5层电梯PLC控制1.docx

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5层电梯PLC控制1

第1章概况

1.1今年来我国电梯的发展概况

2008年奥运会和2010年世博会在中国的举办，将有力的带动电梯革命的节能环保化发展，电梯产业的前景和走势也随着社会的需求悄然发生着改变。

市场对新一代的绿色电梯、节能电梯和智能电梯的需求越来越旺盛。

国内外电梯企业顺应市场需要，加大研发投入，都准备在未来新概念电梯产业发展中占得先机。

我国有13亿多人口，在用电梯的人均拥有量是世界平均数的1/3，是发达国家的1/10，我国电梯市场还远未饱和。

2008-2010年期间我国电梯需求将呈现快速增长的态势，根据回归模型对未来三年内的产量进行预测，2008-2010年我国电梯产量分别为24.31万部、28.66万部和33.41万部。

我国的电梯市场仍将保持每年20%的递增速度，年平均销售额至少500亿美元。

2008年及未来几年，技术创新是推动电梯行业进步的关键，无线电梯的出现必然对我国电梯行业是一个促动。

电梯行业即将迎来全新的无线时代。

而且，专家预测未来50年我国新增住房面积将达到200亿平方米。

目前国家规定20米以上高楼就应安装电梯，因此未来电梯最大的市场就是住宅市场。

此外，机场、商场、地铁等大型公共设施建设对自动扶梯、观光电梯等电梯的需求量也十分可观。

目前，全国有注册电梯企业达395家，但美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、日本三菱、日立、富士达、东芝等13家大型外企占据我电梯市场80%的份额，销售额达85%。

从电梯业年产量而言，作为第一集团的奥的斯（中国）、上海三菱、广州日立的产量已达1万台以上；而作为第二集团的迅达、蒂森、通力、富士达、东芝达到3千台-1万台的产销规模，其中最晚进入中国电梯市场的华升富士达投产10年，产销量一直保持40%的上升趋势。

而面对外资巨头的贴身进逼，本土电梯品牌在服务和营销上难以匹敌，其生存状况不容乐观。

今后一段时间内电梯技术将向着环保、驱动系统使用永磁同步无齿曳引机、产业信息化网络化的方向发展，面对日益严峻的市场环境每个企业首先考虑如何生存。

要生存下去就必须提高企业竞争力，在所能够改变竞争规则的因素中，技术变化属于最显著的一种。

如何在电梯技术方面保持领先地位从而保持企业的竞争优势？

国内电梯企业管理者必须制定一个企业电梯技术发展战略，只有这样，才可能在竞争中不被淘汰。

本研究咨询报告在大量周密的市场调研基础上，主要依据了国家统计局、国家海关总署、国家发改委、国家商务部、国家工业和信息化部、国家质量监督检验检疫总局、中国电梯行业协会、中国行业研究网、国内各大行业数据服务机构、全国及海外上百种相关报刊杂志的基础信息以及电梯专业研究单位等公布和提供的大量资料，对我国电梯行业的市场、行业结构、产品、进出口等情况作了详尽地分析，并参考了国外电梯行业的发展趋势，对今后我国电梯行业的发展做出预测。

同时，本报告也针对电梯行业的特点，从各个角度全面详实地进行了研究或调研，它既是一份高质量的、专门针对我国电梯行业的研究报告，也是电梯生产企业、相关配套企业、经销商、银行信贷部门以及战略投资者不可多得的参考资料。

1.2电梯的分类

（1）按电梯用途分类根据用户对电梯使用的要求，常用电梯种类有客梯、货梯、客货两用梯、医用梯、观光梯、自动扶梯及其他类型的特种电梯。

（2）按电梯的运行速度分类电梯运行速度在1m/s一下为低速电梯，1~2m/s为快速电梯，2~5m/s为高速电梯，速度在5m/s及以上时为超高速电梯。

（3）按电梯曳引电动机的供电电源分类按曳引电动机的电源不同电梯可分为交流电梯和直流电梯。

交流电梯又可分为采用交流异步双速电动机变级调速拖动的电梯，简称交流双速电梯；采用交流异步双绕组电动机调压调速拖动的电梯，简称ACVV拖动电梯；采用交流异步单绕组电动机调频调压调速拖动的电梯，简称VVVF拖动电梯。

