【正文】 根據(jù)電氣原理圖，輸入 /輸出分配如下表所示 。 ② 各樓層顯示值為該層所在位置，且上行下行指示燈均滅。 （三）電梯運(yùn)行后狀態(tài) 在到達(dá)指定樓層后，電梯會(huì)繼續(xù)待命，直到新的命令給出。 ⑤ 運(yùn)行中電梯門始終關(guān)閉，到達(dá)指定層時(shí)，門才打開(kāi)。 電梯下行時(shí)，若有多個(gè)上行呼叫且均位于當(dāng)前樓層之下，則電梯到達(dá)最低的下行呼叫層，然后依次從低到高響應(yīng)其它上行呼叫層。 ③ 電梯下行時(shí)，若呼叫層處于電梯當(dāng)前運(yùn)行之下 ， 目標(biāo)運(yùn)行層之上，則電梯在完成前一指令之前先下行至該層，完成 該 層呼叫后再由近及遠(yuǎn)的完成其他各個(gè)呼叫動(dòng)作。若呼叫層處于電梯當(dāng)前層之下，則電梯在完成前一指令之前不響應(yīng)該指令，直至電梯重新處于待命狀態(tài)為止。 （二）電梯在運(yùn)行過(guò)程中 電梯處于以下?tīng)顟B(tài)： ① 當(dāng)廳外按下某層呼叫按鈕（ 1~5 層）后，該層呼叫燈亮，備行電梯優(yōu)先響應(yīng)該層呼叫。 ② 主梯內(nèi)部以及外部各顯示屏均為 “ 1” ，備行梯顯示為 “ 1” 或者當(dāng)前停靠樓層。 圖 電梯運(yùn)行流程圖 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖中展示了電梯運(yùn)行時(shí)的三種狀態(tài)，即初始狀態(tài)、運(yùn)行中狀態(tài)和運(yùn)行后狀態(tài)，直觀的展示了電梯的工作流程。 在本圖中，為了使接線圖便于觀看，省略了門廳和轎廂內(nèi)的部分按鈕。當(dāng)有門廳或轎廂按鈕按下時(shí)，電梯開(kāi)始運(yùn)行，此時(shí)，脈沖數(shù)隨著電梯上升或下降而增加或減少，并輸入到旋轉(zhuǎn)編碼器輸入 A 相或 B 相。 如下圖 所示 。其中 S7200 CPU226 有輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)為 24 入 /16 出，可帶 7 個(gè)擴(kuò)展模塊， 248 路數(shù)字量 I/O 點(diǎn)或 35 路模擬量 I/O 點(diǎn)，能夠滿足控制要求 [1]。 二、 PLC 型號(hào)的選擇 考慮到本次設(shè)計(jì)的電梯系統(tǒng)有 五 層，且開(kāi)關(guān)量居多 ， 對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制為主的系統(tǒng)而言，一般 PLC 的響應(yīng)速度足以滿足控制的要求，在小型 PLC 中整體式比模 塊式的價(jià)格便宜，體積也小， 綜合考慮后，選擇西門子 PLC S7200 系列 [2]。若當(dāng)轎廂在底層時(shí)，高數(shù)計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值為零，隨著轎廂的上升，高數(shù)計(jì)數(shù)器的值就會(huì)不斷增加，當(dāng)下降時(shí)，高速計(jì)數(shù)器的值則不斷下降，根據(jù)高數(shù)計(jì)數(shù)器值的變化可反映出轎廂所在樓層的精確位置。 旋轉(zhuǎn)編碼器與曳引機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連，根據(jù)曳引輪的轉(zhuǎn)軸方向及轉(zhuǎn)動(dòng)角度， 旋轉(zhuǎn) 編碼器輸出 A/B 相相位差 900的一系列脈沖波，正向旋轉(zhuǎn)時(shí)， A 超前 B，逆向旋轉(zhuǎn)時(shí)， B 超前 A。因?yàn)樾D(zhuǎn)編碼器的輸出是兩相互差 900的脈沖，所以，高速計(jì)數(shù)器必須工作在模式 9 和 模式 11 之間，即工作在 A/B 相正交計(jì)數(shù)模式。CPU226 擁有 編號(hào) 為 HSC0HSC5 的 6 個(gè)高速計(jì)數(shù)器 。 （三）旋轉(zhuǎn)編碼器與 PLC 脈沖檢測(cè) 其中一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器的兩相輸出與 PLC 的 、 點(diǎn)相連 ， 另一個(gè)與 PLC 的 、 相連。