升降电梯毕业设计.docx

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升降电梯毕业设计

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摘要电梯是随着高层建筑的兴建而发展起来的一种垂直运输工具。

多层厂房和多层仓库需要有货梯;高层住宅需要有住宅梯;百货大楼和宾馆需要有客梯,自动扶梯⋯⋯在现代社会,电梯已像汽车、轮船一样,成为人类不可缺少的交通运输工具。

据统计,美国每天乘电梯的人次多于乘载其它交通工具的人数。

当今世界,电梯的使用量已成为衡量现代化程度的标志之一。

追溯电梯这种升降设备的历史,据说它起源于公元前236年的古希腊。

当时有个叫阿基米德的人设计出人力驱动的卷筒式卷扬机。

1858年以蒸汽机为动力的客梯，在美国出现,继而又在英国出现水压梯。

1889年美国的奥梯斯电梯公司首先使用电动机作为电梯动力,这才出现名副其实的电梯,并使电梯趋于实用化。

1900年还出现了第一台自动扶梯。

1949年出现了群控电梯,首批4—6台群控电梯在纽约的联合国大厦被使用。

1955年出现了小型计算机（真空管）控制电梯。

1962年美国出现了速度达8米/秒的超高速电梯。

1963年一些先进工业国只成了无触点半导体逻辑控制电梯。

1967年可控硅应用于电梯，使电梯的拖动系统筒化，性能提高。

1971年集成电路被应用于电梯。

第二年又出现了数控电梯。

1976年微处理机开始用于电梯，使电梯的电气控制进入了一个新的发展时期。

实际上，电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足要求的，因此，电梯控制系统应采用随机逻辑控制方式控制。

目前电梯的控制普遍采用两种控制方式：

一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯的信号采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。

从控制方式和性能上来说，这两种方式并没有太大的区别。

国内厂家大多采用答二种方式，其原因在于用PLC控制有许多优点：

1，可靠性高，由于采取了一系类的PLC高可靠性的措施，PLC的平均无故障时间（MTBF）一般可达3~5万小时。

而且PLC的环境适应性也很强，它能在工业环境下可靠地工作；2，编程简单，PLC最常用的编程语言是梯形图语言。

这种编程语言形象直观，容易掌握，不需要专门的计算机知识，便于广大现场工程技术人员掌握。

当工作流程需要改变时，可以现场改变程序，使用方便、灵活；3，体积小、结构紧凑、安装、维修方便。

PLC的体积小，重量轻，便于安装。

一般PLC都具有自诊断、故障报警、故障种类显示等功能。

可编程控制器不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电气维护人员的技能和习惯，摈弃了微机常用的计算机编程语言的表达方式，独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观、方便易学、调试和查错都很容易。

用户买到所需要的PLC后，只需按说明书或提示，做少量的安装接线和用户程序的编制工作，就可以灵活而方便地将PLC应用于生产实践，而且用户程序的编制、修改和调试都不需要具有专门的计算机编程语言知识。

PLC现在已经成为现代工业控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能、易与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速记数与位控等高性能模块等优异性能，日益取代有大量中间继电器、时间继电器、记数继电器等组成的继电-接触控制系统，在机械、化工、石油、冶金、轻工、电子、纺织、食品、交通等各行各业都得到广泛的应用。

总之，电梯的控制是比较复杂的，在计算机诞生前的几十年里，继电器控制系统为电梯控制的发展起到了巨大的作用，然而其控制性能与自身的功能已经无法满足与适应电梯控制的要求和发展，与PLC相比较，存在质的差别。

电梯使用继电接触器控制的时代，很难设计出质量优良的电梯控制系统，而现在，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了更广阔的空间。

PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，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、机械与电气部件被机结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。

