五層電梯plc控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 入接口送入 PLC，然后通過(guò)程序控制向拖動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)。 圖 1 電梯 PLC 控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖 電梯的主要組成部分 （ 1）首先是電梯的電力拖動(dòng)部分部分。 這一部分由拽引部分、電動(dòng)機(jī)以及相應(yīng)的開(kāi)關(guān)電路以及開(kāi)門(mén)機(jī)組成。曳引部分，通常由曳引機(jī)和曳引鋼絲繩組成；電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)曳引機(jī)旋轉(zhuǎn)，使轎廂上下運(yùn)動(dòng)，開(kāi)關(guān)電路負(fù)責(zé)設(shè)備與電力線路的接通與斷開(kāi)，開(kāi)門(mén)機(jī)則負(fù)責(zé)電梯能夠正確地開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)。 該部分直接與樓宇電力線路相連接 ，提供電梯運(yùn)行的動(dòng)力。由控制系統(tǒng)的信號(hào)驅(qū)動(dòng)控制完成電梯的開(kāi)關(guān)門(mén)、啟動(dòng)、制動(dòng)、平層等動(dòng)作，是電梯工作的最上層，武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 實(shí)現(xiàn)電梯的正確運(yùn)行。 （ 2）第二部分是電梯的主要硬件組成，電梯最主要的部分是轎廂、廳門(mén)和井道，轎廂主要承擔(dān)載人任務(wù)，門(mén)廳承擔(dān)開(kāi)關(guān)門(mén)的任務(wù)。 轎廂和廳門(mén)轎廂由轎架、轎底、轎避和轎門(mén)組成；廳門(mén)一般有封閉式、中分式、雙折式、雙折中分式和直分式等形式。 （ 3） 電氣設(shè)備及控制裝置由曳引機(jī)、選層器傳動(dòng)及控制柜、轎廂操縱盤(pán)、呼梯按鈕和顯示器組成，顯示器包括兩部分，分別是轎廂內(nèi)和各層的門(mén)廳中指示電梯運(yùn)行方向和所處樓層的顯示 器。 （ 4） 其他裝置。 其他的附屬裝置包括電梯的重量平衡系統(tǒng)及設(shè)備和平層設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)電梯的平穩(wěn)、安全、高效運(yùn)行，提高乘客乘坐電梯的舒適感。 電梯的安全保護(hù)裝置 （ 1）電磁制動(dòng)器：電磁制動(dòng)器是一種將主動(dòng)側(cè)扭力傳達(dá)給被動(dòng)側(cè)的連接器，可以據(jù)需要自由的結(jié)合，切離或制動(dòng)。因使用電磁力來(lái)動(dòng)作，稱(chēng)之電磁制動(dòng)器，具有響應(yīng)速度快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，也稱(chēng)作剎車(chē)閘。將電磁制動(dòng)器裝于曳引機(jī)軸上，一般采用直流電磁控制器，啟動(dòng)時(shí)通電松閘，停層后斷電制動(dòng)。 （ 2）行程極限保護(hù)裝置。為防止電梯由于限位開(kāi)關(guān)不起作用，轎廂超越頂層或底層端站繼 續(xù)運(yùn)行，不需設(shè)置保護(hù)裝置以防止發(fā)生嚴(yán)重的后果和結(jié)構(gòu)損壞。防止越程的保護(hù)裝置一般是由設(shè)置在井道內(nèi)上下端站附近的強(qiáng)迫換速開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)和極限開(kāi)關(guān)組成，這三種開(kāi)關(guān)均為電氣開(kāi)關(guān)，都必須符合電氣安全觸點(diǎn)要求。這些開(kāi)關(guān)或碰輪都安裝在固定于導(dǎo)軌的支架上，由安裝在轎廂上的撞桿觸動(dòng)而動(dòng)作。 強(qiáng)迫減速開(kāi)關(guān)是防止越程的第一道關(guān)，設(shè)置在正常緩速開(kāi)關(guān)之后，兩個(gè)換速開(kāi)關(guān)分別裝于井道的頂部和底部，當(dāng)轎廂駛過(guò)端站換速未減速時(shí)，轎廂上的撞塊就觸動(dòng)此開(kāi)關(guān)，通過(guò)電氣傳動(dòng)控制裝置，使電動(dòng)機(jī)強(qiáng)迫減速，以避免轎廂沖頂或者登底。 