PLC控制的三層電梯升降系統(tǒng)設(shè)計

1、1摘要摘要 隨著科學(xué)技術(shù)的的發(fā)展,近年來，我國的電梯生產(chǎn)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，一些電梯廠也在不斷改進設(shè)計，修改工藝，更新?lián)Q代生產(chǎn)更新型電梯，電梯主要分為機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩大部分，隨著自動控制理論與微電子技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動方式與控制手段均發(fā)生了很大的變化，交流調(diào)速是當(dāng)前電梯拖動的主要發(fā)展方向。目前電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式:繼電路控制系統(tǒng)，plc 控制系統(tǒng)，微機控制系統(tǒng)。繼電器控制由于故障率高，可靠性差，控制方式不靈活以及消費功率大等缺點，目前已經(jīng)逐漸被淘汰。微機控制系統(tǒng)雖在智能方面有較強的功能，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 plc控制系統(tǒng)由

2、于運行可靠性高，其維修方便，抗擾性強，設(shè)計和調(diào)試周期短等優(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，目前也廣泛用于傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的技術(shù)改造。 關(guān)鍵字：關(guān)鍵字： plc 電梯 自動控制1目錄目錄摘要摘要.1第一章第一章 前言前言.31.1 電梯的起源.31.2 電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點及存在問題.3第二章第二章 電梯的機構(gòu)電梯的機構(gòu).4第三章第三章 硬件的選擇硬件的選擇.73.1.1 plc 的定義.73.1.2 plc 的基本結(jié)構(gòu).73.1.3 plc 主要的特點.83.1.4 plc 的工作原理.93.1.5 plc 內(nèi)部運作方式.103.2.1 plc 的系統(tǒng)硬件設(shè)計.11第四

3、章第四章 電梯控制系統(tǒng)原理及硬件組成電梯控制系統(tǒng)原理及硬件組成.124.1 電梯控制系統(tǒng)原理.124.2 電梯控制系統(tǒng)的硬件組成.124.3 電梯模型 plc 控制系統(tǒng)設(shè)計.13第五章第五章 三層電梯升降三層電梯升降 plcplc 控制的設(shè)計控制的設(shè)計.145.1 電梯控制的功能要求.145.2 plc 選型及輸入、輸出地址分配.145.3 梯形圖程序設(shè)計.145.4 系統(tǒng)的調(diào)試與操作.19結(jié)束語結(jié)束語.20致謝致謝.21參考文獻參考文獻.22 2第一章第一章 前言前言1.11.1 電梯的起源電梯的起源說到電梯的起源要從公元前 2600 年埃及人在建造金字塔時使用了最原始的提升系統(tǒng)說起，但這一

4、類起重機的能源均為人力。到了 1203 年，法國的二修道院安裝了一臺起重機，所不同者只是該機器是利用驢作為動力，載荷由繞在一個大滾筒上的繩子進行起吊，此方法一直沿用到近代直到瓦特發(fā)明了蒸汽機，約在 1800 年，煤礦主才能利用起重機把礦井中的煤輸送上來。數(shù)百年來人們制造過各種類型的升降機，他們都有一個共同的缺陷：只要起吊繩突然斷裂，升降機便急速的墜落到底層，1854 年奧蒂斯設(shè)計了一種制動機在升降的平臺頂部安裝一個貨車用的彈簧機一個制動桿與升降井道兩側(cè)的導(dǎo)軌相連接，起吊繩與貨車彈簧相連，這樣僅是起重平臺的重量就足以拉開彈簧，避免與制動桿接觸。如果繩子斷裂，貨車彈簧會將拉力減弱，兩端立即與制動桿

5、牢固的原地固定免繼續(xù)下墜。 “安全的升降梯”發(fā)明成功啦!yi 一時間，奧的斯成了眾人注目的中心，第一臺升降機并非奧的斯所發(fā)明，但他確實第一臺“安全”升降梯的發(fā)明者。 “安全”這一概念不僅開創(chuàng)了升降梯工業(yè)，而且也為那些想建造更高層建筑物以增加更多可利用空間的設(shè)計們打開了通途。然而真正構(gòu)成為電梯的產(chǎn)品應(yīng)該是在 20 世紀(jì)初才出現(xiàn)的。1.21.2 電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點及存在問題電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點及存在問題繼電器組成的順序控制系統(tǒng)是最早的一種實現(xiàn)電梯控制的方法。但是，進入九十年代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對電梯的安全性，可靠性的要求越來越高，及電梯控制的弱點就越來越明顯

