8层电梯的plc设计

基于PIC的控制系统设计——高层电梯

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I 摘 要

Ⅰ摘 要

随着现代城市的发展，高层建筑日益增多，电梯成为人们日常生活必不可少的代步工具。电梯性能的好坏对人们生活的影响越来越显著，因此必须努力提高电梯系统的性能，保证电梯的运行既高效节能又安全可靠。传统的电梯控制系统采用的是继电器逻辑控制电路，这种控制易出故障，维护不便，运行寿命短，占地空间大，正逐步被淘汰。

为了提高自动控制系统的可靠性和设备的工作效率，设计了一套以PLC为核心控制器的电梯自动控制系统，用来取代以往的较复杂的继电器—接触器控制。系统的核心部分（控制部分）使用了日本三菱公司生产的FX2N-128MR-001型PLC，因为在核心控制部分采用的是软件程序控制，从而在保证电梯正常运行这个要求的情况下，大大的提高了电梯故障检查与维修的方便性和容易性，同时还克服了手动操作所带来的一些人为干扰因素，取得了良好的预期效果。

关键字：PLC，电梯控制，梯形图

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II abstract

ⅡAbstract

With the development of modern cities, an increasing number of high-rise building, elevator become an indispensable means of transport of daily life. The quality of the lift performance of the impact on people's lives becoming more and more obvious, it must strive to improve the performance of elevator systems, and ensure the operation of the lift is safe, reliable and energy efficient. The traditional elevator control system uses logic of the relay to control circuit, this kind of controls easily to be crash, maintains inconveniently, the movement life is short, and that occupying a large area of space, it being eliminated gradually.

For raising the credibility of the automatic control system and the work efficiency of the equipments, design a set of take PLC as the core controller of the elevator auto control system, using to replace former more complicated of after electric appliances-the contact machine control. The core part(control part) of the system used a Japanese Mitsubishi company to produce of the FX2N – 128MR-001 type PLC is the software procedure control in the core because of what to control the part adoption, thus Be promising the elevator circulates normally under the circumstance of[with] this request, raised elevator to break down check and the convenience and easy for maintain consumedly, still overcame to move an operation some artificial interference factors bring in the meantime, obtain the good results.

Keywords：PLC, elevator controlling system design, ladder diagra

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目 录

目 录

Ⅰ摘 要 ............................................................................................................................. 2 ⅡAbstract ........................................................................................................................... 3 1 绪论 ................................................................................................................................. 6

1.1设计的研究背景及意义 ....................................................................................... 6 1.2电梯的国内外发展状况 ....................................................................................... 6 1.3常用的控制系统及特点 ....................................................................................... 7

1.3.1继电器控制系统 ........................................................................................ 7 1.3.2微机控制系统 ............................................................................................ 8 1.3.3可编程控制器系统 .................................................................................... 9 1.4 PLC在电梯控制中的应用以及发展前景 .......................................................... 9 1.5 电梯的功能要求 ................................................................................................ 11 1.6设计的研究内容 ................................................................................................. 12 2 控制对象介绍 ............................................................................................................... 13

2.1电梯简介绍 ......................................................................................................... 13 2.2 电梯的主要组成部分 ........................................................................................ 14 2.3 电梯的安全保护装置 ........................................................................................ 14 2.4电梯的安全运行有以下一些主要控制要求 ..................................................... 14 3 硬件设计 ....................................................................................................................... 18

3.1 可编程控制器（PLC）的选型 ........................................................................ 18 3.2 交流双速电梯的主电路 .................................................................................... 18 3.3 门机电路、抱闸电路、门锁及安全运行电路 ................................................ 20 3.4 PLC的选型及输入输出端口的安排 ................................................................ 21 4 软件设计 ....................................................................................................................... 26

4.1 软件设计流程 .................................................................................................... 26 4.2开关门环节 ......................................................................................................... 27 4.3信号的产生与消除环节 ..................................................................................... 29

4.3.1层楼信号产生与消除环节 ...................................................................... 29 4.3.2停层信号的登记与消除环节 .................................................................. 32

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目 录

4.3.3外呼信号的登记与消除环节 .................................................................. 35 4.4电梯的定向环节 ................................................................................................. 39 4,5起动、稳速运行、制动加速环节 ..................................................................... 44

4.5.1自动运行时起动、加速和稳定运行环节 .............................................. 44 4.5.2车制动环节 .............................................................................................. 45

5 结 论 ..................................................................................................................... 52 6 参考文献 ..................................................................................................................... 53 7 致 谢 ......................................................................................................................... 54 附录 ................................................................................................................................... 55

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1 绪 论

1 绪论

1.1设计的研究背景及意义

随着科学技术日新月异地发展，人们物质文化生活水平的逐步提高，高层建筑业得以迅速发展，大批的高楼大厦拔地而起，十几层至几十层的宾馆、饭店、办公楼、住宅楼如雨后春笋。伴随建筑业的发展，为建筑内提供上下交通运输的电梯工业也在日新月异地发展着。电梯已不仅是一种生产环节中的重要设备，更是一种工作和生活中的必需设备，完全可以预想到，随着社会的发展，电梯产品在人们物质文化生活中的地位将和汽车一样，成为重要的垂直运输设备之一。

继电器组成的顺序控制系统是最早的一种实现电梯控制的方法。但是，进入九十年代，随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高，继电器控制的弱点就越来越明显。可编程序控制器(PLC)最早是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。鉴于其种种优点，目前，电梯的继电器控制方式己逐渐被PLC控制所代替。同时，由于电机交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方式己由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速。因此，PLC控制技术加变频调速技术己成为现代电梯行业的一个热点。

总之，电梯的控制是比较复杂的，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，随着PLC应用技术的不断发展，将使得它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠，抗干扰性能增强、机械与电气部件有机地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。因此，它已经成为电梯运行中的关键技术。

1.2电梯的国内外发展状况

在经济不断发展，科学技术日新月异的今天，楼的高度已和经济发展同样的速度成长起来。作为建筑的中枢神经，电梯起着不可或缺的作用，电梯作为建筑物内的主要运输工具，像其他的交通工具一样，已经成为我们日常生活的一个不可缺少的组成部分。

一个国家的电梯需求总量，主要受其经济增长速度、城市化水平、人口密度及数量、国家产业结构等综合因素的影响。在全球经济持续低迷的情况下，我国国民经济仍然以较高的速度持续增长，城市化水平不断提高。上世纪80年代以来，随着经济建设的持续高速发展，我国电梯需求量越来越大。总趋势是上升的，目自口进入了“第三次浪潮”，

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1 绪 论

2004年总产量超过了8万台，而且目前还没有减速的迹象。从1949年建国以来全国共生产安装了6l万多台电梯。尽管如此，我国的电梯远未达到饱和的程度。全世界平均1000人有l台电梯，我国如果要达到这个水准，还需要增加70万台。到那时候，全国在用电梯将达到130万台，每年仅报废更新就需要6万台。到2005年，中国电梯的年产量达到13．5万台，与1980年相比，25年增长了59倍，产量每年平均增长17．8％。2005年安装验收电梯124465台，截至05年底，我国的在用电梯总数已达651794台。如此庞大的市场需求为我国电梯行业的发展创造了广阔的舞台!

