淺談電梯PLC控制系統(tǒng)與組態(tài)模擬設(shè)計(jì)

湖南省岳陽市高級(jí)技工學(xué)校 劉雄輝

淺談電梯PLC控制系統(tǒng)與組態(tài)模擬設(shè)計(jì)

湖南省岳陽市高級(jí)技工學(xué)校 劉雄輝

【摘要】本文介紹了利用三菱FX2可編程控制器編寫的一個(gè)五層電梯的控制系統(tǒng)，利用MCGS 組態(tài)軟件制作人機(jī)對(duì)話界面，檢驗(yàn)電梯PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況。實(shí)踐證明，PLc可編程序控制器和MCGS組態(tài)軟件結(jié)合有利于PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、檢測(cè)，應(yīng)用更方便。

【關(guān)鍵詞】可編程控制器；電梯控制；組態(tài)模擬

1 前言

電梯的電氣系統(tǒng)由拖動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。傳統(tǒng)的電氣系統(tǒng)由于故障多、不可靠等原因，正被逐步驅(qū)除出市場(chǎng)。電梯設(shè)計(jì)使用的可編程控制器（PLC），由于功能多、故障少，易維修的優(yōu)點(diǎn)，逐步得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)成員進(jìn)入電梯，按下樓層按鈕，電梯門關(guān)閉后，控制系統(tǒng)開始運(yùn)作。

MCGS （Monitor and Control Generated System，通用監(jiān)控系統(tǒng)）是一款能在微軟界面上運(yùn)行的通用監(jiān)控系統(tǒng)。它的工作流程一般為采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)并處理，采取動(dòng)畫顯示、報(bào)警處理等多種方式，根據(jù)用戶的面臨的具體情況提出具體的解決方案。這個(gè)系統(tǒng)充分利用了微軟界面功能多、用途廣泛，易被接受的優(yōu)點(diǎn)。本文利用MCGS檢驗(yàn)電梯PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況。

2 電梯PLC控制系統(tǒng)

FX2-48M是日本三菱公司研發(fā)的一種可編程控制器。它系列下的小型PLC（Micro PLC）能夠在各種自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用。其編程程序簡(jiǎn)單、容易上手，并可在微軟界面上運(yùn)行。用戶完成應(yīng)用軟件具有最為基本的功能。如創(chuàng)建用戶程序、簡(jiǎn)單的語法檢查修改功能等。

2.1 電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)由plcFX2，輸出部分和輸入部分組成。輸入部分主要包括轎內(nèi)、廳外指令，門區(qū)感應(yīng)等部分，輸出部分包括電動(dòng)機(jī)、上下行、快慢速接觸器、位置指示等。電梯控制線路主要有轎內(nèi)指令線路，廳門召喚線路，定向選層線路，啟動(dòng)運(yùn)行線路，平層線路，指層線路，開關(guān)門線路，安全保護(hù)線路等。這些線路的相互關(guān)系圖如下圖示：

2.2 PLC系統(tǒng)部分

控制系統(tǒng)對(duì)輸入，輸出點(diǎn)的需求量和控制過程的難易程度是影響完成電梯運(yùn)行的控制任務(wù)所需要的PLC規(guī)模的重要因素。

（1）I/O點(diǎn)的估算：

系統(tǒng)的輸入點(diǎn)有：門廳召喚按鈕每層二個(gè)輸入點(diǎn)共十個(gè)輸入點(diǎn)；轎內(nèi)指令按鈕5個(gè)點(diǎn)；樓層感應(yīng)器5個(gè)點(diǎn)；平層感應(yīng)由上平層感應(yīng)，門區(qū)感應(yīng)和下平層感應(yīng)共三個(gè)點(diǎn)；手動(dòng)開門l點(diǎn)：共計(jì)輸入點(diǎn)二十四點(diǎn)。而輸出點(diǎn)有：快慢速接觸器2點(diǎn)；上下行接觸器2點(diǎn)；樓層指示燈5點(diǎn)；門鎖1個(gè)點(diǎn)；共計(jì)輸出點(diǎn)十點(diǎn)。總計(jì)I/O點(diǎn)數(shù)為24/10；

