【文章內(nèi)容簡介】 . 2 1 . 5 1 . 6 1 . 73L0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 1 . 02L0 . 0 0 . 1 0 . 2 0 . 31L1M 0 . 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 1 . 0 1 . 1 1 . 2 1 . 3 1 . 4 2M 1 . 5 1 . 6 1 . 7 2 . 0 2 . 1 2 . 2 2 . 3 2 . 4 2 . 5 2 . 6 2 . 7 M L+1 . 3 1 . 4 6 PLC 的輸入輸出接線設(shè)計 為了合理地利用 PLC 的輸入輸出端口，輸入輸出電路的設(shè)計往往和程序設(shè)計是有聯(lián)系的。本設(shè)計采用德國西門子公司的 S7200 系列 CPU226 模塊 PLC，選用三個輸入模塊（編號為 —、 —、 —）共 24 點和兩個輸出模塊（編號為 —、 — — ）共 18 點，共 42 點。經(jīng)過合理安排使全部輸入、輸出點正好滿足要求，其輸入、輸出繼電器 I/O 分配如表 1 所示。 根據(jù)電梯的控制要 求 PLC 輸入輸出的分配表，設(shè)計出 PLC 的接線如圖 1 所示。電梯控制的電路設(shè)計包括 PLC 接線和電動機控制電路。圖 2 為 PLC 的外部接線圖，根據(jù)電梯控制要求，在電梯的 1— 3 層門廳各設(shè)置 1 個上行呼喚按鈕，在 2— 4 層各設(shè)置 1 個下行按鈕，在轎廂內(nèi)設(shè)置 4 個選層按鈕（用于登記所到的樓層）。上述按鈕占用輸入端子 — 和 — 和它們對應(yīng)的信號燈分別占用輸出端子— 和 —，當上述按鈕被按動時，對應(yīng)輸出端子的信號燈亮，并被保持，只有當電梯行至對應(yīng)的樓層時才被消除。 在轎廂內(nèi)設(shè)置開門 按鈕（ ）和關(guān)門按鈕（ ）用于在電梯停止時開門和關(guān)門（在檢修操作方式下可隨時開門和關(guān)門）。 電梯設(shè)置檢修（手動）操作方式，檢修手動開關(guān) S1 占用 端子， S1 有兩個常開接點和一個常閉接點。當按動 S1 時， S1 的一個常開觸點接通輸入繼電器 ，使電梯運行在檢修狀態(tài)，常閉接點斷開，切斷門廳呼喚按鈕的電路，使它在檢修狀態(tài)下不起作用，另一個 S1 常開接點接通了檢修時專用的上升、下降、停止控制按鈕和高速 /低速，點動 /連動控制方式選擇開關(guān)。 在檢修操作操作方式下，輸入端 — 所接的門廳呼喚按鈕 不起作用，在此可利用它作為檢修輸入開關(guān)用，從而減少輸入端子的數(shù)量，為了防止萬一有人按動門廳呼喚按鈕，形成寄生電路，造成誤動作，在 — 所接的開關(guān)分別串一個二極管來消除寄生回路。 開關(guān) S2 用于有無司機的選擇，當 S2 閉合時為有司機操作方式， S2 斷開時為乘客操作方式。 在 14 層樓分別設(shè)置一個限位開關(guān)（ — ）以檢測轎廂的位置，在每一個限位開關(guān)串一個發(fā)光二極管，可以檢測限位開關(guān)的故障或通斷狀態(tài)。輸出端 用于控制升降電機的高低速，當 =1 時，繼電器 得電使電動機低速運 行，同時定時器 T1 得電， 1 秒后電機停止。當 =0 時 失電，電動機高速運行。 繼電器 K K10 分別用于控制開門、關(guān)門。 輸出繼電器 K K2 分別用于控制電梯的上升、下降，占用 、 。 7 表 1 S7200 型 PLC I/O 分配表 電動機控制電路設(shè)計 隨著電子技術(shù)和自動控制技術(shù)的發(fā)展，電梯的控制技術(shù)逐步成熟，電梯制造業(yè)元器件 功能 1 層 2 層 3 層 4 層 輸入繼電器 I 上呼按鈕 下呼按鈕 內(nèi)選層按鈕 限位開關(guān) 其他 開門 關(guān)門 上 行 下行 點動 開限 關(guān)限 檢修 司機 輸出繼電器 Q 上呼信號 下呼信號 樓層指示 內(nèi)選層信號 電機控制 開門 關(guān)門 上行 下行 內(nèi)部繼電器 M 樓層信號 轎廂位置 其他 上判 下判 停止沖 低速 8 也迅速發(fā)展，出現(xiàn)了交流調(diào)壓調(diào)速電梯、變壓變頻電梯和交流雙速電梯。交流雙速拖動系統(tǒng)是電梯驅(qū)動系統(tǒng)中較為簡單、經(jīng)濟的一種。它多采用開環(huán)方式控制，線路簡單、成本低、故障率低 ，使用與維護都較方便。本設(shè)計就是采用的交流雙速電機控制系統(tǒng) [9]。 