電梯系統(tǒng)設(shè)計

1、基于的電梯系統(tǒng)設(shè)計摘 要文章闡述了可編程控制器PLC在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，介紹了4層電梯的PLC控制系統(tǒng)的總體設(shè)計方案及設(shè)計過程，列出了具體的主要硬件電路，電梯的控制梯形圖，給出了系統(tǒng)組成框圖和程序流程圖。在分析處理隨機信號邏輯關(guān)系的基礎(chǔ)上，指出了PLC的編程方法。關(guān) 鍵 字：PLC 電梯控制 程序設(shè)計 梯形圖Abstract The paper introduces the use of PLC in the elevator controlling system. The principle of this paper is to introduce the designing plan

2、 and composition of the fourth floor elevators PLC about PLC controlled elevator, giving us specific ladder diagram. The system composition block diagram and program flow of charts are presented. After analyzing and processing the logical relationship of stochastic signal, the way of PLC program is

3、put forward.Keywords: PLC, elevator controlling system design, ladder diagram 一、前言 可編程控制系統(tǒng)（PLC）是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲器，可執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。電梯是一種起重運輸設(shè)備，廣泛的應(yīng)用于高層住宅，大型公共建筑，工廠倉庫等場所，節(jié)省了人力和時間，提高了工作效率。影響的質(zhì)量好壞的重要因數(shù)是它的控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的電梯自動控制由繼電器接觸器進行控制，其缺點是觸點多，

4、接線復雜，故障率高，可靠性差，維護工作量大，而采用PLC組成的控制系統(tǒng)很好的解決了上述問題，它工作可靠性高，靈活性好，通用性高，編程簡單，使用方便，而且它的抗干擾能力遠遠強于傳統(tǒng)電梯的，它使電梯的運行更加安全，方便。本文主要通過提出電梯系統(tǒng)的基本功能要求，為實現(xiàn)這幾種功能，我從硬件和軟件兩個方面入手，硬件方面，主要從的選型，內(nèi)存容量計算，PLC 輸入輸出地址的分配和硬件的設(shè)計和選型方面考慮；軟件方面，由于整個系統(tǒng)的程序設(shè)計相當復雜，為了便于設(shè)計，基于系統(tǒng)不同的功能要求，我將系統(tǒng)劃分為電梯開門控制、電梯到層指示、層呼叫指示燈控制、箱內(nèi)指令指示控制和電梯方向選擇、啟動控制、過載指示、限位保護等基本

5、模塊。系統(tǒng)功能劃分有利于簡化設(shè)計思想，提高設(shè)計效率。完成硬件和軟件部分的設(shè)計，整體工程就完成了絕大部分，此后還需要程序的反復驗證，現(xiàn)場調(diào)試，系統(tǒng)安裝等等。鑒于本人水平有限，若有不足之處還望指正。二、電梯功能的基本要求和基本構(gòu)件 設(shè)計的電梯為4層運輸裝置，設(shè)計總體高為12米，每層高2.5米。它的電器控制系統(tǒng)由PLC，變頻器，曳引電動機，門動電動機，安全裝置，井道裝置，交響操作盤，廳外操作盤，層樓指示燈等組成。 電梯控制系統(tǒng)主要的控制要求如下所示：A：電梯運行到召喚位置后，能夠自動開/關(guān)門，而且也能夠手動開/關(guān)門。B：電梯內(nèi)指令和外部召喚指令的記憶，消除,并利用多個指示燈顯示電梯內(nèi)指令和外部指令。

6、C：方向選擇功能 電梯接受到指令能夠自動判別的運行方向，并發(fā)出指令。D：電梯轎箱門由一個小功率電機驅(qū)動，電機正轉(zhuǎn)，箱門打開；電機反轉(zhuǎn)，箱門關(guān)閉；并具有延時開/關(guān)門功能，箱門上有紅外線檢測裝置，防止箱門關(guān)閉時夾傷乘客。E：平層提前減速和啟動加速功能F：在電梯的行程的起始端安裝行程開關(guān)，防止電梯運行超程，撞壞建筑物，傷害到乘客。 實現(xiàn)這些功能需要如下器件：一臺用于拽東電梯上升下降的星-三角啟動的籠型電動機，一臺用于控制轎箱門開關(guān)的小電機，用于頻繁地接通和分斷交直流主回路和大容量控制回路的接觸器，用于顯示電梯運行狀態(tài)和指令召喚的指示燈等等。 三、電梯控制系統(tǒng)硬件設(shè)計（一）PLC型號選擇PLC的種類非

