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电梯的控制系统
摘要
在现代这个社会，电梯已经成为了或不可缺的产品，电梯为人们爬楼梯提供了便利,电梯和人们的生活密不可分，电梯是电气和机械相结合的产品，电梯分为调速部分和逻辑控制部分，调速影响着电梯中乘客的舒适度，而逻辑控制部分对电梯的控制安全有着至关重要的作用，然而电梯多了，电梯坏的概率也就大了，这就需要电梯的维保人员维修和保养。
电梯修理电梯就需要了解很多关于电梯的知识，电梯的电气方面的知识，硬件方面的知识，PLC设计电梯的程序也是很实用的，它结合专用的变频器可以构成电梯的系统，可以为电梯提供上下行以及开关门的程序。
本论文有4个章节，第一个章节写的是电梯技术的概况，第二章写的是控制系统与变频器，第三章写的是五层电梯的设计，最后一章写的是经济效益分析。
最后还加了通力电梯的故障代码
关键词：
电梯；保养；PLC
Abstract
Inthemodernsociety,theelevatorhasbecomeanindispensableproduct,elevatorforpeopletoclimbthestairsprovidesaconvenient,elevatorandpeople'slivesareinseparable,elevatorelectricalandmechanicalcombinationproducts,theelevatorisdividedintocontrolpartandthepartoflogiccontrol,speedaffectstheelevatorpassengercomfort,whilethelogiccontroloftheelevatorcontrolsecurityplaysaveryimportantrole,however,elevator,elevatorbadprobabilityishigh,whichrequiresthemaintenancepersonneltorepairandmaintenanceofelevator.ElevatorrepairElevatorneedstoknowalotabouttheknowledgeofelevator,elevatorelectricalknowledge,knowledgeofhardware,PLCdesignelevatorproceduresarealsoverypractical,itcombinesthespecialinvertercanconstituteelevatorsystem,elevatorcanprovideuplinkanddownlinkanddoorclosingprocedure.
Thisthesisconsistsof4chapters,thefirstchapteriswritteninelevatortechnology,thesecondchapterisaboutcontrolsystemandinverter,thethirdchapteriswritteninfivelayerelevatordesign,thelastchapteriswrittenbyaneconomicbenefitanalysis.Finally,addKONEelevatorfaultcode
Keywords:
Elevator;maintenance;PLC
目录
摘要1
Abstract2
目录3
前言4
第一章电梯技术概况5
1.1电梯技术前景展望5
1.2电梯的种类及组成5
1.3电梯的主要参数6
1.4电梯的保护装置8
1.5电梯电气控制系统的概述8
1.6电梯电气控制系统中的主要电器部件9
第二章控制系统与变频器11
3.1PLC控制系统设计11
3.2变频器的分类12
3.3变频器的选择12
3.3.1选择变频器的规格以及满足条件13
3.3.2VS-616G5变频器14
3.3.3VS-616G5变频器多级调速的PLC控制15
3.4变频调速方案16
3.5变频器容量及制动电阻参数的计算17
第三章PLC电气控制电路17
4.1PLC5层电梯设计17
（1）I/O分配表17
4.2PLC控制电路24
第四章经济效益分析27
总结与体会29
致谢30
参考文献31
前言
随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。
电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。
