基于PLC和变频器的电梯控制系统的设计（河南理工大学毕业设计）

（1） 输入处理阶段

在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 （2） 程序执行阶段

在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触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，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态，或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态，或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 （3） 输出处理阶段

当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据，刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。

1.1.7 PLC的特点

电梯信号控制系统主要有继电器控制和计算机控制两种控制方式。由于计算机的种类很多，根据计算机控制系统的组成放时及运行方式的不同，计算机控制可分为个人计算机控制和微机控制两种方式。

继电器控制系统的优点为：

（1）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工人水平。

（2）系统的保养和维修及故障检查不需要高深的技术和特殊的工具及仪器。 （3）大部分电器均为常用控制器，更换方便，价格便宜。 继电器控制系统的缺点为： （1）系统触点繁多，线路复杂。

（2）难以实现较复杂的控制系统，控制功能不易增加，技术水平难以提高。 （3）电梯的电磁机构及触点动作比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提

13

高。线路复杂，易出故障，保养维修工作量大，费用高。而且检查故障困难，费时费工。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高，大大降低了电梯的运行可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员生活和工作带来不便和惊扰。一旦冲顶或蹲底，不但会造成电梯机械部分损坏，还可能出现人身事故，因而传统电梯的控制系统更新换代势在必行。用计算机控制方式取代是保证和提高电梯运行可靠性和安全性的重要途径。 随着微电子技术的发展，计算机控制的电梯应用越来越广泛，其主要应用在四个方面：信号处理及运行、拖动系统的速度控制、梯群的管理和调度控制、电梯的运行监控和故障诊断。

PLC作为一种自动化控制的专用计算机，系统功能强，可靠性高，寿命长，噪音低，能耗小，维护保养简便，因此在工业控制方面得到了广泛应用。其独特的优点： 1) 可靠性高，抗干扰能力强

（1）PLC不需要大量的活动元件和接线电子元件，它的接线大大减少，系统的维修简单，维修时间短。

（2）PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，冗余设计，断电保护，故障诊断和信息保护及恢复等，提高了平均恢复时间，使可靠性提高。

（3）PLC有较高的易操作性，它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不易发生操作的错误。

（4）PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言，编程错误率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件，使可靠性大大提高。

（5）在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件；采用先进的工艺制造流水线制造；对干扰的屏蔽、隔离和滤波等；对电源的断电保护；对存储器内容的保护等。

（6）PLC的软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。例如，采用软件滤波等；软件自诊断等。 2) 易操作性

（1）操作方便。PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作。大多数PLC采用编程器进行输入和更改的操作，编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型的PLC，编程器采用了CRT屏幕显示，因此，程序的输入直接可以显示。更改程序的操作也可直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。

14

（2）编程方便。PLC有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说，由于梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。采用布尔助记符编程语言，十分有助于编程人员的编程。

（3）维修方便。PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求减低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快的找到故障的部位，方便维修。 3) 灵活性

（1）编程的灵活性。PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。

（2）扩展的灵活性。PLC的扩展灵活性是它的一个重要特点。它可根据应用的规模不同，即可进行容量的扩展，功能的扩展，应用和控制范围的扩展。 （3）操作的灵活性。 操作十分灵活方便，监视和控制变得十分容易。

（4）定时控制的灵活性。PLC具有很强的定时、计数功能，它可以为用户提供数十甚至上百个定时与计数器。其定时时间间隔可以由用户加以设定。

1.1.8 PLC控制电梯的优点

（1）电梯控制中采用了PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。 （2）去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。 （3）PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。 （4）PLC可进行故障自动检测报警显示，提高运行安全性，并便于检修。 （5）便于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。 （6）更改控制方案时不需改动硬件接线。

1.6 电梯的基本结构及性能指标

电梯是机电一体的用于高层建筑的复杂运输设备。它涉及机械工程、电子技术、电力电子技术、电机与拖动理论、自动控制理论、电力拖动自动控制系统、微机技术和土建工程等多学科领域。

从总体来讲，电梯由机械系统和控制系统组成。其机械部分由曳引系统、轿箱和门系统、平衡系统、导向系统以及机械安全保护装置等部分组成；而电气控制部分由电力控制系统、运行逻辑功能控制系统组成。

15

1.1.9 曳引系统

曳引系统的功能是输出动力和传递动力，驱动电梯运行。主要由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮和反绳轮组成。

曳引机为电梯的运行提供动力，由电动机、曳引轮和电磁制动组成。根据电动机与曳引轮之间是否有减速箱，又可分为有齿曳引机和无齿曳引机。其中无齿曳引机的电动机直接驱动曳引轮，一般用于2m/s以上的高速电梯。由于这种电梯没有减速箱，所以其传动效率较高，噪声小，传动平稳。而有齿曳引机的电动机通过减速箱驱动曳引轮，从而降低了电动机的输出转速，提高了输出转矩。如果曳引机的曳引轮安装在主轴的伸出端，称为单支撑式（悬臂式）曳引机，这种结构简单轻巧，适用于起重量较小（额定起重量不大于1t）的电梯。如果曳引轮两侧均有支撑，则称为双支撑式曳引机，这种结构适用于大重量的电梯。

曳引钢丝绳由钢丝绳股和绳芯组成。曳引钢丝的两端分别连轿厢和对重，依靠钢丝绳和曳引轮之间的摩擦来驱动轿厢升降。 我国使用钢丝绳的强度有1274、1327、1519 n/mm*mm三种。 电梯曳引钢丝绳承受着电梯的全部悬挂重量，并绕着曳引轮、导向轮、反向轮反复弯曲，绳在曳引轮绳槽中承受很高的比压，还要频繁承受电梯启动和制动的冲击。因此，对电梯曳引钢丝绳的强度、耐磨性和绕行均有很高的要求。

导向轮是将曳引钢丝绳移向对重或轿箱的钢丝绳轮，安装在曳引机架或承重梁上。

反绳轮是设置在轿箱顶部和对重顶部位置的动滑轮以及设置在机房里的定滑轮。

1.1.10 轿箱和重量平衡装置

轿箱是用来运送乘客或货物的电梯组件，由轿箱架和轿箱体组成。轿厢架是轿厢体的承重机构，有横梁、立柱、底梁和斜拉杆等组成。轿厢体有厢底、轿厢壁、轿厢顶以及照明通风设备、轿厢装饰件和轿厢内操纵按钮等组成。轿厢体空间大小有额定载重量和额定载客数决定。

重量平衡装置由对重和重量补偿装置组成。对重装置位于井道内，由对重架和对重块组成，通过曳引绳、曳引轮与轿箱连接。在电梯运行过程中，对重装置通过对重导靴在对重导轨上滑行，对重平衡轿厢自重和部分额定载重，主要起平衡作用。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及对电梯的平衡设计影响的装置。

16