（4）按电梯操纵控制方式分类按电梯操纵控制方式分类有较内手柄开关控制电梯、按钮控制电梯、信号控制电梯、集选控制电梯、并联控制电梯、程序控制电梯及智能控制群梯等。

1.3电梯的主要参数

1）额定载重量：

制造和设计规定的电梯载重量。

电梯的载重量主要有400kg、630kg、800kg、1000kg、1250kg、2000kg、2500kg等几种。

2）轿厢尺寸（mm）：

宽×深×高。

3）轿厢形式：

指单面或双面开门及其他特殊要求等，以及对较顶、轿底、较壁的处理，颜色的选择，对电风扇、电话的要求等。

4）较门形式：

指电梯门的结构形式。

有栅栏门及封闭式的中分门、双折门、双折中分门等。

5）开门宽度（mm）：

轿厢门和厅门完全开启时的净宽度。

6）开门方向：

有右开门、左开门、中分门。

7）曳引方式：

常用的有半绕1:

1传动、半绕2:

1传动、全绕1:

1传动等。

8）额定速度（m/s）：

制造和设计所规定的电梯运行速度。

9）电气控制系统：

包括控制方式、拖动系统的形式等。

10）停站层数（站）：

凡在建筑物内各层楼用于出入轿厢的地点均称为站。

11）提升高度（mm）：

由底层端站楼面至顶层端站楼面的垂直距离。

12）顶层高度（mm）：

由顶层端站楼面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之间的垂直距离。

一般电梯运行速度越快，顶层高度越高。

13）井道高度（mm）：

由井道底面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之间的垂直距离。

14）井道尺寸（mm）：

宽×深。

15）底坑深度（mm）：

由底层端站楼面至井道底面之间的垂直距离。

一般电梯运行速度越快，底坑越深。

第2章电梯的曳引传动

2.1电梯曳引传动的基础原理

电梯中广泛使用的机械传动形式为曳引传动，即以轮作为驱动部件，曳引钢丝绳通过曳引轮，一端连接轿厢，一端连接对重装置，轿厢与对重装置的重力使曳引钢丝绳压紧在曳引轮绳内产生摩擦力即曳引力，这样电动机带动曳引轮转动，驱动钢丝绳，拖动轿厢和重作上下相对运动。

即轿厢上升、对重下降，轿厢下降、对重上升。

曳引力是靠曳引钢丝绳与曳引轮绳槽的摩擦力产生的，它是电梯运行的动力，必须保证曳引钢丝绳在曳引轮上不打滑。

电梯曳引系统的临界平衡状态如图所示。

图1曳引系统受力简图

安装在机房的电动机与减速箱、制动器等组成曳引机，是曳引驱动的动力，曳引钢丝通过曳引轮一端连接轿厢，一端连接对重装置。

轿厢与对重装置的重力使曳引钢丝绳压紧在曳引轮绳槽内。

电动机转动时由于曳引轮槽与曳引钢丝绳之间的摩擦力，带动钢丝绳使轿厢和对重作相对运动，轿厢在井道中沿导轨上下运行。

轿厢与对重装置能做相对运动是靠电动机转动时通过曳引绳和曳引轮简的摩擦力实现的，这种摩擦力我们又称之为曳引力。

曳引及制动系统是保证电梯控制系统指令被可靠执行的关键环节，如果这一系统出现问题将会直接导致坠落、剪切等严重伤亡事故的发生。

传统的检验方式是通过静载实验进行检测，检验过程比较麻烦，且存在一定风险，因此有必要研制一套操作简便、实验过程危险性且无需真实载荷的检测装置，以便为电梯运行安全性能的检测提供更为准确和更有说服力的数据证明。

