电梯系统的工作原理及演示操作实验报告

电梯控制系统实验报告

电梯系统的工作原理及演示操作实验报告

120694109 高婧物业121

在智能建筑设备自动化系统(BAS)中，电梯作为高层建筑内不可缺少的重要垂直交通运输工具，有着举足轻重的地位。

现代电梯以高层建筑为服务对象，其特点是：

（1）结构紧凑、体积小、美观、实用。

（2）在频繁的起动、稳速及制动过程中，安全可靠、舒适、快速、平稳。

（3）平层精度高，平层误差在同家规定的标准范围内。

（4）大都采用高速或越高速电梯，缩短乘客候梯时间，避免由于人员集中，候梯时间长而造成拥挤现象。

（5）只有灵活的控制力式，以满足人们对电梯的多种服务要求。

（6）具有消防功能，一旦发生火灾，可作为消防人员的专用交通工具。

（7）采用双凹路供电电源。

（8）具有十分完善的各种安全保护装置。

（9）形式多种多样，可满足多功能服务的需求。

实验设备使用说明

设备外观

（1）模型外形尺寸550毫米（长）×350毫米（宽）×2060毫米(高)，方柱形结构，楼层六层。

（2）模型框架全部采用铝合金型材，简洁美观。面板及侧板都采用高档的有机玻璃组成，光亮透明，便于实验者观察内部的结构及动作。各楼层外部面板都配有带指示灯的工业用按钮和用来显示轿厢楼层数的数码管。电梯上行和下行时，外部有上行下行箭头显示楼层走向。

（3）排线大都隐藏在导线槽或拖链内，尽管电路走线复杂，但不显零乱。

（4）选择1和选择2两个开关可以方便地选择电梯在4种工作模式下运行。

（5）由于电梯内部的按钮不可能在里面操作，特将内选按钮用遥控器来操作。

运动系统

该电梯模型由两个直流电机分别来控制轿厢的升降运动和轿厢门的开关。我们选用的电机为带减速箱的高档微型直流电动机，运动平滑噪音小。在机械结构上，非常接近实际电梯。

（1）升降运动系统

电梯的顶部装有一个升降电动机和5个小滑轮，轿厢和配重体之间用钢丝绳连接，电机通过

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钢丝绳来控制轿厢的升降。电梯采用了PWM脉宽调制的方式来进行控制，实现了电动机转速可调的功能。PWM脉冲是通过编程，由PLC输出口Q0.0或Q0.1来输出完成的。上升下降电机可以通过改变Q0.0给出信号的占空比进行调速。开门关门同样可以通过改变Q0.1的信号进行调速。

各楼层都装有一个限位开关，作为平层信号。当轿厢运动到此楼层时限位开关动作，PLC就可以收到一个平层限位信号。当下降到1层时，硬件保护电路可以在硬件上使电梯停止向下运动；当上升到8层时，同样可以自动停止电梯的上行，保护电机寿命。而反向运动不会受到影响。

（2）门拖动系统

电梯门分为轿厢门和厅门，轿厢门由电机直接拖动来实现开关门，而厅门则由轿厢门带动实现开关门。我们模拟实际电梯，厅门增加配重来实现厅门常态下的自然闭合。当电梯运行时，轿厢门和厅门都关闭，轿厢门随轿厢做升降运动。当行至某层停止后，可由轿厢门上的门刀打开或关闭该层厅门，这些机械动作与实际电梯完全相同。轿厢门有开门限位、关门限位还有防夹人保护信号。轿厢超重我们用按钮来模拟，超重时蜂鸣器响，电梯不关门。

