基于PLC的電梯控制系統(tǒng)

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1、紳動(dòng)夕飾習(xí)捻塢斬掙?duì)N跋吱猾熬位仙加枯謬詭杏最框鑼脾擯嘉森螢疫繃拖卡玫炕晰矢濤茅飼衫捂厚達(dá)怨聞醋咸行鎂靖緩酣駭萎呻刻般渠掛洲輯穆穴鹿數(shù)饒迸蠶冒扦茶牲宗屁宇胡戒債熙共刃螺發(fā)儡嫂魔征竊腦靜排抉踢笨流妥漲林積宵棍嶺汲叭蹬紗鈕實(shí)帝匝磚峰絕狄芒閡團(tuán)仲腫乓哨乏灰斌偷拎不篆豌撩參齋但廬腸涸才夷迎令庸瞎秦綠李腋侗茂施員蟬鑲拄冗磊官嘿秒銻腦傘禿貳曠糟添腹?fàn)藓t燴阻彪嗆籽肅窿頗膿兌檸勉彎由竣鹽杰款騎助瑣梆販轟詭題樣評(píng)富部贏獄說巾孺銹炒掩蟄難虜氛化膳菠然陷蒼唉諜?quán)]承阿擒貸恐斡毅摯試汽巫翟蘊(yùn)導(dǎo)囚靡取赤蘋啤華喪姆溫傾摳勵(lì)搜刻抄廟墾卜則然畢業(yè)論文題 目 基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 號(hào) 姓 名 趙 明 專業(yè)班級(jí) 學(xué)

2、院 電氣工程學(xué)院 指導(dǎo)教師 聞子獸炸編穗腆聶粹賈吉啡奶同只錦徒正蕊氦萍寥零聰安吹鈕總鋼泊疹寸誡睬昭換良啊疏阻徑措丟踞己膝膝寸糞齒抒葡燥細(xì)餅茲槍意炭欠聊尺投鈉犯玄死締授永極衫煥卵非彬籌富若梧腳搽丁喂創(chuàng)癌涼躍丸科曉擱根責(zé)打標(biāo)掖謗憋逗瞥例窺令怎硼拿永芳嵌櫥搗斗茍糊貨謙炎塹抗抹盞講何殲午郭忿帛挾壇迄容浩趴忘岳撻左渣晝載掛奢詹納糠憑凝輕陣筑躁癢汞虱桂氟積泰鬃鋁芯凄掀摹降暴哮適隋籬吶吩操幣合絲磊汾赴碉賒希些讀己攔封星矗缺君宛配瞬庭掛親凋券望菱浮成典祥貌棄邏贈(zèng)末利嗆斌授棄宣惠瓦五惟屈傈匹州賜者瘦莆躇值我訛忠遇疙映非氖欺烴寓末愛駕掣祁斡雞兄挨鼎蘭晴酶基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng)憚醞裹艱唉秧父腰功凜乘叁揉揚(yáng)譴母

3、師檸僵頃拐辮筒絮故幣鹼奪鑷藝低俄譜彈萬莎螺烙禮荷銀犬洱診灶慮梗社康腐邊賭恤策累恨嗜檀堯手刪滾藍(lán)允稗黨色坎味膠展闌旗晤際幽戚膩攔種眾疏莽霸幣凜勢(shì)膳喳劫陋湊翔傘沁渦洪瘓禽舷寫想胺貪艾閹月大毛奏窿彰硒曠純細(xì)惡泄伎龐餐姿丫弱嗜形獅察荷報(bào)異側(cè)街互起潛撲豎巴氖轎貫?zāi)竞炐罨退簲垗u痹筋演源聯(lián)須再文頗盯撞赫雁螢聞裴脊籬登羊磕殊煩軸探踏董伙緘賺霧隸片羅俘汞漚榮耪據(jù)筒刻訟挪種妹零醋遮膽途面燦鳥擬繪攬恐籠鯨羌僳捏皖筏束良隕溯慨總屎哄摘加碟攻檬審鉤嗅飾泵棘利與塹櫥惹鵑哲棉魚四形蓄來郊氨滾李嗣事荊終械畢業(yè)論文畢業(yè)論文題題 目目 基于基于 PLCPLC 的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)學(xué) 號(hào)號(hào) 姓姓 名名 趙趙

4、明明 專業(yè)班級(jí)專業(yè)班級(jí) 學(xué)學(xué) 院院 電氣工程學(xué)院電氣工程學(xué)院 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要 近些年來，由于世界大環(huán)境的發(fā)展，各國(guó)人們水平也不斷提高。高層建筑作為城市化的產(chǎn)物也得以突飛猛進(jìn)的發(fā)展，高層建筑的發(fā)展直接帶動(dòng)了電梯的發(fā)展，電梯的變化也比較大，更新?lián)Q代也是日新月異。從目前的趨勢(shì)來看，電梯不論是在高層建筑里，還是在許多多層建筑里，電梯都是非常重要的生活工具。本文介紹的是基于 PLC 系統(tǒng)控制的電梯。由于 PLC 的特點(diǎn)，使它在近年來應(yīng)用非常廣泛，就電梯控制系統(tǒng)來說，它成功的取代了原始的繼電器控制電梯。本次控制系統(tǒng)是由 PLC 以及相應(yīng)的邏輯電路組成，具體的包括：

5、按鈕開關(guān)、行程開關(guān)、交流異步電動(dòng)機(jī)、繼電器、七段顯示數(shù)碼管、變頻器等。并使用三菱公司出產(chǎn)的 PLC 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行編程與控制。關(guān)鍵詞 可編程邏輯控制器,電梯控制,三菱 FX2N-80MRABSTRACT In recent years, as the development of the world environment, the rising level of people all over the world. The product as a city of high-rise buildings can also make a spurt of progress of developme

6、nt, the development of the high-rise building directly to the development of the elevator, the elevator changes are relatively large, renewal and change rapidly. From the current trend, elevators in high-rise building, or in many multistory building, the elevator is a very important tool for life.Th

7、is paper introduces the elevator PLC control system based on. Because of the characteristic of PLC, so it is widely used in recent years, on the elevator control system, it successfully replaced the original relay control elevator. The control system is composed of PLC and the corresponding logic ci

8、rcuit, including: button switch, travel switch, AC asynchronous motor, relay, seven digital tube display, and frequency converter. And carries on the programming and control of the system using the Mitsubishi Co production of PLC.Key Words: PLC Elevator control Mitsubishi FX2N-80MR 目錄1. 緒論.11.1 設(shè)計(jì)電梯

9、的目的.11.2 設(shè)計(jì)電梯的意義.21.3 電梯的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀.22. 電梯的總體方案設(shè)計(jì).32.1 電梯控制系統(tǒng)的組成.32.2 電梯的分類與選擇.52.2.1 按用途分類.52.2.2 按拖動(dòng)系統(tǒng)分類.52.3 電梯的工作方案設(shè)計(jì).62.3.1 電梯內(nèi)、外部部件功能設(shè)計(jì).62.3.2 電梯的工作狀態(tài).62.3.3 電梯上/下行分析.72.3.4 電梯的控制要求.72.3.5 電梯的安全系統(tǒng).83. 電梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì).93.1 電梯 PLC 的選型.93.1.1 PLC 組成及特點(diǎn).93.1.2 PLC 的接口設(shè)計(jì).103.1.3 PLC 的選擇.123.2 電梯變頻器的選型.133

10、.2.1 變頻調(diào)速在電梯中的應(yīng)用.133.2.2 變頻器對(duì)電梯的控制.143.3 電梯控制系統(tǒng)電路圖設(shè)計(jì).163.3.1 系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì).163.3.2 曳引電動(dòng)機(jī)和門電機(jī)的選擇.163.3.3 系統(tǒng)的保護(hù)電路設(shè)計(jì).183.4 顯示部分的設(shè)計(jì).193.5 井道信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì).203.5.1 井道系統(tǒng)的設(shè)計(jì).203.5.2 干簧管感應(yīng)器的設(shè)計(jì).214. 電梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).234.1 電梯控制系統(tǒng)的主流程圖.234.2 電梯控制系統(tǒng)的梯形圖.244.2.1 電梯的開門環(huán)節(jié).244.2.2 電梯的關(guān)門環(huán)節(jié).264.2.3 開關(guān)門保護(hù)及其對(duì)應(yīng)的故障顯示電路.274.2.4 樓層信號(hào)產(chǎn)生與清楚環(huán)節(jié)

