【正文】 續(xù)低迷的情況下，我國國民經(jīng)濟仍然以較高的速度持續(xù)增長，城市化水平不斷提高。上世紀80年代以來，隨著經(jīng)濟建設(shè)的持續(xù)高速發(fā)展，我國電梯需求量越來越大。從1949年建國以來全國共生產(chǎn)安裝了6l萬多臺電梯。全世界平均1000人有l(wèi)臺電梯，我國如果要達到這個水準，還需要增加70萬臺。到2005年，與1980年相比，25年增長了59倍，％。如此龐大的市場需求為我國電梯行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了廣闊的舞臺.我國電梯行業(yè)已經(jīng)具備了很強的生產(chǎn)能力。先進技術(shù)和先進管理的引進對國內(nèi)電梯企業(yè)產(chǎn)生了強大的推動作用。目前國內(nèi)市場需要的電梯產(chǎn)品，我國電梯行業(yè)幾乎全部可以生產(chǎn)，不但大量替代了進口，而且有一定的出口。自1985年我國參加了國際標準化組織ISO／TCl78以來，先后等同或等效采用了一批國際標準和先進國家的標準。許多新技術(shù)和新產(chǎn)品，如無機房電梯、無齒輪曳引機、永磁同步拖動技術(shù)、遠程監(jiān)控技術(shù)等，國際上也是剛剛出現(xiàn)，我國就有許多企業(yè)可以生產(chǎn)了。中國電梯在亞洲市場占有越來越重要的位置，每年銷售量己達l萬臺左右，約占亞洲市場的1/50，一些合資企業(yè)在出口創(chuàng)匯方面也做出了貢獻。在一些發(fā)達的工業(yè)國家，電梯的使用相當普遍。其中，奧的斯公司和三菱公司是世界上最大的電梯生產(chǎn)企業(yè)。此外，家用小型電梯將成走電梯家族中新的組成部分。而PLC實際上是一種專用計算機，它采用巡回掃描的方式分時處理各項任務(wù)，而且依靠程序運行，這就保證只有正確的程序才能運行，否則電梯不會工作；又由于PLC中的內(nèi)部輔助繼電器及保持繼電器等實際上是PLC系統(tǒng)內(nèi)存工作單元，即無線圈又無觸點，使用次數(shù)不受限制，屬無觸點運行，因此，它比繼電器控制有著明顯的優(yōu)越性，運行壽命更長，工作更加可靠安全，自動化水平更高。隨著科技的進步，電梯也更加安全、舒適。綠色是和平，綠色是天然，綠色是和諧。 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）改造在用電梯自動控制系統(tǒng)。因此，對電梯控制技術(shù)進行研究，找出一條適合國產(chǎn)老式電梯的改造之路，并進而提高國產(chǎn)電梯的技術(shù)水平和質(zhì)量，具有十分重要的意義。論文的主要內(nèi)容如下：首先對電梯系統(tǒng)及可編程控制器（PLC）作了比較全面的總結(jié)和介紹。確定了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，由 PLC 來實現(xiàn)電梯信號控制，有雙速電機實現(xiàn)調(diào)速，完成了電機和可編程控制器（PLC）的選擇。在分析了電梯系統(tǒng)的軟件設(shè)計方法基礎(chǔ)上，設(shè)計出了軟件流程圖，提出了模塊化編程思想，介紹了系統(tǒng)的軟件開發(fā)。2. 電梯的結(jié)構(gòu) 電梯的結(jié)構(gòu)（1）曳引系統(tǒng):曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動力，使電梯運行。（2）導向系統(tǒng):導向系統(tǒng)的主要功能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軌作升降運動。（3）轎廂:轎廂是運送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作部分。（4）門系統(tǒng):門系統(tǒng)的主要功能是封住層站入口和轎廂入口。