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1、电梯控制系统设计摘 要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。传统的电梯控制系统采用的是继电器逻辑控制电路，这种控制易出故障，维护不便，运行寿命短，占地空间大，正逐步被淘汰。目前电梯设计使用可编程控制器(PLC)，功能变化灵活，编程简单，故障少，噪音低。维修保养方便，节能省工，抗干扰能力强，控制箱占地面积少。为了提高自动控制系统的可靠性和设备的工作效率，设计了一套以PLC为核心控制器的电梯自动控制系统，用来取代以往的较复杂的继电器接触器控制。系统的
2、核心部分（控制部分）使用了日本三菱公司生产的FX2N-80型PLC，因为在核心控制部分采用的是软件程序控制，从而在保证电梯正常运行这个要求的情况下，大大的提高了电梯故障检查与维修的方便性和容易性，同时还克服了手动操作所带来的一些人为干扰因素，取得了良好的预期效果。关键字：电梯，PLC，梯形图，程序设计THE ELEVATOR CONTROLSYSTEM DESIGNABSTRACT With the development of modern city, an increasing number of high-rise building, the elevator became in the
3、 people daily life essential tool of ride instead of walk. The quality of the lift performance of the impact on peoples lives are becoming more and more obvious, it must strive to improve the performance of elevator systems, ensure the operation of the lift is energy efficient and reliable security.
4、 The elevator design using programmable controller ( PLC ), function in a flexible, simple programming, less failure, low noise. Convenient repair and maintenance, energy saving, strong anti-interference ability, control box covers an area of less. In order to improve the automatic control system re
5、liability and the work efficiency of the equipments, design a set of PLC as the core controller of the elevator control system, used to replace the complex relay - contactor control. The core part of the system ( control ) using the Mitsubishi FX2N-80 produced PLC, because in the control of the core
6、 parts of the software program control, greatly improve the elevator fault inspection and repair convenience and easy, but also overcomes manual the operation brought by a number of factors, obtained good results expected.KEY WORDS：Elevator，PLC，Ladder，Programming目 录前言1第1章 绪论21.1 电梯继电器控制系统的特点及存在问题21.
7、2 PLC及其在电梯控制中的应用特点21.2.1 PLC的特点21.2.2 PLC控制电梯的优点41.3 课题的提出41.4 课题的主要讨论内容41.5 电梯的功能要求5第2章 三菱FX2N 系列可编程序控制器介绍62.1 可编程控制器的基础认识62.2 可编程控制器的工作方式72.3 PLC的编程语言9第3章 电梯的电气控制系统113.1 电梯自动控制系统中的各主要控制环节及结构原理113.1.1 各类电梯安全可靠运行的充分与必要条件113.1.2 电梯自动开关门的控制环节113.1.3 电梯的方向控制环节123.1.4 发生制动减速信号的控制环节143.1.5 主驱动控制环节153.1.6
