【正文】 安全可靠。隨著電梯拖動(dòng)技術(shù)、控制技術(shù)的快速發(fā)展 ，電梯已從直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)到交流單速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、交流雙速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，到交流調(diào)壓調(diào)速(ACVV， Alternating Current Voltage)控制，發(fā)展到交流調(diào)壓調(diào)頻技術(shù) (VVVF， Variable Voltage Variable Frequency)控制，其邏輯控制也由 PLC 代替原來(lái)的繼電器控制，使得電梯運(yùn)行的可靠性、安全性、舒適感、平層精度、運(yùn)行速度、節(jié)能降耗、降低噪音等方面得到了極大的發(fā)展。采用 PLC 對(duì)電梯信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行控制，提高 了電梯的控制水平，并改善了電梯運(yùn)行的舒適感，使電梯達(dá)到了較為理想的控制效果。而對(duì)現(xiàn)代電梯而言，應(yīng)具有高度的安全性。在國(guó)外，已“法規(guī)”實(shí)行電梯制造、安裝和維修一體化，實(shí)行由各制造企業(yè)認(rèn)可的、法規(guī)認(rèn)證的專(zhuān)業(yè)安裝隊(duì)伍維修單位，承擔(dān)安裝調(diào)試、定期維修和檢查試驗(yàn)，從而為電梯運(yùn)行的可靠性和安全性提供了保證。目前，由可編程序控制器 (PLC)和微機(jī)組成的電梯運(yùn)行邏輯控制系統(tǒng)，正以很快的速度發(fā)展著。它不僅充分利用微處理器的優(yōu) 點(diǎn)來(lái)滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)時(shí)控制要求，同時(shí)也照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維護(hù)人員的技能和習(xí)慣，摒棄了微機(jī)常用的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言的表達(dá)方式，獨(dú)具風(fēng)格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語(yǔ)言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學(xué)，調(diào)試和查錯(cuò)都很容易?？删幊绦蚩刂破?PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制中是最值得重視的先進(jìn)控制技術(shù)。 PLC 是專(zhuān)門(mén)為工業(yè)過(guò)程控制而設(shè)計(jì)的控制設(shè)備，隨著 PLC 應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，將使得它的體積大大減小，功能不斷完善，過(guò)程的控制更平穩(wěn)、可靠，抗干擾性能增強(qiáng)、機(jī)械與電氣部件有機(jī)地結(jié)合在一個(gè)設(shè)備內(nèi)，把儀表、電子和計(jì)算機(jī)的功能綜合在一起。一個(gè)國(guó)家的電梯需求總量，主要受其經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度、城市化水平、人口密度及數(shù)量、國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等綜合因素的影響?？傏厔?shì)是上升的，進(jìn)入了“第三次浪潮”， 2021年總產(chǎn)量超過(guò)了 8 萬(wàn)臺(tái)，而且目前還沒(méi)有減速的跡象。到那時(shí)候，全國(guó)在用電梯將達(dá)到 130 萬(wàn)臺(tái)，每年僅報(bào)廢更新就需要 6 萬(wàn)臺(tái)。興旺的電梯市場(chǎng)吸引了全世界所有的知名電梯公司，美國(guó)奧的斯、瑞士迅達(dá)、 芬蘭通力、德國(guó)蒂森、日本三菱、日立、東芝、富士達(dá)等 13 家大型外商投資公司在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)份額達(dá)到了 74％。