主頁 > 技術(shù)文章 > 淺談電梯模型控制系統(tǒng)2017-05-03

淺談電梯模型控制系統(tǒng)

摘要：電梯是現(xiàn)代高層建筑的垂直交通工具,與人們的生活緊密相關(guān),隨著科技的高速發(fā)展,人們對電梯的要求也越來越高。電梯的控制系統(tǒng)已經(jīng)由初期的繼電器控制向微機(jī)控制發(fā)展,可編程控制器由于具有可靠性高、功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)成為電梯微機(jī)控制系統(tǒng)的核心；而電梯的拖動系統(tǒng)由直流電動機(jī)拖動向交流調(diào)壓調(diào)速控制發(fā)展,使電梯運(yùn)行的可靠性、安全性、舒適性等方面得到了提高。本文章講述了四層透明電梯教學(xué)模型的機(jī)械結(jié)構(gòu)原理,設(shè)計并分析了電梯的PLC控制系統(tǒng),通過分析軟件設(shè)計思想,完成了電梯教學(xué)模型的完全仿真控制,并且對電梯控制的監(jiān)控軟件做了詳細(xì)的設(shè)計分析,實(shí)現(xiàn)了對電梯模型的動態(tài)監(jiān)控。目前,這種教學(xué)電梯模型已經(jīng)應(yīng)用在教學(xué)系統(tǒng)中,對于學(xué)生學(xué)習(xí)可編程控制技術(shù)、組態(tài)軟件等課程提供了實(shí)訓(xùn)設(shè)備,直觀、真實(shí)、形象的演示了控制過程,具有重要的實(shí)際應(yīng)用價值。
1、電梯模型總體設(shè)計要求：
　　本文以一個四層電梯模型PLC控制系統(tǒng)為例，分為有司機(jī)、無司機(jī)、消防三種工作模式實(shí)施控制。主要具備以下功能：
　　1.1 自動響應(yīng)層樓召喚信號(含上召喚和下召喚)。
　　1.2 自動響應(yīng)轎廂服務(wù)指令信號。
　　1.3 自動完成轎廂層樓位置顯示(二進(jìn)制方式)。
　　1.4 自動顯示電梯的運(yùn)行方向。
　　1.5 具有電梯直達(dá)功能和反向最遠(yuǎn)停站功能。
2、電梯模型硬件設(shè)計：
　　2.1 電力驅(qū)動系統(tǒng)
　　電力驅(qū)動系統(tǒng)主要包括：電梯轎廂，牽引電動機(jī)，制動機(jī)構(gòu)和相關(guān)的開關(guān)電路。
　　2.2 信號系統(tǒng)
　　電梯的控制信號大多是由PLC實(shí)現(xiàn)的。輸入信號有：運(yùn)行模式信號，操作控制信號，轎廂指令信號，廳門呼梯信號等。電梯系統(tǒng)的所有控制功能都是由PLC程序完成的。圖1中顯示了電梯的PLC控制系統(tǒng)框圖。
3、電梯模型軟件設(shè)計：
　　3.1 I/O端口分配
　　由于呼叫時間、呼叫地點(diǎn)、乘客目的地的隨機(jī)性質(zhì)，電梯控制系統(tǒng)是一個典型的實(shí)時、隨機(jī)邏輯控制系統(tǒng)。本文采用集選控制方法與西門子PLCs7-200及其擴(kuò)展模塊。I/O端口分配具體為：一層上召喚(I0.0)、二層下召喚(I0.1)、二層上召喚(I0.2)、三層下召喚(I0.3)、三層上召喚(I0.4)、四層下召喚(I0.5)、一層行程開關(guān)(I0.6)、二層行程開關(guān)(I0.7)、三層行程開關(guān)(I1.0)、四層行程開關(guān)(I1.1)、上行繼電器(Q0.0)、下行繼電器(Q0.1)、一層顯示(Q0.2)、二層顯示(Q0.3)、一層指令(I1.2)、二層指令(I1.3)、三層指令(I1.4)、四層指令(I1.5)、向上行駛(I1.6)、向下行駛(I1.7)、有司機(jī)模式(I2.0)、無司機(jī)模式(I2.1)、直駛專用開關(guān)(I2.2)、置消防開關(guān)(I2.3)、三層顯示(Q0.4)、四層顯示(Q0.5)、開門顯示(Q0.6)、關(guān)門顯示(Q0.7)。
　　關(guān)于軟件的設(shè)計，我們采用模塊化的方法來寫梯形圖程序。模塊之間的信息傳輸則依靠PLC的中間寄存器來實(shí)現(xiàn)。
　　整個程序主要由電梯位置顯示模塊，廳外層樓選擇模塊，轎廂層樓選擇模塊組成。
　　3.2 呼叫信號的傳送
　　本次設(shè)計的呼叫信號的傳送與寄存采用字傳送指令來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)EN有輸入信號時，IN端口的數(shù)字就會傳送到OUT端口并寄存與VW0中。在層樓顯示、廳外呼叫和轎廂內(nèi)呼叫該指令相同。
　　3.3 比較指令
　　本文設(shè)計中的比較指令分別表示為整數(shù)大于、整數(shù)小于和整數(shù)等于指令。整數(shù)大于指令：當(dāng)VW4大于VW0時接通;整數(shù)小于指令：VW4小于VW0時接通;正整數(shù)指令：當(dāng)VW4等于VW0時接通。
　　VW0寄存的是來自廳外呼叫和轎廂內(nèi)呼叫的信號，VW4寄存的層樓顯示信號。通過運(yùn)用VW0和VW4的比較來決定轎廂的上行或下行。
A.、電梯模型限速器與安全鉗保護(hù)系統(tǒng)