8、 电梯的安全保护环节153.2 电梯的信号指示系统183.3 数码显示的层楼指示灯183.3.1 运行方向灯、轿内指令及厅外召唤信号灯183.3.2 超载信号指示灯及音响193.4 电梯的消防控制系统203.4.1 电梯控制系统中适应消防控制的几个基本要求20第4章 电梯设备及电梯发展动态224.1 电梯的出现及发展224.2 电梯设备234.2.1 电梯的分类234.2.2 电梯的主要组成部分244.2.3 电梯的安全保护装置24第5章 PLC的选择及其软件开发255.1 可编程控制器的选型255.2 交流双速电梯的主电路255.3 门机电路、抱闸电路、门锁及安全运行电路255.4 电梯的主
9、要电气设备265.5 输入输出设计295.5.1 程序设计325.5.2 程序中相关中间继电器的说明335.6 梯形图的设计345.7 PLC部分梯形图程序36第6章 电梯模拟调试及安装396.1 电梯模拟调试396.2 电梯安装调试39结论41参考文献42致谢43附录44前言近年来我国的经济飞速发展，人民生活水平的迅速梯高，工作居住条件得到了巨大的改善。电梯作为建筑物内的垂直交通运输工具，与人们的生活息息相关。传统的电梯曳引电动机采用接触器来实现电动机工作状态的改变，另外，传统的电梯控制系统由继电器接触器控制逻辑组成，存在着电气元件多、功能弱、电气故障频繁，可靠性差和工作寿命短等缺陷。可编程
10、控制器（PLC）是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。鉴于其种种优点，目前，电梯的继电器控制方式已逐渐被 PLC 控制代替。同时，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稳的精度，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。本课题的研究题目“基于 PLC的电梯控制系统的设计”做诠释如下 PLC 控制是指电梯信号控制由 PLC 及其软件来实现，控制系统的核心为 PLC。其次课题开发的主要任务和内容是：建立“PL
11、C 控制的电梯系统”的总体框架；信号控制系统利用 PLC 集中处理电梯运行方式、安全保护信号、内指令信号、外召唤信号、井道信号、门区信号、开关门及限位信号等信号，并显示电梯所到楼层、运行方向及呼梯应答等，实现开关门控制；拖动控制系统中曳引机的启动、运行、制动停止，包括正反转信号及多种速度信号，经 PLC 运算、判断后通过电机来实现。达到的要求是：通过深入的理论研究和编程实践，全面认真的完成上述几个内容。本课题的核心问题有两个：一是运行效率、平层精度和安全性的要求；二是 PLC 实现电梯信号控制及其软件开发。第一个问题，通过选择合适的PLC，进行合理的设计和编程便可以实现。本设计选择的PLC是日
12、本三菱公司的 FX2N80 型可编程控制器。第二个问题，根据电梯所要实现的功能以及 PLC 的顺序执行程序的特点，编写 PLC 程序主要是采取模块化编程思想。方案选择是通过多种方案的比较和对照，完成电梯控制系统中控制方法的选择。第1章 绪论1.1 电梯继电器控制系统的特点及存在问题一、电梯继电器控制系统的优点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技术工人所掌握。2、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。3、大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格便宜。4、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
13、齐全，熟悉掌握的人员较多。二、电梯继电器控制系统存在的问题1、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。2、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。3、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。4、系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。5、由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高；而且检查故障困难，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蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还
