基于PLC的電梯控制程序設(shè)計

1、基于 PLC 七層乘客電梯的設(shè)計 摘 要 隨著現(xiàn)代城市的發(fā)展，高層建筑日益增多，電梯成為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮?的代步工具。電梯性能的好壞對人們生活的影響越來越顯著，因此必須努力提高 電梯系統(tǒng)的性能，保證電梯的運行既高效節(jié)能又安全可靠。采用 PLC 對電梯信 號系統(tǒng)進行控制，開發(fā)出了完整的電梯控制軟件，提高了電梯的控制水平，并改 善了電梯運行的舒適感，使電梯達到了較為理想的控制效果。該系統(tǒng)具有先進、 可靠、經(jīng)濟的特色。該電梯控制系統(tǒng)具有手動和自動的功能，并且具有指層、廳 召喚、選層、選向等功能。具有集選控制的特點。 關(guān)鍵詞：電梯、PLC、梯形圖 DESIGN ON CONTROL SYSTEM

2、OF ELEVATOR BASED ON PLC Abstract With the development of modern cities, an increasing number of high-rise building, elevator become an indispensable means of transport of daily life. The quality of the lift performance of the impact on peoples lives becoming more and more obvious, it must strive to

3、 improve the performance of elevator systems, and ensure the operation of the lift is safe, reliable and energy efficient. The use of PLC signals on the elevator control system, the development of a complete elevator control software, to improve the level of the elevator control and improve the oper

4、ation of the elevator comfort, so that the lift to reach a more satisfactory control effect. The system has advanced, reliable and economic characteristics. The elevator control system has the drivers to run the operation and no drivers or manual and automatic functions, and has means layer, called

5、the Office of the election story, election to the functions. With a set of features to control the election. KEYWORDS: Elevator, PLC, Ladder Diagram 目錄 第 1 章 前言4 1.1 課題的提出5 1.2 課題的主要討論內(nèi)容5 1.3 電梯的功能要求5 第 2 章 電梯設(shè)備及電梯發(fā)展動態(tài)6 2.1 電梯的出現(xiàn)及發(fā)展6 2.2 電梯設(shè)備7 2.2.1 電梯的分類8 2.2.2 電梯的主要組成部分8 2.2.3 電梯的安全保護裝置9 2.2.4 電梯技

6、術(shù)的發(fā)展 10 2.2.5 電梯未來的發(fā)展趨勢.11 第 3 章 PLC 的選擇及其硬件設(shè)計 11 3.1 可編程序控制器（PLC）的選擇 11 3.1.1 轎廂位置檢測11 3.1.2 可編程控制器（PLC）的選型 12 3.2 PLC 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 12 3.3 設(shè)計思想13 3.4 I/O 點數(shù)的分配及機型的選擇 14 3.5 電梯 PLC 輸入、輸連接出圖14 第 4 章 軟件設(shè)計15 4.1 電梯內(nèi)部部件功能簡介15 4.2 電梯的外部部件功能簡介15 4.2 電梯的初始狀態(tài)、運行中狀態(tài)和運行后狀態(tài)分析16 4.3 電梯的控制要求16 4.4 軟件流程圖17 4.5 梯形圖程序1

7、7 第 5 章 電梯控制系統(tǒng)特性18 5.1 電梯控制18 5.2 電梯理想運行曲線18 5.3 智能變頻器的使用19. 5.4.電梯速度曲線19 5.5 電梯控制系統(tǒng) 21 5.6 軟件設(shè)計特點.25 第 6 章電梯控制系統(tǒng)的模擬安裝調(diào)試25 6.1 電梯模擬調(diào)試.26 6.2 電梯安裝調(diào)試.27 謝 辭28 參考文獻28 前言 今年來我國的經(jīng)濟飛速發(fā)展，人民生活水平的迅速梯高，工作居住條件得到了巨 大的改善。電梯作為建筑物內(nèi)的垂直交通運輸工具，與人們的生活息息相關(guān)。傳 統(tǒng)的電梯曳引電動機采用接觸器來實現(xiàn)電動機工作狀態(tài)的改變，另外，傳統(tǒng)的電 梯控制系統(tǒng)由繼電器接觸器控制邏輯組成，存在著電氣元

8、件多、功能弱、電氣故 障頻繁，可靠性差和工作壽命短等缺陷?？删幊炭刂破鳎≒LC）是根據(jù)順序邏輯 控制的需要而發(fā)展起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子 裝置。鑒于其種種優(yōu)點，目前，電梯的繼電器控制方式已逐漸被 PLC 控制代替。 同時，由于電機交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動方式已由原來直流調(diào)速逐 漸過渡到了交流變頻調(diào)速，不僅能滿足乘客的舒適感和保證平穩(wěn)的精度，還可以 降低能耗，節(jié)約能源，減小運行費用。因此，PLC 控制技術(shù)加變頻調(diào)速已成為現(xiàn) 代電梯行列的一個熱點。 本課題的研究題目“基于 PLC 控制的電梯系統(tǒng)的研究”做詮釋如下 PLC 控制是指電梯信號控制由 PLC 及其

9、軟件來實現(xiàn)，控制系統(tǒng)的核心為 PLC。 其次課題開發(fā)的主要任務(wù)和內(nèi)容是：建立“PLC 控制交的電梯系統(tǒng)”的總體框架； 信號控制系統(tǒng)利用 PLC 集中處理電梯運行方式、安全保護信號、內(nèi)指令信號、 外召喚信號、井道信號、門區(qū)信號、開關(guān)門及限位信號等信號，并顯示電梯所到 樓層、運行方向及呼梯應(yīng)答等，實現(xiàn)開關(guān)門控制；拖動控制系統(tǒng)中曳引機的啟動、 運行、制動停止，包括正反轉(zhuǎn)信號及多種速度信號，經(jīng) PLC 運算、判斷后通過 電機來實現(xiàn)。達到的要求是：通過深入的理論研究和編程實踐，全面認真的完成 上述幾個內(nèi)容。 本課題的核心問題有三個：一是運行效率、平層精度和安全性的要求；。通 過選擇合適的 PLC，進行合

10、理的設(shè)計和編程便可以實現(xiàn)。PLC 是日本三菱公司的 FX2N60MR 型可編程控制器。二是 PLC 實現(xiàn)電梯信號控制及其軟件開發(fā)，根據(jù) 電梯所要實現(xiàn)的功能以及 PLC 的順序執(zhí)行程序的特點，編寫 PLC 程序主要是采 取模塊化編程思想，即根據(jù)各功能實現(xiàn)的條件及原則編寫各個功能模塊來實現(xiàn)。 三是電梯的變頻調(diào)速。方案選擇是通過多種方案的比較和對照，完成電梯控制系 統(tǒng)中控制方法的進行選擇 第一章 緒論 1.1 課題的提出 PLC 以其優(yōu)越的性能，在很多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在電梯業(yè)也是如此，目 前國內(nèi) 7080 年代安裝完成的電梯絕大部分是繼電器控制，線路復(fù)雜，節(jié)點接 線多，故障率高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大

