摘要
随着社会科学技术的发展，高层建筑日益增多，电梯成为高层建筑不可或缺的组成部分。由于传统电梯采用的是继电气控制的线路，继电器控制线路本身的一些缺陷已经无法满足人们对于电梯性能的要求，比如可靠性、舒适性、低功耗、低噪音等。而可编程控制器PLC 则可以以它处理速度快、可靠性高、功耗小等优势满足人们对于电梯性能的要求。
本文采用PLC 和变频器实现对电梯的控制，介绍了变频器的类型以及参数设计的相关知识，同时介绍了PLC 的选型以及PLC 控制系统的设计思路。根据电梯系统的设计要求，通过合理的选择和设计提高电梯的控制水平，改善电梯运行的舒适感，使电梯达到比较理想的控制效果，设计出可实现一定功能的PLC 电梯控制系统。
关键词：电梯 PLC 控制 变频器调速
Abstract
Along with the social the development of science and technology, increasing high-rise building, the elevator become the indispensable part of high-rise buildings. Because the traditional elevator used is the electrical control line, relay control circuit itself some defects have been unable to meet the requirements of the people for elevator performance, such as reliability, comfort, low power consumption, low noise, etc. And programmable controller PLC may in its processing speed, high reliability, small power consumption advantages to satisfy the requirements of the people for elevator performance.
Based on the PLC and frequency converter to realize the control of elevator, this paper introduces the types of frequency converter and parameter design of relevant knowledge, at the same time introduces the PLC selection and PLC control system design. According to the design requirements of the elevator system, through the reasonable selection and design to improve the elevator control level, improve the elevator operation comfort, make the elevator to achieve ideal control effect, designed can realize a certain function of PLC elevator control system.
Keywords: elevator PLC control frequency converter speed control
1 绪论 ................................................................................................. １
1.1电梯继电器控制系统的特点及存在问题 ........................................... １
1.1.1电梯继电器控制系统的优点 .................................................... １
1.1.2电梯继电器控制系统存在的问题 ............................................ １
1.2 PLC及在电梯控制中的应用特点 . ...................................................... ２
1.3 PLC 控制电梯的优点 . ....................................................................... ２
1.4电梯变频调速控制的特点 ................................................................... ２
2 电梯技术的发展及电梯设备 . .................................................... ３
2.1电梯的起源与发展 ............................................................................... ３
2.2 电梯的定义 .......................................................................................... ５
2.3 电梯的基本结构 ................................................................................ ５
2.4 电梯的控制技术 .................................................................................. ６
3 变频器的选择及应用 ................................................................ ９
3.1 变频器的分类 ...................................................................................... ９
3.2变频器的选择 ....................................................................................... ９
4 可编程控制器PLC . ................................................................... ９
4.1 可编程控制器 PLC 的定义 . ............................................................... ９
4.2 可编程控制器PLC 的发展 . ............................................................ １０
4.3 可编程控制器PLC 的特点 . ............................................................ １０
4.4 可编程控制器PLC 的选择 . ............................................................ １１
4.5 PLC控制系统的硬件开发 . .............................................................. １２
4.5.1控制系统的组成 .................................................................... １２
4.5.2控制系统的设计 .................................................................... １３
4.5.3电梯的操作的方式 ................................................................ １４
4.6 I\O点数的分配及机型的控制 . ..................................................... １５
4.6.1 I\O点分配图 . ......................................................................... １５
4.7程序与梯形图 ................................................................................... １７
4.7.1开关门程序如图4.6 .............................................................. １７
4.7.2 电梯到层指示 ....................................................................... １９
4.7.3层呼叫层指示灯控制 ............................................................ ２１
4.7.4电梯启动控制和过载保护…………………………………………………. ２６
结束语 ....................................................................................... ２９
致谢 ........................................................................................... ２９
参考文献：. ............................................................................... ３０
第一章 绪论
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。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已逐渐被PLC 控制所代替。同时，由于电机交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方式已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电梯行业的一个热点。