我国电梯行业已经具备了很强的生产能力。兴旺的电梯市场吸引了全世界所有的知名电梯公司，美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、同本三菱、日立、东芝、富士达等13家大型外商投资公司在国内的市场份额达到了74％”。目前国内市场需要的电梯产品，我国电梯行业几乎全部可以生产，不但大量替代了进口，而且有一定的出口。国产电梯的技术水平和产品质量正在稳步提高。自1985年我国参加了国际标准化组织ISO／TCl78以来，先后等同或等效采用了一批国际标准和先进国家的标准。标准的高起点使我国电梯行业在技术上居于有利地位。许多新技术和新产品，如无机房电梯、无齿轮曳引机、永磁同步拖动技术、远程监控技术等，国际上也是刚刚出现，我国就有许多企业可以生产了。国产电梯以其高质量，低成本的优势赢得了越来越多的国内外客户，为逐步进入国际市场创造了有利条件。

中国电梯在亚洲市场占有越来越重要的位置，每年销售量己达l万台左右，约占亚洲市场的1/50，一些合资企业在出口创汇方面也做出了贡献。当今世界，电梯的生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度的标志之一。在一些发达的工业国家，电梯的使用相当普遍。

1.3常用的控制系统及特点

1.3.1继电器控制系统

在工农业、交通运输业等部门中，使用着各种各样的生产机械，它们大都以电动机作为动力进行拖动。电动机是通过某种自动控制方式来进行控制的，最常见的是继电器控制方式。其作用是:实现对电力拖动系统的启动、调速、反转和制动等运行性能的控制；实现对拖动控制系统的保护，满足生产工艺的要求；实现生产过程自动化。

在电梯的控制中，继电器控制系统有以下优点：

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1 绪 论

（1）、所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路简单，电路图较直观形象，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人掌握。

（2）、系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。 （3）、大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格便宜。

（4）、多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，已形成系列化产品，技术资料图纸齐全，熟悉掌握的人员较多。

尽管继电器控制系统有以上很多优点，但电梯继电器控制系统仍存在许多问题，主要有：

（1）、系统触点繁多，接线复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高。

（2）、普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高。

（3）、由于采用固定接线形式，通用性和灵活性较差，不易改变。 （4）、系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。

（5）、由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高，而且检查故障困难，费时费工。

电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员带来不便和惊扰。且电梯一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故。

1.3.2微机控制系统

随着计算机技术的发展，微型计算机在工业控制系统中得到了广泛的应用。在电梯控制上采用微型计算机控制方式越来越受到人们的重视。微机的功能很多，在电梯的控制上主要作用是：取代全部或部分的继电器；取代传统选层方法，结合光电编码器实现了数字选层；实现复杂的调配管理。

微机控制系统用于电梯的控制中，有许多优点，如下所示：

（1）、采用无触点逻辑线路，以提高系统的可靠性，降低维修费用，提高产品质量。 （2）、可改变控制程序，灵活性大；可适应各种不同的要求，实现控制自动化。 （3）、可实现故障显示及记录，使维修简便，减少故障时间，提高运行效率。

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1 绪 论

（4）、微机控制装置体积小，可减少控制装置占地面积。 （5）、用微机实现群控管理，合理调配电梯运行效率，节约能源。

采用微机控制系统，电梯附加功能的实现，主要依靠软件来实现，这就要求工作人员对程序的掌握很熟悉，而这恰恰是我国的薄弱之处。

1.3.3可编程控制器系统

在当今时代由于工业自动化程度的不断提高对自动化控制的要求也日趋增加，PLC则能在很大程度上很广的范围内实现自动化控制。由于PLC具有优良的技术性能，因此它一问世就很快得到了推广应用。现在PLC作为用于工业生产过程控制的专用计算机，与商家、家用的微机不同，由于控制对象的复杂性，使用环境的特殊性和工作运行的连续性，使其在设计上有许多特点。

（1）、可靠性高，抗干扰能力强； （2）、编程方法简单、直观； （3）、体积小、耗能低、重量轻；

（4）、硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强； （5）、控制程序可变，具有良好的柔性； （6）、维修工作量小、维护方便； （7）、接口模块功能强、品种多。

1.4 PLC在电梯控制中的应用以及发展前景

目前，在电梯的控制方式上，主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种。而PLC实际上是一种专用计算机，它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务，而且依靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能运行，否则电梯不会工作；又由于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元，即无线圈又无触点，使用次数不受，属无触点运行，因此，它比继电器控制有着明显的优越性，运行寿命更长，工作更加可靠安全，自动化水平更高。PLC控制是三种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式，它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代，是电梯控制系统中理想的控制新技术。

随着科技的进步，电梯也更加安全、舒适。然而，人们的追求并没有就此停止下来，

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1 绪 论

仍在不断地进行研究改进。绿色是和平，绿色是天然，绿色是和谐。电梯是载人的机电设备，要实现“绿色”，也就是强调电梯更舒适、更安全地为人类的生产和生活服务，强调电梯与环境的协调与和谐。

(1)智能化。我们这罩所说的智能化电梯是传统的人工智能是无法胜任的。传统的智能控制是一种技术的事先安排，说到底是一种程序控制，是一种周期性的系统自动控制，实际上还算不上智能。而真正的智能电梯应更具人性化特点，不仅具有传统的人工智能的所有优点，而且还有传统的人工智能无法比拟的东西，具有动念和随机处理各种问题的能力，诸如能根据轿厢内的情况和各层的候梯信息，自动地制定每次最优的运动速度和停车；自动选择运动方面；双向语音交流；到达目的层的语音提示等，让乘客有更多的主动性，使大楼交通运输实现真正的人机对话。智能化要求电梯有自动安全检测功能，让电梯自己能够检测到电梯的故障所在，并及时报警予以排除。

(2)安全。运行安全是电梯的根本和关键。可以说，电梯的全部其他工作都是以此为中心展开的，使电梯安全运行更有保障。运行安全不仅要消除电梯启动时较强的电磁辐射，使用安全材料和运行稳定，而且要有一种良好的视觉效果，让每一位乘客在宽敞、明亮轿厢内有安全、舒适的好心情。同时，电梯运行安全也要求电梯在运行中发生故障时，不但要使乘客容易与外界沟通联系，而且电梯本身应当能自动播放让乘客感到放松的音乐，彻底消除产生紧张不安的情绪。当小孩和老人乘坐时，电梯对他们应给予一种如同家人般的照顾，不但让老人和孩子感到方便和舒适，而且更让其家人感到放心。电梯运行安全还要求电梯有自动休眠功能，使电梯在保证运行效率最高的同时，使电梯能最大限度地得到休眠。

(3)与环境的协调和平衡，包括以下几个方面：

①视觉协调。有人曾经做过环境色彩是否对人有影响的研究。该研究发展：视觉不协调的环境色彩对人的情绪、精神影响非常大。色彩宜人，格调高雅，制作精良的电梯，乘客自然会有一种安全的感觉，有一种视觉上的舒适。用料低廉，款式陈旧，色彩沉闷，甚至破破烂烂的电梯，乘客视觉协调无从谈起，乘坐电梯的第一感觉就是不安全。国内的许多电梯公司对此的重视是远远不够的，甚至不少通过引进国外技术国产化的电梯也显露出一副土生土长的容貌。