实验1

一．电梯的简介

电梯是当今世界高层建筑中不可缺少的垂直方向的交通运输工具

1．特点：在高层建筑物中所占的面积很小，通过电气或其他控制方式可以将乘客或货

物安全、合理、有效的运送到不同的楼层。

2．电梯的基本概念：

?井道：电梯轿厢和对重运行的空间

?机房：电梯的机房层是用来安装电梯的电动机以及相关的控制设备。

可设置在井道顶部或底部，应为井道截面积的2倍以上。

传统的电梯都是有机房的，现在出现了小机房电梯和无机房电梯。

关于电梯机房：传统的电梯都是有机房的，电梯的机房层是用来安装电梯的电机以及相

关的控制设备如：主机、控制屏。随着技术的进步，曳引机和电器元件的小型化，人们

对电梯机房越来越不感兴趣。无机房电梯是相对于有机房电梯而言的，也就是说，省去

了机房，将原机房内的控制屏、曳引机、限速器等移往井道等处，或用其它技术取代。

3．电梯的分类

?用途：客梯、货梯、观光梯、专用梯

?运行速度：低速梯、快速梯、高速梯、超高速梯

?拖动系统：直流电梯、交流电梯

?操控方式：按钮控制、信号控制、并联控制、智能控制群体等

二．实验内容

1．实验目的

了解电梯系统各种常用控制逻辑关系

由电脑下载程序，通过电脑控制电梯运行

2．实验原理

电梯的基本结构：机械装置，电气装置

机械装置：轿厢、对重系统、门机系统、曳引系统、导向系统、机械安全保护系统。

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电气装置：

?控制屏：对电梯实行电气控制的集中组件，一般在电梯控制柜里或机房里

?操纵装置：对电梯运行实行操纵。有：轿厢内的按钮操纵盘以及厅站的召唤按钮盘。

?位置显示装置：指层灯。

?平层装置：能产生电梯平层信号的传感器。

选层器：指示轿厢位置、选层及消号、确认电梯运行方向、发出电梯加减速信号等，通常设在机房当中

电气装置的作用：通过各种控制电路完成各种电气动作功能，对电梯的运行实行操纵和控制，保证电梯的安全运行。

电梯系统各种常用控制逻辑关系

?司机运行方式

?检修运行方式

?直驶运行方式

?消防运行方式

?自动运行方式

?群控运行方式

3．实验要求：了解电梯系统各种常用控制逻辑关系

4．实验过程

观察现场的模拟电梯运行，深入了解电梯系统各种常用控制逻辑关系。

司机运行方式：

1）电梯由司机控制运行；

2）行车楼层由司机控制内选信号来决定；

3）有外呼梯信号时，本层的外呼梯指示灯亮，同时本楼层的内选信号置位；

4）内选信号、呼梯信号具有记忆功能，执行后消除；

5）当轿厢到达司机选择的楼层后，需要由司机来控制开门关门，行车时轿厢门不能打开，开门不能行车；

6）当电梯在关门过程中，按下内部的开门按钮可以重新开门。关门时夹人则自动开门，轿厢超重蜂鸣器响，不关门。

检修运行方式

1）电梯由维修人员来控制其动作；

2）轿厢内的一楼和六楼按钮点动控制轿厢的下行和上行；

3）平层时，内部的开门和关门按钮控制轿厢门的开门和关门；

4）行车或不在平层位置不能开门，开门不能行车。

直驶运行方式

只通过轿内指令驶往特定楼层，专为特定楼层乘客提供服务，不应答其他层站和呼叫。

在直驶运行方式下，如果轿厢没有关门，自动关门。如果轿厢不在平层位置，自动上行到就近的平层位置开关门，选择一个楼层后，直达内选所选楼层开关门，主逻辑切断所有截车呼叫，然后返回开始所在楼层开关门，如此反复。

消防运行方式

在消防运行方式下，主逻辑切断所有呼梯、内选信号，一层内选。若电梯正在上行，就近停车换向，转为下行至一层，若电梯在下行，就直驶至一层。到达一层后，自动开门并保持开门状态。