14、可能出现人身事故 。1.2 PLC及其在电梯控制中的应用特点1.2.1 PLC的特点PLC 是一种用于工业自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。PLC 与普通微机一样。以通用或专用 CPU 作为字处理器，实现字运算和数据存储，另外还有位处理器（布尔处理器），进行点（位）运算与控制。PLC 控制一般具有可靠性高、易操作、维修。编程简单、灵活性强等特点。一、可靠性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，与此同时，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 MTTF（
15、平均无故障时间），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；简
16、化编程语言等。二、易操作性PLC 的易操作性表现在下列几个方面：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。更改的信息可在液晶屏或 CRT 上显示。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
17、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，以便维修。三、灵活性PLC 的灵活性表现在以下几个方面：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。编程方法的多样性使编程方便、应用面拓展。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1.2.2 PLC控制电梯的优点一、在电梯控制中采用了 PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，
18、可靠性大大提高。二、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。三、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。四、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。五、用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。六、更改控制方案时不需改动硬件接线。此外，微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差，系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷而没被广泛采用。PLC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强，设计和调试周期短等优点，倍受人们重视等优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式。1.3 课题的提出PLC以其
19、优越的性能，在很多领域中得到了广泛的应用。在电梯业也是如此，目前国内 7080 年代安装完成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，系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大，严重地影响电梯运行质量。应对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，采用功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器（PLC）来控制电梯，取得了良好效果。利用 PLC 和变频器对旧电梯进行改造，不但可以增加电梯的舒适感、安全性、可靠性，还可以降低能耗，节约能源，减少运行费用。1.4 课题的主要讨论内容课题所研究的内容主要是用可编程
20、控制器（PLC）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。因此，对电梯控制技术进行研究，找出一条适合国产老式电梯的改造之路，并进而提高国产电梯的技术水平和质量，具有十分重要的意义。针对老式电梯采用的继电器逻辑控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作寿命短等缺陷，提出采用功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器（PLC）来控制电梯。论文的主要内容如下：首先对电梯系统及可编程控制器（PLC）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