②消除电磁辐射。如前所述，由于电梯是大楼里频繁起制动的大容量电器是电磁干扰的元凶，所以绿色电梯必须是一个达到自身对大楼电磁干扰最小，而又不被其他电磁

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1 绪 论

干扰影响的建筑机电设备。这样不仅可以保证乘客的身心健康，而且也可以保证大楼、大厦中的大楼的办公自动化(0A)、楼宇自动化(BA)、通讯自动化(CA)的正常运转。

③舒适感。通过采用高载频波矢量静音变频器，可降低噪声变换频率及电压。以CPU控制电压及频率的连续变换方式，按人体生理适应要求，利用计算机优化设计而成的理想运行曲线，实现更稳定、更舒适的运行。

对现代化电梯性能的衡量，主要着重于可靠性、安全性和乘坐的舒适性。此外，对经济性、能耗、噪声等级和电磁干扰程度等方面也有相应要求。随着时代的发展，对人在与外界隔离封闭的电梯轿厢内，心理上的压抑感和恐惧感也有所考虑。因此，提倡对电梯进行豪华性装修，比如：轿厢内用镜面不锈钢装潢、在观光电梯井道设置宇宙空间或深海景象：进而主张电梯、扶梯应与大自然相协调，在扶梯的周围种植花草；在轿厢壁和顶棚装饰某些图案甚至是有变化的图案，并且在色彩调配上要令人赏心悦目；在轿厢内播放优美的音乐，用以减少烦躁；在轿厢内播放电视节目，乘客可收看天气预报、新闻等。

1.5 电梯的功能要求

图1-1信号控制系统

（1）电梯运行到指定位置后应具有手动或自动开/关门的功能。

（2）利用指示灯显示电梯轿厢外的呼唤信号、电梯轿厢内的指令信号和电梯的到

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1 绪 论

达信号。

（3）能自动判断电梯的运行方向，并发出响应的指示信号。

（4）电梯的上行下行有一台交流双速电机牵引。电机正传，电梯上升；电梯反转， 电梯下降。

（5）电梯轿厢门由另一台小功率电机驱动。电机正传，轿厢门打开；电机反转， 轿厢门关闭。

（6）每一层楼设有呼叫按钮；轿厢内设有开关轿厢门按钮；轿厢内的层面指令按。 （7）电梯启动、运行、到站实现速度调节。

（8）行车时，门厅和轿厢都不能开门；开门之后不能停车，有门锁连锁保护平层时可自动开门、手动开门，夹人时自动开门。

1.6设计的研究内容

我国国产电梯多为继电器和PLC控制方式，继电器逻辑控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作寿命短等缺陷， PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。对比电梯的各种控制系统PLC更能适合当今现状的需求，本设计基于PLC实现八层载客电梯的控制系统设计。

设计的主要内容如下：

首先对电梯系统及可编程控制器（PLC）作了比较全面的总结和介绍。接着阐述了电梯控制系统的分类及特点，电梯的控制系统分为调速和信号控制两大部分。确定了系统的总体结构，由 PLC 来实现电梯信号控制，通过双速电机、PLC选型、I/O 点数分配等完成系统硬件开发；同时，在分析电梯系统的软件设计方法基础上，设计出了软件流程图，提出了模块化编程思想，完成系统的软件开发。

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2 控制对象介绍

2 控制对象介绍

2.1电梯简介绍

电梯是一种特殊的起重运输设备，有轿厢及配重 拖动电机及减速传动机械 井道及井道设备 召唤系统及安全装置构成。轿厢是载人或装货的部位，配重是为了改变电梯电机负载的特性以提高电梯的安全性而设置的。图2-1是电梯拖动系统示意图，图中可见电梯的轿厢及配重分系在钢丝绳的两端，钢丝绳跨挂在曳引轮上，曳引轮经减速器机构由电机拖动，形成轿厢的上下运动。

图2-1 电梯拖动系统示意图

1—电动机；2—减速机构；3—曳引轮；4—钢绳；5—轿箱；6—配重

井道指建筑物中用于安装电梯并提供电梯运行的通道，轿厢及配重都是在井道中运行的。井道在各楼层设有门厅及呼梯设备。门厅有门厅门，厅门顶部装有层楼指示灯，用于指示电梯的运行方向及电梯所在的位置。门厅里还设有呼梯盒，用于在每层站召唤电梯。呼梯盒常安在厅门外离地面1米左右的墙壁上，基站与顶站只有一个按钮，中间层站有上呼与下呼两个按钮，按钮下带有呼梯记忆灯。基站的呼梯盒上还设有钥匙开关，供司机开关电梯。为了实现轿厢的正常运行及准确停车，井道中往往要安装许多定位装置及安全设备。井道的顶部和底部还设有冲顶及蹲底的缓冲设备。

轿厢中设有自动门机，用来完成电梯的开门及关门任务。电梯门分厅门及轿门，当电梯停靠某层时，此层的厅门在轿门的带动下开启及关闭。电梯的操纵箱也安装在轿厢内，供司机及乘客对电梯发布动作命令。上面设有与电梯层站数相同的内选层按钮（带内选指示记忆灯），上下行启动按钮（带上下行指示记忆灯），开关按钮，急停按钮，层楼指示灯的控制开关，电梯运行状态选择钥匙开关（选择电梯是自动运行 司机状态下

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2 控制对象介绍

运行，还是检修状态）等。

2.2 电梯的主要组成部分

（1） 曳引部分：通常有曳引机和曳引钢丝绳组成。电动机带动曳引机旋转 使轿厢上下运动。

（2） 轿厢和厅门：轿厢由轿架，轿底，轿壁和轿门组成；厅门一般有封闭式、 中分式、双折中分式和直分式等。

（3） 电器设备及控制装置：有曳引机，选层器传动及控制柜、轿厢操纵盘、 呼梯按钮和厅外指示器组成。

（4） 其它装置：对重装置、补偿装置等。

2.3 电梯的安全保护装置

（1） 电磁制动器：装于曳引机轴上，一般采用直流电磁制动器，启动时通电 松闸，停层后断电制动。

（2） 强迫减速开关：分别装于井道的顶部和底部，当轿厢驶过端站换速未减 速时，轿厢上撞块就触动此开关，通过电器传动控制装置，使电动机强迫减速。

（3） 限位开关:当轿厢经过端站平层位置后仍未停车，此限位开关立即动作，切断电源并制动,强迫停车。

（4） 行程极限保护开关： 当限位开关不起作用，轿厢经过端站时，此开关动作。 （5） 急停按钮：装于轿厢司机操纵盘上，发生异常情况时，按此按断电 源，电磁制动器制动，电梯紧急停车。

（6） 厅门开关：每个厅门都装有门锁开关。仅当厅门关上才允许电梯启动； 在运行中如出现厅门开关断开，电梯立即停车。

（7） 关门安全开关：常见的是装于轿厢门边的安全触板，在关门过程中如安 全触板碰到乘客时，发出信号，门电机停止关门，反向开门，延时重新开门，此 外还有红外线开关等。