國(guó)產(chǎn)電梯的技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量正在穩(wěn)步提高。國(guó)產(chǎn)電梯以其高質(zhì)量，低成本的優(yōu)勢(shì)贏得了越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外客戶，為逐步進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)創(chuàng)造了有利條件。 世界上有名的幾家電梯公司，諸如：美國(guó)奧的斯公司、瑞士山東科技大學(xué)本科 畢業(yè)論文 5 迅達(dá)公司、日本三菱和日立公司、芬蘭科恩等，其電梯的產(chǎn)量已占世界市場(chǎng)的 51％。 PLC 在電梯控制中的應(yīng)用以及發(fā)展前景 目前，在電梯的控制方式上，主要有繼電器控制、 PLC 控制和微型計(jì)算機(jī)控制三種。然 而，人們的追求并沒(méi)有就此停止下來(lái)，仍在不斷地進(jìn)行研究改進(jìn)。電梯屬于純粹的工業(yè)產(chǎn)品，其天然性應(yīng)表現(xiàn)為對(duì)環(huán)境影響的盡可能小，與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡，以及電梯本身的人性化。傳統(tǒng)的智能控制是一種技 術(shù)的事先安排，說(shuō)到底是一種程序控制，是一種周期性的系統(tǒng)自動(dòng)控制，實(shí)際上還算不上智能。運(yùn)行安全是電梯的根本和關(guān)鍵。當(dāng)小孩和老人乘坐時(shí)，電梯對(duì)他們應(yīng)給予一種如同家人般的照顧，不但讓老人和孩子感到方便和舒適，而且更讓其 家人感到放心。該研究發(fā)展：視覺(jué)不協(xié)調(diào)的環(huán)境色彩對(duì)人的情緒、精神影響非常大。這樣不僅可以保證乘客的身心健康，而且也可以保證大樓、大廈中的大樓的辦公自動(dòng)化 (OA)、樓宇自動(dòng)化 (BA)、通訊自動(dòng)化 (CA)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 PLC 控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的比較 繼電器組成的順序控制系統(tǒng)是最早的一種實(shí)現(xiàn)電梯控制的方法。同時(shí)，由于機(jī)電交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電梯 的拖動(dòng)方式已由原來(lái)直流調(diào)速逐漸過(guò)渡到了交流變頻調(diào)速。 電梯繼電器控制系統(tǒng)故障率高，大大降低了電梯的可靠性和安全性，經(jīng)常造成停梯，給乘用人員帶來(lái)不便和驚擾，且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會(huì)造成電梯機(jī)械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身 事故。（ 2）去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部線路簡(jiǎn)化。（ 6）更改控制方案時(shí)不需要改動(dòng)硬件接線。 課題研究的內(nèi)容 課題所研究的內(nèi)容主要是用可編程控制器（ PLC）自動(dòng)控制電梯系統(tǒng)。 第 2 章 電梯的概述 本章介紹了電梯系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及各種分類(lèi)方式。曳引機(jī)為電梯的運(yùn)行提供動(dòng)力，由電動(dòng)機(jī)，曳引輪，連軸器，減速箱，和電磁制動(dòng)器組成。它的作用是限制轎廂和對(duì)重的活動(dòng)自由度，使得轎廂和對(duì)重只能沿著導(dǎo)軌做升降運(yùn)動(dòng)。 (4)轎廂 轎廂是運(yùn)送乘客或者貨物的電梯組件。轎廂體空間的大小由額定載重量和額定客人數(shù)決定。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)電梯的平衡設(shè)計(jì)影響的裝置。速度反饋系統(tǒng)是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運(yùn)行速度信號(hào)。