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1、1 课题介绍电梯是标志现代物质文明的垂直运输工具、是机电一体化的复杂运输设备。它涉及电子技术、机械工程、电力电子技术、微机技术、电力拖动系统和土建工程等多个科学领域。目前电梯的生产情况和使用数量已成为一个国家现代化程度的标志之一。随着现代化城市的高速发展，每天都有大量人流及物流需要输送。为节约用地和适应经贸事业的发展，一幢幢高楼拔地而起，这些高层建筑的垂直运输是一个突出问题，与人们的工作和生活紧密相关。1.1 课题来源电梯在生活中的使用日益广泛，种类也多种多样，按拖动系统来分有交流单速/双速拖动电梯、交流调压调速电梯、直流发电机-电动机可控硅励磁拖动电梯、VVVF变频调压调速电梯。按控制方式来
2、分有信号控制电梯、集选控制电梯等。相比之下，传统的电梯控制系统主要采用继电器-接触器进行控制，具有触点多，故障率高、可靠性差、维修工作量大等缺点，所以采用PLC控制电梯系统。因此我也加入了电梯维护保养这个光荣而艰巨的服务行业来。目前，可编程控制器（PLC）成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装置之一，具有可靠性高，抗干扰能力强、功能完善，适应性强、调试维修方便等特点，经过30多年的发展，PLC已广泛应用于石油、化工、建材、电力等各行各业，其主要控制功能包括开关量控制、模拟量控制、运动控制、数据处理和通信联网。本文就是运用了三菱FX2N系列的PLC，本文在我公司调试员的协助下设计了五层电梯
3、的控制系统，在这里选择的型号为FX2N-80MR。1.2 课题的意义可编程控制器是一种在传统的继电器控制系统的基础上，与3C技术（Computer, Control, Communication）相结合而不断发展完善起来的新型自动控制装置。目前，无论是老设备的技术改造还是新系统的开发，设计人员都倾向于采用它来进行控制系统设计，例如三菱FX2N系列PLC，具有功能完善的编程软件、种类齐全的功能模块和良好的人机界面，广泛用于机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等自动化控制领域。此外，PLC不仅平均无故障时间通常在30万小时，而且带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用
4、软件中，用户可以编入外部器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也得到故障自诊断保护。由此，可使整个系统具有极高的可靠性，这是电气控制设备的重要性能。由于体积小很容易装入机械或系统内部，是实现机电一体化控制设备的理想条件。自1889年美国奥梯斯升降机公司推出世界第一部以电动机为动力的升降机以来，电梯在驱动方式上经历了卷筒式驱动、牵引式驱动等历程，逐渐形成了直流电机拖动和交流电机拖动两种不同的拖动方式。如今电梯已成为人们进出高层建筑不可或缺的代步工具；而且作为载人工具，人们在运行的平滑性、高速性、准确性、高效性等一系列静、动态性能方面对它提出了更高的要求。由于早期的电梯继电器控制方
5、式存在故障率较高、可靠性差、接线复杂、一旦接收完成不易更改等缺点，所以需要开发一种安全、高效的控制方式。可编程控制器（PLC）既保留了继电器控制系统的简单易懂、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质性能。因此，PLC在电梯控制领域得到了广泛而深入的应用。2 电梯概述2.1 电梯的定义与分类2.1.1 电梯的定义 DB11-48电梯日承诺维护保养规则中规定：电梯是动力驱动，利用沿刚性导轨运行的箱体或者沿固定线路运行的梯级（踏步），进行升降或者平行送人、货物的机电设备，包括载人（货）电梯、自动扶梯、自动人行道等。2.1.2 电梯的分类1. 按用途分类1.
