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1、前言电梯是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。当今世界,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,据说它起源于公元前236年的古希腊。当时有个叫阿基米德的人设计出-人力驱动的卷筒式卷扬机。1858年以蒸汽机为动力的客梯，在美国出现,继而又在英国出现水压梯。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。1949年出
2、现了群控电梯,首批46台群控电梯在纽约的联合国大厦被使用。1955年出现了小型计算机(真空管)控制电梯。1962年美国出现了速度达8米/秒的超高速电梯。1963年一些先进工业国只成了无触点半导体逻辑控制电梯。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电梯的控制系统主要分为三种方式：继电路控制系统、PLC控制系统、微机控制系统。实际上，目前电梯的控制普遍采用两种控制方式：一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯的信号采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自
3、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，这两种方式并没有太大的区别。国内厂家大多采用答二种方式，其原因在于用PLC控制有许多优点： 1，可靠性高，由于采取了一系类的PLC高可靠性的措施，PLC的平均无故障时间（MTBF）一般可达35万小时。而且PLC的环境适应性也很强，它能在工业环境下可靠地工作；2，编程简单，PLC最常用的编程语言是梯形图语言。这种编程语言形象直观，容易掌握，不需要专门的计算机知识，便于广大现场工程技术人员掌握。当工作流程需要改变时，可以现场改变程序，使用方便、灵活；3，体积小、结
4、构紧凑、安装、维修方便。PLC的体积小，重量轻，便于安装。一般PLC都具有自诊断、故障报警、故障种类显示等功能。总之，电梯的控制是比较复杂的，在计算机诞生前的几十年里，继电器控制系统为电梯控制的发展起到了巨大的作用，然而其控制性能与自身的功能已经无法满足与适应电梯控制的要求和发展，与PLC相比较，存在质的差别。电梯使用继电接触器控制的时代，很难设计出质量优良的电梯控制系统，而现在，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了更广阔的空间。PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，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、机械与电气部件被机结合在一个设备内，把仪表、电
5、子和计算机的功能综合在一起。因此它已成为电梯运行中的关键技术。第一章 电梯的结构及其分类1.1. 电梯的结构电梯的结构包括：四大空间，八大系统四大空间包括：机房部分、井道及地坑部分、轿厢部分、层站部分。 大系统包括：曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统、安全保护系统。1.1.1. 曳引系统：曳引系统的主要功能是输出与传递动力，通过曳引绳与导向轮的摩擦产生牵引力，使电梯运行，其主要由曳引机、曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。1.1.2. 导向系统：导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度， 使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动，该系统主要由导轨，导靴和导轨
6、架组成。1.1.3. 轿厢: 轿厢的主要功能是运送乘客和货物，是电梯的工作部分,该部分主要由轿厢架和轿厢体组成。1.1.4. 门系统：门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口，该系统主要由轿厢门，层门，开门机，门锁装置组成。1.1.5. 重量平衡系统：重量平衡系统的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内，保证电梯的曳引传动正常，该系统主要由对重和重量补偿装置组成。1.1.6. 电力拖动系统：电力拖动系统的功能是为轿厢提供动力，实行电梯速度控制，该系统主要由曳引电动机，供电系统，速度反馈装置，电动机调速装置等组成。1.1.7. 电气控制系统：电气控制系统的
7、主要功能是对电梯在运行过程中实行操纵和控制，该系统主要由操纵装置，位置显示装置，控制屏(柜)，平层装置，选层器等组成。1.1.8. 安全保护系统：安全保护系统的主要功能是保证电梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故发生，该系统主要由电梯限速器，安全钳，缓冲器，安全触板，层门门锁，电梯安全窗，电梯超载限制装置，限位开关装置组成。此处用上标序号标出，立帜网放在正文后面的参考文献中1减速箱；2-曳引轮；3-曳引机底座；4-导向轮；5-限速器； 6-机座；7-导轨支架；8-曳引钢丝绳；9-开关碰铁；10-紧急终端开关；11-导靴；12-轿架；13-轿门；14-安全钳；15-导轨；16-绳头组合；17-
8、对重；18-补偿链；19-补偿链导轮；20-张紧装置；21-缓冲器；22-底坑；23-层门；24-呼梯盒；25-层楼指示灯；26-随行电缆；27-轿壁；28-轿内操纵箱；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立帜网(http:/ 电梯的分类1.2.1. 按用途分为乘客电梯，载货电梯，医用电梯，观光电梯，建筑施工电梯， 矿井电梯等。1.2.2. 按操纵控制方式分为手柄开关操纵，电梯司机在轿厢内通过控制操纵盘手柄开关，实现电梯的起动、上升、下降、平层、停止等运行状态。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，常见有轿厢外按钮控制
