電梯自動控制

1、電梯自動控制1 概述在本次設(shè)計中，我將利用PLC來實現(xiàn)對電梯的控制。在當(dāng)今時代由于工業(yè)自動化程度的不斷提高對自動化控制的要求也日趨增加，PLC則能在很大程度上很廣的范圍內(nèi)實現(xiàn)自動化控制。20世紀60年代末，為了克服傳統(tǒng)繼電器的種種應(yīng)用上的缺點，人們研制出了一種先進的自動控制設(shè)備PLC，由于PLC具有優(yōu)良的技術(shù)性能，因此它一問世就很快得到了推廣應(yīng)用?，F(xiàn)在PLC作為用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制的專用計算機，與商家、家用的微機不同，由于控制對象的復(fù)雜性，使用環(huán)境的特殊性和工作運行的連續(xù)性，使其在設(shè)計上有許多特點。（1） 可靠性高，抗干擾能力強；（2） 編程方法簡單、直觀；（3） 體積小、耗能低、重量輕；（4

2、） 硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強；（5） 系統(tǒng)的設(shè)計/安裝、調(diào)試工作量少；（6） 維修工作量小、維護方便；（7） 接口模塊功能強、品種多。因此，PLC行業(yè)已經(jīng)在工業(yè)市場上占有一大片領(lǐng)地。目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)。本次設(shè)計包括對PLC硬件的設(shè)計，軟件設(shè)計，駐點路的設(shè)計，控制柜的設(shè)計，以及電梯惦記和其他設(shè)備的選擇，還有原理分析等。相信此次設(shè)計后，我對電梯的實際運行以及PLC的基本原理和控制過程能有初步的掌握。2 總體方案設(shè)計21 電梯控制系統(tǒng)構(gòu)成電梯控制系統(tǒng)主要由變頻調(diào)速主回路、輸入輸出單元以及

3、PLC 單元構(gòu)成，由如圖2所示，PLC用來完成對電梯曳引電機及開關(guān)門機的起動，加減速，停止，運行方向，樓層顯示，層站召喚，轎箱內(nèi)操作，安全保護等指令信號進行管理和控制功能。22 電梯的工作原理及功能要求221輸入輸出回路輸入輸出單元為 PLC 的 I/O 接口部分，主要由轎箱內(nèi)選層、樓層及方向指示、廳外呼叫、開關(guān)門、上下強迫換速開關(guān)、井道內(nèi)的上下平層、門鎖、消防、安全保護繼電器、檢修、稱重、泊梯等單元構(gòu)成。（1）輸入單元為：開關(guān)門按鈕，輸入 PLC 控制轎門的開閉（廳門也同時動作）；上下平層裝置，用來保證電梯轎箱在各層?？繒r準(zhǔn)確平層；廳外呼叫單元，用來對各層站的廳外召喚信號進行登記、記憶和消除

4、；轎箱內(nèi)選層單元，負責(zé)對預(yù)選樓層指令的登記、消除和指示；上下限強迫換速開關(guān)，用于保護電梯的高速運行安全，避免電梯出現(xiàn)沖頂或蹲底事故，當(dāng)電梯到達上下端站時，裝在轎廂邊的上下限強迫換速開關(guān)打板，信號輸入 PLC，PLC 發(fā)出換速信號強迫電梯減速運行到平層位置；門鎖裝置（或轎門和廳門聯(lián)鎖保護裝置），轎門閉合和各廳門閉合上鎖是電梯正常起動運行的前提；安全回路，通常包括轎頂內(nèi)急停開關(guān)、轎內(nèi)急停開關(guān)、限速器斷繩開關(guān)、安全鉗開關(guān)、限速器超速開關(guān)、相序保護繼電器、底坑急停開關(guān)、上下限極限開關(guān)等；檢修、消防和泊梯，檢修、消防和泊梯為電梯的三種運行方式，檢修運行為電梯檢修時的慢速運行方式，消防運行有消防返回基站和

