电梯PLC控制

摘  要：电梯作为高层建筑中垂直上下的运载工具，在现代社会中已经成为人们生产、生活中不可或缺的运输工具。电梯是根据外部呼梯信号以及自身控制规律等运行的，而呼梯是随机的，因此，电梯控制系统采用随机逻辑控制方式控制。目前国内厂家多用可编程逻辑控制器PLC实现电梯控制，提高了电梯控制系统的安全性及可靠性。本设计利用三菱PLC来完成电梯的控制系统设计。确定合理的设计方案并进行合理的硬件选型、设计及I/O分配，完成设计目标。

关键词：电梯 PLC 随机逻辑方式控制 拽引电机

1 序论

电梯是高层住宅、商店、宾馆、多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。当今世界，电梯的使用量已成为衡量现代化程度的标志之一，18年，美国奥迪斯升降机公司推出的世界上第一部以电动机为动力的升降机，同年在纽约市的马累特大厦安装成功。随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，对电梯控制系统提出了更高的要求。它必须具有高度的安全性与科学性，因此它的控制系统收到了广泛的关注。

传统的电梯运行逻辑控制系统采用继电器逻辑控制线路。这种控制线路，存在易出故障、维护不便、运行寿命较短、占用空间大等缺点。从技术发展来看，这种系统将逐渐被淘汰。

目前，由可编程序控制器和微机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度发展着。采用PLC控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运行更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完成更为复杂的控制任务，己成为电梯控制的发展方向，其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现的。

可编程控制 (Programmable Controller) 系统是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。可编程控制器是计算机技术与自动化控制技术相结合而开发的一种适用工业环境的新型通用自动控制装置，是作为传统继电器的替换产品而出现的。通过可编程控制器可以实现由继电器实现的逻辑控制功能，而且最主要的是可编程控制器的“可编程”功能，使得当改变电梯的控制功能时，只要更改程序即可，而不需要像继电器控制系统那样改变硬件和接线。

总之，电梯的控制是比较复杂的，电梯控制自动化是电梯控制的特点。传统的继电气控制方式已经被计算机控制方式所取代，其控制方式有：单片机控制、单板机控制、单微机控制、多微机控制以及可编程控制器PLC控制等多种控制方式。在计算机诞生前的几十年里，继电器控制系统为电梯控制的发展起到了巨大的作用，然而其控制性能与自身的功能已无法满足与适应电梯控制的要求和发展，与PLC相比较，存在着质的差别。电梯使用继电接触器控制的时代，很难设计出质量优良的电梯控制系统，而现在，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，从控制方式和性能上来说PLC可靠性高，程序设计方便灵活。随着PLC应用技术的不断发展，它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠，抗干扰性能增强、机械与电气部件被有机地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。因此，它已经成为电梯运行中的关键技术。

本设计以18层电梯为主要研究对象，采用可编程控制器对电梯系统进行控制。主要包括设计方案、硬件和软件两大部分，程序主要包括门厅呼梯信号及轿厢呼梯信号的写入及消除、电梯定向环节、开关门、正反转、启动加速及三级减速以及基站返回等。

2 控制方案

2.1继电器控制系统、微机与PLC控制系统对比

在电梯的电气系统中，逻辑判断起着主要的作用，其控制系统和执行元件（如接触器、继电器、发光指示器、电动机以及电子元件、电力电子器件等），电梯三种控制方式对比如下：

2.1.1电梯继电器控制系统

早期电梯多采用这种控制系统。

  （1）电梯继电器控制系统的优点

●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掌握。

●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。

●大部分电器均为常用控制电气，更换方便，价格较便宜。

●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。

  （2）继电器控制系统存在的问题

●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。

●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。

●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。

●系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。

●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扰。且电梯一旦发生冲顶或蹾底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故。

2.1.2 微机控制系统

电梯的微机控制系统实质上是使控制算法不再由硬件逻辑完成，而是通过程序存储器中的程序开完成的控制系统，因此对于有不同功能要求的电梯控制系统，只要改变程序存储器中的程序指令即可，而不需要变更或怎见硬件系统的元件或布线。因此，十分方便与使用和管理，并提高系统的可靠性，减小控制系统体积，降低了能耗以及俄日修保养费用。虽然微机控制的电梯，与继电器控制的电梯比较，它具有较大的优越性。但是，对一般的电梯而言，应用微机控制也有局限性和不足之处。

