基于PLC控制的交流变频电梯设计.doc

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1、 摘 要随着我国经济的高速发展，交流变频调速技术已经进入一个崭新的时代，其应用越来越广泛。而电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具，与人们的生活紧密相关。随着人们对其要求的提高，电梯得到了快速的发展，其拖动技术已经发展到了变压变频调速，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制。通过对变频器和PLC的合理选择和设计，大大提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感，使电梯得到了较为理想的控制和运行效果。并利用旋转编码器发出的脉冲信号构成位置反馈，实现电梯的精确位移控制。通过PLC程序设计实现楼层计数、换速信号、开门控制和平层信号的数字控制，取代井道位置检测装置，提高了系统的可靠性和平层精度。该系统

2、具有先进、可靠、经济的特色。该电梯控制系统具有司机运行和无司机运行的功能，并且具有指层、厅召唤、选层、选向等功能和具有集选控制的特点。关键词： 电梯； PLC； 变频调速； 旋转编码器PLC based AC frequency conversion control elevator designAbstractTutor:Li Xiu-yingAuhot:Li Chang-zhiAs Chinas rapid economic development, exchange of VVVF technology has entered a new era, its application mor

3、e widely. The elevator as a modern high-rise building the vertical transport, and is closely related to peoples lives, as people raise their requirements, the lift has been the rapid development of its technology has developed to drag the PSA Frequency Control, the logic control Also by the PLC to r

4、eplace the original control relays.Through the PLC chip and a reasonable choice and design, Greatly improving the control of the elevator, the elevator and to improve the operation of comfort, so that the lift has been better control and operation results. And using a rotary encoder pulse a position

5、 feedback, and lift the precise control of displacement. PLC program designed to achieve through the floor count, for speed signal, to open the door of peace control of the digital control signals to replace Wells Road location detection devices, improving the reliability of the system accuracy of t

6、he peace. The system has advanced, reliable and economic characteristics.The elevator control system has run drivers and drivers operating without that manual and automatic features, and with that layer, called the Office for the election of the Commission to function, with election-control characte

7、ristics.Keywords: lift ; PLC; VVVF; rotary encoder431 绪论随着现代城市的发展，高层建筑日益增多，电梯成为人们日常生活必不可少的代步工具。电梯性能的好坏对人们生活的影响越来越显著，因此必须努力提高电梯系统的性能，保证电梯的运行既高效节能又安全可靠。电梯属于位能负载，并且要求频繁起停，随着载客量多少的变化、上下行的变换，在空载上行或重载下行时，电动机的负载最小，甚至是处于发电状态，而电梯在重载上行或空载下行时，电动机的负载最大，处于电动状态，这就要求电动机在四象限运行。可编程控制器（PLC）是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境

8、应用而设计的数字运算操作的电子装置。由于电机交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方式已由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速，不仅能满足乘客的舒适感和保证平层的精度，还可以降低能耗，节约能源，减小运行费用。因此，PLC控制技术加变频调速已成为现代电梯行列的一个热点。1.1 PLC控制交流变频电梯的简介随着人们对其要求的提高，电梯得到了快速的发展，逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制。随着电力电子技术、微电子技术和计算机控制技术的飞速发展，交流变频调速技术的发展也十分迅速。电动机交流变频技术是当今节电，改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种手段。变频调速以其优异的调速性能和起制

9、动平稳性能、高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。1.2 电梯控制的国内外发展现状早在公元前我国就有利用人力作动力和简单提升设备，随着电子工艺的发展，新技术、新产品不断应用于电梯控制系统，例如PLC的应用、单片机的应用、可控硅的应用、集成电路及数字控制、计算机群控制及调压调频技术的应用、拖动系统性能的提高。1.3 题目选择的来源与意义交流变频调速和变频器以其优越的性能，在很多领域中得到了广泛的应用，目前国内7080年代安装的电梯绝大部分是继电器控制，线路复杂，节点接线多，故障率高，维修困难，效率低，属于能耗型调速，调速性能指标较差，严

