基于PLC高层电梯控制系统设计方案

基于PLC高层电梯控制系统设计方案1.1 电梯的发展历史和发展趋势1785年，英国出现了用蒸汽机驱动的升降机；1900年，以交流电动机传动的电梯开始问世。

1902年，瑞士的迅达公司研制成功了世界上第一台按钮式自动电梯，采用全自动的控制方式，提高了电梯的输送能力和安全性。

1903年，美国奥的斯公司生产了不带减速器的无齿轮高速电梯，电梯传动机构采用曳引驱动代替以往的卷筒式，为当今高层的大行程、高速度电梯奠定了基础；1976年，电梯上开始运用微处理机，之后随着大功率晶体管模块的问世，以及微机及数字调节器技术的不断成熟，人们利用调节脉冲宽度来调节电子逆变器，实现了对电梯中电动机的调压调频（VVVF），达到了线性调速的目的；1990年，电梯控制系统由并行信号传输向以串行为主的信号传输过渡，提高了整体系统的可靠性，为实现电梯的群控，智能化和远程监控提供了条件发展现状。

1.1.1 电梯的发展历史电梯作为垂直方向的交通工具，在高层建筑和公共场所已经成为重要的建筑设备而不可或缺。

随着计算机技术和电力电子技术的发展，现代电梯已经成为典型的机电一体化产品。

电梯技术的发展概况：1）电梯的速度要求越来越快，高速、超高速电梯的数量愈来愈多。

2）电梯的拖动技术有了较大的发展，直流电梯由于能耗大、维修量大等缺点。

逐步被交流电梯所替代，液压电梯由于运行平稳，机房位置灵活等特点，使得在低楼层场合得到愈来愈广泛的应用。

交流拖动电梯更是得到迅速的发展，已由以前的变频调速（AC —VP）发展成为调压调速（AC—VV）及调频调压调速（AC—VVVF），使得电梯的速度、加速度、加速度控制更加符合人们的生理要求，电梯的舒适感大为改善。

3）电梯的逻辑控制已从过去简单的继电器——接触器控制发展为可编程序控制器（PLC）和微机控制，控制方式也从手柄控制、信号控制发展为集选控制、并联控制、群控等，电梯可靠性得到很大提高。

4）电梯的管理功能不断加强，电梯广泛采用微机控制技术，不断满足用户的使用功能要求。

如紧急停车操作、消防员专用、防捣乱系统等。

5）机械传动方面，由于国际上机械加工水平的不断提高，使斜齿传动和行星齿轮传动在电梯上的应用日益广泛，已使电梯的传动形式多样化。

1.1.2 PLC的发展趋势1）结构不断紧凑化，体积不断轻型化、小巧化。

随着新技术、新结构、新材料、新工艺的发展，电梯的机械系统结构简单化、体积小型化、材料轻型化、工艺先进化、外观漂亮化。

同时，中国的电梯用户不但对产品质量要求高，而且对新技术的接受很快，所以变频变压调速技术、无机房电梯、永磁同步拖动技术、计算机控制技术、远程监控技术等推广迅速；随着我国城市化、城镇化和村镇化建设步伐的加快，尤其是西部大开发战略的实施，住宅建设势头不减，商场、机场和地铁项目明显增多，住宅电梯、自动扶梯和自动人行道的需求量继续看好；电梯是一种售后服务工作量特别大的机电产品，其使用可靠性不但取决于产品的制造与安装，而且更大程度上取决于完善的维修与保养。

在用电梯总量的不断增加给维修服务业带来了发展机遇；配套件的专业化生产对提高产品质量、降低生产成本具有十分积极的作用，受到了许多电梯公司和维修保养单位的欢迎，仍然有发展空间。

2）技术含量更高，性能更好。

电梯行业技术发展非常迅速，几年前推出的具有先进性能、高舒适性的VVVF电梯，如今已成为电梯行业的标准配置，因为永磁同步无齿轮曳引机具有更节能、更洁净、更安全、更安静、更经济的特点，所以永磁同步无齿轮曳引机逐步成为新型曳引机的主流；由于永磁技术的先进性，将来很有可能取代VVVF技术。