6、。可編程控制器（plc）最早是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的，是專為工業(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,電梯的機電其控制方式已逐漸被 plc 控制所代替。同時，由于電機交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動方式一由原來直接調(diào)速逐漸過渡到交流變頻調(diào)速。因此，plc 控制技術(shù)加變頻調(diào)速技術(shù)已成為現(xiàn)在電梯行業(yè)的一個熱點。3第二章第二章 電梯的電梯的機構(gòu)機構(gòu) 電梯是機電一體化產(chǎn)品，其機械部分好比是人的軀體，電氣部分相當(dāng)于人的神經(jīng)，控制部分相當(dāng)于人的大腦。各部分通過控制部分調(diào)度，密切協(xié)同，是電梯可靠運行。盡管電梯品種繁多，但目前使用的電梯大多數(shù)為電力拖動，鋼絲繩曳引式結(jié)構(gòu)，

7、其機械部分由曳引系統(tǒng)，轎廂和門系統(tǒng)，平衡系統(tǒng)，導(dǎo)向系統(tǒng)以及安全保護裝置組成；而電氣控制部分由電力拖動系統(tǒng)，運行邏輯功能控制系統(tǒng)和電氣安全保護裝置等組成，電梯基本結(jié)構(gòu)如下 2-1 圖電梯的基本結(jié)構(gòu)圖 2-11 控制柜（屏） ；2曳引機；3曳引鋼絲繩；4限速器；5限速器鋼繩；6限速器張緊裝置；7轎廂；8安全鉗；9轎廂門安全觸板；10導(dǎo)軌；11對重；12廳門；13緩沖器 一 曳引系統(tǒng)電梯曳引系統(tǒng)的功能是輸出動力和傳遞動力，驅(qū)動電梯運行。主要有曳引機，曵引鋼絲繩，4導(dǎo)向輪和反繩輪組成。曳引機為電梯的運行提供動力，由電動機，曳引輪，聯(lián)軸器，減速箱，和電磁制動器組成。曵引鋼絲繩的兩端分別連轎廂和對重，依靠

8、鋼絲繩和曳引輪之間的摩擦來驅(qū)動轎廂升降。導(dǎo)向輪的作用是分開轎廂和對重的間距，采用復(fù)繞型還可以增加曳引力。二 導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向系統(tǒng)有導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。它的作用是限制轎廂和對重的活動自由度，使得轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌做升降運動。三 門系統(tǒng)門系統(tǒng)是由轎廂門，層門，開門，聯(lián)動機構(gòu)組成。轎廂門設(shè)在轎廂入口，有門扇，門導(dǎo)軌架等組成，層門設(shè)在層站入口處。開門機設(shè)在轎廂上，是轎廂和層門的動力源。四 轎廂轎廂是運送乘客或貨物的電梯組件。它是由轎廂架和轎廂體組成的。轎廂架是有轎廂體的承重機構(gòu)，有橫梁，立柱，底梁和斜拉桿等組成。轎廂體有箱底，轎廂壁，轎廂頂以及照明通風(fēng)裝置，轎廂裝飾和轎廂內(nèi)操作按鈕版等組成。轎廂體

9、空間的大小事由額定載重量和額定客人數(shù)決定。五 重量平衡系統(tǒng)重量平衡系統(tǒng)是由對重和重量補償裝置組成。對重有對重架和隊重塊組成。對重漿平衡轎廂自重和部分額定載重。重量補償裝置是補償高層電梯中轎廂對重側(cè)曵引鋼絲繩長度變化對電梯平衡設(shè)計影響的裝置。六 電力拖動系統(tǒng)電力拖動系統(tǒng)由曳引電機，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，調(diào)速裝置組成，它的作用的對電梯驚醒速度控制。曳引電機是電梯的動力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電機或者直流電機。供電系統(tǒng)是為點擊提供電源的裝置。速度反饋系統(tǒng)是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運行速度信號。一般采用測速發(fā)電機或速度脈沖發(fā)生器與電機相連。調(diào)速裝置對曳引電機進行速度控制。七 電梯的電氣控制電梯的電氣控制