其中控制裝置根據(jù)電梯的運(yùn)行邏輯功山東科技大學(xué)本科 畢業(yè)論文 12 能要求，控制電梯的運(yùn)行，設(shè)置在機(jī)房中的控制柜上。位置顯示裝置是用來(lái)顯示電梯所在樓層位置的轎內(nèi)和廳門(mén)的指示燈，廳門(mén)指示燈還用箭頭指示電梯的運(yùn)行方向。 電梯的種類(lèi) 根據(jù)建筑的高度、用途及客流量（或物流量）的不同，而設(shè)置不同類(lèi)型的 電梯。 雜物電梯 ： 供圖書(shū)館、辦公樓、飯店運(yùn)送圖書(shū)、文件、食品等設(shè)計(jì)的電梯。 建筑施工電梯 ： 建筑施工與維修用的電梯。 直流電梯 ： 用直流電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)力的電梯。 螺桿式電梯 ： 將直頂式電梯的柱塞加工成矩形螺紋，再將帶有推力軸承的大螺母安裝于油缸頂，然后通過(guò)電機(jī)經(jīng)減速機(jī)（或皮帶）帶動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn)，從而使螺桿頂升轎廂上升或下降的電梯。 低速梯 ： 常指低于 。 隨著電梯技術(shù)的不斷發(fā)展，電梯速度越來(lái)越高，區(qū)別高、中、低速電梯的速度限值也在相應(yīng)地提高。 (5)按操縱控制方式分類(lèi) 手柄開(kāi)關(guān)操縱 ： 電梯司機(jī)在轎廂內(nèi)控制操縱盤(pán)手柄開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)電梯的起動(dòng)、上升、下降、平層、停止的運(yùn)行狀態(tài)。 集選控制電梯 ： 是一種在信號(hào)控制基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的全自動(dòng)控制的電梯，與信號(hào)控制的主要區(qū)別在于能實(shí)現(xiàn)無(wú)司機(jī)操縱。 (6)其它分類(lèi)方式 按機(jī)房位置分類(lèi)，則有機(jī)房在井道頂部的（上機(jī)房）電梯、機(jī)房在井道底部旁側(cè)的（下機(jī)房）電梯，以及有機(jī)房在井道內(nèi)部的（無(wú)機(jī)房）電梯。 （ 2）轎廂尺寸（ mm）：寬深高。 （ 6）開(kāi)門(mén)方向：人在廳外面對(duì)廳門(mén)，門(mén)向左方向的為左開(kāi)門(mén)，門(mén)向右方向開(kāi)啟的為右開(kāi)門(mén)，兩扇門(mén)分別向左右兩邊開(kāi)啟者為中開(kāi)門(mén)。 （ 8）額定速度（ m/s）：制造和設(shè)計(jì)所規(guī)定的電梯運(yùn)行速度。 （ 11）提升高度（ mm）：由底層端站樓面至層頂端站樓面間的垂直距離。一般電梯的運(yùn)行速度越快，底坑越深。電梯的安全與設(shè)計(jì)、制造、安裝調(diào)試及檢修各環(huán)節(jié)都有密切聯(lián)系，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出了問(wèn)題，都可能造成不安全的隱患，以致造成事故?！峨娞菁夹g(shù)條件》對(duì)平層準(zhǔn)確度規(guī)定如下： 表 21 平層準(zhǔn)確度標(biāo)準(zhǔn) 山東科技大學(xué)本科 畢業(yè)論文 17 電梯類(lèi)型 額定速度（ m/s） 平層準(zhǔn)確度 （ m/s） 交流雙速電梯 或 ≤177。 5 電梯轎廂的平層準(zhǔn)確度與電梯的額定速度，電梯的負(fù)載情況有密切關(guān)系。因側(cè)要求電梯運(yùn)行平穩(wěn)，安靜，無(wú)電磁干擾。 （ 6）節(jié)能 現(xiàn)代電梯應(yīng)該合理的選擇拖動(dòng)方式，以達(dá)到節(jié)能的目的。系統(tǒng)規(guī)模可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要而定，可大可小。在這個(gè)系統(tǒng)中最核心的模塊是主控模塊（也稱 CPU），它包括： CPU，存儲(chǔ)器，通信接口等部分。目前，生產(chǎn)廠家已開(kāi)發(fā)出各種型號(hào)的模塊供用戶選擇。 3. 電源模塊 該模塊將交流電源轉(zhuǎn)換成供 CPU 存儲(chǔ)器所需的直流電源，是整山東科技大學(xué)本科 畢業(yè)論文 20 個(gè) PLC 系統(tǒng)的能源供給中心。 4. I/O 電路 PLC 的基本功能就是控制，它采集被控對(duì)象的各種信號(hào)。