基于PLC及觸摸屏的智能并聯(lián)電梯檢修培訓(xùn)裝置開(kāi)發(fā)

王永 竇巖 韓成 張鳳草 葉敬坡 焦斯勇

摘 ? 要：基于PLC 及觸摸屏的智能并聯(lián)電梯檢修培訓(xùn)裝置是一款小型的并聯(lián)電梯模型，其控制方式主要是通過(guò)PLC進(jìn)行控制。首先，作為一種小型的電梯教學(xué)模型，不僅結(jié)構(gòu)完整，擁有八大系統(tǒng)，而且該模型設(shè)計(jì)了故障檢修系統(tǒng)，并能人為設(shè)置故障，以供教學(xué)。其次，該教學(xué)模型可以由兩種方式進(jìn)行運(yùn)行，第一種就是通過(guò)模型外側(cè)的呼梯盒進(jìn)行上下運(yùn)行，第二種就是通過(guò)觸摸屏進(jìn)行調(diào)控，即人機(jī)交互。

關(guān)鍵詞：并聯(lián)電梯教學(xué)模型 ?PLC ?故障檢修與設(shè)置 ?人機(jī)交互

中圖分類(lèi)號(hào)：TU857 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）02（b）-0002-02

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的電梯行業(yè)也得到迅速發(fā)展。如今電梯已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊环N特種設(shè)備。電梯已經(jīng)成為一種典型的、成功的高層運(yùn)輸工具，與人們的日常生活密不可分。電梯雖然方便了我們的生活，但是電梯的安全事故卻頻頻發(fā)生，已經(jīng)引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。同時(shí)，由于電梯行業(yè)的迅速發(fā)展，導(dǎo)致現(xiàn)在的電梯行業(yè)對(duì)人才的需求量的也逐年増加，但是擁有專(zhuān)業(yè)水平和高素質(zhì)的的電梯專(zhuān)業(yè)學(xué)生卻十分缺乏。因此電梯教學(xué)模型就顯得尤為重要。

1 研究現(xiàn)狀

市場(chǎng)上雖然已經(jīng)出現(xiàn)了許多基于PLC控制的電梯模型，但它們的功能并不是全面的。市場(chǎng)上流行的電梯模型一種是專(zhuān)門(mén)針對(duì)電梯的電氣控制方面進(jìn)行的設(shè)計(jì)，但也只是包含其中一兩個(gè)方面，不能夠全部都實(shí)現(xiàn)。還有一種就是一些高校擁有大型的電梯實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室，雖然實(shí)物電梯能夠真實(shí)反映電梯的運(yùn)行狀態(tài)，但是作為一種大型的實(shí)驗(yàn)設(shè)備不僅占用實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地較大，花費(fèi)大，而且對(duì)于教師進(jìn)行電梯實(shí)訓(xùn)教學(xué)時(shí)，拆裝環(huán)節(jié)也較復(fù)雜，也會(huì)存在很大的安全隱患。

2 ?總體設(shè)計(jì)方案

基于PLC及觸摸屏的智能并聯(lián)電梯檢修培訓(xùn)裝置本質(zhì)上是模仿真實(shí)電梯的結(jié)構(gòu)，它是一款縮小版的并聯(lián)電梯模型。該教學(xué)模型可以由兩種方式進(jìn)行運(yùn)行，第一種就是通過(guò)模型外側(cè)的呼梯盒進(jìn)行上下運(yùn)行，第二種就是通過(guò)觸摸屏進(jìn)行調(diào)控，即人機(jī)交互。同時(shí)，作為一種小型的電梯教學(xué)模型，不僅結(jié)構(gòu)完整，而且該模型也設(shè)計(jì)了故障檢修系統(tǒng)，并能人為設(shè)置故障，以供教學(xué)。該模型主要由機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)兩部分組成。

2.1 機(jī)械部分

該教學(xué)模型的機(jī)械結(jié)構(gòu)齊全，擁有實(shí)際電梯的基本功能。它主要包括控制柜、曳引機(jī)、井道（方管鋁合金）、外圍透明板材、導(dǎo)軌，轎廂、層轎門(mén)、觸摸屏、安全鉗、限速器、底輪等主要結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

具體機(jī)械結(jié)構(gòu)安裝位置如下：底部用六個(gè)腳輪用螺栓固定在方形鋁型材底部，方便移動(dòng)。井道由多根方形鋁合金型材連接而成，方便拆卸與安裝。八根導(dǎo)軌包括轎廂導(dǎo)軌和對(duì)重導(dǎo)軌分別豎向設(shè)置在井道內(nèi)。兩個(gè)轎廂安裝在轎廂導(dǎo)軌上，因?yàn)槭遣⒙?lián)電梯，故兩個(gè)電梯之間有一定的空隙，防止碰撞。層站分別設(shè)置在井道的前端。轎門(mén)、層門(mén)分別位于轎廂前端和井道前端。考慮到是并聯(lián)電梯。故兩個(gè)對(duì)重分別位于轎廂后側(cè)。兩個(gè)安全鉗位于轎廂底部，保證電梯的完整性。兩個(gè)限速器位于轎廂左側(cè); 曳引機(jī)位于井道最上端。控制柜是單獨(dú)放置，用于控制這兩臺(tái)并聯(lián)電梯，而圖中未表示出來(lái)。井道四周采用透明的亞克力板，以便教學(xué)和學(xué)生觀察、實(shí)操。

