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1.1电梯的起源和发展1
1.2电梯信号控制系统发展的现状2
1.2.1电梯继电器控制系统的特点及存在问题3
1.2.2PLC及在电梯控制中的应用特点4
1.2.3PLC控制电梯的优点5
1.3本文的工作5
2电梯的概述6
2.1电梯的结构6
2.2电梯的控制要求8
3硬件选择10
3.1PLC的选择10
3.1.1PLC的定义和特点10
3.1.2PLC的主要功能和应用13
3.1.3PLC与其他工业控制系统的比较14
3.1.4PLC的系统硬件设计16
3.1.5可编程控制器机型的选择17
3.2变频器选择19
3.2.1变频器的分类19
3.2.2变频器的控制方式19
3.2.3变频器的选型21
3.2.4变频器的相关计算及其规格22
4五层电梯总体设计25
4.1电机调速系统的设计25
4.2电力调速系统的应用与发展26
4.3异步电机的调速方法及经济技术比较27
4.4井道信号系统的设计31
4.4.1干簧感应器的工作原理31
4.4.2井道信号系统的设计32
4.5电梯控制系统的设计33
5软件设计35
5.1正常运行控制软件设计35
5.2流程图35
5.3电梯的工艺流程38
结束语41
参考文献42
致谢43
附录44
附录一外文文献及其译文44
附录二符号说明47
附录三电梯I/O接线图49
附录四五层五站电梯电气元件表50
附录五PLC梯形图51
1前言
1.1电梯的起源和发展
是现代城市生活中必不可少，且应用最广泛的垂直交通运输工具。
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，共造出三台，安装在妮罗宫殿里。
人们把这三台卷扬机看作是现代电梯的鼻祖。
事实上，早在公元前，我们的祖先和古埃及也都曾经使用了这种人力卷扬机。
在瓦特发明了蒸汽机之后，于1850年，在美国纽约市出现了世界第一台由亨利·
沃特曼制作的以蒸汽机为动力的卷扬机。
1854年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，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—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，特别是1973年以来，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，而且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PWM（脉宽调节）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。
1.2电梯信号控制系统发展的现状
近年来，我国的电梯生产技术得到了迅速发展．一些电梯厂也在不断改进设计、修改工艺。
更新换代生产更新型的电梯，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的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。
1.2.1电梯继电器控制系统的特点及存在问题
一、电梯继电器控制系统的优点
（l）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，技术资料图纸齐全，熟悉、掌握的人员较多。
二、电梯继电器控制系统存在的问题
（l）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。
1.2.2PLC及在电梯控制中的应用特点
PLC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视等优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，目前也广泛用于传统继电器控制系统的技术改造。
目前国内七八十年代安装的许多电梯电气部分用继电器接触器控制系统，线路复杂，接线多，故障率高，维修保养难，许多已处于闲置状态，其拽引系统多采用交流双速电机系统换速，效率低，调速性能指标较差，严重影响电梯运行质量。
由于这些电梯交流调压调速系统，交流双速电机拖动系统性能及乘坐舒适感较差，交流调压调速系统属能耗型调速的机械部分无大问题，为节约资金，大部分老式电梯用户希望对电梯的电气控制系统进行改造，提高电梯的运行性能。
因此对电梯控制技术进行研究，寻找适合我国老式电梯的改造方法具有十分重要的意义。
电梯作为高层建筑物的重要交通工具与人们的工作和生活日益紧密联系。
PLC作为新一代工业控制器，以其高可靠性和技术先进性，在电梯控制中得到广泛应用，从而使电梯由传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为当前电梯控制和技术改造的热点之一。
PLC是一种专门从事逻辑控制的微型计算机系统。
由于PLC具有性能稳定、抗干扰能力强、设计配置灵活等特点。
因此在工业控制方面得到了广泛应用。