缺点是：微型计算机是按照数字运算的需要设计的，功能比较齐全，但结构比较复杂，而一般的电梯控制只需要进行简单的逻辑运算，运算方式多为“与”、“或”、“非”几种，运算位数只需1位，即“1”与“0”。因此，使用微机就有大材小用之嫌。此外，微机的家口电路没有标准件，而且一般不控制强点但在电梯控制中，往往要求能直接控制100V或220V的用电设备，如果用户专门配备接口电路，既不方便欧布可靠。因此造成微机控制的成本、运行和维修费用均较高，因此，在一般的电梯上使用微机控制不经济。

2.1.3 PLC控制系统

PLC充分利用了微型计算机的原理和技术，保留计算机控制的优点，而克服了它的缺点。

PLC控优点：

●制体积极小：FX系列PLC的高度为90mm，深度为75mm和87mm，底部尺寸仅为90mm×60mm，相当于一张卡片的大小，很适合于在机电一体化产品中使用。内置的24V DC电源可作输入回路的电源和传感器的电源。

●先进美观的外部结构：三菱公司的FX系列PLC吸收了整体式和模块式PLC的优点，它的基本单元，扩展电源和扩展模块的高度和深度相同，宽度不同。它们之间用扁平电缆连接，紧密拼装后组成一个整体的长方体。

●提供多个子系列供用户使用：FX1s, FX1N和FX2N的外观，高度，深度差不多，用户可以结合性能和价格进行合理的选用。

●灵活多变的系统配置：FX系列PLC的系统配置灵活，用户除了可选用不同的子系列外，还可以选用多种基本单元，扩展单元和扩展模块，组成不同I/O点和不同功能的控制系统，各种配置都可以得到很高的性价比。FX系列的硬件配置就像模块式PLC那样灵活，因为它的基本单元采用整体式结构，又具有比模块式PLC更高的性价比。

每台PLC可将一块功能扩展板安装在基本单元内，不需要外部的安装空间，这种功能扩展板的价格非常便宜。FX系列还有许多特殊模块，如模拟量输入输出模块，温度调节模块，RS-232C通信接口模块，RS-485通信板适配器，RS-232C/RS-485转换接口等。FX系列PLC还有多种规格的数据存储单元，可用来修改定时器，计数器的设定值和数据寄存器的数据，也可以用来作监控装置，有的显示字符，有的可以显示画面。

●功能强，使用方便：FX系列的体积小，却具有很强的功能。它内置高速计数器，有输入输出刷新，中断，输入滤波时间调整，恒定扫描时间等功能，有高速计数器的专用比较指令。使用脉冲列输出功能，可直接控制步进电动机或伺服电动机。脉冲宽度调制功能可用于温度控制或照明灯的调光控制。可设置8位数字密码，以防止别人对用户程序的误改写或盗用，保护设计者的知识产权。FX系列的基本单元或扩展单元一般采用插接式的接线端子排，更换单元方便快捷。

2.2控制要求及设计方案

2.2.1电梯控制要求:

（1）开始时，电梯处于基站，即一楼位置。

（2）当有外呼电梯信号产生时，轿厢响应该呼梯信号，达到该楼层时，轿厢停止运行，轿厢门打开，延时后自动关门。

（3）当有内部呼梯信号产生时，轿厢响应该呼梯信号，达到该楼层时，轿厢停止运行，轿厢门打开，延时后自动关门。

（4）在电梯轿厢运行过程中，即轿厢上升或下降过程中，任何反方向下降或上升的外呼信号均不响应，但如果反方向外呼梯信号前方再无其他内外呼梯信号时，则电梯响应该外呼梯信号。例如，电梯轿厢在一楼，将要运行到三楼，在此呼梯过程中可以响应二楼向上的外呼梯信号，但不响应二楼向下的外呼梯信号。当达到三层，若四层没有任何呼梯信号，则电梯可以响应二楼向下的外呼梯信号。当到达三楼，如果四楼没有任何呼梯信号，则电梯可以响应三层以下呼梯信号。否则，电梯将继续运行至四楼，然后向下运行响应三楼向下外呼梯信号。

