【文章內(nèi)容簡介】 圖2 PLC和組態(tài)電梯控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)控制核心為PLC主機和擴展、門廳呼叫盤、廂內(nèi)選層盤及平層信號通過PLC輸入接口送入PLC，存入存儲器并按植入的程序運行，通過PLC的輸出接口向拽升機控制系統(tǒng)和門機控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號。其電梯的運行狀態(tài)和過程在組態(tài)王上可以進行仿真運行、實時監(jiān)測和控制。 PLC硬件選擇和組態(tài)選擇 PLC硬件選擇 1．輸入/輸出點的估算:本設(shè)計采用PLC和組態(tài)構(gòu)成五層簡易電梯電氣控制系統(tǒng)。電梯的上、下行由一臺電動機拽引拖動，電動機正轉(zhuǎn)為電梯上升，反轉(zhuǎn)為下降。電梯的開、關(guān)門由另一臺電動機門機拖動，電動機的正轉(zhuǎn)為電梯開門，反轉(zhuǎn)為關(guān)門。一層有廂外呼叫按鈕K廂內(nèi)呼叫按鈕K21以及門限平層開關(guān)SQ11。二層有廂外呼叫按鈕K廂內(nèi)呼叫按鈕K22以及門限平層開關(guān)SQ12。三層有廂外呼叫按鈕K廂內(nèi)呼叫按鈕K23以及門限平層開關(guān)SQ13。四層有廂外呼叫按鈕K廂內(nèi)呼叫按鈕K24以及門限平層開關(guān)SQ14。五層有廂外呼叫按鈕K廂內(nèi)呼叫按鈕K25以及門限平層開關(guān)SQ15。電梯開門和關(guān)門分別通過電磁鐵KM3和KM4控制，關(guān)門到位由行程開關(guān)SQ6檢測，開門到位由行程開關(guān)SQ7檢測。轎廂上行和下行由接觸器KM1和KM2控制，并有上行和下行轉(zhuǎn)換按鈕K2K27，外加電梯在響應(yīng)后而無人乘坐電梯是的K0關(guān)門開關(guān)。共計輸入點20個，輸出點11個。 2. 內(nèi)存容量的估算：用戶控制程序所需內(nèi)存容量與內(nèi)存利用率、輸入/輸出點數(shù)、用戶的程序編寫水平等因素有關(guān)。因此,在用戶程序編寫前只能根據(jù)輸入/輸出點數(shù)、控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度進行估算。本系統(tǒng)有開關(guān)量I/O總點數(shù)有31個，模擬量I/O數(shù)為0個。利用估算PLC內(nèi)存總?cè)萘康挠嬎愎?所需總內(nèi)存字數(shù)=開關(guān)量I/O總點數(shù)(10～15)+模擬量I/O總點數(shù)(150～250)再按30%左右預(yù)留余量。估算本系統(tǒng)需要內(nèi)存容量約為600B。綜上所述，輸入點共有20個、輸出點共有11個、內(nèi)存容量大約600B。實驗室有可編程控制器S7200的PLC224輸入、輸出IO為14/10，內(nèi)存容量為12K。外加擴展16個IO口的EM223模塊，即系統(tǒng)共有輸入、輸出IO為22/18?？蓾M足本設(shè)計要求。 組態(tài)軟件選擇 組態(tài)軟件在國內(nèi)是一個約定俗成的概念，并沒有明確的定義，它可以理解為“組態(tài)式監(jiān)控軟件”。組態(tài)王監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)，它以標(biāo)準的工業(yè)計算機軟、硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。它以其逼真再現(xiàn)現(xiàn)場畫面，使控制者在任何時間任何地點均可實時掌控系統(tǒng)每一個細節(jié)。它不但實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控制，且還在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達、組態(tài)開發(fā)的重要作用，有利于實驗者對現(xiàn)場實時監(jiān)控[3]。鑒于組態(tài)王的優(yōu)點。根據(jù)設(shè)計要求，本次設(shè)計的電氣控制系統(tǒng)主控回路原理圖如圖3所示。圖中M1，M2分別為曳引電機和門電機，交流接觸器KM1KM4通過控制兩臺電動機的運行來控制轎廂和廳門，從而進行對電梯的控制。FR1，F(xiàn)R2是起過載保護作用的熱繼電器，用于電梯運行過載時斷開主電路。FUFU2為熔斷器，起過電流保護作用。圖3 電梯控制系統(tǒng)主控回路圖其主要設(shè)計思想為：當(dāng)手動開關(guān)SB1閉合，停止開關(guān)SB2處于閉合狀態(tài)，如有呼叫信號響應(yīng)，PLC則按照預(yù)先植入的程序執(zhí)行。，繼電器KM1得電，KM1的常開觸頭閉合，電動機M1正轉(zhuǎn)，即電梯向上運行。