電梯的轎廂所處的位置及運(yùn)行速度用碼盤(pán)來(lái)檢測(cè)，檢測(cè)所得的位置及速度作為位置反饋信號(hào)和速度指示信號(hào)。 所以在本次設(shè)計(jì)中采用旋轉(zhuǎn)編碼器作為電梯的位置檢測(cè)元件。 ② 目前 的 PLC 一般都具有專用計(jì)數(shù)單元或高速脈沖輸入端，因此，為獲取電梯運(yùn)行的準(zhǔn)確位置，可采用旋轉(zhuǎn)編碼器。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 第三章 硬件設(shè)計(jì) 第一節(jié) 硬件選擇選擇 一、位置檢測(cè)元件的選擇 （一）位置檢測(cè)元件的選擇 為了使電梯能夠在指定地點(diǎn)減速并?？吭谥付菍?，這就需知道電梯在電梯井中的位置，因此，選用何種元件來(lái)檢測(cè)電梯的位置顯得非常重要。另一臺(tái)電梯則在完成所有的任務(wù)后，就停在最后停靠的樓層作為備行梯。通過(guò) PLC 去控制電梯的運(yùn)行方式，可以使得控制系統(tǒng)的可靠性更高，結(jié)構(gòu)顯得更加緊湊，且為滿足方便性需求，采用并聯(lián)控制電梯。而上升、下降指示燈以及樓層顯示器的內(nèi)容， 5 層電梯均應(yīng)該相同。呼叫按鈕是乘客用來(lái)發(fā)出呼叫的工具，呼叫指示燈在完成相應(yīng)的呼叫請(qǐng)求之前應(yīng)一直保持亮，它和上升指示燈，下降指示 燈、樓層顯示器一樣，都是用來(lái)顯示電梯所處的狀態(tài)的。 電梯內(nèi)部還應(yīng)配有顯示屏，用來(lái)顯示電梯現(xiàn)在所在的狀態(tài)，即電梯是上升還是下降以及電梯處在樓層的第幾層，這樣可以使乘客清楚地知道自己所處的位置，離自己要到的樓層還有多遠(yuǎn)，電梯是上升還是下降等。而且， 當(dāng)電梯在自動(dòng)關(guān)門過(guò)程中，若遇到障礙物， 應(yīng)立即停止關(guān)門動(dòng)作，重新開(kāi)門，進(jìn)入延時(shí)。當(dāng)乘客進(jìn)入電梯后，電梯內(nèi)應(yīng)有能讓乘客按下的代表其要去的目的地的樓層按鈕，稱為內(nèi)呼按鈕。控制系統(tǒng)框圖如圖 所示 。 主要電氣元件和設(shè)備 ： 曳引機(jī)、門電機(jī)、變頻器、顯示器、呼叫指示燈、安全鉗、可編程控制器 PLC及其他電氣元件構(gòu)成。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第二章 電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第一節(jié) 控制系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)以五層樓電梯作為控制對(duì)象，用西門子 PLC S7200 作為控制工具對(duì)電梯系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 在某些電梯負(fù)載情況下，例如轎廂空載下行或者轎廂滿載上行，曳引機(jī)需要克服一定阻力拉動(dòng)對(duì)重或轎廂，電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)（控制柜）吸取電能，處于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)。于是，轎廂在井道中沿導(dǎo)軌上、下往復(fù)運(yùn)行，電梯執(zhí)行垂直運(yùn)送任務(wù)。這樣，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)鋼絲繩，拖動(dòng)轎廂和對(duì)重作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。為使井道中的轎廂與對(duì)重各自沿井道中導(dǎo)軌運(yùn)行而不相蹭，曳引機(jī)上放置一導(dǎo)向輪使二者分開(kāi)。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 三、電梯工作原理 安裝在機(jī)房的電動(dòng)機(jī)與減速箱、制動(dòng)器等組成曳引機(jī)，是曳引驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力。 