11、，能耗較高，機械動作噪音大，嚴重地影響電梯 運行質(zhì)量。應(yīng)對這些電梯進行更新和改造。但是更新需要大量資金，對使用單位 來說有一定困難，所以對電梯進行局部改造是經(jīng)濟的、實際的。近年來，采用功 能強、故障率低、可靠性高的可編程控制器（PLC）來控制電梯，取得了良好效 果。利用 PLC 和變頻器對舊電梯進行改造，不但可以增加電梯的舒適感、安全 性、可靠性，還可以降低能耗，節(jié)約能源，減少運行費用。 PLC 控制電梯的優(yōu)點 （1） 在電梯控制中采用了 PLC，用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，可靠性大 大提高。 （2） 去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化。 （3） PLC 可實現(xiàn)各種

12、復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。 （4） PLC 可進行故障自動檢測報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修。 （5） 用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運行效率。 （6） 更改控制方案時不需改動硬件接線。 此外，微機控制系統(tǒng)雖在智能控制方面有較強的功能，但也存在抗擾性差， 系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜，一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)等缺陷而沒被廣泛采用。PLC 控制系統(tǒng)由于運行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強，設(shè)計和調(diào)試周期短等 優(yōu)點，倍受人們重視等優(yōu)點，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。 1.2設(shè)計內(nèi)容。 針對老式電梯采用的繼電器邏輯控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和 工作壽命短等缺陷

13、，提出采用功能強、故障率低、可靠性高的可編程控制器 （PLC）來控制電梯。 設(shè)計的主要內(nèi)容如下： 1. 總結(jié)和介紹電梯系統(tǒng)采用可編程控制器（PLC）的優(yōu)點 2. 闡述了電梯控制系統(tǒng)的分類及特點，電梯的控制系統(tǒng)分為調(diào)速和信號控 制兩大部分。 3確定系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，由 PLC 來實現(xiàn)電梯信號控制，由變頻器實現(xiàn)調(diào)速。 4.完成系統(tǒng)硬件開發(fā)，完成了 PLC 的選型、I/O 點數(shù)分配與 PLC 的連接。 5.在分析了電梯系統(tǒng)的軟件設(shè)計方法基礎(chǔ)上，設(shè)計出了軟件流程圖，提出模 塊化編程思想，介紹系統(tǒng)的軟件開發(fā)。 6.完成變頻器對電梯運行速度的控制，包括接線圖和電梯上升下降的控制 7.對電梯系統(tǒng)進行模擬調(diào)試。

14、 1.3 電梯的功能要求 （1）電梯運行到指定位置后應(yīng)具有手動或自動開/關(guān)門的功能。 （2）利用指示燈顯示電梯廂外的呼喚信號、電梯廂內(nèi)的指令信號和電梯的到達 信號。 （3）能自動判斷電梯的運行方向，并發(fā)出響應(yīng)的指示信號。 （4）電梯的上行下行有一臺電機牽引。電機正傳，電梯上升；電梯反轉(zhuǎn)，電梯 下降。 （5）電梯轎廂門由另一臺小功率電機驅(qū)動。電機正傳，轎廂門打開；電機反轉(zhuǎn)， 轎廂門關(guān)閉。 （6）每一層樓設(shè)有呼叫按鈕；轎廂內(nèi)設(shè)有開關(guān)轎廂門按鈕；轎廂內(nèi)的層面指令 按 （7）電梯啟動、運行、到站實現(xiàn)速度的調(diào)節(jié)。 第 2 章 電梯設(shè)備及電梯發(fā)展動態(tài) 2.1 電梯的出現(xiàn)及發(fā)展 1854 年，在紐約水晶宮舉

15、行的世界博覽會上，美國人伊萊沙格雷夫 斯奧的斯第一次向世人展示了他的發(fā)明歷史上第一部安全升降梯。從那以后， 升降梯在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。以奧的斯的名字而命名的電梯公司也開始 了她輝煌的旅程。150 年以來，她已經(jīng)發(fā)展成為世界、亞洲和中國領(lǐng)先的電梯公 司。 自從我國實行改革開放政策以來，全國各地高層建筑不斷涌現(xiàn)，作為高樓的 垂直交通工具電梯，其需求量日益增長。各種類型、規(guī)格繁多的電梯已在高樓 內(nèi)投入運行。為了確保電梯正常運行、安全使用，必須要了解電梯、熟悉電梯、 管理電梯、維護好電梯。 20 世紀初，美國出現(xiàn)了曳引式電梯，其結(jié)構(gòu)如 圖 1-1 所示，從圖中可見，鋼絲繩懸掛在曳引輪上， 一端

16、與轎廂連接，而另一端與對重連接，隨曳引輪的 轉(zhuǎn)動，靠鋼絲繩與曳引輪槽之間的摩擦力使轎廂與對 重作一升一降的相反運動。顯然，鋼絲繩不用纏繞， 因此鋼絲繩的長度和股數(shù)均不受限，當(dāng)然轎廂的載重 以及提升高度就等到了提高，從而滿足了人們對電梯 的使用需求。因此，近一百年來，曳引式電梯一直受 到重視，并發(fā)展沿用至今。 圖 1-1 曳引式電梯示意圖 在后來的幾十年里，電梯的自動平層控制系統(tǒng)以及 1轎廂 2曳引輪 3對重 通過變換電動機極數(shù)的調(diào)速方法來調(diào)整電梯的運行速度的技術(shù)相繼研制成功， 1933 年世界上第一臺運行速度為 6m/s 的電梯被安裝在美國紐約的帝國大廈。 第二次世界大戰(zhàn)后，建筑業(yè)的發(fā)展促使電

17、梯進入了高峰發(fā)展時期，代表新技 術(shù)的電子技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電梯領(lǐng)域的同時，陸續(xù)出現(xiàn)了群控電梯、超高速電梯、 交流變頻變壓調(diào)速電梯。 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，晶閘管變流裝置越來越多地用于電梯系統(tǒng)，使電 梯的拖動系統(tǒng)簡化，性能提高。同時交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的研制和開發(fā)，使交流電 梯的調(diào)速性能有了明顯的改善。進入 20 世紀 80 年代，通過控制電動機定子供電 電壓與頻率電梯運行速度的調(diào)壓調(diào)頻技術(shù)研制成功，出現(xiàn)了交流變壓變頻 （VVVF）調(diào)速電梯，開拓了電梯拖動的新領(lǐng)域。1993 年，日本生產(chǎn)了 12.5m/s 的世界高速交流變壓變頻調(diào)速電梯，結(jié)束了直流電梯獨占高速領(lǐng)域的歷史。 電梯發(fā)展的今天，在使用需求

