過去，對中、低速電梯主要采用拖動系統(tǒng)來構(gòu)成其曳引系統(tǒng)，應(yīng)用變極方式實現(xiàn)電機的調(diào)速。因為這種系統(tǒng)只能實現(xiàn)有級調(diào)速，無法對電機的轉(zhuǎn)速和加、減速進行準(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)計內(nèi)容針對低層樓房客梯控制系統(tǒng)進行認(rèn)真分析，討論了電梯控制系統(tǒng)設(shè)計的有關(guān)問題。根據(jù)當(dāng)前電梯的發(fā)展趨勢，注重反映新的PWM技術(shù)，利用先進的變頻調(diào)速技術(shù)和強大的PLC功能實現(xiàn)了對電梯變頻調(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，完成電梯的各個功能，保證電梯的安全運行及應(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、自動扶梯、自動人行道等，是指動力驅(qū)動，利用沿剛性導(dǎo)軌運行的箱體或者沿固定線路運動的梯級（踏步），進行升降或者平行運送人或者貨物的機電設(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，不包括自動扶梯、自動人行道。自動扶梯（Escalator）是帶有循環(huán)運行梯級，用于向上或向下傾斜輸送乘客的固定電力驅(qū)動設(shè)備。自動人行道（Passenger conveyor）是帶有循環(huán)運行式走道，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、直線電機驅(qū)動的電梯。

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

按有無司機分類：有司機電梯、無司機電梯、有/無司機電梯。

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

1.1.3電梯的工作原理

一部電梯主要由轎廂、配重、曳引機、控制柜/箱、導(dǎo)軌等主要部件組成。電梯在做垂直運行的過程中，有起點站也有終點站。對于三層以上建筑物內(nèi)的電梯，起點站和終點站之間還設(shè)有停靠站。起點站設(shè)在一樓，終點站設(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。一般電梯在起點站和終點站上各設(shè)置一個按鈕，中間層站的召喚箱上各設(shè)置兩個按鈕。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)或與層站對應(yīng)的按鈕，供司機或乘用人員控制電梯上下運行。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。

電梯的運行工作情況和汽車有共同之處，而電梯的自動化程度比較高，一般電梯的司機或乘用人員只需通過操縱箱上的按鈕向電氣控制系統(tǒng)下達一個指令信號，電梯就能自動關(guān)門、定向、起動、在預(yù)定的層站平層停靠開門。對于自動化程度高的電梯，司機或乘用人員一次還可下達一個以上的指令信號，電梯便能依次起動和�？�，依次完成全部指令任務(wù)。

盡管電梯和汽車在運算工作過程中有許多不同的地方，但仍有許多共同之處，其中乘客電梯的運行工作情況類似公共汽車，在起點站和終點站之間往返運行，在運行方向前方的停靠站上有順向的指令信號時，電梯到站能自動平層停靠開門接乘客。而載貨電梯的運行工作情況則類似卡車，執(zhí)行任務(wù)為一次性的，司機或乘用人員控制電梯上下運行時一般一次只能下達一個指令任務(wù)，當(dāng)一個指令任務(wù)完成后才能再下達另一個指令任務(wù)。在執(zhí)行任務(wù)的過程中，從一個層站出發(fā)到另一個層站時，假若中間層站出現(xiàn)順向指令信號，一般都不能自動停靠，所以載貨電梯的自動化程度比乘客電梯低。

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

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

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

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具有轎廂層樓顯示（十進制方式），能自動顯示電梯運行方向。

具有電梯直駛功能和反向最遠停站功能，具有檢修應(yīng)急處理功能。

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

1.2電梯的基本結(jié)構(gòu)

電梯是機、電一體化產(chǎn)品。其機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、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-曳引機底座；

4-導(dǎo)向輪；

5-限速器；

6-機座；

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-對重，

18-補償鏈；

19-補償鏈導(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；

30-井道傳感器；

31-電源開關(guān)；

32-控制柜；

33-曳引電機；

34-制動器

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，由四個部分組成：依附建筑物的機房、井道；運載乘客或貨物的空間——轎廂；乘客或貨物出入轎廂的地點——層站。即機房、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)、電力拖動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和安全保護系統(tǒng)。

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1.2.1曳引系統(tǒng)

曳引系統(tǒng)由曳引機、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力，驅(qū)動電梯運行。

曳引機由電動機、聯(lián)軸器、制動器、減速箱、機座、曳引輪等組成，它是電梯的動力源。

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

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

當(dāng)鋼絲繩的繞繩比大于1時，在轎廂頂和對重架上應(yīng)增設(shè)反繩輪。反繩輪的個數(shù)可以是1個、2個甚至3個，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重的活動自由度，使轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌作升降運動。

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)靴裝在轎廂和對重架上，與導(dǎo)軌配合，強制轎廂和對重的運動服從于導(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、聯(lián)動機構(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。開門機設(shè)在轎廂上，是轎廂門和層門啟閉的動力源。

1.2.4轎廂

轎廂用以運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)由對重和重量補償裝置組成。對重由對重架和對重塊組成。對重將平衡轎廂自重和部分的額定載重。重量補償裝置是補償高層電梯中轎廂與對重側(cè)曳引鋼絲繩長度變化對電梯平衡設(shè)計影響的裝置。

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1.2.6電力拖動系統(tǒng)

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

曳引電機是電梯的動力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電機或直流電機。

供電系統(tǒng)是為電機提供電源的裝置。

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

調(diào)速裝置對曳引電機實行調(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,它的作用是對電梯的運行實行操縱和控制。

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、轎頂和機房中的檢修或應(yīng)急操縱箱。控制屏安裝在機房中，由各類電氣控制元件組成，是電梯實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、決定運行方向、發(fā)出加減速信號等作用。

1.2.8安全保護系統(tǒng)

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

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

電氣方面的安全保護在電梯的各個運行環(huán)節(jié)都有。

第二章 電梯電力拖動控制系統(tǒng)

2.1電梯托動系統(tǒng)的簡述

電梯系統(tǒng)是一個龐大的系統(tǒng)，作為機電一體化的典范，其涉及的知識面很寬。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，