限位開(kāi)關(guān)是防止越程的第 二道關(guān)，當(dāng)轎廂經(jīng)過(guò)端站平層位置后仍未停車(chē)，就會(huì)觸動(dòng)限位開(kāi)關(guān)，此時(shí)限位開(kāi)關(guān)立即動(dòng)作，切斷電源并制動(dòng)，強(qiáng)迫停車(chē)。 極限開(kāi)關(guān)是防越程的第三道保護(hù)，當(dāng)限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作后電梯仍不能停止運(yùn)行，則觸動(dòng)極限開(kāi)關(guān)切斷電路模式驅(qū)動(dòng)主機(jī)迅速停止運(yùn)轉(zhuǎn)。極限開(kāi)關(guān)應(yīng)能防止電梯在兩個(gè)方向的運(yùn)行越程，而且不經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)人員調(diào)整電梯不能自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行。 防越程保護(hù)開(kāi)關(guān)都是由安裝在轎廂上的撞桿觸動(dòng)的，撞桿必須保證有足夠的長(zhǎng)度，在轎廂整個(gè)越程的范圍內(nèi)都能壓住開(kāi)關(guān)，而且開(kāi)關(guān)的控制電路要保證開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電路始終不能接通。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 （ 3）急停開(kāi)關(guān)：按照要求在轎頂、底坑 和滑輪間必須裝設(shè)急停開(kāi)關(guān)，為了醒目和提醒人們注意，急停開(kāi)關(guān)需要設(shè)置為紅色的，并且標(biāo)有 “ 停止 ” 和 “ 運(yùn)行 ”的位置。發(fā)生異常情況時(shí)，按 “ 停止 ” 按鈕即可切斷電源，電磁制動(dòng)器制動(dòng)，電梯緊急停車(chē)。 轎頂?shù)耐Ｖ归_(kāi)關(guān)應(yīng)面向轎門(mén)，離轎門(mén)距離不大于 1m；底坑的停止開(kāi)關(guān)應(yīng)安裝在進(jìn)入底坑可立即觸及的地方。當(dāng)?shù)乜虞^深時(shí)可以在下底坑時(shí)梯子旁和底坑下部各設(shè)一個(gè)串聯(lián)的停止開(kāi)關(guān)。最好是能聯(lián)動(dòng)操作的開(kāi)關(guān)，在開(kāi)始下底坑時(shí)即可將上部開(kāi)關(guān)打在停止的位置，到底坑后也可用操作裝置消除停止?fàn)顟B(tài)，由安裝在轎頂或其他地方的檢修運(yùn)行裝置進(jìn)行控制。 （ 4）廳門(mén)開(kāi) 關(guān)：每 個(gè) 廳門(mén)開(kāi)關(guān)都裝有門(mén)鎖開(kāi)關(guān)，僅當(dāng)廳門(mén)關(guān)上才允許電梯啟動(dòng)。在運(yùn)行中如出現(xiàn)廳門(mén)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，電梯會(huì)立即停車(chē)。 （ 5）關(guān)門(mén)安全開(kāi)關(guān)：常見(jiàn)的是裝于轎廂門(mén)邊的安全觸板，在關(guān)門(mén)的過(guò)程中如安全觸板碰到乘客，將發(fā)出信號(hào)，門(mén)電動(dòng)機(jī)停止關(guān)門(mén)，反向開(kāi)門(mén)，延時(shí)重新關(guān)門(mén)。此外還有紅外線開(kāi)關(guān)等。 （ 6）超載開(kāi)關(guān)：當(dāng)超載時(shí)轎廂底下降，超載開(kāi)關(guān)動(dòng)作，電梯不能關(guān)門(mén)和運(yùn)行 。 （ 7）其他開(kāi)關(guān)：除上述開(kāi)關(guān)外，還有安全窗開(kāi)關(guān)，鋼帶輪的斷帶開(kāi)關(guān)等。 電梯信號(hào)的控制基本由 PLC 軟件實(shí)現(xiàn)。電梯信號(hào)控制系統(tǒng)如圖 2 所示，輸入到 PLC 的控制信號(hào)有運(yùn)行方式選擇（ 如自動(dòng)、檢修、消防運(yùn)行方式等）、運(yùn)行控制信號(hào)、轎內(nèi)指令、層站召喚、安全保護(hù)信號(hào)、旋轉(zhuǎn)編碼器光電脈沖、開(kāi)關(guān)門(mén)信號(hào)及限位信號(hào)、門(mén)區(qū)和平層信號(hào)等。 