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控制要求的，因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。
目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、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，这两种方法并没有太大的区别。
国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；而PLC可靠性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点，所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现
我现在在通力电梯无锡分公司工作，通力电梯是世界上最大的电梯公司之一，于1910年成立，总部位于芬兰，是一家拥有一百年历史的工业工程公司。
他始终将电梯和自动扶梯作为其主要业务。
经进百年的发展，现在通力业务遍及全球50多个国家。
业务范围包括新梯业务、电梯维护及更新改造、自动屏蔽门业务等。
同时，通力也是开发环保节能产品的行业先驱，长久以来以创新和领先的技术褒受全世界的赞誉。
在过去九十多年中，通力公司充分证明自己接受挑战，创造机会，寻求发展的能力。
第一章电梯技术概况
1.1电梯技术前景展望
纵观我国电梯行业的发展历程，从改革开放到今天，电梯行业在不知不觉中走
过了一个从无到有，从有到多，从多到精的发展历程。
随着住宅市场的巨大变化，中国已经成为全球容量最大、增长最快的电梯市场。
这就必然会使电梯技术不断的发展更新。
1.1.1结构不断紧凑化，体积不断轻型化、小巧化。
随着新技术、新结构、新材料、新工艺的发展，电梯的机械系统结构简单化、体积小巧化、材料轻型化、工艺先进化、外观漂亮化。
同时，无机房电梯在今后会有较大的发展。
1.1.2技术含量更高，性能更好。
电梯行业技术发展非常迅速，现如今具有先进性能，高舒适性的VVVF电梯，已是电梯行业的标准配置；然而，永磁同步无齿轮曳引机具有更节能、更清洁、更安静、更安全、更经济等特点。
所以永磁同步无齿轮曳引机将逐步成为新型曳引机的主流，由于永磁技术的先进性，将来很可能取代VVVF技术。
另外，网络控制和智能群控制系统以其控制的先进性、快速性、准确性和可靠性也是电梯发展的潮流。
1.1.3安装更方便、快捷。
高效、安全、可重复使用的无手架安装，将是高层电梯安装的主要方式，随着技术的开发、应用，电梯的硬件系统给安装带来了更大的方便，使电梯安装更快、效率更高。
1.2电梯的种类及组成
本节介绍了电梯的分类、组成，通过学习应对电梯的定义和电梯的多种分类方法有一定的认识，并了解集选控制、并联控制和群控电梯的操控方式。
1.2.1电梯分类
电梯通常按用途、速度、拖动方式和控制方式等进行分类。
目前电梯的基本分类方法如下表1-1所示：
分类方式
种类
按用途分类
乘客电梯、载货电梯、医用电梯、杂物电梯、观光电梯、车辆电梯、船舶电梯、建筑施工电梯、冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电梯操纵电站电梯及消防员用电梯等
按驱动方式分类
交流电梯、直流电梯、液压电梯、齿轮齿条电梯、螺杆式电梯及直线电机驱动的电梯等
按电梯速度分类
低速电梯（1.00m/s）、中速电梯（1.00～2.00m/s）、高速电梯（大于2.00m/s）、超高速电梯（超过5.00m/s）及特高速电梯（16.7m/s）
按有无司机分类
有司机电梯、无司机电梯及有/无司机电梯等
按操纵控制方式分类
手柄开关操纵、按钮控制电梯、信号控制电梯、集选控制电梯、并联控制电梯及群控电梯等
按特殊用途分类
冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯及消防员用电梯等
表1-1电梯的分类
现代物业建筑使用的电梯主要有信号控制、集选控制、并联控制及群控制电梯四种操控方式，其控制特点如下所述。
（1）信号控制电梯特点除具有自动平层，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。
（2）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电梯，与信号控制的区别在于能实现无司机操纵。
主要特点是:
把轿厢内选层信号和各层外呼信号集合起来,自动决定上、下运行方向顺序应答。
（3）并联控制电梯是把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。
（4）群控电梯特点是用微机控制和统一调度多台集中并列的电梯。
控制方式有以下两种。
控制系统按预先编制好的交通模式程序，集中调度和控制梯群的运行，称为梯群程序控制。
能实现自动数据的采集、交换及存储功能，还有进行分析、筛选及报告的功能，称为梯群智能控制。
1.2.2电梯的组成
曳引式电梯是垂直交通运输工具中最普遍的一种电梯，其结构主要由机械部分和电气部分组成；机械装置部分分为：
（1）曳引系统作用是提供电梯运行动力的设备，把曳引机的旋转运动，转换为电梯的垂直运动。
（2）轿厢在曳引钢丝绳的牵引下沿电梯井道内的导轨作快速平稳的运行。
（3）门系统作用就是打开或关闭轿厢与层站厅门的出入口。
（4）导向系统作用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。
（5）重量平衡系统由对重及重量补偿装置组成。
对重将平衡轿厢自重和部分的额定载重。
重量补偿装置，是补偿高层电梯中轿厢与对重侧曳引钢丝绳长度变化对电梯平衡设计影响的装置。
（6）机械安全保护装置由机械限速装置、缓冲器和端站保护装置组成。
起到防止电梯超速行驶、终端越位、冲顶或蹲底等保护。
电气装置部分分为：
（1）电力拖动系统由曳引电机、供电系统、调速装置和速度反馈装置构成。
对电梯实行速度控。
（2）操作控制系统由操纵装置、平层装置与选层器等构成。
对电梯实施操纵、监控的系统。
（3）电气安全系统指在电梯控制系统中用于实现安全保护作用的电路及电气元件。
1.3电梯的主要参数
载重量（kg），轿厢尺寸（mm），轿厢形式，轿门形式，开门宽度（mm），开门方向，曳引方式，额定速度（m/s），电气控制系统，停层站数（站），提升高度（mm），顶层高度（mm），（底坑深度（mm），井道尺寸（mm），井道高度（mm）。
电梯的主要参数是设计和制造电梯的主要依据。
用户选择电梯时，必须根据电梯的安装使用地点、运载对象等，正确的选择电梯类别和有关参数和尺寸。
并根据所选择参数和规格尺寸，设计和建造安装电梯的建筑物，否则会影响电梯的使用效果。
具体见表1-2。
表1-2电梯参数Ⅰ类电梯的参数、尺寸
主要用途
非住宅电梯（办公室、写字楼等）
额定载重量/kg
630
800
1000
1250
1600
可乘人数/人
8
10
13
16
21
轿厢
宽度A/mm
1100
1350
1600
1950
深度B/mm
1400
1750
高度/mm
2200（2300）
2300
轿和层门
宽度E/mm
800
1100
深度F/mm
2000（2100）
2100
形式
中分门
井道
宽度C/mm
中分门
1800
1900
2400
2600
旁开门
②
深度D/mm
2100
2300
2600
低坑深度P/mm
V=0.63m/s
1400
1600
V=1.00m/s
V=1.60m/s
1600
V=2.50m/s
②
2200
顶层高度Q/mm
V=0.63m/s
3800
4200
4400
V=1.00m/s
V=1.60m/s
400
4200
4400
V=2.50m/s
②
5000
5200
5400
机房
V=0.63m/s
面积S/㎡
15
20
22
25
宽度R/mm
2500
3200
深度T/mm
3700
4900
5500
高度H/mm
2200
2400
2800
V=1.00m/s
面积S/㎡
15
20
22
25
宽度R/mm
2500
3200
深度T/mm
3700
4900
5500
高度H/mm
2200
2400
2800
V=1.60m/s
面积S/㎡
15
20
22
25
宽度R/mm
2500
3700
深度T/mm
3700
4900
5500
高度H/mm
2200
2400
2800
V=2.50m/s
面积S/㎡
①
18
20
22
25
宽度R/mm
①
2800
3200
深度T/mm
①
4900
5500
高度H/mm
①
2800
表1-3电梯机房参数
1.4电梯的保护装置
（1）电磁制动器：
装于曳引机柱上，一般采用直流电磁制动器，启动时通电松闸，停层时断电制动。
（2）强迫减速开关：
分别装于井道的顶部和底部，当轿厢驶过端站还未减速时，轿厢上撞块就启动此开关，通过电气传动装置，使电动机强迫减速。
（3）限位开关：
当电梯轿厢开到顶或底,就会碰到此开关不能继续向前运行,只能反方向运行。