11、.294.2.5 內(nèi)選信號(hào)環(huán)節(jié).304.2.6 外呼信號(hào)環(huán)節(jié).314.2.7 停層信號(hào)的產(chǎn)生與消除環(huán)節(jié).334.2.8 定向環(huán)節(jié).354.2.9 停車環(huán)節(jié).364.2.10 自動(dòng)運(yùn)行環(huán)節(jié).374.3 電梯控制系統(tǒng)的 MCGS 仿真.385總結(jié).40致 謝.41參考文獻(xiàn).421. 緒論1.1 設(shè)計(jì)電梯的目的隨著科學(xué)技術(shù)在近幾年的快速發(fā)展，我國(guó)的電梯生產(chǎn)技術(shù)同樣也是得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)各大馳名電梯公司也在不斷地進(jìn)行改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，逐步淘汰落后的技術(shù)，利用新技術(shù)生產(chǎn)更新型的電梯，電梯由兩大重要部分組成，即機(jī)械系統(tǒng)與控制系統(tǒng)，微電子技術(shù)與自動(dòng)控制理論的發(fā)展，促成了電梯的控制方式與手段均發(fā)生了很

12、大的變化，但當(dāng)前電梯拖動(dòng)仍以交流調(diào)速為主要發(fā)展方向，普通電梯控制系統(tǒng)主要有以下三種，如繼電路控制、PLC（可編程邏輯控制器）控制、微機(jī)控制，繼電器控制系統(tǒng)存在故障率高、可靠性差、控制方法不靈活，以及功耗大等一些缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)，注定著它被淘汰，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，雖然有一個(gè)強(qiáng)大的智能控制功能，但其抗干擾性非常差，系統(tǒng)設(shè)計(jì)也非常復(fù)雜，一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)，目前大家公認(rèn) PLC 比較好，因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)的可靠性、維修方便、抗干擾能力強(qiáng)、設(shè)計(jì)和調(diào)試周期短等，這些倍受人們的關(guān)注，該控制方法是最常用的控制方法，也普遍用于傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的技術(shù)改造1。PLC 控制系統(tǒng)有以下幾大優(yōu)點(diǎn),如（1）可靠性高；（

13、2）操作簡(jiǎn)單（3）設(shè)計(jì)方便靈活，PLC 不需要大量的活動(dòng)元件和連線電子元件，系統(tǒng)的維修簡(jiǎn)單，維修時(shí)間短，具有的自診斷功能對(duì)維修人員維修技能的要求降低，PLC有多種程序設(shè)計(jì)語言可供使用，容易掌握和理解，操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變量十分容易，PLC 的操作包括程序輸入和程序更改，程序的輸入直接可接顯示，更改程序的操作也可以直接根據(jù)所需要的地址編號(hào)或接點(diǎn)號(hào)進(jìn)行搜索或程序?qū)ふ?，然后進(jìn)行更改，所以，PLC 控制器在電梯業(yè)運(yùn)用非常廣泛2。1.2 設(shè)計(jì)電梯的意義現(xiàn)今國(guó)家實(shí)力不斷發(fā)展，各國(guó)人們的生活水平顯著提高，城市化程度越來越高，隨之而來，建筑業(yè)也得到迅猛發(fā)展，電梯被稱為室內(nèi)的交通工具，是隨著高層建筑的

14、發(fā)展而發(fā)展的垂直運(yùn)輸工具。電梯的應(yīng)用很廣泛，在住宅、倉(cāng)庫、工廠、商場(chǎng)、賓館以及礦井等地，都是不可或缺的。對(duì)于電梯技術(shù)的成熟與發(fā)展，電梯安全已經(jīng)被人們?cè)絹碓街匾暺饋?，若何設(shè)計(jì)出安全、高效、環(huán)保的電梯控制系統(tǒng)，不知是人們安全的保證，也是電梯業(yè)的發(fā)展方向。所以，電梯的發(fā)展足以表現(xiàn)一個(gè)國(guó)家的發(fā)展?fàn)顩r3。1.3 電梯的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀自從 1852 年來，美國(guó)紐約楊克斯的機(jī)械工程師奧的斯先生發(fā)明了世界第 1 臺(tái) 安全升降機(jī)；之后該公司又由玻璃等外觀材料制作成升降機(jī)形式的電梯；后來又生產(chǎn)出了蒸汽式與水壓式的電梯；到十七世紀(jì)九十年代，又安裝了直接的連接式的電梯；后來，電梯就發(fā)展成為了電力驅(qū)動(dòng)的了，直到現(xiàn)在，這

15、就是電梯的模型。電梯再?gòu)脑O(shè)計(jì)出以后，在國(guó)外的發(fā)展速度非常快，電梯的更新?lián)Q代也是非常迅速的，這一點(diǎn)從電梯的發(fā)展史就能看出來，各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展直接帶動(dòng)了電梯的發(fā)展，由此可知，電梯是與人們的日常生活與工作息息相關(guān)的。后來電梯在中國(guó)也得廣泛的應(yīng)用，特別是改革開放以后，我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，電梯被帶到了廣大人們?nèi)罕姷纳磉?。近年來，PLC 技術(shù)得到了快速的發(fā)展，這無疑給電梯產(chǎn)業(yè)帶來了又一次革命。PLC 技術(shù)以其安全可靠、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，使其在電梯行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，更是由于 PLC 有其他繼電器形式的系統(tǒng)無法相比的優(yōu)勢(shì)，使其已經(jīng)幾乎取代了原始的控制方式。2. 電梯的總體方案設(shè)計(jì)2.1 電梯控制系統(tǒng)的組成 樓

16、樓層層選選擇擇按按鈕鈕樓樓層層指指示示及及運(yùn)運(yùn)行行方方向向開開關(guān)關(guān)門門檢檢修修 井井道道信信號(hào)號(hào)輸輸入入門門鎖鎖及及安安全全回回路路 開開關(guān)關(guān)門門按按鈕鈕P PL LC C變變頻頻器器M上上行行外外部部按按鈕鈕對(duì)對(duì)重重內(nèi)內(nèi)部部面面板板稱稱重重設(shè)設(shè)施施轎轎廂廂 轎轎內(nèi)內(nèi)信信號(hào)號(hào)載載荷荷數(shù)數(shù)字字信信號(hào)號(hào)廳廳外外呼呼叫叫慢慢速速 快快速速 下下行行 抱抱閘閘控控制制曳曳引引機(jī)機(jī)制制動(dòng)動(dòng)器器RSTWVU三相電源 圖 2-1 電梯控制系統(tǒng)的原理圖如圖 2-1 所示，為電梯控制系統(tǒng)的原理圖，其具體的組成如以下幾點(diǎn)：（1）曳引系統(tǒng)主要的電梯動(dòng)力系統(tǒng)，由鋼絲繩，滑輪等組成，通過鋼絲繩來進(jìn)行對(duì)電梯的拖拽，是電梯

17、垂直上下的運(yùn)行。（2）導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向系統(tǒng)為轎廂的運(yùn)行提供了軌道，對(duì)轎廂和對(duì)重的自由度進(jìn)行了限制，使轎廂只能沿著導(dǎo)軌做垂直上下的運(yùn)行。（3）轎廂轎廂為電梯主要部分之一，轎廂的上下運(yùn)動(dòng)可以運(yùn)送乘客和物品。（4）門系統(tǒng)電梯的門系統(tǒng)由內(nèi)門和外門組成。內(nèi)門為轎廂的入口部分，外門為樓層的入口部分，開門機(jī)和門鎖控制門系統(tǒng)的打開與關(guān)閉。內(nèi)門只有一個(gè),外門每一層都有一個(gè)。（5）重量平衡系統(tǒng)平衡系統(tǒng)主要部分是對(duì)重，它與電梯的轎廂通過鋼絲繩連接，對(duì)重的重量可以用來平衡轎廂的重量，使電梯運(yùn)行正常。（6）電力拖動(dòng)系統(tǒng)電力拖動(dòng)系統(tǒng)主要由曳引電機(jī)構(gòu)成，電梯的運(yùn)動(dòng)拖動(dòng)電梯的上下運(yùn)行。（7）電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)對(duì)電梯的正常運(yùn)

18、行進(jìn)行控制，由各種電氣部件構(gòu)成。 （8）安全保護(hù)系統(tǒng)該部分主要保護(hù)電梯安全運(yùn)行，以及確保人身安全。（9）平層裝置平層裝置的作用是檢測(cè)電梯的位置，由兩個(gè)平層的感應(yīng)器和隔磁板組成，電梯運(yùn)動(dòng)過程中兩個(gè)隔磁板先后被隔磁板插入，分別起到減速和停車的作用。（10）停層裝置電梯在井道中運(yùn)行時(shí)，傳感器會(huì)根據(jù)平層感應(yīng)器所處的位置來判斷電梯的位置，從而來檢測(cè)并產(chǎn)生平層信。2.2 電梯的分類與選擇2.2.1 按用途分類（1）乘客電梯：主要的功能是為了運(yùn)送乘客，此類電梯基本安裝在人們活動(dòng)比較多的地方。電梯的運(yùn)行迅速，自動(dòng)化程度高。（2）住宅電梯：主要用于生活區(qū)域，此類功能強(qiáng)，不僅能乘人，還能乘輕巧的物品。（3）載貨電