（8） 超载开关：当超载时轿底下降开关动作，电梯不能关门和运行。 （9） 其它的开关：安全窗开关，钢带轮的断带开关等。

2.4电梯的安全运行有以下一些主要控制要求

1.电梯位置的确定与显示

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2 控制对象介绍

拽引电机引导轮对重磁铁板平层感应器上磁铁板厅门下磁铁板轿门

电梯的平层,停层装置示意图图2-2 电梯的平层、停层装置

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2 控制对象介绍

轿厢中的乘客及门厅中的等待电梯的人都需要知道电梯的位置，因而轿厢及门厅中都设有以楼层标志的电梯位置。电梯的运行还需要更加准确的电梯位置信号，以满足制动停车等控制的要求。传统电梯的位置信号一般由设在井道中的位置开关，如磁感应器提供，当轿厢上设置的隔磁板插入感应器时，发出位置信号，并启动楼层指示（见图2-2）。

2.轿厢内的运行命令及门厅的召唤信号

司机及乘客可按下轿厢内操作盘上的选层按钮选定电梯运行的目的楼层，此为内选信号。按钮按下后，该信号应被记忆并使相应的指示灯电亮。在门厅等候的电梯的乘客可以按门厅的上行或下行召唤信号，此为外唤信号。该信号也需要记忆并点亮门厅的上行或下行指示灯，这些保持信号在要求得到满足时应能自动消号。

3.电梯自动运行时的信号响应

电梯自动运行时应根据内选及外唤信号，决定电梯的运行方向及在哪些站点停站。一般情况下电梯按先上后下的原则安排运送乘客的次序，而且规定在运行方向确定之后，不响应中途的反向呼唤要求，直到到达本方向的最远信号站点才开始返程。

4.轿厢的启动与运行

轿厢在运动方向确定，轿厢门已关好时启动运行，运行的初始阶段是加速运行阶段，其后是稳定运行阶段。

5.轿厢的平层与停车

轿厢运行后需确定在哪一层站停车，平层即指停车时，轿厢的底与门厅“地平面”应相平齐，一般都有具体的平层误差规定，如平层时两平面相差不得超过5毫米。平层停车过程需在轿厢底面与停车楼面相平之前开始，先是减速，再是制动，以满足平层的准确性及乘客的舒适感。传统电梯的平层开始信号由平层感应器发出。如图2所示，上平层感应器KR11及下平层感应器KR12装在轿厢顶部，隔磁板安装在井道壁上。上行时，KR12首先插入隔磁板，发出减速信号，电梯开始减速，至KR12插入隔磁板时，发出开门及停车信号，电动机停车，抱闸抱死；下行时KR11首先插入隔磁板，发出减速信号，电梯开始减速，至KR11插入隔磁板时，发出开门及停车信号。

6.安全保护

电梯的安全保护很多，如前面提到的冲顶与蹲底，断钢丝绳，轿厢内人员的跌落逃生等保护，还有消防运行等多项。

除了控制要求外，电梯常见的工程问题还涉及电梯的拖动设备及拖动控制方式。电

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2 控制对象介绍

梯的提升机构，齿轮曳引轮主要由驱动电动机 电磁制动器（也称电磁抱闸） 减速器及曳引轮组成。驱动电机可以是直流电动机也可以是交流电动机。为了满足电梯的运行过程中速度变化的要求，在应用变频前，电梯交流拖动多使用多绕组变速电机，变频器诞生以来，已有越来越多的电梯采用变频驱动。采用变速电机时，电机的正反向运转使用接触器换向，启动调速采取改变电机绕组及切换电机绕组中所串电阻实现。采用变频调速时，电机换向及变速都通过变频器控制端子实现。在这两种拖动方式中，电磁抱闸都是很重要的，它是电机制动的主要设备，抱闸要求有足够的制动力，抱闸一般在通电时打开，断电时闸死。

电梯还有一些高层次的性能指标，如电机加减速曲线控制及高准确度的平层控制要求等，前者涉及电梯运行过程中的加速大小，关系到乘客的舒适感，后者涉及乘客数量变化对准确平层的影响。

总之，电梯的控制是比较复杂的，在计算机诞生前，电梯使用继电接触器控制的时代，很难生产出质量优良的电梯，而现在，可编程控制的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。随着PLC应用技术的不断发展，它已经成为电梯运行中的关键技术。

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3 硬件设计

3 硬件设计

3.1 可编程控制器（PLC）的选型

考虑到本次设计的电梯系统有八层，且开关量居多，模拟量较少；对于开关量控制为主的系统而言，一般PLC的响应速度足以满足控制的要求，在小型 PLC 中整体式比模块式的价格便宜，体积也 ，综合 考虑后，系统选择了日本三菱公司生产的 FX2N 系统

FX2N 系统PLC 具有以下几方面的优点：

1）FX2N 配置灵活，除主机单元外，还可扩展 I/O 模块，A/D 模块，D/A 模块和其它特殊功能模块。

2）FX2N 指令功能丰富，有各种指令 107 条，且指令执行速度快。

3）FX2N 可用内部辅助继电器 M，状态继电器 S，定时器 T，寄存器 D，计数器的功能和数量满足了系统控制要求的需要。

4）FX2N 的编程可用编程器，也可以在 PC 机上使用三菱公司的专用编程软件包。

3.2 交流双速电梯的主电路

图3-1 是交流双速电梯的主电路图。图中M1为电梯专用型双速笼型异步电动机；KM1、KM2 为电动机正反转接触器，用以实现电梯上、下行控制；KM3、KM4为电梯高低速运行接触器，用以实现电梯的高速或者低速运行；KM5 为启动加速接触 器；KM6、KM7、KM8为减速制动接触器，用以调整电梯制动时的加速度；L1、L2与R1、R2为串入电动机定子电路中的电抗和电阻，当KM1或者KM2与KM3通电吸合时， 电梯将进行上行或下行启动，延时后 KM5 通电吸合，切除R1、L1，电梯将转为上行 或下行的稳速运行；当电梯接收到停层指令后，KM3断电释放，KM4通电吸合，电 机转为低速接法，接入阻抗制动，实现上升与下降的低速运行，且KM6-KM8依次通电吸合，用来控制制动过程的强度，提高停车制动时的舒适感；至平层位置时， 接触全部断电释放，抱闸抱死，电梯停止运行。

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3 硬件设计

图3-1 交流双速电梯主电路

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3 硬件设计

3.3 门机电路、抱闸电路、门锁及安全运行电路

图 3-2 为电梯的门机、抱闸、门锁及安全运行电路。门电动机为他励直流电 动机，可由KM9、KM10控制其正反转。KM9接通时，电阻R2与电动机电枢并联，电流由电枢左端流向右端，电动机正转实现开门，压下SQ8时，R2部分被短接， 实现开门调速。KM10 接通时，电动机将反转，实现关门，并由SQ9、SQ10与R3一起实现关门调速。

当电梯上下运行时，抱闸应打开，其线圈应通电。电梯停止运行时，抱闸应抱 死，其线圈应断电。将所有厅、轿门开关串联在一起，控制门锁继电器KA1，实现 全部门关闭后电梯才能运行的控制。将安全窗开关、安全钳开关、限速器开关、 轿内急停开关、上下强迫停止开关、基站开关梯开关以及热继电器触点 FR1、FR2

