【正文】 基于PLC的五層電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一章 電梯簡(jiǎn)介 電梯的起源與發(fā)展追溯電梯的起源，在我國(guó)及國(guó)外都能找到其雛形。如我國(guó)公元前1700多年出現(xiàn)的桔槔，是一種用于提水的升降裝置。公元前1100多年出現(xiàn)的轱轆，是一種用于提水或升舉重物的升降裝置。在古代希臘，于公元前236年出現(xiàn)的阿基米德絞車(chē)，是一種升舉重物的升降裝置。它們的共同特點(diǎn)是都由支架、卷筒、繩索、搖桿、乘物裝置幾部分組成的最原始、最簡(jiǎn)單的升降機(jī)械，由木（竹）材料制成，靠人力或畜力驅(qū)動(dòng)在很低速度下運(yùn)行。 1889年美國(guó)的奧梯斯電梯公司首先使用電動(dòng)機(jī)作為電梯動(dòng)力,這才出現(xiàn)名副其實(shí)的電梯,并使電梯趨于實(shí)用化。1900年還出現(xiàn)了第一臺(tái)自動(dòng)扶梯。1949年出現(xiàn)了群控電梯,首批4—6臺(tái)群控電梯在紐約的聯(lián)合國(guó)大廈被使用。1955年出現(xiàn)了小型計(jì)算機(jī)(真空管)控制電梯。1962年美國(guó)出現(xiàn)了速度達(dá)8米/秒的超高速電梯。1963年一些先進(jìn)工業(yè)國(guó)只成了無(wú)觸點(diǎn)半導(dǎo)體邏輯控制電梯。1967年可控硅應(yīng)用于電梯，使電梯的拖動(dòng)系統(tǒng)筒化，性能提高。1971年集成電路被應(yīng)用于電梯。第二年又出現(xiàn)了數(shù)控電梯。1976年微處理機(jī)開(kāi)始用于電梯，使電梯的電氣控制進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。由于早期的電梯及電氣控制方式存在故障率較高、可靠性差、接線復(fù)雜、一旦完成不易更改等缺點(diǎn)，所以需要開(kāi)發(fā)一種安全、高效的控制方式。可編程控制器（即PLC）既保留了傳統(tǒng)繼電氣控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂，而且具備控制精度高、可靠性好、控制程序可隨工藝改變、易于與計(jì)算機(jī)接口連接、維修方便等諸多高品質(zhì)性能。因此，PLC在電梯控制領(lǐng)域得到了廣泛而深入的運(yùn)用。如今，電梯已成為人們進(jìn)出高層建筑不可或缺的交通工具，隨著時(shí)代的發(fā)展，科技的進(jìn)步，人們對(duì)電梯在運(yùn)行時(shí)的平穩(wěn)性、高速性、準(zhǔn)確性、高效性等一系列靜、動(dòng)態(tài)性能提出了更高的要求。電梯今后的發(fā)展將主要呈現(xiàn)以下趨勢(shì):（1）超高速電梯。隨著人們生活節(jié)奏的加快，高層建筑的增加，全功能的塔式建筑將會(huì)促使超高速電梯繼續(xù)成為研究方向，5m/s以上運(yùn)行速度的超高速電梯，成為人們關(guān)注的重點(diǎn)和市場(chǎng)發(fā)展的新趨向。（2）大型超載重電梯用導(dǎo)軌。隨著大型公共場(chǎng)所、購(gòu)物場(chǎng)所等公用建筑的增加，大型超載重電梯的運(yùn)用日益廣泛，對(duì)于垂直電梯、自動(dòng)扶梯的載重量和運(yùn)行平穩(wěn)性提出了新的要求。（3）新型自動(dòng)扶梯導(dǎo)軌。隨著社會(huì)進(jìn)步、城市化水平的提高以及越來(lái)越多的國(guó)家逐漸步入老齡化社會(huì)，各國(guó)政府對(duì)人文關(guān)懷日益重視，促使城市公共設(shè)施對(duì)自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道的需求加速增長(zhǎng)。為實(shí)現(xiàn)公共場(chǎng)所的無(wú)障礙通行，大量的體育場(chǎng)館、地鐵、機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)、寫(xiě)字樓、賓館等需要加裝自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道。（4）無(wú)機(jī)房電梯導(dǎo)軌。