西南科技大学应用型自考毕业设计（论文）目 录1绪论11.1 电梯设计背景31.1.1 电梯的发展31.1.2 电梯的分类31.1.3 电梯的主要组成部分51.1.4 电梯的安全保护装置51.2 电梯的设计平台51.2.1 元器件总的选择原则62 方案论证部分72.1 传动方案论证72.1.1 卷绕式传动72.1.2 电气控制运用72.2 电梯控制方案82.2.1 常见的控制方法82.2.2 PLC程序的设计92.3 PLC的基本概念92.3.1 PLC的特点92.3.2 PLC的基本结构112.3.3 PLC的工作原理122.4 电梯控制系统132.4.1 PLC选型132.4.2 PLC控制电梯的优点132.4.3 电梯运行图133 电梯结构设计163.1 电梯曳引机的选用163.2 电梯轿厢的设计163.3 电梯导向系统设计173.4 电梯门系统的设计173.5 钢丝绳的选用184 电梯信号控制系统的设计194.1 电梯的功能概述194.1.1 电梯基本功能194.2 电梯信号要求204.2.1 电梯上行功能204.2.2 电梯下行功能224.2.3 电梯门的自动功能244.2.4 电梯门的手动功能244.2.5 显示功能244.3 电梯基本功能244.3.1 电梯总功能模块图244.3.2 电梯内部件功能简介244.3.3 电梯外部件功能简介244.3.4 电梯初始状态，运行中状态和运行后状态分析254.4 电梯结构254.5 电梯PLC程序设计254.5.1 PLC I/O地址分配254.5.2 PLC程序中的I/O点定义26参考文献28致谢28附 录A29附 录B381绪论1.1 电梯设计背景1.1.1 电梯的发展随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具，与人们的日常生活密不可分。在许多交通设备中，电梯是自动化程度最高的先进设备的一种。以前的电梯主要采用单片机控制，其性能等各方面都不太完善，现在电梯控制系统广泛采用PLC，从电梯的性能、器件的灵活性及安全保障方面等都有了很大的提高。实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。在现代社会和经济活动中电梯已经成为城市物质文明的一种标志，特别是在高楼层建筑中电梯是不可缺少的垂直运输设备。电梯作为垂直运输的升降设备，起特点是在高层建筑物中所占的面积很小，同时通过电气或其它的控制方式可以将乘客或货物安全、合理、有效地送到不同楼层， 基于这些优点，在建筑业特别是在高层建筑飞速发展的今天，电梯行业也随之进入了新的发展时期。生活在继续，科技在发展，电梯在进步，电梯发展到今天,在使用需求和新技术应用方面都进入到全面发展时期，随着智能化,信息化建筑的兴起与完善,要求电梯不只是完成垂直运输的基本功能,还应以人为本,提高舒适度,特别是从电梯的控制智能化角度考虑电梯已经不再是单一的“时间最短”问题,而是采用模糊理论,神经网络,专家系统等方法,以期实现单梯与群控管理的最佳模式,合理的配置与使用,远程控制与故障诊断,节能以及减少环境污染等。1.1.2 电梯的分类根据国家标准GB/T70241997电梯，自动扶梯，自动人行道术语，电梯的定义为：服务于规定楼层的固定式升降设备，它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。虽然，电梯是一种间歇动作的，沿垂直方向运动的，有电力驱动的，完成方便载人或运送货物任务的升降设备。在建筑设备中属于起重机械，而在机场、车站、大型商夏等公共场所普遍使用的自动扶梯和自动人行道，按专业定义则属于一种在倾斜或水平方向上完成连续运输任务的输送机械，他只是电梯家族中的一个分支。目前美、日、英、法、等国家则习惯于将电梯自动扶梯和自动人行道都归为垂直运输设备。由于建筑物的用途不同，客、货流量也不同，故需配置各种类型的电梯，因此各个国家对电梯的分类也采用不同的方法。根据我国的行业习惯，大致归纳如下：（1）按速度分类 低速电梯 快速电梯 高速电梯 超高速电梯（2）按用途分类 乘客电梯 住宅电梯 观光电梯 载货电梯 客货两用电梯 医用电梯 服务电梯 车辆电梯 自动扶梯 自动人行道 其他电梯（3）按驱动方式分类 交流电梯 直流电梯 液压电梯 齿轮齿条电梯 螺杆式电梯 直线电动机驱动的电梯（4）按有无司机分类 有司机电梯 无司机电梯 有/无司机电梯（5）按控制方式分类 手柄操纵控制电梯 按钮控制电梯 信号控制电梯 集选控制电梯 5） 并联控制电梯 群控智能电梯 微机控制电梯（6）按曳引机结构分类 有齿曳引机电梯 无齿曳引机电梯（7）其他分类方式按轿厢尺寸的大小时，经常使用“小型”，“超大型”等词来描述电梯。按机房位置不同可分为：机房位于井道顶部的上置电梯，机房位于井道底部或底部旁侧的下置电梯。近些年来还出现了小机房电梯和无机房电梯。1.1.3 电梯的主要组成部分（1）曳引部分通常由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、双折式、双折中分式和直分式等。