數(shù)字監(jiān)控技術(shù)：完全采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行電梯監(jiān)控與控制。 快速安裝技術(shù)：改變過(guò)去的電梯安裝方法，能夠快速組裝。 第四代無(wú)機(jī)房電梯技術(shù)：主機(jī)必須與導(dǎo)軌和轎廂分離，完全沒(méi)有共振共鳴，速度可以達(dá)到 ，最高可以使用在 30 層以上。 （三）八大應(yīng)用技術(shù) 全數(shù)字識(shí)別乘客技術(shù)：所有乘客進(jìn)入電梯前進(jìn)行識(shí)別，其中包括眼球識(shí)別、指紋識(shí)別。 ⑨ 盤(pán)手輪開(kāi)關(guān)，當(dāng)電梯發(fā)生故障，轎廂?？吭趦蓪诱局g時(shí)，切斷盤(pán)手輪開(kāi)關(guān)，松開(kāi)安全鉗，轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)手輪，可使轎廂到達(dá)較近的層站。 ⑧ 廳門轎門聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)，廳門、轎門關(guān)閉后鎖緊，同時(shí)接通控制回路，轎廂方可運(yùn)行的機(jī)電聯(lián)鎖安全裝置。對(duì)強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)的電梯，極限開(kāi)關(guān)的作用是直接切斷電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器的供電回路。該裝置設(shè)置在盡可能接近端站時(shí)起作用而無(wú)誤動(dòng)作危險(xiǎn)的位置上。動(dòng)作后回復(fù)至其正常伸長(zhǎng)位置后電梯才能正常運(yùn)行，為檢查緩沖器的正常復(fù)位采用的開(kāi)關(guān)裝置。 ⑥ 底坑緩沖器開(kāi)關(guān)該裝置位于井道底部，設(shè)置在轎廂和對(duì)重的行程底部極限位置。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 ⑤ 檢修開(kāi)關(guān)分為控制柜檢修開(kāi)關(guān)、轎內(nèi)檢修開(kāi)關(guān)和轎頂檢修開(kāi)關(guān) 。 ④ 電梯安全窗指轎廂安全窗設(shè)有手動(dòng)上鎖的安全裝置，如果鎖緊失效，該裝置能使電梯停止。常見(jiàn)的電梯門鎖安全電路中，門鎖繼電器在多種情況下都可能產(chǎn)生誤動(dòng)作，存在事故隱患。 ② 安全鉗 檢測(cè)限速器是否動(dòng)作 ， 若限速器動(dòng)作時(shí)，使轎廂或?qū)χ赝Ｖ惯\(yùn)行保持靜止?fàn)顟B(tài)，并能夾緊在導(dǎo)軌的機(jī)械安全裝置。由限速器、安全鉗、層門門鎖、電梯安全窗、檢修開(kāi)關(guān)、底坑緩沖器開(kāi)關(guān)、上下極限聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)、廳門轎門聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)、盤(pán)手輪開(kāi)關(guān)、超速保護(hù)開(kāi)關(guān) [4]。 電氣 控制系統(tǒng)，對(duì)電梯實(shí)現(xiàn)操作和控制。所以電梯平衡補(bǔ)償鏈定義為：用于連接電梯的轎廂與對(duì)重，平衡曳引繩及隨行電纜的重量，對(duì)電梯的運(yùn)行起平衡作用的部件。這種變化在電梯提升高度不大時(shí)，對(duì)電梯的運(yùn)行性能影響不大，但提升超過(guò)一定高度時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響電梯運(yùn)行的穩(wěn)定性，危及乘客的安全。 電梯在運(yùn)行過(guò)程中，轎廂側(cè)和對(duì)重側(cè)的鋼絲繩的長(zhǎng)度在不斷變化，從而引起曳引輪兩側(cè)鋼絲繩重量的 變化。 門系統(tǒng)，主要功能是封住層站入口和轎廂入口，由轎廂門、層門、門電機(jī)、門鎖裝置組成。導(dǎo)向系統(tǒng)主要由導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。