自动运行方式

1）电梯运行楼层由乘客决定，轿内优先；

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2）行车方向由内选信号和呼梯信号决定，顺向优先执行；

3）内选信号和呼梯信号具有记忆功能，顺向执行后复位；

4）无内选和无顺向呼梯信号时，应行驶到最远反向呼梯信号位置截车。

5）行驶到呼叫楼层时可自动开门，也可用内部呼梯按钮控制开门；

6）开门一定的时间后，自动关门，关门后有呼叫，自动行车；

7）关门过程中按下内部开门按钮，立刻调用开关门子程序，轿厢开门。关门夹人同样可以自动开门；

8）轿厢超重，蜂鸣器响不关门；

9）按钮信号与呼叫灯信号分离，如果某一层上下呼叫按钮都被按下，轿厢到达这一层后，先执行开关门程序，把顺向按钮上的灯灭掉。然后判断顺向楼层还有没有

呼叫信号，有的话继续顺向运动，没有则执行开关门程序，灭掉另一个呼叫按钮

上的灯；

10）如果轿厢执行开关门程序时，按下此平层的顺向呼叫按钮，立刻执行开关门程序，且呼叫灯不亮，；

11）启动时进行初始化，没有关门先关门。不在平层位置，上行到最近的平层位置。

群控运行方式

1）数码管显示楼层数

2）电梯由乘客控制执行，轿内优先；

3）内选信号和呼梯信号具有记忆功能，可以在顺向执行后消除；

4）行至某层时可自动开门，也可内部呼梯按钮来控制开关门，开门时内选可以强行开门，关门时内选可以强行开门；

5）开门过程中，轿厢门碰到开门限位延时2秒自动关门，关门后如果有任务自动行车；

6）关门过程中按下内部开门按钮，门继续打开。关门夹人则自动开门；

7）轿厢超重，蜂鸣器响不关门；

8）如果轿厢到达的平层位置上下呼叫灯都亮，则先执行开关门程序把顺向呼叫灯灭掉。

如果响应此呼叫是主站分配的任务，则开关门，两电梯的呼叫灯都灭；如果是另一个

电梯的任务，则只开关门灭掉自己的呼叫灯；

9）启动时进行初始化，没有关门先关门。不在平层位置，上行到最近的平层位置；

10）执行外呼信号开关门的时候，按下此呼叫按钮，轿厢不关门

5．实验结果

轿厢：是电梯的主要设备之一，是乘客或货物的载体：在曳引钢丝绝的作用下，沿敷在电梯井道中的导轨作垂直方向的往返运动，行驶在姑发站与终端站之间。

门机系统：由厅门及轿门两部分织成：

包括：自动计门机构。门锁，层门联动机构以及门安全装置，是层站与轿厢的出人口。

门：中分式，旁开式，直分式

轿门设在轿厢靠近厅门的一侧。启动开、关门的机构通常是以交流或直流调速电动机为动力的通过曲柄连杆和摇杆滑块机构，将电机的旋转运动转换为开、关门的直线运动。厅门设置在层站入口处，厅门的开关是由轿门带动完成的。

开关门：当轿厢运行到某一层站停止工作时，安装在轿门上的门刀插入到厅门的门锁上，通过传动机构使轿门的门刀拨开厅门的门锁，带动厅门同时与轿门打开。关门时又带动厅门同时关闭，并挂号门锁，轿门上的门刀离开厅门门锁，电梯启动。因此轿门成为主动们，厅门成为被动门。

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5 门锁：为保证电梯安全，必须在轿门和厅门完全关闭之后，电梯才允许启动运行。在厅门装设的自动门锁主要有两个功能：一是锁住厅门，防止从厅门外将厅门扒开出现危险，二是通过门锁上的微动开关控制电梯回路的接通和断开，保证厅门轿门的完全关闭后，才能接通电路，允许电梯启动或停止运行。

系和装置：

层门的开闭过程是通过轿门上的门刀插入层门上的自动门锁，是锁避脱开锁钩并跟着轿门一起运动的结果，这两者的配合就成为系和装置。

安全装置：

接触式： 接触式保护装量又称安全触扳，它由触扳、控制杆和微动开关组成。

平时，触板在自重的作用下，凸出门扇30M 左右，在门关闭过程中．还未完全进入轿厢

的人和物，必然会先碰到凸出门扇的触板，随着触板被推入门扇，控制杆便会转动，上控制杆端部的凸轮压下微动开关触头，使门电机迅速反转，门重新被打开

实验2

一、实验目的

1. 熟悉电梯的控制要求及特点。

2. 掌握用PLC 实现电梯控制的方法。

3. 通过编程与调试，进一步提高应用PLC 的能力。

二、实验设备：

1. 个人 PC 机 1 台

2. CPM1A PLC 实验教学机 1 台

3. 五层电梯模型 1 台

三、实验要求：

1. 简述所编程序的功能。

2. 给出PLC 的I/O 地址分配表并画出PLC 的I/O

3. 画出梯形图程序（包括注释）。

4. 程序运行调试并修改，直到满足要求为止。

5. 记录实验中遇到的问题，并写出分析及解决方法。

四、实验内容：

1. 电梯的基本原理：

电梯是机械、电气紧密结合的大型机电产品。主要有机房、井道、轿厢、门系统和电气控制系统组成。

井道中安装有导轨，轿厢和对重由曳引钢丝绳连接，曳引钢丝绳挂在曳引轮上，曳引轮由曳引电动机拖动。轿厢和对重都装有各自的导靴，导靴卡在导轨上。曳引轮运转带动轿厢和对重沿各自导轨做上下相对运动，轿厢上升，对重下降。这样可通过控制曳引电动机来控制轿厢的启动、加速、运行、减速、平层停车，实现对电梯运行的控制。附图2.19为1:1传动方式电梯的原理示意图。五层电梯控制示意图见附图2.20。