10、重地影响电梯地运行质量。应对在这些电梯进行更新和改造。但是更新需要大量资金，对使用单位来说有一定的困难，所以对电梯进行局部改造是经济的、实际的。近年来，采用PLC和变频器对电梯进行控制和改造，取得了良好的效果，不仅增强了电梯的安全性、可靠性、舒适感，同时还降低消耗，节约能源，减少运行费用和维护费用。 此次设计研究的内容主要是用PLC和变频器改造在用电梯自动控制系统。由于大部分老式电梯的电控系统可靠性欠佳，用户寻求对电梯的电控系统进行改造，以节约资金。因而，对电梯的控制技术进行研究，找出一条适合国产老式电梯的改造之路，节约能源，降低能耗，并进而提高国产电梯的技术水平和质量，具有十分重要的现实意义

11、。1.4 本文所做的主要工作首先对电梯系统及PLC、变频器作了比较全面的总结和介绍。接着阐述了电梯控制系统的分类及特点，电梯的控制系统分为调速和信号控制两大部分。确定了系统的总体结构，由PLC来实现电梯信号控制，变频器实现变频调速，完成了PLC和变频器的选择。然后是系统硬件开发，完成了变频器的参数设置及PLC的选型、I/O点数分配以及旋转编码器与PLC的连接。在分析了电梯系统的软件设计方法基础上，设计了软件流程图，提出了模块化编程思想，介绍了系统的软件开发示例。2 电梯设备的介绍2.1 电梯的分类(1) 按用途分类：乘客电梯；载货电梯；客货电梯；住宅电梯；特种电梯(2) 按速度分类：低速电梯（

12、1m/s以下）高速电梯（1-2m/s）(3) 按驱动电源分类：交流电梯（2m/s以下）直流电梯（2m/s以上）(4) 按控制方式分类：层间控制；简易集选控制；集选控制； 有无司机控制；群控2.2电梯的安全保护装置(1) 强迫减速开关起分别装于井道的顶部和底部，当轿厢驶过端站换速未减速时，轿厢上撞块就触动此开关，通过电气传动控制装置，使电动机强迫减速。(2) 限位开关当轿厢经过端站平层位置后未能停车，此开关动作，切断电源，并制动，强迫停车。(3) 行程极限保护开关当限位开关不起作用，轿厢经过端站，此开关动作。(4) 急停按钮装于轿厢司机操纵盘上，发生异常情况时，按此按钮切断电源，电磁制动器制动，

13、电梯紧急停车。(5) 厅门开关每个厅门都装有门锁开关。仅当厅门关上才允许电梯启动，在运行中如出现厅门开关断开，电梯立即停车。(6) 超载开关当超载时轿底下降开关动作电梯不能关门和运行。2.3电梯的主要组成部分(1) 拖引部分通常有曳引机和曳引钢丝绳组成。电动机带动曳引机旋转使轿厢上下运动。(2) 轿厢和厅门轿厢由轿架、轿底、轿壁和轿门组成，厅门一般有封闭式、中分式、双折中分式、直分式等。(3) 电气设备及控制装置由拖引机、选层器传动及控制柜、轿厢操纵盘、呼梯按钮和厅外指示器组成。3 变频器的选择及其参数计算3.1 变频器的分类变频器的种类很多，下面根据不同的分类方法对变频器进行分类：(1)按交

14、换频率的方法分类：交-直-交变频器、交交变频器(2) 按主电路工作方式分类：电压型变频器、电流型变频器(3) 按调压方法的不同分类：PAM变频、PWM变频器(4) 按工作原理分类：U/F控制变频器、VC控制变频器、SF控制变频器 (5) 按用途分类：通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器3.2 变频器的选择确定变频器的品牌和型号，以及确定变频器的规格，就完成了变频器的选择。对变频器进行分类，然后分别讨论品牌、型号和规格。3.2.1 变频器品牌型号的选择变频器是变频调速系统的核心设备，它的质量品质对于系统的可靠性影响很大，选择品牌时，质量品质，尤其是与可靠性相关的质量品质，显然是选择时的重要考