21、来实现电梯信号控制，有双速电机实现调速，完成了电机和可编程控制器（PLC）的选择。然后是系统硬件开发，完成了 PLC 的选型、I/O 点数分配与 PLC 的连接。在分析了电梯系统的软件设计方法基础上，设计出了软件流程图，提出了模块化编程思想，介绍了系统的软件开发。最后对改造后的电梯系统进行模拟调试。1.5 电梯的功能要求一、电梯运行到指定位置后应具有手动或自动开/关门的功能。二、利用指示灯显示电梯轿厢外的呼唤信号、电梯轿厢内的指令信号和电梯的到达信号。三、能自动判断电梯的运行方向，并发出响应的指示信号。四、电梯的上行下行有一台交流双速电机牵引。电机正传，电梯上升；电梯反转，电梯下降。五、电梯轿
22、厢门由另一台小功率电机驱动。电机正传，轿厢门打开；电机反转，轿厢门关闭。六、每一层楼设有呼叫按钮；轿厢内设有开关轿厢门按钮；轿厢内的层面指令按七、电梯启动、运行、到站实现速度的调节。八、行车时，厅门和轿厢都不能开门。开门之后不能行车，有门连锁保护。平层时可自动开门、手动开门，夹人时自动开门。第2章 三菱FX2N 系列可编程序控制器介绍2.1 可编程控制器的基础认识一、三菱FX2N PLC的主要特点：1、集成型高性能。CPU、电源、输入输出三为一体。 对6种基本单元，可以以最小8点为单元连接输入输出扩展设备，最大可以扩展输入输出256点。 2、高速运算 基本指令：0.08s指令 应用指令：1.5
23、2几百s指令 3、安全、宽裕的存储器规格内置8000步RAM存贮器安装存储盒后，最大可以扩展到16000步。 4、丰富的软元件范围 辅助继电器：3072点，定时器：256点，计数：235点 数据寄存器；8000点 5、除了具有输入输出16256点的一般速途，还有模拟量控制、定位控制等特殊控制。 二、PLC的性能指标和分类1、PLC的主要性能指标(1)、输入输出点数（IO点数）IO点数是指可编程序控制器外部输入、输出端子数的总和。它标志着可以接多少个开关、按钮和可以控制多少个负载。l (2)、存储容量存储容量是指可编程序控制器内部用于存放用户程序的存储器容量，一般以步为单位，二进制16位即一个字
24、为一步。l (3)、扫描速度一般以执行1000步指令所需时间来衡量，单位为ms/k步，也有以执行一步指令所需时间来计算的，单位用s/步。l (4)、功能扩展能力可编程序控制器除了主模块之外，通常都可配备一些可扩展模块，以适应各种特殊应用的需要，如AD模块、DA模块、位置控制模块等。l (5)指令系统指令系统是指一台可编程序控制器指令的总和，它是衡量可编程序控制器功能强弱的主要指标。二、PLC的分类通常，PLC产品按结构形式不同, 可以分为整体式和模块式两类。按控制规模大小、则可以分为小型、中型和大型PLC三种类型。三、PLC系统的组成PLC是一种以微处理器为核心的工业通用自动控制装置，其硬件结
25、构与微型计算机控制系统相似。PLC也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。2.2 可编程控制器的工作方式1. PLC的扫描工作方式开始内部处理通信处理RUN方式？输入扫描程序执行输出处理NY图2-1 PLC的扫描过程可编程序控制器在进入RUN状态之后，采用循环扫描方式工作。从第一条指令开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储的地址号递增的顺序逐条执行程序，即按顺序逐条执行程序，直到程序结束。然后再从头开始扫描，并周而复始地重复进行。可编程序控制器工作时的扫描过程如图2-1所示，包括五个阶段：内部处理、通信处理、输入扫描、程序执行、输出处理。PLC完成一次扫描过程所需的时间称为扫描周期。扫描
26、周期的长短与用户程序的长度和扫描速度有关。2. PLC的程序执行过程PLC的程序的执行过程一般可分为输入采样、程序执行和输出刷新三个主要阶段，如图2-2所示。输入端子输入映象寄存器输出映像寄存器输出锁存器输出端子输入 .输出程序执行阶段输入采样阶段输出刷新阶段X001Y001Y001M1读读图2-2 PLC的程序执行过程3. PLC的扫描周期在PLC的实际工作过程中，每个扫描周期除了前面所讲的输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段外，还要进行自诊断、与外设（如编程器、上位计算机）通信等处理。即一个扫描周期还应包含自诊断及与外设通信等时间。4. PLC的IO响应时间PLC采用集中IO刷新方式，在程