7、常繁多，不同種類之間的功能設(shè)置差異很大，這既給PLC機型的挑選提供了十分廣闊的空間，同時也帶來了一定的難度。機型選擇的基本原則應(yīng)是在功能滿足要求的前提下，力爭最好的性價比，并有一定的升級空間?？紤]到本次設(shè)計的電梯系統(tǒng)只有4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，但是在設(shè)計活動中，經(jīng)常碰到一些估計的指標，在設(shè)計活動中需要進行局部調(diào)整，另外模塊式PLC排除故障所需時間短；我們估算輸入輸出接口比較多；由于考慮到本次設(shè)計的電梯系統(tǒng)只有4層，考慮到工廠造價，我們采用離線編程的方式，以減小軟硬件的

8、開銷。根據(jù)PLC I/O節(jié)點使用原則，即留出20%-30%的I/O點以做擴展時使用，4層電梯有32個輸入信號，27個輸出信號，本系統(tǒng)選用PLC型號為三菱FX2-128MR，這種機型的I/O點數(shù)分別為64，其編輯指令超過1000條，有2000步的程序內(nèi)存，并配有相應(yīng)的編程軟件MEDOC，不但可通過手持編輯器對其編輯，而且還可以通過計算機對其進行編輯。（二）內(nèi)存容量估計用戶的程序和數(shù)據(jù)都保存在內(nèi)存之中，對所需的內(nèi)存容量要有一個估算，估計的太小則會造成編程和使用的困難，估計得太大又會浪費資源。我們一般會從下面幾個因數(shù)來估計內(nèi)存大?。?內(nèi)存利用率 所謂內(nèi)存利用率，就是一個程序段中的節(jié)點數(shù)與存放該程序段

9、所代表的機器碼所需內(nèi)存字數(shù)的比值。對于同一個程序而言，高利用率可以降低內(nèi)存的使用量，還可以縮短掃描時間，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。2開關(guān)量輸入和輸出的點數(shù) 一般系統(tǒng)中，開關(guān)量輸入與輸出的比為6：4，根據(jù)經(jīng)驗公式，可以算出所需內(nèi)存的字數(shù)：所需內(nèi)存字數(shù)=開關(guān)量（輸入+輸出）總點數(shù)*10=5903模擬量輸入和輸出的點數(shù) 對于模擬量的處理需要用到數(shù)字傳送和運算的功能，這部分指令的內(nèi)存利用率比較低，因此需要更多的內(nèi)存容量。下面是一般情況下的經(jīng)驗計算公式：只有模擬量輸入時：內(nèi)存字數(shù)=模擬量點數(shù)*100=400模擬量輸入/輸出共存時：內(nèi)存字數(shù)=模擬量點數(shù)*200=800 所占內(nèi)存約為40KB，但是考慮到實際情況，

10、在本系統(tǒng)控制過程中不存在此種情況。4程序編程質(zhì)量由于本人是初學者，缺乏實踐經(jīng)驗，以及對機器和編程語言掌握不深，寫出來的程序比較冗長，因此在選內(nèi)存容量時，我多留了些容量。由此，估算為1000余條程序，而FX2-128MR編輯指令超過1000條，有2000步的程序內(nèi)存,基本上滿足了要求，PLC選型正確。5輸入輸出模塊和電源的選擇PLC輸入模塊的功能主要是檢測來自現(xiàn)場設(shè)備的輸入信號，并將其轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部可處理的電平信號。輸入模塊的類型選用交流形式的，由于信號的傳送距離比較近，信號選用低電壓形式，低壓又分為5v,12v,24v,60v和68v，從可靠性角度考慮，我選用24v作為電平信號電壓。PLC輸

11、出模塊的功能主要是將內(nèi)部輸出電平，在輸出前轉(zhuǎn)換為可匹配外部負載設(shè)備的控制信號。晶閘管輸出模塊比較適合于開關(guān)頻率高，電感性和低功率因數(shù)的負載設(shè)備，其缺點是價格高，過載能力差。而繼電器輸出模塊的優(yōu)點是使用電壓范圍寬，導通壓降損失小，并且價格較低，但是它的壽命不長，而且響應(yīng)速度慢，達不到我們設(shè)計的控制系統(tǒng)反應(yīng)速度的要求，因此我們選用晶閘管輸出模塊。電梯系統(tǒng)的曳引電機的工作電壓選用交流220v,轎箱門開關(guān)控制電機的工作電壓我們選用交流220v，指示燈工作電壓都選用24v。（三）PLC I/O口地址分配如下圖一為輸入信號的地址分配輸入信號名稱符號輸入點手動開門按鈕SB1X000手動關(guān)門按鈕SB2X001

