基于PLC的五层电梯控制系统设计

1 课题介绍

电梯是标志现代物质文明的垂直运输工具、是机—电一体化的复杂运输设备。它涉及电子技术、机械工程、电力电子技术、微机技术、电力拖动系统和土建工程等多个科学领域。目前电梯的生产情况和使用数量已成为一个国家现代化程度的标志之一。随着现代化城市的高速发展，每天都有大量人流及物流需要输送。为节约用地和适应经贸事业的发展，一幢幢高楼拔地而起，这些高层建筑的垂直运输是一个突出问题，与人们的工作和生活紧密相关。

1.1 课题来源

电梯在生活中的使用日益广泛，种类也多种多样，按拖动系统来分有交流单速/双速拖动电梯、交流调压调速电梯、直流发电机-电动机可控硅励磁拖动电梯、VVVF变频调压调速电梯。按控制方式来分有信号控制电梯、集选控制电梯等。相比之下，传统的电梯控制系统主要采用继电器--接触器进行控制，具有触点多，故障率高、可靠性差、维修工作量大等缺点，所以采用PLC控制电梯系统。因此我也加入了电梯维护保养这个光荣而艰巨的服务行业来。目前，可编程控制器（PLC）成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装置之一，具有可靠性高，抗干扰能力强、功能完善，适应性强、调试维修方便等特点，经过30多年的发展，PLC已广泛应用于石油、化工、建材、电力等各行各业，其主要控制功能包括开关量控制、模拟量控制、运动控制、数据处理和通信联网。本文就是运用了三菱FX2N系列的PLC，本文在我公司调试员的协助下设计了五层电梯的控制系统，在这里选择的型号为FX2N-80MR。

1.2 课题的意义

可编程控制器是一种在传统的继电器控制系统的基础上，与3C技术（Computer, Control, Communication）相结合而不断发展完善起来的新型自动控制装置。目前，无论是老设备的技术改造还是新系统的开发，设计人员都倾向于采用它来进行控制系统设计，例如三菱FX2N系列PLC，具有功能完善的编程软件、种类齐全的功能模块和良好的人机界面，广泛用于机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等自动化控制领域。此外，PLC不仅平均无故障时间通常在30万小时，而且带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报

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信息。在应用软件中，用户可以编入外部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得到故障自诊断保护。由此，可使整个系统具有极高的可靠性，这是电气控制设备的重要性能。由于体积小很容易装入机械或系统内部，是实现机电一体化控制设备的理想条件。

自1889年美国奥梯斯升降机公司推出世界第一部以电动机为动力的升降机以来，电梯在驱动方式上经历了卷筒式驱动、牵引式驱动等历程，逐渐形成了直流电机拖动和交流电机拖动两种不同的拖动方式。如今电梯已成为人们进出高层建筑不可或缺的代步工具；而且作为载人工具，人们在运行的平滑性、高速性、准确性、高效性等一系列静、动态性能方面对它提出了更高的要求。由于早期的电梯继电器控制方式存在故障率较高、可靠性差、接线复杂、一旦接收完成不易更改等缺点，所以需要开发一种安全、高效的控制方式。可编程控制器（PLC）既保留了继电器控制系统的简单易懂、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质性能。因此，PLC在电梯控制领域得到了广泛而深入的应用。

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2 电梯概述

2.1 电梯的定义与分类

2.1.1 电梯的定义

DB11-48《电梯日承诺维护保养规则》中规定：电梯是动力驱动，利用沿刚性导轨运行的箱体或者沿固定线路运行的梯级（踏步），进行升降或者平行送人、货物的机电设备，包括载人（货）电梯、自动扶梯、自动人行道等。 2.1.2 电梯的分类 1. 按用途分类

1.1 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。

1.2 载货电梯：主要为运送货物而设计,通常有人伴随的电梯。

1.3 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。

1.4 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。

1.5 观光电梯：轿厢壁透明，供乘客观光用的电梯。 1.6 车辆电梯：用作装运车辆的电梯。 1.7 船舶电梯：船舶上使用的电梯。

1.8 建筑施工电梯：建筑施工与维修用的电梯。

1.9 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、消防员用电梯等。 2. 按驱动方式分类

2.1 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。

2.2 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。

2.3 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。 2.4 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

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机带动齿轮旋转使轿厢升降的电梯。

2.5 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。

2.6 直线电机驱动的电梯：其动力源是直线电机。 3. 按速度分类

3.1 低速梯：常指低于1.00m/s速度的电梯。 3.2 中速梯：常指速度在1.00～2.00m/s的电梯。 3.3 高速梯：常指速度大于2.00m/s的电梯。 3.4 超高速：速度超过5.00m/s的电梯。 4. 按电梯有无司机分类

4.1 有司机电梯：电梯的运行方式由专职司机操纵来完成。

4.2 无司机电梯：乘客进入电梯轿厢，按下操纵盘上所需要去的层楼按钮，电梯自动运行到达目的层楼，这类电梯一般具有集选功能。

4.3 有/无司机电梯：这类电梯可变换控制电路，平时由乘客操纵，如遇客流量大或必要时改由司机操纵。 5. 按操纵控制方式分类

5.1 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。

5.2 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。

5.3 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。

5.4 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。

5.5 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。

5.6 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

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群的程序控制、梯群智能控制等形式。

本文则主要介绍了我所在公司的无司机的中速乘客电梯如图2-1所示。

图2-1无司机中速乘客电梯的内部图

2.2 电梯的结构

2.2.1 电梯机房

我们要想了解电梯的组成部分就必须要了解电梯的整体结构以及大致框架如图2-2所示。

1.曳引机 曳引机是电梯的驱动装置。曳引机包括：

1）驱动电动机 交流梯为专用的双速电动机或三速电动机。直流梯为专用的直流电机。

2）制动器 在电梯上通常采用双瓦块常闭式电磁制动器。电梯停止或电源断电情况下制动抱闸，以保证电梯不致移动。

3）减速箱 大多数电梯厂选用蜗轮蜗杆减速箱，也有行星齿轮、斜齿轮减速箱。无齿轮电梯不需减速箱。

4）曳引轮 曳引机上的绳轮称为曳引轮。两端借助曳引钢丝绳分别悬挂轿厢和对重，并依靠曳引钢丝绳与曳引轮绳槽间的静摩擦力来实现电梯轿厢的升降。

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参考文献

[1] FX2N系列可编程控制器使用手册.MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION,1999 [2] FX1S, FX1N, FX2N,FX2NC系列编程手册基本指令,步进梯形图指令,应用指令说明书.MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION,1999

[3] 电梯自动控制技术 常国兰 编 机械工业出版社

[4] 特种设备安全（管理人员培训教材）第二版 工业出版社

[5] 电梯安装维修工（初级），建筑专业《职业技能鉴定教材》 中国劳动社会保障出版社

[6] 电梯系统安全运行与设备故障诊断检修及标准规范 北京北大方正电子出版社

[7] 交流调速电梯原理、设计及安装维修 机械工业出版社 [8] 电梯安装维修操作安全技术 二〇〇〇年十二月 [9] 电梯安装维修工（中级） 中国劳动社会保障出版社 [10] 电梯与自动扶梯技术检验 学苑出版社

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5ccd.html