輸出電路的功能就是接受 PLC 輸出的控制信號(hào)，對(duì)被控對(duì)象執(zhí)行控制任務(wù)。因此，它的主要任務(wù)是輸入程序，調(diào)試程序和監(jiān)控程序的執(zhí)行過(guò)程。 山東科技大學(xué)本科 畢業(yè)論文 21 1. PLC 系統(tǒng)軟件與工作過(guò)程 PLC 系統(tǒng)軟件是 PLC 工作所必須的軟件。隨著 PLC 應(yīng)用領(lǐng)域范圍的不斷擴(kuò)大，應(yīng)用水平的提高， PLC 應(yīng)用軟件也大大豐富起來(lái)了。 (2)應(yīng)用軟件與硬件緊密相關(guān)。特別是 PLC 網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)， PLC 控制系統(tǒng)不再是一個(gè)單獨(dú)的裝置。 山東科技大學(xué)本科 畢業(yè)論文 22 3. 編程語(yǔ)言及編程支持工具軟件 PLC 有多種編程語(yǔ)言：梯形圖語(yǔ)言，助記符語(yǔ)言，邏輯功能圖語(yǔ)言，布爾代數(shù)語(yǔ)言和某些高級(jí)語(yǔ)言（ Basic， C 語(yǔ)言等）。 PLC 控制系統(tǒng)抗干擾措施 自動(dòng)化系統(tǒng)中所使用的各種 類(lèi)型 PLC，有的是集中安裝在控制室，有的是分散安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各單機(jī)設(shè)備上，雖然它們大多處在強(qiáng)電電路和強(qiáng)電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中，但 PLC 是專(zhuān)門(mén)為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而設(shè)計(jì)的控制裝置，在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中采用了多層次抗干擾和精選元件措施，故具有較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力、運(yùn)行穩(wěn)定性和較高的可靠性，因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境使用，但是由于它直接和現(xiàn)場(chǎng)的 I/O 設(shè)備相連，外來(lái)干擾很容易通過(guò)電源線 或 I/O 傳輸線侵入，從而引起控制系統(tǒng)的誤動(dòng)作。 山東科技大學(xué)本科 畢業(yè)論文 23 PLC 控制系統(tǒng)的安裝和使用環(huán)境 PLC 是專(zhuān)為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境使用。在含有腐蝕性氣體、濃霧或粉塵的場(chǎng)合，需將 PLC 封閉安裝。但是，如果遇上特殊情況，電源 干擾特別嚴(yán)重，可加接一個(gè)帶屏蔽層的隔離變壓器以減少設(shè)備與地之間的干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。若達(dá)不到這種要求，也可采用公共接地方式，如圖 24（ b）。完善的接地系統(tǒng)是 PLC 控制系統(tǒng)抗干擾的重要措施之一。交流地是 PLC 控制系統(tǒng)供電所必需的，它通過(guò)變壓器中心點(diǎn)構(gòu)成供電兩條回路之一。地線各點(diǎn)之間的電位差盡可能小，盡量加粗地線，有條件可采用環(huán)形地線。機(jī)械限位開(kāi)關(guān)是容易 產(chǎn)生故障的元件，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量選用可靠性高的接近開(kāi)關(guān)代替機(jī)械限位開(kāi)關(guān)。如晶閘管輸出只能用于交流負(fù)載，晶體管輸出只能用于直 流負(fù)載。這一方面可以通過(guò)選用高質(zhì)量的元器件來(lái)提高可靠性，另一方面，在對(duì)系統(tǒng)可靠性及智能化要求較高的場(chǎng)合，可以根據(jù)電路中電流異常的情況對(duì)輸出單元的一些重點(diǎn)部位進(jìn)行診斷，當(dāng)檢測(cè)到異常信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)按程序自動(dòng)轉(zhuǎn)入故障處理，從而提高系統(tǒng)工作的可靠性。 