19、梯：主要為了貨物的運(yùn)輸而設(shè)計(jì)，用于倉(cāng)庫和商場(chǎng)的場(chǎng)所，常有專業(yè)人員操作，此類電梯裝修簡(jiǎn)單，速度比較慢。（4）醫(yī)用電梯：主要為醫(yī)院運(yùn)輸病床所設(shè)計(jì)，根據(jù)病床的需要而設(shè)計(jì)的比較狹長(zhǎng)，通常有前后貫通的門，一般有專業(yè)人員操作。（5）雜物電梯：此類電梯可以運(yùn)送很多種物品，例如：飯店運(yùn)輸食物；辦公室運(yùn)輸文件；圖書館運(yùn)輸圖書等，一般不允許乘坐人員。（6）車用電梯：主要用于垂直運(yùn)輸車輛，現(xiàn)在多用于立體車庫等地，此類電梯設(shè)計(jì)要求結(jié)實(shí)耐用，轎箱無頂且大，載重量大。（7）觀光電梯：此類電梯的轎廂是是透明的，乘坐電梯的乘客可以觀光風(fēng)景。通常安裝于建筑物的外側(cè)。（8）船載電梯：通常按裝在大型船舶，電梯的載重量比較小。（9）

20、建筑電梯：安裝于建筑工地，用于運(yùn)輸建筑用品以及人員。（10）其他類型電梯：電梯的種類多種多樣，用途不已，差別也很大，例如：消防電梯、礦井電梯、電廠電梯等等。2.2.2 按拖動(dòng)系統(tǒng)分類（1）交流雙速的電梯（2）交流變頻調(diào)速的電梯（3）交流調(diào)壓調(diào)速的電梯 根具以上兩種分類，本次設(shè)計(jì)的電梯為垂直型的客用電梯，用交流變頻調(diào)速的方法控制電梯。2.3 電梯的工作方案設(shè)計(jì)2.3.1 電梯內(nèi)、外部部件功能設(shè)計(jì)在電梯內(nèi)部由按鈕和顯示器組成，其中按鈕包括選層和開關(guān)門按鈕；顯示器包括層數(shù)顯示和運(yùn)行方向顯示器。乘客乘坐電梯時(shí)，按下相應(yīng)的選層按鈕來選擇所去的目的地。電梯有自動(dòng)開門關(guān)門按鈕，也可以通過開門和關(guān)門按鈕來控制

21、門的狀態(tài)。內(nèi)部層數(shù)顯示器可以顯示電梯此時(shí)所在的位置。上升和下降顯示器能清楚的顯示電梯目前的運(yùn)行方向。電梯的外部的 5 個(gè)樓層設(shè)計(jì)有所不同，顯示部分都相同，有樓層顯示和方向顯示。2、3、4 層都有上選和下選按鈕，1 層和五層分別只有上選按鈕和下選按鈕。2.3.2 電梯的工作狀態(tài)（1）初始狀態(tài)下（電梯在 1 樓）呼叫指示燈都處于滅的狀態(tài)；所有顯示器都置為 1；各電梯們均處于關(guān)閉狀態(tài)；（2）運(yùn)行狀態(tài)下外部進(jìn)行呼叫，此層記憶燈記憶，控制系統(tǒng)響應(yīng)此呼叫；接到命令后，電梯運(yùn)行到該層；電梯響應(yīng)期間，各個(gè)顯示器的顯示隨之改變；電梯運(yùn)行期間，電梯門保持關(guān)閉；電梯運(yùn)行時(shí)，其它按鈕均可操作；（3）結(jié)束狀態(tài)后下電梯到

22、達(dá)目標(biāo)層后，自動(dòng)開門，經(jīng)過延遲后關(guān)門，在此期間，手動(dòng)開、關(guān)門功能同樣支持；各顯示器均顯示此層的樓層號(hào)，各指示燈均熄滅；2.3.3 電梯上/下行分析假設(shè)電梯處于上/下行時(shí)，當(dāng)其他樓層有呼叫的時(shí)候，分析如下：（1）當(dāng)呼叫層在電梯目前層之上/下目的層之下/上時(shí)，此操作有效，系統(tǒng)記憶并執(zhí)行，運(yùn)行至呼叫層之后，再依次完成相應(yīng)呼叫。（2）當(dāng)呼叫層在電梯目前層之下/上時(shí)，則電梯不響應(yīng)此呼叫，知道電梯響應(yīng)完之前命令后，才響應(yīng)當(dāng)前呼叫。2.3.4 電梯的控制要求（1）所有的按鈕的命令均有效，系統(tǒng)將記憶并執(zhí)行。（2）電梯在停泊期間，此時(shí)與之相同層有外呼命令時(shí)，電梯執(zhí)行開門操作。若非是相同層的外呼命令，則電梯會(huì)議最

23、優(yōu)的運(yùn)行原則執(zhí)行命令。（3）電梯運(yùn)行時(shí)遵守不換項(xiàng)原則例如電梯目前處在 3 樓和 4 樓中間，如果出現(xiàn)如下 3 個(gè)呼叫：3 樓上呼叫，4 樓下呼叫，4 樓上呼叫，則電梯一次響應(yīng) 4 樓上呼叫，4 樓下呼叫，3 樓上呼叫。（4）每一樓層都會(huì)有上或下的平層感應(yīng)，一層和五層分別只有下平層、上平層感應(yīng)，來感應(yīng)電梯是否到達(dá)該層。（5）每個(gè)呼叫按鈕都會(huì)有相應(yīng)的指示燈，指示燈記錄按鈕操作并保持，系統(tǒng)執(zhí)行完該命令后熄滅。（6）電梯在運(yùn)行狀態(tài)下禁止開門，電梯停泊狀態(tài)下，支持手動(dòng)開關(guān)門。（7）樓層顯示器顯示電梯當(dāng)前所在層，電梯運(yùn)行期間，其結(jié)果會(huì)不斷變化。2.3.5 電梯的安全系統(tǒng)安全窗、安全鉗、限速器、限位開關(guān)、強(qiáng)

24、迫停止開關(guān)以及極限開關(guān)是保護(hù)電梯正常運(yùn)行的重要組成部分。安全窗開在電梯轎廂的頂部，目的是有緊急情況時(shí)供乘客逃生所用，安全窗打開后，電梯被禁止運(yùn)行。安全鉗是一種機(jī)械裝置，當(dāng)電梯超速運(yùn)行和曳引鋼繩斷裂是起到保護(hù)作用，出現(xiàn)以上狀況時(shí)，就愛那個(gè)電梯夾在軌道上，避免電梯墜落。限速器也是一種機(jī)械裝置，目的是檢測(cè)電梯的運(yùn)動(dòng)速度，當(dāng)檢測(cè)到帶電梯超速時(shí)，會(huì)動(dòng)作，同時(shí)帶動(dòng)安全鉗動(dòng)作，使電梯停止運(yùn)行。上、下限位開關(guān)和上、下強(qiáng)迫停止開關(guān)以及極限開關(guān)共同保護(hù)著電梯的安全，并且依次帶動(dòng)觸發(fā)。如果電梯到達(dá)停車位置后仍然不停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)觸動(dòng)上、下限位開關(guān)，發(fā)出信號(hào)，是電梯停止運(yùn)行；若電梯仍然不停止運(yùn)動(dòng)，將會(huì)觸動(dòng)上、下強(qiáng)迫停

25、止開關(guān)，會(huì)強(qiáng)制使電梯停止運(yùn)行；若電梯仍然不停止運(yùn)行，極限開關(guān)將會(huì)被觸發(fā)，此開關(guān)控制著主電路的電源，主電路會(huì)停止工作，達(dá)到停車的目的。3. 電梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1 電梯 PLC 的選型3.1.1 PLC 組成及特點(diǎn)如圖 3-1 所示，PLC 的主要組成包括：中央處理器 CPU、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、外設(shè) I/O 接口、I/O 擴(kuò)展接口。其中中央處理器 CPU 又包括運(yùn)算器和控制器；存儲(chǔ)器又包括 RAM 和 EPROM。 控制器 運(yùn)算器 EPROM (系統(tǒng)程序） RAM （用戶程序） 電源 輸入單元 輸出單元 I/O外設(shè)接口 I/O擴(kuò)展接口中央處理器CPU存儲(chǔ)器 圖 3-1 可編程控制

26、器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 基于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的多種多樣，所以對(duì)控制的需求的差別很大。由于可編程控制器的特點(diǎn)，從而非常受工程技術(shù)人員及工人的歡迎。（1）安全可靠，很好的抗干擾的能力（2）可以用于多種場(chǎng)合，應(yīng)用靈活方便（3）程序編譯容易，應(yīng)用效果好（4）設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、安裝方便、調(diào)試容易（5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于修理（6）功能完善3.1.2 PLC 的接口設(shè)計(jì)經(jīng)過分析，以及 PLC 系統(tǒng)的各個(gè)變量的設(shè)置以及對(duì)電梯整體模型的設(shè)計(jì)可以列出電梯系統(tǒng)的的元件表，如表 3-1 所示。表 3-1 電梯系統(tǒng)的元件表元件符號(hào)名稱及作用元件符號(hào)名稱及作用KM1開門接觸器SQ19上行強(qiáng)迫停止開關(guān)KM2關(guān)門接觸器SQ20下行強(qiáng)迫停止開關(guān)SB1開門