2.2电梯的曳引传动形式

根据电梯的使用要求和建筑物的具体情况，电梯的曳引与传动有多种形式。

电梯的曳引形式常见的有上置式和下置式。

上置式传动的曳引在井道顶部，负重为：

机房总负重=曳引机自重+控制屏等重+轿厢自重+轿厢载重+对重重量+曳引钢丝绳重

这种曳引形式建筑物承受的载荷少，设备较少，效率高。

下置式传动的曳引机在井道底部，曳引绳必须要引向井道顶部，绕过一组导向轮才能牵引轿厢和对重，负重为：

井道顶部总负载=2（轿厢自重+轿厢载重+对重重量）+3曳引钢丝绳重，这种曳引形式建筑物承受的载荷大，要求井道建筑面积较大。

电梯曳引绳的绕法多种，这些绕法可看成不同的传动方式。

电梯在运行时，曳引轮的线速度与轿厢升降速度的比称为传动比，也叫曳引比。

2.3电梯对曳引传动系统的要求

电梯曳引系统的作用是输出动力和传递动力。

曳引机又称主机，是电梯的动力源。

根据电梯的使用条件和工作要求，曳引电动机一般应有如下技术性能：

1）电动机的额定容量为短时重复工作制，要求能承受沉重而频繁的起动、制动和正向、反向运转。

2）要具有足够大的起动转矩，使之能满足轿厢满载加速时的起动转矩要求。

起动应迅速无迟滞感。

为了获得较大的起动转矩，并能抑制起动电流，电动机一般采用深槽，并采用高阻导条。

额定电压下，保证堵转矩之比不低于2.2倍，低速时不低于1.4倍。

3）起动电流小，避免由于电梯频繁起制动而影响电网电压并使用电动机发热。

在额定电压下，电动机堵转电流与额定电流之比不应大于4.5。

4）要具有发电制动特性，能由电动机本身的性质来限制电梯在满载下行或空载上行时的速度，而达到安全运行的目的。

5）曳引电动机应具有较硬的机械特性，不应因电梯载重的变化而引动电梯运行速度的过大变化。

6）要求运行速度高，并具有良好的调速性能，以保证加减速平稳和停机准确。

7）运转平稳，工作可靠，噪声小，便于维修和调整

第3章电梯的机械系统

电梯由机械、电气两大系统组成。

电梯的机械系统主要有曳引系统、轿厢、对重系统、门系统、导向系统及机械安全保护系统等组成。

3.1曳引系统

曳引系统曳引机、曳引轮、导向轮、曳引钢丝绳及反绳轮等组成。

1．曳引机

曳引机是电梯的主要拖动机械，其作用是产生并传送动力，驱动轿厢和对重上下运行。

分为有齿轮曳引机和无齿轮曳引机。

无齿轮曳引机，一般以调速性能良好的直流电动机作为动力，由于没有机械减速机构，其传动效率高，噪声小，传动平稳，结构简单，用于速度大于2m/s的高速和超高速电梯上。

有齿轮曳引机多用于速度小于2m/s的各种电梯上，为减小运行噪声和提高平稳性，一般采用蜗杆副作减速传动装置。

这种曳引机主要由曳引机电动机、制动器及减速器等组成。

2．曳引轮

曳引轮是挂曳引钢丝绳的轮子，通过曳引轮与钢丝绳之间的摩擦力产生曳引力带动轿厢与对重垂直运行。

曳引轮装在减速器中的涡轮轴上，若是无齿轮曳引机，装在制动器为侧，与电动机轴。

制动器轴在同一轴线上。

为了提高曳引力并防止磨损打滑，在曳引轮上加工有曳引绳槽，曳引钢丝绳就位于绳槽内。

要求曳引轮强度大、耐磨损、耐冲击。

包角越大，摩擦力就越大。

为了减少曳引绳的弯曲能力，增加使用寿命，一般希望曳引轮越大越好，但过大会使体积增大，减速器速增大，因此应大小适宜一般要求大于钢丝绳直径40倍。

3.导向轮

导向轮安装在曳引机架上或承重梁上，使轿厢与对重保持最佳相对位置，以避免两者在运行中发生相互碰撞。

4．曳引钢丝绳

每台电梯所用曳引钢丝绳的数量和绳的直径，与电梯的额定载重量、运行速度、井道高度及曳引方式有关。

