基于PLC的并联电梯设计文档格式.docx
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1.3电梯并联控制的前景
由于PLC采用循环扫描的工作方式，即“串行”工作方式，与继电器控制的“并行”工作方式不同，克服了继电器触点的竞争和时序失配的问题，具有较强的抗干扰能力。
PLC把传统的继电器控制逻辑变为程序控制逻辑，其内部继电器可以代替所有用于逻辑控制的中间继电器，使电梯控制系统的噪声大大降低，控制柜的体积大大缩小。
而且，在电梯的各个控制环节大量地使用通信技术，以简化布线，提高了控制质量。
在实际的工程中，双梯并联控制的成功案例已经出现，并受到业界关注。
最早的电梯并联的案例是1985年8月，中国迅达上海电梯厂试制成功两台并联2.50m/s高速电梯，安装在上海交通大学包兆龙图书馆。
近年来，随着电梯行业的发展，电梯并联控制和群控功能也已经成为各种电梯控制器的必备功能，包括采用PLC和各种电梯专用控制板。
各个厂家的PLC大多具有本系列PLC之间进行通信、联网的功能，如欧姆龙PLC的1：
1PLC-LINK或1：
N链接功能和三菱PLC的1：
1链接或N：
N链接，都可以将本公司的PLC通过串行通信的方式进行连接组网，非常简单地就可以实现PLC之间的数据交换与共享。
对于电梯专用控制板，如DP-3000系列全电脑控制智能型串行通讯电梯专用控制器，同样具有并联、群控及远程监控功能。
在实际应用中，实现电梯的并联控制有两个方向。
一是使用一台PLC控制两台电梯，实现双梯并联。
二是在两台PLC之间使用串行通信方式连接，两台PLC共享一部分数据存储区，进行数据交换，从而实现电梯的并联运行。
其中，第二种方案应用较多，也是本课题的研究方向，其结构原理如图1-1所示。
两台PLC共享厅外召唤信号，并以串行通信的形式将电梯运行状态、电梯位置等信息互相传递。
在双方PLC接到上述信息后便进行厅外呼梯信号的登记与消除，并产生运行决策和调度决策，控制本梯运行，并同时将本梯的各种信息回送给对方PLC，协调运行。
该方法降低了系统硬件成本，可节省大量的电缆材料，给电梯的并联改造和电梯的维护带来很大的方便，提高了控制系统的运行效率，节能效果显著。
图1.1电梯并联控制系统
1.4此课题的研究意义
本课题的主要任务是设计一套11层的电梯集选控制程序。
在此基础上，应用1：
1PLC-LINK通信功能，设计出两台电梯并联的控制程序。
使用欧姆龙两台CQM1H型PLC分别控制两台电梯的运行，实现两台电梯的并联控制。
两部电梯在运行时相互协调，实现高效、节能的运行目的。
电梯并联控制是一种较为复杂的控制方式。
通过本课题的研究，希望可以找到适合电梯并联运行的调度算法，摸索出一套切实可行的电梯并联运行的解决方案，能够在电梯并联控制的程序设计方面获得一些经验，给其他从事电梯并联控制或电梯群控技术研究的企业和个人提供一些参考和借鉴。
第2章电梯的结构与原理
2.1电梯简介
电梯，是指动力驱动，利用刚性导轨运行的箱体或者沿固定线路运行的梯级（踏步），进行升降或者平行运送人、货物的机电设备，包括人（货）电梯、自动扶梯、自动人行道。
参考国务院2009年549号令。
2.2电梯的分类
2.2.1按用途分类
乘客电梯，为运送乘客设计的电梯，要求有完善的安全设施以及一定的轿内装饰。
载货电梯，主要为运送货物而设计，通常有人伴随的电梯。
医用电梯，为运送病床、担架、医用车而设计的电梯，轿厢具有长而窄的特点。
杂物电梯，供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等设计的电梯。
观光电梯，轿厢壁透明，供乘客观光用的电梯。
车辆电梯，用作装运车辆的电梯。
船舶电梯，船舶上使用的电梯。
建筑施工电梯，建筑施工与维修用的电梯。
其它类型的电梯，除上述常用电梯外，还有些特殊用途的电梯，如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯、消防员用电梯、斜行电梯、核岛电梯等。
2.2.2按额定速度分类
电梯无严格的速度分类，中国习惯上按下述方法分类。
低速梯，常指低于1.00m/s速度的电梯。
中速梯，常指速度在1.00～2.00m/s的电梯。
高速梯，常指速度大于2.00m/s的电梯。
超高速梯，速度超过5.00m/s的电梯。