同時KM1的輔助常閉觸頭斷開，構(gòu)成互鎖結(jié)構(gòu)防止電機M1正反轉(zhuǎn)同時運行，即防止電梯向下運行，可提高電梯運行的可靠性。，繼電器KM2得電，KM2的常開觸頭閉合，電動機M1反轉(zhuǎn)，即電梯向下運行。同時KM2的輔助常閉觸頭斷開，構(gòu)成互鎖結(jié)構(gòu)防止電機M1正反轉(zhuǎn)同時運行，可提高電梯運行的可靠性。，繼電器KM3得電，KM3的常開觸頭閉合，電動機M2正轉(zhuǎn)，即電梯開門。同時KM3的輔助常閉觸頭斷開，構(gòu)成互鎖結(jié)構(gòu)防止電機M2正反轉(zhuǎn)同時運行，可提高電梯運行的可靠性。，繼電器KM4得電，KM4的常開觸頭閉合，電動機M2反轉(zhuǎn)，即電梯關(guān)門。同時KM4的輔助常閉觸頭斷開，構(gòu)成互鎖結(jié)構(gòu)防止電機M2正反轉(zhuǎn)同時運行，可提高電梯運行的可靠性。當(dāng)需檢修電梯時，則按下停止按鈕SB2，先使電梯復(fù)位。再斷開手動開關(guān)SB1。隔離電源后再進行檢修，以保證檢修人員安全。 PLC的IO分配表、從而控制電梯系統(tǒng)的上升和下降以及開門和關(guān)門。表3 PLC的IO分配表序號名稱I/O端口序號名稱I/O端口1關(guān)門按鈕17開門寬度門限2 一層外部呼叫18關(guān)門到位門限3二層外部呼叫19由上到下轉(zhuǎn)換4三層外部呼叫20由下到上轉(zhuǎn)換5四層外部呼叫21控制電梯上升6五層外部呼叫22控制電梯下降7一層內(nèi)部呼叫23控制電梯開門8二層內(nèi)部呼叫24控制電梯關(guān)門9三層內(nèi)部呼叫25顯示上升10四層內(nèi)部呼叫26顯示下降11五層內(nèi)部呼叫27一層顯示12一層平層信號28二層顯示13二層平層信號29三層顯示14三層平層信號30四層顯示15四層平層信號31五層顯示16五層平層信號 PLC硬件電路設(shè)計 本設(shè)計電梯控制系統(tǒng)共有20個輸入觸頭和11個輸出觸頭，采用了S7200系列的CPU224和擴展模塊EM223。系統(tǒng)采用K21K25廂內(nèi)呼叫點動開關(guān)和K1K5廂外呼叫點動開關(guān)，以及平層接近開關(guān)SQ11SQ1門限接近開關(guān)SQ6SQ7和轉(zhuǎn)換行程開關(guān)K26K27均使用PLC224的CPU單元的集成電源。組態(tài)王的PLC電梯控制系統(tǒng)的核心CPU PLC224的硬件輸入和輸出接線圖如圖4所示。 圖4 PLC224硬件輸入和輸出接線圖4系統(tǒng)軟件設(shè)計 本課題設(shè)計組態(tài)王的PLC電梯控制系統(tǒng)，主要以PLC程序設(shè)計為主，用軟件程序來替代傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)的邏輯運算，順序運算，以提高系統(tǒng)的可靠性，減小控制系統(tǒng)體積，降低能耗及其維修保養(yǎng)費用。 組態(tài)王的PLC電梯控制系統(tǒng)的優(yōu)點根據(jù)系統(tǒng)的下述控制要求：，電梯在下行時響應(yīng)低層呼叫。，順向響應(yīng)，反向不響應(yīng)。，在順向無呼叫的情況下，可以選擇反向行車、呼梯信號、行車方向、行車樓層均有記憶功能。，并可以手動關(guān)門。、開門不能行車。一般PLC電梯控制系統(tǒng)，在其門廳輸入單元中采用向上呼叫和向下呼叫二個輸入點控制，設(shè)有上、下兩個方向呼叫按鈕以供選擇、使其順向運行截車。一般是運行到最高層和最低層再反向，繼而循環(huán)運行。組態(tài)王的PLC電梯控制系統(tǒng)：在其門廳輸入單元中只采用一個呼叫按鈕對其上行和下行同時進行呼叫，但由于在程序中設(shè)定了運行標(biāo)志位，仍可以滿足系統(tǒng)上行和下行呼叫。減少系統(tǒng)的輸入點降低系統(tǒng)投資成本，提高系統(tǒng)的可靠性；采用了轉(zhuǎn)換方向按鈕，可以在無其他人時廂內(nèi)乘車可以改變電梯運行的方向，使其運行方便快捷。 系統(tǒng)總程序設(shè)計方框圖系統(tǒng)總設(shè)計方案為：當(dāng)給系統(tǒng)上電后，PLC的程序進行初始化，并確定上行和下行的方向，等待廂內(nèi)和門廳的呼叫信號，若沒有呼叫信號則等待呼叫信號的響應(yīng)；若有呼叫信號，程序確定呼叫目標(biāo)層與電梯運行方向組合后確定電梯的升降。當(dāng)電梯在升降過程中以接近開關(guān)的平層信號狀態(tài)來辨別是否為目標(biāo)層，若辨別不是目標(biāo)層，則電梯繼續(xù)升降；若是目標(biāo)層，則電梯停車并開門，開門延時一段時間讓乘客進出電梯后自動關(guān)門。如果開門時廂外無乘客，廂內(nèi)的人可以按下關(guān)門按鈕，電梯提前關(guān)門。如果停止按鈕SB2沒