15、虑方面。同时，设备的平均寿命的长短是一个重要的参数，所以根据预期使用寿命来选择品牌，经验和口碑仍然是主要依据。在同一品牌中选择具体型号时，则主要依据已经确定的变频调速方案、负载类型以及应用所需要的一些附加功能来决定。3.2.2 变频器规格的选择变频器产品说明书都提高标称功率数据，但实际上限制变频器使用功率的是定子电流参数。因此，直接按照变频器标称功率进行选择，在实际中可能会行不通。根据具体工程的情况，可以有以下几种不同的变频器规格的选择方式：(1) 按照标称功率选择：一般作初步投资估算依据。(2) 按照电动机额定电流选择：用于恒转矩负载的设计项目。(3) 按照电动机实际运行电流选择：多用于改造

16、工程。(4) 按照转矩过载能力进行选择。综上所述，根据实际工程情况，以适当的方法选择变频器的规格很重要。3.2.3 选择变频器应满足的条件(1) 根据被控设备的负载特性选择通用变频器的负载类型。(2) 所选择通用变频器的类型与被控制异步电动机参数匹配。(3) 为降低生产成本，首选通用变频器。(4) 电梯的启动和停车都要平稳。(5) 变频器具有防止失速功能。(6) 变频器具有优良的转矩特性。3.3 VS-616G5型通用型变频器本设计中拖动调速系统的关键在于保证电梯按照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

17、益受到重视。考虑以上各种因素，本设计采用安川VS-616G5型全数字变频器。VS-616G5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，同时降低了电机的运行损耗，特别适用于电梯类负载频繁变化的场合。VS-616G5变频器的启动、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0.010.02%，使电梯运行舒适感好，零速抱闸，平层精度高。VS-616G5型变频器是安川电机公司面向世界推出的21世纪通用型变频器。这种变频器不仅考虑了V/F控制，而且还实现了矢量控制，通过其本身的自动调谐功能与无

18、速度传感器电流矢量控制，很容易得到高启动转矩与较高的调速范围。VS-616G5变频器用在电梯调速系统中时，还必须配置制动电阻。当电梯减速运行时，电动机处于发电状态，向变频器回馈电能。这时同步转速下降，交-直-交变频器的直流部分电压升高，制动电阻的作用就是消耗回馈电能，抑制直流电压升高。除PG卡和制动电阻外，VS-616G5变频器还需要配置600脉冲旋转编码器和电梯运行曲线输入板（可选配）。3.4 变频器有关参数的计算3.4.1 变频器容量的计算变频器的功率可根据曳引机电机功率、电梯运行速度、电梯载重与配重进行计算。设电梯的曳引机电机功率为，电梯运行速度为V，电梯自重为，电梯载重为，配重为，重力

19、加速度为g，变频器功率为P。在最大载重下，电梯上升所需曳引功率为其中为摩擦力，电机功率，变频器功率P应接近电机功率，相当于留有安全裕量，可取P=1.5。 所以：又所以： P=1.5=15.6KW。由于采用变频调速，效率高。依据计算结果选1.5倍裕量，取变频器容量为15KW。3.4.2 变频器制动电阻的计算由于电梯为位能负载，电梯运行过程中产生再生能量，所以变频调速装置应具有制动功能。带有逆变功能的变频调速装置通过逆变器虽然能够将再生能量回馈电网，但成本太高，采用能耗制动方式通过制动单元将再生能量消耗在制动电阻上，成本较低，而且具有良好的使用效果，能耗制动电阻R2的大小应使制动电流的值不超过变频

20、器额定电流的一半，即： 其中U0为额定情况下变频器的直流母线电压，取RZ30由于制动电阻的工作不是连续长期工作，因此其功率可以大大小于通电时消耗率。即： 最后，选用的制动电阻为R=30，功率为P=3.5KW的电阻。综上所述，鉴于以上特点，此次设计应选择VS-616G5型、容量为15KW的变频器，变频器应选用制动电阻为30，功率为3.5KW的电阻。4 PLC的选择及硬件开发4.1 PLC简介PLC是种算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机