10、系統(tǒng)由控制裝置，操作裝置和位置顯示裝置等部分組成。其中控制裝置根據(jù)電梯運行邏輯功能要求，控制電梯運行，設(shè)置咋機房中的控制柜上。操作裝置時由轎箱內(nèi)的按鈕箱和廳門的召喚箱按鈕來操縱電梯運行的。平層裝置時發(fā)出平層控制信號，使電梯轎廂準(zhǔn)確平層的控制裝置。所謂平層，是指轎廂在接近樓層的?？空緯r，欲使轎廂地坎和廳門地砍達到用平面的操作。位置顯示裝置，是用來顯示電梯所在樓層位置的轎內(nèi)和廳門的指示燈，廳門指示燈還用箭頭指示電梯的運行方向。八 安全保護系統(tǒng)安全保護系統(tǒng)包括機械的和電氣的各種保護系統(tǒng)，可保護電梯的安全使用。機械方面的有：5限度器和安全鉗起超速保護作用，還有切斷總電源的極限保護裝置。電氣方面的安全保

11、護在電梯的各個運行環(huán)節(jié)中都有體現(xiàn)。 6第三章第三章 硬件的選擇硬件的選擇3.1.13.1.1 plcplc 的定義的定義可編程控制器(programmable controller)是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(programmable logic controller)，簡稱 plc，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱 pc。但是為了避免與個人計算機(personal computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱 plc 3

12、.1.23.1.2 plcplc 的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)plc 實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同，基本構(gòu)成為：結(jié)構(gòu)圖 3-1 所示 圖 3-1a、電源 plc 的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此 plc 的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將 plc 直接連接到交流電網(wǎng)上去 b. 中央處理單元(cpu) 中央處理單元(cpu)是 plc 的控制中樞。它按照 plc 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編7程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存

13、儲器、i/o 以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng) plc 投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 i/o 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入 i/o 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 i/o 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。 為了進一步提高 plc 的可靠性，近年來對大型 plc 還采用雙 cpu 構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三cpu 的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個 cpu 出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運

14、行。 c、存儲器 存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。 存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 d、輸入輸出接口電路 1、現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是 plc 與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。 2、現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用 plc 通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號。 e、功能模塊 如計數(shù)、定位等功能模塊 f、通信模塊 如以太網(wǎng)、rs485、profibus-dp 通訊模塊等 3.1.33.1.3 plcplc 主要的特點主要的特點1、高可靠性（1）所有的 i/o 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場

15、的外電路與 plc 內(nèi)部電路之間電氣上隔離。（2）各輸入端均采用 r-c 濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為1020ms.（3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。（4）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。（5）對采用的器件進行嚴格的篩選。（6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，cpu 立即采用有效措施，以防止故障擴大。（7）大型 plc 還可以采用由雙 cpu 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三 cpu 構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進8一步提高。2、豐富的 i/o 接口模塊plc 針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位；強電或弱電等。有相應(yīng)的 i/o 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的

16、器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開關(guān)；接近開關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人-機對話的接口模塊; 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。3、采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型 plc 以外，絕大多數(shù) plc 均采用模塊化結(jié)構(gòu)。plc 的各個部件，包括 cpu，電源，i/o 等均采用模塊化設(shè)計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。4、編程簡單易學(xué)plc 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解

17、和掌握。5、安裝簡單，維修方便plc 不需要專門的機房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。使用時只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與 plc 相應(yīng)的 i/o 端相連接，即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。3.1.43.1.4 plcplc 的工作原理的工作原理plc 是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進行工作的。即在 plc 運行時，cpu 根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號哦（或地址號）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描，在每次掃描過程中，還要完