自80年代后期PLC引入我国电梯行业以来，由PLC组成的电梯控制系统被许多电梯制造厂家普遍采用。
并形成了一系列的定型产品。
在传统继电器系统的改造工程中，PLC系统一直是主流控制系统。
电梯控制系统分为调速部分和逻辑控制部分。
调速部分的性能对电梯运行是乘客的舒适感有着重要影响，而逻辑控制部分则是电梯安全可靠运行的关键。
为了改善电梯的舒适感和运行的可靠性，现在都改为用PLC来控制电梯的运行，这样大大提高了电梯的性能。
可编程控制器（ProgrammableLogiccontroller，简称PLC）是以微处理器为基础，综合了计算机技术与自动化技术而开发的新一代工业控制器。
它具有可靠性高、适应工业现场的高温、冲击和振动等恶劣环境的特点，已成为解决自动控制问题的最有效工具，是当前先进工业自动化的三大支柱之一。
1.2.3PLC控制电梯的优点
（1）在电梯控制中采用了PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。
（2）去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。
（3）PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。
（4）PLC可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。
（5）用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。
（6）更改控制方案时不需改动硬件接线。
1.3本文的工作
综上所述，由于PLC作为新一代电梯控制工具具有以上优点，本次毕业设计就以五层电梯作为控制对象，以PLC作为工具对电梯控制系统进行了设计。
在设计过程中，对五层电梯的硬件部分作分析，看需要什么样的开关，电机，信号灯等。
然后，根据需要画出控制面板图，再根据控制面板图计算出I/O点数，确定所选PLC机型，选定变频器型号，画出连线图，然后在进行软件设计，写出控制系统的流程图，梯形图。
2电梯的概述
2.1电梯的结构
电梯是机、电一体化产品。
其机械部分好比是人的躯体，电气部分相当于人的神经，控制部分相当于人的大脑。
各部分通过控制部分调度，密切协同，使电梯可靠运行。
尽管电梯的品种繁多，但目前使用的电梯绝大多数为电力拖动、钢丝绳拽引式结构，其机械部分由拽引系统，轿厢和门系统，平衡系统，导向系统以及机械安全保护装置组成；
而电气控制部分由电力拖动系统，运行逻辑功能控制系统和电气安全保护等系统组成。
电梯的基本结构如图2—1所示。
图2—1电梯的基本结构
1—控制柜（屏）;
2一拽引机;
3—拽引钢丝绳;
4—限速器;
5—限速器钢绳;
6—限速器张紧装置;
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
（1）拽引系统
电梯拽系统的功能是输出动力和传递动力，驱动电梯运行。
主要由拽引机，拽引钢丝绳，导向轮和反绳轮组成。
拽引机为电梯的运行提供动力，由电动机，拽引轮，连轴器，减速箱，和电磁制动器组成。
拽引钢丝的两端分别连轿厢和对重，依靠钢丝绳和拽引轮之间的摩擦来驱动轿厢升降。
导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距，采用复绕型还可以增加拽引力。
（2）导向系统
导向系统由导轨，导靴和导轨架组成。
它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使得轿厢和对重只能沿着导轨做升降运动。
（3）门系统
门系统有轿厢门、层门、开门、连动机构等组成。
轿厢门设在轿厢入口，由门扇、门导轨架等组成，层门设在层站入口处。
开门机设在轿厢上，是轿厢和门的动力源。
（4）轿厢
轿厢是运送乘客或者货物的电梯组件，由轿厢架和轿厢体组成。
轿厢架是轿厢体的承重机构，由横梁、立柱、底梁和斜拉杆等组成。
轿厢体由厢底、轿厢壁、轿厢顶以及照明通风装置、轿厢装饰件和轿厢内操纵按钮板等组成。
轿厢体空间的大小由额定载重量和额定客人数决定。
（5）重量平衡系统
重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成。
对重由对重架和对重块组成。
对重将平衡轿厢自重和部分额定载重。
重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧拽引钢丝绳长度变化对电梯的平衡设计影响的装置。
（6）电力拖动系统
电力拖动系统由拽引电机、供电系统、速度反馈装置、调速装置等组成，它的作用是对电梯进行速度控制。
拽引电机是电梯的动力源，根据电梯配置可采用交流电机或者直流电机。
供电系统是为电机提供电源的装置。
速度反馈系统是为调速系统提供电梯运行速度信号。
一般采用测速发电机或速度脉冲发生器与电机相连。
调速装置对拽引电机进行速度控制。
（7）电气控制系统
电梯的电气控制系统由控制装置、操纵装置、平层装置和位置显示装置等部分组成。
其中控制装置根据电梯的运行逻辑功能要求，控制电梯的运行，设置在机房中的控制柜上。
操纵装置是由轿厢内的按钮箱和厅门的召唤箱按钮来操纵电梯的运行的。