21、械或生产过程。PLC具有以下特点：（1）可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。（2）配套齐全，功能完善，适用性强。PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。（3）易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。（4）系统的设计、建造工作量小，维护

22、方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。电梯控制系统硬件由轿厢操纵盘、厅门信号、PLC、变频器、调速系统构成，控制系统结构图如图4.1所示：图中变频器只完成调速功能，而逻辑控制部分是由PLC完成的。PLC负责处理各种信号的逻辑关系，从而向变频器发出起停信号，同时变频器也将本身的工作状态输送给PLC，形成双向联络关系。系统还配置了与电动机同轴连接旋转编码器及PG卡，完成速度检测及反馈，形成速度闭环和位置闭环。此外系统还必须配置制动电阻，当电梯减速运行时

23、，电动机处于再生发电状态，向变频器回馈电能，抑制直流电压升高。轿相操纵盘厅门信号PLCPG卡变频器电源图4.1 控制系统结构图曳引电动机旋转编码器4.2 控制器件的选择电梯运行过程中，轿厢所处楼层位置如何检测，PLC软件如何根据给定的输入信号及运行条件判断或计算楼层数，是电梯正常运行的首要问题，是正确定向和选层换速的前提。4.2.1 PLC的选择根据以上选择的轿厢楼层位置检测法，要求可编程控制器必须具有高计数器，综合考虑后，系统采用日本三菱公司生产的FX2N系列PLC。FX2N系列PLC具有以下几方面的优点：(1) 配置灵活，除主机单元外，还可扩展I/O模块、A/D模块、D/A模块和其他特殊功

24、能模块。(2) 指令功能丰富，有各种指令107条，指令执行速度快。(3) 可用于内部辅助继电器M，状态继电器S，定时器T，寄存器D，计数器C，其功能和数量满足了系统控制要求的需要，尤其是高速计数器（C251等）能接受脉冲编码器脉冲。(4) 编程可用编程器，也可以在PC机上使用三菱公司的专用编程软件包MELSE MEDOC 来进行。编程语言可以梯形图或指令表。可用PC机对系统进行监控，为调试和维护提供了极大的方便。4.2.2 轿厢位置的检测元件轿厢位置检测装置又称选层器，它检测电梯轿厢运行状态，所处位置，及时向控制系统发出所需要的信号。其主要功能是：根据登记的内选与外呼信号和轿厢的位置关系，确定

25、运动方向；当电梯将要到达所需停站的楼层时，给曳引电动机减速信号，使其减速；当平层停车后，发出信号以消去已应答的选层、呼梯信号，并指示轿厢当前位置。位置检测方法主要有以下几种：(1) 用于簧管磁感应器或其他位置开关这种方法直观、简单，但由于每层需使用一个磁感应器，当楼层较高时，会占用PLC太多输入点。(2) 利用稳态磁保开关这种方法需对磁保开关的不同状态进行编码，在各种编码方式中适合电梯控制的只有格雷变形码，但它是无权代码，进行运算时需采用PLC指令译码，比较麻烦，软件译码也使程序变的庞大。(3) 利用旋转编码器旋转编码器是一种旋转式测量装置，通常安装在被测轴上，随被测轴一起转动，用以测量转动量

26、（主要是转角），并把它们转换成数字形式的输出信号。三菱PLC允许的脉冲输入频率通常为20KHz，记为，假设梯速为v，单位mm/s，电机转速n，单位r/s，每转脉冲数P，计数精度S，单位mm/脉冲，输出频率为f 。于是，有下列关系式：对本设计来说，v=1.0m/s，n=1456r/min，=20KHz，取P=800，带入上式得：f=8001456/60=19.4KHz根据以上计算，查旋转编码器选型手册，选用上海生产的HLE-600L-3F型轴套式旋转编码器。由以上分析可见，用旋转编码器检测轿厢位置优于其他方法，故本设计采用此法。其旋转编码器与安川VS616-G5变频器构成闭环控制，电源可利用PL