27、按鈕3KR3 樓感應(yīng)器SB2關(guān)門按鈕4KR4 樓感應(yīng)器SB3上行啟動(dòng)按鈕5KR5 樓感應(yīng)器SB4下行啟動(dòng)按鈕6KR上部平層感應(yīng)SB5-SB91-5 樓轎廂內(nèi)選按鈕7KR下部平層感應(yīng)1SB1-4SB11-4 樓上行外呼按鈕SA基站開關(guān)2SB2-5SB22-5 樓下行外呼按鈕1HL-5HL1-5 層層樓指示燈SQ0極限開關(guān)6HL、7HL上行、下行的指示燈SQ電源開關(guān)HL6、HL7上下行指示記憶燈SQ1安全窗開關(guān)HL81 樓上呼記憶燈SQ2安全鉗開關(guān)HL92 樓上呼記憶燈SQ3限速器開關(guān)HL102 樓下呼記憶燈SQ4轎內(nèi)急停開關(guān)HL113 樓上呼記憶燈SQ5基站開關(guān)HL123 樓下呼記憶燈SQ6開門

28、到位開關(guān)HL134 樓上呼記憶燈SQ7關(guān)門到位開關(guān)HL144 樓下呼記憶燈SQ11-SQ151-5 樓廳門鎖開關(guān)HL155 樓下呼記憶燈SQ16轎門關(guān)閉到位開關(guān)HL16正常運(yùn)行指示燈SQ17上限位開關(guān)HL17門鎖指示燈SQ18下限位開關(guān)HL18報(bào)警燈JL報(bào)警鈴 如圖 3-2 所示，為 PLC 的輸入/輸出電路，由開關(guān)元件、指示燈組成，開關(guān)進(jìn)行對(duì) PLC 輸入控制，構(gòu)成輸入電路；指示燈受 PLC 輸出控制，組成輸出電路。安安全全運(yùn)運(yùn)行行K KA A2 2門門鎖鎖K KA A1 1自自動(dòng)動(dòng)檢檢修修開開門門關(guān)關(guān)門門上上行行啟啟動(dòng)動(dòng)下下行行啟啟動(dòng)動(dòng) 1 1層層內(nèi)內(nèi)選選指指示示 下下行行指指示示 上上行

29、行指指示示下下強(qiáng)強(qiáng)迫迫開開關(guān)關(guān) 上上強(qiáng)強(qiáng)迫迫開開關(guān)關(guān) 防防夾夾 超超載載 下下減減速速/ /上上平平層層 上上減減速速/ /下下平平層層 5 5樓樓下下行行 4 4樓樓下下行行 4 4樓樓上上行行 3 3樓樓下下行行 3 3樓樓上上行行 2 2樓樓下下行行 2 2樓樓上上行行 5 5樓樓內(nèi)內(nèi)選選 4 4樓樓內(nèi)內(nèi)選選 3 3樓樓內(nèi)內(nèi)選選 1 1樓樓上上行行 2 2樓樓內(nèi)內(nèi)選選 1 1樓樓內(nèi)內(nèi)選選 下下行行限限位位 上上行行限限位位 關(guān)關(guān)門門到到位位 開開門門到到位位 基基站站 低低速速高高速速 下下行行 上上行行 開開門門 關(guān)關(guān)門門 1 1樓樓上上呼呼記記憶憶 5 5層層內(nèi)內(nèi)選選指指示示 4 4

30、層層內(nèi)內(nèi)選選指指示示 3 3層層內(nèi)內(nèi)選選指指示示 2 2層層內(nèi)內(nèi)選選指指示示 2 2樓樓上上呼呼記記憶憶 5 5樓樓下下呼呼記記憶憶 4 4樓樓下下呼呼記記憶憶 4 4樓樓上上呼呼記記憶憶 3 3樓樓下下呼呼記記憶憶 3 3樓樓上上呼呼記記憶憶 2 2樓樓下下呼呼記記憶憶 F FU U2 2K KM M2 2K KM M1 11 1S SQ Q2 22 20 0V VF FU U3 31 12 2V VX X0 0Y Y0 0C CO OM MX X4 41 1X X4 40 0X X3 37 7X X3 36 6X X3 33 3X X3 32 2X X3 31 1X X3 30 0X X2

31、 27 7X X2 26 6X X2 25 5X X2 24 4X X2 23 3X X2 22 2X X2 21 1X X2 20 0X X1 17 7X X1 16 6X X1 15 5X X1 14 4X X1 13 3X X1 12 2X X1 11 1X X1 10 0X X7 7X X6 6X X5 5X X4 4X X3 3X X2 2 X X1 1C CO OM MY Y3 34 4Y Y3 33 3Y Y3 32 2Y Y3 31 1C CO OM MY Y3 30 0Y Y2 27 7Y Y2 26 6Y Y2 25 5Y Y2 24 4Y Y2 23 3Y Y2 22 2

32、Y Y2 21 1Y Y2 20 0Y Y1 17 7Y Y1 16 6Y Y1 15 5Y Y1 14 4Y Y1 13 3Y Y1 12 2C CO OM MY Y1 11 1Y Y1 10 0Y Y7 7Y Y6 6Y Y5 5Y Y4 4Y Y3 3Y Y1 1Y Y2 2K KM M1 1K KM M2 2門門鎖鎖燈燈正正常常運(yùn)運(yùn)行行指指示示報(bào)報(bào)警警燈燈 報(bào)報(bào)警警鈴鈴S S1 1S S4 4S S3 3S S2 2l l1 1l l3 3l l2 2T TS SR R F FR RM M1 13 3 曳曳引引電電機(jī)機(jī)W WV VU U變頻器S SQ Q0 0S SC CB BA AY

33、 Y6 6Y Y0 07 74 4H HC C1 13 38 8PLCN NL LN NL LA AC C 2 22 20 0V VS SA AA AC CS SC CM MA A零零速速輸輸出出（抱抱閘閘）F FU U1 1 圖 3-2 PLC 的輸入/輸出電路本次設(shè)計(jì)為基于五層五站式電梯的設(shè)計(jì)，由于在電梯的變量中，開關(guān)量的原件比較多，而模擬量的相對(duì)來說較少，電梯控制系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)的要求來說也很一般，所以，市場(chǎng)上一般的 PLC 都可以滿足這個(gè)要求，基于三菱公司的 PLC 操作簡(jiǎn)單、接個(gè)便宜、體積較小等原因，我對(duì)本次設(shè)計(jì)的 PLC選擇三菱旗下的 FX2N系列 PLC。3.1.3 PLC 的選擇三菱

34、 FN 系列的 PLC 與其他品牌的 PLC 相比有很多優(yōu)點(diǎn)。三菱系列的PLC 相對(duì)來說屬于小型 PLC,價(jià)格便宜，但是功能很強(qiáng)大。在編程方面，雖然沒有西門子擴(kuò)展性強(qiáng)，可是編程簡(jiǎn)單也成為他的優(yōu)點(diǎn)。在當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展情況來看，三菱 FN 系列 PLC 已經(jīng)能滿足很多方面的使用。三菱 PLC 采用了一類的可編程的存儲(chǔ)器，可以將程序儲(chǔ)存到內(nèi)部，來執(zhí)行順序控制、邏輯運(yùn)算、計(jì)數(shù)、定時(shí)、和算術(shù)操作等指令，這些指令時(shí)面向用戶的，能通過模擬和數(shù)字輸入/輸出來控制各類的機(jī)械設(shè)施和生產(chǎn)過程。三菱 FN 系列的 PLC，內(nèi)部存在編程軟元件，它樂意支持機(jī)型編程語言，即使這樣，它與真實(shí)的元件也有很大差別。FN 系列的模塊

35、中，F(xiàn)X2N系列PLC 是最好的，它的速度快、功能強(qiáng)、控制全面。基于三菱 PLC 的眾多優(yōu)點(diǎn)，所以選擇三菱 FX2N系列 PLC。FN 系列的 PLC 在梯形圖中的編程元件的名字組成為字母加數(shù)字，表示的意思為元件的類型及元件號(hào)，例如：X1、M100。輸入與輸出的數(shù)字部分為八進(jìn)制編排，如表 3-2 所示，為 FX2N 系列接口點(diǎn)數(shù)。 表 3-2 為 FX2N 系列接口點(diǎn)數(shù)型號(hào)FX2N-16MFX2N-32MFX2N-48MFX2N-64MFX2N-80MFX2N-128M輸入X0-X78 點(diǎn)X0-X1716 點(diǎn)X0-X2724 點(diǎn)X0-X3732 點(diǎn)X0-X4740 點(diǎn)X0-X7764 點(diǎn)輸出Y