+SQ11SQ1R1KM1KM2SQ8SQ12SQ2SQ13SQ3SQ14SQ4SQ15SQ19SQ16SQ20SQ17KM9KM9YBR4SQ18KA1SA2FR1FR2KA2KM9R2110vM2M2R3SQ10SQ9KM10KM10_

图 3-2电梯的门机、抱闸、门锁及安全运行电路

KM1020

3 硬件设计

3.4 PLC的选型及输入输出端口的安排

为了便于对电梯的工作原理及 PLC 系统进行分析，现列出电梯所用电器元件表

表1 I/O点分配

输入信号

名称 门锁 自动运行按钮 检修开关 开门按钮 关门按钮 上行启动按钮 下行启动按钮 基站开关 超重感应开关 开门到位开关 关门到位开关 上行限位开关 下行限位开关 一楼内选指令登记 二楼内选指令登记 三楼内选指令登记 四楼内选指令登记 五楼内选指令登记 六楼内选指令登记 七楼内选指令登记 八楼内选指令登记

一层感应器 二层感应器 三层感应器

代号 KA1 SA1-1 SA1-2 SB1 SB2 SB3 SB4 SQ5 9KR SQ6 SQ7 SQ19 SQ20 SB5 SB6 SB7 SB8 SB9 SB10 SB11 SB12 1KR 2KR 3KR

编号

名称

输出信号

代号 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 KM6 KM7 KM8

超重接触器 开门接触器 关门接触器

HA KM10 KM11 HL1 HL2 HL3 HL4 HL5 HL6 HL7 HL8 HL9 HL10 HL11 HL12 HL13

编号 Y000 Y001 Y002 Y003 Y004 Y005 Y006 Y007 Y008 Y009 Y010 Y011 Y012 Y013 Y014 Y015 Y016 Y017 Y018 Y019 Y020 Y021 Y022 Y023

21

X000 电动机正转接触器 X001 电动机反转接触器 X002 X003

高速接触器 低速接触器

X004 启动加速接触器 X005

X006 制动加速接触器 X007 X008 X010 X011

X012 一楼楼层指示灯 X013 二楼楼层指示灯 X014 三楼楼层指示灯 X015 四楼楼层指示灯 X016 五楼楼层指示灯 X017 六楼楼层指示灯 X018 七楼楼层指示灯 X019 八楼楼层指示灯 X020 X021

上行指示灯 下行指示灯

X022 一楼内选记忆灯 X023 二楼内选记忆灯 X024 三楼内选记忆灯

3 硬件设计

输入信号 名称

四层感应器 五层感应器 六层感应器 七层感应器 八层感应器

代号

编号

名称

4KR X025 四楼内选记忆灯 5KR X026 五楼内选记忆灯 6KR X027 六楼内选记忆灯 7KR X028 七楼内选记忆灯 8KR X029 八楼内选记忆灯

输出信号

代号 HL14 HL15 HL16 HL17 HL18 编号 Y024 Y025 Y026 Y027 Y028 一层厅外上升呼梯按钮二层厅外上升呼梯按钮二层厅外下降呼梯按钮三层厅外上升呼梯按钮三层厅外下降呼叫按钮四层厅外上升呼叫按钮四层厅外下降呼叫按钮五层厅外上升呼叫按钮五层厅外下降呼叫按钮六层厅外上升呼叫按钮六层厅外下降呼叫按钮七层厅外上升呼叫按钮七层厅外下降呼叫按钮八层厅外下降呼叫按钮关门感应器 上平层感应器 下平层感应器 电源开关 安全窗开关 安全钳开关 限速器开关 轿内急停开关 开门调速开关

1SB1 X030 2SB1 X031 2SB2 X032 3SB1 X033 3SB2 X034 4SB1 X035 4SB2 X036 5SB1 X037 5SB2 X038 6SB1 X039 6SB2 X040 7SB1 X041 7SB2 X042 8SB2 X043 KR10 X044 KR11 X045 KR12 X046

SQ SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SQ8

一层上呼指令登灯 二层上呼指令登灯 二层下呼指令登灯 三层上呼指令登灯 三层下呼指令登灯 四层上呼指令登灯 四层下呼指令登灯 五层上呼指令登灯 五层下呼指令登灯 六层上呼指令登灯 六层下呼指令登灯 七层上呼指令登灯 七层下呼指令登灯 八层下呼指令登灯

关门调速开关 1-8楼厅门锁开关

电动机过载保护热继电器运行状态选择钥匙开关 基站开关钥匙开关 安全运行按钮

HL19 HL20 HL21 HL22 HL23 HL24 HL25 HL26 HL27 HL28 HL29 HL30 HL31 HL32

SQ9，SQ10 SQ11-SQ18 FR1,FR2 SA1 SA2 KA2

Y029 Y030 Y031 Y032 Y033 Y034 Y035 Y036 Y037 Y038 Y039 Y040 Y041 Y042

22

3 硬件设计

表2 内部继电器地址分配表

PLC内部继电器地址 M100 M101 M102 M103 M104 M105 M106 M107 M110 M111 M112 M113 M114 M115 M116 M117 M120 M121 M122 M123 M124 M125 M126 M127 M130 M131 M132 功能 开门辅助继电器 关门辅助继电器 自动运行时开门禁止 定上行辅助继电器 定下行辅助继电器 停车辅助继电器 制动过程辅助继电器 停层辅助继电器 1楼楼层辅助继电器 2楼楼层辅助继电器 3楼楼层辅助继电器 4楼楼层辅助继电器 5楼楼层辅助继电器 6楼楼层辅助继电器 7楼楼层辅助继电器 8楼楼层辅助继电器 内选1层辅助继电器 内选2层辅助继电器 内选3层辅助继电器 内选4层辅助继电器 内选5层辅助继电器 内选6层辅助继电器 内选7层辅助继电器 内选8层辅助继电器 1层上行辅助继电器 2层上行辅助继电器 2层下行辅助继电器 23

3 硬件设计

M133 M134 M135 M136 M137 M138 M139 M140 M141 M142 M143 M150 M151 M152 M153 M154 M155 M156 M157 M158 M159 M160 M161,M162 M163,M1 T50 T51 T52~ T54

3层上行辅助继电器 3层下行辅助继电器 4层上行辅助继电器 4层下行辅助继电器 5层上行辅助继电器 5层下行辅助继电器 6层上行辅助继电器 6层下行辅助继电器 7层上行辅助继电器 7层下行辅助继电器 8层下行辅助继电器 1层停车复位/触发 2层停车复位/触发 3层停车复位/触发 4层停车复位/触发 5层停车复位/触发 6层停车复位/触发 7层停车复位/触发 8层停车复位/触发 停层开门 上平层感应辅助继电器 下平层感应辅助继电器 上行辅助继电器 下行辅助继电器 停层时间计时 启动延时 减速延时 综合考虑输入输出要求，估计需要 PLC 输入输出88点左右。因此，采用三菱FX2N-128MR-001 可编程控制器完成本次设计。其输入输出接口电路如图 3-3 所示