5、消防員專用兩種運行狀態(tài)，泊梯狀態(tài)，消除內(nèi)選和外呼信號，自動返回泊梯層、關(guān)門并斷電；稱重單元，用來檢測轎廂負荷，判斷電梯處于欠載、滿載或超載狀態(tài)，然后輸出數(shù)字信號給 PLC，根據(jù)負載情況進行起動力矩補償，使電梯運行平穩(wěn)。（2）輸出單元為：層樓指示燈、樓層及方向指示單元，包括電梯上下行方向指示燈以及報站鐘等，目前的方向及層樓指示燈主要有七段碼顯示方式和點陣顯示方式，本系統(tǒng)為七段碼顯示方式；開關(guān)門單元，用于控制電梯的廳門和轎門的打開和關(guān)閉，在自動定向完成或電梯平穩(wěn)?？亢?，PLC給出相關(guān)指令，完成開關(guān)門動作。222變頻調(diào)速回路變頻調(diào)速主回路由變頻調(diào)速驅(qū)動、三相交流輸入、曳引機和制動單元構(gòu)成.三相電源

6、R、S、T 經(jīng)接線端子進入變頻器為其主回路和控制回路供電，輸出端為兩相電接電動機的快速繞組，外接制動單元減少了制動時間，加快制動過程。變頻器將實際速度與變頻器內(nèi)部的給定速度相比較，從而調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率及電壓，使電梯的實際速度跟隨變頻器內(nèi)部的給定速度，達到調(diào)節(jié)電梯速度，旋轉(zhuǎn)編碼器用來檢測電梯的運行速度和運行方向的目的。變頻器輸入信號為：上、下行方向指令，低速、高速、檢修速度編碼指令。3 硬件設(shè)計31 輸入輸出點分配表31 I/O分配表輸入信號輸出信號名稱代號編號名稱代號編號安全回路K6電梯上行UPY000零速輸入K0X001電梯下行DOWNY001脈沖輸入K1X002電梯快行FASTY002

7、轎內(nèi)電鎖K2X003電梯慢行SLOWY003紅外傳感器K3X004檢修速度JXY004關(guān)門力限開關(guān)K4X005七段碼AY005超重K5X006BY006上限強制減速SQ0X007CY007一樓指令SB1X010DY010二樓指令SB2X011EY011三樓指令SB3X012FY012四樓指令SB4X013GY013五樓指令SB5X014關(guān)門催促鈴聲KE1Y014基站到位開關(guān)SQ4X015廳門關(guān)KM2Y015一樓上呼SB6X016廳門開KM3Y016一樓下呼SB7X017廳內(nèi)指示燈E1Y017二樓上呼SB8X020廳內(nèi)指示燈E2Y020二樓下呼SB9X021廳內(nèi)指示燈E3Y021三樓上呼SB10

8、X022廳內(nèi)指示燈E4Y022三樓下呼SB11X023廳內(nèi)指示燈E5Y023四樓上呼SB12X024上呼燈E6Y024四樓下呼SB13X025上呼燈E7Y025五樓上呼SB14X026上呼燈E8Y026五樓下呼SB15X027上呼燈E9Y027廳門開SB16X030下呼燈E10Y030廳門關(guān)SB17X031下呼燈E11Y031廳門開到位SQ1X032下呼燈E12Y032廳門關(guān)到位SQ2X033下呼燈E13Y033檢修開關(guān)SB18X034超重鈴聲KM4Y034檢修上SB19X035抱閘信號KM5Y035檢修下SB20X036上行指示燈E14Y036下限強制減速SQ3X037下行指示燈E15Y03