18、成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。plc 的一個掃描周期必經(jīng)采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。1、 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，plc 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 i/o 映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，i/o 映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，9該輸入均能被讀入。 2、用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，plc 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯

19、形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) ram 存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 i/o 映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在 i/o 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在 i/o 映象區(qū)或系統(tǒng) ram 存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線

20、圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即 i/o 指令則可以直接存取 i/o 點。即使用 i/o 指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從 i/o 模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 3、 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，plc 就進入輸出刷新階段。在此期間，cpu 按照 i/o 映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是 plc 的真正輸出。 3.1.53.1.5 plcplc 內(nèi)部運作方式內(nèi)部運作方式雖然 plc 所使用之階梯圖程式中往往使用到

21、許多繼電器、計時器與計數(shù)器等名稱，但 plc內(nèi)部并非實體上具有這些硬件，而是以內(nèi)存與程式編程方式做邏輯控制編輯，并借由輸出元件連接外部機械裝置做實體控制。因此能大大減少控制器所需之硬件空間。實際上 plc 執(zhí)行階梯圖程式的運作方式是逐行的先將階梯圖程式碼以掃描方式讀入 cpu 中并最后執(zhí)行控制運作。在整個的掃描過程包括三大步驟， “輸入狀態(tài)檢查” 、 “程式執(zhí)行” 、 “輸出狀態(tài)更新”說明如下： 步驟一“輸入狀態(tài)檢查”：plc 首先檢查輸入端元件所連接之各點開關(guān)或傳感器狀態(tài)（1 或 0 代表開或關(guān)） ，并將其狀態(tài)寫入內(nèi)存中對應(yīng)之位置 xn。步驟二“程式執(zhí)行”：將階梯圖程式逐行取入 cpu 中運

22、算，若程式執(zhí)行中需要輸入接點狀態(tài)，cpu 直接自內(nèi)存中查詢?nèi)〕?。輸出線圈之運算結(jié)果則存入內(nèi)存中對應(yīng)之位置，暫不反應(yīng)至輸出端 yn。步驟三“輸出狀態(tài)更新”：10將步驟二中之輸出狀態(tài)更新至 plc 輸出部接點，并且重回步驟一。 此三步驟稱為 plc 之掃描周期，而完成所需的時間稱為 plc 之反應(yīng)時間，plc 輸入訊號之時間若小于此反應(yīng)時間，則有誤讀的可能性。每次程式執(zhí)行后與下一次程式執(zhí)行前，輸出與輸入狀態(tài)會被更新一次，因此稱此種運作方式為輸出輸入端“程式結(jié)束再生” 。3.2.13.2.1 plcplc 的系統(tǒng)硬件設(shè)計的系統(tǒng)硬件設(shè)計plc 控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則任何一種控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象

23、的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和爭產(chǎn)質(zhì)量。因此，在設(shè)計 plc 控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則：1）最大限度地滿足被控對象的控制要求充分發(fā)揮 plc 的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設(shè)計 plc 控制的首要前提，這也是設(shè)計中最重要的一條原則。這就是設(shè)計人員在設(shè)計前就要深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究，搜集控制現(xiàn)場的資料收集相關(guān)先進的國內(nèi)，國外資料。2）保證 plc 控制系統(tǒng)安全可靠保證 plc 控制系統(tǒng)能夠長期安全，可靠，穩(wěn)定運行，是設(shè)計控制系統(tǒng)的重要原則。舍就要求設(shè)計者在設(shè)計中，元器件選擇，軟件編程上要全面考慮，以確保控制系統(tǒng)安全可靠。例如保證 plc 程序不僅在正常條件下運行，而且在非正常情況

24、下（突然停電，按鈕按錯等） ，也能正常工作。3）力求簡單，經(jīng)濟，使用和維修方便一個新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，氮新的工程的投入，技術(shù)的培訓(xùn)，設(shè)備的維護也將導(dǎo)致運行資金的增加，因此在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計者不僅應(yīng)該是控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟，而且要是控制系統(tǒng)的使用和維護方便，成本低，不宜盲目追求自動化和高指標(biāo)。4）由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將不斷地提高，設(shè)計時要適當(dāng)考慮今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇 plv，輸入/輸出模塊，i/o 點數(shù)和內(nèi)存容量時，要適