圖 2 電梯信號(hào) PLC 控制系統(tǒng)圖 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 電梯控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的功能 電梯控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的基本功能如下： （ 1）一臺(tái)電動(dòng)機(jī)控制轎廂的上升和下降。 （ 2）各層的門(mén)廳設(shè)置上下呼叫開(kāi)關(guān)（最頂層只設(shè)置向下呼叫開(kāi)關(guān)，最底層只設(shè)置向上呼叫開(kāi)關(guān)）。 （ 3）電梯到位后具有手動(dòng)或自動(dòng)開(kāi)門(mén)或關(guān)門(mén)功能。 （ 4）電梯內(nèi)設(shè)有層樓指示鍵、開(kāi)關(guān)門(mén)按鍵、警鈴風(fēng)扇及照明按鍵。 （ 5）電梯內(nèi)外設(shè)有方向 指示燈及電梯當(dāng)前層號(hào)指示燈。 轎廂內(nèi)和各樓層的門(mén)廳內(nèi)均有兩種指示燈，一種是方向指示燈，分別指示向上和向下運(yùn)行的狀態(tài)，并分別與上行 接觸器 SC 和下行接觸器 XC 連接，另 一種是轎廂所處樓層的顯示器，顯示器由七段顯示譯碼器構(gòu)成，與檢測(cè)轎廂位置的干簧管通過(guò)連接電路相連，能夠連續(xù)顯示，隨時(shí)顯示轎廂所處的位置。 （ 6）待客自動(dòng)開(kāi)門(mén)，當(dāng)電梯在某層停梯待客時(shí)，按下層外召喚按鈕，應(yīng)能自動(dòng)開(kāi)門(mén)迎客。 （ 7）自動(dòng)關(guān)門(mén)與提早關(guān)門(mén)。 在一般情況下，電梯停站 4 到 6 秒應(yīng)能自動(dòng) 關(guān)門(mén)。在延時(shí)時(shí)間內(nèi)，按下關(guān)門(mén)按鈕，門(mén)將提前實(shí)現(xiàn)關(guān)門(mén)動(dòng)作。 （ 8）按鈕 開(kāi)門(mén)。在開(kāi)關(guān)過(guò)程中或門(mén)關(guān)閉后電梯啟動(dòng)前，按下操縱盤(pán)上的開(kāi)關(guān)門(mén)按鈕，門(mén)將打開(kāi)。 （ 9）內(nèi)指令記憶。當(dāng)轎廂內(nèi)操縱盤(pán)上有多個(gè)選層指令時(shí)，電梯應(yīng)能按順序自動(dòng)停靠，并自動(dòng)確定運(yùn)行方向。 （ 10）自動(dòng)定向。當(dāng)轎廂內(nèi)操縱盤(pán)上選層指令相對(duì)于電梯位置具有不同方向時(shí)，電梯應(yīng)能俺先入為主的原則自動(dòng)確定運(yùn)行方向。 （ 11）呼梯記憶與順向截停。電梯在運(yùn)行中應(yīng)能記憶層外的呼梯信號(hào)，對(duì)符合運(yùn)行方向的召喚，應(yīng)能自動(dòng)逐一?？繎?yīng)答。 （ 12）自動(dòng)換向。當(dāng)電梯完成全部轎廂內(nèi)指令，應(yīng)能自動(dòng)換向，應(yīng)答相反方向的信號(hào)。 （ 13）自動(dòng)關(guān)門(mén)待客。當(dāng)完成全 部轎廂內(nèi)指令，又無(wú)外呼梯信號(hào)時(shí)，電梯應(yīng)自動(dòng)關(guān)門(mén)，并在設(shè)定時(shí)間內(nèi)自動(dòng)關(guān)閉轎廂照明。 （ 14）自動(dòng)返基站。當(dāng)電梯設(shè)有基站（本設(shè)計(jì)中，基站為一樓）時(shí)，電梯在完成全部指令后，自動(dòng)駛回基站，停機(jī)待客。 電梯操作方式 通過(guò)查閱資料，了解到常見(jiàn)的電梯操作方式有如下兩種： 第一種，單轎廂下集選是控制室登記所有轎廂和廳門(mén)下行召喚，轎廂上行是只答應(yīng)轎廂召喚，直至最高層后自動(dòng)改變運(yùn)行方向?yàn)橄滦校瑧?yīng)答廳門(mén)下行召喚。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 第二種，單轎廂全集選是控制室等級(jí)所有門(mén)廳和轎廂召喚，上行時(shí)順應(yīng)答轎廂和廳門(mén)上召喚。