27、序执行阶段和输出刷新阶段，即使输入信号发生变化，输入映像寄存器区的内容也不会改变，还会影响本次循环的扫描结果。输出信号的变化滞后于输入信号的变化，这产生了PLC的输入输出响应滞后现象，最大滞后时间为2-3个扫描周期。2.3 PLC的编程语言PLC的编程语言有梯形图语言、助记符语言、顺序功能图语言等。其中前两种语言用得较多，顺序功能图语言也在许多场合被采用。本课题所采用的编程语言为梯形图语言。一、可编程序控制器与继电器、微机在电梯控制中的应用比较在电梯的电气系统中，逻辑判断起着主要的作用，其控制系统必须起动各种控制信号和执行元件（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）
28、，要达到这些控制目的，其方法有：1、继电器接触器控制系统这种控制系统是早期电梯多采用的一种控制系统。优点：与其它控制系统比较，其简单、易于理解和掌握、价格便宜。缺点：动合触点易磨损，且电接触不良；体积大；控制系统耗能大、动作噪声大；维修保养工作量大、费用高。因此这种控制系统仅用于速度不高、性能要求也不高的电梯中。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，而是通过程序存贮器中的程序来完成的控制系统。因此对于有不同功能要求的电梯控制系统，只要改变程序存贮器中的程序指令即可，而无需变更或增减硬件系统的元件或布线。因此，十分方便于使用和管理，并提高系统的可靠性，减小控制系
29、统体积，降低了能耗及其维修保养费用。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，应用微机控制也有其局限性和不足之处。其缺点是：微型计算机是按数字运算的需要而设计的，功能比较齐全，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，微机的接口电路没有标准件，而且一般不控制强电。但在电梯控制中，往往要求能直接控制110V或220V的用电设备，如用户专门配备接口电路既不方便又不可靠。综上所述，造成用微机控制的成本、运行和维修费用均较高，
30、因此，如在一般的电梯上使用微机控制在经济上不合算。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。它具有强大的生命力，各工业部门纷纷用它来改造旧有的电梯控制电路，取得了明显的效果。总之，PLC是采用微机技术制造的通用自动控制设备，它能控制开关量、模拟量、具有可靠性高、抗干扰能力强、并具有完成逻辑判断、定时、计数、记忆和算术、运算等功能，可以取代继电器为主的各种控制设备。它不仅能用于控制机械设备、流水线和各种设备的运行过程，将PLC用于控制电梯各种操作和处理相关信息也是可行的。第3章 电梯的电气控制系统 3.1 电梯自动控制系统中的各主要控制环节
31、及结构原理 3.1.1 各类电梯安全可靠运行的充分与必要条件电梯安全可靠运行的充分与必要条件有：一、必须把电梯的轿厢门和各个层楼的电梯层门全部关闭好这是电梯安全运行的关键，是保障乘客和司机等人员的人身安全的最重要保证之一。二、必须要有确定的电梯运行方向(上行或下行)这是电梯的最基本的任务，即把乘客(或货物)送上或送下到需要停层的层楼。三、电梯系统的所有机械及电气机械安全保护系统有效而可靠这是确保电梯设备和乘客人身安全的基本保证。根据上述的电梯安全可靠运行的充分与必要条件，以及电梯的运行工艺过程，现就一般电梯的控制系统的各个主要控制环节及其结构原理说明如下。3.1.2 电梯自动开关门的控制环节从
32、前面所述中可知，任何种类的电梯绝大多数均要有开关门的机构，该机构可以是人工手动的，也可以是电气机械自动的。但现今已很少见到手动开关门的电梯了，仅仅对小型杂物电梯和简易居民住宅电梯才使用手动开关门。现就两种驱动类型的自动开关门环节工作原理说明如下：一、要求1、自动门机构必须随电梯轿厢移动，即要求把自动门机构安装于轿厢顶上，除了能带动轿厢门启闭外，还应能通过机械方法使电梯轿厢在各个层楼门区安全范围内能方便地使各层的外层门也能随着轿厢门的启闭而同步启闭。2、当轿厢门和某层楼的层门闭合后，应由电气机械设备的机械钩子和电气接点予以表现和考核。3、开关门动作平稳，不得有剧烈的抖动和异常响声。4、关门时间一
33、般为3-5s，而开门时间一般为25-4s。5、自动门系统调整简单方便，便于维修。6、门电机要具有一定的堵转能力。二、速度调节方法 为了使电梯的轿厢门和某层层门在启闭过程中达到快、稳的要求，必须对自动门机系统进行速度调节，以满足对自动门机系统的要求，一般调速方法有：1、用小型直流伺服电动机作自动门机的驱动时，常用“电阻的”串、并联调速方法(即“电枢分流法”)。 2、用小型三相交流力矩电动机作自动门机的驱动力时，常用施加涡流制动器的调速方法，例如瑞士迅达电梯公司的QKS910门机系统就是一个这样的系统。现多用小功率变频调速方法。3.1.3 电梯的方向控制环节任何类别的电梯，其运行的充分与必要条件之