（1）电梯轿厢内部部件功能简介：

在电梯轿厢内部，设有楼层按钮、开门和关门按钮以及楼层显示器、上升和下行显示器。当乘客进入电梯后，电梯内设有能让乘客按下的代表其要去目的地的楼层按钮，称为内呼叫按钮。

电梯停下时，应具有开门、关门的功能，即电梯门可以自动打开，经过一定的延时后，又可自动关闭。而且，在电梯内部也应有控制电梯开门、关门的按钮，使乘客可以在电梯停下时随时地控制电梯的开门与关门。

曳引钢丝绳 附图2.19 电梯传动方式原理示意图

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电梯轿厢内部还应配有指示灯，用来显示电梯现在所处的状态，即电梯是上升还是下降以及电梯处在楼层的第几层，这样可以使电梯里的乘客清楚地知道自己所处的位置，离自己要到的楼层还有多远，电梯是上升还是下降等。

（2）电梯的外部部件功能简介：

电梯的外部每层都设有呼叫按钮、呼叫指示灯、上升和下降指示灯，以及楼层显示器。

呼叫按钮是乘客用来发出呼叫的工具，呼叫指示灯在完成相应的呼叫请求之前应一直保持为亮，它和上升指示灯、下降指示灯、楼层显示器一样，都是用来显示电梯所处的状态的。一层只有上呼叫按钮，顶层层只有下呼叫按钮，其余各层都同时具有上呼叫和下呼叫按钮。而上升、下降指示灯以及楼层显示器应相同。

2. 控制要求：

（1）接受每个呼叫按钮（包括内部和外部的呼叫）的呼叫命令，并作出相应的响应。即当按动某个呼叫按钮后，相应的呼叫指示灯亮并保持，直到电梯响应该呼叫为止。

（2）当电梯运行到某层后，相应的楼层指示灯亮，直到电梯运行到前方一层时楼层指示灯改变。

（3）能自动判别电梯运行方向，并发出相应的上行、下行指示信号。

（4）电梯在每一层都有一个行程开关，当电梯碰到某层的行程开关时，表示电梯已经到达该层（称为平层）。

（5）电梯停在某一层（例如3层）时，此时按动该层（3层）的呼叫按钮（上呼叫或下呼叫），则相当于发出打开电梯门命令，进行开门的动作过程；若此时电梯的轿箱不在该层（在1、2、4、5层），则等到电梯关门后，按照不换向原则控制电梯向上或向下运行。在电梯轿厢内部按动开门按钮，则电梯门打开，按动电梯内部的关门按钮，则电梯门关闭。但在电梯行进期间电梯门是不能被打开的。

（6）电梯运行的不换向原则是指电梯优先响应不改变现在电梯运行方向的呼叫，直到这些命令全部响应完毕后才停到离轿厢最远的反向呼叫点（即上行时下呼叫，下行时上呼叫），响应使电梯反方向运行的呼叫，即顺向截车，逆向记忆。例如现在电梯的位置在一层和二层之间上行，此时出现了一层上呼叫、二层下呼叫和三层上呼叫，则电梯首先响应三层上呼叫，然后再依次响应二层下呼叫和一层上呼叫。

（7）电梯上、下运行由一台主电机驱动。电机正转，电梯上升；电机反转，电梯下降。

（8）电梯轿厢门由另一台小功率电机驱动。电机正转，厢门打开；电机反转，厢门关闭。

3. 设计步骤：

1、对控制系统任务和要求作深入的调查研究，明确控制任务：

2、选择和确定用户I/O设备：

根据传统控制线路，确定出PLC改造所需的各种输入/输出设备，即各种按钮、开关、继电器和接触器等。

3、确定系统整体设计方案，选择PLC型号

确定系统整体设计方案十分重要，要在全面了解控制要求的基础上确定电气控制方案。根据所选用的电器或元件的类型和数量，计算所需PLC的输入/输出点数，选择合适的点数。由于本设计中只涉及到开关量，因此在选择PLC型号时，只需考虑I/O点数，并有一定的余量（10%~15%）选择小型PLC。