12、開門到位行程開關(guān)SQ1X002關(guān)門到位行程開關(guān)SQ2X003向上運行旋轉(zhuǎn)開關(guān)SQ3X004向下運行旋轉(zhuǎn)開關(guān)SQ4X005紅外傳感器檢測開關(guān)SL1X006紅外傳感器檢測開關(guān)SL2X007門鎖行程開關(guān)SQ5X010一層接近開關(guān)SQ6X011二層接近開關(guān)SQ7X012三層接近開關(guān)SQ8X013四層接近開關(guān)SQ9X014一層內(nèi)指令按鈕SB3X015二層內(nèi)指令按鈕SB4X016三層內(nèi)指令按鈕SB5X017四層內(nèi)指令按鈕SB6X020一樓向上召喚按鈕SB7X021二樓向上召喚按鈕SB8X022三樓向上召喚按鈕SB9X023四樓向下召喚按鈕SB10X024三樓向下召喚按鈕SB11X025二樓向下召喚按鈕SB

13、12X026一樓上接近開關(guān)SQ10X027二樓上接近開關(guān)SQ11X030三樓上接近開關(guān)SQ12X031四樓下接近開關(guān)SQ13X032三樓下接近開關(guān)SQ14X033二樓下接近開關(guān)SQ15X034一樓行程開關(guān)SQ16X035四樓行程開關(guān)SQ17X036過載報警開關(guān)SQ18X037 圖一：輸入信號的I/O地址分配如下圖二為輸出接口的地址分配輸出信號名稱符號輸出點手動開門繼電器KM1Y001手動關(guān)門繼電器KM2Y002上行繼電器KM3Y003下行繼電器KM4Y004快速繼電器KM5Y005慢速繼電器KM6Y006加速繼電器KM7Y010層上行指示燈HL1Y011層下行指示燈HL2Y012一層指示燈HL

14、3Y013二層指示燈HL4Y014三層指示燈HL5Y015四層指示燈HL6Y016一層內(nèi)指令指示燈HL7Y020二層內(nèi)指令指示燈HL8Y021三層內(nèi)指令指示燈HL9Y022四層內(nèi)指令指示燈HL10YO23一層上召喚燈HL11Y024二層上召喚燈HL12Y025三層上召喚燈HL13Y026四層下召喚燈HL14Y030三層下召喚燈HL15Y031二層下召喚燈HL16Y032一層行程超程指示燈HL17Y033四層行程超程指示燈HL18Y034超載指示燈HL19Y035圖二：輸出接口的地址分配（四）PLC輸入輸出接線示意圖PLC的輸入輸出模塊與外部用戶設(shè)備的接線方式分為匯點式和分割式，兩種方式的區(qū)別在

15、于：選用匯點式接法的系統(tǒng)使用的電源電壓唯一，而選用分割式接法的系統(tǒng)電源電壓不唯一。根據(jù)系統(tǒng)的實際情況，輸入輸出模塊與外部設(shè)備的接線形式均，具體接法如下圖三示： 圖四（五）硬件的設(shè)計和選擇這里所選擇的硬件設(shè)備主要指的是主副回路的設(shè)備選擇主要是一下設(shè)備的選型：A：曳引電動機：電梯的種類多種多樣，按拖動系統(tǒng)來分有交流單速/交流雙速拖動電梯、交流調(diào)壓調(diào)速電梯等等。在此次設(shè)計中，將采用交流雙速電機作為曳引電機，它的優(yōu)點是簡單，經(jīng)濟，更重要的是舒適感好。B：備用電機的選擇：備用電機只要選擇和曳引電機一樣的型號即可。C：門電機：只要滿足功率要求，門電機選用一般三相異步電動機即可。如圖中所示電動機的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)門的開關(guān)，采用星角降壓啟動，KS為速度繼電器，用來對開關(guān)門到頭時制動，防止轎，廳門的損壞?；谝陨峡紤]，部分硬件的選擇結(jié)果如下：曳引電機型號：YDDL160L-6/8額定功率：11KW額定電壓：380V額定