（4）行程极限保护开关：
当限位开关不起作用时，轿厢经过端站时，此开关动作。
（5）急停按钮：
装于轿厢司机控制操纵盘上，当发生异常情况时按此按钮切断电源，电磁制动器制动，电梯紧急停车。
（6）厅门开关：
每个厅门都装有门锁开关；仅当厅门关闭时电梯才动作，在运行中如厅门开关断开，电梯立即停车。
（7）关门安全开关：
常见的是装在轿厢门边的安全触板，在关门过程中如安全触板碰到乘客时，发出信号，门电机停止关门，反向开门，延时重新开门。
（8）超载开关：
当超载时轿底下降开关动作，电梯不能关门和运行。
（9）其他开关：
安全窗开关、钢带轮的断带开关等。
（10）报警和救援装置：
电梯发生人员被困在轿厢内时，通过报警或通信装置应能将情况及时通知管理人员并通过救援装置将人员安全救出轿厢。
1.5电梯的电气控制系统的概述
电气控制系统是电梯的两大系统之一。
电气控制系统由控制柜、操纵箱、指层灯箱、召唤箱、限位装置、换速平层装置、轿顶检修箱等十几个部件，以及曳引电动机、制动器线圈、开关门电动机及开关门调速开关、极限开关等几十个分散安装在电梯井道内外和各相关电梯部件中的电器元件构成。
载重量和额定运行速度确定后，机械系统各零部件就基本确定了，而电气控制系统则有比较大的选择范围，必须根据电梯安装使用地点，乘载对象进行认真选择，才能最大限度地发挥电梯的使用效益。
电气控制系统决定着电梯的性能、自动化程度和运行可靠性。
随着科学和、技术的发展和技术引进工作的进一步开展，电气控制系统发展换代迅速。
在国产电梯中，在中间逻辑控制方面，已淘汰继电器控制，采用PLC和微机控制。
在拖动方面，除速度V≤0.63m/s的底速电梯仍有部分产品采用交流双电动机变极调速外，对于速度V≥1.0m/s的各类电梯，均采用交流调压调速和交流调频调速拖动系统。
新电气控制系统和拖动系统的出现，不但改善了电梯的性能，而且提高了电梯的运行可靠性能，使我国的电梯工业提高到一个新的水平，基本实现乘用安全、可靠、舒适的愿望。
1.6电梯电气控制系统中的主要电器部件
为了便于制造、安装、调试和维修，常把电气控制系统中几百至成千万个电器元件组装在操纵箱，控制柜等十几个部件内。
但是有些电器元件组装到各电源部件中去后，反而会给制造、安装、调试、维修带来困难或不方便，这是，则将这部分电器元件分散装到各有关电梯部件中去。
电气控制系统常用的主要电器部件如下：
1.6.1操纵箱
操纵箱一般位于轿箱内，是司机或乘用人员控制电梯上下运行的操纵控制中心。
操纵箱装置的电器元件与电梯的控制方式、停层站数有关。
操纵箱上装配的电器元件一般包括下列几种：
发送轿内指令任务，命令电梯起动和停靠层站的元件，如轿内手柄控制电梯的手柄开关；轿内按钮控制、信号和集选控制电梯的轿内指令按钮；控制电梯工作状态的手指开关或钥匙开关；控制开关；急停按钮；短接和应急按钮；点动开门按钮；轿内照明灯开关、电风扇开关；蜂鸣器；外召唤人员所在位置指示灯；厅外召唤人员要求前往方向信号灯；但是近年来已出现操纵箱和指层箱合为一体新型操纵指层箱。
1.6.2指层灯箱
是司机，轿内、外乘人员提供电梯运行方向和所在位置指示灯信号的装置。
除杂物电梯外，一般电梯都在各停靠站的厅门上设置有指层灯箱。
但是，当电梯的轿厢门为封闭门，而且轿门上没有开设监视窗时，在轿厢内的轿门上方也必须设置指示层灯箱。
位于厅门上方的指示灯箱厅称厅外指层灯箱，位于轿门上方的指层灯箱在结构上是完全一样的。
近年来出现把层灯箱合并到轿内操纵箱和厅外召唤箱中去的情况，而且采用数码显示。
1.6.3召唤按钮（或触钮）箱
召唤按钮是设置在电梯停靠站厅门外侧，给厅外乘用人员提供召唤电梯的装置。
根据处位的不同，召唤按钮箱分位于上端站，只装设一只下行召唤按钮，位于下端站只装设一只上行召唤按钮的单钮召唤箱。
但是若下端站又作为基站时，召唤箱上还需加装一只厅外控制自动开关门的钥匙开关。
位于中层站者，则是装设一只上行召唤按钮和一只下行召唤按钮的双召唤箱。
1.6.4轿顶检修箱
轿顶检修箱位于轿厢顶上，以便于检修人员安全、可靠、方便地检修。
检修箱装设的电梯电器元件一般包括控制电梯慢上、慢下的按钮，点动开关门按钮，急停按钮，轿顶正常运行和检修运行检索转换开关，轿顶检修灯开关等。
1.6.5换速平层装置（也称井道信息装置）
换速平层装置是一般低速或快速实现到预定停靠站时，提前一定距离把快速运行切换为平层前慢速运行，平层时自动停靠的控制装置。
1.6.6限位开关装置
为了确保司机、乘用人员、电梯设备的安全，在电梯的上端站和下端站处，设置了限制电梯运行区域的装置，称为限位开关装置。
1.6.7极限开关装置