34、一“要有确定的电梯运行方向”，因此所有电梯的确定运行方向的控制环节简称“定向环节”，在所有电梯的整体控制系统中也与电梯的自动开关门控制环节一样，是一个至关重要的控制环节。所谓电梯的方向控制环节，是根据电梯轿厢内乘客欲往层楼的位置信号或各层楼大厅乘客的召唤信号位置与电梯所处层楼的位置信号进行比较：凡是在电梯位置信号上方向的轿内或层楼厅外召唤信号，则电梯定上行方向；凡在其下方向的，则定下行方向。一、在方向控制环节中，一般集选电梯必须满足下列几点要求。1、轿内指令信号优先于各层楼厅外召唤信号而定向，即当空轿厢电梯被某层厅外乘客召唤到达该层后，某层的乘客即可进入电梯轿厢内而揿按指令按钮令电梯定上行方向
35、(或下行方向)；若该乘客虽进入轿厢内且电梯门未关闭而尚未揿按指令按钮前(即电梯尚未定出方向)，出现其他层楼的厅外召唤信号时，如此召唤信号指令电梯的运行方向有别于已进入轿厢内的乘客要求指令电梯的运行方向，则电梯的运行方向应由已进入轿厢内的乘客要求而定向，而不是根据其他层楼厅外乘客的要求而定向。这就是所谓的“轿内优先于厅外”。只有当电梯门延时关闭后，而轿内又无指令定向的情况下，才能按各层楼的召唤信号的要求而定出电梯运行方向，但一旦定出电梯运行方向后，再有其他层楼的召唤信号就不能更改已定的运行方向了。2、要保持最远层楼召唤信号所要求的电梯运行方向，而不能轻易地更改，这样以保证最高层楼(或最低层楼)乘
36、客的乘用电梯，而只有在电梯完成最远层楼乘客的要求后，方能改变电梯运行方向。3、在有司机操纵电梯时，当电梯尚未启动运行的情况下，应让司机有强行改变电梯运行方向的可能性。这种在我国电梯尚未广泛普及，又以“有司机”操纵为主的使用情况下，这一“强行换向”也是必要的。4、而在电梯检修状况下，电梯的方向控制应由检修人员直接揿按轿厢内操纵箱上或轿厢顶的检修箱上的方向按钮即令电梯定向上(或向下)运行；而当松开方向按钮即令电梯消失运行方向并使电梯立即停车。二、电梯定向控制的各种方法根据各类电梯的自动化程度不一致，电梯的应用场合、电梯的定向控制方法大致有以下几种。1、手柄开关定向 电梯司机或电梯管理人员通过扳动手
37、柄开关直接接通电梯运行方向继电器(或方向接触器)。这种方法最简单，最原始而又最直接的方法。现在尚能见到以往几年各个电梯厂家生产的手柄开关控制的载货电梯(例如KP， M型货梯)。今后将不再生产此种电梯了。因电梯司机在电梯运行过程中始终要把持着手柄开关于某一运行方向，这样电梯司机劳动强度大，且操作不灵活，容易造成误操作。2、井道分层转换开关的定向控制 这是利用装于井道内每个相应层楼位置的一个三位 置(左、中、右)开关的预置位置来定向，如图所示。只有当电梯停在某层楼平面时，该层的分层开关处于中间位置。当电梯向上运行时其下方各层的分层开关置于可接通向下方向继电器的位置；而当电梯向下运行时，则在电梯的上
38、方各层的分层开关置于可接通向上方向继电器的位置。这样当电梯轿厢所在层楼上方出现“内、外召唤信号时就可令电梯定为向上运行；而在下方时，则定为向下运行。这种定向方法要比上述条中要高明而简捷得多，因此在小型杂物电梯和普通货梯中得到了极为广泛的应用。但是由于这种分层开关是特制的，且在使用过程中有撞击声，因此只能应用于电梯额定速度较低(063心s)的电梯中。另一方面，由于开关是特制的，这样给电梯的维修、保养带来了很大不便，因此这种在杂物梯中和小载重量货梯中有广泛应用，而在其他梯种中就很少采用了。实际上，所谓自动定向，就是根据电梯的位置来说的，即在电梯上方的信号定上向信号，而在下方的，则定下向。因此自动定
39、向控制的关键是如何确定某一时刻的电梯位置信号，按此可有以下几种方法。3、井道永磁开关与继电器组成的逻辑电路定向。这是利用井道中每一层楼有一个相对应的磁感应开关带动一个继电器，然后经继电器组成的逻辑电路，有顺序的反映出电梯的位置信号，然后再与各个层楼的内外召唤信号进行比较而定出电梯的运行方向。4、机械选层器的定向。直至今天，国内仍有一些电梯厂家利用机械电气型式的“选层器”的方法进行电梯的定向控制。而选层器实质上是按一定比例缩小了的电梯，其上、下运动的滑动拖板(或“撞块”)即相当于电梯的轿厢。因此可以将电梯井道中的电器元件和各个层楼的情况集中于选层器上。这样就能容易的决定出电梯的位置信号及其与内外
40、召唤信号的比较结果电梯的运行方向。选层器不仅可用来定向，而且还可用来发出减速信号等。但由于其是按比例缩小的电梯井道，因此其稍有误差就可导致电梯运行的很大误差，从而对选层器的机械部件制造精度要求很高，加工困难。所以现在已很少采用；而在很大程度上被上述井道内永磁感应开关与继电器逻辑电路所取代。5、井道中的双稳态磁开关与数字电路所组成的定向。这种方法是当前广泛应用微机于电梯控制中不可缺少的重要一环。其工作原理是：装于电梯轿厢上的双稳态磁开关随着电梯轿厢运行而经过井道内各个层楼的永久磁铁时的变化量经“异或非”电路而转化成二进制信号，并输入计算机比较环节而决定出电梯的运行方向。这种定向方法快速而准确，必