18、和新技術(shù)應(yīng)用方面都進入到全面發(fā)展時期，隨 著智能化、信息化建筑的興起與完善，要求電梯不只是完成垂直運輸?shù)幕竟δ埽?還應(yīng)以人為本提高舒適度，特別從電梯運行的控制智能化角度考慮，電梯的優(yōu)質(zhì) 服務(wù)不再是單一的“時間最短”問題，而是采用模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng) 等方法，以期實現(xiàn)單梯與群控管理的最佳模式。合理的配置與使用遠程監(jiān)控與故 障診斷、節(jié)能以及減少環(huán)境污染等。本文中著重電梯的升降控制邏輯，簡單介紹 調(diào)節(jié)主電動機的升降速度以及電梯的安全保護措施 。 2.2 電梯設(shè)備的介紹 2.2.1 電梯的分類 電梯的分類有各式各樣。 1. 按用途分類 1） 乘客電梯 2） 載貨電梯 3） 客貨兩用電梯 4）

19、 病床電梯 5） 雜物電梯 6） 消防電梯 7） 船用電梯 8） 觀光電梯 9） 汽車用電梯 10） 自動扶梯和自動人行道 2. 按電梯額定速度分類 1） 低速電梯 V1m/s ,通常用在 10 層以下的建筑物 2） 快速電梯 1m/sV2m/s ，通常用在 10 層以上的建筑物。 3） 高速電梯 2m/sV4m/s ，通常用于超高層建筑物內(nèi)。 3. 按拖動方式分類 1） 直流電梯 2） 交流電梯 按交流方式分為交流單速、交流雙速、交流調(diào)壓調(diào)速 電梯、交流變壓變頻調(diào)速電梯。 3） 液壓電梯 4. 按驅(qū)動方式分類 1）曳引驅(qū)動 2）強制驅(qū)動 3）齒輪齒條驅(qū)動 4）鏈輪鏈條驅(qū)動 5. 按控制方式

20、1）信號控制系統(tǒng) 即有司機電梯。其除了具有自動平層和自動開門 功能外，還具有轎廂命令登記、廳外召喚登記、自動停層、順向截停和自動換向 等功能。 2）集選控制 單臺自動控制。不用司機操作，電梯將優(yōu)先、按 順序應(yīng)答與轎廂運動同一方向的廳外召喚，當(dāng)該方向的召喚信號全部應(yīng)答完畢后， 電梯將自動應(yīng)答相反方向的召喚。 3）并聯(lián)控制 兩臺電梯的控制電路并聯(lián)起來進行邏輯控制， 公用層站召喚按鈕，使兩臺電梯進行高效運行。 4）梯群程序控制 即群控，用微機控制和統(tǒng)一度多臺集中并列的 電梯，它是多臺電梯的集中控制，共用廳外召喚按鈕，按規(guī)定程序集中調(diào)度和控 制。 5）梯群職能控制 此電梯具有數(shù)據(jù)采集、交換、存儲功能，

21、還能 進行分析、篩選、報告的功能。由計算機根據(jù)客流的情況，自動選擇最佳的運行 控制方式。 6. 按機房的位置分類 1）機房上置式 2）機房下置式 3）機房側(cè)置式 4）無機房電梯 2.2.2 電梯的主要組成部分 電梯的定義 電梯時是動力驅(qū)動，利用沿剛性導(dǎo)軌運行的箱體或者沿固定線路運行的 階梯，進行升降或者平行送人、貨物的機電設(shè)備包括載人（貨） 、自動扶梯、自 動人行道等。 電梯的結(jié)構(gòu) 按照空間布局可以分為四個部分： 機房安裝曳引機和有關(guān)設(shè)備的房間 井道轎廂和對重裝置而設(shè)置的空間 轎廂運載乘客或其他載荷的部件 層站電梯在各樓層的?？空?，乘客出入電梯的地方 按照功能分為八個系統(tǒng)： 曳引系統(tǒng)輸出與傳遞

22、動力，驅(qū)動電梯運行。組成的重要部件與裝置包 括曳引機、曳引鋼絲繩、導(dǎo)向輪、反繩輪等。 導(dǎo)向系統(tǒng)限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌 上下運動。包括轎廂的導(dǎo)軌、對重的導(dǎo)軌及其導(dǎo)軌架。 轎廂用以運送乘客和貨物的組件。包括轎廂架和轎廂體。 門系統(tǒng)乘客和貨物的進出口，保證電梯安全。包括轎廂門、層門、開 門機、聯(lián)動機構(gòu)、門鎖等。 重量不平衡系統(tǒng)相對轎廂重量以及補償高層電梯中曳引繩的影響。包 括對重和重量補償裝置等。 電力拖動系統(tǒng)提供動力，對電梯實行速度控制。包括供電系統(tǒng)、曳引 機、速度反饋裝置、電動機調(diào)速裝置。 電氣控制系統(tǒng)對電梯的運行實行操作和控制。包括操縱裝置、位置顯 示裝置、控制柜

23、、平層裝置、選層器等。 安全保護系統(tǒng)保證電梯安全使用，防止一切危機人身安全事故發(fā)生。 包括機械方面：限速器、安全鉗、緩沖器等。電氣方面：超速保護裝置， 供電系統(tǒng)斷、錯相保護裝置、端站保護等。 。 2.2.3 電梯的安全保護裝置 （1） 電磁制動器：裝于曳引機軸上，一般采用直流電磁制動器，啟動時通電 松閘，停層后斷電制動。 （2） 強迫減速開關(guān)：起分別裝于井道的頂部和底部，當(dāng)轎廂駛過端站換速未 減速時，轎廂上撞塊就觸動此開關(guān)，通過電器傳動控制裝置，使電動機強迫減速。 （3） 限位開關(guān)：當(dāng)轎廂經(jīng)過端站平層位置后仍未停車，此限位開關(guān)立即動作， 切斷電源并制動，強迫停車。 （4） 行程極限保護開關(guān)：當(dāng)

24、限位開關(guān)不起作用，轎廂經(jīng)過端站時，此開關(guān)動 作。 （5） 相序繼電器 斷相和錯相保護 （6） 熱繼電器 過載保護保護 （7） 急停按鈕：裝于轎廂司機操縱盤上，發(fā)生異常情況時，按此按鈕切斷電 源，電磁制動器制動，電梯緊急停車。 （8） 廳門開關(guān)：每個廳門都裝有門鎖開關(guān)。僅當(dāng)廳門關(guān)上才允許電梯啟動； 在運行中如出現(xiàn)廳門開關(guān)斷開，電梯立即停車。 （9） 關(guān)門安全開關(guān)：常見的是裝于轎廂門邊的安全觸板，在關(guān)門過程中如安 全觸板碰到乘客時，發(fā)出信號，門電機停止關(guān)門，反向開門，延時重新開門，此 外還有紅外線開關(guān)等。 （10） 超載開關(guān)：當(dāng)超載時轎底下降開關(guān)動作，電梯不能關(guān)門和運行。 （11）其它的開關(guān)：安全

25、窗開關(guān)，鋼帶輪的斷帶開關(guān)等。 2.2.4 電梯技術(shù)發(fā)展情況 （1） 電梯的速度要求越來越快，高速、超高速電梯的數(shù)量愈來愈多。 （2） 電梯的拖動技術(shù)有了較大的發(fā)展，直流電梯由于能耗大、維修量大等缺 點。逐步被交流電梯所替代，液壓電梯由于運行平穩(wěn)，機房位置靈活等特點，使 得在低樓層場合得到愈來愈 廣泛的應(yīng)用。交流拖動電梯更是得到迅速的發(fā)展， 已由以前的變級調(diào)速（AC-VP）發(fā)展成為調(diào)壓調(diào)速（AC-VV）及調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速 （AC-VVVF） ，使得電梯的速度、加速度控制更加符合人們的生理要求，電梯的舒 適感大為改善。 （3） 電梯的邏輯控制已從過去簡單的繼電器接觸器控制發(fā)展為可編程序 控制器（PLC