（5）电梯具有最远反向呼梯功能，例如，电梯轿厢在一楼，而同时有二楼向下呼梯，四楼向下呼梯，十三楼向下呼梯，电梯先去十三楼响应十三楼向下外呼梯信号。

（6）电梯未平层或运行时，开门按钮及关门按钮均不起作用。平层且轿厢停止运行哈偶，按下开门按钮轿厢开门，按关门按钮，轿厢关门。

（7）轿厢启动时，先加速，加速计时到时候高速运行至停止信号产生，然后进入三级减速状态而后轿厢停止运行。

（8）当没有呼梯信号时，电梯应返回基站。

（9）楼层高度3米，共18层，电梯20秒内能完成上升或下降整栋楼。

（10）超重时电梯禁止关门，限重1KG。

（11）电梯门有安全装置。

（12）电梯设有总停钥匙旋钮，当旋至开始位置时，电梯进入运行状态，旋至停止位置时，电梯停止运行。

（13）选择合适的PLC及电动机，完成控制系统设计；

（14）完成基于相应PLC的程序设计与调试。

2.2.2 十八楼电梯设计思路

（1）门厅呼梯按钮设计：一楼一个上行呼梯按钮，十八楼一个下行呼梯按钮，其余楼层上行呼梯按钮及下行呼梯按钮各一个。

（2）轿厢内按钮：一楼至十八楼各层层选按钮，开门按钮一个，关门按钮一个。

（3）乘客保护：轿厢门上装有安全装置，防止乘客在关门时被夹住。

（4）限重:轿厢内装有超载保护装置，当超载时发出警告，并且此时禁止电梯关门。

（5）拽引电动机：选择合适型号拽引电机，以完成20s上下的任务。

（6）当电梯启动旋钮旋至开始位置时，电梯开始运行。

（7）信号处理：呼梯信号的写入清除带动电机的正反转、加速、三级减速，从而使电梯响应各呼梯信号。

3 硬件设计

3.1电梯简介

现在基本上所有乘客电梯，采用32位高集成度微处理器、先进的表面贴装技术制造而成的全电脑控制系统，更加精确和高效，特殊设计的控制柜，使机房结构更为紧凑；科学的通讯网络、尖端的VVVF变频门机，使系统控制更为精简高效，运行舒适平稳；光幕门安全保护装置、电梯应急救援装置进一步提升了安全保障。电梯主要同曳引系统、导向系统、门系统、轿厢、配重（对重）平衡系统、电力拖动（动力）系统、电力控制系统、安全保护系统等部分组成。

在电梯的各组成部分中，电力拖动，电力控制、曳引机的组合称为动力系统，它是电梯的动力源，亦是控制运行速度、运行状态和改变运行规律的系统；轿厢和导向系统是电梯的执行系统；其他部分统称为电梯的辅助系统。

3.1.1电梯主要装置介绍

（1）拽引电动机：拽引电机是电梯的主拖动机械，按驱动电动机的类型可分为直流电动机拖动和交流电动机拖动两大类；

国产电梯大量使用的是蜗轮蜗杆减速器的交流拽引机，它主要有电动机、电磁制动器、联轴器、减速器、拽引轮、盘车手轮和底座等组成。

按有、无减速器来分类，可分为无齿轮拽引及和有齿轮拽引机两类。有齿轮拽引机一般用于低速、快速交流电梯，无齿轮拽引机一般用于高速直流电梯。

我国已制定GB/T 12435-92《电梯拽引机》标准，规定了额定速度小于2.5m/s的电梯拽引机的技术要求和质量要求。拽引机型号编制如下：

类代号 行使代号：交流为J 直流为Z  主要参数：减速器中心距mm  变形更新代号：用A B C表示

标记示例： YJ250A  GB/T 12435

为了提高曳引机产品质量，必须满足下列技术指标：

要确保电梯承载能力及曳引机的强度：电梯承载能力从100kg到几吨重，速度从0.25m/s到10m/s以上，亦即曳引机的功率范围很大。在设计曳引机时，应首先满足在设计寿命内，不产生任何失效形式的强度要求，其中包括电动机功率的选择、制动力的确定，主传动机构强度设计或校核计算。要特别重视轴承强度的校核计算及地脚螺栓的设计计算。另外，绳轮可按易损件处理，其设计寿命可短一些。

