基于PLC控制的五層電梯系統(tǒng)(正文)

1、第一章 電梯控制的原理與實(shí)現(xiàn)11 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 PLC 單元構(gòu)成，由如圖2所示，PLC用來(lái)完成對(duì)電梯曳引電機(jī)及開(kāi)關(guān)門(mén)機(jī)的起動(dòng)，加減速，停止，運(yùn)行方向，樓層顯示，層站召喚，轎箱內(nèi)操作，安全保護(hù)等指令信號(hào)進(jìn)行管理和控制功能。圖2 電梯控制系統(tǒng)原理圖12 電梯的工作原理及功能要求121 變頻調(diào)速回路變頻調(diào)速主回路由三相交流輸入、變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)、曳引機(jī)和制動(dòng)單元構(gòu)成.三相電源 R、S、T 經(jīng)接線端子進(jìn)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(dòng)機(jī)的快速繞組，外接制動(dòng)單元減少了制動(dòng)時(shí)間，加快制動(dòng)過(guò)程。旋轉(zhuǎn)編碼器用來(lái)檢測(cè)電梯的運(yùn)行速度和運(yùn)行方向

2、，變頻器將實(shí)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(shí)際速度跟隨變頻器內(nèi)部的給定速度，達(dá)到調(diào)節(jié)電梯速度的目的。變頻器輸入信號(hào)為：上、下行方向指令，低速、高速、檢修速度編碼指令。122 輸入輸出回路輸入輸出單元為 PLC 的 I/O 接口部分，主要由廳外呼叫、轎箱內(nèi)選層、樓層及方向指示、開(kāi)關(guān)門(mén)、井道內(nèi)的上下平層、上下強(qiáng)迫換速開(kāi)關(guān)、門(mén)鎖、安全保護(hù)繼電器、檢修、消防、泊梯、稱(chēng)重等單元構(gòu)成。（1）輸入單元為：廳外呼叫單元，用來(lái)對(duì)各層站的廳外召喚信號(hào)進(jìn)行登記、記憶和消除；轎箱內(nèi)選層單元，負(fù)責(zé)對(duì)預(yù)選樓層指令的登記、消除和指示；開(kāi)關(guān)門(mén)按鈕，輸入 PLC 控制轎門(mén)的開(kāi)閉（廳

3、門(mén)也同時(shí)動(dòng)作）；上下平層裝置，用來(lái)保證電梯轎箱在各層?？繒r(shí)準(zhǔn)確平層；上下限強(qiáng)迫換速開(kāi)關(guān)，用于保護(hù)電梯的高速運(yùn)行安全，避免電梯出現(xiàn)沖頂或蹲底事故，當(dāng)電梯到達(dá)上下端站時(shí)，裝在轎廂邊的上下限強(qiáng)迫換速開(kāi)關(guān)打板，信號(hào)輸入 PLC，PLC 發(fā)出換速信號(hào)強(qiáng)迫電梯減速運(yùn)行到平層位置；門(mén)鎖裝置（或轎門(mén)和廳門(mén)聯(lián)鎖保護(hù)裝置），轎門(mén)閉合和各廳門(mén)閉合上鎖是電梯正常起動(dòng)運(yùn)行的前提；安全回路，通常包括轎內(nèi)急停開(kāi)關(guān)、轎頂內(nèi)急停開(kāi)關(guān)、安全鉗開(kāi)關(guān)、限速器斷繩開(kāi)關(guān)、限速器超速開(kāi)關(guān)、底坑急停開(kāi)關(guān)、相序保護(hù)繼電器、上下限極限開(kāi)關(guān)等；檢修、消防和泊梯，檢修、消防和泊梯為電梯的三種運(yùn)行方式，檢修運(yùn)行為電梯檢修時(shí)的慢速運(yùn)行方式，消防運(yùn)行有消