26、）和微機控制，控制方式也從手柄控制、信號控制發(fā)展為集選控制、 并聯(lián)控制、群控等，電梯可靠性得到很大的提高。 （4） 電梯的管理功能不斷加強，電梯廣泛采用微機控制技術(shù)，不斷滿足擁護 的使用功能要求。如緊急停車操作，消防員專用、防搗亂系統(tǒng)等。 （5） 智能群控管理得到廣泛應(yīng)用。 （6） 機械傳動方面，由于國際上機構(gòu)加工水平的不斷提高，使斜齒傳動和行 星齒輪傳動在電梯上的應(yīng)用日益廣泛，已使電梯的傳動形式多樣化。 2.2.5 電梯發(fā)展展望 （1） 結(jié)構(gòu)不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化。 隨著新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的發(fā)展，電梯的機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單化、 體積小型化、材料輕型化、工藝先進化、外觀漂亮

27、化。同時，無機房電梯在新世 紀將會有較大速度發(fā)展。 （2） 技術(shù)含量更高，性能更好。 電梯行業(yè)技術(shù)發(fā)展非常迅速，幾年前推出的具有先進性能、高舒適性的 VVVF 電梯，如今已成為電梯行業(yè)的標準配置，因為永磁同步無齒輪曳引機具有更節(jié)能、 更潔凈、更安全、更安靜、更經(jīng)濟的特點，所以永磁同步曳引機逐步成為新型曳 引機的主流；由于永磁技術(shù)的先進性，將來很有可能取代 VVVF 技術(shù)。另外，網(wǎng) 絡(luò)控制和智能群控系統(tǒng)以其控制的先進性、快速性、準確性和可靠性亦是電梯的 發(fā)展潮流。 （3） 安裝更方便、更快捷 高效、安全、可重復(fù)使用的無腳手架安裝，將是高層電梯安裝的主要方式， 隨著技術(shù)的開發(fā)、應(yīng)用，電梯的硬件系統(tǒng)

28、給安裝帶來更大的方便，使電梯安裝更 快、效率更高。 此外，電梯的雙向安全裝置、無底坑、無線控制、綠色環(huán)保安全、環(huán)保、 節(jié)能、舒適，也將是未來電梯的重要發(fā)展方向。 第 3 章 PLC 的選擇及其硬件設(shè)計 3.1 可編程序控制器（PLC）的選擇 電梯 PLC 控制系統(tǒng)不再使用繼電器控制系統(tǒng)中模擬轎廂運動的機械選層器。 電梯運行過程中，轎廂所處樓層位置如何檢測，PLC 軟件如何根據(jù)給定的輸入信 號及運行條件判斷或計算樓層數(shù)，是電梯正常運行的首要問題，是正確定向和選 層換速的前提。 3.1.1 轎廂位置檢測 轎廂位置檢測裝置俗稱選層器，它檢測電梯轎廂運行狀態(tài)，所處位置，及時 向控制系統(tǒng)發(fā)出所需要的信號

29、。其主要功能是：根據(jù)登記的內(nèi)選與外呼信號和轎 廂的位置關(guān)系，確定運行方向；當(dāng)電梯將要到達所需停站的樓層時，給曳引電動 機減速信號，使其換速；當(dāng)平層停車后，發(fā)出信號以消去已應(yīng)答的選層、呼梯信 號，并指示轎廂當(dāng)前位置，選層器種類較多，通常分為三大類，即機械選層器、 繼電器選層器和微機選層器。其中機械選層器與繼電器選層器將隨著繼電器控制 電梯的逐步淘汰而淘汰。 位置檢測方法主要有如下幾種： 1）用于簧管磁感應(yīng)器或其它位置開關(guān)。這種方法直觀、簡單，但由于每層需 使用一個磁感應(yīng)器，當(dāng)樓層較高時，會占用 PLC 太多的輸入點。 2）利用穩(wěn)態(tài)磁保開關(guān)。這種方法需對磁保開關(guān)的不同狀態(tài)進行編碼，在各種 編碼方式

30、中適合電梯控制的只有格雷變形碼，進行運算時需采用 PLC 指令譯碼， 比較麻煩，軟件譯碼也使程序變的龐大。 因此，設(shè)計七層電梯的控制故選用感應(yīng)器檢測轎廂位置。因此，設(shè)計七層電梯的控制故選用感應(yīng)器檢測轎廂位置。 3.1.2 可編程控制器（PLC）的選型 考慮到本次設(shè)計的電梯系統(tǒng)有七層，且開關(guān)量居多，模擬量較少；對于開關(guān) 量控制為主的系統(tǒng)而言，一般 PLC 的響應(yīng)速度足以滿足控制的要求，在小型 PLC 中整體式比模塊式的價格便宜，體積也小，綜合考慮后，系統(tǒng)選擇了日本三菱公 司生產(chǎn)的 FX2N 系統(tǒng) PLC。 FX2N 系統(tǒng) PLC 具有以下幾方面的優(yōu)點： 1）FX2N 配置靈活，除主機單元外，還可

31、擴展 I/O 模塊，A/D 模塊，D/A 模塊和其它特殊功能模塊。 2）FX2N 指令功能豐富，有各種指令 107 條，且指令執(zhí)行速度快。 3）FX2N 可用內(nèi)部輔助繼電器 M，狀態(tài)繼電器 S，定時器 T，寄存器 D，計數(shù) 器 C 的功能和數(shù)量滿足了系統(tǒng)控制要求的需要。 4）FX2N 的編程可用編程器，也可以在 PC 機上使用三菱公司的專用編程軟件 包 MELSE MEDOC 來進行。編程語言可用梯形圖或指令表。尤其是可用 PC 機對 系統(tǒng)實時進行監(jiān)控。為調(diào)試和維護提供了極大的方便。 3.2 PLC 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 電梯 PLC 的控制系統(tǒng)和其他類型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號控制系統(tǒng) 和拖

32、動控制系統(tǒng)兩部分組成。圖 3-1 為電梯 PLC 控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖，主要 硬件包括 PLC 主機及擴展、機械系統(tǒng)、轎廂操縱盤、廳外呼梯盤、指層器、門 機、調(diào)速裝置與主拖動系統(tǒng)等。 系統(tǒng)控制核心為 PLC 主機、操縱盤、呼梯盤、井道及安全保護信號通過 PLC 輸入接口送入 PLC，存儲在存儲器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號，向拖動和門機 控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號。 圖 3-1 電梯控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 3.3 設(shè)計思想 1）信號控制系統(tǒng) 電梯信號控制基本由 PLC 軟件實現(xiàn)。電梯信號控制系統(tǒng)如圖 3-2 所示，輸 入到 PLC 的控制信號有：運行方式選擇（如自動、有/無司機、檢修、消防運行 方式等）