主要由曳引 機(jī)、曳引鋼絲繩、導(dǎo)向輪、反繩輪組成。 二、電梯結(jié)構(gòu) （一）四大空間 機(jī)房部分、井道及底坑部分、轎廂部分、層站部分。 自動(dòng)扶梯，座椅電梯人坐在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的椅子上 ， 控制椅子手柄上的按扭 ， 使椅子下部的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)人椅 ， 沿樓梯扶欄的導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)。 運(yùn)機(jī)電梯，飛機(jī)庫(kù)中幾十噸或者上百噸重量的飛機(jī) ， 垂直提升到飛機(jī)場(chǎng)跑道上。 特殊電梯，供特殊環(huán)境條件下使用 ， 如防爆 ， 防腐 ， 耐熱等特殊用途的電梯。 但是需要滿足門扇及導(dǎo)軌等活動(dòng)處密封 ， 浸水等要求。 消防電梯，在發(fā)生火警時(shí) ， 用來(lái)運(yùn)送消防人員 ， 乘客和消防器材等。 建筑施工電梯，是一種采用齒輪齒條嚙合 方式（包括銷齒傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)，或采用鋼絲繩提升），使吊籠作垂直或傾斜運(yùn)動(dòng)的機(jī)械，用以輸送人員或物料，主要應(yīng)用于建筑施工與維修。 （四） 其他電梯 斜行電梯，轎廂在傾斜的井道中沿著傾斜的導(dǎo)軌運(yùn)行，是集觀光和運(yùn)輸于一體的輸送設(shè)備。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 船舶電梯，船舶上使用的電梯。 觀光電梯，轎廂壁透明，供乘客觀光用的電梯。 醫(yī)用電梯，為運(yùn)送病床、擔(dān)架、醫(yī)用車而設(shè)計(jì)的電梯，轎廂具有長(zhǎng)而窄的特點(diǎn)。 （三）按用途分類 乘客電梯，為運(yùn)送乘客設(shè)計(jì)的電梯，要求有完善的安全設(shè)施以及一定的轎內(nèi)裝飾。 齒輪齒條電梯，將導(dǎo)軌加工成齒條，轎廂裝上與齒條嚙合的齒輪，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)使轎廂升降的電梯。 這類電梯的額定速度一般在 。根據(jù)拖動(dòng)方式又可分為交流單速、交流雙速、交流調(diào)壓調(diào)速、交流變壓變頻調(diào)速等。由電腦根據(jù) 客流情況，自動(dòng)選擇最佳運(yùn)行控制方式，其特點(diǎn)是分配電梯運(yùn)行時(shí)間，省人省電、省機(jī)器 [2]。 梯群智能控制，具有數(shù)據(jù)采集、交換、存貯功能，還能進(jìn)行分析、篩選、報(bào)告等功能。群控是用微電腦控制和統(tǒng)一調(diào)度多臺(tái)集中并列的電梯，它使多臺(tái)電梯集中排列，共用廳外召喚按鈕，按規(guī)定程序集中調(diào)度和控制。如果自由梯運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)與其運(yùn)行方向相反的呼梯信號(hào)，則在基站待命的電梯就起動(dòng)前往應(yīng)答。當(dāng)基站有乘客使用電梯并起動(dòng)后，自由梯即刻起動(dòng)前往基站充當(dāng)基梯待命。 并聯(lián)控制電梯，共用一套呼梯信號(hào)系統(tǒng)，把兩臺(tái)或三臺(tái)規(guī)格相同的電梯并聯(lián)起來(lái)控制。電梯運(yùn)行一周后，若無(wú)呼梯信號(hào)就?？吭诨敬?。電梯為無(wú)司機(jī)操縱。除具有自動(dòng)平層，自動(dòng)開(kāi)門功能外，尚具有轎廂命令登記，層站召喚登記，自動(dòng)停層，順向截停和自動(dòng)換向等功能。 按鈕控制電梯，是一種簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制電梯，具有自動(dòng)平層功能，常見(jiàn)有轎外按鈕控制、轎內(nèi)按鈕控制兩種控制方式。 電梯的分類非常豐富，根據(jù)用途、驅(qū)動(dòng)方式、運(yùn)行速度、有無(wú)司機(jī)、操縱控制方式等不同，有多種分 類方法。 