第一章電梯簡介
1.1 電梯的起源與發展
追溯電梯的起源，在我國及國外都能找到其雛形。如我國西元前1700多年出現的桔槔，是一種用於提水的公升降裝置。西元前1100多年出現的軲轆，是一種用於提水或公升舉重物的公升降裝置。
在古代希臘，於西元前236年出現的阿基公尺德絞車，是一種公升舉重物的公升降裝置。它們的共同特點是都由支架、捲筒、繩索、搖桿、乘物裝置幾部分組成的最原始、最簡單的公升降機械，由木（竹）材料製成，靠人力或畜力驅動在很低速度下執行。
2023年美國的奧梯斯電梯公司首先使用電動機作為電梯動力,這才出現名副其實的電梯,並使電梯趨於實用化。2023年還出現了第一台自動扶梯。2023年出現了群控電梯,首批4—6臺群控電梯在紐約的聯合國大廈被使用。
2023年出現了小型計算機(真空管)控制電梯。2023年美國出現了速度達8公尺/秒的超高速電梯。2023年一些先進工業國隻成了無觸點半導體邏輯控制電梯。
2023年可控矽應用於電梯，使電梯的拖動系統筒化，效能提高。2023年積體電路被應用於電梯。第二年又出現了數控電梯。
2023年微處理機開始用於電梯，使電梯的電氣控制進入了乙個新的發展時期。
由於早期的電梯及電氣控制方式存在故障率較高、可靠性差、接線複雜、一旦完成不易更改等缺點，所以需要開發一種安全、高效的控制方式。可程式設計控制器（即plc）既保留了傳統繼電氣控制系統的簡單易懂，而且具備控制精度高、可靠性好、控制程式可隨工藝改變、易於與計算機介面連線、維修方便等諸多高品質效能。因此，plc在電梯控制領域得到了廣泛而深入的運用。
如今，電梯已成為人們進出高層建築不可或缺的交通工具，隨著時代的發展，科技的進步，人們對電梯在執行時的平穩性、高速性、準確性、高效性等一系列靜、動態效能提出了更高的要求。電梯今後的發展將主要呈現以下趨勢:
（1）超高速電梯。隨著人們生活節奏的加快，高層建築的增加，全功能的塔式建築將會促使超高速電梯繼續成為研究方向，5m/s以上執行速度的超高速電梯，成為人們關注的重點和市場發展的新趨向。
（2）大型超載重電梯用導軌。隨著大型公共場所、購物場所等公用建築的增加，大型超載重電梯的運用日益廣泛，對於垂直電梯、自動扶梯的載重量和執行平穩性提出了新的要求。
（3）新型自動扶梯導軌。隨著社會進步、城市化水平的提高以及越來越多的國家逐漸步入老齡化社會，各國**對人文關懷日益重視，促使城市公共設施對自動扶梯和自動行人路的需求加速增長。為實現公共場所的無障礙通行，大量的體育場館、地鐵、機場、商場、寫字樓、賓館等需要加裝自動扶梯和自動行人路。
（4）無機房電梯導軌。對於高度在20層以下的民用建築，可以通過改變曳引機的安裝方式去除電梯機房的設計，從而降低建築總高度、保持整體造型、節省建築成本。
此外，人們要求電梯節能、電磁相容性強、雜訊低、長壽命、採用綠色裝潢材料、與建築物協調等，甚至有人設想在大樓頂部的機房利用太陽能作為電梯驅動補充能源等等，而這些都會對電梯導軌的執行技術不斷提出新的要求。
1.2 電梯的分類
按速度分類：低速電梯、快速電梯、高速電梯、超高速電梯。
按用途分類：乘客電梯、住宅電梯、觀光電梯、載貨電梯、客貨兩用電梯、醫用電梯、服務電梯、車輛電梯。
按拖動方式分類：交流電梯、直流電梯、液壓電梯、齒輪齒條電梯、直線電機驅動的電梯。
按有無司機分類：有司機電梯、無司機電梯、有/無司機電梯。
按控制方式分類：手柄操縱控制電梯、按鈕控制電梯、訊號控制電梯、幾選控制電梯、併聯控制電梯、群控電梯、微機控制電梯。
按曳引機構分類：有齒曳引機電梯、無齒曳引機電梯。
1.3電梯的組成
電梯主要由曳引系統、轎廂、重量平衡系統、導軌、門系統、安全保護系統、電力拖動和電氣控制系統等部件組成。
曳引系統的主要功能是輸出與傳遞動力，拖動電梯執行。曳引系統主要由曳引電動機、減速機、曳引輪和電磁抱閘組成。曳引電動機也稱主電機，通常採用交流電動機，目前大多採用變頻器對其進行速度和轉矩控制。
轎廂是運送乘客和貨物的電梯元件，是電梯的工作部分。轎廂在井道中沿著導軌作公升降運動。井道側壁對應各樓層的相應位置裝有減速、平層的遮磁板，以便傳送減速、停車訊號。