對(duì)于高度在20層以下的民用建筑，可以通過(guò)改變曳引機(jī)的安裝方式去除電梯機(jī)房的設(shè)計(jì)，從而降低建筑總高度、保持整體造型、節(jié)省建筑成本。 此外，人們要求電梯節(jié)能、電磁兼容性強(qiáng)、噪聲低、長(zhǎng)壽命、采用綠色裝潢材料、與建筑物協(xié)調(diào)等，甚至有人設(shè)想在大樓頂部的機(jī)房利用太陽(yáng)能作為電梯驅(qū)動(dòng)補(bǔ)充能源等等，而這些都會(huì)對(duì)電梯導(dǎo)軌的運(yùn)行技術(shù)不斷提出新的要求。 電梯的分類(lèi)按速度分類(lèi)：低速電梯、快速電梯、高速電梯、超高速電梯。按用途分類(lèi)：乘客電梯、住宅電梯、觀光電梯、載貨電梯、客貨兩用電梯、醫(yī)用電梯、服務(wù)電梯、車(chē)輛電梯。按拖動(dòng)方式分類(lèi)：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。按有無(wú)司機(jī)分類(lèi)：有司機(jī)電梯、無(wú)司機(jī)電梯、有/無(wú)司機(jī)電梯。按控制方式分類(lèi)：手柄操縱控制電梯、按鈕控制電梯、信號(hào)控制電梯、幾選控制電梯、并聯(lián)控制電梯、群控電梯、微機(jī)控制電梯。按曳引機(jī)構(gòu)分類(lèi)：有齒曳引機(jī)電梯、無(wú)齒曳引機(jī)電梯。 電梯主要由曳引系統(tǒng)、轎廂、重量平衡系統(tǒng)、導(dǎo)軌、門(mén)系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)、電力拖動(dòng)和電氣控制系統(tǒng)等部件組成。曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動(dòng)力，拖動(dòng)電梯運(yùn)行。曳引系統(tǒng)主要由曳引電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、曳引輪和電磁抱閘組成。曳引電動(dòng)機(jī)也稱主電機(jī)，通常采用交流電動(dòng)機(jī)，目前大多采用變頻器對(duì)其進(jìn)行速度和轉(zhuǎn)矩控制。轎廂是運(yùn)送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作部分。轎廂在井道中沿著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)。井道側(cè)壁對(duì)應(yīng)各樓層的相應(yīng)位置裝有減速、平層的遮磁板，以便發(fā)送減速、停車(chē)信號(hào)。在井道中還設(shè)有各層的樓層編碼開(kāi)關(guān)的磁塊，用做樓層指示信號(hào)。轎廂內(nèi)門(mén)的操作盤(pán)上設(shè)有選層按鈕及相應(yīng)的指示燈，還有開(kāi)/關(guān)門(mén)按鈕等各種顯示電梯運(yùn)行狀態(tài)的指示燈。門(mén)系統(tǒng)由轎廂門(mén)、層門(mén)、開(kāi)門(mén)機(jī)、門(mén)鎖裝置組成。轎廂門(mén)的上方裝有開(kāi)門(mén)機(jī)，開(kāi)門(mén)機(jī)由一臺(tái)小電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)/關(guān)門(mén)動(dòng)作。在井道對(duì)應(yīng)各樓層候梯廳一側(cè)開(kāi)有廳門(mén)，廳門(mén)平時(shí)是關(guān)閉的，只有當(dāng)轎廂停穩(wěn)在該層時(shí)，廳門(mén)被轎門(mén)的聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)一起打開(kāi)或關(guān)閉。在各層廳門(mén)的一側(cè)面裝有呼梯按鈕和樓層顯示裝置，呼梯按鈕通常有上行呼梯、下行呼梯各一個(gè)（最底層只有上行呼梯按鈕、最高層只有下行呼梯按鈕）。按鈕內(nèi)（有時(shí)在按鈕旁）裝有呼梯相應(yīng)指示燈，該燈亮表示呼梯信號(hào)被控制系統(tǒng)登記。樓層顯示裝置有時(shí)也設(shè)在廳門(mén)上方。電氣控制系統(tǒng)由PLC、變頻器、交流電動(dòng)機(jī)、輸入/輸出電器部件和控制屏等組成，主要功能是對(duì)電梯的運(yùn)行實(shí)行操縱和控制。