（2）可編程控制器FX2-48M的CPU輸入，輸出點(diǎn)數(shù)足以滿足要求。

3 電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 電梯平層電路的控制原理

如果電梯上行超越平層位置時(shí)，上平層感應(yīng)器 觸點(diǎn)斷開，上平層感應(yīng)中間繼電器失電，下平層中間繼電器得電，下行接觸器通電，電梯反向平層；電梯位于平層位置后，上平層中間繼電器，門區(qū)感應(yīng)中間繼電器，下平層感應(yīng)中間繼電器通電，上下行接觸器都失電，進(jìn)行抱閘制動(dòng)，延時(shí)斷開時(shí)間繼電器用于快速運(yùn)行斷開時(shí)延時(shí)，以保護(hù)電機(jī)繞組。

3.2 電梯換速平層電路控制原理

如果四樓有指令信號(hào)，即轎內(nèi)指令中間繼電器得電，在電梯將到達(dá)四樓時(shí)，指層中間繼電器得電，換速中間繼電器發(fā)出換速信號(hào)并保持，其它同理。當(dāng)電梯到達(dá)頂層或底層是無論有無轎內(nèi)指令都必須換速；當(dāng)電梯離開任一樓層時(shí)，換速消除，中間繼電器得電，換速運(yùn)行中間繼電器斷電，電梯高速運(yùn)行；同時(shí)，在上行中間繼電器和下行中間電器的作用下做無方向換速控制，保證由于人為或其他原因使指層中間繼電器全部斷開時(shí)電梯進(jìn)入換速狀態(tài)，以使電梯在最近樓層平層停止。

3.3 電梯選向電路控制原理

當(dāng)電梯位于二層時(shí)，二層指層中間繼電器通電，如果按下三層指令按鈕，轎內(nèi)指令中間繼電器通電。這時(shí)，雖然二層指層中間繼電器常開觸點(diǎn)斷開，但其余指層中間繼電器常開觸點(diǎn)均接通，因此，上行中間繼電器通電，電梯選擇上行方向；反之，當(dāng)電梯位于二層，二層指層中間繼電器通電，如按下一層指令按鈕，轎內(nèi)指令中間繼電器通電，則下行中間繼電器通電，電梯選擇下行方向；如果電梯位于二層時(shí)，上，下行方向均有指令。如一層轎內(nèi)指令中間繼電器，四層轎內(nèi)指令中間繼電器，五層轎內(nèi)指令中間繼電器均有指令通電。此時(shí)，如果電梯已處于上行狀態(tài)，則執(zhí)行完向上指令后，再執(zhí)行向下指令。這是因?yàn)樯舷滦兄歇?jiǎng)幾點(diǎn)起的互鎖作用，必須等電梯到五樓后，轎內(nèi)指令中間繼電器，上行中間繼電器失電后，才能選擇向下運(yùn)行方向；同樣，如果電梯已處于下行狀態(tài)，則完全執(zhí)行向下指令后，再執(zhí)行向上指令。

3.4 電梯樓層感應(yīng)電路控制原理

如果電梯在一樓，一樓樓層感應(yīng)中間繼電器，指層中間繼電器均通電并保持，電梯上行到達(dá)二層時(shí)，二樓樓層感應(yīng)中間繼電器，指層中間繼電器通電并保持，同時(shí)切斷一樓指層中間繼電器；也就是說，電梯上行時(shí)，當(dāng)上升到某一層時(shí)，相應(yīng)的樓層感應(yīng)中間繼電器接通指層在指層繼電器，實(shí)現(xiàn)樓層感應(yīng)；同理，電梯下行時(shí)，相應(yīng)的樓層感應(yīng)中間繼電器接通相應(yīng)樓層指層中間繼電器，實(shí)現(xiàn)樓層感應(yīng)。

3.5 轎內(nèi)指令及廳召喚電路控制原理

轎內(nèi)指令控制原理：人進(jìn)入轎廂后，如果按下四層指令按鈕，四層轎內(nèi)指令按鈕接通，四層轎內(nèi)指令中間繼電器通電并保持，當(dāng)電梯到達(dá)四層時(shí)，四層樓層感應(yīng)中間繼電器斷開指令信號(hào)，電梯停在四層，其余各層同理。

