過去，對(duì)中、低速電梯主要采用拖動(dòng)系統(tǒng)來構(gòu)成其曳引系統(tǒng)，應(yīng)用變極方式實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速。因?yàn)檫@種系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速，無法對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和加、減速進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，所以此方式的舒適感和平層精度都較差。后來又采用交流調(diào)壓調(diào)速控制的電梯，進(jìn)行速度閉環(huán)控制，其舒適感和平層精度都有較大提高，但它卻很難實(shí)現(xiàn)精確控制，并且能耗大，輸人功率因數(shù)也低，影響了系統(tǒng)的整體性能。對(duì)于高速電梯，過去主要采用晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)，存在維護(hù)難等問題，并且調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)也不高。與前述方式相比較，變頻調(diào)速則是各種調(diào)速方法中效率、性能均較好的一種。

本設(shè)計(jì)內(nèi)容針對(duì)低層樓房客梯控制系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)真分析，討論了電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有關(guān)問題。根據(jù)當(dāng)前電梯的發(fā)展趨勢(shì)，注重反映新的PWM技術(shù)，利用先進(jìn)的變頻調(diào)速技術(shù)和強(qiáng)大的PLC功能實(shí)現(xiàn)了對(duì)電梯變頻調(diào)速的控制，通過合理的設(shè)備選型、硬件電路連接和整體軟件設(shè)計(jì)，完成電梯的各個(gè)功能，保證電梯的安全運(yùn)行及應(yīng)急狀況處理。

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第一章 電梯的概述

1.1電梯的概述

1.1.1電梯的概念

電梯是服務(wù)于規(guī)定樓層，運(yùn)行在至少兩列垂直的或傾斜角小于15°的剛性導(dǎo)軌之間的固定式升降設(shè)備。

廣義的電梯概念包括載人（貨）電梯、自動(dòng)扶梯、自動(dòng)人行道等，是指動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，利用沿剛性導(dǎo)軌運(yùn)行的箱體或者沿固定線路運(yùn)動(dòng)的梯級(jí)（踏步），進(jìn)行升降或者平行運(yùn)送人或者貨物的機(jī)電設(shè)備。

狹義的電梯是指服務(wù)于規(guī)定樓層、有轎廂的垂直升降設(shè)備，不包括自動(dòng)扶梯、自動(dòng)人行道。自動(dòng)扶梯（Escalator）是帶有循環(huán)運(yùn)行梯級(jí)，用于向上或向下傾斜輸送乘客的固定電力驅(qū)動(dòng)設(shè)備。自動(dòng)人行道（Passenger conveyor）是帶有循環(huán)運(yùn)行式走道，用于水平或微傾斜的輸送乘客的固定電力驅(qū)動(dòng)設(shè)備。

1.1.2電梯的分類

按用途分類：乘客電梯、載貨電梯、病床電梯、雜物電梯、服務(wù)電梯、住宅電梯、特種電梯。

按驅(qū)動(dòng)方式類：交流電梯，直流電梯、液壓電梯、齒輪齒條電梯、直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯。

按速度分類：

低速電梯（速度不大于1.75m/s）

中速電梯(速度大于1.75m/s小于或等于2.5m/s)

高速電梯(速度大于2.5m/s小于或等于6m/s)

超高速電梯(速度大于6m/s)

按有無減速器分類：

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有減速器的電梯：常用于梯速為2.0m/s以下的電梯

無減速器的電梯：常用于梯速為2.0m/s以上的電梯

按有無司機(jī)分類：有司機(jī)電梯、無司機(jī)電梯、有/無司機(jī)電梯。

按控制方式分類：手柄操縱控制電梯、按鈕控制電梯、信號(hào)控制電梯、集選控制電梯、并聯(lián)控制電梯、群控電梯、微機(jī)控制電梯。

1.1.3電梯的工作原理

一部電梯主要由轎廂、配重、曳引機(jī)、控制柜/箱、導(dǎo)軌等主要部件組成。電梯在做垂直運(yùn)行的過程中，有起點(diǎn)站也有終點(diǎn)站。對(duì)于三層以上建筑物內(nèi)的電梯，起點(diǎn)站和終點(diǎn)站之間還設(shè)有�？空�。起點(diǎn)站設(shè)在一樓，終點(diǎn)站設(shè)在最高樓。 各站的廳外設(shè)有召喚箱，箱上設(shè)置有供乘用人員召喚電梯用的召喚按鈕。一般電梯在起點(diǎn)站和終點(diǎn)站上各設(shè)置一個(gè)按鈕，中間層站的召喚箱上各設(shè)置兩個(gè)按鈕。而電梯的轎廂內(nèi)都設(shè)置有（雜物電梯除外）操縱箱，操縱箱上設(shè)置有手柄開關(guān)或與層站對(duì)應(yīng)的按鈕，供司機(jī)或乘用人員控制電梯上下運(yùn)行。召喚箱上的按鈕稱外召喚按鈕，操縱箱上的按鈕稱指令按鈕。