當(dāng)輸出刷新階段結(jié)束后， CPU進(jìn)入下一個(gè)掃描周期，重新執(zhí)行輸入采樣，周而復(fù)始 [1]。排在前面的梯形圖，其執(zhí)行程序結(jié)果會(huì)對(duì)后面的凡事用到這些運(yùn)算結(jié)果的梯形圖起作用；排在后面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果只能等到下一個(gè) 掃描周期才能對(duì)其上面的梯形圖起作用。此外，如果輸入為脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)寬度必須大于 PLC 的一個(gè)掃描周期，這樣才能保證所有的脈沖都能被讀入。 圖 PLC 掃描的工作過(guò)程 在采樣輸入階段， PLC 以掃描方式一次讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O印象寄存器中的相應(yīng)單元內(nèi)。 通常情況下， PLC 以掃描方式為主，在需要處插入中斷方式，即大多數(shù)控制都采用掃描方式，但對(duì)個(gè)別急需的處理，允許中斷這個(gè)掃描程序，轉(zhuǎn)而去處理它 [1]。 。 四、 PLC 的工作原理 （一）工作方式 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 最初研制 PLC 主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器、接觸器構(gòu)成的控制裝置，但兩者的運(yùn)行方式是不相同的： 繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運(yùn)行方式，即如果某個(gè)繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點(diǎn)無(wú)論在哪個(gè)位置上都會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。其 結(jié)構(gòu) 如圖 所示。一個(gè)主機(jī)箱體就是一臺(tái)完整的 PLC，就可用以實(shí)現(xiàn)控制。其組成框圖如圖 所示 。這種結(jié)構(gòu)比底板式的復(fù)雜，但更牢靠。 ② 有底板，所有 模塊都固定在底板上。模塊功能更單一、品種更多，可便于系統(tǒng)配置，使 PLC 更能物盡其用，達(dá)到更高的使用效益。大型機(jī)的模塊功能更單一一些，因而模塊的種類也相對(duì)多些 ， 這可說(shuō)是趨勢(shì)。 對(duì)于模塊式 PLC，是按功能分成若干模塊，如 CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等等。 （二） PLC 的分類 PLC 可分為整體式及模塊式兩大類。 通信接口：通信接口的功能是通過(guò)這些通信接口可以和監(jiān)視器、打印機(jī)、其他的 PLC或是計(jì)算機(jī)相連，從而實(shí)現(xiàn) “ 人與機(jī) ” 或 “ 機(jī)與機(jī) ” 之間的對(duì)話。繼電器輸出型、晶體管輸出型和晶閘管輸出型的輸出電路類似，只是晶體管或晶閘管代替繼電器來(lái)控制外 部負(fù)載。交流輸入電路和直流輸入電路類似，外接的輸入電源為 220V交流電源。 ① 輸入接口： PLC 的輸入接口電路可分為直流輸入電路和交流輸入電路。 輸入 /輸出（ I/O）接口： PLC 的輸入接口電路的作用是將按鈕、行程開(kāi)關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號(hào)輸入 CPU， PLC 的輸出接口電路的作用是將 CPU 向外輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行元件的信號(hào)，以便控制接觸器線圈等電器的通、斷電。專用編程器是由 PLC 生產(chǎn)廠家，專供該廠家生產(chǎn)的某些 PLC 產(chǎn)品使用，使用范圍有限，價(jià)格較高。可用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控 PLC 及 PLC 所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。 編程器