4、防返回基站和消防員專(zhuān)用兩種運(yùn)行狀態(tài)，泊梯狀態(tài)，消除內(nèi)選和外呼信號(hào)，自動(dòng)返回泊梯層、關(guān)門(mén)并斷電；稱(chēng)重單元，用來(lái)檢測(cè)轎廂負(fù)荷，判斷電梯處于欠載、滿(mǎn)載或超載狀態(tài)，然后輸出數(shù)字信號(hào)給 PLC，根據(jù)負(fù)載情況進(jìn)行起動(dòng)力矩補(bǔ)償，使電梯運(yùn)行平穩(wěn)。（2）輸出單元為：樓層及方向指示單元，包括電梯上下行方向指示燈、層樓指示燈以及報(bào)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(diǎn)陣顯示方式，本系統(tǒng)為七段碼顯示方式；開(kāi)關(guān)門(mén)單元，用于控制電梯的廳門(mén)和轎門(mén)的打開(kāi)和關(guān)閉，在自動(dòng)定向完成或電梯平穩(wěn)?？亢螅琍LC給出相關(guān)指令，完成開(kāi)關(guān)門(mén)動(dòng)作。第二章 電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)21 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)有32個(gè)輸入信號(hào)，32個(gè)輸出信

5、號(hào)及現(xiàn)有設(shè)備，所以選用FX264MR的PLC，由于現(xiàn)有材料所以選OMRON的3G2JV變頻器和兩相交流電機(jī)。來(lái)完成實(shí)驗(yàn)。PLC控制器、變頻器和電動(dòng)機(jī)的接線及原理圖如附圖(1)所示。22 輸入輸出點(diǎn)分配輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱(chēng)代號(hào)編號(hào)名稱(chēng)代號(hào)編號(hào)安全回路K6X000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(mén)力限開(kāi)關(guān)K4X005七段碼AY005超重K5X006BY006上限強(qiáng)制減速SQ0X007CY007一樓指令SB1X010DY010二樓指令SB

6、2X011EY011三樓指令SB3X012FY012四樓指令SB4X013GY013五樓指令SB5X014關(guān)門(mén)催促鈴聲KE1Y014基站到位開(kāi)關(guān)SQ4X015廳門(mén)關(guān)KM2Y015一樓上呼SB6X016廳門(mén)開(kāi)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SB10X022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

7、E9Y027廳門(mén)開(kāi)SB16X030下呼燈E10Y030廳門(mén)關(guān)SB17X031下呼燈E11Y031廳門(mén)開(kāi)到位SQ1X032下呼燈E12Y032廳門(mén)關(guān)到位SQ2X033下呼燈E13Y033檢修開(kāi)關(guān)SB18X034超重鈴聲KM4Y034檢修上SB19X035抱閘信號(hào)KM5Y035檢修下SB20X036上行指示燈E14Y036下限強(qiáng)制減速SQ3X037下行指示燈E15Y037表1 I/O分配表23 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)根據(jù)電梯的工作原理與功能要求以及輸入/輸出點(diǎn)的地址分配表，來(lái)繪制電梯的程序流程圖。和設(shè)計(jì)電梯的程序梯形圖。電梯程序流程圖為圖3。梯形圖分成：初始化、指層控制、開(kāi)關(guān)門(mén)控制、轎內(nèi)呼叫與標(biāo)記控制、

8、廳外呼叫與標(biāo)記控制、電梯上下行選擇與指示控制、電梯的運(yùn)行控制來(lái)編寫(xiě)與調(diào)試。最后在組合調(diào)試。圖3 電梯程序流程圖231電梯初始化電梯復(fù)位、裝入數(shù)據(jù)、安全回路等。232指層控制指層控制梯形圖如圖3.1所示。本程序以1樓為基站，脈沖數(shù)為0。D200、D202、D204、D206、D208分別存放1/F5/F的脈沖數(shù)0、600、1200、1800、2400（實(shí)驗(yàn)用實(shí)際具體而定）。C242為內(nèi)部高速計(jì)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(shí)，應(yīng)產(chǎn)生位于該層的樓層信號(hào)，以控制樓層顯示器顯示樓層處的位置，離開(kāi)該層時(shí)，該信號(hào)應(yīng)被新的樓層信號(hào)（上一層或下一層）取代。233開(kāi)關(guān)門(mén)