随着电梯技术的不断发展，电梯速度越来越高，区别高、中、低速电梯的速度限值也在相应地提高。
2.2.3按驱动方式分类
交流电梯，用交流感应电动机作为驱动力的电梯。
根据拖动方式又可分为交流单速、交流双速、交流调压调速、交流变压变频调速等。
直流电梯，用直流电动机作为驱动力的电梯。
这类电梯的额定速度一般在2.00m/s以上。
液压电梯，一般利用电动泵驱动液体流动，由柱塞使轿厢升降的电梯。
齿轮齿条电梯，将导轨加工成齿条，轿厢装上与齿条啮合的齿轮，电动机带动齿轮旋转使轿厢升降的电梯。
螺杆式电梯，将直顶式电梯的柱塞加工成矩形螺纹，再将带有推力轴承的大螺母安装于油缸顶，然后通过电机经减速机（或皮带）带动螺母旋转，从而使螺杆顶升轿厢上升或下降的电梯。
直线电机驱动的电梯，其动力源是直线电机。
电梯问世初期，曾用蒸汽机、内燃机作为动力直接驱动电梯，现已基本绝迹。
2.2.4按控制方式分类
手柄开关操纵，电梯司机在轿厢内控制操纵盘手柄开关，实现电梯的起动、上升、下降、平层、停止的运行状态。
按钮控制电梯：
是一种简单的自动控制电梯，具有自动平层功能，常见有轿外按钮控制、轿内按钮控制两种控制方式。
信号控制电梯，这是一种自动控制程度较高的有司机电梯。
除具有自动平层，自动开门功能外，尚具有轿厢命令登记，层站召唤登记，自动停层，顺向截停和自动换向等功能。
集选控制电梯，是一种在信号控制基础上发展起来的全自动控制的电梯，与信号控制的主要区别在于能实现无司机操纵。
并联控制电梯，2～3台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制，共用层站外召唤按钮，电梯本身都具有集选功能。
群控电梯，是用微机控制和统一调度多台集中并列的电梯。
群控有梯群的程序控制、梯群智能控制等形式
2.3电梯的结构
空间
机房部分、井道及底坑部分、轿厢部分、层站部分。
系统
曳引系统：
曳引系统的主要功能是输出与传递动力，使电梯运行。
曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。
导向系统：
导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。
导向系统主要由导轨，导靴和导轨架组成。
轿厢：
轿厢是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的工作部分。
轿厢由轿厢架和轿厢体组成。
门系统：
门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口。
门系统由轿厢门，层门，开门机，门锁装置组成。
重量平衡系统：
系统的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内，保证电梯的曳引传动正常。
系统主要由对重和重量补偿装置组成。
电力拖动系统：
电力拖动系统的功能是提供动力，实行电梯速度控制。
电力拖动系统由曳引电动机，供电系统，速度反馈装置，电动机调速装置等组成。
电气控制系统：
电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制。
电气控制系统主要由操纵装置，位置显示装置，控制屏（柜），平层装置，选层器等组成。
安全保护系统：
保证电梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故发生。
由电梯限速器、安全钳、夹绳器、缓冲器、安全触板、层门门锁、电梯安全窗、电梯超载限制装置、限位开关装置组成。
2.3.1电梯的机械部件
电梯的曳引机需要油的润滑。
在曳引机的外罩上有两个刻度，打开油嘴查看油应在两个刻度中间，如果油低于下面的刻度，就表示应该给曳引机加油，如果不加油，电梯长时间的运行就会得不到很好地润滑，从而导致电梯曳引机和电动机的烧毁。
电梯运行时间长了以后应该及时更换油，使曳引机始终保持清爽良好地润滑。
电梯轿厢导靴的清洗和润滑。
众所周知，导靴在导轨上运行，导靴上面有油杯，要使电梯在运行中不产生磨擦声就必须定期给油杯加油和清洗导靴，并且应打扫干净轿厢的卫生。
电梯厅门和轿门的保养。
电梯出现故障一般多在电梯厅门和轿门上，所以应注意厅门、轿门上的保养。