2.2 控制部分

2.2.1 控制方式的發(fā)展

當(dāng)前在電梯廠家中，他們主要采用的電梯控制方式有繼電器控制、PLC控制和微機(jī)控制這三種方式。該教學(xué)模型采用的是PLC控制，因?yàn)镻LC控制系統(tǒng)具備智能化高，邏輯控制可靠度高，具有通訊功能，占體積小，功耗小等特點(diǎn)，而且該控制方式也受到許多電梯廠家的重視，PLC控制已經(jīng)成為應(yīng)用最多的控制形式。為何不采用另外兩種方式？首先，在繼電器控制系統(tǒng)中，它的控制點(diǎn)多，故障比較多，接線復(fù)雜，維護(hù)麻煩，控制周期長(zhǎng)，修改麻煩，這導(dǎo)致了繼電器控制系統(tǒng)漸漸被市場(chǎng)淘汰。其次，微機(jī)控制系統(tǒng)雖然具有較好的控制能力和運(yùn)算能為，但是也存在擾動(dòng)性較差，不穩(wěn)定，系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜、開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，一旦要有變化修改比較麻煩等問(wèn)題。

因此根據(jù)以上情況，提出基于PLC 及觸摸屏的智能并聯(lián)電梯檢修培訓(xùn)裝置的開(kāi)發(fā)，想做出一款更適合教學(xué)的電梯模型。

2.2.2 PLC控制器的系統(tǒng)配置

該并聯(lián)電梯檢修培訓(xùn)裝置的控制系統(tǒng)是按照5層站并聯(lián)電梯進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般并聯(lián)電梯可以采用兩臺(tái)PLC控制，但是為了提高電梯的運(yùn)行效率和節(jié)約成本，該模型直接采用一個(gè)PLC控制兩臺(tái)電梯。

通常情況下，為了算出所需的PLC輸入輸出點(diǎn)，要根據(jù)電梯的層站數(shù)、梯型、控制方式及具體控制要求等各個(gè)方面，才可以計(jì)算出PLC的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的數(shù)量。由于該模型是教學(xué)模型，可以選用的是三菱PLC。PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行I/O點(diǎn)數(shù)分配時(shí)一般要多考慮10%～15%的余量。根據(jù)以上要求，故該教學(xué)模型用了一臺(tái)FX2N-128MR的三菱PLC控制這兩臺(tái)5層站并聯(lián)電梯。

2.2.3 故障設(shè)計(jì)的運(yùn)用

該并聯(lián)電梯檢修培訓(xùn)裝置在滿足基本的教學(xué)要求的基礎(chǔ)上，與大型電梯有相同的功能之外，它還可以設(shè)置故障，模擬故障發(fā)生情況，可以有效地在故障診斷與檢修技能的訓(xùn)練中發(fā)揮作用，既方便老師教學(xué)，也有利于增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，此外在系統(tǒng)中加入了觸摸屏的應(yīng)用，它不僅是人機(jī)交互操作終端，還是故障顯示終端。

一般情況下，從電梯安全的角度考慮，通常會(huì)把安全回路中所有的安全觸點(diǎn)串接在一起，即共同使用一個(gè) PLC 的輸入端口。由于是教學(xué)模型，如果想要檢測(cè)每一種故障并加以提示，就必須把每個(gè)安全觸點(diǎn)分開(kāi)，不能串聯(lián)，并且每個(gè)觸點(diǎn)獨(dú)立進(jìn)行接線輸入。這是從電路圖上可以體現(xiàn)出故障設(shè)置，而在實(shí)際的教學(xué)中，為了方便設(shè)計(jì)故障，該模型會(huì)有一個(gè)故障設(shè)置小方盒，主要通過(guò)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)設(shè)置故障，從而讓學(xué)生根據(jù)實(shí)際故障情況進(jìn)行檢測(cè)并排除故障，這有利于提高學(xué)生的動(dòng)手和實(shí)踐能力。

2.2.4 觸摸屏的運(yùn)用

觸摸屏，顧名思義，就是可以通過(guò)“觸摸”方式對(duì)機(jī)械構(gòu)件進(jìn)行操控。而本模型就采用了觸摸屏對(duì)電梯進(jìn)行控制，它主要有兩個(gè)作用，第一個(gè)是控制電梯模型樓層上下運(yùn)行，第二個(gè)就是對(duì)發(fā)生故障的部分進(jìn)行提示。

3 ?結(jié)語(yǔ)

本次設(shè)計(jì)的基于PLC 及觸摸屏的智能并聯(lián)電梯檢修培訓(xùn)裝置擁有電梯絕大多數(shù)的部件和功能，同時(shí)也增加了故障設(shè)置以及觸摸屏的人機(jī)交互系統(tǒng)，故作為一款電梯教學(xué)模型，它能發(fā)揮良好的作用，不僅方便老師的上課教學(xué)，也能增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，更加貼合企業(yè)的用人標(biāo)準(zhǔn)，能讓使用者更加詳細(xì)地了解到電梯的各個(gè)結(jié)構(gòu)、運(yùn)作方式以及電梯故障的檢測(cè)與維修。

參考文獻(xiàn)

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