9、、轿厢内按钮控制两种控制方式。信号控制电梯，这是一种自动控制程度比较高的有司机电梯。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。集选控制电梯，是一种在信号控制基础上发展起来的全盘自动控制的电梯，与信号控制的主要区别在于能实现无司机操纵。电梯的分类较为繁多，例如还有按驱动方式分类，按有无司机分类，按速度分类等等。1.3 电梯的工作原理 以电梯在一楼待机为例，当电梯在一楼待机时，所有的楼层的楼层指示灯均显示“1”（代表此时电梯在一楼待机），当有人按二楼以上包括二楼的上升或下降按钮时轿厢上升，同时上升或下降的指示灯亮。轿厢的上升主要由曳引系统
10、来完成，曳引绳绕在曳引轮和导向轮上，依靠曳引电机的正反转使得曳引绳与曳引轮之间发生摩擦从而产生牵引力，达到轿厢上升与下降的目的。当轿厢到达目的层时，连接在电梯轿厢上的金属片通过阻挡平层传感器所发出的信号来实现轿厢平层，轿厢到站后门电机自动运行开门，开门后可以通过轿厢内的关门按钮来关门，也可等待电梯控制系统的延时来关门。在电梯的运行过程当中，由于导向轮的作用是的电梯只能在导轨上坐升降运动。电梯响应上呼或下呼时，采用就近原则，例如轿厢正在上升过程中，有人按下呼按钮，这时电梯时先上升到目的层后再响应下呼，或者电梯的目的层时6层，并且正在项目的层靠近，这时4层上呼，由于电梯时执行就近原则，所以电梯先响
11、应4层上呼，再到达目的层。 第二章 电梯的控制方式 电梯的控制系统主要有三种：一、继电气控制系统；二、微机控制系统；三、PLC控制系统。2.1 继电气控制系统2.1.1 继电气控制系统存在的问题继电器控制系统是最早实现电梯控制的方法，由于故障率搞、控制不灵活及功率消耗大、电路硬件设计复杂、技术水平难以提高、系统结构庞大等缺点现已基本被淘汰。 2.2 微机控制系统2.2.1 微机控制系统存在的问题微机控制系统虽然在智能方面有较强大的功能，但也存在一定的不足，主要问题在于抗干扰性差、系统设计复杂、一般维修人员难以掌握及维修技术，这些问题都限制了微机控制系统在电梯领域的发展。2.3 PLC控制系统
12、2.3.1 PLC的简介 PLC，即可编程控制器（Programmable logic Controller），产生于20世纪60年代末，它是在继电器-接触器控制系统的基础上开发出来的一种新型的工业控制器。1987年2月国际电工委员会颁布了可编程控制器标准草案的第三稿，该草案对可编程控制器的定义为：可编程控制器市一中进行数字运算操作的电子系统，是专为在工业环境下应用而设计的工业控制器。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储能执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数、和算术等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型季节的生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统连
13、成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。这种定义强调了可编程控制器是一种可以进行数字运算的电子系统，是一种计算机，而且是专门为工业环境下应用而设计的工业控制计算机，可编程控制器可以直接用于工业环境，具有很强的抗干扰能力及广泛的适应能力，这是可编程控制器区别于其他控制系统的一个重要特征。 2.3.2 PLC的特点可编程控制器本质上是具有特殊体系结构的工业计算机，它与一般的计算机相比具有更强的与工业过程相连接的接口，同时具有更适用于控制要求的程序设计语言。可以说，可编程控制器是将计算机技术和电气控制技术有机的结合在一起，其特点主要由以下几点。1. 可靠性高、抗干扰能力强此特点主要体现在可编程控制器能
14、在电磁干扰强、低温、高温、潮湿、振动、灰尘等恶劣环境下正常工作，据统计在PLC控制系统的故障中，CPU的故障率占5%，I/O模块的故障率占15%，输入检测器件的如传感器及开关的故障率占45%，执行装置的故障率占30%，接线系统的故障率占5%，由此可见，故障的80%以上均出现在外围设备，所以使用PLC有利于快速准确地诊断出故障，从而大大减少维修时间，提高开机率。2. 编程简单、使用方便通过阅读PLC的使用手册或短期培训，电气技术人员可以很快熟悉梯形图语言，并用来编制一般的用户程序。同时，PLC编程软件或简易编程器的操作与使用也比较简单，这也是近几年PLC迅速的倒退管的重要原因。3.系统设计、安装
15、、调试的工作量小PLC的内部器件代替了控制系统中大量的中间继电器，大大减少了在设计安装及接线等方面的工作量。4. 功能完善、通用性强现代的PLC不仅仅具有逻辑运算、定时、计数等功能，而且还有A/D和D/A转换，数据处理等功能，相比其他同类器件PLC的功能较为完善。由于的系列化和模块化，PLC配备有品种齐全的多种硬件装置供用户选择，可以组成能满足各种控制要求的控制系统。5. 体积小、能耗低随着当今社会不断发展，楼房越盖越高，而电梯成为了高层楼房内不可缺少的运载工具，电梯从手柄开关操纵电梯、按钮控制电梯发展到了现在的群控电梯，对电梯的控制要求也不断的提高，PLC在电梯控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。由于PLC具有逻辑运算，计数、定时和数据输入输出的功能。在电梯控制过程中，各种逻辑开关控制与PLC很好的结合，很好的实现了对电梯的控制。本课题主要是讨论利用西门子公司S7-200PLC（如图）的控制系统对六层电梯运行的控制，并与组态王软件的仿真画面达到同步运行的效果。传统的电梯控制系统采用的继电器控制由于触点多、故障率高、可靠性差、体积大等缺点，正逐渐被淘汰。目前电梯一般使用可编程控制器(PLC)，其功能变化灵活、编程简单、故障少、噪音低、维修保养方便、节能省工、抗干扰能力强、控制箱占地面积少等优点为电梯控制系统首选控制器。当