另外，网络控制和智能群控系统，以其控制的先进性、快速性、准确性和可靠性亦是电梯的发展潮流。

3）安装更方便、更快捷。

高效、安全、可重复使用的无脚手架安装，将是高层电梯安装的主要方式；随着新技术的开发、应用，电梯的硬件系统给安装带来更大的方便，使电梯安装更快、效率更高。

此外，电梯的双向安全装置、无底坑、无线控制，绿色环保——安全、环保、节能、舒适，也将是未来电梯的重要发展方向。

4)数控技术向智能化、开放性、网络化、信息化发展。

智能化模块主要有高速计数模块、定位控制模块、温度控制模块、闭环控制模块、以太网通信模块和各种现场总线协议通信模块等。

从1952年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统，到现在已走过了51年的历程。

近10年来，随着计算机技术的飞速发展，各种不同层次的开放式数控系统应运而生，发展很快。

目前正朝着标准化开放体系结构的方向前进。

1.2 课题意义和主要容1.2.1 课题意义和目的作为一名自动化专业即将毕业的学生学校要求有毕业设计，大学四年学了许多的专业课程，如：单片机原理、DSP原理、PLC原理及应用等等，我们在校期间学过PLC这名课程并且做过PLC的实验和进行过PLC的课程设计，对PLC进行过系统的研究，所以我选择的课题是基于PLC的高层电梯控制系统设计。

同时也是为了我们更适应以后的工作，让我们学会查检资料、多方面的方案论证、图纸的绘制和控制线路连接。

选择本课题的意义在于大学四年的自动化专业学习将近结束了，在这四年的专业学习里，我基本掌握了所学的基础知识，为了更具体的，全面的了解本人的专业技能掌握情况，也为了给参加工作作铺垫，所以我选择此课题来进行考察。

随着高层建筑的兴建而发展起来的一种垂直运输工具,多层厂房和多层仓库需要有货梯；高层住宅需要有住宅梯;百货大楼和宾馆需要有客梯,自动扶梯等。

在现代社会,电梯已像汽车、轮船一样,成为人类不可缺少的交通运输工具。

据统计,美国每天乘电梯的人次多于乘载其它交通工具的人数。

当今,电梯的使用量已成为衡量现代化程度的标志之一。

追溯电梯这种升降设备的历史，据说电梯起源于公元前236年的古希腊。

当时阿基米德设计一种人力驱动的卷筒式卷扬机，人们把它看成是现代电梯的鼻祖。

1858年以蒸汽机为动力的客梯，在美国出现,继而有在英国出现水压梯。

1889年美国的奥梯斯电梯公司首先使用电动机作为电梯动力,这才出现名副其实的电梯,并使电梯趋于实用化。

1900年还出现了第一台自动扶梯。

1967年可控硅应用于电梯，使电梯的拖动系统筒化，性能提高。

1971年集成电路被应用于电梯。

第二年又出现了数控电梯。

1976年微处理机开始用于电梯，使电梯的电气控制进入了一个新的发展时期。

本论文主要介绍电梯的发展状况，基本结构和控制要求，详细论述在电梯控制系统的总体控制方案论证，硬件电路和控制程序的设计方面所做的工作。

1.2.2 课题的主要容本课题通过比较、分析和论证，确定电梯的总体控制方案，软硬件协调综合分析及硬件资源分配；硬件电路设计及元器件参数计算，选型；系统结构部分设计：控制柜、层楼显示及呼叫、按键盒等，软件设计等，从而可编程交流双速电梯控制系统必须要安全可靠地实现：开门→选层→定向→起动→加速→稳速运行→减速→爬行→平层→停靠→开门这一运行全过程，同时要求层站为六层；拖动电机交流变速双速电机（1000转/分，250转/分），运行速度1.0 米/秒；停靠误差为上下在0.01米；可以有/无司机运行；检修运行；消防运行及优级服务；自动开关门，自动平层；定时开关电梯，超时返回基站；完善的状态指示及保护措施；便于维修。