9、732 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計本實驗有32個輸入信號，32個輸出信號及現(xiàn)有設(shè)備，所以選用FX264MRPLC，由于現(xiàn)有材料所以選OMRON的3G2JV變頻器和兩相交流電機。4 軟件設(shè)計41 控制系統(tǒng)程序工藝流程分析根據(jù)電梯的功能要求與工作原理以及輸入/輸出點的地址分配表，來繪制電梯的程序流程,和設(shè)計電梯的程序梯形圖。電梯程序流程圖為圖4.1。梯形圖分成：初始化、指層控制、開關(guān)門控制、轎內(nèi)呼叫與標(biāo)記控制、廳外呼叫與標(biāo)記控制、電梯。圖4.1 電梯程序流程圖411電梯初始化電梯復(fù)位、裝入數(shù)據(jù)、安全回路等。412指層控制本程序以1樓為基站，脈沖數(shù)為0。D200、D202、D204、D206、D208分別存放

10、1/F5/F的脈沖數(shù)0、600、1200、1800、2400（實驗用實際具體而定）。C242為內(nèi)部高速計數(shù)器，D250存放減速脈沖數(shù)50，M1M5為樓層繼電器。當(dāng)轎箱位于某一層時，應(yīng)產(chǎn)生位于該層的樓層信號，以控制樓層顯示器顯示樓層處的位置，離開該層時，該信號應(yīng)被新的樓層信號（上層或下層）取代。413開關(guān)門控制（1）開門控制手動開關(guān)門時，當(dāng)電梯運行到位后，按下SB16，X030閉合，M50置位，Y016得電，電動機正轉(zhuǎn)，開門。開門到位，開門到位行程開關(guān)SQ1動作，X032閉合，M50復(fù)位，Y016失電，開門過程結(jié)束。當(dāng)在關(guān)門過程中，按下SB16，停止關(guān)門，并開門。自動開關(guān)門時，當(dāng)電梯運行到位后，

11、電梯停止，T0開始定時，延時2S后，T0觸電閉合，M50置位，開門。（2）關(guān)門控制手動關(guān)門時，當(dāng)按下SB17，X031閉合，M51置位，Y015得電，電動機反轉(zhuǎn)，關(guān)門。關(guān)門到位，關(guān)門到位行程開關(guān)SQ2動作，X033閉合，M51復(fù)位，Y015失電，關(guān)門過程結(jié)束。在開門過程中，按下SB17，停止開門，并關(guān)門。自動關(guān)門時，定時器T1控制。當(dāng)電梯開門到位后，X031閉合，T1定時5S后，M51置位，關(guān)門。但在關(guān)門時，有客人經(jīng)過紅外線遮蔽，停止關(guān)門，遮蔽結(jié)束，繼續(xù)關(guān)門。當(dāng)關(guān)門過程受到壓力，關(guān)門力限K4閉合，M50置位，開門。414轎內(nèi)指令控制當(dāng)轎內(nèi)按下SB1、SB2、SB3、SB4、SB5后，按鍵標(biāo)記，

12、對應(yīng)指示燈E8E12亮。到電梯到達指定層后，動作取消，指示燈滅。在檢修時，按鍵不標(biāo)記。安全回路在整個工作過程中為常開（X000），只有出現(xiàn)不安全情況時才導(dǎo)通，則電梯停止工作。415廳外呼叫控制當(dāng)按下對應(yīng)的呼叫鍵SB6SB17時，按鍵標(biāo)記，對應(yīng)指示燈E13E20亮。到電梯到達標(biāo)記層時，動作取消，指示等滅。在檢修時，按鍵不標(biāo)記。416電梯的選層上、下行控制當(dāng)電梯得到轎內(nèi)指令或廳外呼叫指令時，分析對應(yīng)層與電梯所在位置，判斷是上行（M100置位）還是下行（M101置位）。M100置位時，Y000接通，電梯上行；M101置位時，Y001接通，電梯下行。417電梯的運行控制 電梯的運行由變頻器控制，一次完