電梯的運(yùn)行工作情況和汽車有共同之處，而電梯的自動(dòng)化程度比較高，一般電梯的司機(jī)或乘用人員只需通過操縱箱上的按鈕向電氣控制系統(tǒng)下達(dá)一個(gè)指令信號(hào)，電梯就能自動(dòng)關(guān)門、定向、起動(dòng)、在預(yù)定的層站平層�？块_門。對(duì)于自動(dòng)化程度高的電梯，司機(jī)或乘用人員一次還可下達(dá)一個(gè)以上的指令信號(hào)，電梯便能依次起動(dòng)和�？�，依次完成全部指令任務(wù)。

盡管電梯和汽車在運(yùn)算工作過程中有許多不同的地方，但仍有許多共同之處，其中乘客電梯的運(yùn)行工作情況類似公共汽車，在起點(diǎn)站和終點(diǎn)站之間往返運(yùn)行，在運(yùn)行方向前方的停靠站上有順向的指令信號(hào)時(shí)，電梯到站能自動(dòng)平層�？块_門接乘客。而載貨電梯的運(yùn)行工作情況則類似卡車，執(zhí)行任務(wù)為一次性的，司機(jī)或乘用人員控制電梯上下運(yùn)行時(shí)一般一次只能下達(dá)一個(gè)指令任務(wù)，當(dāng)一個(gè)指令任務(wù)完成后才能再下達(dá)另一個(gè)指令任務(wù)。在執(zhí)行任務(wù)的過程中，從一個(gè)層站出發(fā)到另一個(gè)層站時(shí)，假若中間層站出現(xiàn)順向指令信號(hào)，一般都不能自動(dòng)停靠，所以載貨電梯的自動(dòng)化程度比乘客電梯低。

本設(shè)計(jì)主要研究六層六站的電梯控制系統(tǒng)，分述其硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)過程。 設(shè)計(jì)程序要求完成電梯控制系統(tǒng)主要達(dá)到以下要求：

PLC電梯控制系統(tǒng)應(yīng)具備：有司機(jī)、無司機(jī)、檢修三種工作模式。

系統(tǒng)應(yīng)具備自動(dòng)響應(yīng)層樓召喚信號(hào)（含上召喚和下召喚）。

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具有轎廂層樓顯示（十進(jìn)制方式），能自動(dòng)顯示電梯運(yùn)行方向。

具有電梯直駛功能和反向最遠(yuǎn)停站功能，具有檢修應(yīng)急處理功能。

電梯具有自動(dòng)開關(guān)門和應(yīng)急手動(dòng)開門、關(guān)門按鈕。

1.2電梯的基本結(jié)構(gòu)

電梯是機(jī)、電一體化產(chǎn)品。其機(jī)械部分好比是人的軀體，電氣部分相當(dāng)于人的神經(jīng)，控制部分相當(dāng)于人的大腦。各部分通過控制部分調(diào)度，密切協(xié)同，使電梯可靠運(yùn)行。盡管電梯的品種繁多，但目前使用的電梯絕大多數(shù)為電力拖動(dòng)、鋼絲繩曳引式結(jié)構(gòu)，圖1.1所示是電梯的基本結(jié)構(gòu)剖視圖。

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1-減速箱；

2-曳引輪；

3-曳引機(jī)底座；

4-導(dǎo)向輪；

5-限速器；

6-機(jī)座；

7-導(dǎo)軌支架；

8-曳引鋼絲繩；

9-開關(guān)碰鐵；

10-緊急終端開關(guān)；

11-導(dǎo)靴；

12-轎架；

13-轎門；

14-安全鉗；

15-導(dǎo)軌；

16-繩頭組合；

17-對(duì)重，

18-補(bǔ)償鏈；

19-補(bǔ)償鏈導(dǎo)輪；

20-張緊裝置；

21-緩沖器；

22-底坑；

23-層門；

24-呼梯盒；

25-層樓指示燈；

26-隨行電纜；

27-轎壁；

28-轎內(nèi)操縱箱；

29-開門機(jī)；

30-井道傳感器；

31-電源開關(guān)；

32-控制柜；

33-曳引電機(jī)；

34-制動(dòng)器

圖1.1 電梯的基本結(jié)構(gòu)剖視圖

從電梯空間位置使用看，由四個(gè)部分組成：依附建筑物的機(jī)房、井道；運(yùn)載乘客或貨物的空間——轎廂；乘客或貨物出入轎廂的地點(diǎn)——層站。即機(jī)房、井道、轎廂、層站。

從電梯各構(gòu)件部分的功能上看，可分為八個(gè)部分：曳引系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、轎廂、門系統(tǒng)、重量平衡系統(tǒng)、電力拖動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和安全保護(hù)系統(tǒng)。

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1.2.1曳引系統(tǒng)

曳引系統(tǒng)由曳引機(jī)、曳引鋼絲繩、導(dǎo)向輪及反繩輪等組成。其作用是輸出與傳遞動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)電梯運(yùn)行。

曳引機(jī)由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速箱、機(jī)座、曳引輪等組成，它是電梯的動(dòng)力源。