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3 硬件设计

安全运行门锁自动检修开门关门上行启动下行启动基站超重检测开门到位开门到位关门到位上行限位下行限位1楼内选按钮2楼内选按钮3楼内选按钮4楼内选按钮5楼内选按钮6楼内选按钮7楼内选按钮8楼内选按钮1楼感应2楼感应3楼感应4楼感应5楼感应6楼感应7楼感应8楼感应1楼上行按钮2楼上行按钮2楼下行按钮3楼上行按钮3楼下行按钮4楼上行按钮4楼下行按钮5楼上行按钮5楼下行按钮6楼上行按钮6楼下行按钮7楼上行按钮7楼下行按钮8楼下行按钮关门感应器上平层感应器下平层感应器KA2KA1SA1-1SA1-2SB1SB2SB3SB4SQ59HRSQ7SQ6SQ7SQ19SQ20SB5SB6SB7SB8SB9SB10SB11SB121KR2KR3KR4KR5KR6KR7KR8KR1SB12SB12SB23SB13SB24SB14SB25SB15SB26SB16SB27SB17SB28SB210KR11KR12KRRUNX000X001X002X003X004X005X006X007XX008X009X010X011X012X013X014X015X016X017X018X019X020X021X022X023X024X025X026X027X028X029X030X031X032X033X034X035X036X037X038X039X040X041X042X043X044X045X046COMY000Y001Y002Y003Y004Y005Y006Y007Y008COMKM1KM2KM3KM4KM5KM6KM7KM8HA220VKM10KM11KM2KM1上行接触器下行接触器高速接触器低速接触器启动加速接触器制动加速接触器超重接触器FU2KM11KM101HL2HL3HL4HL5HL6HL7HL8HL9HL开门接触器关门接触器1楼楼层指示灯2楼楼层指示灯3楼楼层指示灯4楼楼层指示灯5楼楼层指示灯6楼楼层指示灯7楼楼层指示灯8楼楼层指示灯Y009Y010Y011FX2N-128MR-001Y012Y013Y014Y015Y016Y017Y018Y019Y020Y021Y022Y023Y024Y025Y026Y027Y028Y029Y030Y031Y032Y033Y034YO35Y036Y037Y038YO39Y040Y041Y042COM220V上行指示灯10HL下行指示灯11HL1楼内选记忆灯12HL2楼内选记忆灯13HL3楼内选记忆灯14HL4楼内选记忆灯15HL5楼内选记忆灯16HL6楼内选记忆灯17HL7楼内选记忆灯18HL8楼内选记忆灯19HL1楼上呼指令灯20HL2楼上呼指令灯21HL2楼下呼指令灯22HL3楼上呼指令灯23HL3楼下呼指令灯24HL4楼上呼指令灯25HL4楼下呼指令灯26HL5楼上呼指令灯27HL5楼下呼指令灯28HL29HL30HL31HL32HLFU26楼下呼指令灯6楼下呼指令灯7楼下呼指令灯7楼下呼指令灯8楼下呼指令灯 图 3-3输入输出接口电路

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4 软件设计

4 软件设计

4.1 软件设计流程

程序的基本控制流程如图 4-1 所示。（其中不包括检修及司机开关电梯环节， 只是电梯运行的基本流程图）

图4-1程序的基本控制流程如图

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4 软件设计

4.2开关门环节

存在以下几种情况

（1） 电梯投入运行前的开门。此时电梯位于基站，将开关梯钥匙插入 SA2 内旋转至开梯位置，则电梯应自动开门。乘客或司机进入轿厢，选层后电梯自动运行。

（2） 电梯检修时的开关门。检修状态下，开关门均为手动状态，由开关门按钮 SB1、SB2 实施开门与关门。

（3） 电梯自动运行停层时的开门。电梯在平层时至平层位置，M158 接通，电梯应开始开门。

上YOX自行O0动O01自M动1运0下Y0行012X楼0关上0X开门呼7X0关门M00自门到11M4动辅位01开运助10M门1行2辅0开X检门0X修0302关X门0感44应器停M层1开58门开X门00327

4 软件设计

开门辅助检修M100X002开门辅助M100开门Y009 图4-2 开门环节梯形图

（4） 电梯关门过程中的重新开门。在电梯关门的过程中，若有人或物夹在两门的中间，需重新开电光机测，自动发送重新开门信号，已达到重新开门的目的。

（5） 呼梯开门。电梯到达某层站后，如果没有人继续使用电梯，电梯将停靠在 该层站待命，电梯将首先开门，以满足用梯的要求。若其他层站有人呼梯， 电梯将首先定向，并启动运行，到达呼梯楼层时再开门，此时的开门按停 层开门处理。

（6） 电梯停后的关门。此时电梯到达基站，司机或乘客离开轿厢，电梯自动关 门，司机将开、关梯钥匙插入 SA2，旋转到关梯位置，电梯的安全回路被切 断，PLC 停止运行，电梯被关闭。

（7） 电梯自动运行时的关门。停站时间继电器 T50 延时结束时，电梯应自动关门。停站时间未到时，可通过关门按钮实现提前关门。

关门检修开门关门到位开门辅助超重感应X004X002X003X011M100X008开门辅助M100停层时间T50关门X004关门辅助检修M101X002关门辅助M101关门Y010 图4-3 关门环节梯形图

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4 软件设计

4.3信号的产生与消除环节

4.3.1层楼信号产生与消除环节

当电梯位于某一层时，指层感应器产生该楼层的信号，以控制指层灯的状态，离开该层时该楼层信号应被新的楼层信号所取代。其梯形图如图4-4所示。图中当层的层楼辅助继电器是用上层或下层的层楼信号关断的。

1层感应器2层感应器X022X0231楼楼层辅助M1101楼楼层辅助M1102层感应器1层感应器3层感应器X023X022X0242楼楼层辅助M1112楼楼层辅助M1113层感应器2层感应器4层感应器X024X023X0253楼楼层辅助M1123楼楼层辅助M1124层感应器3层感应器5层感应器X025X024X02楼楼层辅助M1134楼楼层辅助M113

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4 软件设计

5层感应器X02层感应器X0256层感应器X0275楼楼层辅助M1145楼楼层辅助M1146层感应器X0275层感应器X0267层感应器X0286楼楼层辅助M1156楼楼层辅助M1157层感应器X0286层感应器X0278层感应器X0297楼楼层辅助M1167楼楼层辅助M1168层感应器X0297层感应器X0288楼楼层辅助M1178楼楼层辅助M117

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4 软件设计

1楼楼层辅助M1101楼楼层指示灯Y0112楼楼层辅助M1112楼楼层指示灯Y0123楼楼层辅助M1123楼楼层指示灯Y0134楼楼层辅助M1134楼楼层指示灯Y0145楼楼层辅助M1145楼楼层指示灯Y0156楼楼层辅助M1156楼楼层指示灯Y0167楼楼层辅助M1167楼楼层指示灯Y0178楼楼层辅助M1178楼楼层指示灯Y018

图4-4 层楼信号产生与消除环节梯形图

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4 软件设计

4.3.2停层信号的登记与消除环节

乘客或司机通过对轿厢内操作盘上 1-8 层选层按钮的操作，可以选择欲去的楼层。选层信号被登记后，选层按钮下的指示灯亮。当电梯到达所选的楼层后，停层信号即被消除，指示灯也应熄灭。

1楼楼层辅助1楼内选指令登记X014M110内选1层辅助M120内选1层辅助M1202楼楼层辅助2楼内选指令登记X015M111内选2层辅助M121内选2层辅助M1213楼楼层辅助3楼内选指令登记X016M112内选3层辅助M122内选3层辅助M1224楼楼层辅助4楼内选指令登记X017M113内选4层辅助M123内选3层辅助M123

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4 软件设计

5楼内选指令登记5楼楼层辅助X018M114内选5层辅助M124内选5层辅助M1246楼内选指令登记6楼楼层辅助X019M115内选6层辅助M125内选6层辅助M1257楼内选指令登记7楼楼层辅助X020M116内选7层辅助M126内选7层辅助M1268楼内选指令登记8楼楼层辅助X021M117内选8层辅助M127内选8层辅助M12733