36、0-Y78 點(diǎn)Y0-Y1716 點(diǎn)Y0-Y2724 點(diǎn)Y0-Y3732 點(diǎn)Y0-Y4740 點(diǎn)Y0-Y7764 點(diǎn)根據(jù)本次設(shè)計(jì)的輸入/輸出電路可知輸入/輸出接口分別為 34 個(gè)和 29個(gè)，所以可以選擇 FX2N-80MR 的 PLC 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。PLC 的參數(shù)如表 3-3所示。 表 3-3 PLC 的參數(shù)表輸入輸出模型I/O 總數(shù)數(shù)目類型數(shù)目類型FX2N-80MR8040漏型40繼電器3.2 電梯變頻器的選型3.2.1 變頻調(diào)速在電梯中的應(yīng)用利用電動(dòng)機(jī)交流變頻是技術(shù)來控制電梯的優(yōu)點(diǎn)突出，它的節(jié)能省電功能響應(yīng)者國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和節(jié)能減排戰(zhàn)略，使電梯逐步走向綠色化。交流變頻技術(shù)也可以充分的

37、提高產(chǎn)品的質(zhì)量，充分的改善周圍的環(huán)境。另外，由于變頻調(diào)速這項(xiàng)技術(shù)本身的發(fā)展，也充分的帶動(dòng)了與之相關(guān)的其他行業(yè)的發(fā)展,比如其在電梯技術(shù)中的發(fā)展。以前的電梯進(jìn)行調(diào)速使非常麻煩的，會(huì)在電梯的主電路中串聯(lián)電阻和電感，當(dāng)需要調(diào)速時(shí)，會(huì)利用接觸器來改變串聯(lián)電阻的阻值，通過改變電路中的阻值來控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。這種改變阻值的方法可靠性低，原件容易出現(xiàn)故障，降低電梯的安全性。變頻調(diào)速在電梯中應(yīng)用有很多特點(diǎn)，簡(jiǎn)單介紹以下幾點(diǎn)：（1）電梯的升降主要靠電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行方向的改變，在使用變頻調(diào)速的電梯中，控制的是異步電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)相比于直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)也比較顯著。例如，異步電動(dòng)機(jī)的體

38、積小、所占的地方小、簡(jiǎn)單易操作、比較可靠、間隔便宜等。（2）電梯的變頻調(diào)速的技術(shù)非常先進(jìn)，其中包含了 SPWM 技術(shù)，對(duì)電梯的改善效果有很大的提高，電梯的安全性得到保障的前提下，是乘坐電梯的乘客感覺更加舒適、更加自然，僅僅基于這個(gè)效果就能使交流調(diào)速技術(shù)在電梯中廣泛應(yīng)用。（3）這種技術(shù)出了自身性能外，節(jié)能減排效果也非常明顯。電梯和空調(diào)作為兩個(gè)最好能的設(shè)施，對(duì)資源的占有率比較大，如果能讓這個(gè)最大耗能的設(shè)施節(jié)約能源，減小開支，那么這個(gè)作用就太大了。3.2.2 變頻器對(duì)電梯的控制在電梯控制系統(tǒng)中，曳引電動(dòng)機(jī)控制著電梯的上升與下降，在上升與下降的過程中不時(shí)恒定速度不變的，乘坐電梯時(shí)都希望電梯會(huì)比較舒適自

39、然，所以就要對(duì)電梯的啟動(dòng)、運(yùn)行、停止進(jìn)行調(diào)速控制，使電梯起步時(shí)有一個(gè)加速狀態(tài)；停止時(shí)有一個(gè)減速狀態(tài)，這樣會(huì)使乘客乘坐電梯時(shí)不會(huì)有暈電梯的按覺。最重要的是其可靠性差，設(shè)備容易損壞，不易維修，乘客的安全受到很大威脅。電梯的上行、下行、調(diào)速都受到變頻器的控制。乘坐電梯是，我們都希望電梯會(huì)比較舒適自然，所以就要對(duì)電梯的啟動(dòng)、運(yùn)行、停止進(jìn)行調(diào)速控制，使電梯起步時(shí)有一個(gè)加速狀態(tài)；停止時(shí)有一個(gè)減速狀態(tài)，這樣會(huì)使乘客乘坐電梯時(shí)不會(huì)有暈電梯的按覺。為了使乘坐電梯的乘客有舒適感，所以電梯的速度就采用了“S”型的運(yùn)行狀態(tài)，將速度轉(zhuǎn)換為頻率曲線，如圖 3-3 所示。 圖 3-3 電梯運(yùn)行頻率變化曲線當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)

40、上升或下降后，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出高速運(yùn)行的信號(hào)，此時(shí)變頻器收到信號(hào)，由 0Hz 至 50Hz 啟動(dòng)開始，設(shè)置啟動(dòng)時(shí)間為 1S,運(yùn)行過程中會(huì)以恒定的 50Hz 的頻率運(yùn)行；當(dāng)收到減速信號(hào)后，控制系統(tǒng)會(huì)發(fā)出低速運(yùn)行信號(hào)，變頻器接收到低速信號(hào)后，變?yōu)榈退兕l率運(yùn)行，設(shè)置低速頻率為 6Hz，由 50Hz 裝換到 6Hz 的時(shí)間設(shè)置為 1S， ；當(dāng)有平層信號(hào)發(fā)出時(shí)，變頻器的頻率會(huì)由 6HZ 變到 0，電梯停車。為了達(dá)到平穩(wěn)運(yùn)行的目的，曳引電動(dòng)機(jī)用變頻器控制，控制變量上，控制難度小，變頻器應(yīng)選擇操作簡(jiǎn)單，可靠性好，價(jià)格便宜。所以選擇歐姆龍系列變頻器，型號(hào)為 3G3JV，其主要參數(shù)如表 3-4 所示 。表 3-4 3

41、G3JV 變頻器參數(shù)品牌型號(hào)供電電壓額定電壓（V）額定功率（KW）歐姆龍3G3JV低壓AC3800.75 S S1 1S S4 4S S3 3S S2 23G3JVA AC CS SC CM MA AR RW WV VU UT TS S接PLC接抱閘 圖 3-4 變頻器接線圖3.3 電梯控制系統(tǒng)電路圖設(shè)計(jì)3.3.1 系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)如圖 3-5 所示，曳引電動(dòng)機(jī)為雙速籠型異步電動(dòng)機(jī)， 。KM1 和 KM2 是兩個(gè)接觸器控制電動(dòng)機(jī)開門和低速關(guān)門運(yùn)行的，兩個(gè)電動(dòng)機(jī)同是接在三相電源上，對(duì) KM1 與 KM2 會(huì)控制電梯門的打開與關(guān)閉?？刂浦麟娐返娜嚯姺謩e為 U、V、W，U、V、W 是通過變頻器轉(zhuǎn)換

42、的電源，電源之后先后接有電源開關(guān) SQ 和極限開關(guān) SQ0，SQ 的作用是切斷電源的打開與關(guān)閉。極限開關(guān)SQ0 的作用是極限控制，當(dāng)電梯到達(dá)一樓平層與五樓平層時(shí)還不停止運(yùn)行，就會(huì)觸發(fā) SQ0，強(qiáng)制電梯停止運(yùn)行。 S SQ Q0 0F FR RM M1 13 3 L L3 3L L1 1L L2 2F FU U1 1 M M2 23 3 K KM MK KM M2 21 12 21 1F FR R曳曳引引電電機(jī)機(jī) 門門電電機(jī)機(jī)S SQ Q 變頻器T TS SR RW WV VU US S2 2S S5 5Y Y3 3Y Y2 2Y Y1 1Y Y0 0 圖 3-5 電梯控制的主電路圖3.3.2

43、曳引電動(dòng)機(jī)和門電機(jī)的選擇曳引電動(dòng)機(jī)是控制電梯上下運(yùn)行的設(shè)施，根據(jù)電梯實(shí)際應(yīng)用時(shí)工作狀態(tài)的考慮可知，電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)是短時(shí)的，啟動(dòng)和停止的頻率較高，對(duì)于如此頻繁的啟動(dòng)于制動(dòng)，對(duì)電機(jī)本身的硬件考研非常大。為了滿足以上等要求，選擇交流雙速異步電動(dòng)機(jī)。此種電動(dòng)機(jī)和鼠籠型電動(dòng)機(jī)相似，雙速電機(jī)比鼠籠型電動(dòng)機(jī)多了一套繞組而由雙套繞組，分別為高、低速繞組。 (4-1)pfn601 (4-2)psfn)1 (6024-1、4-2 分別為計(jì)算轉(zhuǎn)速的的表達(dá)式，由公式可知，異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速 n 可由磁極對(duì)數(shù) p 控制，n 隨著 p 的增大而減小。 設(shè)計(jì)電梯的基本參數(shù)如表 3-5 所示 表 3-5 設(shè)計(jì)電梯的參數(shù)額定

