電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

摘要：電梯作為高層建筑的運(yùn)輸工具，隨著日益增多的高層建筑快速發(fā)展。而電梯的控制系統(tǒng)在電梯運(yùn)行中起到關(guān)鍵的作用，為了解決傳統(tǒng)電梯自控系統(tǒng)中線路復(fù)雜、容易出現(xiàn)故障、維修困難的問(wèn)題，本文討論了電梯系統(tǒng)的控制要求、硬件配置和軟件設(shè)置，分析了PLC控制電梯模型的程序設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程，具有編程簡(jiǎn)單、抗干擾強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，使得電梯在運(yùn)載過(guò)程中安全方便，可控靈活性高。

關(guān)鍵詞：PLC 電梯模型 系統(tǒng)配置

目前電梯控制系統(tǒng)的電氣拖動(dòng)系統(tǒng)分類(lèi)較多，按照拖動(dòng)方式、控制方式分為交流單數(shù)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)開(kāi)環(huán)直接啟動(dòng)電梯拖動(dòng)系統(tǒng)，交流雙速電機(jī)電梯拖動(dòng)系統(tǒng)、交流氮素電機(jī)電梯拖動(dòng)系統(tǒng)，直流電動(dòng)機(jī)全閉環(huán)調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)，轎內(nèi)手柄、按鈕開(kāi)關(guān)控制的電梯電氣控制系統(tǒng)，轎外、轎內(nèi)外按鈕開(kāi)關(guān)控制的電梯電氣控制系統(tǒng)，信號(hào)、集選、兩臺(tái)并聯(lián)控制的電梯電氣控制系統(tǒng)及群控電梯電氣控制系統(tǒng)。電梯的控制系統(tǒng)也經(jīng)歷了由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的過(guò)程。

一、電梯控制系統(tǒng)介紹

1、系統(tǒng)的控制要求

電梯控制系統(tǒng)也稱(chēng)為指令按鈕，是轎內(nèi)指令和層站的召喚控制。乘客進(jìn)入轎廂后按下目的層按鈕，即通過(guò)指令登記運(yùn)算執(zhí)行，到達(dá)目的層，然后清除指令，按鈕熄滅。假設(shè)模擬40 cm的四層電梯設(shè)備，即每層10 cm。電梯控制系統(tǒng)采用隨機(jī)邏輯控制，即轎廂和樓層的按鈕信號(hào)是隨機(jī)的，電梯的運(yùn)行根據(jù)該呼叫信號(hào)進(jìn)行行程控制，在順序邏輯控制的基礎(chǔ)上，根據(jù)信號(hào)的輸入做出反應(yīng)，控制相應(yīng)狀態(tài)的電梯運(yùn)行。

試驗(yàn)采用發(fā)光管和LED燈對(duì)應(yīng)按鈕顯示，每層設(shè)置檢測(cè)轎廂位置的檢測(cè)開(kāi)關(guān)裝置，這樣便于觀察電梯運(yùn)行方向和所在樓層顯示，對(duì)應(yīng)電梯的呼叫信號(hào)也在開(kāi)關(guān)的指示燈上顯示。同時(shí)為了電梯運(yùn)行的安全，系統(tǒng)設(shè)置故障保護(hù)、反向運(yùn)行鎖定。

2、PLC與系統(tǒng)的硬件配置

PLC不同于傳統(tǒng)的繼電器控制，它是一種工業(yè)控制的微機(jī)。試驗(yàn)選擇的Fx1N 型PLC有如下特點(diǎn)：

(l)FX1N配置包括主機(jī)單元，主機(jī)采用小型化基本單元FX1N -40MR；PLC通過(guò)擴(kuò)展I/0接口與外部設(shè)備相連，共有30個(gè)地址，輸入/輸出設(shè)備靈活對(duì)應(yīng)，14個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)；還可以擴(kuò)展A/D、D/A模塊和其它特殊功能模塊。

(2)FX1N豐富的指令系統(tǒng)與試驗(yàn)裝置的控制功能相結(jié)合，指令執(zhí)行速度快。包括27個(gè)基本指令，89個(gè)功能指令。

(3)FX1N PLC可用電氣元件對(duì)于系統(tǒng)進(jìn)行控制，繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和寄存器進(jìn)行輔助。

