電梯光幕測試裝置PLC系統設計

何永勝 羅志群 崔健坤 廣東省特種設備檢測研究院

電梯光幕測試裝置PLC系統設計

何永勝 羅志群 崔健坤 廣東省特種設備檢測研究院

基于現在我國電梯光幕性能檢測技術的欠缺，經常發生因其失效夾傷乘客的事故，因此本文研制一套電梯光幕綜合性能檢測裝置，在動態條件下高效完成電梯光幕的綜合性能檢測。該裝置一是通過采用PLC、交流伺服系統與高精度光幕設計運動控制系統，實現了為被檢光幕提供高精度定位，使得檢測結果更準確；二是通過采用OPC技術，實現了基于服務器/客戶端模式，實現管理系統、數據庫、PLC多平臺的無縫鏈接；三是通過研究VB與OPC服務器的通信過程，實現了將PLC的工作狀態、試驗時間等數據實時采集到上位機。

電梯 光幕 檢測裝置

隨著我國電梯的大量使用，電梯安全事故所造成的人員傷亡和設備損壞日益增加，帶來較大的經濟損失。其中發生在電梯門區的安全事故占最大比例。電梯光幕是為了保證乘客和操作者的人身與設備安全的一種非常重要保護裝置。目前我國的光幕、安全光柵的生產企業較多，產量也很大，但由于光幕沒有列入電梯安全部件，其產品性能沒有引起業界足夠的重視。我院為此研制一套電梯光幕綜合性能檢測裝置，在動態條件下高效完成電梯光幕的綜合性能檢測。

1 裝置控制系統功能

系統采用工控機和PLC的控制網絡結構，控制機械部分按光幕檢測要求執行。基本結構框圖如圖1。

由工控機與PLC組成系統的控制中心，該結構可以分為上下兩層，上層由工控機與數據管理等模塊組成，下層由PLC，傳感器與各執行機構組成，兩層之間采用OPC協議通信。與一般控制結構相比，用工控機取代傳統數字儀表，人機界面軟鍵盤取代傳統機械鍵盤，使控制更為靈活可靠，數據分析更為精確快捷。所有控制命令都由位于工控機的人機界面發出，通過OPC服務器通訊至PLC，然后PLC控制執行機構的驅動器，機械執行機構按指令運行。試驗過程中，PLC獲得的傳感器數據同樣通過OPC服務器返回上位機，人機界面軟件數據管理模塊保持數據至數據庫，同時自動計算，分析數據，得出試驗結果，當試驗完成，可打印測試報告。

圖1 基本結構與框圖

本系統的PLC控制步進電機和調速電機執行機構如下：光幕垂直錯位允差、光幕水平錯位允差、光幕縱向角度錯位允差、光幕橫向角度錯位允差、光幕相對運動、遮光物運動、檢測裝置升降和光幕壽命試驗遮光板旋轉運動。本系統的PLC控制的數字化儀表和傳感器如下：可編程直流電源、可編程交流電源、絕緣電阻和耐壓測試數字表、光幕響應時間數字雙綜記憶示波器、光幕行程延長光柵數字表、觸摸屏和光干擾強度計。

P L C系統檢測技術參數：試驗電源電壓：DC0～30V/0.5A；AC90～270V/0.5A；電壓采用數字調節；試驗光幕尺寸：長度1.0～2.0m；寬度10～100mm；厚度5～30mm；零距離錯位試驗：垂直允許錯位距離50mm±1mm；水平允許錯位距離50mm±1mm角度錯位試驗：縱向錯位角度±15°；橫向錯位角度±15°；最大有效探測距離試驗：5.5m±0.01m；探測性能綜合試驗：遮光棒、遮光板、遮光條探測盲區；動作時間試驗：遮光響應時間、恢復時間，試驗精度0.01s；干擾試驗：光干擾，光強度20000～100000Lx；可靠性壽命試驗：測量和記錄運行時間、運行次數、失效次數。