在井道中還設有各層的樓層編碼開關的磁塊，用做樓層指示訊號。轎廂內門的操作盤上設有選層按鈕及相應的指示燈，還有開/關門按鈕等各種顯示電梯執行狀態的指示燈。
門系統由轎廂門、層門、開門機、門鎖裝置組成。轎廂門的上方裝有開門機，開門機由一台小電動機驅動來實現開/關門動作。
在井道對應各樓層候梯廳一側開有廳門，廳門平時是關閉的，只有當轎廂停穩在該層時，廳門被轎門的聯動機構帶動一起開啟或關閉。在各層廳門的一側面裝有呼梯按鈕和樓層顯示裝置，呼梯按鈕通常有上行呼梯、下行呼梯各乙個（最底層只有上行呼梯按鈕、最高層只有下行呼梯按鈕）。按鈕內（有時在按鈕旁）裝有呼梯相應指示燈，該燈亮表示呼梯訊號被控制系統登記。
樓層顯示裝置有時也設在廳門上方。
電氣控制系統由plc、變頻器、交流電動機、輸入/輸出電器部件和控制屏等組成，主要功能是對電梯的執行實行操縱和控制。
電梯示意圖
1—控制櫃 2—限速器 3—門聯動裝置 4—轎門 5—轎廂底板 6—樓層地面 7—層門 8—補償繩 9—緊張裝置 10—地坑 11—緩衝器 12—對重 13—對重導軌 14—轎廂導軌 15—井道壁 16—導靴 17—導軌壓板 18—轎廂 19—安全鉗 20—曳引繩端接裝置 21—曳引繩 22—曳引機 23—機房
本課題側重電梯的plc控制系統的設計，未能實現主電動機的公升降速度的調節以及安全保護體統的實現。
1.4電梯工作原理
曳引繩兩端分別連著轎廂與對重（又稱配重），纏繞在曳引輪和導向輪上，曳引電動機通過減速器變速後帶動曳引輪轉動，靠曳引繩與曳引輪摩擦產生的牽引力，實現轎廂和對重的公升降運動，達到運輸目的。固定在轎廂上的導靴可以沿著安裝在建築物井道牆體上的固定導軌往復公升降運動，防止轎廂在執行中產生偏斜或擺動。常閉式制動器在電動機工作時間松閘，使電梯運轉，在失電情況下制動，使轎廂停止公升降，並在指定層站上維持其靜止狀態，供人員和貨物出入。
轎廂是運載乘客或其他載荷的箱體部件，對重用來平衡轎廂載荷、減少發動機功率。補償裝置用來補償曳引繩運動中的張力和重量變化，使曳引電動機負載穩定，轎廂得以準確停靠。電氣系統實現對電梯運動的控制，同時完成選層、平層工作。
指示呼叫系統隨時顯示轎廂的於東方向和所在樓層位置。
第二章可程式設計控制器
2.1 plc的定義
plc是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它採用可以編制程式的儲存器，用來在其內部儲存執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，並能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種型別的機械或生產過程。plc及其有關的外圍裝置都應該按易於與工業控制系統形成乙個整體，易於擴充套件其功能的原則而設計。
2.2 plc的特點
（1）可靠性高，抗干擾能力強 plc本身具有較強的自診斷功能，保證在「硬核「都正常的情況下執行使用者的控制程式。
（2）程式設計簡單，設計施工周期短 plc作為通用工業控制計算機，是面向工礦企業的工控裝置。它介面容易，程式語言易於為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用plc的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現繼電器電路的功能。
為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和組合語言的人使用計算機從事工業控制開啟了方便之門。此外，plc用儲存邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制裝置外部的接線，使控制系統設計及建造的週期大為縮短，同時維護也變得容易起來。
（3）控制程式可變，硬體配置方便在生產工藝流程改變或者生產線裝置更新的情況下可通過硬體擴充或少量的改變配置與接線，以及改變內部程式來滿足要求，從而避免大量的硬體線路更改與安裝工作。
（4）功能完善現代plc具有數字模擬量的輸入輸出、邏輯和算術運算，定時、計時、計數、順序控制、功率驅動、通訊、人機對話、自檢、記錄和顯示等功能，裝置控制水平大大提高。