具有较高的传动效率：曳引机的传动效率是其综合技术指标。传动效率的高低不但标志着输入功率有效利用的程度，而且表明了克服阻力力矩的能力，功率耗损的多少。它不仅体现在节约能源上的意义，同时也是曳引机技术含量、设计质量、产品质量的具体体现。为提高传动效率，合理选择主传动机构、轴承和联轴器是十分重要的，并且要提高制造和安装精度。

具有较高的体积载荷：所体积载荷是指曳引机的许用载荷（功率或转矩）除以曳引机体积所得商。体积载荷越大表明曳引机体积越小，结构越紧凑。不难理解，要想实现大的体积载荷，首先要选择高科技型的主传动机构。合理地设计箱体结构，其中同样功率的曳引机，体积可相差1/3，重量相差到2/5。因此设计出结构紧凑、体积小、重量轻的曳引机是设计者的奋斗目标。

应满足电梯所需的运动特性：电梯的工作特性决定了曳引机的运动特征：运动速度中等、间断工作、变速、起动频繁的正反转运行。为了满足运动特性，在设计曳引机时要特别注意曳引传动系统中传动比的分配，电动机类型的选用，以及主传动机构齿轮副齿侧间隙的保证等。

应具有较低的振动和噪声：这项技术指标对乘人电梯特别重要。为了不造成严重的环境污染，使乘客感到乘坐舒适，要求曳引机有较低的振动（特别是扭振）和噪声。

应具有合理的结构：结构设计历来是机械设计中的重要课题，对曳引机而言则更为重要。结构设计要特别重视结构对受力、刚度的影响；对减振、降噪、附加载荷、自身振动频率的影响，对润滑条件、润滑质量的影响等。在设计曳引机结构时，要逐条分析、结合实力合理，没有（或少有）附加载荷、满足强度和刚度要求；润滑条件良好；外形美观；制造、安装、维修工艺良好；成本较低。

具有灵活可靠的制动系统：制动系统要具有受力合理、技术先进、强度高、寿命长、灵活可靠、结构紧凑的性能。

（2）自动门：用来完成电梯的开门与关门：电梯的门又厅门（每层一个）和轿门（只有一个）。只有当电梯停靠在某层站时，此层厅门擦允许打开（有门机拖动轿门，轿门带动厅门完成）。只有厅门跟轿门完全关闭后才允许电梯启动运行。门上装有保护乘客的装置。

（3）层楼指示：层楼指示也叫层显，过去常有低压灯泡构成，安装在每层站厅门上方和轿门内轿门的上方；现多数由数码管或LED点阵结构组成，与呼梯盒运行方向指示做成一体结构。本设计中不包含层显。

（4）呼梯盒：呼梯盒用以在每层站召唤电梯。常安装在厅门外，离地面1米左右的墙壁上，基站与顶站有一个按钮，中间层站由上呼与下呼两个按钮组成。按钮带有呼梯记忆，灯亮时表示呼梯号已被接受并记忆；当电梯满足呼梯要求并停层开门时，呼梯记忆灯熄灭。基站的呼梯盒上，一楼呼梯盒常有钥匙开关，供电梯管理员开关电梯。

（5）操纵盒：操纵箱安装在轿厢内，供乘客对电梯发布动作指令。操纵箱上设有与电梯经层站数相同的内选层按钮带有标记，这里为18个楼层按钮以及两个开关门按钮。

（6）平层感应装置：用来保证电梯轿箱在各层停靠时准确平层，该装置如图1.1中所示，由磁铁板和上、下平层感应器1KR.2KR组成。上行停车时，1KR首先发出减速信号，电梯开始减速，至2KR插入隔磁铁板时，发出停车及开门信号，上行接触器线圈失电，制动器抱闸停车，电机停转，机械抱闸；下行停车时，2KR首先插入隔磁铁板，发出减速信号至1KR插入隔磁铁板时，发出停车及开门信号。