曳引鋼絲繩的兩端分別連接轎廂和對(duì)重（或者兩端固定在機(jī)房上），依靠鋼絲繩與曳引輪繩槽之間的摩擦力來驅(qū)動(dòng)轎廂升降。

導(dǎo)向輪的作用是分開轎廂和對(duì)重的間距，采用復(fù)繞型時(shí)還可增加曳引能力。導(dǎo)向輪安裝在曳引機(jī)架上或承重梁上。

當(dāng)鋼絲繩的繞繩比大于1時(shí)，在轎廂頂和對(duì)重架上應(yīng)增設(shè)反繩輪。反繩輪的個(gè)數(shù)可以是1個(gè)、2個(gè)甚至3個(gè)，這與曳引比有關(guān)。

1.2.2導(dǎo)向系統(tǒng)

導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)軌、導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架等組成。它的作用是限制轎廂和對(duì)重的活動(dòng)自由度，使轎廂和對(duì)重只能沿著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)。

導(dǎo)軌固定在導(dǎo)軌架上，導(dǎo)軌架是承重導(dǎo)軌的組件，與井道壁聯(lián)接。

導(dǎo)靴裝在轎廂和對(duì)重架上，與導(dǎo)軌配合，強(qiáng)制轎廂和對(duì)重的運(yùn)動(dòng)服從于導(dǎo)軌的直立方向。

1.2.3門系統(tǒng)

門系統(tǒng)由轎廂門、層門、開門機(jī)、聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)、門鎖等組成。

轎廂門設(shè)在轎廂入口，由門扇、門導(dǎo)軌架、門靴和門刀等組成。

層門設(shè)在層站入口，由門扇、門導(dǎo)軌架、門靴、門鎖裝置及應(yīng)急開鎖裝置組成。開門機(jī)設(shè)在轎廂上，是轎廂門和層門啟閉的動(dòng)力源。

1.2.4轎廂

轎廂用以運(yùn)送乘客或貨物的電梯組件。它是由轎廂架和轎廂體組成。轎廂架是轎廂體的承重構(gòu)架，由橫梁、立柱、底梁和斜拉桿等組成。轎廂體由轎廂底、轎廂壁、轎廂頂及照明、通風(fēng)裝置、轎廂裝飾件和轎內(nèi)操縱按鈕板等組成。轎廂體空間的大小由額定載重量或額定載客人數(shù)決定。

1.2.5重量平衡系統(tǒng)

重量平衡系統(tǒng)由對(duì)重和重量補(bǔ)償裝置組成。對(duì)重由對(duì)重架和對(duì)重塊組成。對(duì)重將平衡轎廂自重和部分的額定載重。重量補(bǔ)償裝置是補(bǔ)償高層電梯中轎廂與對(duì)重側(cè)曳引鋼絲繩長(zhǎng)度變化對(duì)電梯平衡設(shè)計(jì)影響的裝置。

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1.2.6電力拖動(dòng)系統(tǒng)

電力拖動(dòng)系統(tǒng)由曳引電機(jī)、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、調(diào)速裝置等組成，對(duì)電梯實(shí)行速度控制。

曳引電機(jī)是電梯的動(dòng)力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電機(jī)或直流電機(jī)。

供電系統(tǒng)是為電機(jī)提供電源的裝置。

速度反饋裝置是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運(yùn)行速度信號(hào)。一般采用測(cè)速發(fā)電機(jī)或速度脈沖發(fā)生器，與電機(jī)相聯(lián)。

調(diào)速裝置對(duì)曳引電機(jī)實(shí)行調(diào)速控制。

1.2.7電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏、平層裝置、選層器等組成,它的作用是對(duì)電梯的運(yùn)行實(shí)行操縱和控制。

操縱裝置包括轎廂內(nèi)的按鈕操作箱或手柄開關(guān)箱、層站召喚按鈕、轎頂和機(jī)房中的檢修或應(yīng)急操縱箱�？刂破涟惭b在機(jī)房中，由各類電氣控制元件組成，是電梯實(shí)行電氣控制的集中組件。

位置顯示是指轎內(nèi)和層站的指層燈。層站上一般能顯示電梯運(yùn)行方向或轎廂所在的層站。選層器能起到指示和反饋轎廂位置、決定運(yùn)行方向、發(fā)出加減速信號(hào)等作用。

1.2.8安全保護(hù)系統(tǒng)

安全保護(hù)系統(tǒng)包括機(jī)械和電氣的各類保護(hù)系統(tǒng)，可保護(hù)電梯安全使用。

機(jī)械方面的有：限速器和安全鉗起超速保護(hù)作用；緩沖器起沖頂和撞底保護(hù)作用；還有切斷總電源的極限保護(hù)等。

電氣方面的安全保護(hù)在電梯的各個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)都有。

第二章 電梯電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)

2.1電梯托動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)述

電梯系統(tǒng)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)，作為機(jī)電一體化的典范，其涉及的知識(shí)面很寬。電梯又同人的生命枚關(guān)，為了保證安全，不得不增加各種附屬裝置以提高電梯的安全性，導(dǎo)致電梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜。另外，隨著電梯技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對(duì)電梯的要求不斷提高，這樣不得不增加控制系統(tǒng)的復(fù)雜性，