平层装置是发出平层控制信号，使电梯轿厢准确平层的控制装置。
所谓平层，是指轿厢在接近某一楼层的停靠站时，欲使轿厢地坎与厅门地坎达到用——平面的操作。
位置显示装置.是用来显示电梯所在楼层位置的轿内和厅门的指示灯，厅门指示灯还用尖头指示电梯的运行方向。
（8）安全保护系统
安全保护系统包括机械的和电气的各种保护系统，可保护电梯安全的使用。
机械方面的有：
限速器和安全钳起超速保护作用，缓冲器起冲顶和撞底保护作用，还有切断总电源的极限保护装置。
电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节中都有体现。
2.2电梯的控制要求
人们对现代电梯的自动化程度和智能行越来越高，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）一台电机控制上升和下降。
（2）各层设上/下呼叫开关（最顶层与起始层只设一只）。
（3）电梯到位后具有手动或自动开门关门功能。
（4）电梯内设有层楼指令键，开关门按键。
（5）电梯内外设有方向指示灯及电梯当前层号指示灯。
（6）待客自动开门，当电梯在某层停梯待客时，按下层外召唤按钮，应能自动开门迎客。
（7）自动关门与提早关门，在一般情况下，电梯停站4-6秒应能自动关门；
在延时时间内，若按下关门按钮，门将不经延时提前实现关门动作。
（8）按钮开门。
在开关过程中或门关闭后，电梯启动前，按下操纵盘上开关按钮，门将打开。
（9）内指令记忆。
当轿厢内操纵盘上有多个选层指令时，电梯应能按顺序自动停靠车门，并能至调定时间，自动确定运行方向。
（10）自动定向。
当轿厢内操纵盘上，选层指令相对与电梯位置具有不同方向时，电梯应能按先入为主的原则，自动确定运行方向。
（11）呼梯记忆与顺向截停。
电梯在运行中应能记忆层外的呼梯信号，对符合运行方向的召唤，应能自动逐一停靠应答。
（12）自动换向。
当电梯完成全部顺向指令后，应能自动换向，应答相反方向的信号。
（13）自动关门待客。
当完成全部轿厢内指令，又无层外呼梯信号时电梯应自动关门。
（14）自动返基站。
当电梯设有基站时，电梯在完成全部指令后，自动驶回基站，停机待客。
3硬件选择
3.1PLC的选择
3.1.1PLC的定义和特点
1、PLC的定义
由于PLC在不断发展，因此，对它下一个确切的定义是困难的。
1980年PLC问世后，由美国电气制造商协会（NationalElectricManufacturerAssociationNEMA）对PLC下过如下的定义:
PLC是一种数字式的电子装置。
它使用可编程序的存储器来存储指令，实现逻辑运算、顺序运算、计数、计时和算术运算等功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。
1982年，国际电工委员会（InternationalElectricalCommitteeIEC）颁布了PLC标准草案，1985年提交了第2版，1987年的第3版对PLC作了如下的定义:
PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输人和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则而设计。
上述的定义表明，PLC是一种能直接应用于工业环境的数字电子装置，它有与其他顺序控制装置不同的特点。
2、PLC的特点
PLC能如此迅速发展的原因是由于它具有通用计算机所不及的一些下列特点：
一、可靠性对可以维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。
PLC的可靠性高，表现在下列几方面。
（1）与继电器逻辑控制系统比较，PLC可靠性提高的主要原因:
1）PLC不需要大量的活动部件和电子元器件，它的接线也大大减少。
与此同时，系统的维修简单、维修时间缩短，因此可靠性得到提高。
2）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、掉电保护、故障诊断和信息保护及恢复等，使可靠性得到提高。
3）PLC有较强的易操作性，它具有编程简单、操作方便、维修容易等特点，因对操作和维修人员的技能要求降低，容易学习和掌握，不容易发生操作的失误，可靠性高。
（2）与通用的计算机控制系统比较，PLC可靠性提高的主要原因:
1）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系统更简单的编程语言和更可靠的硬件。
采用了经简化的编程语言，编程的出错率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。
因此，PLC的可靠性较通用计算机控制系统的可靠性有较大提高.
2）在PLC的硬件设计方面，采用了一系列提高可靠性的措施。
例如，采用可靠性高的元件;
采用先进的工艺制造流水线生产;
对干扰采用屏蔽、隔离和滤波等，设有对电源的掉电保护、存储器内容的保护并采用看门狗和其他自诊
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