各类电梯采用的曳引钢丝绳根数因数一般应符合表1所示。

表1曳引钢丝绳与安全因素

电梯类型

曳引绳根数

安全因数

客梯、货梯、医梯

≥4

≥12

杂货梯

≥2

≥10

可见悬挂电梯轿厢的钢丝绳除杂物电梯外，一般不少于根，其安全因数均不小于12。

因此若干根钢丝绳同时断开，造成轿厢坠落下去的事故是不会发生的。

但是由于电梯安装人员制作绳头时没有严格按有关标准和规范施工，则会发生个别曳引绳与锥套脱离的情况。

而由于使用不当和机电系统故障，如超载或某些机件损坏，造成轿厢的运行速度超过额定值，甚至有可能发生蹲底事故。

5.反绳轮

反绳轮是指设置在轿厢顶和对重顶上的动滑轮及设置在机房的定滑轮.曳引钢丝绳绕过反绳轮可构成不同曳引比的传动方式。

3.3对重系统

对重系统也称重量平衡系统，位于井道内，通过曳引绳经曳引轮与轿厢连接。

包括对重及平衡补偿装置。

在电梯运行过程中，对重在对重导轨上滑行，起平衡轿厢自重及载重的作用，从而大大减轻曳引电动机的负担。

平衡补偿装置则是为电梯在整个运行中平衡变化而设置的补偿装置。

对重产生的平衡作用在电梯升降过程中是不断变化的，这主要是由电梯运行过程中曳引钢丝绳在对重侧和在轿厢侧的长度不断变化造成的。

为使轿厢侧与对重侧在电梯运行过程中始终保持相对平衡，就必须在轿厢和对重下面悬挂平衡补偿装置。

3.4门系统

门系统由轿厢门、层门、开门机、联动机构、门锁等组成。

轿厢门设在轿厢入口，由门扇、门导轨架、门靴和门刀等组成；层门设在层站入口，由门扇、门导轨架、门靴和门锁装置及开锁装置组成；开门机设在轿厢上，是轿厢门和层门启闭的动力源。

3.5门厅

每一层电梯门口装的门，门上带有机器锁及电气接点。

客梯多为自动开关门，开关门由轿厢门上的开门刀带动厅门上的橡皮勒辘来完成的，而轿厢门是由轿厢上的开关装置驱动的。

第4章电梯的电气装置

该系统由操纵装置、位置显示装置、控制屏、平层装置、选层器等组成，它起着操纵和控制电梯运行的作用。

操纵装置包括轿厢内的按钮操作或手柄开关箱、层站召唤按钮、较顶和机房中的检修或应急；位置显示装置是指较内和层站的指示灯；层站上一般能显示电梯运行方向或轿厢所在的层站；控制屏安装在机房中，由各类电气控制元件（或板）组成，是电梯实行电气控制的集中组件；选层器能起到指示和反馈轿厢位置、决定运行方向、发出加减速信号等作用。

它可由机械式、继电器或电子式组成。

4.1电气传动系统的电气装置

所谓电气传动系统（也称驱动系统或拖动系统）是指驱动曳引电动机旋转的电气系统。

若将曳引电动机看作被控对象，再配以其他有关电气装置，就可组成一定形式的电气传动系统，即开环控制系统与闭环控制系统。

系统结构框图如图3所示。

图3电梯闭环传动系统框图

4.4.1电梯安全可靠运行的条件

1电梯的轿厢门和各个楼层的电梯层门全部关闭好，这是电梯安全运行的关键，是保障和司机等人员人身安全的最重要的保证。

2必须要有确定的电梯上行或下行方向，这是电梯最基本的任务，即把乘客或货物送上或送下到需要停层的楼层。

3电梯系统的所有机械及电气安全保护系统有效而可靠，这是确保电梯设备乘客人身安全最基本保证。

4.4.2电梯控制开关门环节

1对自动开关门机构的要求及其速度调节方法自动门机构必须随电梯轿厢移动，既要求把自动门机构安装于轿厢顶上，除了能带动轿厢门启闭外，还应能通过机械方法使电梯轿厢在各个楼层门区安全范围内，能方便的使各层的外层门也能随着轿厢门的启闭而同步启闭。