4 软件设计

内选1层辅助M1201楼内选记忆灯Y021内选2层辅助M1212楼内选记忆灯Y022内选3层辅助M1223楼内选记忆灯Y023内选4层辅助M1234楼内选记忆灯Y024内选5层辅助M1245楼内选记忆灯Y025内选6层辅助M1256楼内选记忆灯Y026内选7层辅助M1267楼内选记忆灯Y027内选8层辅助M1278楼内选记忆灯Y028图4-5 停层信号登记与消除环节梯形图

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4 软件设计

4.3.3外呼信号的登记与消除环节

乘客或司机在厅门外呼梯时，呼梯信号应被接收和记忆。当电梯到达该层，且定向方向与目的地方向一致时（基层和顶层除外），呼梯要求已满足，呼梯信号应被消除。按下外呼按钮时，相对应的外呼辅助继电器接通，外呼钮下的指示灯亮，表示呼梯要求已被电梯接收并记忆。该信号的消除环节是由当层信号的动断触点与 运行方向的动断并联构成的（M103 为上行辅助继电器，M104 为下行辅助继电器）。这样可以使电梯运行方向与呼梯目的方向一致且到达呼梯楼层时，电梯将停止， 呼梯要求已满足，呼梯信号被消除。电梯的运行方向与呼梯目的方向相反时，如电梯从一楼向上运行，而呼梯要求从二楼向下，若有去三楼以上的内选层要求及 外呼梯要求，电梯到达二楼时不停梯，呼梯要求没有满足，呼梯信号不能消除； 若三楼以上无用梯要求，电梯将停在二楼，但呼梯信号不能立即消除，待乘客进 入轿厢选层后，电梯定向下，则二楼下呼梯信号已满足，呼梯信号被消除。

1楼上呼1楼楼层辅助X030M1101层上行辅助M1301层上行辅助M1302楼上呼2楼楼层辅助X031M1112层上行辅助M1312层上行辅助上行M131M1032楼下呼2楼楼层辅助X032M1112层下行辅助M1322层下行辅助下行M132M10435

4 软件设计

3楼上呼3楼楼层辅助X033M1123层上行辅助M1333层上行辅助上行M133M1033楼下呼3楼楼层辅助X034M1123层下行辅助M1343层下行辅助下行M134M1044楼上呼4楼楼层辅助X035M1134层上行辅助M1354层上行辅助上行M135M1034楼下呼4楼楼层辅助X036M1134层下行辅助M13层下行辅助下行M136M1045楼上呼5楼楼层辅助X037M1145层上行辅助M1375层上行辅助上行M137M10336

4 软件设计

5楼下呼5楼楼层辅助X038M1145层下行辅助M1385层下行辅助下行M138M1046楼上呼6楼楼层辅助X039M1156层上行辅助M1396层上行辅助上行M139M1036楼下呼6楼楼层辅助X040M1156层下行辅助M1406层下行辅助下行M140M1047楼上呼7楼楼层辅助X041M1167层上行辅助M1417层上行辅助上行M141M103

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4 软件设计

7楼下呼X0367楼楼层辅助M1167层下行辅助M1427层下行辅助M142下行M1048楼下呼X0438楼楼层辅助M1178层上行辅助M1438层下行辅助M1431层上行辅助M1301层上呼指令登灯Y0292层上行辅助M1312层上呼指令登灯Y0302层下行辅助M1322层下呼指令登灯Y0313层上行辅助M1333层上呼指令登灯Y0323层下行辅助M1343层下呼指令登灯Y033图4-6 外呼信号登记与消除环节梯形图

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4 软件设计

4.4电梯的定向环节

在自动运行状态下，电梯首先应确定运行方向，也即定向。电梯的定向只有两种情况，即上行和下行。电梯处于待命状态，接收到内选和外呼信号时应将电梯所处的位置与内选和外呼信号进行比较，确定是上行还是下行。一旦电梯定向后内选和外呼对电梯进行顺向运行的要求没有满足的情况下，定向信号不能消除。检修状态下，运行方向直接由上行和下行起动按钮确定，不需要定向，故其梯形图如图4-7所示。

内选2层辅助2楼楼层辅助345678楼楼层辅助下行辅助M121M111M112M113M114M115M116M117M1上行M1032层上行辅助M1312层下行辅助M132内选3层辅助M1223层上行辅助M1333层下行辅助M134内选4层辅助M1234层上行辅助M1354层下行辅助M136

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4 软件设计

5层下行辅助M138内选6层辅助M1256层上行辅助M1396层下行辅助M140内选7层辅助M1267层上行辅助M1417层下行辅助M142内选8层辅助M1272层上行辅助M143

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4 软件设计

上行上行辅助触发M103SETM161停层时间上行辅助复位T50RSTM161上行M103上行辅助M162M161上行辅助M162上行指示灯X019内选7层辅助7楼楼层辅助654321楼楼层辅助上行辅助M126M116M115M114M113M112M111M110M162下行M1047层上行辅助M1417层下行辅助M142内选6层辅助M1256层上行辅助M1396层下行辅助M14041

4 软件设计

内选5层辅助M1245层上行辅助M1375层下行辅助M138内选4层辅助M1234层上行辅助M1354层下行辅助M136内选3层辅助M1223层上行辅助M1333层下行辅助M134

42

4 软件设计 内选2层辅助M1212层上行辅助M1312层下行辅助M132内选8层辅助M1278层下行辅助M143下行下行辅助触发M104SETM163停层时间下行辅助复位T50RSTM163下行M104下行辅助M1M1下行辅助M1下行指示灯X020图4-7 定向环节梯形图 图中M103及M104分别为定上行及定下行辅助继电器，它们线圈的工作条件触点块由内外呼信号及电梯位置信号组成，前文中所说的“比较”是通过电梯位置信号对呼梯信号的“屏蔽”实现的，比如当电梯上行且位于二层时，M111的动断触点断开，一层的内呼外唤都不再影响上行状态。

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4 软件设计

图4-1，M103及M104在电梯上行及下行的全过程中，存在不能全程接通的情况，如上行至五楼时，一旦五楼层楼继电器M114接通，M103则立即断开，而此时电梯仍处于上行状态，至五楼平层位置时才能停止。为解决这一问题，引入M161---M1，使上行与下行继电器接通时间延长至上行及下行的全过程。若不使用M161---M1，可能会发生下述情况：4楼向上的外呼信号（不存在其他外呼及内选层信号），使电梯上行，电梯至4楼位置，M113使M103断开，从电梯至4楼位置到电梯停层开门，乘客进行轿 厢内选5层之间的时间内，1.2.3.楼的外呼及内选层信号可以使电梯在未完成4楼向上的运动之前定向为下行方向。

4,5起动、稳速运行、制动加速环节

4.5.1自动运行时起动、加速和稳定运行环节

电梯起动的条件是：运行方向已确定，门已关好。其梯形图如图4-8所示。

上行辅助M162门锁X000自动X001上行Y000下行辅助M1门锁X000自动X001下行Y001上行辅助M162门锁X000自动X001上行Y000下行辅助M1T51 K20T51加速Y004

