随着我国经济的发展，人们对生活质量的提高日益重视。老年人以及残疾人士是社会金字塔的基层，他们的生活不便问题引起全社会的普遍关心。近年来，我国政府提出“老旧社区再利用改造”，在一定程度上能避免盲目拆迁重建工作，对社区行动不便的老年人来说是个好消息。老旧小区最严重的问题就是居民尤其是老年人上下楼的不便。如何响应国家的号召，改善老旧小区的生活环境，解决老年人以及残疾人士的上下楼问题是文章研究的核心问题。文章设计了一种全新的电梯，能满足老年人上下楼梯的日常需求，同时，它对安全性具有很高的保证。本次设计的机械部分采用目前国外市场上比较常见的齿轮齿条传动，并对其参数进行设计验证，计算校核并选用其他机械零件。另外，控制检测部分采用西门子 s7-200 型 PLC 来控制电梯的前进和停止，配合压力传感器的使用，确保电梯的智能运行。文章为解决老旧小区居民上下楼不便而设计座椅电梯，这个设计符合我国的国家形式，是一种为民服务的设计。

1 总体方案设计

总体方案设计包括驱动系统设计、控制系统的设计、检测系统设计、传动系统设计。总体系统框图如图 1 所示。

2 机械部分设计

在我国，座椅电梯行业刚刚起步，本次设计中关于电梯的一些机械设计理念都不完善，理论上可行但实际效果未知，或者经济效益并非最优的。在查阅英国 handicare 公司生产的座椅电梯产品目录后，并和指导教师进行交流后，笔者发现该公司设计的电梯采用的传动方式并不是传统常见的传动方式。根据初步猜测，它使用的大概是四个特殊压紧装置，这四个装置套在光滑的圆柱导轨上，可以实现电梯的曲线运行。但是笔者对该设计理念并不完全清楚，加之专业知识并不完善，最终决定放弃了该传动方式，采用较为熟悉的齿轮齿条传动。进程并不是一帆风顺，起初，笔者准备把齿条安装在固定底座上，齿轮直接作用在齿条上。后经指导教师的提醒，齿条不能承受如此沉重的力，经过与教师的探讨，最终决定，将起初预先设计的悬臂齿轮更改为对称支撑齿轮，支撑方式为两个小轮，小轮作用在导轨上，导轨固定在底座上，导轨的计算采用经验值。机械部分的设计计算大致参考机械设计手册上关于齿轮，齿轮轴的设计计算，同时结合网络上关于轴承等次要零部件的计算公式，以及参数确定。由于这个课题属于新型课题，没有前人的指导和借鉴，因此可能会存在一部分设计理念不合理的地方。

3 控制系统硬件设计

3.1 控制要求

1）实现电梯的基本功能，即电梯的上下楼梯功能。由于本次设计的动力装置是电机，因此实现电梯的上下运行实际上是实现电梯电机的正反转功能 [1]。

2）电梯上仅有一个按钮，是前进启动按钮，用来实现电梯的运行功能。当按下前进按钮后，电梯将配合配置的压力传感器，用于确认电梯上是否有人，当两者同时满足时，电梯才开始运行。用于确保误按启动按钮，造成电梯空运行，从而节省电力以及延长电梯的使用寿命 [2]。

3）当用户在乘坐电梯运行的途中，用户必须一直按住前进按钮不能松开。用户手离开前进按钮，电梯平稳停止。要求电梯的控制电路部分不能对启动按钮进行自锁设置，同时可以省略停止按钮。

4）电梯到达目的地，电机停止。这要求电梯系统需要设置限位开关，当限位开关发挥作用后，电机必须停止。

5）当电梯到达目的地后并且不是电梯的默认停放位置时，需有返回功能，结合限位开关的使用，可以设置两个限位开关。电梯到达限位开关 2 后，PLC 执行返回程序。电机开始反转，推动电梯返回至限位开关 1 处，电梯完全停止 [3]。

3.2 系统原理框图

系统控制原理图如图 2 所示。

4 控制系统软件设计

本次设计中采用了两个定时器 T33 和 T37。这两个定时器分别定时 2s 和 15s。之所以如此定时以及采用定时器，原因如下：接通延时定时器 T33 起两个作用。当用户坐在电梯上时，由于电梯默认停在限位开关 1 处，因此 I0.0 为 1。当过载保护工作正常时，用户坐在电梯上被压力变送器检测到，I0.5=1。一直按住启动按钮即 I0.0 时，T33 开始计时。2s 后，若情况不变，T33 启动。检测到上升延有，电梯启动。电梯离开限位开关 1 后，T33 被重置，等待下次使用。当到达限位开关 2 后，电机停止。同时开始启用接通延时定时器 T37。计时 15s 用于乘客的换乘或者离开电梯。15s 后，T37 接通，在没有按下停止按钮的情况下，电梯自动返程。当电梯到达初始停放的位置即限位开关 1处时，电梯停止。由于使用用户大多是老年人，大多存在反应时间长的问题，因此可能会出现这种问题：电梯返程后，用户没有即时反应，仍按住启动按钮，那么就会导致电梯的再次运行。为了避免这种情况的发生，采用定时器 T33，定时 2s 的时间是为了给用户足够的反应时间。本次设计中还有一个重要的部件，呼叫按钮。它的工作流程限制较多。当用户在二楼按下呼叫按钮后，只有满足以下条件才能呼叫电梯。

1）电梯必须停靠在默认位置，即限位开关 1 处。

2）电梯的过载保护工作正常。

3）压力变送器没

有检测到电梯上有别的用户。这种设计避免了二楼用户在呼叫电梯时，与正在使用的电梯发生冲突。进一步保护了电梯和用户的安全 。