27、C内置24V直流电源。4.3 PLC硬件系统的设计图4-2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、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调试装置与主拖动系统等。系统控制核心为PLC主机、操纵盘、呼梯盘、井道及安全保护信号通过PLC输入接口送入PLC，存储在存储器及召唤指示灯等发出显示信号，向拖动和门机控制系统发出控制信号。VS-616G5的接线图如图4-3所示：PG卡的接线图如图4-4所示：安全装置井道装置输入接口轿厢操纵盘厅外呼梯PC主机CPU存储器输出接口指层器调整器拖动控制图4-2 电梯PLC控制系统的基本结构图 VS-616G5RSTAC200V(40

28、0V)UVWMPG4CN 124CNE1256PG12V0V12VAB相图4-4 +12V电压输入与PG卡的接线4.3.1 设计思路(1) 信号控制系统电梯信号控制基本由PLC软件实现。电梯信号控制系统如图4-3所示，输入到PLC的控制信号有：运行方式选择（如自动、有无司机、检修、消防运行方式等）、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信息、旋转编码器、光电脉冲、开关门及限位信号、门区和平层信号等。(2) 电梯控制系统实现的功能电梯的控制系统实现如下的功能： 一台电机控制上升和下降，各层设上、下呼叫开关。 电梯到位后，具有手动或自动开关门功能。 电梯内设有方向指示灯及电梯当前层指示灯及层楼指令

29、键，警铃风扇及照明按键。 待客自动开门，当电梯在某层停梯待客时，按下层外召 唤按钮，应能自动开门迎客。自动关门待客。当完成全部轿厢内指令，又无层外呼梯信号时，电梯应自动关门在调节时间内自动关闭轿厢照明。 自动关门与提早关门，在一般情况下，电梯停站46S应能自动关门，在延迟时间内，若按下关门按钮，门将不延迟提前实现关门动作。 按钮开门。在开关过程中或门关闭后，电梯启动前，按下操纵盘上开关按钮，门将打开。 内指令记忆。当轿厢内操纵盘上有多个选层指令，电梯应能按顺序停靠车门，并能至确定时间，自动确定运行方向。 自动定向。当轿厢内操纵盘选层指令相对与电梯位置具有不同方向时，电梯应能按先入为主的原则，自

30、动确定运动方向。自动换向，当电梯完成全部顺向指令后，应能自动换向，应答相反方向的信号。 呼梯记忆与顺向截停。电梯在运行中应能记忆层外的呼梯信号，对符合运行方向的召唤，应能自动逐一停靠应答。 自动返基站。当电梯设有基站时，电梯在完成全部指令后，自动驶回基站，停机待客。(3) 电梯操作方式单台电梯的操作方式有手柄操纵控制、按钮控制、信号控制和集选控制等。在乘客电梯中几乎全部采用集选控制方式。 单轿厢下集选控制登记所有轿厢和厅门下行召唤；轿厢上行时，只应答轿厢召唤，直至最高层；自动改变运行方向为下行，应答厅门下行召唤。 单轿厢全集选登记所有厅门和轿厢召唤；上行时顺应答轿厢和厅门上召唤，直至最高层；自

31、动方反向应下行召唤和轿厢召唤。(4) 减速及平层控制 电梯的工作特点是频繁启制动，为了提高工作斜率、改善舒适感，要求电梯能平滑减速至速度为零时，准确平层，即“无速停车抱闸”，不要出现爬行现象或低速抱闸，即直接停止，要做到这一点关键是准确发出减速信号，在接近层楼面时按距离精确的自动矫正速度给定曲线。系统采用旋转编码器检测轿厢位置，计算器就可以精确地确定走过的距离，到达与减速点相应的预制数时即发出减速指令。4.3.2 I/O点数的分配及机型的选择系统按七层的电梯为例，根据需要控制的开关，设备大约有52个输入点，34个输出点，需进行控制，考虑1015%的裕量，故选择FX2N-128MR，I/O分配如