（7）停层装置：如图2.1所示，在电梯的井道内每层站装有一只磁铁板，当轿厢运行到相应层站时，平层感应器插入磁铁板内，以此检测电梯所处位置和平层信号。

图3.1 电梯的部分电气设备

（8）开关装置：超载开关、门安全触板开关、电源开关、启动开关。

（9）变频器：变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源换为另一频率的电能控制装置。三相电源 R、S、T 经接线端子进入变频器为其主回路和控制回路供电，输出端 U、V、W 接电动机的快速绕组，外接制动单元减少了制动时间，加快制动过程。旋转编码器用来检测电梯的运行速度和运行方向，变频器将实际速度与变频器内部的给定速度相比较，从而调节变频器的输出频率及电压，使电梯的实际速度跟随变频器内部的给定速度，达到调节电梯速度的目的。变频器输入信号为：上、下行方向指令，零速、低速、高速、三级减速等各种速度编码指令，复位和使能信号。变频器输出信号为：变频器准备就绪信号，在变频器运转正常时，通知控制系统变频器可以正常运行；运行中信号，通知 PLC 变频器正在正常输出；零速信号，当电梯运行速度为零时，此信号输出有效并通知 PLC 完成抱闸、停车等。

（10）电梯超载保护装置

电梯超载保护装置，属于电梯安全保护技术领域，主要解决电梯超载保护问题。其特征在于：多个并列的信号传感及放大单元均与模数转换器连接，模数转换器连接处理系统； 所述的信号传感及放大单元为安装在电梯轿厢顶或底的电阻应变传感器、信号放大器连接 电阻应变传感器；所述的处理系统有与模数转换器连接的处理器，处理器与电梯控制系统 相连。按设置位置可分为：轿底称重式，轿顶称重式，机房称重式。

按结构形式可分为：机械式，电磁式，传感器式。

轿厢超载时，电梯上的一个装置应防止电梯正常启动及再平层。所谓超越是指超过额定负载的10%，并至少为75kg。

在超载情况下，轿厢内应有音响或发光信号通知使用人员；动力驱动自动门应保持在完全打开位置；手动门应保持在未锁状态。

3.1.2电梯的工作原理

在拽引式提升机构中，钢丝绳悬挂在拽引轮上，其一端与轿厢连接，另一端与对重装置连接。拽引电动机通过减速器变速后带动拽引轮转动，考拽引绳与拽引轮摩擦产生的牵引力，从而带动电梯轿厢上升或下降。实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。由于悬挂轿厢和对重的拽引钢丝绳与拽引轮槽间有足够的摩擦力来克服任何位置上的轿厢侧和对重侧拽引钢丝绳上的拉里差，因而保证轿厢和对重随着拽引轮的正传和反转，而不断的上升和下降。常闭式制动器在电动机工作时松闸，式电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止上升下降，并在制定层站上维持静止状态，供人员和货物出入。

3.2 各硬件设备选型

（1）PLC选型

PLC选择常用的三菱FX2n系列。

输入点:18层各层门厅层上下行按钮34个，基站电梯运行停止旋钮1个；  轿厢内18楼层选按钮18个以及开门关门按钮2个，门控安全触板及超载开关各1个；各层感应器供18个。

输出点：门控两个，正反转2个，高速运行及低速运行各1个，减速状态3个。

本设计共计有75个输入点，9个输出点，PLC选择FX2n-128MR-001以及拓展模块FX2n-49ER。

（2） 拽引机选型

容量计算:电梯运行中主要考虑电梯的静功率和电梯启动转矩。通常，拽引电机的容量计算公式如下：

其中，为电动机功率(kW),为电梯钢丝绳线速度（m/s)，为轿厢额定载重（kg），为电梯的机械传动效率，为拽引比，为平衡系数，一般为0.4~0.5。

本设计选择YTD系列电梯用双速三相异步电动机（以下简称电动机），主要用作电力升降机的原动力，是交流电源客梯、货梯等各类电梯的理想曳引电动机。它具有起动转矩高，起动电流小，机械特性硬，振动小，噪声低，运行安全可靠等特点。电动机采用进口名牌全封闭滚动轴承，使用维护方便。本系列电动机的冷却方式为开启自冷式，定子有两套绕组，转子为深槽式铜鼠笼结构。两端分别有主轴伸端和附加轴伸端，附加轴伸端供安装控制器件和盘机用。安装形式有两种：立式安装用B5，端盖有凸缘；卧式安装用B3，机座带底脚。