9、控制（1）開(kāi)門(mén)控制手動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)時(shí)，當(dāng)電梯運(yùn)行到位后，按下SB16，X030閉合，M50置位，Y016得電，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，開(kāi)門(mén)。開(kāi)門(mén)到位，開(kāi)門(mén)到位行程開(kāi)關(guān)SQ1動(dòng)作，X032閉合，M50復(fù)位，Y016失電，開(kāi)門(mén)過(guò)程結(jié)束。當(dāng)在關(guān)門(mén)過(guò)程中，按下SB16，停止關(guān)門(mén)，并開(kāi)門(mén)。自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)時(shí)，當(dāng)電梯運(yùn)行到位后，電梯停止，T0開(kāi)始定時(shí)，延時(shí)2S后，T0觸電閉合，M50置位，開(kāi)門(mén)。（2）關(guān)門(mén)控制手動(dòng)關(guān)門(mén)時(shí)，當(dāng)按下SB17，X031閉合，M51置位，Y015得電，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，關(guān)門(mén)。關(guān)門(mén)到位，關(guān)門(mén)到位行程開(kāi)關(guān)SQ2動(dòng)作，X033閉合，M51復(fù)位，Y015失電，關(guān)門(mén)過(guò)程結(jié)束。在開(kāi)門(mén)過(guò)程中，按下SB17，停止開(kāi)門(mén)，并關(guān)門(mén)。

10、自動(dòng)關(guān)門(mén)時(shí)，定時(shí)器T1控制。當(dāng)電梯開(kāi)門(mén)到位后，X031閉合，T1定時(shí)5S后，M51置位，關(guān)門(mén)。但在關(guān)門(mén)時(shí)，有客人經(jīng)過(guò)紅外線遮蔽，停止關(guān)門(mén)，遮蔽結(jié)束，繼續(xù)關(guān)門(mén)。當(dāng)關(guān)門(mén)過(guò)程受到壓力，關(guān)門(mén)力限K4閉合，M50置位，開(kāi)門(mén)。234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，對(duì)應(yīng)指示燈E8E12亮。到電梯到達(dá)指定層后，動(dòng)作取消，指示燈滅。在檢修時(shí)，按鍵不標(biāo)記。安全回路在整個(gè)工作過(guò)程中為常開(kāi)（X000），只有出現(xiàn)不安全情況時(shí)才導(dǎo)通，則電梯停止工作。235廳外呼叫控制當(dāng)按下對(duì)應(yīng)的呼叫鍵SB6SB17時(shí)，按鍵標(biāo)記，對(duì)應(yīng)指示燈E13E20亮。到電梯到達(dá)標(biāo)記層時(shí)，動(dòng)作取消，指示等滅。在

11、檢修時(shí)，按鍵不標(biāo)記。236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(shí)，分析對(duì)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(shí)，Y000接通，電梯上行；M101置位時(shí)，Y001接通，電梯下行。237電梯的運(yùn)行控制電梯的運(yùn)行由變頻器控制，一次完整的運(yùn)行過(guò)程，就是曳引電動(dòng)機(jī)從起動(dòng)、勻速運(yùn)行到減速停車(chē)的過(guò)程。為使乘客擁有良好的舒適感，電梯采用S型速度曲線，轉(zhuǎn)換成頻率曲線如圖4所示。圖4 電梯的運(yùn)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(yùn)行，變頻器從0Hz到50hz開(kāi)始啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)間為3S，然后維持50

12、Hz運(yùn)行。當(dāng)換速信號(hào)到時(shí)，PLC撤消高速信號(hào)Y002斷開(kāi)，同時(shí)輸出爬行信號(hào)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_(dá)6Hz速度時(shí)，就以此速度爬行。當(dāng)平層信號(hào)（M301M341）到時(shí)，撤消正轉(zhuǎn)（或反轉(zhuǎn)）及爬行信號(hào)，變頻器從6Hz減速到0。在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，變頻器的零速輸入點(diǎn)X001及異常輸出點(diǎn)X003都是斷開(kāi)的，運(yùn)行速度減為0時(shí)，；零速輸入點(diǎn)閉合，通過(guò)PLC發(fā)出電動(dòng)機(jī)抱閘和自動(dòng)開(kāi)門(mén)信號(hào)。當(dāng)變頻器出現(xiàn)異常時(shí)，X003導(dǎo)通，電梯無(wú)法運(yùn)行。按下檢修鍵SB19后，只能以檢修速度運(yùn)行。按下檢修上行SB22時(shí)，Y002、YOO3閉合，以檢修速度（10Hz）上行，松開(kāi)按鍵，立即