一是门的上坎架上该加油地方加油，保持良好润滑，电梯就不会在运行中和门的开启中发出令人不愉快的声音。
注意电梯的安全触板或光幕型的触板开关线的检查，因为电梯开关门的频率较高，会使开关线受损，这就要求维保人员在每一次工作中必须要检查，该换的就要提前换，不要让用户因门的问题对电梯产品质量产生怀疑。
2.3.2电梯的电气部件
电枢神经，电梯的起动、运行和门的开关都由它主宰，所以在日常维保工作中一定要气部件大致分为控制屏、各安全回路的电器开关等，它是电梯的大脑，是电梯的中把它当做重中之中来对待。
在工作中最好不要在控制屏内进行电梯回路的短接。
电梯门系统故障时，有人为了图方便就把电梯的门给短接，以便查找故障，这样做很危险，短接门出现的事故最多。
为什么呢？
如果一个人打开厅门把头往里面伸，这时电梯恰好往上或往下运行到此处，而厅门被短接电梯就不能停下来，于是事故就极可能发生。
所以我们在日常的维保工作中千万不要把安全回路给短接了，如果一定要进行短接，就要查明哪个安全部件出了问题，需要短接哪个安全部件，而且保养或急修好了以后，一定要及时把短接线取掉。
2.4电梯的控制系统
关于电梯控制系统就是安装在每台电梯中采集电梯日常运行数据，通过全球无线网络技术、全球3G网络技术、互连网技术、SQL数据库保存技术等方式组成电梯远程监控系统，此时系统可以安装在本地或异地来远程无线监测电梯，使用3G网络的方式来发送监测的电梯信息，这是新一代的电梯远程监控系统设备，不仅仅能监测电梯运行时的异常状态，更重要的是电梯工厂及时作出分析并能及时处理问题，同时通过远程控制来解决问题，小问题无需维保人员，大问题及时安排维保人员进行维护和检修，这样更能提高工作效率，全方位、无缝隙、无死角的完美解决和及时的处理。
第3章电梯的控制方式
集选控制或向下集选控制电梯 是一种乘客自己操作的或有时也可由专职司机操作的自动电梯。
电梯在底层和顶层分别设有一个向上或向下召唤按钮，而在其他层站各设有上、下召唤按钮两个（集选控制）或一个向下召唤按钮（向下集选控制）。
轿厢操作箱上则设有与停站数相等的相应指令按钮。
当进入轿厢的乘客按下指令按钮时，指令信号被登记。
当等待在层外的乘客按下召唤按钮时，召唤信号也被登记。
电梯在向上行程中按登记的指令信号和向上召唤信号逐一给予停靠，直至有这些信号登记的最高层站或有向下召唤登记的最低层为止。
然后又反向向下按指令及向下召唤信号逐一停靠。
每次停靠时电梯自动进行减速、平层、开门。
3.1电梯的集选控制算法
电梯集选控制的基本原则是“顺向截梯，反向不停，最远端除外”。
其中，最主要的部分是电梯的选层定向、起动与到站停车功能。
选层定向就是在有轿内指令或厅外有向上、向下的召唤信号的情况下，电梯应该响应哪个信号并起动。
停车功能即电梯到达轿内指令和厅外指令所指定的楼层，电梯自动减速、停车、开门的功能。
3.1.1电梯的升降的逻辑处理
当电梯上升时，如有上升请求应该优先满足，使电梯尽可能保持上升状态。
下降时也是如此。
电梯当前的位置不能用各层的限位开关来表示，应该用电梯的位置指示灯来表示。
因为电梯在两层之间运行时，仍需要保持上升或下降运行状态，而电梯的位置显示灯必须具有连续显示的功能。
电梯上升的逻辑条件可分如下几种情况：
1.若电梯处于上升状态，只要满足[AS>
LB]OR[AX>
LB]OR[AJ>
LB]时，电梯将继续上升。
如果三个条件全不满足，则电梯处于下降或停止状态。
其中：
AS是电梯厅外上召唤请求按钮，AX是电梯厅外下召唤请求按钮，AJ是轿内请求按钮，LB是电梯轿厢的现行位置。
除非电梯满足停止条件，则必须先让电梯停止，消除该层的请求指令，再来根据上述条件判断电梯是否继续上行。
2.若电梯处于下降状态，只要满足巨[AS<
LB]OR[AX<
LB]OR[AJ<
LB]时，电梯将继续下降。
如果三个条件全不满足，则电梯处于上升或停止状态。
除非电梯满足停止条件，则必须先让电梯停止，消除该层的请求指令，再来判断电梯此时是否满足上述的条件，二只要满足条件电梯继续下降。
3.若电梯处于待机状态，只要满足[AS>
LB]时，电梯将进行定向，响应轿内与厅外指令，电梯起动上行。
如果三个条件全不满足，则电梯处于停止待机状态。
4.若电梯处于待机状态，只要满足[AS<
LB]时，电梯将进行定向，响应轿内与厅外指令，电梯起动下行。
由此可见，不管原来是怎样的状态，总要先判断是否满足停止逻辑条件，它的优先级最高，所以电梯的停止逻辑在电梯的控制程序中分量很大。