25、當(dāng)留有余量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進。11第四章第四章 電梯控制系統(tǒng)原理及硬件組成電梯控制系統(tǒng)原理及硬件組成4.14.1 電梯控制系統(tǒng)原理電梯控制系統(tǒng)原理電梯控制系統(tǒng)原理框圖如圖 4-1 所示，主要由轎箱內(nèi)指令電路、門廳呼叫電路、主拖動電機電路、開關(guān)門電路、檔層顯示電路、按鈕記憶燈電路、樓層檢測與平層檢測傳感器及 plc 電路等組成的。圖 4-1 電梯控制系統(tǒng)原理框圖4.24.2 電梯控制系統(tǒng)的硬件組成電梯控制系統(tǒng)的硬件組成電梯控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖 4-2 所示。包括按鈕編碼輸入電路、樓層傳感器檢測電路、發(fā)光二極管記憶燈電路、pwm 控制直流電機無線調(diào)速電路、轎箱開關(guān)電路、樓層顯示電

26、路及一些其他輔助電路等。為減少 plc 輸入輸出點數(shù)，采用編碼的方式將 31 個呼叫及指層按鈕編碼五位二進制碼輸入 plc。圖 4-2 電梯控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖124.34.3 電梯模型電梯模型 plcplc 控制系統(tǒng)設(shè)計控制系統(tǒng)設(shè)計由于電梯的運行時根據(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時隨機的，因此，系統(tǒng)控制采用隨機邏輯控制，即在以順序控制實現(xiàn)電梯的基本控制要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)隨機輸入的信號，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數(shù)確定，并送 plc 的計數(shù)器來進行控制，同時，每樓層設(shè)置一個接近開光用于檢測系統(tǒng)的樓層信號。為便于觀察，對電梯

27、的運行方向以及電梯所在樓層進行顯示，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，為了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地控制，根據(jù)轎廂的實際位置以及交流調(diào)速系統(tǒng)控制算法來實現(xiàn)。為了電梯的運行安全，系統(tǒng)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)有以下幾個主要部分構(gòu)成如圖 4-3圖 4-313第五章第五章 三層電梯升降三層電梯升降 plcplc 控制的設(shè)計控制的設(shè)計由三菱 fx2-64mr 為主控的 3 層電梯的 plc 控制系統(tǒng)。5.15.1 電梯控制的功能要求電梯控制的功能要求（1）本系統(tǒng)采用轎廂外

28、喚叫、轎廂內(nèi)按鈕控制形式。轎廂內(nèi)、外均由指令按鈕進行操作。每層樓的廂外設(shè)有呼叫按鈕 sb6sb9，廂內(nèi)設(shè)有開門按鈕 sbl，關(guān)門按鈕 sb2，層面指令按鈕sb3sb5。（2）電梯運行到指定位后,具有自動開/關(guān)門的功能，也能手動開門和關(guān)門。（3）利用指示燈顯示電梯廂外的呼叫信號、電梯廂內(nèi)的指令信號和電梯到達信號。（4）能自動判電梯運行方向，并發(fā)出相應(yīng)指示信號。5）電梯上下運行由一臺主電機驅(qū)動。電機正轉(zhuǎn)，電梯上升；電動反轉(zhuǎn)，電梯下降。（6）電梯轎廂門由另一臺小功率電機驅(qū)動。電機正轉(zhuǎn)，廂門打開；電機反轉(zhuǎn)，廂門關(guān)閉。5.25.2 plcplc 選型及輸入、輸出地址分配選型及輸入、輸出地址分配三層電梯有