廳召喚電路控制原理：如果電梯處于一樓時(shí)，四樓有廳上召喚信號(hào)，二層有廳上下召喚信號(hào)，則四層，二層向上召喚中間繼電器，二層鄉(xiāng)下召喚中間繼電器均通電，電梯到達(dá)二層時(shí)，二層指層中間繼電器通電，同時(shí)二層向上召喚中間繼電器失電，二層上召喚信號(hào)消除，而二層下召喚信號(hào)中間繼電器繼續(xù)通電，下召喚信號(hào)保持，即下召喚信號(hào)得以保留，電梯繼續(xù)上行，到達(dá)四層時(shí)，四層指層中間繼電器通電，同時(shí)四層上召喚中間繼電器失電，上召喚信號(hào)消除，停止上行，電梯在二樓下召喚信號(hào)的作用下電梯下行，到達(dá)二層時(shí)，二層指層中間繼電器通電，同時(shí)二層下召喚中間繼電器失電，二層下召喚信號(hào)消除。

4 組態(tài)軟件模擬電梯PLC控制系統(tǒng)顯示設(shè)計(jì)

MCGsm態(tài)軟件具有以下幾大功能：（1）可視化的多媒體操作界面。此操作界面實(shí)時(shí)、處理功能強(qiáng)大，支持全中文，并且界面生動(dòng)形象。（2）開放式結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)采集及處理能力強(qiáng)大。（3）較好的安全機(jī)制。可設(shè)置不同的級(jí)別的操作權(quán)限。（4）支持多種硬件設(shè)備。軟件用戶不必?fù)?dān)心由于外部設(shè)備的部分改動(dòng)而影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。

MCGS組態(tài)軟件由“MCGS組態(tài)環(huán)境”和“MCGS運(yùn)行環(huán)境”兩個(gè)系統(tǒng)組成。兩部分互相獨(dú)立。又緊密相關(guān)。

三菱FX2-48MPLC的添加應(yīng)在設(shè)備組態(tài)窗口中選擇適當(dāng)?shù)拇谕ㄓ嵲O(shè)備之后。但添加成功并不意味著可以實(shí)現(xiàn)PLC與組態(tài)軟件的交流，要實(shí)現(xiàn)這一目的還需要正確設(shè)置三菱FX2-48MPLC的屬性以及組態(tài)軟件中數(shù)據(jù)變量設(shè)備通道的連接。在PLC中的串口驅(qū)動(dòng)程序與組態(tài)軟件的需求響應(yīng)結(jié)合后，電腦才能對(duì)PLC發(fā)出的信號(hào)有所反應(yīng)。在MCGS組態(tài)軟件的用戶窗口中，制作一個(gè)動(dòng)畫界面并設(shè)置成功各個(gè)控件的屬性，之后檢測(cè)電梯PLC 控制系統(tǒng)對(duì)電梯的運(yùn)行狀態(tài)的控制效果。MCGS用三大窗口：即主控、設(shè)備和用戶窗口，形成人機(jī)交互界面，以對(duì)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)反抗實(shí)施及時(shí)有效處理。

5 結(jié)束語

針對(duì)這個(gè)五層電梯的控制系統(tǒng)．本文采用FX2-48M可編程控制器設(shè)-H-電梯的控制系統(tǒng)完成電梯的轎內(nèi)指令、樓層位置指示、開門控制等控制任務(wù)。利用MCGS組態(tài)軟件提前設(shè)計(jì)模擬電梯PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)行，用以檢測(cè)電梯PLC控制系統(tǒng)對(duì)電梯的控制效果。實(shí)踐證明，這兩款軟件的結(jié)合可以很好的模擬電梯控制系統(tǒng)，這也有利于PLC控制系統(tǒng)后續(xù)的設(shè)計(jì)工作，具有很高的現(xiàn)實(shí)意義與導(dǎo)向作用。

參考文獻(xiàn)

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