33、、運行控制、轎內(nèi)指令、層站召喚、安全保護信息、開關(guān)門及限位信號、 門區(qū)和平層信號等。 2）電梯控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 電梯的控制系統(tǒng)實現(xiàn)如下功能： 一臺電機控制上升和下降，各層設(shè)上/下呼叫開關(guān)（最頂層與起始層只設(shè)一只） 。 電梯到位后，具有手動或自動開門關(guān)門功能。 圖 3-2 電梯 PLC 控制系統(tǒng)框圖 電梯內(nèi)設(shè)有方向指示燈及電梯當(dāng)前層號指示燈及層樓指令鍵。 待客自動開門，當(dāng)電梯在某層停梯待客時，按下層外召喚按鈕，應(yīng)能自動開門 迎客。自動關(guān)門待客。 自動關(guān)門與提早關(guān)門，在一般情況下，電梯停站 46s 應(yīng)能自動關(guān)門；在延時 時間內(nèi)，若按下關(guān)門按鈕，門將不經(jīng)延時提前實現(xiàn)關(guān)門動作。 按鈕開門。在開關(guān)過程

34、中或門關(guān)閉后，電梯啟動前，按下操縱盤上開關(guān)按鈕， 門將打開。 內(nèi)指令記憶。當(dāng)轎廂內(nèi)操縱盤上有多個選層指令時，電梯應(yīng)能按順序停靠車門， 并能至調(diào)定時間，自動確定運行方向。電梯應(yīng)能按先入為主的原則，自動確定運 行方向。自動換向，當(dāng)電梯完成全部順向指令后，應(yīng)能自動換向，應(yīng)答相反方向 的信號。 呼梯記憶與順向截停。電梯在運行中應(yīng)能記憶層外的呼梯信號，對符合運行方 向的召喚，應(yīng)能自動逐一停靠應(yīng)答。 自動返基站。當(dāng)電梯設(shè)有基站時，電梯在完成全部指令后，自動駛回基站，停 機待客。 3）電梯操作方式 單臺電梯的操作方式有手柄操縱控制、按鈕控制、信號控制和集選控制等。 在乘客電梯中幾乎全部采用集選控制方式。 單

35、轎廂下集選控制：登記所有轎廂和廳門下行召喚；轎廂上行時，只答應(yīng)轎 廂召喚，直至最高層；自動改變運行方向為下行，應(yīng)答廳門下行召喚。 單轎廂全集選：登記所有廳門和轎廂召喚；上行時順應(yīng)答轎廂和廳門上召喚， cxd 直至最高層自動反向應(yīng)答下行召喚和轎廂召喚。 系統(tǒng)采用全集選操作方式。 3.4機型的選擇及 I/O 點數(shù)的分配 系統(tǒng)按七層的電梯為例，根據(jù)需要控制的開關(guān)，設(shè)備大約有 30 個輸入點， 33 個輸出點，需進行控制，考慮 1015的裕量，故選擇 FX2N-80MR，I/O 分配 表如 3-1 所 編程時可用手持編程器或計算機軟件編程，通過編程口傳輸至 PLC 程序存儲 區(qū)，可進行獨立控制和遠程控

36、制。程序中使用的內(nèi)部繼電器說明見表 3-2。 3.5 電梯 PLC 輸入、輸連接出圖 將電梯運行過程中的各種主令信號，送入 PLC 的輸入口構(gòu)成其輸入電路圖。 完成電梯運行的各種執(zhí)行元件及指示電梯運行狀態(tài)的各種指示燈，均要受到 PLC 輸出口的控制，構(gòu)成其輸出電路。其輸入、輸出電路 第 4 章系 電梯控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 4.1 電梯內(nèi)部部件 在電梯內(nèi)部，應(yīng)該有 7 個樓層(17 層)按鈕、開門和關(guān)門按鈕以及樓層顯示 器。上升和下降顯示器。當(dāng)乘客進入電梯后，電梯內(nèi)應(yīng)有能讓乘客按下的代表其 要去的目的地的樓層按鈕，稱為內(nèi)呼按鈕。電梯停下時，應(yīng)具有開門、關(guān)門的功 能，即電梯門可以自動打開，經(jīng)過一定延時

37、后，又可自動關(guān)閉。而且，在電梯內(nèi) 部也應(yīng)有控制電梯開門、關(guān)門的按鈕，使乘客可以在電梯停下時隨時地控制電梯 的開門與關(guān)門。電梯內(nèi)部還應(yīng)配有指示燈，用來顯示電梯現(xiàn)在所在的狀態(tài)，即電 梯是上升還是下降以及電梯處在樓層的第幾層，這樣可以使乘客清楚地知道自己 所處的位置，離自己要到的樓層還有遠，電梯是上升還是下降等。 4.2 電梯的外部部件 電梯的外部共分 7 層，每層都應(yīng)該設(shè)置呼叫按鈕、呼叫指示燈、上升和下降 指示燈及樓層顯示器。呼叫按鈕是乘客用來發(fā)出呼叫的工具，呼叫指示燈在完成 相應(yīng)的呼叫請求之前應(yīng)一直保持亮，它和上升指示燈，下降指示燈、樓層顯示器 一樣，都是用來顯示電梯所處的狀態(tài)的。7 層樓中，1

38、 層只有上呼叫按鈕，7 層只 有下呼叫按鈕，其余 5 層都具有上呼叫和下呼叫按鈕。而上升、下降指示燈以及 樓層顯示器，7 層電梯均應(yīng)該相同。 4.2 電梯的初始狀態(tài)、運行中狀態(tài)和運行后狀態(tài)分析 （1）電梯的初始狀態(tài)。為了方便分析，假設(shè)電梯位于 1 層待命，各層顯示器 都被初始化，電梯處于以下狀態(tài)： 各層呼叫燈均不亮。 電梯內(nèi)部及外部各層顯示器均為“ 1” 。 電梯內(nèi)部及外部各層電梯門均關(guān)。 （2）電梯在運行過程中： 按下某層呼叫按鈕（17 層）后，該層呼叫燈亮，電梯響應(yīng)該層呼叫。 電梯上行時，若呼叫層處于電梯當(dāng)前運行之上目標運行層之下，則電 梯在完成前一指令之前先上行至該層，完成改層呼叫后再由

39、近及遠的完成其他各 個呼叫動作。若呼叫層處于電梯當(dāng)前層之下，則電梯在完成前一指令之前不響應(yīng) 該指令，直至電梯重新處于待命狀態(tài)為止。 電梯下行時，若呼叫層處于電梯當(dāng)前運行之下目標運行層之上，則電梯 在完成前一指令之前先下行至該層，完成改層呼叫后再由近及遠的完成其他各個 呼叫動作。若呼叫層處于電梯當(dāng)前層之上，則電梯在完成前一指令之前不響應(yīng)該 指令，直至電梯重新處于待命狀態(tài)為止。 各樓層顯示隨電梯移動而改變，各層指示燈也隨之而變。 運行中電梯門始終關(guān)閉，到達指定層時，門才打開。 在電梯運行過程中支持其它呼叫。 （3）電梯運行后狀態(tài)：在到達指定樓層后，電梯會繼續(xù)待命，直至新命令 產(chǎn)生。 電梯在到達指定

