點(diǎn)停止。4、平層后，經(jīng)過一定延時(shí)后關(guān)門，碰到關(guān)門行程開關(guān)，此時(shí)關(guān)門可靠止。轎廂所在樓層始終顯示在電梯控制系統(tǒng)屏幕上。7.1.3電梯強(qiáng)制工作狀態(tài)當(dāng)電梯的初始位置需要進(jìn)行調(diào)整或電梯需要檢修時(shí)，應(yīng)設(shè)置一種狀態(tài)，此種狀態(tài)使電梯在正常的呼叫下無法響應(yīng)，并且能使電梯移動(dòng)到導(dǎo)軌上、下行極限點(diǎn)間的任意位置。如果按下控制臺(tái)上消防/檢修按鈕，那么電梯立刻停止原來的運(yùn)行。并且假如按下強(qiáng)行上行（或下行）按鈕，電梯就會(huì)根據(jù)命令上行（或下行）；一旦放開該按鈕，電梯立刻停止，當(dāng)處理完畢這種調(diào)整或檢修工作后可按下恢復(fù)正常工作按鈕來使電梯跳出強(qiáng)制工作狀態(tài)。7.2 PLC輸入/輸出分配表輸入點(diǎn)對(duì)應(yīng)信號(hào)輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)信號(hào)X1外呼按鈕1Y0KM1電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)X2外呼按鈕2Y3X3外呼按鈕2Y1KM2電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)X4外呼按鈕3Y2X5外呼按鈕3Y4上行指示X6外呼按鈕4Y5下行指示X7外呼按鈕4Y6開門指示X10外呼按鈕5Y7關(guān)門指示X11內(nèi)呼按鈕去1樓Y101外呼指示X12內(nèi)呼按鈕去2樓Y112外呼指示X13內(nèi)呼按鈕去3樓Y122外呼指示X14內(nèi)呼按鈕去4樓Y133外呼指示X15內(nèi)呼按鈕去5樓Y143外呼指示X161樓平層信號(hào)Y154外呼指示X172樓平層信號(hào)Y1