（5）體積小，重量輕，能耗低。以超小型plc為例，新近出產的品種底部尺寸小於100mm，重量小於150g，功耗僅數瓦。由於體積小很容易裝入機械內部，是實現機電一體化的理想控制裝置。
2.3 plc的應用領域
目前，plc在國內外已廣泛應用於鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械製造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業，使用情況大致可歸納為如下幾類：
（1）開關量的邏輯控制
這是plc最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用於單台裝置的控制，也可用於多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合工具機、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。
（2）模擬量控制
在工業生產過程當中，有許多連續變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可程式設計控制器處理模擬量，必須實現模擬量（analog）和數字量（digital）之間的a/d轉換及d/a轉換。plc廠家都生產配套的a/d和d/a轉換模組，使可程式設計控制器用於模擬量控制。
（3）運動控制
plc可以用於圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用於開關量i/o模組連線位置感測器和執行機構，現在一般使用專用的運動控制模組。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模組。
世界上各主要plc廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣泛用於各種機械、工具機、機械人、電梯等場合。
（4）過程控制
過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環控制。作為工業控制計算機，plc能編制各種各樣的控制演算法程式，完成閉環控制。pid調節是一般閉環控制系統中用得較多的調節方法。
大中型plc都有pid模組，目前許多小型plc也具有此功能模組。pid處理一般是執行專用的pid子程式。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。
（5）資料處理
現代plc具有數**算（含矩陣運算、函式運算、邏輯運算）、資料傳送、資料轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成資料的採集、分析及處理。這些資料可以與儲存在儲存器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通訊功能傳送到別的智慧型裝置，或將它們列印製表。資料處理一般用於大型控制系統，如無人控制的柔性製造系統；也可用於過程控制系統，如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。
（6）通訊及聯網
plc通訊含plc間的通訊及plc與其它智慧型裝置間的通訊。隨著計算機控制的發展，工廠自動化網路發展得很快，各plc廠商都十分重視plc的通訊功能，紛紛推出各自的網路系統。新近生產的plc都具有通訊介面，通訊非常方便。
PLC自動控制系統在電梯中應用與實踐
摘要 隨著經濟的迅速發展，高層建築及超高層建築是我們身邊必不少見的建築物體，電梯在高層建築已經成為我們電梯是中比不可少的交通工具，本文介紹了plc電梯控制的特點外，從實踐層面詳細介紹了plc的選型 控制系統硬體平台設計和軟體設計，以及在此基礎上實現電梯控制。然後對控制系統的安裝除錯做了簡單的介紹，具...
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