2 PLC系統硬件設計

綜合考慮系統性能、成本與軟件開發難易程度，系統中主要考慮PLC模塊的選型，典型的PLC模塊選型主要應考慮CPU、通訊模塊、I/O模塊、框架、電源等部分的選型。CPU選型，主要考慮的問題包括CPU的主頻、功耗、I/O處理能力、內存容量、指令系統和軟件開發難易等。I/O模塊選型，主要考慮輸入輸出類型與方式，電壓等級、輸出功率，驅動能力，模塊通道密度等。電源選型，主要考慮電壓的穩定性、可調性，并與IO輸入輸出電壓保持一致。數字量輸入包括緊急停止、計數器方向選擇、光幕運動步進電機控制、遮光物運動步進電機、觸摸屏控制等16點；數字量輸出包括調速電機控制信號、光幕輸出狀態、三色警示燈、光電開關輸出信號等16點；模擬量輸出包括可編程電源控制信號2點。PLC系統硬件按前述要求選擇A-B品牌Micro1500系列產品。

3 PLC系統軟件設計

對于PLC系統程序，采用的是模塊化設計，由主程序和各功能子程序組成。在本控制系統中，子程序是用于光幕性能型式試驗細則上的自動試驗項目：電源適應精度試驗、性能試驗、錯位試驗、功能試驗、角度錯位試驗、探測性能試驗、最小工作距離、最大工作距離、最高光束、最低光束與斜構光束構成有效性和可靠性運行試驗。系統試驗項目繁多，致使軟件非常復雜，僅舉選擇最高與最高光束試驗為例。首先光幕水平方向X軸步進向電機會控制光幕移動，直到接收端與發射端的距離等于工主機設置的實驗距離。光幕Y軸電機(用于角度錯位試驗)和Z軸電機(用于垂直錯試驗)保持不動。遮光物電機使能，遮光物Y軸方向步進電機控制遮光物位于光幕最壓端，然后遮光物X軸方向電機啟動，將遮光物送入光幕探測區下端，此時光幕輸出狀況為1，至此試驗準備階段完成。進入實驗階段，遮光物Y軸方向步進電機按工控機設置的轉速運轉，緩慢將遮光物從底端往上抬升，直到光幕輸出狀態為0，并穩定10min，如果狀態不出現跳躍，自動記錄此時Y軸坐標Y，即為最低光束;然后繼續往上行，直到光幕輸出狀態恢復為1，表示此時光幕己經使出光幕有效區，此時遮光物運行速度降低，再次趨于來回移動，直到定位到臨界位置，并保持10min不出現光幕輸出狀態跳躍，自動記錄此時Y軸坐標Y，即為最高光束，重復該試驗步驟三次，取平均值，得出最高光束與最低光束實驗值，至此該子項目完成。

4 結束語

系統采用PLC、交流伺服系統與高精度光幕設計運動控制系統，光幕在運動狀態條件下，為被檢光幕提供高精度定位，使得檢測結果更準確。系統采用OPC技術，設計基于服務器/客戶端模式，實現管理系統、數據庫、PLC多平臺的無縫鏈接。系統全部采用可視化人機界面，可采用鼠標點擊或快捷鍵操作，用軟件按鈕代替了硬件實物，通過計算機控制執行機構，自動調節光幕和遮光物運動速度與定位。經過兩年的使用，說明系統自動化程度高和可靠性高，適用于電梯光幕綜合性能檢測。

1 雷橋兵,張祺,何永勝.OPC技術在電梯控制柜型式試驗中的應用.機電工程技術,2009,(3)：92－94

2 錢曉龍.MicroLogix控制器應用實例.機械工業出版社,2003

3 張南松.電梯光幕性能測試系統研究與設計.華南理工大學碩士學位論文,2011

As the technical deficiency in the test of elevator light curtain performance in our country, passengers injury accidents were often occurred by the failure of elevator, the paper studied a set of device to test the comprehensive performance of the elevator light curtain so as to complete the comprehensive performance test efficiently under the dynamic condition. The device firstly makes the testing result more accurate by using the PLC, servo system, the high precision light curtain design motion control system and high-precision positioning; Secondly, it achieves the seamless multi-platform link among the management system, database and the PLC based on the sever/ client mode by the OPC technology; Thirdly, it realizes the data real-time acquisition of PLC operating state, testing time and etc. to the upper computer by researching the communication process of VB and OPC server.

Elevator Light curtain Test device

2013－07－21）