1 .1电梯继电器控制系统的特点及存在问题
1.1.1电梯继电器控制系统的优点
(1)所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握。
(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，价格较便宜。
(4)多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，已形成系列化产品术资料图纸齐全，熟悉、掌握的人员较多。
1.1.2电梯继电器控制系统存在的问题
(1)系统触点繁多、接线线路复杂，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)电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。
(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忧。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. 2 PLC及在电梯控制中的应用特点
PLC 是一种用于工业自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。PLC 与普通微机一样，以通用或专用CPU 作为字处理器，实现通道(字的运算和数据存储，另外还有位处理器，进行位运算与控制。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。
1.3 PLC控制电梯的优点
（1） 在电梯控制中采用PLC 可用软件实现对电梯的自动控制，可靠性大大提高。
（2） 去掉了选层器及大部分继电器，控制系统机构简单，外部线路简化。
（3） PLC可进行的故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。
（4） 更改控制方案时不需改动硬件接线。
（5） 用于群控调配和管理，并提高电梯的运行效率。
1.4电梯变频调速控制的特点
随着电力电子技术、微电子技术和计算机控制技术的飞速发展，交流变频调速技术的发展也十分迅速。电动机交流变频技术是当今节电，改善工艺z. 程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种手段。变频调速以其优异的调速性能和起制动平稳性能、高效率、高功率因数和节电效果，广泛适用范围及其它许多优点被国内外公认为最有发展前途的调速方式。
（1）变频调速电梯使用的是异步电动机，比同容量的直流电动机具有体积小、占空间小、结构简单、维护方便、可靠性高、价格低等优点。
（2）变频调速电源使用了先进的SPWM 技术SVPWM 技术，明显改善了电梯运行质量和性能:调速范围宽、控制精度高，动态性能好，舒适、安静、快捷，已逐渐取代直流电机调速。变频调速电梯使用先进的SPWM 和SVPWM 技术，明显改善了电动机供电电源的质量，减少谐波，提高了效率和功率因数，节能效果明显提高。
第二章 电梯技术的发展及电梯设备
2.1电梯的起源与发展
电梯在现代社会中必不可少，在建筑物中至关重要，是应用最多的垂直交通运输工具。它起源于公元前236年的古希腊，阿基米德设计出了一种人力卷扬机，人们把这视为现代电梯的鼻祖。
在瓦特发明了蒸汽机之后，1850年在美国纽约市出现了世界上第一台由亨利制作的以蒸汽机为动力的卷扬机。世界博览会上，美国人伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯第一次向世人展示了他的发明历史上第一部安全升降梯。从那以后，升降梯在世界范围内得到了广泛应用。在此期间，英国的阿姆斯特朗发明了水压梯, 随着水压梯的发展，蒸汽梯也就被淘汰了。后来发展为采用油压泵和控制阀的液压梯。直到今天，液压梯仍在使用。
1889年，美国奥的斯公司制造的由直流电动机通过蜗杆蜗轮减速器带动卷筒卷绕绳索悬挂并升降轿厢的电动升降机，构成了现代电梯的鼻祖。为了解决乘客乘坐电梯的安全性和舒适感方面的问题，1892年，美国亨利·华特·列昂那得发明了用调节电动机励磁场来调速的电动机一发电机电力驱动系统，使直流升降机的电力拖动构造有了重大发展。
1900年，交流感应电动机被使用到电梯驱动以后，进一步简化了电梯的传动设备。以后由交流单速电动机发展到交流双速感应电动机。
1903年，美国奥的斯在电梯传动机构中采用了曳引驱动代替卷筒方式，提高了电梯传动机械的通用性，同时也制造了有齿轮曳引高速电梯。这种电梯减少了传动设备，增强了安全性能，成为目前电梯曳引传动的基本构造形式。
在电梯控制技术方面，1949年开始应用电子技术，以后出现了电子器件与信息处理的分区控制系统，以后发展到大规模集成电路。
由于电梯拖动技术从直流电动机驱动，到交流单速、交流双速电动机驱动，到交流调压调速(ACVV)控制，交流调压调频调速(VVVF)控制，使得电梯控制技术不断成熟，加上电子技术、电子计算机技术、自动控制技术在电梯中的广泛应用，使电梯运行的可靠性、安全性、舒适感、平层精度、运行速度、节能降耗、减少噪声等方面都有了极大改善。
70年代，从1973年电梯控制柜的控制电路逐渐从模拟电路向数字化电路发展，数字技术显著提高了电梯的可靠性和运性精度。70年代末到80年代初，高速无齿轮和有齿轮快速电梯都应用微机作为控制的主要部件，每部电梯使用的微机不止一部。
80年代，大功率晶体管模块的问世以及微机和数字调节技术的不断成熟，人们利用脉宽调节（PWM ）技术来控制换流器，实现对电梯中交流电动机进行调压调频(VVVF)，达到线性调速的目的。自80年代中期，VVVF 控制的电梯先后由美国奥的斯、日本三菱等电梯公司相继开发并逐步推向市场。90年代，VVVF 拖动系统得到较快发
展，其许多技术、经济指标，明显优于其它电梯控制系统。
2.2 电梯的定义
国家标准《GB7024}I-86电梯名词术语》中对电梯进行了如下定义:电力驱动，具有乘客或载货轿箱，其运行于垂直的或与垂直方向倾斜不大于15度的两侧刚性导轨之间，运送乘客和(或) 货物的固定设备。此外，国家标准GB7588-87《电梯制造与安装规范》中对电梯的技术含义做出了如下总结：电梯是服务于规定楼层的固定式的提升设备，包括一个轿箱，轿箱的尺寸与结构形式可使乘客方便的进出, 轿厢至少部分的在两根垂直的或与垂直方向成倾斜角小于15度的刚性导轨之间运行。
电梯的含义:
（1）梯是有外力即电力来驱(拖) 动的；
（2）轿箱要方便乘客乘坐或运载货物；
（3）电梯是沿着垂直方向运行的一种提升设备，可乘客，也可载货。
2.3 电梯的基本结构
电梯是一种特殊的起重运输设备，由轿厢及配重、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安全性而设置的。
(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)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。
(4)其它装置：对重装置、补偿装置等。
2.1轿厢
1、控制柜；2、曳引机；3、曳引钢丝绳；4、限速器；5、限速器钢丝绳；6、限速器张进装置；7、轿厢；8、安全钳；9、轿厢门安全触板；10、导轨；11、对重；
12、厅门；13、缓冲器
2.4 电梯的控制技术
人们对现代电梯的自动化程度和智能化越来越高，可以有下列基本功能，这些功能有的是厂家作为标准功能配置在电梯上，有的是可按用户要求配置。但是由于本次设计工作的时间有限，不可能实现下面的所有控制要求，只能完成其中的一些主要的
最基本的控制要求。
(1)司机操作。由司机关门启动电梯运行，由轿内指令按钮选向，厅外召唤只能顺向截梯，自动平层。
(2)集选控制。集选控制是将轿厢内指令与厅外召唤等各种信号集中进行综合分析处理的高度自动控制功能。它能对轿厢指令、厅外召唤登记，停站延时自动关门起动运行，同向逐一应答，自动平层自动开门，顺向截梯，自动换向反向应答，能自动应召服务。
(3)下行集选。只在下行时具有集选功能，因此厅外只设下行召唤按钮，上行不能截梯。
(4)独立操作。只通过轿内指令驶往特定楼层，专为特定楼层乘客提供服务， 不应答其它层站和厅外召唤。
（5）特别楼层优先控制。特别楼层有呼唤时，电梯以最短时间应答。应答前往时，不理会轿内指令和其它召唤。到达该特别楼层后，该功能自动取消。
（6）停梯操作。在夜间、周末或假日，通过停梯开关使用电梯停在指定楼层。停梯时，轿门关闭，照明、风扇断电，以利节电、安全。
（7）满载控制。当轿内满载时，不响应厅外召唤。
（8）清除无效指令。清除所有与电梯运行方向不符的轿内指令。
（9）开门时间自动控制。根据厅外召唤、轿内指令的种类以及轿内情况，自动调整开门时间。
（10）按客流量控制开门时间。监视乘客的进出流量，使开门时间最短。
（11）开门时间延长按钮。用十延长开门时间，使乘客顺利进出轿厢。
（12）故障重开门。因故障使电梯门不能关闭时，或者在关门的过程中又有乘客进入的时候，使门重新打开再试关门。
（13）强迫关门。当门被阻挡超过一定时间时，发出报警信号，并以一定力量强行关门。
（14）光电装置。用来监视乘客或货物的进出情况。
（15）光幕感应装置。利用光幕效应，如关门时仍有乘客进出，则轿门未触及人体就能自动重新开门。
（16）副操纵箱。在轿厢内左边设置副操纵箱，上面设有各楼层轿内指令按钮，便于乘客较拥挤时使用。
（17）电子触钮。用手指轻触按钮便完成厅外召唤或轿内指令登记工作。
(18)灯光报站。电梯将到达时，厅外灯光闪动，并有双音报站钟报站。
(19)停电时紧急操作。当市电电网停电时，用备用电源将电梯运行到指定楼层待机。
(20)火灾时紧急操作。发生火灾时，使电梯自动运行到指定楼层待机。
(21)消防操作。当消防开关闭合时，使电梯自动返回基站，此时只能由消防员进行轿内操作。
(22)故障检测。将故障记录在微机的内存里(一般可存入8-20个故障) ，并以数码显示故障性质。当故障超过一定数量时，电梯便停止运行。只有排除故障，清除内存记录后，电梯才能运行。大多数微机控制电梯都具有这种功能。
第三章 变频器的选择及应用
3.1 变频器的分类
变频器的种类很多，下面根据不同的分类方法对变频器分类：
（1）按变换频率的方法分为交一直一交变频器、交一交变频器；
（2）按主电路工作方式分为电压型变频器、电流型变频器；
（3）按变频器调压方法的不同分为PAM 变频器、PWM 变频器；
（4）按工作原理分为U/f控制变频器、VC 控制变频器、SF 控制变频器；
（5）按照用途分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器；
3.2变频器的选择
变频器是变频调速系统的核心设备，它的质量品质对于系统的可靠性影响很大，选择品牌时，质量品质，尤其是与可靠性相关的质量品质，显然是选择时的重要考虑方面。同时，设备的平均寿命的长短是一个重要的参数，所以根据预期使用寿命来选择品牌，经验和口碑仍然是主要依据。在同一品牌中选择具体型号时，则主要依据已经确定的变频调速方案、负载类型以及应用所需要的一些附加功能来决定。