3.1.2电梯的逻辑off
电梯的停止逻辑关系到电梯到达指定层站是否停靠的问题。
停止逻辑也是电梯集选控制的一项重要内容。
停止逻辑必须使用限位开关，主要是让电梯一定在限位开关闭合处停止。
1.轿内请求指令到i层停靠，电梯运行到i层后时必须停止。
停止逻辑条件为：
LBi=AJi=1
2.当电梯上升运行时，第i层有厅外请求上行指令，电梯运行到i层时，必须停止。
[M=1]AND[LBi=AJi=1]；
其中M为曳引电动机;
当M=1时电梯上行，M=0时电梯下行。
3.电梯上升运行时，第i层有请求下行指令，电梯到达i层时，不一定停止。
当该请求在所有的请求指令当中，层次是最高的（即最远端），则电梯运行到该层时响应该指令并停止。
如果该请求指令在所有请求指令当中层次不是最高的，则电梯不响应该请求指令，不在该层停止（反向不停），先去响应请求层次要求更高的指令信号。
[M=1]AND[AX>
AS]AND[AX>
AJ]AND[LBi=AJi=1]
4.电梯向上运行到最高层时，必须停止。
LBi=1；
其中i为最大值。
5.电梯下降运行时，第i层有请求下行指令时，电梯下降到i层时，必须停止。
[M=0]AND[LBi=AJi=1]
6.在电梯下降运行中，第i层有请求上行指令，当电梯下降运行到该层
时，不一定停止。
当该请求指令是所有请求指令中，层次最高的，则电梯运行到该层时停止，响应该指令并向上运行;
当该请求指令不是层次最高的，那么电梯将不响应该请求指令，而去执行请求层次更高的指令信号。
[M=0]AND[AS>
AX]AND[AS>
7.当电梯运行到最底层时，电梯必须停止（端站返回）。
LBi=1。
其中i为最小值。
以上为电梯停止的逻辑条件，电梯由上升到下降或由下降到上升都不能直接完成，都要经过停止这一步骤来缓冲完成。
3.2基于PLC的电梯集选控制系统
20世纪80年代之前我国生产的各类电梯，几乎都是采用继电器作为中间过程和管理控制的电梯。
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。
电梯继电器控制系统存在很多的问题，主要有以下几个：
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，故障率高。
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局。
4.系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。
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。
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。
继电器的机电寿命短、动作复位和运行噪音大，基本不适应电梯使用条件和使用环境的要求，运行效果不能令人满意。
随着改革开放政策的深化，合资和独资电梯制造企业迅速增加，国外一些先进的电子器件和装置急速涌入我国市场，PLC可编程序控制器）是其中的一种，使我国的电梯控制技术发生跳跃式进步。
可编程序控制器是计算机家族中的一员，是为了工业控制应用而设计制造的。
早期的可编程序控制器称作可编程序逻辑控制器（ProgrammableLogicController），简称PLC，主要用来代替继电器实现逻辑控制。
随着技术的发展，这种装置的功能己经大大超过了逻辑控制的范围，因此今天这种装置称作可编程序控制器，简称PC。
但是为了避免与个人计算机（PersonalComputer）的简称PC相混淆，本文仍然将可编程序控制器简称为PLC。
20世纪90年代初期至90年代末，国内掀起了对电梯继电器控制进行改造和新型电梯研发的热潮。
目前国内普遍采用由PLC与变频器构成的控制系统对旧式的继电器控制的电梯进行改造，该方案在单梯改造中有许多成熟的案例，特别是国内的中小型的电梯企业普遍采用了这种“PLC+变频器”的控制方式。
采用可编程序控制器，根据电梯继电器控制的逻辑关系，编写特性和功能与原有电梯基本一致的软件程序，改造内容主要是双速改变频调速。
经过改造过的电梯，控制设备大为简化，故障率大幅度下降，改造收效十分明显，电梯改造的发展势头很猛，普及很快。
3.2.1基于PLC电梯系统的优点