（3）电器设备及控制装置有曳引机，选层器传动及控制柜、轿厢操纵盘、呼梯按钮和厅站指示器组成。 （4）其它装置对重装置、补偿装置等。1.1.4 电梯的安全保护装置（1）电磁制动器，装于曳引机轴上，一般采用直流电磁制动器，启动时通电松闸，停层后断电制动。（2）强迫减速开关，其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，轿厢上的撞块就触动此开关，通过电器传动控制装置，使电动机强迫减速。（3）限位开关，当轿厢经过端站平层位置后仍未停车，此限位开关立即动作，切断电源并制动，强迫停车。（4）行程极限保护开关，当限位开关不起作用，轿厢经过端站时，此开关动作。（5）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，电梯紧急停车。（6）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。（7）关门安全开关，常见的是装于轿厢门边的安全触板，在关门过程中如安全触板碰到乘客时，发出信号，门电机停止关门，反向开门，延时重新开门，此外还有红外线开关等。（8）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。 （9）其它的开关，安全窗开关，钢带轮的断带开关等。1.2 电梯的设计平台我们所设计的电梯是一种用PLC控制信号的电梯，在信号控制上，我们采用计算机与PLC连接技术，实现利用可编程控制器软件编程，利用梯形图等手段观察语句点的逻辑运行情况，同时也做到了计算机观测和控制整个系统的信号，改变了手工编程的诸多不便。在编程上我们增加了锁定按钮功能，单行控制，门的开关控制部分，楼层显示功能，运行状态显示，内请求按钮功能等，改变了以前单纯的一点控点的设计思想，让我们的产品更接近现实生活中的是用电梯。1.2.1 元器件总的选择原则（1）体积小、重量轻、整体的协调性好；（2）精度和灵敏度高、响应快、稳定性好、信噪比高；（3）安全可靠、寿命长； （4）便于接线和控制； （5）不容易受其他元件影响，也不影响外部环境； （6）经济性好； （7）可靠性。2 方案论证部分2.1 传动方案论证2.1.1 卷绕式传动卷绕式如图2-1所示，常用电梯的拖动方式有：卷绕式和对重式两种。对重式虽然可以大大减小电动机的额定功率，从而减少投资，降低能耗；但是对重系统的平衡性要求比较高，在设计时计算也比较复杂，对曳引轮，减速器，曳引钢丝绳都有特殊的处理要求，所需的元器件也不容易购买，同时也不容易用别的器件来代替。而卷绕式原理简单直观，计算也比较方便。图2-1 卷绕式拖动图2.1.2 电气控制运用二极管和数码管：楼层显示器和状态显示器是电梯模型的基本功能之一，实际生活中是当乘客到电梯前一方面要了解电梯当前的位置，另一方面还要了解电梯的运行状态；而我们的电梯模型是从数码管显示器上得知电梯轿厢当前位置，从二极管的发光来判断电梯轿厢的运行情况。行程开关：行程开关是电梯模型的关键器件之一，当轿厢到达某楼层后碰它，它将传送一个信号给PLC。点动按钮：点动按钮是乘客呼叫的请求工具，乘客可以通过按请求按钮把相应的信号传输个PLC让电梯模型作出相应的动作响映。继电器：因为我们所适用的电压是220V，非安全电压，所以我们在设计时尽量以安全为前提，采用远程控制换相。2.2 电梯控制方案2.2.1 常见的控制方法（1）采用继电器 所需继电器繁多假设我们采用继电器作为信号控制，一个五层楼的电梯有，十个行程开关（包括五个楼层的行程开关，开门关门的行程开关，上下极限行程开关），十四个按钮（包括五个楼层的八个上下请求按钮，轿厢内五个楼层的五个请求按钮和开关门的两个请求按钮）， 我没有去算过到底需要多少个继电器，但我们都学过数学，当电梯停于不同楼层时必须用不同的继电器来表示它的信号，期间还需开门和关门等信号也需要不同的继电器来控制，但我们可以想象所需的继电器一定不少。 排线困难假设我们采用继电器控制，数百个继电器，要把它的信号分别按要求接出来除了需要一定的时间和精力外，还有就是这样繁多的线路不仅所占空间庞大，而且所要接的线也很多，很容易出错，由于又没有专门的排线工具，所以给排线也带来极大困难。 信号不稳定由于继电器较多难以保证接触的稳定性，所以造成信号的不稳定。（2）采用微机控制 技术难以保证； 经济性不好。如果我们采用微机控制，的确可以方便观察整个流程的动态情况，但由于我们所学知识所限，和现阶段的硬件条件不成熟，所以很难做到。同时采用微机控制的经济也不是很理想，所以采用微机控制不是最佳选择。（3）采用PLC作为信号控制优点： 可靠性高； 编程简单； 通用性好； 功能强大； 体积小、功率底；缺点： 可编程控制器PLC经济性不好。 综合以上两种信号控制的特点：考虑现有的条件和可操作性，采用PLC控制电梯母性信号。2.2.2 PLC程序的设计PLC编程的方法有：（1）顺序控制； （2）选择分支控制； （3）并行分支控制。电梯作为一个多信号的控制系统，如果采用单一的方法编辑程序是根本不可能实现它的功能。首先我们分析电梯的流程，简意流程图如图3-2所示。从电梯的简意流程图来