变频器的选择需要满足一些条件：
（1）根据被控设备的负载特性选择通用变频器的类型；
（2）所选择通用变频器的类型与被控制异步电动机的参数匹配；
（3）为降低电梯成本，首选通用变频器；
（4）电梯的启动和停车都要平稳；
（5）变频器带有防止失速功能；
（6）变频器具有优良的转矩特性；
第四章 可编程控制器PLC
4.1 可编程控制器 PLC的定义
可编程控制器是在继电器控制技术和计算机控制技术的基础上为工业控制应用}fn设计制造并迅速发展起来的。早期的可编程控制器称作可编程序逻辑控制器
(Programmable Logic Controller，简称PLC) 它主要用来代替继电器实现逻辑运算、计数、定时等功能。随着技术的发展，这种装置除了逻辑控制的范围，还增加了算术运算、数据处理、通信与联网等各种强大的功能，因此，现在这种装置被称作可编程控制器(Programmable Controller ，简称PC) 。但是为了避免与个人计算机((personalcomputer)的简称混淆，仍将可编程控制器简称为PLC 。
4.2 可编程控制器PLC 的发展
首台PLC 是由美国通用汽车公司于1969年研制出来的，并在汽车生产线控制中取得了很好的效果，此后PLC 得到了长足的发展。第一台PLC 具有可扩充、模块化等特性，易于安装，占用空间小，可以重复使用。70年代初，金属业和制造业等工业部门在利用PLC 控制系统上迈出了很大一步。70年代中期，PLC 有了质的飞跃，提高了运算速度，扩大了输入，输出规模。
4.3 可编程控制器PLC 的特点
PLC 具有一些其他软件没有的特点，这使它有了长足的发展。
(1)可靠性:对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。
A. PLC 不需要大量的活动元件和接线电子元件，它的接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短。
B. PLC 采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，冗余设计，断电保护，故障诊断和信息保护及恢复等，可靠性提高。
C. PLC有较高的易操作性，它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不易发生操作的错误。
D. PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机控制更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言，编程出错率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。
E. 在PLC 的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件:采用先进的工艺制造流水线制造; 对干扰的屏蔽、隔离和滤波等; 对电源的断电保护; 对存储器内容的保护等。
F. PLC的软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。例如，采用软件
滤波; 软件自诊断; 简化编程语言等。
(2)易操作性，PLC 的易操作性表现在下列几个方面:
A 、操作方便对PLC 的操作包括程序输入和程序更改的操作。大多数PLC 采用编程器进行输入和更改的操作。编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型的PLC ，编程器采用了CRT 屏幕显示，因此，程序的输入直接可以显示。更改程序的操作也可直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT 上显示。
B 、编程方便PLC 有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说，由于梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。采用布尔助记符编程语言时，十分有助于编程人员的编程。
C 、维修方便PLC 具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快的找到故障的部位，以便维修。
(3)灵活性，
PLC 的灵活性表现在以下几个方面：
A. 编程的灵活性。PLC 采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。编程方法的多样性使编程方便、应用面拓展。
B. 扩展的灵活性。PLC 的扩展灵活性是它的一个重要特点。它可根据应用的规模不同，即可进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。
C. 操作的灵活性。操作十分灵活方便，监视和控制变得十分容易。
4.4 可编程控制器PLC 的选择
对于PLC 的选择要详细了解被控对象的控制要求从各方面权衡利弊、合理的选择机型才能达到经济适用的目的。一般对PLC 的选择要本着满足系统要求的目的，不要盲目追求高效，以免造成投资和设备的浪费。
为了满足本次系统的设计要求选用三菱公司生产的FX2N 系统的PLC ，FX2N 系统PLC 具有以下优点：
（1） FX2N配置灵活，除主机单元外，还可扩展I/O模块，D/A模块，A/D
（2） 模块和其他特殊功能模块。
（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 ，
（4） 计数器C 的功能和数量满足了系统控制要求的需要，尤其是高速计数器
(C251等) 能接受脉冲编码器脉冲。
（5） 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MELSE MEDOC来进行。编程语言可用梯形图或指令表。尤其是可用PC
机对系统实时进行监控。为调试和维护提供了极大的方便。
（6） FX2N指令功能丰富，有各种指令107条，且指令执行速度快。
4.5 PLC控制系统的硬件开发
4.5.1控制系统的组成
电梯控制系统硬件由轿厢操作盘、厅门信号、PLC 、变频器、调速系统组成，控制系统如图4.1：
图4.1
变频器只完成调速功能，而逻辑控制部分是由PLC 完成的。PLC 负责处理各种信号的逻辑关系，向变频器发出起、停信号，同时变频器也将本身的工作状态输送给PLC ，形成双向联络关系。系统还配置了与电动机同轴连接旋转编码器及PG 卡，完成速度检测及反馈，形成速度闭环和位置闭环。此外系统还必须配置制动电阻，当电梯减速运行时，电动机处于再生发电状态，向变频器回馈电能，抑制直流电压升高。
电梯PLC 的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。电梯PLC 控制系统的基本结构图，主要硬件包括PLC 主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置与主拖动系统等。
系统控制核心为PLC 主机、操纵盘、呼梯盘、井道及安全保护信号通过PLC 输入
接口送入PLC ，存储在存储器及召唤指示灯等发出显示信号，向拖动和门机控制系统发出控制信号。
4.2电梯PLC 控制系统的基本结构图
4.5.2控制系统的设计
4.3电梯PLC 信号控制系统框图
电梯信号控制基本由PLC 软件实现。电梯信号控制系统输入到PLC 的控制信号有:运行方式选择、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信息、旋转编码器、光电
脉冲、开关门及限位信号、门区和平层信号等。
电梯的控制系统实现如下功能：
（1） 一台电机控制上升和下降，各层设上和下呼叫开关（最高层与起始层各设一
只）。
（2） 电梯到位后，具有手动或自动开门关门功能。
（3） 电梯内设有方向指示灯和电梯当前层号指示灯及层楼指令键、照明。
（4） 当电梯在某层待客时，按下层外召唤按钮，能自动开门。当完成全部轿厢内指
令，又没有层外呼叫信号时，电梯应自动关门，在设定时间内自动关闭轿厢照明。
（5） 自动关门与提早关门，在一般情况下，电梯停站5s 应能自动关门; 在延时时间
内，若按下关门按钮，门将不经延时提前运行关门动作。
（6） 按钮开门。在开关门过程中或门关闭后，电梯启动前，按下操纵盘上开关按钮，
门将打开。
（7） 内指令记忆。当轿厢内操纵盘上有多个选层指令时，电梯应能按顺序停靠车门，
并能到调定时间，自动确定运行方向。
（8） 自动定向，当轿厢内操纵盘选层指令相对与电梯位置具有不同方向时，电梯应
能按先进先出的原则，自动确定运行方向。自动换向，当电梯完成全部顺向指令后, 应自动换向，应答相反方向的信号。
（9） 呼叫记忆与顺向截停。电梯在运行中应能一记忆层外的呼叫信号，对符合运行
方向的召唤，应能自动逐一停靠应答。
（10）自动返回基站。当电梯设有基站时，电梯在完成全部指令后，自动返回基站，
停机待客。
4.5.3电梯的操作的方式
单台电梯的操作方式有手柄操纵控制、按钮控制、信号控制和集选控制等。在乘客电梯中几乎全部采用集选控制方式。
（1） 单轿厢下集选控制:登记所有轿厢和厅门下行召唤; 轿厢上行时，只答应轿厢召
唤，直至最高层; 自动改变运行方向为下行，应答厅门下行召唤。
（2） 单轿厢全集选:登记所有厅门和轿厢召唤; 上行时顺应答轿厢和厅门上召唤。
系统采用全集选操作方式。
4.6 I\O点数的分配及机型的控制
4.6.1 I\O点分配图
4..1.1输入信号的地址分配图
4..1.2输出接口的地址分配
电梯上电后，系统自己先判断处于哪一层，若电梯正好停在一楼，则判断电梯是否有向上召唤信号，如果有，那么就响应信号；如果没有，那么停在一楼待命。
如果电梯处在二楼时，首先判断电梯是在上升还是下降，如果正在上升，此时二楼或四楼又有向下的信息，那么记忆向下呼叫信号，响应上升信号，继续上升至指令层; 如果电梯正在下降，那么它将记忆向上呼叫的信号，先响应向下呼叫的信号，然后继续上行; 如果没有呼叫信号，电梯则停在二楼待命。
如果电梯处于四楼时，首先判断有没有向下呼叫的信号，如果此时有向上呼叫信号，向上运行指示灯点亮，电梯下行; 如果没有电梯将继续停在四楼待命。
4.7程序与梯形图
4.7.1开关门程序如图
4.6
4.4开关门程序
当电梯到达目的层时，电梯找平层，门电机开始运行正转，轿门和厅门同步打开，待开门到位后，接收到信号后，门保持打开延时状态，开门延时命令结束后开始关门，自动判断是否存在红外信号，如果有红外信号，电梯继续延时开门2秒，如果没有信号门电机运行反转关门，直到关门到位，然后响应下一个命令。
实验控制要求：电梯运行到某一个被呼叫层或乘客需要到达的某一层后，轿门和厅门同步打开后，待乘客进入或走出结束后，门自动关闭，但是也可以选择手动方式开/关电梯门。
根据上面的要求，设计出4层电梯开关门的控制梯形图如下：