40、樓層后，電梯門會自動打開，經(jīng)一段延時自動關(guān)閉，在此 過程中，支持手動開門或關(guān)門； 各樓層顯示值為該層所在位置，且上行下行指示燈均滅。 4.3 電梯的控制要求 （1）當(dāng)接受到按鈕（包括內(nèi)部和外部的呼叫）的呼叫命令，并做出相應(yīng)的響 應(yīng)。 （2）電梯停在某一層（例如 3 層）時，此時按動該層（3 層）的呼叫按鈕 （上呼叫或下呼叫） ，則相當(dāng)于發(fā)出打開電梯門命令，進行開門的動作過程；若 此時電梯的轎廂不在該層（在其余 6 層） ，則等到電梯關(guān)門后，按照不換向原則 控制電梯向上或向下運行。 （電梯運行的不換向原則是指優(yōu)先響應(yīng)不改變現(xiàn)在電 梯運行方向的呼叫，直到這些命令全部響應(yīng)完畢后才響應(yīng)使電梯反向運行的

41、呼叫。 例如現(xiàn)在電梯位置在 2 層和 3 層之間上行，此時出現(xiàn)了 2 層上呼叫、3 層下呼叫 和 4 層上呼叫，則電梯首先響應(yīng) 4 層上呼叫，然后再依次響應(yīng) 3 層下呼叫和 2 層 上呼叫。 ） （3）電梯在每一層都有一個光電開關(guān)，當(dāng)電梯碰到某層光電開關(guān)時，表示電 梯已經(jīng)到達該層。 （4)當(dāng)按動某個呼叫按鈕后，響應(yīng)的指示等亮并保持，直到電梯響應(yīng)該呼叫 為止。 （5)當(dāng)電梯停在某層時，在電梯內(nèi)部按動開門按鈕，則電梯門打開，按動電 梯內(nèi)部的關(guān)門按鈕，則電梯門關(guān)閉。但在電梯行進期間電梯門是不能被打開的。 （6)當(dāng)電梯運行到某層后，相應(yīng)的指示燈亮，直到電梯運行到前方一層時樓 層指示燈改變。 4.4 電

42、梯運行的軟件流程（見附圖） 4.5 梯形圖程序（見附圖） 電梯 PLC 程序應(yīng)在未帶載情況下模擬調(diào)試好，在接觸器等輸出狀態(tài)正確后，再將電機 接上，模擬調(diào)試完成后，則進行現(xiàn)場安裝，并進行運行調(diào)試，確定參數(shù)，完善程序，最后交 付運行使用。 第五章 電梯系統(tǒng)特性分析 5.15.1 電梯控制系統(tǒng)分析 目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯 信號的采集、運行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運行功能，拖動 控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機實現(xiàn)信號 集選控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的區(qū)別。國內(nèi)廠家大 多選擇

43、第二種方式，其原因在于生產(chǎn)規(guī)模較小，自己設(shè)計和制造微機控制裝置成本 較高；而 PLC 可靠性高，程序設(shè)計方便靈活，抗干擾能力強、運行穩(wěn)定可靠等特點， 所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器來實現(xiàn)。 5.2.5.2.電梯理想運行曲線電梯理想運行曲線 根據(jù)大量的研究和實驗表明,人可接受的最大加速度為 am1.5m/s2,加速度變化率 m3m/s3,電梯的理想運行曲線按加速度可劃分為三角形、梯形和正弦波形，由于 正弦波形加速度曲線實現(xiàn)較為困難，而三角形曲線最大加速度和在啟動及制動段的 轉(zhuǎn)折點處的加速度變化率均大于梯形曲線，即+m 跳變到-m 或由-m 跳變到+m 的加速度變化率，故很少采用，因梯

44、形曲線容易實現(xiàn)并且有良好加速度變化率頻繁 指標，故被廣泛采用，采用梯形加速度曲線電梯的理想運行曲線如圖 1 所示： 5.35.3 智能變頻器的使用 智能變頻器是為電梯的靈活調(diào)速、控制及高精度平層等要求而專門設(shè)計的電梯專用 變頻器，可配用通用的三相異步電動機，并具有智能化軟件、標準接口、菜單提示、 輸入電梯曲線及其它關(guān)鍵參數(shù)等功能。其具有調(diào)試方便快捷，而且能自動實現(xiàn)單多 層功能，并具有自動優(yōu)化減速曲線的功能，由其組成的調(diào)速系統(tǒng)的爬行時間少，平 層距離短，不論是雙繞組電動機，還是單繞組電動機均可適用，其最高設(shè)計速度可 達 4m/s，其獨特的電腦監(jiān)控軟件，可選擇串行接口實現(xiàn)輸入/輸出信號的無觸點控制

45、。 變頻器構(gòu)成的電梯系統(tǒng)，當(dāng)變頻器接收到控制器發(fā)出的呼梯方向信號，變頻器依據(jù) 設(shè)定的速度及加速度值，啟動電動機，達到最大速度后，勻速運行，在到達目的層 的減速點時，控制器發(fā)出切斷高速度信號，變頻器以設(shè)定的減速度將最大速度減至 爬行速度，在減速運行過程中，變頻器的能夠自動計算出減速點到平層點之間的距 離，并計算出優(yōu)化曲線，從而能夠按優(yōu)化曲線運行，使低速爬行時間縮短至 0.3s,在 電梯的平層過程中變頻器通過調(diào)整平層速度或制動斜坡來調(diào)整平層精度。即當(dāng)電梯 停得太早時，變頻器增大低速度值或減少制動斜坡值，反之則減少低速度值或增大 制動斜坡值，在電梯到距平層位置 410cm 時，有平層開關(guān)自動斷開低速

46、信號，系 統(tǒng)按優(yōu)化曲線實現(xiàn)高精度的平層，從而達到平層的準確可靠。 5.4.5.4.電梯速度曲線 電梯運行的舒適性取決于其運行過程中加速度 a 和加速度變化率 p 的大小，過大的 加速度或加速度變化率會造成乘客的不適感。同時，為保證電梯的運行效率，a、p 的值不宜過小。能保證 a、p 最佳取值的電梯運行曲線稱為電梯的理想運行曲線。電 梯運行的理想曲線應(yīng)是拋物線-直線綜合速度曲線，即電梯的加、減過程由拋物線和 直線構(gòu)成。電梯給定曲線是否理想，直接影響實際的運行曲線。 5.4.1 速度曲線產(chǎn)生方法 采用的 FX2-64MRPLC，并考慮輸入輸出點要求增加了 FX-8EYT、FX-16EYR、FX-