41、将随着梯控制系统中广泛应用微机而发展。三、电梯常用自动定向环节电气原理说明从上述可知，所谓的电梯自动定向就是电梯的位置信号与各个层楼的轿内指令信号或是各层楼厅外召唤信号(实际上也是一个位置信号)进行比较，如内外召唤信号在电梯位置上方的，则定上方向；在下方的则定下方向。因此电梯的位置信号产生是至关重要的，然后再是比较而定出运行方向。 3.1.4 发生制动减速信号的控制环节无论何种电梯，为了实现“快、稳、准”要求中的“准”的要求，必须令电梯在到达目的层楼之前的某一距离点开始进行减速，以保证准确停车时所需的尽可能低的低速度。为此，各种不同类型的电梯，其发出减速信号的位置是不一样的；但不论何种电梯，其
42、减速制动信号的发出可以归结为两大类。一、人工的 即由电梯的专职司机凭经验判断而发出的，例如手柄开关操纵的各种载货电梯等均属此类。二、自动的 电梯能够根据轿内指令信号或根据各层楼厅外的召唤信号方向与电梯运行方向一致时，按预先确定的距离位置而自动发出减速信号。1、现就自动发出减速信号的控制环节2、但若电梯轿厢满载或专用时，专用继电器KA73吸合，其常闭触点处于断开位置，则电梯虽经3楼的SQ403永磁感应器(即KA403)但减速信号继电器KA92不能吸合，也即电梯不发出减速信号。这样的过程我们称之谓“直驶不停”控制。3、如若电梯去应答最远的一个与电梯运行方向相反的厅外召唤信号时， 则当电梯到达该层减
43、速位置点时，KA400+nKA500+nKAll(或 KA21)，这样从图中可看出，在电梯没有方向时(即KAll，KA21)也能使减速信号继电器KA92，从而使电梯也转入制动减速状态。这样的过程常称之为“反向截车”控制或称“断方向减速”控制。这儿包括了最高层和最低层(或称最远层)的减速信号发出，因为在两端站时，电梯的运行方向定会随着减速信号发出点(即永磁感应器或两端站的强迫减速开关SQl或SQ2的动作)而使KAll (或KA21)，这样就导致电梯自动发出减速信号。3.1.5 主驱动控制环节对不同速度和自动化程度不一样的各类电梯，其主驱动系统是不一样的。现在我们要说明的不同的主驱动系统从控制角度
44、考虑，如何进行控制的。在这儿着重对交流双速电梯、交流调速电梯、直流高速电梯这三类电梯的主驱动系统控制操作方法叙述于后。交流双速电梯的主驱动控制线路原理图简介任何交流双速电梯，其主驱动系统的控制线路原理简介。3.1.6 电梯的安全保护环节在前述中已述及，电梯运行的充分与必要条件中的第三点就是电梯的各种安全保护必须可靠有效。这是为了保证电梯最安全，最可靠的运行。我们国家近几年来电梯的安全标准已向国际上的电梯安全标准靠近，且基本上相等效。并在1987年颁布了GB758887的电梯制造与安装安全规范。这一新标准与国际上正在执行的EN81-1(或英国的BS5655)电梯制造与安装安全规范相等效。并于19
45、95年进行了修订。根据电梯安全标准的要求，不论何种电梯均要符合标准中的安全保护要求。现就一般电梯常用的且必不可少的安全保护环节简介如下。一、超速断绳保护有关这部分已在前面的第一章的第二节和第五节中有较详细的叙述，因此有关这一保护的机械作用原理不再赘述，而只就电气部分作简要说明如下。按GB7588-95标准的规定，当电梯下降速度达到额定速度的115时，限速器上的第一个开关动作，使电梯自动减速；而当达到140时，限速器上的第二个开关动作，切断控制回路使电梯停止运行；而此同时，限速器通过机械结构使限速器钢丝绳卡死不动，而电梯轿厢仍在向下，这样被卡住的限速器钢丝绳产生一个向上提拉力，从而把它与之相关的
46、轿厢安全钳向上提起，使仍在下行的轿厢被安全钳楔块紧紧的卡在电梯导轨上，这样使下行的电梯轿厢被掣停于某一位置而不再下降；同时把与之相对应的安全钳开关断开，进一步使电气控制电路切断，强令电梯停止。这一保护是很重要的，凡是在有可能使各类人员进入电梯轿厢内的电梯，必须设置这一保护，是极为重要的保护环节，绝不能等闲视之，但只有在不允许，也不能进入各类人员的小型杂物电梯上才可不设置这一保护环节。二、层门锁保护前面我们曾述及：电梯运行的三个充分与必要条件中之一是，电梯必须关闭好门后方可运行。因此电梯门(包括轿厢门和各层楼的所有层门)必须闭锁；若没有闭锁好，是不允许电梯运行的!并且还要求不可能随意强制拨开各个层楼的层门。所以各楼层的层门必须要有机械和电气的联锁保护，即只有当各个层门确实关闭好后，机械的钩子锁锁紧后电气触点才能接通，这样电梯就可安全地运行。由上述可知，层门闭锁保护是机械和电气不可分割的环节。因此在电梯安装竣工验收时必须提供某一类型的层门闭锁保护装置的型式试验报告和性能检测报告。三、电梯门的安全保护环节这一保护环节主要是指在关门过程中防止夹伤乘客等人员的保护装置。一般有：安全触板，光电保护或电子光幕保护装置和关门力限制保护等。这些保护