4.5层电梯开关门的控制梯形图
A 、手动开门时，当电梯运行到位后，按下SB1，此时X000闭合，然后Y001通电，电动机开始正转，轿门打开，开门到位后，行程开关SQ1开始动作，X002常闭触点就断开，最后Y001断电，电梯的开门过程结束。
B 、手动关门时，当按下SB2时，此时X001闭合，Y002通电并自锁，驱动关门接触器使电动机开始反转，轿门关闭，关门到位后，关门行程开关SQ2开始动作，常闭触点就断开，Y002断电，电梯的关门过程结束。
C 、自动开门时，当电梯运行到位后，相应的楼层接近行程开关SQ6或SQ7或SQ8或SQ9被压下，即X010或X011或X012或X013闭合。TO 开始计时，延时3秒后，TO 触点闭合，Y000输出信号，轿门此时打开。
D 、自动关门程序的实现由定时器T1来控制，当电梯开门到位后Y000常开触点闭合，T1开始计时，延时5秒后Y001输出有效，轿门自动关闭。
E 、在自动关门时轿门有可能会夹住乘客，所以在轿门两侧均装有红外线检测装置SL1和SL2。一旦有人在轿门关闭过程中进/出电梯时，出信号使得X006和X007闭合，然后辅助继电器MO 通电闭合、自锁，T2定时器开始计时，然后延时2秒后再关闭。
F 、当快速接触器或慢速接触器有输出时，Y005或Y006输出便开始生效，辅助继电器M1通电，电梯开始运行。
4.7.2 电梯到层指示
电梯接收到位置信号先判断楼层信息是单层还是双层，然后再次判断是一层、二层还是三层、四层。最终电梯定向平层。
4.6电梯到层的流程图
4.7电梯到层指示梯形图
本程序设计说明如下：X010、X011、X012和X013分别是一、二、三和四层的接近开关SQ6、SQ7、SQ8、SQ9的输入点，Y012、Y013、 Y014、Y015分别是一、二、三和四层楼面的指示灯HL3, HL4, HL5和HL6的输出点。辅助继电器M2和M3起的是单、双层指示灯互锁功能控制。当电梯到达某一个楼层后，只有响应楼层电梯的指示灯亮，其它没变化。
具体的控制过程如下:
A 、当一层或者二层电梯的接近开关被按下时，X010或X012动作，辅助继电器M2输出有效信号并自锁。当一层电梯的接近开关动作时X010闭合，同时辅助继电器M2的触点闭合，和一楼接近开关触点串联在的二、三和四楼的楼层指示灯的触点都是常闭的，因此一楼指示灯输出Y012有效。同理当二层电梯的接近开关动作时X012合同时辅助继电器M2的触点闭合，和三楼接近开关触点串联在的一、二和四楼的楼层指示灯的触点都是常闭的，因此一楼指示灯输出Y014有效。
B 、电梯的接近开关按下时，X011或X013动作，辅助继电器M3输出有效信号并
自锁。当二层电梯的接近开关动作时X011闭合，同时辅助继电器M3的触点闭合，和三楼接近开关触点串联在的一、二和四楼的楼层指示灯的触点都是常闭的，因此三楼指示灯输出Y013有效。同理当四层电梯的接近开关动作时X013闭合同时辅助继电器M3的触点闭合，和四楼接近开关触点串联在的一、二和三楼的楼层指示灯的触点都是常闭的，因此四楼指示灯输出Y015是有效的。
4.1.3电梯到层指令表
4.7.3层呼叫层指示灯控制
当有乘客在轿箱外的某一层按下呼叫按钮SB7, SBB, SB9, SB10, SB11或SB12中的任何一个按钮后，对应的输入点X018, X020, X021, X022, X023或X024中的某一个就会闭合，同时所对应的层指示灯就亮，指示有人在那一层呼叫，呼叫信号会一直保持到电梯到达该层，该层的接近开关X010, X011, X012或X013中的某一个动作时呼叫信号指示才会消失。
层呼叫指示灯控制过程：当有乘客在一楼按下上行开关时，X021触点就会闭合，门锁输入信号的常闭触点闭合，上行输出的常闭触点同样也是闭合状态，此时Y024输出有效并自锁，一层上行指示灯点亮，当电梯运行过程中压下一层接近开关时X011常闭触点断开，Y024输出是无效的，一层上行指示灯灭。
当按下二层上行按钮时，触点X022就会闭合，此时门锁输入信号的触点为常闭有效，二层指示灯输出有效，二层上行指示灯点亮，Y025输出有效并自锁，当电梯运行出二层时二层指示灯灭，当电梯运行中碰到二层接近行程开关时，接近开关的常开触点闭合，常闭触点断开，X013就会断开，Y025此时输出无效。
二层上行指示控制过程，按下二层上行按钮时，触点X023会闭合，此时门锁输入信号的触点为常闭有效，二层指示灯输出有效，二层上行指示灯点亮，Y026输出有效并自锁，当电梯运行出二层时二层指示灯灭，当电梯运行中碰到二层接近行程开关时，接近开关的常开触点闭合，常闭触点断开，X013断开，Y026输出无效。
当有乘客在四楼按下下行开关时，下行旋转开关闭合，X024常开触点闭合，四层呼叫指示输出有效并自锁，四层呼叫指示灯亮:当四层行程接近开关被按下X014触点断开，四层呼叫指示输出Y030无效，灯灭。
当有乘客在二楼按下下行旋转开关时，下行开关闭合，X025常开触点闭合，二层呼叫指示输出信号Y031输出有效并自锁，二层呼叫指示灯亮。当电梯向上运行时Y011常闭触点断开同时电梯停留在二层时Y031的自锁功能无效，Y031输出无效，指示灯灭; 当电梯运行过程中压下二层接近开关时，其常闭触点X013断开，Y031输出也无效。
图4.8
当有乘客在二楼按下下行开关时动作过程类似。当有乘客在二楼按下下行开关时，下行开关闭合，X026常开触点会闭合，二层呼叫指示输出信号Y032输出有效并自锁，二层呼叫指示灯点亮。当电梯向上运行时Y011常闭触点断开同时电梯停留在二层时Y031的自锁功能无效，Y031输出无效，指示灯灭; 当电梯运行过程中压下二层接近开关时，其常闭触点X012断开，Y032输出也无效。
4.1.4呼叫指示灯控制指令表
电梯方向选择控制，当电梯向上运行时，上行指示灯点亮，首先把下行呼叫指令记忆存储起来，当电梯向下运行时，下行指示灯点亮，上行指令记忆存储起来。
电梯启动控制时，即电梯方向运行确定后，在关门信号和门锁信号达到要求时，电梯运行2秒后加速，在接近目的楼层时，开始慢速运行，直到达到目的层为止。
4.1.5电梯方向控制指令图
4.9电梯方向的选择PLC 控制梯形图
4.7.4电梯启动控制和过载保护
X021, X022, X023是电梯上行至某层的按下按钮，X024, X025, X026是电梯下行至某层的按钮，它们的作用是当电梯上行到达某层的下层接近开关时，电梯开始减速，平稳地在目标层停止。当电梯下行至某层的上层接近开关时，电梯开始减速，使电梯平稳地停在目标层。在门锁信号X010，门关信号Y002和过载保护信号符合要求的前提下，M4闭合，Y003闭合，电梯快速运行，经过2秒后，电梯加速运行。当电梯接近二层时，二层的上下层接近开关X030与Y021接通Y006，或X034与Y021接通Y006，电梯慢速运行。当电梯到达二层时，Y014开始动作，电梯停止。
电梯过载时，X037常开触点闭合，Y035输出有效，报警灯点亮，X037常闭触点断开，电梯不会启动，电梯停止运行。
电梯向上运行或向下运行时，电梯如果超出行程，会压下行程开关SQ16或SQ17，常闭触点X035或X036断开，电梯启动程序停止，同时常开触点X035或X036闭合，Y033或Y034触点闭合，报警电路输出有效，报警灯闪亮。
4.1.6电梯启动控制和过载保护指令图
4.10电梯启动控制和过载保护梯形图
结束语
通过查阅大量的文献资料和实验材料，我完成了这次的毕业设计。通过这次毕业设计我学到了许多知识，明白了电梯的运行情况以及PLC 在电梯中的运用，增强了动手能力和查阅参考文献的能力。使我认识到无论做什么事都要认真，专心，本着求实严谨的态度。
本次设计采用了PLC 和变频器控制电梯，实现了对电梯的PLC 改造，提高了电梯的运行可靠性，使电梯运行更加可靠，更加节能。本次设计中还有很多不尽如人意的地方，例如在梯形图的绘制上不够精简。希望老师能够批评指正，提出宝贵意见。
致谢
在此论文撰写过程中，感谢毕业设计老师的悉心指导，同时感谢他的谅解与包容。
没有他的帮助也就没有今天的这篇论文。求学的过程是艰苦的，但又是快乐的。您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式，从论文题目的选定到论文写作的指导, 经由您悉心的点拨, 再经思考后的领悟, 常常让我有“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。
参考文献：
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[4]袁任光. 可编程控制器应用技术与实例。华南理工大学出版社，2003.4.74-76 [5]梁斌. 关于电梯舒适感的调试。中国科技出版社，2002.4.29-32
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摘要
随着社会科学技术的发展，高层建筑日益增多，电梯成为高层建筑不可或缺的组成部分。由于传统电梯采用的是继电气控制的线路，继电器控制线路本身的一些缺陷已经无法满足人们对于电梯性能的要求，比如可靠性、舒适性、低功耗、低噪音等。而可编程控制器PLC 则可以以它处理速度快、可靠性高、功耗小等优势满足人们对于电梯性能的要求。
本文采用PLC 和变频器实现对电梯的控制，介绍了变频器的类型以及参数设计的相关知识，同时介绍了PLC 的选型以及PLC 控制系统的设计思路。根据电梯系统的设计要求，通过合理的选择和设计提高电梯的控制水平，改善电梯运行的舒适感，使电梯达到比较理想的控制效果，设计出可实现一定功能的PLC 电梯控制系统。
关键词：电梯 PLC 控制 变频器调速
Abstract
Along with the social the development of science and technology, increasing high-rise building, the elevator become the indispensable part of high-rise buildings. Because the traditional elevator used is the electrical control line, relay control circuit itself some defects have been unable to meet the requirements of the people for elevator performance, such as reliability, comfort, low power consumption, low noise, etc. And programmable controller PLC may in its processing speed, high reliability, small power consumption advantages to satisfy the requirements of the people for elevator performance.