6、1 乘客电梯：为运送乘客设计的电梯，要求有完善的安全设施以及一定的轿内装饰。1.2 载货电梯：主要为运送货物而设计,通常有人伴随的电梯。1.3 医用电梯：为运送病床、担架、医用车而设计的电梯，轿厢具有长而窄的特点。1.4 杂物电梯：供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等设计的电梯。1.5 观光电梯：轿厢壁透明，供乘客观光用的电梯。1.6 车辆电梯：用作装运车辆的电梯。1.7 船舶电梯：船舶上使用的电梯。1.8 建筑施工电梯：建筑施工与维修用的电梯。1.9 其它类型的电梯：除上述常用电梯外，还有些特殊用途的电梯，如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯、消防员用电梯等。2. 按驱动方式分类
7、2.1 交流电梯：用交流感应电动机作为驱动力的电梯。根据拖动方式又可分为交流单速、交流双速、交流调压调速、交流变压变频调速等。2.2 直流电梯：用直流电动机作为驱动力的电梯。这类电梯的额定速度一般在2.00m/s以上。2.3 液压电梯：一般利用电动泵驱动液体流动，由柱塞使轿厢升降的电梯。2.4 齿轮齿条电梯：将导轨加工成齿条，轿厢装上与齿条啮合的齿轮，电动机带动齿轮旋转使轿厢升降的电梯。2.5 螺杆式电梯：将直顶式电梯的柱塞加工成矩形螺纹，再将带有推力轴承的大螺母安装于油缸顶，然后通过电机经减速机（或皮带）带动螺母旋转，从而使螺杆顶升轿厢上升或下降的电梯。 2.6 直线电机驱动的电梯：其动力源
8、是直线电机。3. 按速度分类3.1 低速梯：常指低于1.00m/s速度的电梯。3.2 中速梯：常指速度在1.002.00m/s的电梯。3.3 高速梯：常指速度大于2.00m/s的电梯。3.4 超高速：速度超过5.00m/s的电梯。4. 按电梯有无司机分类4.1 有司机电梯：电梯的运行方式由专职司机操纵来完成。4.2 无司机电梯：乘客进入电梯轿厢，按下操纵盘上所需要去的层楼按钮，电梯自动运行到达目的层楼，这类电梯一般具有集选功能。4.3 有/无司机电梯：这类电梯可变换控制电路，平时由乘客操纵，如遇客流量大或必要时改由司机操纵。5. 按操纵控制方式分类5.1 手柄开关操纵：电梯司机在轿厢内控制操纵
9、盘手柄开关，实现电梯的起动、上升、下降、平层、停止的运行状态。5.2 按钮控制电梯：是一种简单的自动控制电梯，具有自动平层功能，常见有轿外按钮控制、轿内按钮控制两种控制方式。5.3 信号控制电梯：这是一种自动控制程度较高的有司机电梯。除具有自动平层，自动开门功能外，尚具有轿厢命令登记，层站召唤登记，自动停层，顺向截停和自动换向等功能。5.4 集选控制电梯：是一种在信号控制基础上发展起来的全自动控制的电梯，与信号控制的主要区别在于能实现无司机操纵。 5.5 并联控制电梯：23台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制，共用层站外召唤按钮，电梯本身都具有集选功能。 5.6 群控电梯：是用微机控制和统一调
10、度多台集中并列的电梯。群控有梯群的程序控制、梯群智能控制等形式。本文则主要介绍了我所在公司的无司机的中速乘客电梯如图2-1所示。图2-1无司机中速乘客电梯的内部图2.2 电梯的结构2.2.1 电梯机房 我们要想了解电梯的组成部分就必须要了解电梯的整体结构以及大致框架如图2-2所示。1.曳引机 曳引机是电梯的驱动装置。曳引机包括：1）驱动电动机 交流梯为专用的双速电动机或三速电动机。直流梯为专用的直流电机。2）制动器 在电梯上通常采用双瓦块常闭式电磁制动器。电梯停止或电源断电情况下制动抱闸，以保证电梯不致移动。3）减速箱 大多数电梯厂选用蜗轮蜗杆减速箱，也有行星齿轮、斜齿轮减速箱。无齿轮电梯不需