极限开关是一种在80年代中期以前，用于交流双速电梯，作为当限位开关装置失灵，或其它原因造成轿厢超越端站楼面100~150mm距离时，切断电梯主。
电源的安全装置。
极限开关包括位于机房，经改制的铁壳开关，固定于轿厢导轨的上下滚轮组，固定于轿厢架的打板（和极限位开关装置合用一个打板），以及联结铁壳开关和上下滚轮组的钢丝绳构成。
电梯运行过程中，由于某种原因造成电梯轿厢超越端站楼面，达到极限开关的作用点时，位于轿架的打板碰撞上或下滚轮组，上下滚轮组通过钢丝绳强行拉掉铁壳开关，切断电梯的总电源，强迫电梯立即停靠。
由于这种装置的结构比较复杂，开关的故障率比较高，80年代中后期，国内不少厂家采用在井道两端站各安装一只限位开关，由限位开关打板碰压，由限位开关控制一只接触器，由接触器切断电梯总电源的办法所取代。
1.6.8选层器
选层器设置在机房或隔音层内，是模拟电梯运行状态，向电气控制系统发出相应电信号的装置。
按与电气控制系统配套使用情况，选层器可分为两种。
a.用于货、医梯电气控制系统的选层器
b.用于客梯电气控制系统的选层器
用于客梯电气选层器除具楼层指示器的功能外，还具有自动消除轿内指令登记信号，根据内外指令登记信号，自动定电梯的运行方向，到达预定停靠站时提前一定距离向控制系统发出减速信号和提前开门信号，有的还能发出到站平层停靠信号等。
由于与客梯控制系统配套使用的选侧器具有比较完善的性能，不但可以简化电气控制系统，便于安装调试和维修，而且可以降低电梯故障率，提高电梯运行可靠性。
1.6.9控制柜
控制柜是电梯电气控制系统完成各种主要任务，实现各种性能的控制中心。
控制柜由柜体和各种控制电器元件组成。
控制柜中装配的电器元件，其数量和规格主要与电梯的停层站数、额定载荷、速度、控制方式、曳引电动机类别等参数有关，不同参数的电梯，采用的控制柜不同。
1.6.10开门机电阻器箱
国产电梯产品从60年代末以来，多采用直流电动机作为实现自动开关门的拖动电动机。
直流电动机具有良好的调速性能，便于控制和调节电梯的开关门速度，达到既有较高的开关门效率，又有较低的噪声水平。
由于他励直流电动机的运行速度与电枢两端的电压成正比。
因此只要控制和调节电枢两端的电压，就能控制和调节电梯的开关门速度。
开门机电阻器箱内装置的器件，就是用来控制电枢两端电压的三只电阻器。
为了便于调试，该电阻器箱一般装置在开关门电机旁。
进入90年代后，除采用电阻和有触点开关对直流门电机进行调速外，还出现采用微机对直流门电机进行调速的，也有采用交流调频调压调速的电梯门拖动控制系统。
第二章控制系统与变频器
2.1PLC控制系统设计
2.1.1PLC控制系统设计的基本原则如下：
（1）选用的PLC必须满足被控对象的控制要求。
（2）在满足控制要求的前提下，保证PLC控制系统安全、可靠。
（3）PLC控制系统尽可能简单。
（4）具有高的性价比。
2.1.2PLC控制系统设计步骤
图2-1是PLC控制系统设计步骤的流程图。
详细步骤如下：
（1）了解和分析被控对象的控制要求，确定输入、输出设备的类型和数量。
（2）根据输入、输出设备的类型和数量，确定PLC的I/O点数，并选择相应点数的PLC机型。
（3）合理分配I/O点数，绘制PLC控制系统输入、输出端子接线图。
（4）根据控制要求绘制工作循环图或状态流程图。
（5）根据工作循环图或状态流程图编写梯形图、指令语句、汇编语言或计算机高级语言等形式的用户程序。
（6）用编程器将用户程序输入到PLC内部存储器中，进行程序调试。
（7）程序调试。
先进行模拟调试，再进行现场联机调试；先进行局部、分段调试，再进行整体、系统调试。
（8）调试过程结束，整理技术资料，投入使用。
2.1.3采用PLC控制系统控制具有的优点
在电梯控制系统中采用PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，提高了可靠性。
去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部接线简化。
PLC可以实现复杂的系统控制，方便的增加或改变控制功能。
PLC可进行故障的自检和报警显示，提高了系统的安全性。
并便于检修。
用于群控调配和管理，提高了电梯的运行效率。
改变控制方案时不需要改动硬件接线。
2.2变频器的分类
变频器的种类有很多，根据不同的分类方法将变频器分为：
按交换环节方法分：
交-直-交变频器；交-交变频器。
按主电路工作方式分：
电压型变频器；电流型变频器。
按电压的调制方
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