直至最高層自動(dòng)反向應(yīng)答下行 召喚和轎廂召喚。 減速及平層控制 電梯的工作特點(diǎn)是頻繁起制動(dòng)，為了提高工作效率，改善舒適感，要求電梯能平滑減速至速度為零時(shí)，準(zhǔn)確平層，即“無(wú)速度停車(chē)抱閘”，不要出現(xiàn)爬行現(xiàn)象或低速抱閘，即不要直接停止。做到這一點(diǎn)的關(guān)鍵是準(zhǔn)確發(fā)出減速信號(hào)，在接近層樓面時(shí)按距離精確地自動(dòng)矯正速度給定曲線。 本設(shè)計(jì)采用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)轎廂位置，只要電梯一運(yùn)行，計(jì)數(shù)器就可以精確地確定走過(guò)的距離，達(dá)到與減速點(diǎn)相應(yīng)的預(yù)制數(shù)時(shí)即可發(fā)出減速命令。不論哪種方式產(chǎn)生的減速命令，由于負(fù)載變化、電網(wǎng)波動(dòng)、鋼絲繩打滑等，都會(huì)使減速過(guò)程不符合平層 技術(shù)要求，為此一般在離樓層 100mm 到 200mm 處設(shè)置一個(gè)平層矯正器，以確保平層的長(zhǎng)期準(zhǔn)確性。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 3 電梯硬件設(shè)計(jì) 轎廂樓層位置檢測(cè) 通過(guò)查閱資料，了解到現(xiàn)在工程中進(jìn)行轎廂樓層位置檢測(cè)的主要方法有以下幾種： （ 1）用干簧管磁感應(yīng)器或其它位置開(kāi)關(guān) 這種方法直觀、簡(jiǎn)單，但由于每一層都需要使用一個(gè)磁感應(yīng)器，當(dāng)樓層較高時(shí)，會(huì)占用 PLC 太多的輸入點(diǎn)。 （ 2）利用穩(wěn)態(tài)磁保開(kāi)關(guān) 這種方法 需對(duì)磁保開(kāi)關(guān)的不同狀態(tài)進(jìn)行編碼，在各種編碼方式中式和電梯控制的只有格雷變形碼，但它是無(wú)權(quán)代碼，進(jìn)行運(yùn)算時(shí)需采用 PLC 指令譯碼，比較麻煩，軟件譯碼也只會(huì)使程序變得龐大。 （ 3）利用旋轉(zhuǎn)編碼器 目前， PLC 一般都有高速脈沖輸入端或?qū)Ｓ糜?jì)數(shù)單元，計(jì)數(shù)準(zhǔn)確，使用方便，因而在電梯 PLC 控制系統(tǒng)中，可用編碼器測(cè)取電梯運(yùn)行過(guò)程中的準(zhǔn)確位置。編碼器可直接與 PLC 高速脈沖輸入端相連，電源也可利用 PLC 的內(nèi)置 24V 直流電源，硬件連接可謂簡(jiǎn)單方便，高層電梯可以應(yīng)用這種方法。 本設(shè)計(jì)中的樓層只有五層，綜上所述，采用干簧管磁感應(yīng)器來(lái) 檢測(cè)轎廂所處樓層位置。樓層感應(yīng)干簧管的示意圖如圖 3 所示。 圖 3 樓層感應(yīng)干簧管示意圖 門(mén)電梯選擇 電梯門(mén)有層門(mén)和轎門(mén)之分，兩門(mén)的開(kāi)啟是同時(shí)進(jìn)行的，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)門(mén)的動(dòng)作用一臺(tái)小電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)即可。門(mén)電動(dòng)機(jī)是開(kāi)關(guān)門(mén)的動(dòng)力源，通常采用直流電動(dòng)機(jī)。門(mén)電氣拖動(dòng)線路通常由門(mén)電動(dòng)機(jī)、門(mén)繼電器觸電及電阻分壓線路等部分組成。采用他勵(lì)方式，并用變壓調(diào)速方式方法來(lái)控制開(kāi)關(guān)門(mén)的速度，即控制門(mén)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 門(mén)安全裝置選擇 層門(mén)和轎門(mén)的開(kāi)啟是同步進(jìn)行的，為保證乘客的安全，電梯門(mén)的入口處必須有安全保護(hù)裝置。在門(mén)上或門(mén)框上裝有 機(jī)械的或電子的門(mén)探測(cè)器，當(dāng)門(mén)探測(cè)器發(fā)現(xiàn)門(mén)區(qū)有障礙時(shí)，便發(fā)出信號(hào)給控制部分，停止關(guān)門(mén)、重新開(kāi)門(mén)，待障礙消除后，方可關(guān)門(mén)。