47、8EYR 三個擴展模塊和 FX2-40AW 雙絞線通信適配器，F(xiàn)X2-40AW 用于系統(tǒng)串行通信。 利用 PLC 擴展功能模塊 D/A 模塊實現(xiàn)速度理想曲線輸出，事先將數(shù)字化的理想速度 曲線存入 PLC 寄存器，程序運行時，通過查表方式寫入 D/A，由 D/A 轉(zhuǎn)換成模擬量后 將速度理想曲線輸出。 5.4.2 加速給定曲線的產(chǎn)生 8 位 D/A 輸出 05V/010V，對應(yīng)數(shù)字值為 16 進制數(shù) 00FF，共 255 級。若電梯加 速時間在 2.53 秒之間。按保守值計算，電梯加速過程中每次查表的時間間隔不宜 超過 10ms。 由于電梯邏輯控制部分程序最大，而 PLC 運行采用周期掃描機制，因

48、而采用通常的 查表方法，每次查表的指令時間間隔過長，不能滿足給定曲線的精度要求。在 PLC 運行過程中，其 CPU 與各設(shè)備之間的信息交換、用戶程序的執(zhí)行、信號采集、控制 量的輸出等操作都是按照固定的順序以循環(huán)掃描的方式進行的，每個循環(huán)都要對所 有功能進行查詢、判斷和操作。這種順序和格式不能人為改變。通常一個掃描周期， 基本要完成六個步驟的工作，包括運行監(jiān)視、與編程器交換信息、與數(shù)字處理器交 換信息、與通訊處理器交換信息、執(zhí)行用戶程序和輸入輸出接口服務(wù)等。在一個周 期內(nèi)，CPU 對整個用戶程序只執(zhí)行一遍。這種機制有其方便的一面，但實時性差。過 長的掃描時間，直接影響系統(tǒng)對信號響應(yīng)的效果，在保證

49、控制功能的前提下，最大 限度地縮短 CPU 的周期掃描時間是一個很復(fù)雜的問題。一般只能從用戶程序執(zhí)行時 間最短采取方法。電梯邏輯控制部分的程序掃描時間已超過 10ms，盡管采取了一些 減少程序掃描時間的辦法，但仍無法將掃描時間降到 10ms 以下。同時，制動段曲線 采用按距離原則，每段距離到的響應(yīng)時間也不宜超過 10ms。為滿足系統(tǒng)的實時性要 求，在速度曲線的產(chǎn)生方式中，采用中斷方法，從而有效地克服了 PLC 掃描機制的 限制。 起動加速運行由定周期中斷服務(wù)程序完成。這種中斷不能由程序進行開關(guān)，一旦設(shè) 定，就一直按設(shè)定時間間隔循環(huán)中斷，所以，起動運行條件需放在中斷服務(wù)程序中， 在不滿足運行條件

50、時，中斷即返回。 5.4.3 減速制動曲線的產(chǎn)生 為保證制動過程的完成，需在主程序中進行制動條件判斷和減速點確定。在減速點 確定之前，電梯一直處于加速或穩(wěn)速運行過程中。加速過程由固定周期中斷完成， 加速到對應(yīng)模式的最大值之后，加速程序運行條件不再滿足，每次中斷后，不再執(zhí) 行加速程序，直接從中斷返回。電梯以對應(yīng)模式的最大值運行，在該模式減速點到 后，產(chǎn)生高速計數(shù)中斷，執(zhí)行減速服務(wù)程序。在該中斷服務(wù)程序中修改計數(shù)器設(shè)定 值的條件，保證下次中斷執(zhí)行。 在 PLC 的內(nèi)部寄存器中，減速曲線表的數(shù)值由大到小排列，每次中斷都執(zhí)行一次 “表指針加 1”操作，則下一次中斷的查表值將小于本次中斷的查表值。門區(qū)和

51、平層 區(qū)的判斷均由外部信號給出，以保證減速過程的可靠性。 5.55.5 電梯控制系統(tǒng) 5.5.1 電梯控制系統(tǒng)特性 在電梯運行曲線中的啟動段是關(guān)系到電梯運行舒適感指標的主要環(huán)節(jié),而舒適感又與 加速度直接相關(guān),根據(jù)控制理論,要使某個量按預(yù)定規(guī)律變化必須對其進行直接控制, 對于電梯控制系統(tǒng)來說,要使加速度按理想曲線變化就必須采用加速度反饋,根據(jù)電 動機的力矩方程式:MMZ=M=J（dn/dt），可見加速度的變化率反映了系統(tǒng)動態(tài)轉(zhuǎn) 距的變化，控制加速度就控制系統(tǒng)的動態(tài)轉(zhuǎn)距 M=MMZ。故在此段采用加速度的時 間控制原則，當(dāng)啟動上升段速度達到穩(wěn)態(tài)值的 90%時，將系統(tǒng)由加速度控制切換到速 度控制，因為

52、在穩(wěn)速段，速度為恒值控制波動較小，加速度變化不大，且采用速度 閉環(huán)控制可以使穩(wěn)態(tài)速度保持一定的精度，為制動段的精確平層創(chuàng)造條件。在系統(tǒng) 的速度上升段和穩(wěn)速段雖都采用 PI 調(diào)節(jié)器控制，但兩段的 PI 參數(shù)是不同的，以提 高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)指標。 在系統(tǒng)的制動段，即要對減速度進行必要的控制，以保證舒適感，又要嚴格地按電 梯運行的速度和距離的關(guān)系來控制，以保證平層的精度。在系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速降至 120r/min 之前，為了使兩者得到兼顧，采取以加速度對時間控制為主，同時根據(jù)在 每一制動距離上實際轉(zhuǎn)速與理論轉(zhuǎn)速的偏差來修正加速度給定曲線的方法。例如在 距離平層點的某一距離 L 處，速度應(yīng)降為Vm/s，而實際

53、轉(zhuǎn)速高為 Vm/s，則說明 所加的制動轉(zhuǎn)距不夠，因此計算出此處的給定減速度值-ag 后，使其再加上一個負偏 差 ，即使此處的減速度給定值修正為-（ag+）使給定減速度與實際速度負偏差 加大，從而加大了制動轉(zhuǎn)距，使速度很快降到標準值，當(dāng)電動機的轉(zhuǎn)速降到 120r/min以后，此時轎廂距平層只有十幾厘米，電梯的運行速度很低，為防止未 到平層區(qū)就停車的現(xiàn)象出現(xiàn)，以使電梯能較快地進入平層區(qū)，在此段采用比例調(diào)節(jié)， 并采用時間優(yōu)化控制，以保證電梯準確及時地進入平層區(qū)，以達到準確可靠平層。 5.5.2 電梯控制構(gòu)成 由于電梯的運行是根據(jù)樓層和轎廂的呼叫信號、行程信號進行控制，而樓層和轎廂 的呼叫是隨機的，因