Based on the PLC and frequency converter to realize the control of elevator, this paper introduces the types of frequency converter and parameter design of relevant knowledge, at the same time introduces the PLC selection and PLC control system design. According to the design requirements of the elevator system, through the reasonable selection and design to improve the elevator control level, improve the elevator operation comfort, make the elevator to achieve ideal control effect, designed can realize a certain function of PLC elevator control system.
Keywords: elevator PLC control frequency converter speed control
1 绪论 ................................................................................................. １
1.1电梯继电器控制系统的特点及存在问题 ........................................... １
1.1.1电梯继电器控制系统的优点 .................................................... １
1.1.2电梯继电器控制系统存在的问题 ............................................ １
1.2 PLC及在电梯控制中的应用特点 . ...................................................... ２
1.3 PLC 控制电梯的优点 . ....................................................................... ２
1.4电梯变频调速控制的特点 ................................................................... ２
2 电梯技术的发展及电梯设备 . .................................................... ３
2.1电梯的起源与发展 ............................................................................... ３
2.2 电梯的定义 .......................................................................................... ５
2.3 电梯的基本结构 ................................................................................ ５
2.4 电梯的控制技术 .................................................................................. ６
3 变频器的选择及应用 ................................................................ ９
3.1 变频器的分类 ...................................................................................... ９
3.2变频器的选择 ....................................................................................... ９
4 可编程控制器PLC . ................................................................... ９
4.1 可编程控制器 PLC 的定义 . ............................................................... ９
4.2 可编程控制器PLC 的发展 . ............................................................ １０
4.3 可编程控制器PLC 的特点 . ............................................................ １０
4.4 可编程控制器PLC 的选择 . ............................................................ １１
4.5 PLC控制系统的硬件开发 . .............................................................. １２
4.5.1控制系统的组成 .................................................................... １２
4.5.2控制系统的设计 .................................................................... １３
4.5.3电梯的操作的方式 ................................................................ １４
4.6 I\O点数的分配及机型的控制 . ..................................................... １５
4.6.1 I\O点分配图 . ......................................................................... １５
4.7程序与梯形图 ................................................................................... １７
4.7.1开关门程序如图4.6 .............................................................. １７
4.7.2 电梯到层指示 ....................................................................... １９
4.7.3层呼叫层指示灯控制 ............................................................ ２１
4.7.4电梯启动控制和过载保护…………………………………………………. ２６
结束语 ....................................................................................... ２９
致谢 ........................................................................................... ２９
参考文献：. ............................................................................... ３０
第一章 绪论
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。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已逐渐被PLC 控制所代替。同时，由于电机交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方式已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电梯行业的一个热点。
1 .1电梯继电器控制系统的特点及存在问题
1.1.1电梯继电器控制系统的优点
(1)所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握。
(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，价格较便宜。
(4)多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，已形成系列化产品术资料图纸齐全，熟悉、掌握的人员较多。
1.1.2电梯继电器控制系统存在的问题
(1)系统触点繁多、接线线路复杂，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)电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。