(5) 重量平衡系統(tǒng):系統(tǒng)的主要功能是相對平衡轎廂重量，在電梯工作中能使轎廂與對重間的重量差保持在限額之內(nèi)，保證電梯的曳引傳動正常。(6) 電力拖動系統(tǒng):電力拖動系統(tǒng)的功能是提供動力，實行電梯速度控制。(7) 電氣控制系統(tǒng):電氣控制系統(tǒng)的主要功能是對電梯的運行實行操縱和控制。(8) 安全保護系統(tǒng):保證電梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故發(fā)生。 電梯的工作原理整流濾波電路三相電源主接觸器運行接觸器RSTM開關(guān)門樓層圖示及遠行方向開關(guān)門按鈕門鎖及其安全回路棄道保護功能輸入檢修消防及泊梯FX2N128RM準備就緒運行中零速故障上行速度編碼復位使能樓觸器控制抱閘控制廳外召喚載荷數(shù)字信息矯內(nèi)召喚及控制信號下行變頻器A700曳引機矯箱抱閘控制旋轉(zhuǎn)編碼器編碼器反饋矯內(nèi)操重系統(tǒng)對重圖21電梯的工作原理圖如圖21電梯的工作原理圖[7]，曳引繩兩端分別連著轎廂和對重，纏繞在曳引輪和導向輪上，曳引電動機通過減速器變速后帶動曳引輪轉(zhuǎn)動，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實現(xiàn)轎廂和對重的升降運動，達到運輸目的。常閉塊式制動器在電動機工作時松閘，使電梯運轉(zhuǎn)，在失電情況下制動，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止狀態(tài)，供人員和貨物出入。補償裝置[2][18]用來補償曳引繩運動中的張力和重量變化，使曳引電動機負載穩(wěn)定，轎廂得以準確?？?。指示呼叫系統(tǒng)隨時顯示轎廂的運動方向和所在樓層位置。3. 電梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 電梯控制的要求 電梯轎箱的控制要求(1)選向：根據(jù)電梯各層內(nèi)選外呼信號的先后和停止時轎箱所在的樓曾位置決定電梯的運行方向。并且在每次平層的時候都能夠換速。 電梯門的控制要求要求當電梯平層的時候，電梯門自動打開，經(jīng)過10秒鐘后電梯門自動關(guān)上。 電梯模型結(jié)構(gòu) 電梯層門圖31 電梯層門示意圖電梯層門是為了確保乘客安全，而在各層樓的?？空?，通向井道的入口處，設(shè)置供司機、乘用人員和貨物等出入的門。電梯層門旁裝有消防按鈕、上行召喚按鈕和下行召喚按鈕（最底層只有上行召喚按鈕、最高層只有下行召喚按鈕）,并有召喚登記指示燈。紅色圓圈是消防按鈕，向下按導致X10接通。呼梯按鈕按下時，相應(yīng)的按鈕變成青綠色，表示該呼梯按鈕已按下。電梯運行方向用紅色箭頭表示，圖中箭頭向上表示電梯正處于上行狀態(tài)中。其中包括上行、下行顯示及LED層樓位置的顯示。此外，還有手動開門和關(guān)門按鈕，以滿足乘客的需求。異步電機從靜止狀態(tài)過渡到穩(wěn)定運行狀態(tài)的過程稱為異步電機的啟動過程。起動時，電機定子繞組接成星形聯(lián)結(jié)，起動后改接成三角形聯(lián)結(jié)，如圖33所示。M3～L1L2L3FUKM1KM2FR制動時采用能耗制動，接觸器KM3觸點斷開、KM7閉合，電機在斷開交流電源的同時，在定子兩相上通入直流電流，直流電流通過定子繞組，便在電機內(nèi)建立一個位置固定、大小不變的恒定磁場。在制動過程中，電機的轉(zhuǎn)速不斷下降，電機不斷吸收系統(tǒng)存儲的機械能，并把它轉(zhuǎn)換成電能消耗在轉(zhuǎn)子電路的電阻上。接觸器KM1閉合，門電機正轉(zhuǎn)，電梯門打開。 變頻器調(diào)速 變頻器的結(jié)構(gòu)和變頻調(diào)速的特點變頻器主要有以下幾部分組成：（1）整流單元，即三相橋式不可控整流電路。