54、此，系統(tǒng)控制采用隨機邏輯控制。即在以順序邏輯控制實現(xiàn)電 梯的基本控制要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)隨機的輸入信號，以及電梯的相應(yīng)狀態(tài)適時的控 制電梯的運行。另外，轎廂的位置是由脈沖編碼器的脈沖數(shù)確定，并送 PLC 的計數(shù) 器來進行控制。同時，每層樓設(shè)置一個接近開關(guān)用于檢測系統(tǒng)的樓層信號。 為便于觀察，對電梯的運行方向以及電梯所在的樓層進行顯示，采用 LED 和發(fā)光管 顯示，而對樓層和轎廂的呼叫信號以指示燈顯示(開關(guān)上帶有指示燈)。 為了提高電梯的運行效率和平層的精度，系統(tǒng)要求 PLC 能對轎廂的加、減速以及制 動進行有效的控制。根據(jù)轎廂的實際位置以及交流調(diào)速系統(tǒng)的控制算法來實現(xiàn)。為 了電梯的運行安全，系統(tǒng)

55、應(yīng)設(shè)置可靠的故障保護和相應(yīng)的顯示。采用 PLC 實現(xiàn)的電 梯控制系統(tǒng)由以下幾個主要部分構(gòu)成。 5.5.31PLC 控制電路；PLC 接收來自操縱盤和每層呼梯的召喚信號、轎廂和門系統(tǒng)的 功能信號以及井道和變頻器的狀態(tài)信號，經(jīng)程序判斷與運算實現(xiàn)電梯的集選控制。 PLC 在輸出顯示和監(jiān)控信號的同時，向變頻器發(fā)出運行方向、啟動、加/減速運行和 制動停梯等信號。 電流、速度雙閉環(huán)電路；變頻器本身設(shè)有電流檢測裝置，由此構(gòu)成電流閉 環(huán)；通過和電機同軸聯(lián)接的旋轉(zhuǎn)編碼器，產(chǎn)生 a、b 兩相脈沖進入變頻器，在確認方 向的同時，利用脈沖計數(shù)構(gòu)成速度閉環(huán)。 5.5.4 位移控制電路；電梯作為一種載人工具，在位勢負載狀

56、態(tài)下，除要求安全可 靠外，還要求運行平穩(wěn)，乘坐舒適，?？繙蚀_。采用變頻調(diào)速雙環(huán)控制可基本滿足 要求，利用現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)編碼器構(gòu)成速度環(huán)的同時，通過變頻器的 PG 卡輸出與電機速度 及電梯位移成比例的脈沖數(shù)，將其引入 PLC 的高速計數(shù)輸入端口，通過累計脈沖數(shù)， 經(jīng)式（1）計算出脈沖當(dāng)量，由此確定電梯位置。電梯位移 h=SI 式中 I累計脈沖數(shù)； S脈沖當(dāng)量； S=plD/(pr)（1） l減速比； D牽引輪直徑； P旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)對應(yīng)的脈沖數(shù)； rPG 卡分頻比。 5.5.5 端站保護；當(dāng)電梯定向上行時，上行方向繼電器、快車輔助接觸器、快車運行 接觸器、門鎖繼電器、上行接觸器均得電吸合，抱閘打開，電

57、梯上行。當(dāng)轎廂碰到 上強迫換速開關(guān)時，PLC 內(nèi)部鎖存繼電器得電吸合，定時器 Tim10、Tim11 開始定時， 其定時的時間長短可視端站層距和梯速設(shè)定。上強迫換速開關(guān)動作后，電梯由快車 運行轉(zhuǎn)為慢車運行，正常情況下，上行平層時電梯應(yīng)停車。如果轎廂未停而繼續(xù)上 行，當(dāng) Tim10 設(shè)定值減到零時，其常閉點斷開，慢車接觸器和上行接觸器失電，電 梯停止運行。在驕廂碰到上強迫換速開關(guān)后，由于某些原因電梯未能轉(zhuǎn)為慢車運行， 及快車運行接觸器未能釋放，當(dāng) Tim11設(shè)定值減到零時，其常閉點斷開，快車運行 接觸器和上行接觸器均失電，電梯停止運行。因此，不管是慢車運行還是快車運行， 只要上強迫換速開關(guān)發(fā)出信

58、號，不論端站其他保護開關(guān)是否動作，借助 Tim10 和 Tim11 均能使電梯停止運行，從而使電梯端站保護更加可靠。 當(dāng)電梯需要下行，只要有了選梯指令，下行方向繼電器得電其常開點閉合， 鎖存繼電器被復(fù)位，Tim10 和 Tim11 均失電，其常閉點閉合為電梯正常下行做好了準 備。下端站的保護原理與上端站保護類似不再重復(fù)。 5.5.6 樓層計數(shù)；樓層計數(shù)采用相對計數(shù)方式。運行前通過自學(xué)習(xí)方式，測出相應(yīng)樓 層高度脈沖數(shù)，對應(yīng) 17 層電梯分別存入 16 個內(nèi)存單元 DM06DM21。樓層計數(shù)器 （CNT46）為一雙向計數(shù)器，當(dāng)?shù)竭_各層的樓層計數(shù)點時，根據(jù)運行方向進行加 1 或 減 1 計數(shù)。 運行

59、中，高速計數(shù)器累計值實時與樓層計數(shù)點對應(yīng)的脈沖數(shù)進行比較，相等時發(fā)出 樓層計數(shù)信號，上行加 1，下行減 1。為防止計數(shù)器在計數(shù)脈沖高電平期間重復(fù)計數(shù)， 采用樓層計數(shù)信號上沿觸發(fā)樓層計數(shù)器。 5.5.7 快速換速當(dāng)高速計數(shù)器值與快速換速點對應(yīng)的脈沖數(shù)相等時，若電梯處于快速 運行且本層有選層信號，發(fā)快速換速信號。若電梯中速運行或雖快速運行但本層無 選層信號，則不發(fā)換速信號。 5.5.8 門區(qū)信號當(dāng)高速計數(shù)器 CNT47 數(shù)值在門區(qū)所對應(yīng)脈沖數(shù)范圍內(nèi)時，發(fā)門區(qū)信號。 5.5.9 脈沖信號故障檢測脈沖信號的準確采集和傳輸在系統(tǒng)中顯得尤為重要，為檢測 旋轉(zhuǎn)編碼器和脈沖傳輸電路故障，設(shè)計了有無脈沖信號和錯

60、漏脈沖檢測電路，通過 實時檢測確保系統(tǒng)正常運行。為消除脈沖計數(shù)累計誤差，在基站設(shè)置復(fù)位開關(guān)，接 入 PLC 高速計數(shù)器 CNT47 的復(fù)位端。 5.65.6 軟件設(shè)計特點 5.6.1 采用優(yōu)先級隊列 根據(jù)電梯所處的位置和運行方向，在編程中，采用了四個優(yōu)先級隊列，即上行優(yōu)先 級隊列、上行次優(yōu)先級隊列、下行優(yōu)先級隊列、下行次優(yōu)先級隊列。其中，上行優(yōu) 先級隊列為電梯向上運行時，在電梯所處位置以上樓層所發(fā)出的向上運行的呼叫信 號，該呼叫信號所對應(yīng)的樓層所具有的脈沖數(shù)存放的寄存器所構(gòu)成的陣列。上行次 優(yōu)先級隊列為電梯向上運行時，在電梯所處位置以下樓層所發(fā)出的向上運行的呼叫 信號，該呼叫信號所對應(yīng)的樓層所