因此它已成为电梯运行中的关键技术。

1概述1

1.1电梯控制概述1

1.2电梯控制技术的发展2

1.3电梯的构造3

1.4电梯的控制要求4

1.5本文研究主要内容5

2总体设计方案6

2.1总体设计方案的确定6

2.2设计思想8

3电梯控制系统硬件设计9

3.1四层电梯控制主回路原理图9

3.2PLC控制系统设计的基本原则10

3.3可编程控制器机型选择10

3.4硬件设计方案的确定11

4电梯信号控制软件设计14

4.1PLC的编程语言14

4.2系统结构框图14

4.3电梯控制梯形图程序15

5电梯控制的仿真及调试26

5.1STEP7概述26

5.2程序仿真26

6总结29

参考文献30

1概述

1.1电梯控制概述

电梯高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。

1889年，美国奥梯斯升降机公司推出的世界上第一部以电动机为动力的升降机，同年在纽约市的马累特大厦安装成功。

随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。

传统的电梯运行逻辑控制系统采用继电器逻辑控制线路。

这种控制线路，存在易出故障、维护不便、运行寿命短、占用空间大等缺点。

从技术发展来看，这种系统将逐渐被淘汰。

目前，由可编程控制器和微机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度发展着。

采用PLC控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运行更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完成更为复杂的控制任务，已成为电梯控制的发展方向其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现的。

可编程控制器，是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机。

PLC在现代工业自动化控制中是最值得重视的现今控制技术。

PLC现已成为现代工业控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBO）T之一，以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能、易与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速记数与位控等高性能模块等优异性能，日益取代由大量中间继电器、时间继电器、记数继电器等组成的传统的继电-接触控制系统，在机械、化工、石油、冶金、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业得到广泛应用。

总之，电梯的控制是比较复杂的，在计算机诞生前的几十年里，继电器控制系统为电梯控制的发展起到了巨大的作用，然后其控制性能与自身的功能已无法满足与适应电梯控制的要求和发展。

电梯使用继电接触控制的时代，很难设计出质量优良的电梯控制系统，而现在，PLC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，因此，它已经成为电梯运行中的关键技术。

1.2电梯控制技术的发展

电梯的雏形是升降机，它起源于公元前236年的古希腊，当时阿基米德设计出一种人力驱动的卷筒式卷扬机。

到1835年，人们开始采用蒸汽机作为升降机的动力，1858年，出现了世界上第一台以蒸汽机作动力，带安全装置的载人升降机。

这为以后越来越高的高楼大厦提供了重要的垂直运输工具。

1889年，奥的斯升降机公司首先使用直流电动机作为升降机的动力，由于电动机具有体积小、功率大，控制方便等优点，从而使电梯真正趋于实用化。

2000年，深圳开始出现PLC电梯控制系统，PLC电梯控制器能够灵活、智能化地控制电梯的运行管理。

随着人们对安全、智能、节能的要求越来越高，随着科学技术和社会经济的发展，高层建筑已成为现代社会的标志。

电梯在垂直运输中起着越来越重要的作用。

运用PLC控制的电梯也广泛地安装在各种功能大厦的电梯当中。

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。

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。

它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，保养维修简单，价格便宜，但是系统触点繁多、接线复杂,而且机械和电磁惯性大，系统控制精确度难以提高。

电梯继电器控制系统故障高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，已经渐渐被淘汰了。

微机控制系统虽然在智能控制方面有较强的功能，但也存在着抗干扰性差、系统设计复杂、设计调试周期长、难以维护等缺点。

PlC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，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，抗干扰性强，设计和调试周期短，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。

1.3电梯的构造

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。

桥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。

图1-1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，钢丝绳挂跨在曳引轮上，曳引轮经减速机构由电机拖动，形成轿厢的上下运动。

井道指建筑物中用于安装电梯并提升电梯运行的通道，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。

呼梯盒常安装在厅门外离地面1m左右的墙壁上，基站与顶部只有一个按钮，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。

电梯的操纵厢也安装在轿厢内，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（带有选指示记忆灯），上下行启动按钮（带上下行指示记忆灯），开关门按钮，急停按钮，风扇、照明、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、司机状态下运行，还是检修状态）等。

电梯的安全是电梯最重要的技术指标。

电梯的安全设备有：

安全窗及其开关、安全钳及其开关、限速器及其开关、限速开关安全窗位于轿厢的顶部，供应急情况下疏散乘客，当安全窗打开时，电梯不准运行。

安全钳是为了防止电梯曳引钢绳断裂及超速运行的机械装置，用于在上