32、表4-1、4-2、4-3、4-4所示：表4-1 输入部分X0 、X1高速计数器输入端X12检修开关X2硬件复位X13警铃按钮X3开门开关X14关门开关X4有/无司机方式切换X15轿内检修向上运行按钮X5轿厢门锁X16轿内检修向下运行按钮X6开门限位开关X20消防开关X7关门限位开关X21变频器故障信号X10超载触点X22红外线传感开关X11直驶开关X23急停按钮X24变频器运转信号X50X5516层上召唤按X25变频器故障信号X56X57上下极限开关X26、X27轿内、轿顶检修X60X6527层下召唤按钮X30X36轿内指令通道X66X67上下行强迫换速开关X40X46厅门锁X17底层钥匙开关

33、表4-2 辅助继电器M0M6楼层位置信号通道M80上行前沿微分通道M10M16轿内指令登记信号通道M81下行前沿微分通道M20M26选层信号通道M82消防上升沿微分通道M30M36呼梯信号通道M83消防下降沿微分通道M40M45上召唤信号登记通道M84门连锁信号通道M50M55下召唤信号登记通道M85消防员专用信号M60上召唤直驶和反向信号M63下行顺向电梯M61下召唤直驶和反向信号M64电梯运行状态M62上行顺向截梯M65顺向电梯M73检修定上向信号通道M66反向电梯M74检修定下向信号通道M67换速信号通道M75进出信号通道进出信号通道平层中间继电器M69关门信号通道M70本层开门中间通道

34、M86消防运行继电M71定上向信号通道M56无司机启动运行M72定下向信号通道M57上召唤直驶和反向信号M76M78高速计数器输出通道表4-3 输出部分Y0上行接触器Y6平层停车继电器Y1下行接触器Y7蜂鸣器Y2开门继电器Y10Y16电梯运行位置Y3关门继电器Y20Y26内选指示灯Y4换速信号继电器Y30Y3516层上召唤Y5点动检修继电器Y40Y4527层下召唤表4-4 其他T0开门限位开关失效，定时使开门停T1定时断开红外线检测回路T3自动关门（开门）定时T2（T4）关门限位失效，定时使关门停M8000监控PLC操作状态M8005备用电池失效位ON高速计数器C2515 系统软件开发5.1

35、电梯的三个工作状态电梯控制系统由呼叫到响应形成一次工作循环，电梯工作过程又细致分为自检、正常工作、强制工作等三种工作状态。电梯在三种工作状态之间来回切换，构成了完整的电梯工作过程。5.1.1 电梯的自检状态PLC上电后，PLC中的程序已开始运行，但因为电梯尚未读入任何数据，也就无法在收到请求信号后通过固化在PLC中的程序作出响应。为了满足处于响应呼叫就绪状态这一条件，必须使电梯处于平层状态已知楼层且电梯门处于关闭状态。电梯自检过程的目标为：先按下启动按钮，再按下恢复正常工作按钮，电梯首先是电梯门处于关闭状态，然后电梯自动向上运行，经过两个平层点后停止。5.1.2 电梯的正常工作状态电梯完成一个

36、呼叫响应的步骤如下：(1) 电梯在检测到门厅或轿厢的呼叫信号后将此楼层信号与轿厢所在的楼层信号比较，通过选向模块进行换向。(2) 电梯通过拖动调速模块驱动直流电机拖动轿厢运动。轿厢运动速度要经过低速转变为中速再转变为高速，并以高速运行至减速点。(3) 当电梯检测到目标层楼层检测点产生的减速点信号时，电梯进入减速状态，由中速变为低速，并以低速运行到平层点停止。5.1.3 电梯的强制工作状态当电梯的初始位置需要调整或电梯需要检修时，应设置一种状态使电梯处于该状态时不响应正常的呼叫，并能移动到导轨上、下行极限点间的任意位置。控制台上消防/检修按钮按下后，使电梯立刻停止原来的运行，然后按下强迫上行（或