(4)對(duì)于FX1N PLC的編程工具，可以使用個(gè)人計(jì)算機(jī)，專(zhuān)業(yè)編程軟件FXGP_WIN-C進(jìn)行，或者用編程器進(jìn)行編輯，修改不同形式的用戶(hù)程序、梯形圖、指令表；可以根據(jù)需要打印的程序和系統(tǒng)實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控。可以直觀看到各個(gè)電子器件的數(shù)值變化，為用戶(hù)進(jìn)行程序調(diào)試帶來(lái)了極大的方便。

該控制系統(tǒng)的硬件配置如圖l所示。

二.軟件的設(shè)計(jì)及特點(diǎn)

1、根據(jù)流程圖進(jìn)行編程設(shè)計(jì)，其中PLCI、O分配表如下：

輸入繼電器信號(hào)名稱(chēng)輸出繼電器線圈名稱(chēng)

X000一層檢測(cè)開(kāi)關(guān)Y002電機(jī)正轉(zhuǎn)

X001二層檢測(cè)開(kāi)關(guān)Y003

X002三層檢測(cè)開(kāi)關(guān)Y004電機(jī)反轉(zhuǎn)

X003四層檢測(cè)開(kāi)關(guān)Y005

X004一層上行請(qǐng)求

X005二層上行請(qǐng)求

X006三層上行請(qǐng)求

X007四層上行請(qǐng)求

X010一層下行請(qǐng)求

X011二層下行請(qǐng)求

X012三層下行請(qǐng)求

X013四層下行請(qǐng)求

X014轎廂上限位

X015轎廂下限位

2、軟件設(shè)計(jì)特點(diǎn)

(1)根據(jù)電梯運(yùn)行方向和轎廂所處位置，采用同向就近。順序邏輯控制過(guò)程為：向上方運(yùn)動(dòng)時(shí)，轎廂發(fā)出向上的呼叫信號(hào)，則對(duì)應(yīng)繼電器的狀態(tài)為1，但如果其他層同時(shí)發(fā)出呼叫信號(hào)，假設(shè)此時(shí)轎廂所處一樓X000=1，則電梯上升通過(guò)M0、M1、M2控制，電梯接收到向上信號(hào)時(shí)，M0接上，到達(dá)二層，M0斷開(kāi)，轎廂開(kāi)啟，然后關(guān)閉，M1接通，達(dá)到三層，M1斷開(kāi)，轎廂門(mén)開(kāi)啟，關(guān)閉，M2接通，到達(dá)四層，M2斷開(kāi)。

(2)根據(jù)電梯方向運(yùn)行實(shí)現(xiàn)隨機(jī)邏輯控制。不同樓層發(fā)出同向運(yùn)行信號(hào)，或者反向運(yùn)行信號(hào)，當(dāng)電梯向上運(yùn)行接近某樓層檢測(cè)開(kāi)關(guān)，如果該樓層發(fā)出同向運(yùn)行信號(hào)，則在該樓層減速直至停止；如果沒(méi)有信號(hào)，則繼續(xù)運(yùn)行，直至達(dá)到目的層；如果反向，到達(dá)目的層后，停止重新下一邏輯運(yùn)行。

(3)通過(guò)軟件控制，硬件借口輸出以LED或發(fā)光管顯示，利用行程判斷所運(yùn)行位置，用BCD碼輸出。

(4)PLC根據(jù)隨機(jī)邏輯控制的要求，運(yùn)用控制規(guī)律對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，比如可以發(fā)出正反運(yùn)行方向的制動(dòng)信號(hào)，終止電梯故障的控制信號(hào)。

(5)系統(tǒng)中為了確保長(zhǎng)期運(yùn)行，采用內(nèi)部輔助繼電器裝置。

三、部分梯形圖和指令表

(1)樓層呼叫信號(hào)

(2)電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制及保護(hù)

該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，著重于三菱FX系列PLC指令控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)基本指令、計(jì)數(shù)指令和定時(shí)指令，可以與PLC控制項(xiàng)目有關(guān)的程序進(jìn)行模擬調(diào)試。實(shí)驗(yàn)程序不唯一，可以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)里作為補(bǔ)充，可以有達(dá)到滿(mǎn)足多種內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)程序。對(duì)于控制開(kāi)關(guān)的邏輯控制、電機(jī)的控制、中斷控制和數(shù)值運(yùn)算等PLC控制程序有良好的訓(xùn)練作用，該系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好，因此，在教學(xué)和科研上具有一定的推廣作用。

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