13、整的運行過程，就是曳引電動機從起動、勻速運行到減速停車的過程。電梯采用S型速度曲轉(zhuǎn)換成頻率曲線如圖4所示。圖4.2 電梯的運行曲線當(dāng)PLC發(fā)出正轉(zhuǎn)M100置位（或反轉(zhuǎn)M101置位）即M120置位，Y002導(dǎo)通，高速運行，變頻器從0Hz到50hz開始啟動，啟動時間為3S，然后維持50Hz運行。當(dāng)換速信號到時，PLC撤消高速信號Y002斷開，同時輸出爬行信號Y003導(dǎo)通，爬行頻率為6Hz。從50Hz下降到6Hz在3S內(nèi)完成。當(dāng)?shù)竭_6Hz速度時，就以此速度爬行。當(dāng)平層信號（M301M341）到時，撤消正轉(zhuǎn)（或反轉(zhuǎn)）及爬行信號，變頻器從6Hz減速到0。在整個運行過程中，變頻器的零速輸入點X001及異常

14、輸出點X003都是斷開的，運行速度減為0時，；零速輸入點閉合，通過PLC發(fā)出電動機抱閘和自動開門信號。當(dāng)變頻器出現(xiàn)異常時，X003導(dǎo)通，電梯無法運行。按下檢修鍵SB19后，只能以檢修速度運行。按下檢修上行SB22時，Y002、YOO3閉合，以檢修速度（10Hz）上行，松開按鍵，立即停止。同理，按下檢修下行SB20時，Y002、Y003閉合，以檢修速度(10Hz)下行，松開按鍵，立即停止。由于材料限制，本實驗用OMRON，3G3JV小型變頻器，兩相交流電動機。實際根據(jù)需要所定。變頻器參數(shù)設(shè)置如表4-1表4-1 變頻器參數(shù)設(shè)置n021控制電路的端口區(qū)控制運行n050可以反轉(zhuǎn)n0950電機運行的最高

15、頻率（Hz)n140電機運行的最低頻率（Hz)n163斜坡上升時間（S）n173斜坡下降時間（S）n202S形加減時間為0.5Sn2250設(shè)置固有頻率f=50Hz（高速運行）端口S3n236設(shè)置固有頻率f=6Hz （爬行運行）端口S4n2410設(shè)置固有頻率f=10Hz （檢修運行）端口S5n362反轉(zhuǎn)與停止 輸入端口為S2N376多段速指令1 輸入端口為S3n387多段速指令2 輸入端口為S4n398多段速指令3 輸入端口為S5N403零速輸出 ON：零速中S0：為正轉(zhuǎn)與停止端口418抱閘、泊梯、超重控制 當(dāng)變頻器輸入零速信號后，X001常開閉合，輸出Y035常開閉合，抱閘閉合。電梯運行時，零

16、速輸入停止，X001斷開，則Y035常開斷開，轎箱運行。消防與泊梯，按下SB14，X026導(dǎo)通，電梯返回基站?；镜剑琗015常閉斷開，電梯停止。超重時，X006常閉閉合，電梯不能啟動，并鳴鏑（Y034常開閉合）。 5總結(jié)通過這次課程設(shè)計，我更深刻地認識到PLC技術(shù)不僅可以實現(xiàn)邏輯控制、順序控制、定時、計數(shù)、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)通信等功能，并且具有處理分支、中斷、自診斷能力。邏輯控制功能通過軟件編程實現(xiàn)，柔性強，控制功能多，控制線路大大簡化。S7200PLC的編程軟件為STEP7 Micro/wIN32，是一種基于windows平臺的應(yīng)用軟件，它可以使用通用的個人計算機作為圖形編輯器，用于在線或離線開發(fā)用戶程序，用于在線對PLC進行各種操作，并且可以在線實時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。它提供了三種編程語言，及梯形圖LAD，語句表STL及功能塊圖FBD，每種語言都有自己的特點。梯形圖LAD是在繼電器接觸控制基礎(chǔ)上演變而來的，是一種圖形化的編程語言。編程人員幾乎不必具備計算機的基礎(chǔ)知識，不需考慮PLC內(nèi)部的結(jié)構(gòu)原理，只要有繼電接觸控制的基礎(chǔ)，就能在很短時間內(nèi)掌握梯形圖LAD的使用和編程方法。但僅僅能操作使用PLC是不夠的，我們要能根據(jù)要求靈活地運用PLC知識設(shè)計控制電路，要做到在實現(xiàn)