11、减速箱。 4）曳引轮 曳引机上的绳轮称为曳引轮。两端借助曳引钢丝绳分别悬挂轿厢和对重，并依靠曳引钢丝绳与曳引轮绳槽间的静摩擦力来实现电梯轿厢的升降。图2-2电梯整体结构图 5）导向轮或复绕轮 导向轮又称抗绳轮。电梯轿厢尺寸一般都比较大，轿厢悬挂中心间的距离往往大于设计上所允许的曳引轮直径。因此对一般电梯而言，通常要设置导向轮，以保证两股向下的曳引钢丝绳之间的距离等于或接近轿厢悬挂中心和对重悬挂中心间的距离。对复绕的无齿轮电梯而言，改变复绕轮的位置同样可以达到上述目的。2.限速器 当轿厢运行速度达到限定值时，能发出电信号并产生机械动作的安全装置。3.控制柜 各种电子元器件和电器元件安装在一个防护
12、用的柜形结构内，按预定程序控制轿厢运行的电控设备。4.电源开关、照明开关5.选层器、极限开关、机械楼层指示器、发电机组等部件 要根据电梯规格种类、需要而设置。2.2.2 电梯轿厢部分1.操作箱 装在轿厢内靠近轿厢门附近。用指令开关、按钮或手柄等，操作轿厢运行的电器装置。2.轿内指层灯 设置于轿厢内，客梯一般装在轿门上方，货梯一般装在轿厢侧壁，用以显示电梯运行位置和运行方向的装置。3.自动门机 装于轿厢顶的前部，以小型的交流、直流、变频电动机为动力的自动开关轿门和厅门的装置。4.安全触板（光电装置） 设置在层门轿门之间，在层门、轿门关闭过程中，当有乘客或障碍物触及时，门立刻停止并返回开启的安全装
13、置。载货电梯一般不设此装置。5.轿门 设置在轿厢入口的门。6.称重装置 能检测轿厢内负载变化状态，并发出信号的装置，适用于乘客或货物电梯等。7.安全钳 由于限速器作用而引起动作，迫使轿厢或对重装置掣停在导轨上，同时切断控制回路的安全装置。8.导靴 设置在轿厢架和对重装置上，使轿厢和对重装置沿着导轨运行的装置。9.其它部件 轿顶安全窗、光电保护、超载装置、邻梯指示等部件，要视电梯规格、型号、种类及客户要求而设置。2.2.3 电梯层站部分 电梯的层站部分主要提供给乘客用来召梯以及保护乘客的部分，它主要包括电梯的层门、层门门锁、楼层指示灯、呼梯盒等。1.层门 设置在层站入口的封闭门。2.层门门锁 设
14、置在层门内侧，门关闭后，将门锁紧，同时接通控制回路，轿厢可运行的机电联锁安全装置。3.楼层指示灯 设置在层站层门上方或一侧，用以显示轿厢运行层站位置和方向的装置。4.层门方向指示灯（限于某些电梯需要） 设置在层站层门上方或一侧，用以显示轿厢欲运行方向并装有到站音响机构的装置。5.呼梯盒 设置在层站门侧，当乘客按下需要的召唤按钮时，在轿厢内即可显示或登记，令电梯运行停靠在召唤层站的装置。2.2.4 曳引式客梯的工作原理曳引驱动是采用曳引轮作为驱动部件。曳引轮一端连接轿厢，另一端连接对重。轿厢和对重装置的重力使曳引钢丝绳压紧在曳引轮绳槽内产生摩擦力。当外招呼板上有信号登记时，电梯轿厢上面的门机变频
15、器收到信号并反馈到机房的主板内，主板进而把信号反馈给变频器使其做出判断电梯的上下，此时曳引轮驱动钢丝绳，使轿厢和对重作相对运动，即轿厢上升，对重下降；轿厢下降对重上升。于是，轿厢就在井道中沿导轨上下往复运行。我公司GF-168曳引式客梯工作原理图如图2-3所示。图2-3曳引式客梯工作原理图3 电梯硬件电路的选择3.1 PLC选择1PLC控制系统设计的基本原则任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：1）最大限度地满足被控对象的控制要求充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。2）保证PLC控制系统安全可靠保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。例如：应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能