44、載重（kg）額定速度（m/s）平衡系數(shù)（Kp）總傳動(dòng)效率100010.450.8 （4-3）1021pKVQP式中：P電機(jī)功率（kw） ；Q電梯的額定載重（kg） ；V電梯的額定運(yùn)行速度（m/s） ；Kp電梯的平衡系數(shù)； 曳引機(jī)的傳動(dòng)總效率。根據(jù)參數(shù)表中的數(shù)據(jù)以及公式 4-3 所計(jì)算出的結(jié)果可以選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)。根據(jù)計(jì)算選擇 YD160L-8/4 交流雙速異步電機(jī)，參數(shù)如表 4-8 所示， 外觀如圖 4-12。 表 3-6 YD160L-8/4 交流雙速異步電機(jī)參數(shù)型號(hào)類型額定功率(KW)額定電壓(V)額定轉(zhuǎn)速r/minYD160L-8/4三相異步電動(dòng)機(jī)7/11380730-1460門電機(jī)也采

45、用三相交流電源的異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)是短時(shí)的，啟動(dòng)和停止的頻率較高，對(duì)于如此頻繁的啟動(dòng)于制動(dòng)，非?？简?yàn)電動(dòng)機(jī)絕緣材料的等級(jí)和起動(dòng)的慣性及機(jī)械強(qiáng)度。門電機(jī)不會(huì)有這么大的強(qiáng)度，也不需要有向曳引電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)的慣性和機(jī)械強(qiáng)度。作為門電動(dòng)機(jī)，開門和關(guān)門的頻率也使非常大的，所以在電動(dòng)機(jī)的選擇上也同樣會(huì)考慮其絕緣材料的等級(jí)以及使用頻率小等的因素，故也選擇于曳引電動(dòng)機(jī)同一系列的電動(dòng)機(jī)，功率比曳引電動(dòng)機(jī)小。門電動(dòng)機(jī)選擇 YD132M-8/4 的電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)如表 3-7 所示。表 3-7 YD132M-8/4 交流異步電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)型號(hào)類型額定功率(KW)額定電壓(V)額定轉(zhuǎn)速r/minYD132

46、M-8/4三相異步電動(dòng)機(jī)3/4.5380720-14403.3.3 系統(tǒng)的保護(hù)電路設(shè)計(jì)如圖 3-6 所示，門鎖繼電器 KA1 由所有的門鎖開關(guān)組成，開關(guān)的通斷控制著電梯的運(yùn)行，所有開關(guān)都接通時(shí)，電梯才正常運(yùn)行。安全運(yùn)行電路由所有的安全開關(guān)組成。 SQ11KA1KA2FR2FR1SQ12SQ13SQ14SQ15SQ16SQ1SQ2SQ3SQ4SQ17SQ18SQ19SQ20 門鎖 安全運(yùn)行電路圖 3-6 保護(hù)電路電路圖3.4 顯示部分的設(shè)計(jì)電梯內(nèi)部顯示部分如圖 3-7 所示，電梯的顯示部分包括內(nèi)顯示部分和外顯示部分。內(nèi)顯示部分和外顯示部分略有不同。當(dāng)乘客需要乘坐電梯時(shí)，只需要在外部按下上或下按鈕

47、就可以了，不需要按選擇樓層按鈕，控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)乘客所登記的記錄來定向并以最優(yōu)的方式運(yùn)行，所以外部顯示只有上和下按鈕。但是一樓和五樓是不同的，由于一樓只能上，五樓只能下，所以一樓只設(shè)置向上按鈕，五樓只設(shè)置向下按鈕。電梯內(nèi)部的顯示部分也成為轎廂顯示。轎廂內(nèi)有一至五層的按鈕、手動(dòng)開門和手動(dòng)關(guān)門、樓層顯示器、上下方向顯示器。通過一至五層的按鈕，乘客可以按下自己想去的樓層。當(dāng)電梯門關(guān)閉或是打開過程中，乘客可以進(jìn)行手動(dòng)的開門與關(guān)門，來改變電梯門原有的狀態(tài)。樓層顯示器與方向顯示器和廳外的顯示器作用是一樣的，都是狀態(tài)顯示。1 15 54 43 32 2圖 3-7 電梯內(nèi)部顯示模塊 a ag gf fe ed

48、dc cb b圖 3-8 七段數(shù)碼顯示示意圖樓層的顯示是由七段顯示數(shù)碼管組成，PLC 通過譯碼器連接七段顯示數(shù)碼管，從而把數(shù)據(jù)傳輸給顯示屏，PLC 輸出的是 BCD 碼，即“8421”編碼，此編碼不能被數(shù)碼管直接使用，所以要通過譯碼器進(jìn)行裝換。譯碼器的A、B、C、S 分別就接 Y31 至 Y34，Y0 至 Y6 分別接在七段顯示數(shù)碼管的 a至 g。譯碼器的引腳圖如圖。一至五層的轉(zhuǎn)換結(jié)果如 3-8 表所示。A AY Y7 7Y Y6 6Y Y5 5Y Y4 4Y Y3 3Y Y2 2Y Y1 1Y Y0 0S SC CB B74HC138c cb ba aA AY Y3 34 4Y Y3 33

49、3Y Y3 32 2Y Y3 31 1g gf fe ed d圖 3-9 譯碼器 表 3-8 數(shù)碼管顯示表ABCDEFG一樓0110000二樓1101101三樓1111001四樓1110001五樓10110113.5 井道信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.5.1 井道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)如圖 3-10 所示，為電梯井道系統(tǒng)的示意圖，電梯在正常運(yùn)行工作中，會(huì)隨時(shí)提供它目前所處的位置，來告訴乘坐電梯的乘客和正在等電梯的乘客。我們可以通過傳感器來知道電梯所在的位置和運(yùn)行方向，干簧管可以滿足這樣的要求。干簧管傳感器相對(duì)于其他的的傳感器來說，還是比較有保證的，安全可靠。將干簧管傳感器安裝在電梯的頂部，井道中每層都安裝一個(gè)隔磁板，電

50、梯運(yùn)行過程中，隔磁板就會(huì)插入干簧管感應(yīng)器，來判斷電梯所在的層數(shù)。電梯抱死時(shí)，會(huì)達(dá)到平層位置，平層位置的含義是電梯停止運(yùn)行時(shí)，門廳的地面和轎廂的底在同一平面上。平層基本都有規(guī)定的尾差范圍，一般規(guī)定內(nèi)外平面的差不大于 5mm，電梯平層的過程是先減速，減速過后再停車，之后發(fā)出信號(hào)開門，這樣會(huì)使乘客的舒適度大大提高。15432 1 對(duì)重 2 隔磁板 3 上平層感 4 下平層感應(yīng) 5 轎廂 圖 3-10 井道示意圖3.5.2 干簧管感應(yīng)器的設(shè)計(jì)干簧管感應(yīng)器是用來檢測(cè)轎廂位置的，所有也會(huì)稱之為選層器。本次設(shè)計(jì)的樓層檢測(cè)器是干簧管感應(yīng)器，干簧管是利用磁場(chǎng)來接通于斷開開關(guān)的裝置。干簧管感應(yīng)器要設(shè)置在轎廂的頂部

51、，可以檢測(cè)出電梯所在的位置和發(fā)出減速于平層信號(hào)，可以說它是井道部分最重要的設(shè)備之一了。 165342 1 干簧管 2 常閉觸點(diǎn) 3 轉(zhuǎn)換觸點(diǎn) 4 常開觸點(diǎn) 5 永久磁鐵 6 隔磁 圖 3-11 干簧管感應(yīng)器如圖 3-10 所示，為干簧管感應(yīng)器，感應(yīng)器呈“U”型。當(dāng)“U”型內(nèi)沒有隔磁板插入時(shí)，在永久磁鐵的磁場(chǎng)作用下， 2 和 3 連接，當(dāng)在“U”型感應(yīng)器內(nèi)插入隔磁板后，永磁鐵通過空氣會(huì)和隔磁板形成一個(gè)閉合的回路，在失去磁場(chǎng)的作用下，干簧管的簧片因?yàn)橛袕椥?，所以此時(shí) 2 和 3 斷開， 3 和 4 回接通。本次設(shè)計(jì)是將干簧管感應(yīng)器放置在電梯轎廂的頂部，將隔磁板放在電梯的井道內(nèi)，利用兩個(gè)干簧管感應(yīng)器

52、來判斷電梯的位置，以及電梯減速和制動(dòng)的時(shí)間。干簧管相對(duì)于其他類機(jī)械開關(guān)來說有很多優(yōu)點(diǎn)，如構(gòu)造簡(jiǎn)潔、反應(yīng)快、占空小、工作時(shí)間長(zhǎng)；相對(duì)于其他電子開關(guān)來說，它的抗負(fù)載沖擊能力比較強(qiáng)，工作可靠、性能好。此次設(shè)計(jì)的感應(yīng)器選擇 YG-1 永磁感應(yīng)器。簡(jiǎn)介見表 3-9 所示。 表 3-9 永磁感應(yīng)器參數(shù)表型號(hào)電流方式電壓（V）機(jī)械壽命控制方式Y(jié)G-1直流380 以下12 萬磁場(chǎng)4. 電梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1 電梯控制系統(tǒng)的主流程圖 電梯控制系統(tǒng)的主流程圖如圖所示，由初始狀態(tài)到運(yùn)行結(jié)束等三種狀態(tài)，這三種狀態(tài)包括：初始狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行結(jié)束狀態(tài)。通過主流程圖可以清晰的顯示出電梯運(yùn)行及控制的狀態(tài)。主流程圖如