第2章电梯系统的概述电梯一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯。

服务于规定楼层的固定式升降设备。

它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15°的刚性导轨之间。

轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。

2.1 电梯的用途根据轿厢选层指令和厅外的层楼召唤指令，集中进行综合分析处理，自动选向并顺向依次应答指令的高度自动控制功能。

它能自动登记轿厢指令和厅外的层楼召唤指令，自动关门起动运行，同向逐一应答；当无召唤指令时，电梯自动关门待机或自动返回基站关门待机，当某一层楼有召唤信号时，再自动起动应答。

根据电梯的用途可分为以下几种：乘客电梯：为运送乘客而设计的电梯，应用围广泛。

载货电梯：可以有人随乘，主要为运送货物而设计的电梯，应用在工厂厂房和仓库中。

客货电梯：以运送乘客为主，但也可以运送货物的电梯。

病床电梯：为运送病床（包括病人）及医疗设备而设计的电梯，应用在医院和医疗中心中。

住宅电梯：为便于运送乘客和家具、沙发、担架等而设计的，供住宅楼使用的电梯。

杂物电梯：轿厢空间受限制，不允许人员进入，主要用于运送少量食品、图书和文件等。

汽车电梯：用作运送车辆而设计的电梯，应用在立体停车设备中。

特种电梯：应用在一些有特殊要求场合的电梯，包括防爆电梯、防腐电梯、船用电梯等。

观光电梯：井道和轿厢壁至少有一侧透明，乘客可观看轿厢外景物的电梯，主要运送乘客。

船用电梯：指供船舶上使用的电梯。

通常用于大型轮船。

自动扶梯：是安装在两个楼层之间，以运动的梯级运送乘客的倾斜式运输设备。

倾斜角不大于35度。

分为普通型和公共交通型。

2.2电梯的基本结构电梯总体结构：驱动系统、轿厢和对重装置、导向系统、门机系统、机械安全保护系统、厅外指示及呼叫装置、控制系统等,如图1-1所示。

图1-1电梯总体结构图1）驱动部分驱动部分由曳引机（电动机、制动器、曳引轮）、钢丝绳等组成，曳引机又称主机，它是电梯的动力源分为有齿曳引机和无齿曳引机。

它是曳引驱动的动力源,曳引钢丝绳一端连接轿厢一端连接对重，通过电动机转动时曳引轮绳槽与钢丝绳的摩擦力，驱动轿厢和对重沿轨道上下运行。

2）轿厢和对重装置轿厢由轿厢架、轿厢、轿壁及轿顶组成，对重装置由对重架、对重铁块组成，对重铁块的重量要根据计算来确定，对重装置的过重或过轻都会影响整机性能和使用效果，甚至造成冲顶或蹾底的事故。

3）门机系统（轿门、厅门、开关门系统）轿门也叫厢门，在轿厢靠近层门的侧面，主要形式有左开门、右开门和中开门，层门也叫厅门，在各层楼的停靠站，通向井道轿厢的入口处。

电梯的层门是无动力的，轿厢的轿门是由门电机驱动的。

当电梯平层后，轿门门刀卡住层门，由门刀带动层门开关门。

其门围设有红外光幕保护或机械触板式门保护装置。

开关门系统就是控制电梯轿门、层门的开启和关闭。

4）导向系统导向系统包括轿厢引导系统和对重引导系统两种，这两种系统均由导轨、导轨架和导靴三种机件组成，每台电梯具有用于轿厢和对重装置的两组至少四列导轨。

5）机械安全保护系统（1）轿厢超速保护装置限速装置和安全钳就是为了防止轿厢和对重装置意外坠落的安全设施，当轿厢下行速度过大就会使限速器动作，通过机械保护装置来卡住钢丝绳，制停电梯，另一方面会使安全钳动作，切断曳引电机的交直流控制电源，使制动器制动，达到停止电梯的目的。

（2）缓冲器设在井道底坑的地面上，当发生某种原因导致轿厢或对重超越极限位置发生蹾底时，用来吸收或消耗掉轿厢或对重装置动能的制动装置。