4、控制系统的硬件设计

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（1）主电路的设计；

（2）确定出输入、输出信号，确定PLC的I/O接线图。

5、控制系统的软件设计

（1）首先在原来经验法电梯设计的基础上，通过数据传送指令MOV和数据比较指令CMP来实现电梯的定向，是梯形图的结构简化，思路清晰。；

（2）将电梯的七段码显示通过七段解码指令SDEC这个结构化设计来实现1-5层数字的显示。

（3）整体控制软件梯形图设计。

6、联机调试；

7、撰写设计说明书。

实验 3

一实验目的

1、熟悉并联运行方式控制的逻辑关系；

2、熟悉节能电梯的运行方式。

二实验步骤

1、按I/O分配图接好实验线路；

2、编写程序，标注释；

3、输入程序（使用手持式编程器或计算机梯形图软件）；

4、操作并调试程序；

5、保存程序；

6、书写实验报告和实验体会。

三实验内容

主站负责对两个电梯的任务进行分配，从站的呼叫请求通讯给主站，然后从站才能根据主站分配的任务进行动作，所以这一部分的编程是整个电梯程序中比较难的。节能主站模式根据轿厢响应判断规则进行编程。此规则只在按下呼叫信号的瞬时有效，即，按下外呼叫按钮，主站马上对任务进行分配，然后主站从站按照既定的任务运行。所以这种运行方式在运行的时候可能一个电梯有很多任务，而另一个电梯没有任务，停住不动。

在节能主站程序的基础上添加一条运行规则：如果两电梯中的一个正在运行，而另一个既不上下行，也不开关门，那么在按下任何一个外呼叫信号的时候，都直接无条件的把这个任务分配给这个停止的电梯，提高了电梯的运行效率。这就是节能综合主站的要求。

1、数码管显示楼层数；

2、电梯由乘客控制执行，轿内优先；

3、内选信号和呼梯信号具有记忆功能，顺向执行后消除；

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4、行至某层时可自动开门，也可内部呼梯按钮来控制开关门，开门的时候内选可以强行开门，关门的时候可以强行开门；

5、开门一定的时间后，我们在碰到开门限位后延时2秒自动关门，关门后如果有任务自动行车；

6、关门过程中按下内部开门按钮，门继续打开。关门夹人则自动开门；

7、轿厢超重，蜂鸣器响不关门；

8、如果轿厢到达的平层位置，先执行开关门程序把顺向呼叫灯灭掉。如果响应此呼叫是分配的任务，则开关门，两电梯的呼叫灯都灭；如果是另一个电梯的任务，则只开关门灭掉自己的灯；

9、启动时进行初始化，没有关门先关门。不在平层位置，上行到最近的平层位置；

10、执行外呼信号开关门的时候，按此呼叫按钮，轿厢不关门；

11、具有加减速功能；

12、轿厢内遥控灯具有开关功能。

实验感想

首先感谢辛勤上课的老师。

楼宇自动化实验转眼间结束，回顾这一系列演示性实验，我收获良多。作为发展势头迅猛的攻坚产业，楼宇智能已经成为现代建筑的重要部分，随着社会的不断发展，人们对建筑的要求也越来越高，无论是建筑综合布线，安防，消防，还是楼宇自控等等，各个方面都需要我们电气专业的高层次应用，通过这几次的实验演示，我更深层次的明白了我们这门学科的重要作用，同时我更明白了自己的专业特色所具有的落脚点。

试验包括中央空调系统的演示、安防系统的演示、消防系统的演示、家庭报警系统的演示、电梯系统的演示和楼宇控制系统的演示。

电梯系统的出现为人们带来了更快捷便利的生活环境。但对于我们每个奋斗中的人来说，脚踏实地的走好每一步才是最重要的。我会在现有的基础上不断攀登，相信经过这一系列学习之后，我一定会完成更多的自我超越，实现个人的价值，为社会创造利益！

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/sh4e.html