13、停止。同理，按下檢修下行SB20時(shí)，Y002、Y003閉合，以檢修速度(10Hz)下行，松開(kāi)按鍵，立即停止。由于材料限制，本實(shí)驗(yàn)用OMRON，3G3JV小型變頻器，兩相交流電動(dòng)機(jī)。實(shí)際根據(jù)需要所定。變頻器的參數(shù)設(shè)置為表2。n021控制電路的端口區(qū)控制運(yùn)行n050可以反轉(zhuǎn)n0950電機(jī)運(yùn)行的最高頻率（Hz)n140電機(jī)運(yùn)行的最低頻率（Hz)n163斜坡上升時(shí)間（S）n173斜坡下降時(shí)間（S）n202S形加減時(shí)間為0.5Sn2250設(shè)置固有頻率f=50Hz（高速運(yùn)行）端口S3n236設(shè)置固有頻率f=6Hz （爬行運(yùn)行）端口S4n2410設(shè)置固有頻率f=10Hz （檢修運(yùn)行）端口S5n362反轉(zhuǎn)與停

14、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)與停止端口表2 變頻器參數(shù)設(shè)置238抱閘、泊梯、超重控制當(dāng)變頻器輸入零速信號(hào)后，X001常開(kāi)閉合，輸出Y035常開(kāi)閉合，抱閘閉合。電梯運(yùn)行時(shí)，零速輸入停止，X001斷開(kāi)，則Y035常開(kāi)斷開(kāi)，轎箱運(yùn)行。消防與泊梯，按下SB14，X026導(dǎo)通，電梯返回基站?；镜?，X015常閉斷開(kāi)，電梯停止。超重時(shí)，X006常閉閉合，電梯不能啟動(dòng)，并鳴鏑（Y034常開(kāi)閉合）。第三章 系統(tǒng)整體調(diào)試31 硬件安裝.該實(shí)驗(yàn)需要系列實(shí)訓(xùn)裝置、20手持編程器

15、或個(gè)人計(jì)算機(jī)（）、編程線纜、/編程環(huán)境、五層電梯系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)板、連接導(dǎo)線等。首先，將控制模板接到24的電源上，用編程線纜，一方接，一方接電腦。當(dāng)控制程序?qū)懭牒?，用連接導(dǎo)線將與電梯控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)板連接起來(lái)，調(diào)節(jié)一切正常后，通電進(jìn)行仿真。32 軟件調(diào)試首先在環(huán)境下打開(kāi)和軟件，向軟件中輸入程序，待程序輸入完畢將其變換后寫(xiě)入中。寫(xiě)入完畢后，打開(kāi)菜單欄中在線一項(xiàng)的監(jiān)控，就實(shí)現(xiàn)了對(duì)過(guò)程的監(jiān)控功能。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，動(dòng)作相應(yīng)開(kāi)關(guān)，模擬電梯控制系統(tǒng)的工作過(guò)程。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要注意觀察各種指示燈、及程序運(yùn)行的變化過(guò)程。若輸入的程序有問(wèn)題，可在菜單欄編輯一項(xiàng)中選擇寫(xiě)入模式，待程序返回寫(xiě)入狀態(tài)后，對(duì)程序進(jìn)行修改，經(jīng)變換后再寫(xiě)入中調(diào)試。結(jié)束語(yǔ)本文所述系統(tǒng)基于電氣集選控制原則，采用脈沖計(jì)數(shù)方法，用脈沖編碼器取代井道中原有的位置檢測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)位移控制，用軟件代替部分硬件功能，既降低系統(tǒng)成本，又提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性，實(shí)現(xiàn)電梯的全數(shù)字化控制。采用脈沖數(shù)對(duì)每一樓層計(jì)數(shù)，適當(dāng)?shù)臏p少了輸入點(diǎn)數(shù)，同時(shí)提高了電梯的控制精度。采用變頻器控制電梯的運(yùn)行，提高了電梯的平穩(wěn)性和乘客的舒適度，有效的提升了平層控制精度。參考文獻(xiàn)