(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忧。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. 2 PLC及在电梯控制中的应用特点
PLC 是一种用于工业自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。PLC 与普通微机一样，以通用或专用CPU 作为字处理器，实现通道(字的运算和数据存储，另外还有位处理器，进行位运算与控制。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。
1.3 PLC控制电梯的优点
（1） 在电梯控制中采用PLC 可用软件实现对电梯的自动控制，可靠性大大提高。
（2） 去掉了选层器及大部分继电器，控制系统机构简单，外部线路简化。
（3） PLC可进行的故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。
（4） 更改控制方案时不需改动硬件接线。
（5） 用于群控调配和管理，并提高电梯的运行效率。
1.4电梯变频调速控制的特点
随着电力电子技术、微电子技术和计算机控制技术的飞速发展，交流变频调速技术的发展也十分迅速。电动机交流变频技术是当今节电，改善工艺z. 程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种手段。变频调速以其优异的调速性能和起制动平稳性能、高效率、高功率因数和节电效果，广泛适用范围及其它许多优点被国内外公认为最有发展前途的调速方式。
（1）变频调速电梯使用的是异步电动机，比同容量的直流电动机具有体积小、占空间小、结构简单、维护方便、可靠性高、价格低等优点。
（2）变频调速电源使用了先进的SPWM 技术SVPWM 技术，明显改善了电梯运行质量和性能:调速范围宽、控制精度高，动态性能好，舒适、安静、快捷，已逐渐取代直流电机调速。变频调速电梯使用先进的SPWM 和SVPWM 技术，明显改善了电动机供电电源的质量，减少谐波，提高了效率和功率因数，节能效果明显提高。
第二章 电梯技术的发展及电梯设备
2.1电梯的起源与发展
电梯在现代社会中必不可少，在建筑物中至关重要，是应用最多的垂直交通运输工具。它起源于公元前236年的古希腊，阿基米德设计出了一种人力卷扬机，人们把这视为现代电梯的鼻祖。
在瓦特发明了蒸汽机之后，1850年在美国纽约市出现了世界上第一台由亨利制作的以蒸汽机为动力的卷扬机。世界博览会上，美国人伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯第一次向世人展示了他的发明历史上第一部安全升降梯。从那以后，升降梯在世界范围内得到了广泛应用。在此期间，英国的阿姆斯特朗发明了水压梯, 随着水压梯的发展，蒸汽梯也就被淘汰了。后来发展为采用油压泵和控制阀的液压梯。直到今天，液压梯仍在使用。
1889年，美国奥的斯公司制造的由直流电动机通过蜗杆蜗轮减速器带动卷筒卷绕绳索悬挂并升降轿厢的电动升降机，构成了现代电梯的鼻祖。为了解决乘客乘坐电梯的安全性和舒适感方面的问题，1892年，美国亨利·华特·列昂那得发明了用调节电动机励磁场来调速的电动机一发电机电力驱动系统，使直流升降机的电力拖动构造有了重大发展。
1900年，交流感应电动机被使用到电梯驱动以后，进一步简化了电梯的传动设备。以后由交流单速电动机发展到交流双速感应电动机。
1903年，美国奥的斯在电梯传动机构中采用了曳引驱动代替卷筒方式，提高了电梯传动机械的通用性，同时也制造了有齿轮曳引高速电梯。这种电梯减少了传动设备，增强了安全性能，成为目前电梯曳引传动的基本构造形式。
在电梯控制技术方面，1949年开始应用电子技术，以后出现了电子器件与信息处理的分区控制系统，以后发展到大规模集成电路。
由于电梯拖动技术从直流电动机驱动，到交流单速、交流双速电动机驱动，到交流调压调速(ACVV)控制，交流调压调频调速(VVVF)控制，使得电梯控制技术不断成熟，加上电子技术、电子计算机技术、自动控制技术在电梯中的广泛应用，使电梯运行的可靠性、安全性、舒适感、平层精度、运行速度、节能降耗、减少噪声等方面都有了极大改善。
70年代，从1973年电梯控制柜的控制电路逐渐从模拟电路向数字化电路发展，数字技术显著提高了电梯的可靠性和运性精度。70年代末到80年代初，高速无齿轮和有齿轮快速电梯都应用微机作为控制的主要部件，每部电梯使用的微机不止一部。
80年代，大功率晶体管模块的问世以及微机和数字调节技术的不断成熟，人们利用脉宽调节（PWM ）技术来控制换流器，实现对电梯中交流电动机进行调压调频(VVVF)，达到线性调速的目的。自80年代中期，VVVF 控制的电梯先后由美国奥的斯、日本三菱等电梯公司相继开发并逐步推向市场。90年代，VVVF 拖动系统得到较快发
展，其许多技术、经济指标，明显优于其它电梯控制系统。
2.2 电梯的定义
国家标准《GB7024}I-86电梯名词术语》中对电梯进行了如下定义:电力驱动，具有乘客或载货轿箱，其运行于垂直的或与垂直方向倾斜不大于15度的两侧刚性导轨之间，运送乘客和(或) 货物的固定设备。此外，国家标准GB7588-87《电梯制造与安装规范》中对电梯的技术含义做出了如下总结：电梯是服务于规定楼层的固定式的提升设备，包括一个轿箱，轿箱的尺寸与结构形式可使乘客方便的进出, 轿厢至少部分的在两根垂直的或与垂直方向成倾斜角小于15度的刚性导轨之间运行。
电梯的含义:
（1）梯是有外力即电力来驱(拖) 动的；
（2）轿箱要方便乘客乘坐或运载货物；
（3）电梯是沿着垂直方向运行的一种提升设备，可乘客，也可载货。
2.3 电梯的基本结构
电梯是一种特殊的起重运输设备，由轿厢及配重、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安全性而设置的。
(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)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。
(4)其它装置：对重装置、补偿装置等。
2.1轿厢
1、控制柜；2、曳引机；3、曳引钢丝绳；4、限速器；5、限速器钢丝绳；6、限速器张进装置；7、轿厢；8、安全钳；9、轿厢门安全触板；10、导轨；11、对重；
12、厅门；13、缓冲器
2.4 电梯的控制技术
人们对现代电梯的自动化程度和智能化越来越高，可以有下列基本功能，这些功能有的是厂家作为标准功能配置在电梯上，有的是可按用户要求配置。但是由于本次设计工作的时间有限，不可能实现下面的所有控制要求，只能完成其中的一些主要的
最基本的控制要求。
(1)司机操作。由司机关门启动电梯运行，由轿内指令按钮选向，厅外召唤只能顺向截梯，自动平层。
(2)集选控制。集选控制是将轿厢内指令与厅外召唤等各种信号集中进行综合分析处理的高度自动控制功能。它能对轿厢指令、厅外召唤登记，停站延时自动关门起动运行，同向逐一应答，自动平层自动开门，顺向截梯，自动换向反向应答，能自动应召服务。
(3)下行集选。只在下行时具有集选功能，因此厅外只设下行召唤按钮，上行不能截梯。
(4)独立操作。只通过轿内指令驶往特定楼层，专为特定楼层乘客提供服务， 不应答其它层站和厅外召唤。
（5）特别楼层优先控制。特别楼层有呼唤时，电梯以最短时间应答。应答前往时，不理会轿内指令和其它召唤。到达该特别楼层后，该功能自动取消。
（6）停梯操作。在夜间、周末或假日，通过停梯开关使用电梯停在指定楼层。停梯时，轿门关闭，照明、风扇断电，以利节电、安全。
（7）满载控制。当轿内满载时，不响应厅外召唤。
（8）清除无效指令。清除所有与电梯运行方向不符的轿内指令。
（9）开门时间自动控制。根据厅外召唤、轿内指令的种类以及轿内情况，自动调整开门时间。
（10）按客流量控制开门时间。监视乘客的进出流量，使开门时间最短。
（11）开门时间延长按钮。用十延长开门时间，使乘客顺利进出轿厢。
（12）故障重开门。因故障使电梯门不能关闭时，或者在关门的过程中又有乘客进入的时候，使门重新打开再试关门。
（13）强迫关门。当门被阻挡超过一定时间时，发出报警信号，并以一定力量强行关门。
（14）光电装置。用来监视乘客或货物的进出情况。
（15）光幕感应装置。利用光幕效应，如关门时仍有乘客进出，则轿门未触及人体就能自动重新开门。
（16）副操纵箱。在轿厢内左边设置副操纵箱，上面设有各楼层轿内指令按钮，便于乘客较拥挤时使用。
（17）电子触钮。用手指轻触按钮便完成厅外召唤或轿内指令登记工作。
(18)灯光报站。电梯将到达时，厅外灯光闪动，并有双音报站钟报站。
(19)停电时紧急操作。当市电电网停电时，用备用电源将电梯运行到指定楼层待机。
(20)火灾时紧急操作。发生火灾时，使电梯自动运行到指定楼层待机。
(21)消防操作。当消防开关闭合时，使电梯自动返回基站，此时只能由消防员进行轿内操作。
(22)故障检测。将故障记录在微机的内存里(一般可存入8-20个故障) ，并以数码显示故障性质。当故障超过一定数量时，电梯便停止运行。只有排除故障，清除内存记录后，电梯才能运行。大多数微机控制电梯都具有这种功能。
第三章 变频器的选择及应用
3.1 变频器的分类
变频器的种类很多，下面根据不同的分类方法对变频器分类：
（1）按变换频率的方法分为交一直一交变频器、交一交变频器；
（2）按主电路工作方式分为电压型变频器、电流型变频器；
（3）按变频器调压方法的不同分为PAM 变频器、PWM 变频器；
（4）按工作原理分为U/f控制变频器、VC 控制变频器、SF 控制变频器；
（5）按照用途分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器；
3.2变频器的选择