图4-8 起动加速和稳定运行环梯形图

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4 软件设计

4.5.2车制动环节

电梯在停车制动之前，应首先确定其停层信号，即确定要停靠的楼层，应根据电梯的运行方向与外呼信号的位置和轿厢内选层信号比较后得出。其梯形图如图4-9所示。

图中，各层的停车触发信号下行下呼，上行上呼及内选层信号存在时产生，这些都是符合前边所谈到的停车原则的。当存在触发信号电梯又运行到当层时产生停车信号。停车信号M105梯形图支路中M103 M104动断触点的作用是为了解决呼梯方向与电梯运行方向相反时的停车问题（如2楼下的外呼信号，使电梯从一楼向上运行时，M151不会被触发，至2楼位置，靠M103 M104的动断触点使M105接通）而设置的。而停车信号的消除是停车时间到，T51为停层时间定时器。

下行辅助1楼1层停车触发M1M110SETM150停层时间1楼1层停车复位T50M110RSTM1502层上行辅助上行辅助2层停车触发M131M162SETM1512层下行辅助下行辅助M132M1内选2层辅助M121停层时间2楼2层停车复位T50M111RSTM151

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4 软件设计 3层上行辅助M133上行辅助M162SETM1523层停车触发3层下行辅助M134下行辅助M1内选3层辅助M122停层时间T503楼M1123层停车复位RSTM1524层上行辅助M135上行辅助M1624层停车触发SETM1534层下行辅助M136下行辅助M1内选4层辅助M123停层时间T504楼M1134层停车复位RSTM1535层上行辅助M137上行辅助M1625层停车触发SETM1545层下行辅助M138下行辅助M1内选5层辅助M12446 4 软件设计 停层时间5楼5层停车复位T50M114RSTM1546层上行辅助上行辅助6层停车触发M139M162SETM1556层下行辅助下行辅助M140M1内选6层辅助M125停层时间6楼6层停车复位T50M115RSTM1517层上行辅助上行辅助7层停车触发M141M162SETM1567层下行辅助下行辅助M142M1内选7层辅助M126停层时间7楼7层停车复位T50M116RSTM156上行辅助8楼8层停车触发M162M117SETM157 47

4 软件设计 停层时间8楼8层停车复位T50M117RSTM1571楼M150M110停车辅助M1052楼M151M1113楼M152M1124楼M153M1135楼M154M1146楼M155M1157楼M156M1168楼M157M117图4-9 停层信号梯形图 停层信号产生后，与上下平层感应器配合，进行停车制动。停车制动之前，应先产生停车制动信号，然后由停车制动信号控制接触器实现停车制动。为解决电梯进入平层区间后才出现停车信号致使电梯过急停车的问题，采用微分指令将X045及X046变成短信号。其梯形图如图4-10所示。

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4 软件设计

上平层感应器上平层感应辅助得电一个扫描周期X045PLSM159下平层感应器下平层感应辅助得电一个扫描周期X046PLSM160上行辅助停车辅助下平层感应器M159M162M105X045X046制动过程M106下行辅助上行辅助下行辅助M160M1M162M1M106制动过程高速M106Y002制动过程低速M106Y003制动过程减速延时M106T52 K5减速延时T53 K5减速延时T54 K5T52制动加速Y006T53制动加速Y007T54制动加速Y008图4-10

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4 软件设计

将图4-8、图4-9、图4-10进行综合，并考虑电梯在检修状态下的运行情况，以及限位保护等问题，可以得到电梯起动加速，稳定运行，停车制动的梯形图，如图4-11所示。

制动过程停层时间M106T50停层辅助M107停层辅助M107停层辅助M107停层时间T50 K50上行辅助停层辅助M162M107停层开门M158上平层感应器下行辅助X045M1停层辅助门锁上行辅助上行上行限位M107X000M162Y001X012上行Y000下平层感应器X046检修上行启动X002X005

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4 软件设计 M107X000M1Y000X013下行Y001上平层感应器X045检修X002上行辅助M162门锁X000上行限位X012下行限位X013低速Y003制动过程M106高速Y002下行辅助M1启动延时T51 K10T51启动加速Y004上行启动X005检修X002高速Y002上行限位X012下行限位X013低速Y003下行启动X006制动过程M10-11电梯起动加速，稳定运行，停车制动的梯形图 51 5 结 论

5 结 论

通过这次毕业设计，加深了对电梯的运行过程、控制系统的认识，熟悉了可编程控制器在电梯控制系统中的运用，并且在所学知识的基础上利用已有的电梯控制系统的设计，尝试了对电梯控制系统的研究。使我将原来所学的知识系统化、理论化、实用化，对如何使用已有的知识及获取相关资料方面的能力有了进一步的提高。

针对这个八层载客电梯的控制系统．我采用三菱公司的FX2N-128MR-001型号的PLC芯片。该控制系统完成了电梯的轿厢内层楼指令、厅外召唤指令、楼层位置显示、手动自动开关门控制、运行方向显示、呼叫登记显示、超重报警及电梯的停止控制等控制任务。

但由于所学知识和时间的有限，本次设计仍有不足之处，电梯还可以在原有的基础上进行改进，如：

优化电梯的选向功能，使之随客流量的变化而改变，达到高效运送乘客的目的；优化电梯的由近及远运行控制方法。

通过这次设计使我对电梯的控制有了深入的了解，尤其是电梯的PLC控制。在这次设计中，我们经历了查资料、做笔记、思考、定位、选设备的过程，使我了解的不仅仅是电梯的控制，或是设备的选择，最重要的是我掌握了一种设计的方法，思维的方式。

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6 参考文献

6 参考文献

[1] 梁延东.电梯控制技术.北京：中国建筑工业出版社，1997 [2] 张万忠.可编程控制器入门与应用实例.中国电力出版社，1998

[3] 钟肇新，范建东.可编程控制器原理及应用.华南理工大学出版社，2004 [4] 张汉杰.现代电梯控制技术.修订版.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2001 [5] 陈家盛.电梯结构原理及安装维修.第2版.北京：机械工业出版社,2000 [6] 常晓玲.电气控制系统与可编程控制器.北京：机械工业出版社,2004

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[8] 陈立定.电气控制与可编程控制器.广州：华南理工大学出版社,2000 [9] 梁延东.电梯控制技术.北京：中国建筑工业出版社,1997

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[15] 王平崔,纳新．PLC在电梯控制中的应用.微计算机信息，1999

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7 致 谢

7 致 谢

四年的大学生活已经快结束，在本专业的学习中使我掌握了不少的专业知识，锻炼了自己。毕业设计可以说是四年学习的总结和体现。

通过本次设计，我的知识领域得到进一步扩展，专业技能得到进一步提高，同时增强了分析和解决工程实际的综合能力。另外，也培养了自己严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风。

在此，非常感谢老师的指导帮助我完成这次设计，老师热心的帮助和循循善诱的指导深深感动了我。这篇设计和四年来所有教育过我的老师也是分不开的，没有他们的传授的知识，我也不可能完成这个课题。我无论是在课程学习阶段，还是在设计的选题，资料查询和撰写的每一个环节，无不得到指导老师的悉心指导和帮助。经过这次的毕业设计，我要感谢母校，向关心和支持我学习的所有老师和同学们表示真挚的谢意！感谢他们对我的关心和支持！

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附 录

附录

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