通常有光電式保護(hù)裝置、超聲波保護(hù)裝置和防夾條等類(lèi)型，本設(shè)計(jì)采用光電式保護(hù)裝置。 將光電裝置安裝在門(mén)上，使光線水平地通過(guò)門(mén)口，當(dāng)乘客或物品遮斷光線時(shí)，就能使門(mén)重新打開(kāi)。光幕，即紅外線微掃描探測(cè)裝置，作為一種光電產(chǎn)品，可以代替機(jī)械安全觸板，或?qū)⒐饽慌c觸板合成為具有雙重保護(hù)功能的二合一光幕。這已成為電梯界廣泛采用的電梯門(mén)保護(hù)裝置。 光幕劃分為普通光幕、二合一光幕和三維光幕。普通光幕可直接代替機(jī)械式安全觸板，分為運(yùn)動(dòng)型光幕和非運(yùn)動(dòng)型光幕。運(yùn)動(dòng)型光幕在普通光幕種占據(jù)主導(dǎo)地位，也得到了多數(shù)廠家的認(rèn)同。二合一光幕由于具有雙重保護(hù)功能，即將成為門(mén)電梯保護(hù)裝置的主流。三維光幕在最近幾十年才推出，技術(shù)不夠成熟，需要繼續(xù)改進(jìn)。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 4 PLC 型號(hào)確定 PLC 結(jié)構(gòu)原理 PLC 的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu) PLC 是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，逐漸發(fā)展以微處理器為核心，集自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)裝置。不同的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的可編程邏輯控制器的結(jié)構(gòu)多種多樣，但基 本組成原理是一樣的。國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC）所作的定義為：可編程序控制器（ PLC）是一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 從硬件來(lái)看， PLC 主要由 CPU，存儲(chǔ)器， I/O 接口，電源，編程器等組成。 （ 1） CPU： CPU 板是 PLC 的核心部件， 它包括：微處理器 CPU、存儲(chǔ)器（ ROM、RAM）、并行接口（ PIO）、串行接口（ SIO）及時(shí)鐘控制電路等。 CPU 板是 PLC 的運(yùn)算、控制中心，用來(lái)實(shí)現(xiàn)各種邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算及對(duì)整機(jī)進(jìn)行管理控制； PLC內(nèi)部配有程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ ROM， RAM），分別用于存儲(chǔ)系統(tǒng)程序和用戶(hù)程序，并生成用戶(hù)環(huán)境；并行接口和串行接口主要用于 CPU 與各接口電路之間的信息交換。時(shí)鐘及控制電路用于產(chǎn)生脈沖及各種控制信號(hào)。 （ 2）存儲(chǔ)器： PLC 配有兩種存儲(chǔ)器，即系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶(hù)存儲(chǔ)器。系統(tǒng)存儲(chǔ)器用來(lái)存放系統(tǒng)管理程序，用戶(hù)不能訪問(wèn)和修改 這部分存儲(chǔ)器的內(nèi)容。用戶(hù)存儲(chǔ)器用來(lái)存放編制的應(yīng)用程序和工作數(shù)據(jù)狀態(tài)。存放工作數(shù)據(jù)狀態(tài)的用戶(hù)存儲(chǔ)器部分也成為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，它包括輸入 /輸出數(shù)據(jù)映像區(qū)、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)區(qū)預(yù)置數(shù)和當(dāng)前值的數(shù)據(jù)區(qū)及當(dāng)前值的數(shù)據(jù)區(qū)及存放中間結(jié)果的緩沖區(qū)。 PLC 的存儲(chǔ)器包括只讀存儲(chǔ)器（ ROM）和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ RAM），可以提供各種形式的讀取 /寫(xiě)入方式。