《电气控制与 PLC》课程设计
报告
成员 1 姓名 王雨晨 专业班级 自化 157 学号 1507060104
成员 2 姓名 徐玉轩 专业班级 自化 158 学号 1507060230
2018 年 1 月 17 日
一、方案设计依据、范围及相关标准
2003 年 2 月 19 日国务院颁布了《特种设备安全监察条例》，明确规定电梯是特种设备，并对电梯的
含义做了叙述：“电梯是指动力驱动，利用沿刚性导轨运行的箱体或者沿固定线路运行的梯级(踏板)进行
升降或者平行运送人、货物的机电设备”。这种对电梯的论述，被称作广义电梯概念，既包括上下运送人、
货物的升降式电梯，也包括用于水 平或倾斜输送乘客的自动人行道(Passenger Conveyor)和自动 扶梯
(Escalator)。
现代电梯主要由曳引机（绞车）、导轨、对重装置、安全装置(如限速器、安全钳和缓冲器等)、信号
操纵系统、轿厢与厅门等组成。这些部分分别安装在建筑物的井道和机房中。通常采用钢丝绳摩擦传动，
钢丝绳绕过曳引轮，两端分别连接轿厢和平衡重，电动机驱动曳引轮使轿厢升降。电梯要求安全可靠、输
送效率高、平层准确和乘坐舒适等。电梯的基本参数主要有额定载重量、可乘人数、额定速度、轿厢外廓
尺寸和井道型式等。
目前，电梯行业及社会上对电梯的分类大致有以下几种
(1) 按用途分： 乘客电梯、载货电梯、客货电梯、病床电梯、住宅电梯、杂物电梯、观光电梯、其
他专用电梯。
(2) 按额定速度分： 低速梯，常指低于 1.00m/s 速度的电梯；中速梯，常指速度 1.00～2.00m/s 的电
梯。高速梯，常指速度大于 2.00m/s 的电梯。超高速梯，速度超过 5.00m/s 的电梯。
(3) 按拖动方式分：交流电梯、直流电梯、液压电梯、齿轮齿条式电梯、螺旋式电梯。
(4) 按控制方式分：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、向下集选控
制电梯、并联控制电梯、群控电梯、智能控制电梯。
(5) 其他分类方式还有：按电梯有无司机分类等。
1857 年美国人 OTIS 发明出真正意义上的电梯。从此以后，电梯电气控制技术越来越收到人们的重视。
电梯电气控制技术是否，主要体现在电梯电气控制系统的设计上。电梯的电气控制主要是对各种指令信号、
位置信号、速度信号和安全信号进行管理，使电梯正常运行或处于保护状态，发出各种显示信号。电梯的
电气控制，过去采用继电器逻辑线路，一般称继电器控制。这种硬布线的逻辑控制方式具有原理简单、直
观等特点。但通用性差，逻辑系统由许多触点组成，接线复杂、故障率高、设备庞大，国家已规定淘汰。
目前我国电梯主要由先进的、可靠性高的微型计算机或可编程控制器控制。
PLC 是可编程控制器的简称，它是一种用于自动控制的专用微机，实质上属于微机控制方式，但可编
程控制器具有其自身的特点：①PLC 在设计和制造上采取了许多抗干扰措施，能在较恶劣的各种环境里工
作，可靠性高。②PLC 将 CPU、存储器、1/0 接口等做成一体，使用方便，扩展容易。目前在国产电梯及
中低档的客梯广泛采用了 PLC 控制系统，特别适合在用电梯的技术改造和控制器开发。
二、系统分析（包括甲方需求分析、对象特性分析、系统安全分析等）
1. 单部电梯基本功能
根据不同楼层客户需求，即时响应，实现自动平层、开关门、超重提示、实现上下限位，层门联锁保
护等，并根据不同的需求实现合理的响应。具体地，应包含但不限于如下功能：