（3）变频器选型

拖动调速系统的关键在于保证电梯按理想的给定速度曲线运行，以改善电梯运行的舒适感;另外，由于电梯在建筑物内的耗电量占建筑物总用电量的相当比例，因此，电梯节约用电日益受到重视。考虑以上各种因素，本设计选用安川VS-61665型全数字变频器，它具有磁通矢量控制、转差补偿、负载转矩自适应等一系列先进功能，可以最大限度地提高电机功率因数和电机效率，同时降低了电机运行损耗，特别适合电梯类负载频繁变化的场合。另外，61665变频器的起动、制动具有可任意调节的S曲线和零频仍可输出150%力矩的特点，配以高精度的旋转编码器，控制精度可达0.01-0.02%,使得电梯运行舒适感好，零速抱闸，平层精度高。无须配专用电机，可自学习所配电机的各个参数，精确控制任何品牌的电机。采用高性能IGBT，载波频率20KHZ，从而使变频器输出一个不失真的正弦流波形，使电机始终运行于静噪音状态。

（4）门安全选型

门安全选用上海老港申菱电子电缆有限公司的电梯门安全保护装置。本实用新型公开了一种电梯门保护装置，其特征为：在两块安全触板中装有光幕。本实用新型将现有技术中的安全触板和光幕巧妙地结合为一体，使电梯门保护装置既具有光幕保护的功能，同时又具有安全触板的功能，给电梯门安全保护进行了双保险，本保护装置把光幕保护作为第一保护装置，在光幕发生故障时，由安全触板来进行工作，不会影响电梯的正常使用，提高了电梯门保护装置的安全性和可靠性。 红外光幕运用红外线扫描探测与自动化控制技术，适用于客梯、货梯，保护乘客的安全。由安装在电梯轿门两侧的红外发射器和接收器、安装在轿顶的电源盒及专用柔性电缆四大部分组成。在发射器内有32个（16个）红外发射管，在MCU的控制下，发射接收管依此打开，自上而下连续扫描轿门区域，形成一个密集的红外线保护光幕。当其中任何一束光线被阻挡时，控制系统立即输出开门信号，轿门即停止关闭并反转开启，直至乘客或阻挡物离开警戒区域后电梯门方可正常关闭，从而达到安全保护目的，这样可避免电梯夹人事故的发生。

产品特点：

● 具有完善的自检功能：当光电保护装置失电或自身出现故障时，确保不向所控制的电器发出错误信号。

● 抗干扰能力强：对电磁信号、频闪灯光、焊接弧光及周围光源具有良好的抗干扰能力。

● 使用寿命长：继电器有效输出次数大于100万次，继电器达到使用寿命后，可更换。

●具有良好的抗震性能：元器件焊接采用SMD技术，并有多项抗震措施。

●可根据用户要求设置自保功能：当光幕被遮挡时，压力机滑块停止运行，再次接通光线，压力机不能运行，必须按动复位按钮后，压力机滑块才能再次启动。

●插接件结构，不见更换容易。

●工艺先进、外形美观，国际型圆筒包装。

（5）门机

门机选择DTY90A6型电梯门机专用变频电机，是替代进口产品。额定功率250W，额定电压310V，适用于安装调频装置，控制电梯门机开关。

（6）变频调速异步电动机

YTVF系列电梯用变频调速异步电动机（以下简称电动机），具有效率高、转动惯量小的特点，与电梯变频器具有最佳匹配的参数。作为电梯的原动力，使电梯能够平稳起动，运行可靠。使用时，电动机参数必须与所配变频器参数匹配。

（7）限重装置

选择限重一吨的超载保护装置，提供一个可靠、准确、稳定的电梯秤重超载保护装置，适应了现代电梯控制精度要求的提高，既适于单控，也适于群控电梯系统

（8）按钮设计

分为门厅及轿厢两部分。

图3.2 按钮设计

3.3 PLC概述 

20世纪60年代，计算机技术已开始应用于工业控制了。但由于计算机技术本身的复杂性，编程难度高、难以适应恶劣的工业环境以及价格昂贵等原因，未能在工业控制中广泛应用。而在工业生产过程中，存在着大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护。传统上，这些功能主要还是以继电器-接触器组成控制系统。但由于传统的继电器-接触器控制系统存在着比较明显的缺点，如体积大、可靠性差、动作速度慢、接线复杂、功能少、难以实现比较复杂的控制，因此其通用性和灵活性显得相对较差。