37、下行）按钮，电梯上行（或下行）。一旦放开该按钮，电梯立刻停止，当处理完毕时可用恢复正常工作按钮来使电梯跳出强制工作状态。5.2 系统的软件开发方法确定5.2.1 软件设计特点由于电梯的运行是根据楼层和轿厢的呼叫信号、行程信号进行控制，而楼层和轿厢的呼叫是随机的，因此，系统控制采用随机逻辑控制。另外，轿厢的位置是由脉冲编码器的脉冲数确定，并送PLC的计数器来进行控制。系统的软件设计有如下几个特点：(1) 采用优先级队列根据电梯所处的位置和运行方向，在编程中，采用了四个优先级队列，即上行优先级队列、上行次优先级队列、下行优先级队列、下行次优先级队列。控制系统在电梯运行中实时排列的四个优先级队列为实

38、现随机逻辑控制提供了基础。(2) 采用先进先出队列根据电梯的运行方向，将同向的优先级队列中的非零单元（有呼叫时此单元为非零单元，无呼叫时则此单元为零）送入寄存器队列，我们利用先进先出读出指令，将第一个单元中数据送入比较寄存器。(3) 采用随机逻辑控制当电梯以某一运行方向接近某楼层的减速位置时，判断该楼层是否有同向的呼叫信号，如有，将相应的寄存器的脉冲数与比较寄存器进行比较，如相同，则在该楼层减速停车；如果不相同，则将该寄存器数据送入比较寄存器，并将原比较寄存器数据保存，执行该楼层的减速停车。该动作完毕后，将被保存的数据重新送入比较寄存器，以实现随机逻辑控制。5.2.2 软件流程系统的软件主程序

39、流程图如图5-1所示：系统的楼层显示程序流程图如图5-2所示：上电初始化等待是否厅外呼叫?是否轿厢呼叫?是否强制工作?确认本层与目标层目标层与本层是否同层?电梯选向是否完成?电梯启动电梯加速电梯高速运行楼层检测强制工作是否停止运行?停止是否目标层?电梯减速平层检测电梯制动开门延时关门NNNNYYYYYYN5-1 电梯控制主程序流程图楼层检测楼层是否改变送入七层数码管显示信号保持YN图5-2 楼层显示程序流程图5.2.3 模块化编程系统是集选式控制系统，控制比较复杂，适用采用模块化编程方法，将各个输出信号的属性分类，模块与模块之间的衔接可以用中间寄存器来传递信息。系统软件大致分为：楼层检测电路模

40、块、控制七段数码管显示楼层电路模块、电梯选向电路模块、减速点信号产生电路模块、电梯轿厢开关门电路模块和按钮记忆灯显示电路模块灯九大模块。楼层检测电路模块主要是读入楼层编码并将记忆信号存入对应的中间寄存器，直到楼层改变为止。控制七段数码管显示楼层电路模块主要控制数码管的显示。电梯的选向模块主要是完成电梯在响应呼叫时作出的向上运行还是向下运行的判断。减速点信号产生电路模块完成将减速点信号通知系统的任务。电梯轿厢开关门电路模块和按钮记忆灯显示电路模块是为了便于控制组成的模块，分别控制轿厢的开关门和按钮接通之后需要记忆显示的发光二极管电路。5.3 系统的软件开发5.3.1 电路的开关门运行回路(1)