大功率開關(guān)多為IGBT模塊。（4）計算機控制單元，用于控制整個系統(tǒng)的運行，是變頻器的核心。（6）控制電路接線端子，用于控制變頻器的啟動、停止、外部頻率信號給定及故障報警輸出等。（8）冷卻風扇，用于變頻器的通風。在變頻調(diào)速中使用最多的變頻調(diào)速器是電壓型變頻調(diào)速器[12]，由整流器、濾波系統(tǒng)和逆變器三部分組成。由電工原理可知電機的轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，通過變頻器可任意改變電源輸出頻率從而任意調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)平滑的無級調(diào)速。它的特點是調(diào)速平滑、調(diào)速范圍寬、效率高特性好、結(jié)構(gòu)簡單、機械特性硬、保護功能齊全，運行平穩(wěn)安全可靠，在生產(chǎn)過程中能獲得最佳速度參數(shù)，是理想的調(diào)速方式。4. 電梯PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計 PLC單臺電梯控制系統(tǒng)的工作流程圖41為PLC單臺電梯控制系統(tǒng)工作流程圖，從圖中可知控制一臺電梯正常工作，主要需要如下信號：控制信號、層樓信號、指令信號、召喚信號和消防信號。來自井道行程開關(guān)的層樓信號進行層樓定位并參與自動定向，同時顯示所在層樓位置。這兩種信號也參與自動定向，和層樓信號一同對電梯進行運行控制，包括開／關(guān)門、上／下行和停站。運行控制電梯的同時進行運行顯示和驅(qū)動電動機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，即電梯上行或下行[14]。 輸入/輸出信號的確定名稱：輸入點：名稱：輸入點：一層上行召喚按鈕X00一樓樓層信號觸點X20二層上行召喚按鈕X01二樓樓層信號觸點X21二層下行召喚按鈕X02三樓樓層信號觸點X22三層上行召喚按鈕X03四樓樓層信號觸點X23三層下行召喚按鈕X04五樓樓層信號觸點X24四層上行召喚按鈕X05轎箱內(nèi)一層呼鈕X30四層下行召喚按鈕X06轎箱內(nèi)二層呼鈕X31五層下行召喚按鈕X07轎箱內(nèi)三層呼鈕X32消防按鈕X10轎箱內(nèi)四層呼鈕X33消防開門按鈕X11轎箱內(nèi)五層呼鈕X34門機械感應(yīng)觸點（門自動重開）X12一樓減速觸點X40轎箱內(nèi)開門開關(guān)X13二樓減速觸點X41消防關(guān)門按鈕X14三樓減速觸點X42轎箱內(nèi)關(guān)門開關(guān)X15四樓減速觸點X43開門極限觸點X16門閉合觸點X44關(guān)門極限觸點X17表41 輸入信號地址先考察電梯轎廂內(nèi)的操作。還有手動開門和關(guān)門按鈕，2個。5層電梯需5個行程開關(guān)來控制是否到了某一層，因此需5點輸入。消防按鈕1個，消防開門按鈕1個，關(guān)門1個。名稱：輸入點：名稱：輸入點：一層上行召喚指示Y00五樓樓層信號顯示Y16二層上行召喚指示Y01轎廂內(nèi)一樓按鈕顯示Y20二層下行召喚指示Y02轎廂內(nèi)二樓按鈕顯示Y21三層上行召喚指示Y03轎廂內(nèi)三樓按鈕顯示Y22三層下行召喚指示Y04轎廂內(nèi)四樓按鈕顯示Y23四層上行召喚指示Y05轎廂內(nèi)五樓按鈕顯示Y24四層下行召喚指示Y06電梯上行指示Y26五層下行召喚指示Y07電梯下行指示Y27電梯開門Y10拖動電機星形聯(lián)結(jié)Y30電梯關(guān)門Y11拖動電機三角形聯(lián)結(jié)Y31一樓樓層信號顯示Y12拖動電機正轉(zhuǎn)Y46二樓樓層信號顯示Y13拖動電機反轉(zhuǎn)Y47三樓樓層信號顯示Y14拖動電機減速Y40四樓樓層信號顯示Y15表42輸出信號地址各樓層乘客召喚時，按下的呼梯按鈕需顯示，所以有8個輸出點。