電梯示意圖1—控制柜 2—限速器 3—門(mén)聯(lián)動(dòng)裝置 4—轎門(mén) 5—轎廂底板 6—樓層地面 7—層門(mén) 8—補(bǔ)償繩 9—緊張裝置 10—地坑 11—緩沖器 12—對(duì)重 13—對(duì)重導(dǎo)軌 14—轎廂導(dǎo)軌 15—井道壁 16—導(dǎo)靴 17—導(dǎo)軌壓板 18—轎廂 19—安全鉗 20—曳引繩端接裝置 21—曳引繩 22—曳引機(jī) 23—機(jī)房本課題側(cè)重電梯的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，未能實(shí)現(xiàn)主電動(dòng)機(jī)的升降速度的調(diào)節(jié)以及安全保護(hù)體統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。 曳引繩兩端分別連著轎廂與對(duì)重（又稱配重），纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器變速后帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實(shí)現(xiàn)轎廂和對(duì)重的升降運(yùn)動(dòng)，達(dá)到運(yùn)輸目的。固定在轎廂上的導(dǎo)靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導(dǎo)軌往復(fù)升降運(yùn)動(dòng)，防止轎廂在運(yùn)行中產(chǎn)生偏斜或擺動(dòng)。常閉式制動(dòng)器在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)間松閘，使電梯運(yùn)轉(zhuǎn)，在失電情況下制動(dòng)，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止?fàn)顟B(tài)，供人員和貨物出入。轎廂是運(yùn)載乘客或其他載荷的箱體部件，對(duì)重用來(lái)平衡轎廂載荷、減少發(fā)動(dòng)機(jī)功率。補(bǔ)償裝置用來(lái)補(bǔ)償曳引繩運(yùn)動(dòng)中的張力和重量變化，使曳引電動(dòng)機(jī)負(fù)載穩(wěn)定，轎廂得以準(zhǔn)確停靠。電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)動(dòng)的控制，同時(shí)完成選層、平層工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時(shí)顯示轎廂的于東方向和所在樓層位置。第二章 可編程控制器 PLC的定義 PLC是一種專門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 PLC的特點(diǎn)（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) PLC本身具有較強(qiáng)的自診斷功能，保證在“硬核“都正常的情況下執(zhí)行用戶的控制程序。（2）編程簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)施工周期短 PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門(mén)。此外，PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。（3）控制程序可變，硬件配置方便 在生產(chǎn)工藝流程改變或者生產(chǎn)線設(shè)備更新的情況下可通過(guò)硬件擴(kuò)充或少量的改變配置與接線，以及改變內(nèi)部程序來(lái)滿足要求，從而避免大量的硬件線路更改與安裝工作。（4）功能完善 現(xiàn)代PLC具有數(shù)字模擬量的輸入輸出、邏輯和算術(shù)運(yùn)算，定時(shí)、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制、功率驅(qū)動(dòng)、通信、人機(jī)對(duì)話、自檢、記錄和顯示等功能，設(shè)備控制水平大大提高。（5）體積小，重量輕，能耗低。以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部