41、开关门控制开关门控制程序是按照双开门有/无司机控制来设计的。主要完成电梯的手动开门、无司机状态下的本层开门、电梯运行到达目的层站时的自动开门、手动关门、无司机状态下的自动延时关门、基站外启动时的开关门等功能。 本层开门本层开门是指电梯在停车状态和非检修（有/无司机）条件下，当轿厢所在层楼有上召唤且没有定下方向，或有下召唤而没有定上方向时，电梯自动开门，电梯本层开门的条件也可简化为：在停车状态下，当轿厢所在层楼有厅外召唤时，电梯自动开门。如假设轿厢现停在三层，则M2为ON，当三层厅外有上召唤信号时，X52为ON，在没有定下方向，且停车状态下，M70为ON，发出本层开门控制信号，如图5.3所示。X

42、50M0M64M70X51M1X52M2图5.3 本层开门 开门控制及安全保护正常情况下，开门的条件有以下几种：本层开门、停车状态按轿内开门按钮、关门过程中有红外线检测信号（这种情况下将重新开门）、正常运行换速平层停车自动开门。开门到位后，若没有碰到开门限位开关，或限位开关失灵，则由于开门继电器吸合，门电机会发生堵转，时间一长可能烧毁电机。为此，设计了门电机保护程序，当开门动作时间超过正常开门时间23S后，通过定时器计时自动断开开门信号，停止开门。如果没有外界开门信号，即X3和M70为OFF，其闭点为ON，则定时器T0开始计时，当计时时间到，如限位开关仍未动作，则通过T0闭点断开Y2，停止开门

43、，并由T0开点使定时器自锁，Y2维持OFF。当有开门信号时，X3或M70为ON，其闭点OFF，定时器复位，T0闭点为ON，再次进行开门控制，如图5-4所示：X3M64T0X6 Y3M75T4M70X17Y2Y2T0X3M64M70Y2T0K30图5-4 开门控制及安全保护(2) 关门控制 关门的条件有以下几种：停车状态下按关门按钮、无司机状态下自动关门、时间到、锁梯时钥匙开关断开。 停止关门或不关门的条件：关门到位碰到关门限位开关、有开门信号、开门继电器吸合、超载开关动作。如锁梯时，X17为ON，则M69为ON，可使Y3为ON，执行关门动作；而超载时，闭点X10为OFF，则M69为OFF，可使

44、Y3也为OFF，不能关门运行。 在关门梯形图中也设置了关门安全保护，因为关门限位开关若不动作或失灵，同样容易将电机烧毁。在开始关门后通过定时器计时，超过正常关门时间，自动停止关门，以保护电机，如图5-5所示：X14X10M64M69T2X17M60M69X7Y2Y3图5-5 关门控制5.3.2 电梯的外召唤信号的登记消除及显示回路轿内指令和厅外召唤登记的条件是按下要登记的按钮，若此时电梯处在正常运行状态，而且电梯又不在登记的层楼，则该登记即为有效。轿内指令登记消号的条件是当电梯正常运行至登记楼层时，指令登记即被消号。厅外召唤消号的条件是当电梯正常运行至厅外召唤的楼层且电梯的运行方向与召唤按钮的

45、方向一致时，厅外召唤即被消号。当在安全回路继电器动作、轿内电锁断开、检修等状态下指令信号不予登记，登记的信号即刻消号。(1) 内指令信号处理内指令信号的处理包括信号的登记、显示基本层（停车）消息。信号的登记采用自锁原理，不论电梯上行或下行，当轿厢运行至有内指令的楼层时，均要换速停车，并消除登记信号，不需反射信号。将17层轿内指令按钮信号输入到PLC的X30X36输入端子，M0M6为17层楼层位置信号，M10M16为轿内指令登记信号。如有人想到5层时，按下5层的内指令按钮，则X34为ON；若轿厢不在5层，则M4闭点为ON，所以M14为ON，信号被登记；当轿厢到5层时，M4为闭点为OFF，起消号作用，如图5-6所示：X34M4M14M14图5-6 内指令信号处理(2) 外召唤信号的处理厅外召唤信号同样需要进行登记，显示本层停车信号，此外还具有反向进行保号功能。当M60或M61为ON时，分别进行上召唤和下召唤信号的直驶和反向进行保号，如当下行时，Y1为ON，则M60为ON；或上行时Y0为ON，如再按