1968年，美国最大的汽车制造商——通用汽车公司（GM公司）为了适应生产工艺不断更新的需要，提出要用一种新型的工业控制器取代继电器-接触器控制装置，并要求把计算机控制的优点（功能完备，灵活性、通用性好）和继电器-接触器控制的优点（简单易懂、使用方便、价格便宜）结合起来，设想将继电器-接触器控制的硬接线逻辑转变为计算机的软件逻辑编程，且要求编程简单，使得不熟悉计算机的人员也能很快掌握其使用技术。1969年，美国数字设备公司（DEC公司）研制出了第一台可编程序控制器，并在美国通用汽车公司的自动装配线上试用成功，取得满意的效果，可编程序控制器自此诞生。

可编程序控制器（PLC）是一种以微型计算机为核心的通用工业控制器。从其产生到现在，PLC的控制功能和应用领域不断拓展，实现了由单体设备的简单逻辑控制到运动控制、过程控制及集散控制等各种复杂控制任务的进步。现今的PLC在模拟量处理、数字运算、人机接口和工业控制网络等各个方面的能力都已大幅提高，已成为工业控制领域的主流控制设备之一。

PLC问世以来，尽管时间不长，但发展迅速。为了使其生产和发展标准化，国际电工委员会（IEC）在1987年对可编程序控制器做出如下定义：“可编程序控制器是一类专门为在工业环境下应用而设计的数字式电子系统，它采用了可编程序的存储器，用来在其内部进行存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、记数和算术运算等功能的面向用户的指令，并通过数字式或模拟式的输入或输出，控制各种类型的机械或生产过程。可遍程序控制器极其相关外部设备，都应按照易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”

（1）PLC的基本组成

可编程控制器实质上是一种工业控制用的专用计算机。PLC系统也是由硬件系统和软件系统两大部分组成。硬件系统和软件系统组成了一个完整的PLC系统，它们相辅相成，缺一不可。没有软件的PLC系统称为裸机系统，不起任何作用，犹如无米之锅。反之，如果没有硬件系统，软件系统也失去了基本的外部条件，程序根本无法运行。

1　硬件组成

PLC硬件系统同计算机一样，由电源、处理器CPU、存储器、输入/输出接口及外围设备接口等构成。

2　软件组成

PLC的软件主要有以下几个逻辑部件。

继电器逻辑：继电器逻辑，用逻辑“与”或“非”等运算来处理各种继电器的连接。PLC内部有储单元有“1”和“0”两种状态，对应于“ON”和“OFF”两种状态。

定时器逻辑：PLC一般采用硬件定时中断、软件计数的方法来实现定时逻辑功能。

计数器逻辑：PLC为用户提供了若干计数器，它们是由软件来实现。

（2）PLC扫描工作过程

PLC对用户程序的执行是以循环扫描方式进行的。所谓扫描，只不过是一种形象的说法，用来描述CPU对程序顺序、分时操作的过程。扫描从第0号存储地址所存放的第一条用户程序开始，在无中断或跳转控制的情况下，按存储地址信号递增的方向顺序逐条扫描用户程序，也就是顺序执行程序，直到程序结束，即完成一个扫描周期，然后再从头开始执行用户程序，并周而复始地重复。由于CPU的运算处理速度很高，使得从外观上看，用户程序似乎是同时进行的。PLC采用循环扫描控制程序的工作方式：在PLC的工作过程中，如果某个软继电器的线圈接通，该线圈的所有常开和常闭接点，并不一定都会立即动作，只有CPU扫描到该点时才会动作：其常开接点闭和，常闭接点打开。PLC开始运行时，首先清除I/O映像区的内容，然后自行诊断，自检CPU及I/O组件，确认正常后开始循环扫描。每个扫描过程分为三个阶段进行，即输入采样、程序执行、输出刷新。PLC重复执行上述三个阶段，每重复一次的时间就是一个工作周期（或扫描周期）。