变频器是变频调速系统的核心设备，它的质量品质对于系统的可靠性影响很大，选择品牌时，质量品质，尤其是与可靠性相关的质量品质，显然是选择时的重要考虑方面。同时，设备的平均寿命的长短是一个重要的参数，所以根据预期使用寿命来选择品牌，经验和口碑仍然是主要依据。在同一品牌中选择具体型号时，则主要依据已经确定的变频调速方案、负载类型以及应用所需要的一些附加功能来决定。
变频器的选择需要满足一些条件：
（1）根据被控设备的负载特性选择通用变频器的类型；
（2）所选择通用变频器的类型与被控制异步电动机的参数匹配；
（3）为降低电梯成本，首选通用变频器；
（4）电梯的启动和停车都要平稳；
（5）变频器带有防止失速功能；
（6）变频器具有优良的转矩特性；
第四章 可编程控制器PLC
4.1 可编程控制器 PLC的定义
可编程控制器是在继电器控制技术和计算机控制技术的基础上为工业控制应用}fn设计制造并迅速发展起来的。早期的可编程控制器称作可编程序逻辑控制器
(Programmable Logic Controller，简称PLC) 它主要用来代替继电器实现逻辑运算、计数、定时等功能。随着技术的发展，这种装置除了逻辑控制的范围，还增加了算术运算、数据处理、通信与联网等各种强大的功能，因此，现在这种装置被称作可编程控制器(Programmable Controller ，简称PC) 。但是为了避免与个人计算机((personalcomputer)的简称混淆，仍将可编程控制器简称为PLC 。
4.2 可编程控制器PLC 的发展
首台PLC 是由美国通用汽车公司于1969年研制出来的，并在汽车生产线控制中取得了很好的效果，此后PLC 得到了长足的发展。第一台PLC 具有可扩充、模块化等特性，易于安装，占用空间小，可以重复使用。70年代初，金属业和制造业等工业部门在利用PLC 控制系统上迈出了很大一步。70年代中期，PLC 有了质的飞跃，提高了运算速度，扩大了输入，输出规模。
4.3 可编程控制器PLC 的特点
PLC 具有一些其他软件没有的特点，这使它有了长足的发展。
(1)可靠性:对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。
A. PLC 不需要大量的活动元件和接线电子元件，它的接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短。
B. PLC 采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，冗余设计，断电保护，故障诊断和信息保护及恢复等，可靠性提高。
C. PLC有较高的易操作性，它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不易发生操作的错误。
D. PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机控制更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言，编程出错率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。
E. 在PLC 的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件:采用先进的工艺制造流水线制造; 对干扰的屏蔽、隔离和滤波等; 对电源的断电保护; 对存储器内容的保护等。
F. PLC的软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。例如，采用软件
滤波; 软件自诊断; 简化编程语言等。
(2)易操作性，PLC 的易操作性表现在下列几个方面:
A 、操作方便对PLC 的操作包括程序输入和程序更改的操作。大多数PLC 采用编程器进行输入和更改的操作。编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型的PLC ，编程器采用了CRT 屏幕显示，因此，程序的输入直接可以显示。更改程序的操作也可直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT 上显示。
B 、编程方便PLC 有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说，由于梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。采用布尔助记符编程语言时，十分有助于编程人员的编程。
C 、维修方便PLC 具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快的找到故障的部位，以便维修。
(3)灵活性，
PLC 的灵活性表现在以下几个方面：
A. 编程的灵活性。PLC 采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。编程方法的多样性使编程方便、应用面拓展。
B. 扩展的灵活性。PLC 的扩展灵活性是它的一个重要特点。它可根据应用的规模不同，即可进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。
C. 操作的灵活性。操作十分灵活方便，监视和控制变得十分容易。
4.4 可编程控制器PLC 的选择
对于PLC 的选择要详细了解被控对象的控制要求从各方面权衡利弊、合理的选择机型才能达到经济适用的目的。一般对PLC 的选择要本着满足系统要求的目的，不要盲目追求高效，以免造成投资和设备的浪费。
为了满足本次系统的设计要求选用三菱公司生产的FX2N 系统的PLC ，FX2N 系统PLC 具有以下优点：
（1） FX2N配置灵活，除主机单元外，还可扩展I/O模块，D/A模块，A/D
（2） 模块和其他特殊功能模块。
（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 ，
（4） 计数器C 的功能和数量满足了系统控制要求的需要，尤其是高速计数器
(C251等) 能接受脉冲编码器脉冲。
（5） 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MELSE MEDOC来进行。编程语言可用梯形图或指令表。尤其是可用PC
机对系统实时进行监控。为调试和维护提供了极大的方便。
（6） FX2N指令功能丰富，有各种指令107条，且指令执行速度快。
4.5 PLC控制系统的硬件开发
4.5.1控制系统的组成
电梯控制系统硬件由轿厢操作盘、厅门信号、PLC 、变频器、调速系统组成，控制系统如图4.1：
图4.1
变频器只完成调速功能，而逻辑控制部分是由PLC 完成的。PLC 负责处理各种信号的逻辑关系，向变频器发出起、停信号，同时变频器也将本身的工作状态输送给PLC ，形成双向联络关系。系统还配置了与电动机同轴连接旋转编码器及PG 卡，完成速度检测及反馈，形成速度闭环和位置闭环。此外系统还必须配置制动电阻，当电梯减速运行时，电动机处于再生发电状态，向变频器回馈电能，抑制直流电压升高。
电梯PLC 的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。电梯PLC 控制系统的基本结构图，主要硬件包括PLC 主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置与主拖动系统等。
系统控制核心为PLC 主机、操纵盘、呼梯盘、井道及安全保护信号通过PLC 输入
接口送入PLC ，存储在存储器及召唤指示灯等发出显示信号，向拖动和门机控制系统发出控制信号。
4.2电梯PLC 控制系统的基本结构图
4.5.2控制系统的设计
4.3电梯PLC 信号控制系统框图
电梯信号控制基本由PLC 软件实现。电梯信号控制系统输入到PLC 的控制信号有:运行方式选择、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信息、旋转编码器、光电
脉冲、开关门及限位信号、门区和平层信号等。
电梯的控制系统实现如下功能：
（1） 一台电机控制上升和下降，各层设上和下呼叫开关（最高层与起始层各设一
只）。
（2） 电梯到位后，具有手动或自动开门关门功能。
（3） 电梯内设有方向指示灯和电梯当前层号指示灯及层楼指令键、照明。
（4） 当电梯在某层待客时，按下层外召唤按钮，能自动开门。当完成全部轿厢内指
令，又没有层外呼叫信号时，电梯应自动关门，在设定时间内自动关闭轿厢照明。
（5） 自动关门与提早关门，在一般情况下，电梯停站5s 应能自动关门; 在延时时间
内，若按下关门按钮，门将不经延时提前运行关门动作。
（6） 按钮开门。在开关门过程中或门关闭后，电梯启动前，按下操纵盘上开关按钮，
门将打开。
（7） 内指令记忆。当轿厢内操纵盘上有多个选层指令时，电梯应能按顺序停靠车门，
并能到调定时间，自动确定运行方向。
（8） 自动定向，当轿厢内操纵盘选层指令相对与电梯位置具有不同方向时，电梯应
能按先进先出的原则，自动确定运行方向。自动换向，当电梯完成全部顺向指令后, 应自动换向，应答相反方向的信号。
（9） 呼叫记忆与顺向截停。电梯在运行中应能一记忆层外的呼叫信号，对符合运行
方向的召唤，应能自动逐一停靠应答。
（10）自动返回基站。当电梯设有基站时，电梯在完成全部指令后，自动返回基站，
停机待客。
4.5.3电梯的操作的方式
单台电梯的操作方式有手柄操纵控制、按钮控制、信号控制和集选控制等。在乘客电梯中几乎全部采用集选控制方式。
（1） 单轿厢下集选控制:登记所有轿厢和厅门下行召唤; 轿厢上行时，只答应轿厢召
唤，直至最高层; 自动改变运行方向为下行，应答厅门下行召唤。
（2） 单轿厢全集选:登记所有厅门和轿厢召唤; 上行时顺应答轿厢和厅门上召唤。
系统采用全集选操作方式。
4.6 I\O点数的分配及机型的控制
4.6.1 I\O点分配图