樓層信號顯示5個，轎廂內(nèi)樓層按鈕顯示5個，電梯上行、下行指示輸出各1個，拖動電機星形、三角形聯(lián)結(jié)輸出各1個，拖動電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)輸出各1個，拖動電機減速輸出1個，共27個，如表42所示。該PLC既能滿足輸入輸出節(jié)點的需求，而且還留有一定的冗余量[16]，為以后電梯系統(tǒng)的擴展提供方便，具體的硬件連接圖[1718]如圖42所示。當電梯運行到呼梯樓層，而且外呼信號的方向與電梯運行方向一致時圖51 外呼信號登記與消除環(huán)節(jié)梯形圖基層和頂層不必考慮，因為它們的運行方向是確定的，即一樓只能選擇上行，五樓只能選擇下行，電梯將?？吭谠摌菍樱瑫r外呼信號應(yīng)被消除，相應(yīng)的指示燈也被熄滅。當按下某一外呼按鈕時，相對應(yīng)的外呼輔助繼電器M0～M7接通并自鎖，同時與外呼按鈕對應(yīng)的指示燈亮，表示該呼梯要求已被電梯接收并保持。外呼信號的消除環(huán)節(jié)是由樓層信號輔助繼電器[20]的常閉觸點與電梯運行方向輔助繼電器的常閉觸點并聯(lián)構(gòu)成的（M8為上行輔助繼電器，M9為下行輔助繼電器）。而當外呼信號的方向與電梯運行方向相反時，雖然電梯到達該樓層的時候，樓層信號輔助繼電器的常閉觸點斷開，但電梯運行方向輔助繼電器的常閉觸點未斷開，外呼輔助繼電器仍得電，外呼信號仍有效不會被清除。X10的常閉按鈕是消防按鈕，當消防按鈕按下時，所有的外呼登記與顯示信號都被清除。（1）電梯自動運行停層時的開門。（2）電梯關(guān)門過程中的重新開門。目前大多數(shù)電梯采用光幕或機械安全觸板進行檢測，自動發(fā)出重新開門信號，以達到重新開門的目的。有時電梯外乘客未進入電梯，而電梯卻在關(guān)門過程中，這時箱內(nèi)的人可以手動控制開門，讓電梯外的乘客進入。電梯到達某層站后，如果沒有人繼續(xù)使用電梯，電梯將?？吭谠搶诱敬?，若有人在該層站呼梯，電梯將首先開門，以滿足用梯的要求。（5）電梯消防時的開門。開門環(huán)節(jié)梯形圖如圖52所示，其中Y4Y47分別為電梯拖動電機正反轉(zhuǎn)輸出，只要電梯在運行過程中，那么電梯門就不能打開。X11是消防開門按鈕，它與消防按鈕X10串聯(lián)組成消防開門環(huán)節(jié)，兩者同時按下時電梯門打開。X12是電梯自動重開門觸點，因為有時乘客未進入電梯，而電梯已在關(guān)門過程中，為了防止乘客被夾在門中，在門上安裝機械安全觸板，當安全觸板使得X12接通時，M100得電并自鎖，電梯門又重新打開。其他都屬于呼梯開門，電梯到達某層后，如果沒有人繼續(xù)使用電梯，電梯將?？吭谠搶诱敬?，若有人在該層站呼梯，電梯將首先開門，X11X10M101Y46Y47M102X14X16M102M100M200X12X13X00M10X01M11X02X03M12X04X05M13X06X07M14M100X10M100Y10K100 T0圖52 開門控制環(huán)節(jié)梯形圖以滿足用梯的要求。 其中時間繼電器T0是用來控制關(guān)門的，電梯門打開的同時T0開始計時，時間為10S，也就是說10S后電梯門將自動關(guān)閉。X14是消防關(guān)門常閉觸點，在這里作用與M101相同。其整個流程指令表見表52表52 開門控制環(huán)節(jié)的指令表LD Y46；電梯運行時禁AND M11LD M100 ；開門自鎖OR Y47 止開門ORBANI X10OUT M102LD X03 ；三層上行開門ORBLD X11 ；消防開門OR X04 ；三層下行開門ANI M101 ；關(guān)門常閉AND X10AND M12ANI X14OR M200；停層開門ORBANI X16OR X12 ；自動重開LD X05 ；四層上行開門ANI M102OR X13 ；手動重