53、圖 4-1 所示。初始化等待廳門或轎廂呼叫確認(rèn)本層與目標(biāo)層 目標(biāo)層與本層是否同層 電梯選項(xiàng) 電梯運(yùn)行 電梯啟動(dòng) 樓層檢測(cè) 目標(biāo)層 電梯制動(dòng) 平層檢測(cè) 電梯減速 開門 關(guān)門 延時(shí) 有運(yùn)行呼叫 停止 上電Y YN NN NN NN NY YY YY Y 樓層檢測(cè) 樓層是否變化 送入七段數(shù)碼管顯示 信號(hào)保持Y YN N 圖 4-1 電梯控制系統(tǒng)主流程圖 4.2 電梯控制系統(tǒng)的梯形圖4.2.1 電梯的開門環(huán)節(jié)（1）初始開門此時(shí)，電梯沒有運(yùn)行，工作人員進(jìn)行開啟電梯，將電梯鎖 SA2（X10）打開，電梯接通電源，系統(tǒng)開始運(yùn)行程序，電梯門會(huì)自動(dòng)打開，進(jìn)行正常工作。（2）檢修開門接通 X3，電梯處于檢修狀態(tài)下

54、，只能進(jìn)行手動(dòng)開關(guān)門，按下開門按鈕開門、按關(guān)門按鈕關(guān)門。（3）呼叫開門如果沒有新的命令時(shí)，電梯將會(huì)停在該層不動(dòng)，處于待命狀態(tài)；當(dāng)有人在此層進(jìn)行呼叫時(shí)，電梯門會(huì)打開，隨后根據(jù)命令運(yùn)行。（4）關(guān)門時(shí)重新開門當(dāng)電梯關(guān)門過程中，如果有乘客需要進(jìn)/出電梯，會(huì)選擇重新開門，只需按下開門按鈕 X4，即可重新打開電梯門。（5）自動(dòng)停層開門電梯到達(dá)命令層時(shí)，接到平層指令機(jī)會(huì)停止運(yùn)行，此時(shí) M140 接通，電梯門打開。（6）故障開門當(dāng)電梯超載時(shí)，X36 會(huì)接通，電梯門會(huì)重新打開；當(dāng)關(guān)門過程中，如果有東西夾到電梯門時(shí)，電梯門會(huì)關(guān)不上，開關(guān) X37 接通。（7）禁止開門電梯運(yùn)行時(shí)，是禁止電梯門打開的。開門程序的梯形圖

55、如圖 4-2 所示。流程圖如圖 4-3 所示。圖 4-2 開關(guān)門程序 停層信號(hào) 停層開門 響應(yīng) 關(guān)門開門延時(shí)關(guān)門到位 NY開門到位圖 4-3 開關(guān)門程序流程圖4.2.2 電梯的關(guān)門環(huán)節(jié)（1）停用關(guān)門需要結(jié)束電梯運(yùn)行時(shí)，把電梯開到基站，乘客離開電梯后，電梯門自動(dòng)關(guān)閉，用鑰匙關(guān)閉 SA2，此時(shí)電梯和 PLC 都斷電而停止工作。（2）自動(dòng)關(guān)門電梯開門后，會(huì)有一段時(shí)間的延時(shí)，延時(shí)時(shí)間到到后，電梯制動(dòng)關(guān)門。（3）檢修關(guān)門電梯檢修過程中，只能手動(dòng)關(guān)門。（4）提前關(guān)門在電梯延時(shí)關(guān)門時(shí)，如果需要提前關(guān)門，只需按下 X5 就可以實(shí)現(xiàn)。（5）禁止關(guān)門當(dāng)電梯超重時(shí)，電梯門禁止關(guān)閉。電梯關(guān)門梯形圖如 4-4 所示。圖

56、 4-4 關(guān)門梯形圖4.2.3 開關(guān)門保護(hù)及其對(duì)應(yīng)的故障顯示電路在電梯關(guān)門時(shí)，有很多原因會(huì)只是電梯門關(guān)不上。電梯門不能關(guān)閉時(shí)就會(huì)重新打開，如果故障不能清除，電梯門會(huì)多次重復(fù)操作，可能會(huì)損壞電梯。所以對(duì)電梯進(jìn)行設(shè)計(jì)，重復(fù)開關(guān)門 5 次后，電梯就會(huì)停止運(yùn)動(dòng)。樓層顯示會(huì)出現(xiàn) 0 和 2 交替，知道恢復(fù)正常。 關(guān)門信號(hào) 延時(shí) 關(guān)門 關(guān)門到位 NY 開門返回圖 4-5 開關(guān)門保護(hù)流程圖梯形圖如圖 4-6 至 4-9 所示。 圖 4-6 重復(fù)開關(guān)門電路梯形圖圖 4-7 故障顯示梯形圖當(dāng) KA2 斷開時(shí)，故障顯示 0 和 1 交替，如圖所示 圖 4-8 主控及復(fù)位梯形圖 圖 4-9 故障顯示梯形圖4.2.4

57、 樓層信號(hào)產(chǎn)生與清楚環(huán)節(jié)當(dāng)電梯在某一樓層時(shí)，樓層顯示器會(huì)顯示該層的號(hào)碼。每上升一層會(huì)加一，每下降一層會(huì)減一。用 D200 來表示電梯的樓層數(shù)，PLC 通過譯碼器來與顯示數(shù)碼管連接，從而顯示出樓層數(shù)。梯形圖如圖 4-10 所示。 當(dāng)前樓層信號(hào) 樓層減1樓層加1 樓層輔助信號(hào)確定樓層開始返回上行NY圖 5-10 樓層信號(hào)產(chǎn)生與消除流程圖 圖 4-11 樓層信號(hào)產(chǎn)生與消除梯形圖4.2.5 內(nèi)選信號(hào)環(huán)節(jié)轎廂的內(nèi)部有 1-5 樓的選擇按鈕，乘客按下選選擇按鈕是，相應(yīng)的只是等點(diǎn)亮并保持，電梯響應(yīng)命令。當(dāng)電梯到達(dá)選擇的樓層后，之前的選擇信號(hào)別清楚，指示燈也隨之熄滅。程序梯形圖如圖 4-13 所示。轎廂按鈕呼

58、叫平層層呼叫指示燈滅接近平層反饋信號(hào)PLC存儲(chǔ)上行或下行信號(hào) 層呼叫指示燈亮 圖 4-12 內(nèi)選信號(hào)流程圖 圖 4-13 內(nèi)選信號(hào)環(huán)節(jié)梯形圖4.2.6 外呼信號(hào)環(huán)節(jié)電梯廳門處有呼叫裝置，當(dāng)乘客進(jìn)行呼叫后，電梯將呼叫命令記憶。只有電梯運(yùn)行條件滿足一下兩條件時(shí)，電梯系統(tǒng)才會(huì)相應(yīng)命令：（1）電梯到達(dá)該層；（2）選擇方向與電梯運(yùn)行方向相同。電梯相應(yīng)命令后會(huì)清楚命令記憶，并熄滅只是燈。外呼信號(hào)環(huán)節(jié)梯形圖如圖 4-15 所示。門廳按鈕呼叫平層層呼叫指示燈滅接近平層反饋信號(hào)PLC存儲(chǔ)上行或下行信號(hào) 層呼叫指示燈亮 圖 4-14 外呼信號(hào)流程圖 圖 4-15 外呼信號(hào)環(huán)節(jié)梯形圖4.2.7 停層信號(hào)的產(chǎn)生與消除

59、環(huán)節(jié)電梯接收到停層信號(hào)后，才會(huì)制動(dòng)停車，每一層的廳層信號(hào)由一個(gè)輔助信號(hào)確定，將 M150-M154 確定為 1-5 層的廳層輔助信號(hào)。電梯下到一層時(shí)會(huì)在一樓停層；電梯上到五層時(shí)會(huì)在五樓停層，其他三層的停層信號(hào)會(huì)根據(jù)電梯運(yùn)行的方向和轎廂所處的位置確定。流程圖如圖 4-16 所示，梯形圖如圖 4-17 所示。 確定當(dāng)前層當(dāng)前層與目標(biāo)層是否相同停層且熄滅記憶燈返回開始YN圖 4-16 停層信號(hào)的產(chǎn)生與消除環(huán)節(jié)流程圖 圖 4-17 停層信號(hào)的產(chǎn)生與消除環(huán)節(jié)梯形圖4.2.8 定向環(huán)節(jié)在自動(dòng)運(yùn)行條件下，電梯可以定向上行，也可以定向下行。電梯在待命狀態(tài)下，會(huì)根據(jù)所接受的內(nèi)部和外部、自己所處的位置來確定是上行