利用“看門(mén)狗”方法對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控 PLC 內(nèi)部具有豐富的軟元件，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、輔助繼電器等，利用它們來(lái)設(shè)計(jì)一些程序，可以屏蔽輸入元件的錯(cuò)誤信號(hào)，防止輸出元件的誤動(dòng)作。在發(fā)出該部件的動(dòng)作指令時(shí)，同時(shí)啟動(dòng) 看門(mén)狗定時(shí)器。對(duì)于有大幅度隨機(jī)干擾的系統(tǒng)，采用程序限幅法，即連續(xù)采樣五次，若某一次采樣值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它幾次采樣的幅值，那么就舍去之。對(duì)于緩慢變化信號(hào)如溫度參數(shù)，可連續(xù)三次采樣，選取居中的采樣值作為有效信號(hào)。為了完成 設(shè)定的控制任務(wù) ,主要根據(jù)電梯輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)確定 PLC 的機(jī)型。因此，本設(shè)計(jì)沒(méi)有采用專(zhuān)用變頻器，而是選用了通用變頻器通過(guò)合理的配置、設(shè)計(jì)和編程，同樣可以達(dá)到專(zhuān)用變頻器的控制效果。在近 20 年的時(shí)間內(nèi)，經(jīng)歷了由模擬控制到全數(shù)字控制和由采用 BJT 到采用IGBT 兩個(gè)大發(fā)展過(guò)程： (1)容量不斷擴(kuò)大 80 年代初采用的 BJT 的 PWM 變頻器實(shí)現(xiàn)了通用化。 (3)多功能和智能化 電力電子器件和控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，使變頻器向多功能化和高性能化方向發(fā)展。 (4)應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大 通用變頻器經(jīng)歷了模擬控制、數(shù)字控制、數(shù)?；旌峡刂?，直到全數(shù)字控制的演變，逐步地實(shí)現(xiàn)了多功能化和高性能化，進(jìn)而使之對(duì)各類(lèi)生產(chǎn)機(jī)械、各類(lèi)生產(chǎn)工藝的適應(yīng)性不斷增強(qiáng)。它具有磁通矢量控制、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、負(fù)載轉(zhuǎn)矩自適應(yīng)等一系列先進(jìn)功能，可以最大限度地提高電機(jī)功率因數(shù)和電機(jī)效率，同時(shí)降低了電機(jī)運(yùn)行損耗，特別適合電梯類(lèi)負(fù)載頻繁變化的場(chǎng)合。 VS616G5 型變頻器是安川電機(jī)公司面向世界推出的通用型變頻器。 (3)由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。5% 400V級(jí) 輸出特性 最大輸出電壓 3 相 ,380/400/415/440/460V(對(duì)應(yīng)輸入電壓 ) 額定輸出頻率 最大 400Hz 額定輸入電壓和 頻率 3 相 ,380/400/415/440/460V 5060Hz 電源 允許電壓波動(dòng) +10%， 15% 允許頻率波動(dòng) 177。5% 力矩響應(yīng) 20Hz(帶 PG, 40Hz) 頻率控制范圍 0. 1～ 400Hz 頻率控制精度 數(shù)字指令 :0. 01% ( 10 0C～ +40 ℃ ) 模擬指令 :% (250℃～ 177。 FU1 為熔斷器，起過(guò)電流保護(hù)作用。輸入開(kāi)關(guān)的一端接到 DC24V 的正極，輸入開(kāi)關(guān)的另一端連接到 CPU224 或 ME223 各輸入端。假設(shè)電梯停在 N（ N=1,2,3,4）樓 ,M 樓有信號(hào) ,M ＞ N時(shí)，電梯上行； M＜ N 時(shí)，電梯下行。 電梯響應(yīng)流程圖見(jiàn)圖 45。電梯轎箱內(nèi)設(shè)有樓層內(nèi)選按鈕 S1～ S4，用以選擇需?？康臉菍?。 當(dāng)有內(nèi)呼梯信號(hào)到來(lái)時(shí)，電梯響應(yīng)該呼梯信號(hào)，到達(dá)該樓層時(shí)，電梯停止運(yùn)行，電梯門(mén)打開(kāi)，延時(shí) 3S后自