4..1.1输入信号的地址分配图
4..1.2输出接口的地址分配
电梯上电后，系统自己先判断处于哪一层，若电梯正好停在一楼，则判断电梯是否有向上召唤信号，如果有，那么就响应信号；如果没有，那么停在一楼待命。
如果电梯处在二楼时，首先判断电梯是在上升还是下降，如果正在上升，此时二楼或四楼又有向下的信息，那么记忆向下呼叫信号，响应上升信号，继续上升至指令层; 如果电梯正在下降，那么它将记忆向上呼叫的信号，先响应向下呼叫的信号，然后继续上行; 如果没有呼叫信号，电梯则停在二楼待命。
如果电梯处于四楼时，首先判断有没有向下呼叫的信号，如果此时有向上呼叫信号，向上运行指示灯点亮，电梯下行; 如果没有电梯将继续停在四楼待命。
4.7程序与梯形图
4.7.1开关门程序如图
4.6
4.4开关门程序
当电梯到达目的层时，电梯找平层，门电机开始运行正转，轿门和厅门同步打开，待开门到位后，接收到信号后，门保持打开延时状态，开门延时命令结束后开始关门，自动判断是否存在红外信号，如果有红外信号，电梯继续延时开门2秒，如果没有信号门电机运行反转关门，直到关门到位，然后响应下一个命令。
实验控制要求：电梯运行到某一个被呼叫层或乘客需要到达的某一层后，轿门和厅门同步打开后，待乘客进入或走出结束后，门自动关闭，但是也可以选择手动方式开/关电梯门。
根据上面的要求，设计出4层电梯开关门的控制梯形图如下：
4.5层电梯开关门的控制梯形图
A 、手动开门时，当电梯运行到位后，按下SB1，此时X000闭合，然后Y001通电，电动机开始正转，轿门打开，开门到位后，行程开关SQ1开始动作，X002常闭触点就断开，最后Y001断电，电梯的开门过程结束。
B 、手动关门时，当按下SB2时，此时X001闭合，Y002通电并自锁，驱动关门接触器使电动机开始反转，轿门关闭，关门到位后，关门行程开关SQ2开始动作，常闭触点就断开，Y002断电，电梯的关门过程结束。
C 、自动开门时，当电梯运行到位后，相应的楼层接近行程开关SQ6或SQ7或SQ8或SQ9被压下，即X010或X011或X012或X013闭合。TO 开始计时，延时3秒后，TO 触点闭合，Y000输出信号，轿门此时打开。
D 、自动关门程序的实现由定时器T1来控制，当电梯开门到位后Y000常开触点闭合，T1开始计时，延时5秒后Y001输出有效，轿门自动关闭。
E 、在自动关门时轿门有可能会夹住乘客，所以在轿门两侧均装有红外线检测装置SL1和SL2。一旦有人在轿门关闭过程中进/出电梯时，出信号使得X006和X007闭合，然后辅助继电器MO 通电闭合、自锁，T2定时器开始计时，然后延时2秒后再关闭。
F 、当快速接触器或慢速接触器有输出时，Y005或Y006输出便开始生效，辅助继电器M1通电，电梯开始运行。
4.7.2 电梯到层指示
电梯接收到位置信号先判断楼层信息是单层还是双层，然后再次判断是一层、二层还是三层、四层。最终电梯定向平层。
4.6电梯到层的流程图
4.7电梯到层指示梯形图
本程序设计说明如下：X010、X011、X012和X013分别是一、二、三和四层的接近开关SQ6、SQ7、SQ8、SQ9的输入点，Y012、Y013、 Y014、Y015分别是一、二、三和四层楼面的指示灯HL3, HL4, HL5和HL6的输出点。辅助继电器M2和M3起的是单、双层指示灯互锁功能控制。当电梯到达某一个楼层后，只有响应楼层电梯的指示灯亮，其它没变化。
具体的控制过程如下:
A 、当一层或者二层电梯的接近开关被按下时，X010或X012动作，辅助继电器M2输出有效信号并自锁。当一层电梯的接近开关动作时X010闭合，同时辅助继电器M2的触点闭合，和一楼接近开关触点串联在的二、三和四楼的楼层指示灯的触点都是常闭的，因此一楼指示灯输出Y012有效。同理当二层电梯的接近开关动作时X012合同时辅助继电器M2的触点闭合，和三楼接近开关触点串联在的一、二和四楼的楼层指示灯的触点都是常闭的，因此一楼指示灯输出Y014有效。
B 、电梯的接近开关按下时，X011或X013动作，辅助继电器M3输出有效信号并
自锁。当二层电梯的接近开关动作时X011闭合，同时辅助继电器M3的触点闭合，和三楼接近开关触点串联在的一、二和四楼的楼层指示灯的触点都是常闭的，因此三楼指示灯输出Y013有效。同理当四层电梯的接近开关动作时X013闭合同时辅助继电器M3的触点闭合，和四楼接近开关触点串联在的一、二和三楼的楼层指示灯的触点都是常闭的，因此四楼指示灯输出Y015是有效的。
4.1.3电梯到层指令表
4.7.3层呼叫层指示灯控制
当有乘客在轿箱外的某一层按下呼叫按钮SB7, SBB, SB9, SB10, SB11或SB12中的任何一个按钮后，对应的输入点X018, X020, X021, X022, X023或X024中的某一个就会闭合，同时所对应的层指示灯就亮，指示有人在那一层呼叫，呼叫信号会一直保持到电梯到达该层，该层的接近开关X010, X011, X012或X013中的某一个动作时呼叫信号指示才会消失。
层呼叫指示灯控制过程：当有乘客在一楼按下上行开关时，X021触点就会闭合，门锁输入信号的常闭触点闭合，上行输出的常闭触点同样也是闭合状态，此时Y024输出有效并自锁，一层上行指示灯点亮，当电梯运行过程中压下一层接近开关时X011常闭触点断开，Y024输出是无效的，一层上行指示灯灭。
当按下二层上行按钮时，触点X022就会闭合，此时门锁输入信号的触点为常闭有效，二层指示灯输出有效，二层上行指示灯点亮，Y025输出有效并自锁，当电梯运行出二层时二层指示灯灭，当电梯运行中碰到二层接近行程开关时，接近开关的常开触点闭合，常闭触点断开，X013就会断开，Y025此时输出无效。
二层上行指示控制过程，按下二层上行按钮时，触点X023会闭合，此时门锁输入信号的触点为常闭有效，二层指示灯输出有效，二层上行指示灯点亮，Y026输出有效并自锁，当电梯运行出二层时二层指示灯灭，当电梯运行中碰到二层接近行程开关时，接近开关的常开触点闭合，常闭触点断开，X013断开，Y026输出无效。
当有乘客在四楼按下下行开关时，下行旋转开关闭合，X024常开触点闭合，四层呼叫指示输出有效并自锁，四层呼叫指示灯亮:当四层行程接近开关被按下X014触点断开，四层呼叫指示输出Y030无效，灯灭。
当有乘客在二楼按下下行旋转开关时，下行开关闭合，X025常开触点闭合，二层呼叫指示输出信号Y031输出有效并自锁，二层呼叫指示灯亮。当电梯向上运行时Y011常闭触点断开同时电梯停留在二层时Y031的自锁功能无效，Y031输出无效，指示灯灭; 当电梯运行过程中压下二层接近开关时，其常闭触点X013断开，Y031输出也无效。
图4.8
当有乘客在二楼按下下行开关时动作过程类似。当有乘客在二楼按下下行开关时，下行开关闭合，X026常开触点会闭合，二层呼叫指示输出信号Y032输出有效并自锁，二层呼叫指示灯点亮。当电梯向上运行时Y011常闭触点断开同时电梯停留在二层时Y031的自锁功能无效，Y031输出无效，指示灯灭; 当电梯运行过程中压下二层接近开关时，其常闭触点X012断开，Y032输出也无效。
4.1.4呼叫指示灯控制指令表
电梯方向选择控制，当电梯向上运行时，上行指示灯点亮，首先把下行呼叫指令记忆存储起来，当电梯向下运行时，下行指示灯点亮，上行指令记忆存储起来。
电梯启动控制时，即电梯方向运行确定后，在关门信号和门锁信号达到要求时，电梯运行2秒后加速，在接近目的楼层时，开始慢速运行，直到达到目的层为止。
4.1.5电梯方向控制指令图
4.9电梯方向的选择PLC 控制梯形图
4.7.4电梯启动控制和过载保护
X021, X022, X023是电梯上行至某层的按下按钮，X024, X025, X026是电梯下行至某层的按钮，它们的作用是当电梯上行到达某层的下层接近开关时，电梯开始减速，平稳地在目标层停止。当电梯下行至某层的上层接近开关时，电梯开始减速，使电梯平稳地停在目标层。在门锁信号X010，门关信号Y002和过载保护信号符合要求的前提下，M4闭合，Y003闭合，电梯快速运行，经过2秒后，电梯加速运行。当电梯接近二层时，二层的上下层接近开关X030与Y021接通Y006，或X034与Y021接通Y006，电梯慢速运行。当电梯到达二层时，Y014开始动作，电梯停止。
电梯过载时，X037常开触点闭合，Y035输出有效，报警灯点亮，X037常闭触点断开，电梯不会启动，电梯停止运行。
电梯向上运行或向下运行时，电梯如果超出行程，会压下行程开关SQ16或SQ17，常闭触点X035或X036断开，电梯启动程序停止，同时常开触点X035或X036闭合，Y033或Y034触点闭合，报警电路输出有效，报警灯闪亮。
4.1.6电梯启动控制和过载保护指令图
4.10电梯启动控制和过载保护梯形图
结束语
通过查阅大量的文献资料和实验材料，我完成了这次的毕业设计。通过这次毕业设计我学到了许多知识，明白了电梯的运行情况以及PLC 在电梯中的运用，增强了动手能力和查阅参考文献的能力。使我认识到无论做什么事都要认真，专心，本着求实严谨的态度。
本次设计采用了PLC 和变频器控制电梯，实现了对电梯的PLC 改造，提高了电梯的运行可靠性，使电梯运行更加可靠，更加节能。本次设计中还有很多不尽如人意的地方，例如在梯形图的绘制上不够精简。希望老师能够批评指正，提出宝贵意见。
致谢
在此论文撰写过程中，感谢毕业设计老师的悉心指导，同时感谢他的谅解与包容。
没有他的帮助也就没有今天的这篇论文。求学的过程是艰苦的，但又是快乐的。您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式，从论文题目的选定到论文写作的指导, 经由您悉心的点拨, 再经思考后的领悟, 常常让我有“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。
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