當(dāng)發(fā)生意外事故時，轎廂超速或高速下滑（如鋼絲繩折斷，轎頂滑輪脫離，曳引機(jī)蝸輪嚙合失靈，電機(jī)下降轉(zhuǎn)速過高等原因）。這時，限速器就會緊急制動，通過安全鋼索及連桿機(jī)構(gòu)，帶動安全鉗動作，使轎廂卡在導(dǎo)軌上而不會下落。
B.、轎廂、對重用彈簧緩沖裝置
緩沖器是電梯極限位置的安全裝置，當(dāng)電梯因故障，造成轎廂或?qū)χ剀H底或沖頂時（極限開關(guān)保護(hù)失效），轎廂或?qū)χ刈矒魪椈删彌_器，由緩沖器吸收電梯的能量，從而使轎廂或?qū)χ匕踩珳p速直至停止。
C.、終端極限開關(guān)安全保護(hù)系統(tǒng)
在電梯井道的頂層及底層裝有終端極限開關(guān)。當(dāng)電梯因故障失控，轎廂發(fā)生沖頂或蹲底時，終端極限開關(guān)切斷控制電路，使轎廂停止運(yùn)行。
D.、門安全觸板保護(hù)裝置
在轎廂門的邊沿上，裝有活動的安全觸板。當(dāng)門在關(guān)閉過程中，安全觸板與乘客或障礙物相接觸時，通過與安全觸板相連的聯(lián)桿，觸及裝在轎廂門上的微動開關(guān)動作，使門重新打開，避免事故發(fā)生。
E.、門機(jī)力矩安全保護(hù)裝置
門機(jī)用一定的力矩同時關(guān)閉轎廂門和廳門。當(dāng)有物品或人夾在門中時，就增加了關(guān)門力矩，于是通過相連的行程開關(guān)使轎廂門和廳門自動重新打開，從而避免事故發(fā)生。
F、廳門自動閉合裝置
電梯層門的開與關(guān)，是通過安裝在轎門上的開門刀片來實(shí)現(xiàn)的。每個層門都裝有一把門鎖。層門關(guān)閉后，門鎖的機(jī)械鎖鉤嚙合，同時層門與轎門電氣連鎖觸頭閉合，電梯控制回路接通，此時電梯才能啟動運(yùn)行。
4、電梯模型（4層）基本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目：
1、傳感器檢測
2、變頻器的基本使用
3、定時器指令
4、數(shù)學(xué)運(yùn)算指令
5、高速計數(shù)器
6、轎廂自動開關(guān)門控制
7、電梯運(yùn)行呼叫指示驅(qū)動
8、樓層顯示
9、廳門安全控制
10、電梯終端開關(guān)保護(hù)
11、電梯升降減速控制
12、采用光電編碼器的定位
5、電梯模型操作與總結(jié)：
　　4.1 系統(tǒng)工作無司機(jī)工作模式：按下無司機(jī)工作模式按鍵，電梯工作于無司機(jī)工作模式，此時電梯自動記憶轎廂內(nèi)或廳外的各種呼叫。電梯上行與下行形成互鎖，即電梯上行或下行時對相反方向的呼叫不作出回應(yīng)，只是對呼叫的信號進(jìn)行記憶，當(dāng)轎廂到達(dá)指定位置時自動開門，開門指示燈亮延時3s后關(guān)門，關(guān)門指示燈亮。電梯才執(zhí)行相反方向的呼叫信號。
　　4.2 系統(tǒng)工作于有司機(jī)工作模式：按下有司機(jī)工作模式按鍵，電梯工作于有司機(jī)工作模式，此時電梯自動對廳外和轎廂內(nèi)指令的呼叫進(jìn)行記憶。轎廂到達(dá)指定的位置時自動開門，開門指示燈亮。待司機(jī)按下上行或下行按鍵時，關(guān)門指示燈亮，電梯關(guān)門并執(zhí)行其他記憶的信號。
　　4.3 系統(tǒng)工作于消防工作模式：按下消防工作模式按鍵，電梯工作于消防工作模式。此時電梯只能執(zhí)行直駛功能，廳外的呼叫信號無效，轎廂到達(dá)指定位置時自動開門。
　　本文完成了對四層電梯模型控制系統(tǒng)的設(shè)計，該系統(tǒng)使用西門子s7-200plc系列設(shè)計完成，具有三種工作模式：有司機(jī)、無司機(jī)、消防工作模式，可根據(jù)不同模式執(zhí)行不同的運(yùn)行狀態(tài)，電梯的運(yùn)行方向及電梯所在層樓位置顯示采用發(fā)光二極管進(jìn)行顯示。結(jié)果表明，經(jīng)過PLC技術(shù)改進(jìn)的該電梯模型的電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠，維護(hù)方便。
6、結(jié)束語：
　　電梯控制系統(tǒng)對于每一個電梯的平穩(wěn)安全是至關(guān)重要的，傳統(tǒng)的電梯電氣控制系統(tǒng)是一種繼電器控制系統(tǒng)，具有電路復(fù)雜，故障高和可靠性差等特點(diǎn)，大大影響了電梯的運(yùn)行質(zhì)量。而PLC控制可靠性高，設(shè)計方便靈活，運(yùn)行穩(wěn)定，本文介紹了四層電梯plc控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，控制原理和實(shí)現(xiàn)方法，結(jié)果表明，經(jīng)過PLC技術(shù)改進(jìn)的居民樓中繼電器控制電梯的電器控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠，維護(hù)方便。

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