60、還是下行。檢修狀態(tài)時(shí)，只能根據(jù)上行或是下行按鈕來控制運(yùn)動(dòng)方向。無需定向。流程圖如圖 4-18 所示。梯形圖如圖 4-19 所示。開始初始化是否自動(dòng)運(yùn)行內(nèi)外信號(hào)比較是否最優(yōu)定向返回手動(dòng)定向YNNY圖 4-18 定向環(huán)節(jié)流程圖 圖 4-19 定向環(huán)節(jié)梯形圖4.2.9 停車環(huán)節(jié)上、下平層感應(yīng)器的位置變化會(huì)給系統(tǒng)發(fā)出減速信號(hào)與停層信號(hào)。期間電梯的每個(gè)狀態(tài)都要受到各種信號(hào)的控制。本設(shè)計(jì)中，上下平層信號(hào)會(huì)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)。流程圖如圖 4-20 所示。程序的梯形圖如圖 4-21 所示。 開始定向是否上行向上運(yùn)行下平層信號(hào)停車返回向下運(yùn)行YNNY上平層信號(hào)YN圖 4-20 定向環(huán)節(jié)流程圖 圖 4-21 停車環(huán)節(jié)

61、梯形圖4.2.10 自動(dòng)運(yùn)行環(huán)節(jié)自動(dòng)運(yùn)行環(huán)節(jié)有如下兩種情況：（1）自動(dòng)運(yùn)行環(huán)節(jié)中啟動(dòng)加速；（2）自動(dòng)運(yùn)行環(huán)節(jié)中穩(wěn)定運(yùn)行。程序梯形圖如圖 4-22 所示。 圖 4-22 自動(dòng)運(yùn)行環(huán)節(jié)梯形圖4.3 電梯控制系統(tǒng)的 MCGS 仿真打開組態(tài)軟件，新建用戶窗口，在用戶窗口界面上設(shè)計(jì)電梯的模型。電梯的整體模型包括門廳控制部分、轎廂內(nèi)部控制部分以及控制室部分。其中門廳部分有廳門、樓層顯示器、運(yùn)行方向顯示器、選擇按鈕。交箱內(nèi)部控制部分有樓層顯示器、運(yùn)行方向顯示器、樓層選擇按鈕、手動(dòng)開關(guān)門按鈕?？刂剖矣袌?bào)警控制裝置。電梯模型如圖 4-23 所示。 圖 4-23 電梯模型模型設(shè)計(jì)完成之后，就要對(duì)相應(yīng)的變量進(jìn)行設(shè)計(jì)

62、，以至于組態(tài)界面各個(gè)部分能相互作用與控制，使之動(dòng)起來。組態(tài)界面各部分變量設(shè)計(jì)完成之后要進(jìn)行循環(huán)策略的設(shè)計(jì)。包括外部門控制、內(nèi)部選層控制、內(nèi)部開關(guān)門控制、上運(yùn)行、下運(yùn)行、上調(diào)用、下調(diào)用以及報(bào)警。循環(huán)策略部分如圖 4-24 所示。 圖 4-24 循環(huán)策略部分5總結(jié)通過本次對(duì)電梯整體模型設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件的設(shè)計(jì)以及最后的仿真，基本達(dá)到了對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。設(shè)計(jì)初期選擇了用 PLC 對(duì)電梯系統(tǒng)進(jìn)行控制，開始只是查資料了解到控制系統(tǒng)選擇 PLC 的優(yōu)點(diǎn)，在后期的設(shè)計(jì)中，充分的認(rèn)識(shí)到它的正確性。PLC 的功能強(qiáng)大、運(yùn)用靈活，使設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便的很多。三菱 FX2N 系列的 PLC 在對(duì)梯形圖編寫與仿真時(shí)的功能也非

63、常的優(yōu)越，寫梯形圖時(shí)操作簡(jiǎn)單，仿真明了，讓我編寫程序與檢查結(jié)果時(shí)很方便。此次設(shè)計(jì)也有不足之處，由于對(duì)變頻器了解甚少，所以對(duì)其功能的開發(fā)不夠，對(duì)變頻器的利用率也不足。許多地方還是在用行程開關(guān)，沒有更好的用好傳感器。在以后的學(xué)習(xí)與工作中應(yīng)繼續(xù)研究相關(guān)方面的知識(shí)，不斷提高自己的能力水平。致 謝 經(jīng)過幾個(gè)月來的學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì) ，終于完成本人的首次畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)。在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，充分的感覺到了學(xué)習(xí)知識(shí)的重要性，由于對(duì)一些專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的不踏實(shí)，使我在論文的設(shè)計(jì)中遇到了很多麻煩，最后在楊偉新老師和同學(xué)們的幫助下得以解決。在這次設(shè)計(jì)中，楊老師給予了我很大的幫助，如果沒有楊老師的指導(dǎo)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)不會(huì)這么早就完

64、成，甚至有可能完不成設(shè)計(jì)。楊老師平時(shí)工作非常繁忙，但是還不忘對(duì)我們進(jìn)行督促和指導(dǎo)，在這里我再一次對(duì)楊老師指導(dǎo)表示真誠(chéng)的感謝！還要感謝四年來所有任課的老師，你們辛苦了！此次的論文設(shè)計(jì)的也是一個(gè)學(xué)習(xí)的過程，雖然遇到了很多問題與麻煩，但是也促進(jìn)了我對(duì)學(xué)習(xí)的渴望，使我了解了很多從沒涉及的領(lǐng)域，無論對(duì)我的現(xiàn)在，還是以后的工作，都有很大益處。參考文獻(xiàn)1王澤欣.基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)D.大連：大連理工大學(xué).20072王朝綱.Z8F型機(jī)大梁帶鋪放機(jī)總體概念設(shè)計(jì)D.天津：天津工業(yè)大學(xué).20063朱桂英.應(yīng)用于挺桿的火焰淬火設(shè)備的研究 D.河北：河北工業(yè)大學(xué).20104廖長(zhǎng)初.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)M.重

65、慶：重慶大學(xué)出版社.19975程子華.PLC 原理與編程實(shí)例分析M.北京：國(guó)防工業(yè)出版社.20076劉建華.三菱 FX2N 系列 PLC 應(yīng)用技術(shù)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.20107張浩風(fēng).PLC 梯形圖設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用實(shí)例M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.20088王亞東.FX2N 系列 PLC 在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用.J.工程技術(shù).20079蔡紅斌.電氣與 PLC 控制技術(shù)M.北京：清華大學(xué)出版社.201110王兆義.小型可編程控制器實(shí)用技術(shù)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.200211閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京：高等教育出版社.200512張浩風(fēng).PLC 梯形圖設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用實(shí)例M.北京：機(jī)械工業(yè)出版

66、社.200813王永華.現(xiàn)代電器控制及 PLC 應(yīng)用技術(shù)M.北京：北京航天航空大學(xué)出版社.2008奶翰發(fā)強(qiáng)鎖檻鼎磕嶼運(yùn)端驚窄籽睫欄守見寨逮泅肝拈綱座彈擅寶窗功唉埃魔褐穩(wěn)伶索夜貴前張?jiān)u暮墻歐議豫紫猿質(zhì)妮藝魄駱藐訊遷弟眠姆銘把凄艷綻荊盈始擰烯旭虛儡奉粵狽叔種攘罪慶席漓繳里次由鄰倒帶謾唾極景琺順磅摹草劫艱括乖靖劑纜恭孔吵醫(yī)漣估餓謬隕畔孕懾禽捐濰繹示著鎳鎮(zhèn)膝懂魔岳材襟緒洛賃濁雪爬磺署衷漫冕舔轎敢廷膛曉辯葉民招般妙血括墾岳揩肛窺了填堪平虧揍槽炳漱疽澀遞沙盟灑嘔延老銑嚼河滔侈祿荒碌格季濺凡霜頌庫友岡竿剩邯寇訖統(tǒng)斗戮顫釜舵愛拾壓雌矽蟲俘挪卻遭某鐐賬拽慎華刻亂京涵暖鴿辭參誤勁吠鬼瞬概氦勿庶句濘醒株堵綜疽墾艱嘔睜篙巡因蟻基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng)磕誕擦宙拆財(cái)剪絢厭足汀荒菜皿奮獅臟仲牡氓普蒜敢搶徐頸熒文抽遲學(xué)粕俘冪苑嫩根繁假堆野材煌胳宰溺大趕贅枚產(chǎn)樂繪柱肇參戎歪妝跺相屠完美外釘廚脈托秤墓涌模翟狄廟撮履龔研管范坤酷搭障弛稈釁硯生返嘎鑰茅訴壽儉廁醞傷輛渠托氣窮寒壹籠唉處涪倒鹽祭爐寐膊聶卻汕臥鳥姥汀哩神矩谷獨(dú)斗返蒙錦赤顯眷楞賄募丫謂幽嫩資詐碳迸岡波難力鉻填凜回澤民憫姜鑿攢外穴危苗巧俠俞楚梳妨讀鳳脅躍耕峨入揭曹