1）集选控制
集选控制是指在信号控制的基础上把召唤信号集合起来进行有选择的应答。电梯在运行过程中可以应
答同一方向所有层站呼梯信号和操纵箱上的选层按钮信号，并自动在这些信号指定的层站平层停靠。电梯
运行响应完所有呼梯信号和指令信号后，停在最后一次运行的目标层待命。
2）开关门控制
电梯未起动且门已关上或正在关闭时，如果本层召唤按钮被按下，轿门自动打开。如果按住按钮不放，
门保持打开。自动状态下，在保持开门的状态时，可以按关门按钮使门立即响应关门动作。电梯停在门区
时，可以在轿厢中按开门按钮使电梯已经关闭或尚未关闭的门重新打开。
3）错误指令消除
当电梯到达最远层站将要反向时，原来所有后方登记的指令全部消除。连按 2 次错误指令的按钮，该
等级的信号就被取消。
4）开门延时/关门保护
无司机运行时，电梯到站自动开门后，延时若干时间自动关门。在关门过程中，当安装在轿厢门口的
光电信号或机械保护装置探测到有人或物体在此区域时，立即重新开门。
5）待载休眠
电梯无指令时或外登记超过一段时间后（此时间可通过参数调整），轿厢内照明、风扇自动断电。但
在接到指令或召唤信号后，又会自动重新上电投入使用。
2. 单部电梯运行（异常）状态监测
在电梯整个运行过程中，监测状态参数以及各种反馈信号等，确保电梯稳定运行。在故障情况下，制
定相应的安全策略。具体地，应包含但不限于如下功能：
1）超载保护
轿厢载荷超过设定值时，电梯不响应沿途的层站召唤，按登记的轿内指令行使。电梯超载时，轿内发
出音频或视频信号，并保持开门状态，不允许起动。
2）终端越程保护
电梯的上下终端都装有终端减速开关、终端限位开关，以保证电梯不会越程。
3）开关门保护
如果电梯持续关门一段时间（该时间可设定）后，尚未使门锁闭合，电梯就会转换成开门状态。
如果电梯在持续开门一段时间（时间可调整）后，尚未收到开门限位信号，电梯就会变成关门状态，
并在门关闭后，响应下一个召唤和指令。
4）运行保护
为安全起见，在门区外，系统设定不能开门。
在非检修状态，电梯运行过程中，如果连续运行了运行时间限制器规定的时间后，其中没有平层开关
动作过，系统就认为检测到钢丝绳打滑故障，所以就停止轿厢的一切运行，直到断电复位或转到检修状态
时，才能恢复正常运行。
3.对象模型
对象模型分为电梯模型（单部六层）与用户行为模型两项。
电梯三维模型主要包括：电梯整体（包括轿厢、电机、限位开关、急停按钮、重启按钮等等）、各个
楼层按钮（上行按钮、下行按钮、指示灯等等）、电梯内部设备（轿厢开门按钮、轿厢关门按钮、指示灯
等）等。电梯模型采用多层结构，其外形及示意图如下所示：
电梯模型中各 IO 参数均可与 PLC 通过现场总线相连，实施自动控制。
用户行为模型指软件系统将模拟各楼层出现的用户数量（按一定概率模型）以及每位用户对电梯的操
作行为，如每一名用户按下期望到达的目标楼层按钮。用户行为模型可以模拟现实情况下大量用户使用电
梯时的具体用例，从而观察 PLC 所控制的电梯的行为是否符合要求。
5.设计参数（以六层电梯为例）
名称
设计参数
名称
设计参数
客梯数量
1 个
客梯层数
6 层
载重
1000kg
定员
13 人
4.输入输出数据
（1）发往控制器的数字量信号
分类
变量说明
数量
呼梯信号
1-6 层站轿内指令登记按钮
6
1-5 层站上行呼叫按钮
5
2-6
层站下行呼叫按钮
5
控制信号
轿厢内开门按钮
1
轿厢内关门按钮
1
开门到位
1
关门到位
1
红外光幕信号
1
超重感应器
1