2当轿厢门和某楼层的层门闭和后，由电气机械设备的机械钩子和电气接点的当前状态来决定调节方法。

3开关门动作平稳，不得有剧烈的抖动和异常的响声，按国家标准规定，开关系统在开关门过程中其运动噪声不的大于6dB

4关门时间一般为3~5s，而开门时间一般为2.5~4s。

5自动门系统调整简单方便，便于维修。

6门机电动机要具有一定的赌转能力。

为了使电梯和轿厢门和某层层门在启闭过程中达到快速平稳的要求，必须对自动系统进行速度调节，以满足对自动门机控制系统的要求。

一般调速的方法有：

7用小型直流伺服电动机作自动门机的驱动力时，通常采用电阻的串并联调速方法。

8用小型三相交流转矩电动机作自动门机的驱动力时，常用施加涡流制动的调速方法，现多用小功率变频调速方法。

4.2安全保护系统

电梯在运行过程中安全是首要问题。

电梯可能发生的事故隐患和故障有轿厢的时失控、超速运行、终端越位、冲顶或蹲底、不安全运行、非正常停止、关门障碍等。

为确保运行中的安全，各类电梯都设有完善的安全保护系统，包括机械和电气安全装置，一些机械安全装置往往需要电气方面的配合和联合锁装置才能完成其动作和可靠效果，两部分安全保护装置都是必不可少的。

电梯的安全保护系统前面介绍过的制动器、厅门和轿厢门门锁、安全触板外，还有限速器、安全钳、缓冲器、终端保护、轿厢超速保护。

较顶安全栅栏、安全窗、供电系统保护及报警装置等等。

图4为电梯安全保护系统主要动作示意图。

图4电梯安全保护系统动作示意图

4.3自动调速控制系统

电梯运行分三个阶段，即启动加速、稳速运行和制动减速。

曳引传动系统必须满足电梯在各个运行阶段的要求，其中制动减速尤为重要，不仅要保证电梯减速过程的平滑性，而且必须电梯轿厢能够准确地停靠在楼层平面，轿厢停靠的误差与轿厢停止时运动速度的平方成比例。

电梯的调速系统根据给定的速度曲线，利用模拟或数字的控制装置，构成开环或闭环控制系统，从而实现对电梯运动状态的控制，以满足电梯运行舒适、准确可靠的要求。

4.3.1变级调速系统

编辑调速电梯传动系统中的曳引电动机为交流双速电机，电动机定子中有两个绕组，分别高速绕组和低速绕组。

采用定子电路高速绕组中串电抗降压起动，随着电梯速度的提高再逐级切除电抗，使电梯逐步加速至稳速运行。

减速制动时，由高速绕组转换到低速变，会以高于变极后的同步转速运行，电动机进入发电制动状态，制动转矩大大高于额定转矩、为限制制动电流，在低速绕组中串入电抗，随着电梯的减速逐级切除电抗。