29、 23 個輸入信號，19 個輸出信號，可以選擇 fx248mr。但考慮今后廠家升級的余量，就選了 fx2-64mr（i/o 為 32/32）的 plc。輸入信號及地址分配參見表 5-1，輸出信號及地址分配參見表 5-2。5.35.3 梯形圖程序設(shè)計梯形圖程序設(shè)計根據(jù)三層電梯控制的功能要求以及輸入/輸出點的地址（1）電梯開門控制也分手動和自動兩種情況，如圖 5-1。手動開門時，當(dāng)按下開門按鈕 sb1 時 x000 閉合，y000 得電，電動機正轉(zhuǎn)，轎廂門打開。開門到位，開門行程開關(guān) sq1 動作，x002 常閉觸點斷開，y000 失電，開門過程結(jié)束。自動開門時，當(dāng)電梯運行到位后，相應(yīng)的樓層接近開

30、關(guān) sq5 或 sq6 或 sq7 被壓下，即x011 或 x012 或 x013 閉合。t0 開始計時，延時 3s 后，t0 觸點閉合，y000 輸出有效，轎廂門打開。（2）電梯關(guān)門控制也分手動和自動兩種情況，如圖 5-2。手動關(guān)門時，當(dāng)按下關(guān)門按鈕 sb2 時 x001 閉合，y001 得電并自鎖，驅(qū)動關(guān)門繼電器使電動機反轉(zhuǎn)，轎廂門關(guān)閉。關(guān)門到位，關(guān)門行程開關(guān) sq2 動作，x003 常閉觸點斷開，y001 失電，關(guān)門過程結(jié)束。自動關(guān)門時，由定時器 t1 來控制。當(dāng)電梯開門到位后 y000 常開觸點閉合，t1 開始計時，延時 5s 后，t1 觸點閉合，y001 輸出有效，轎廂門自動關(guān)閉。自

31、動關(guān)門時，可能夾住乘客，因此在門兩側(cè)均裝有紅外線檢測裝置 sll 和 sl2。當(dāng)有人進出時由 sll 和 sl2 發(fā)出信號使得 x006 和 x007 閉合，輔助繼電器 m0 得電并自鎖，使得 t2 開始定時，延時 2s 后再關(guān)門14輸入信號及地址分配表 5-1輸出信號及地址分配表 5-215 電梯開門控制的梯形圖 5-1 電梯關(guān)門控制的梯形圖 5-2（2）電梯到層指示如圖 5-3：x011、x012 和 x013 分別是一、二和三層的接近開關(guān) sq5、sq6 和 sq7 的輸入點，y022、y023 和 y024 分別是一、二和三層樓面的指示燈 e3、e4 和 e5。輔助繼電器 m2 和 m

32、3 分別是單、雙層指示燈互鎖控制。當(dāng)電梯到達某一層樓面后，只有該層樓指示燈亮。（3）層呼叫指示燈控制圖 5-4：當(dāng)有乘客在轎廂外的某一層按下呼叫按鈕 sb6、sb7、sb8 和sb9 中的任一個后，對應(yīng)的輸入點 x017、x020、x021 和 x022 中的某一個就會閉合，同時所對應(yīng)的層指示燈就亮，指示有人呼叫。呼叫信號會一直保持到電梯到達該層，由該層的接近開關(guān)x011、x012 和 x013 中的某一個動作時才被撤銷。（4）電梯啟動和方向選擇及變速控制 電梯啟動和方向選擇及變速控制梯形圖如圖 5-5 和 5-6 所示。電梯運行方向由輸出繼電器y020 和 y021 指示，當(dāng)電梯運行方向確定后，在關(guān)門信號和門鎖信號符合要求的情況下，或者通過電梯上行輸出繼電器 y002，驅(qū)動電機正轉(zhuǎn)，電梯上升；或者通過電梯下行輸出繼電器16y003，驅(qū)動電機反轉(zhuǎn)，電梯下降。電梯啟動后快速運行，2s 后加速，在接近目標(biāo)樓層時，相應(yīng)的接近開關(guān)動作，電梯開始轉(zhuǎn)為慢速運行，直至電梯到達目標(biāo)樓層時停止。 電梯到層指示圖 5-3 層呼叫指示燈控制圖 5-417電梯啟動和方向選擇及變速控制梯形圖 5-5 電梯啟動和方向選擇及變速控制梯形圖 5-6185.45.4 系統(tǒng)的調(diào)試與操作系統(tǒng)的調(diào)試