输入采样阶段:在输入采样阶段，PLC以扫描方式按顺序将所有输入端的输入信号状态（“0”或“1”，表现在接线端上是否承受外加电压）读入输入映像寄存器区。这个过程称为对输入信号的采样，或称输入刷新，接着转入程序执行阶段。在输入采样阶段结束后，即使输入信号状态发生改变，输入映像寄存器区中的状态也不会发生改变。

程序执行阶段:在程序执行阶段，PLC对程序按顺序进行扫描，又称程序处理阶段。如果程序用梯形图表示，则总是按先上后下、先左后右的顺序对由接点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新输出映像寄存器区或系统RAM区对应位的状态。在程序执行阶段，只有输入映像寄存器区存放的输入采样值不会发生改变，其他各种元素在输出映像寄存器区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能随着程序的执行随时发生改变值得注意的是，在程序的执行过程中，排在上面的逻辑行被刷新后的逻辑线圈状态或数据，会对排在下面的凡是用到这些逻辑线圈的接点或数据的逻辑行起作用，而排在下面的逻辑行，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据，只有等到下一个扫描周期才可能会对排在上面的逻辑行起作用。其原因就是因为扫描是从上到下顺序进行的，前面执行的结果可能被后面的程序所用到，从而影响后面程序的执行结果；而后面扫描的结果却不可能改变前面的扫描结果，只有到了下一个扫描周期再次扫描前面程序的时候才有可能起作用。如果程序中两个操作相互不到对方的操作结果，那么这两个操作的程序在整个用户程序中的相对应位置是无关紧要的。

输出刷新阶段；当程序执行后，进入输出刷新阶段。此时，将输出映像寄存器区中所有输出继电器的状态转存到输出锁电路，再通过输出端驱动用户输出设备（负载），这就是PLC的实际输出。

PLC的扫描过程如图3.3所示：

图3.3 PLC的扫描过程图

（3）PLC特点：可靠性高，编程简单易学，通用性强，使用方便，系统设计周期短，对生产工艺的改变适应性强，安装简单、调试方便、维护工作量小。

3.4 I/O分配表及各控制部分电气图

3.4.1 I/O分配表

表3.1 电梯PLC程序I/O分配表

（1）电梯PLC控制系统的基本结构图设计

图3.4 电梯PLC控制系统的基本结构图设计

电梯PLC的控制系统主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。图3.4为电梯PLC控制系统的基本结构图，主要硬件包括PLC主机及扩展、机械系统、轿厢内呼叫、门厅呼叫、指挥层、门街、调速装置、拖动系统等。控制核心为PLC主机。各信号通过PLC输入口送入PLC，存储在存储器，向拖动和门机控制系统发出控制信号PLC 单元为电梯控制系统的核心部分，由 PLC 提供变频器的运行方向和速度指令，使变频器根据电梯需要的速度曲线调节运行方向和速度。

（2）电梯控制系统硬件图

图3.5电梯控制系统框图

由图3.5所示，电梯系统有拽引机、开、关门机构、轿厢、控制系统等组成。拽引系统的主要功能是输出和传递动力，使电梯运行。门系统的功能是封住层站入口和轿厢入口。而轿厢是运送乘客和货物的电梯组建，是电梯的主要工作部分。

（3）交流双速电梯主电路图

图3.6交流双速电梯主电路图

图3.6中，KM1、KM2为电动机正、反转接触器，用以实现电梯上、下行控制；KM3、KM4为电梯高速、低速运行接触器，用以实现电梯的高速或低速运行；L1、L2与R1、R2为传入电动机定子电路中的电感与电阻，与KM5-KM8配合实现对电动机的加、减速控制。当KM1或KM2与KM3通电吸合时，电梯将进行上行或下行启动，延时后KM5通电吸合，KM3断电释放，KM4通电吸合，电动机转为低速接法，串入阻抗制动，实现上升与下降的低速运行，且KM6-KM8依次通电吸合，用来控制制动过程的强度，至平层位置时，接触器全部断电释放，机械抱闸，电梯停止运行。

（4）PLC外部接线图

图3.7 PLC外部接线图