4.3.2调压调速系统

交流调压调速系统采用晶闸管交流调压电路，进行速度闭环调节。

其制动减速可采用能耗制动、反接制动及动力制动等方式，使乘坐舒适感、平层精确度均优于双速电梯，主要应用于额定速度2.5m/s一下的电梯中。

4.4变频变压调速系统

通过改变交流电动机供电电源的频率来改变电动机同步转速，从而达到改变电动机转速的目的，这种方法就是变频变压调速。

若连续平滑地改变电动机定子电源频率，则可获得与电动机的固有机械特性相平行的一簇人为机械特性，可实现连续平滑地改变电动机的转速。

同时根据电梯的工作时负载为恒转矩的要求，即保持调速时电动机的最大转矩不变，需维持磁通恒定。

因此变频时需要对定子绕组供电电压作相应调节，这就要求对电动机供电的变频器应具备变压和变频两种功能，简称VVVF型变频器，用于电梯时就是VVVF型电梯。

第5章电梯方向控制环节

任何类别的电梯，其运动的充分与必要条件之一是电梯要有确定的运行方向，因此所有用来确定电梯运行方向的控制环节简称为定向环节。

在所有电梯的整体控制系统中，与电梯的自动开关门控制环节一样，定向环节也是一个至关重要的环节。

所谓电梯的方向控制环节，是根据电梯轿厢内乘客欲往楼层的位置信号或各楼层大厅的乘客召唤位置信号与电梯所处楼层的位置信号进行比较：

凡是在电梯位置信号上方的轿厢内或楼层厅外的召唤信号，侧电梯定为上行方向；凡在其下方向的，侧定为下行方向。

5.1控制环节要求

在方向控制环节中，一般集选电梯必须满足下列几点要求：

1轿内指令优先于各楼层厅外召唤信号而定向，即当空轿厢电梯被某楼层外乘客召唤到达该层后，某层的乘客即可进于电梯轿厢内，按指令按钮令电梯定上行方向（或下行方向）；若该乘客虽进于电梯轿厢内但电梯门未关闭且为未按指令按钮前（即电梯尚未定出方向），当出现其他楼层厅外召唤信号时，如此召唤信号指令电梯的运行方向有别于已进于轿厢内乘客要求指令电梯的运行方向，侧电梯的运行方向应有已进于轿厢内乘客要求而定向，而不是根据其他楼层厅外乘客要求而定向。

这就是所谓的轿内优先于厅外。

2要保持最远楼层召唤信号所要求的电梯的运行方向，而不能轻易的更改，这样以保证最高楼层（或最底楼层）乘客乘用电梯，而只有在电梯完成最远楼层乘客的要求后，放能改变电梯的运行方向。

3在有司机操纵电梯时，在电梯尚未起动运行的情况下，应让司机有强行改变电梯运行方向的可能性。

4在电梯检修的情况下，电梯的方向控制应有检修人员直接按轿厢内操纵箱上或轿厢顶的检修厢上的方向按钮，即令电梯定为向上（或向下）运行；而当松开方向按钮，即令电梯消失运行方向并使电梯立即停下。

第6章设计任务

6.1设计要求

对五层电梯控制系统采用PLC进行设计

6.2I/O分配表

输入

代码

输出

代码

X041

SA2安全运行

Y000

KM1上行

X000

KA1门锁

Y001

KM2下行

X001

SA1-1自动

Y002

KM3高速

X002

SA1-2检修

Y003

KM4低速

X003

SB1开门

Y004

KM5启动加速

X004

SB2关门

Y005

KM6慢速启动

X005

SB3上行启动

Y006

KM7制动减速

X006

SB4下行启动

Y007

KM8制动

X007

SQ5基站

Y010

KM9开门

X010

SQ6开门到位

Y011

KM10关门

X011

SQ7关门到位

Y014

1HL一层层楼指示

X012

SQ17上行限位

Y015

2HL二层层楼指示

X013

SQ18下行限位

Y016

3HL三层层楼指示

X014

SB5一楼内选

Y017

4HL四层层楼指示

X015

SB6二楼内选

Y020

5HL五层层楼指示

X016

SB7三楼内选

Y021

6HL、HL6上行指示

X017

SB8四楼内选

Y022

7HL、HL7下行指示

X020

SB9五楼内选

Y023

HL1一层内选记忆指示

X021

1SQ一楼感应器

Y024

HL2二层内选记忆指示

X022

2SQ二楼感应器

Y025

HL3三层内选记忆指示

X023

3SQ三楼感应器

Y026

HL4四层内选记忆指示

X024

4SQ四楼感应器

Y027

HL5五层内选记忆指示

X025

5SQ五楼感应器

Y030

HL8一楼上呼记忆

X026

1SB1一楼上行

Y031

HL9二楼上呼记忆

X027

2SB1二楼上行

Y032

HL10二楼下呼记忆

X030

3SB1二楼下行

Y033

HL11三楼上呼记忆

X031

3SB1三楼上行

Y034

HL12三楼下呼记忆

X032

3SB2三楼下行

Y035

HL13四楼上呼记忆

X033

4SB1四楼上行

Y036

HL14四楼下呼记忆

X034

4SB2四楼下行

Y037

HL15五楼下呼记忆

6.3梯形图

6.4指令