1.可靠性高，抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。
PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。
例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。
一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。
从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。
此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。
在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。
这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。
2.配套齐全，功能完善，适用性强
PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。
可以用于各种规模的工业控制场合。
除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。
近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。
加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
3.易学易用，深受工程技术人员欢迎
PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。
它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。
梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。
为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
4.系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。
更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。
这很适合多品种、小批量的生产场合。
5.体积小，重量轻，能耗低
以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。
由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。
3.2.2电梯变频技术
电梯变频器是一种专门用于电梯控制的仪器。
电梯专用变频器是中小功率变频器中的高端产品，它使得电梯效率提高、运行平稳、设备寿命延长，结合PLC或微机控制，更显示无触点控制的优越性：
线路简化、控制灵活、运行可靠、维护和故障监测方便。
变压变频技术的应用
电梯是恒转矩拖动系统，为了获得最佳的舒适感，在电梯的拖动中一般采用恒转矩调速方式。
而电动机转矩M=K（U/F），，其中K为常数。
由此可知，为了获得恒定转矩的调速特点，获得最佳的舒适感，必须保证U/F不变，在变频的同时按比例供给电动机电压。
这种控制即为变压变频（VVVF）控制。
变压变频拖动在调速过程中从高速到低速都可以保证有限的转差，电磁损耗小，因此全部调速范围内效率高，具有宽范围和较高精度的调速性能。
并且在VVVF电梯的启动和制动过程中，通过均匀地改变电动机供电的频率和电压，达到平滑调节电梯速度的目的，可以获得良好的乘坐舒适感。
变频矢量控制的应用
矢量控制变频器内部带有自动电流调节器即电流反馈系统，保证输出的力矩。
通过旋转编码器采样的脉冲作为速度反馈。
变频器组成自动速度调节器（ASR），通过带编码器的矢量控制，逆变器能够控制满量程电动机的转矩脉动量，包括0Hz，使电梯乘坐舒适，平层精度好。
目前这是电梯高性能变频器主要采用的方式。
随着变频器性能价格比的提高，
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