交流電機的工作原理 [10]： 由電機學知道三相異步電動機的工作表達式為： n＝ 60f（ 1s） /p 其中： f——— 電源頻率（ Hz） p——— 電動機定繞組的極對數(shù) s——— 轉(zhuǎn)差率 n——— 轉(zhuǎn)速（ r／ min） 由上式可知，改變電動機定子繞組的極對數(shù)就可改變電動機的轉(zhuǎn)速，達到調(diào)速的目的。 雙速電機的速度調(diào)節(jié)實質(zhì)上就是通過快速繞組和慢速繞組之間的切換來實現(xiàn)的：當電梯起動加速和穩(wěn)速運行時，將三相快速繞組接上電源；當電梯制 動減速時，則切斷快速繞組電源并將三相慢速繞組接上電源。由于電機快、慢速繞組間的切換過程很短，電機的速度因慣性變化很小，因而此時電機轉(zhuǎn)速正對應(yīng)在慢速繞組的第Ⅱ象限的再生制動（發(fā)電制動）特性，從而使得電梯按這一特性進行制動減速，直至慢速繞組對應(yīng)于負載的穩(wěn)定速度上。當電梯到達平層位置時使慢速繞組切斷電源，電機停止轉(zhuǎn)動。這就完成了電梯的一次運行過程。 圖 1 為主電路圖 KM KM2 為電動機正、反轉(zhuǎn)接觸器，用以實現(xiàn)電梯上下行控制； KM KM4 為電梯高低速運行接觸器，用以實現(xiàn)電梯的高速或低速運行；KM5 為啟動加 速接觸器； KM KM KM8 為減速制動時的接觸器； L L2 與R R2 為串入電動機定子電路中的電抗與電阻，與 KM5~KM8 配合實現(xiàn)對電機的加減速控制。當 KM1 或 KM2 與 KM3 通電吸合時，電梯將進行上行或下行啟動，延時后 KM5 通電吸合，切除 R L1，電梯將轉(zhuǎn)為上行或下行的穩(wěn)速運行；當電梯接收到停層指令后， KM3 斷電釋放， KM4 通電吸合，電動機轉(zhuǎn)為低速接法，串入阻抗制動，實現(xiàn)上升與下降的低速運行，且 KM6~KM8 依次通電吸合，用來控制制動過程的強度，提高停車制動的舒適感；至平層位置時，接觸器全部斷電釋放 ，機械抱閘，電梯停止運行。在檢修狀態(tài)時，電梯只能在低速接法下點動運行。 9 圖 2 電機控制主電路圖 圖 2 為門機電路抱閘電路門鎖及安全運行電路 門電動機為它勵直流電動機 KM KM10 控制其正、反轉(zhuǎn)。 KM9 接通時，電阻 R2 與電動機電樞并聯(lián)，電流由電樞左端流向右端，電動機正轉(zhuǎn)實現(xiàn)開門，壓下SQ8 時 R2 部分被短接，實現(xiàn)開門調(diào)速。 KM10 接通時，電動機將反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)關(guān)門，并由 SQ SQ10 與 R3 一起實現(xiàn)關(guān)門調(diào)速。 在電梯上下運行時，抱閘應(yīng)打開，其線圈應(yīng)通電。電梯停 止運行時，抱閘應(yīng)抱死，其線圈斷電。故可用 KM KM2 控制抱閘線圈 YB 的通電與斷電。 將所有門廳轎門開關(guān)串聯(lián)在一起，控制門鎖繼電器 KA1,實現(xiàn)全部門關(guān)閉正常KM11 M~ SQ0 KM6 KM7 L1 KM5 KM8 KM2 KM1 FR2 R2 L2 KM4 L2 L1 FU FR1 L3 SQ R1 KM3 10 后電梯才能運行的控制。 將安全窗開關(guān)（ SQ1） ,安全鉗開關(guān)（ SQ2） ,限速器開關(guān)（ SQ3） ,轎內(nèi)急停開關(guān)（ SQ4） ,上下強迫停止開關(guān)，基站開關(guān)（ SA2）以及熱繼電器觸點 FR FR2 串聯(lián)在一起，構(gòu)成安全回路，控制安全運行繼電器 KA2,只有當 KA2 吸合時，才允許 PLC處于運行狀態(tài)。 圖 3 門機、抱閘、門鎖及安全運行電路 圖 4 為 PLC 電源控制電路 [11]，本采用 DC 24V供電，電梯正常工作時，鎖梯開關(guān) SA2 接通， PLC 電源接通，程序正常運行，鎖梯時， SA2 斷開， PLC 斷電，電梯停止運行。 圖 4 PLC 電源控制電路 L1 AC220V N N L PLC SA2 SQ15 SQ14 SQ13 SQ12 SQ11 R2 R3 110v KA1 KM10 SQ10 SQ9 KM9 KM9 M2 KM10 KM9 SQ8 R1 KM10 R4 YB KM2 KM1 SQ18 SQ17 SQ4 SQ3 SQ2 SQ1 SQ19 KA2 FR1 FR2 11 4 控制梯形圖的設(shè)計 樓層信號控制程序設(shè)計 主體設(shè)計流程圖 圖 5系統(tǒng)流程圖 門廳上行呼喚信號 圖 6 門廳一層上行呼喚梯形圖 Y 下行 數(shù)據(jù)采集與顯示示 上行 /下行 上行處理 下行處理 結(jié)束 結(jié)束 N N 上行 Y N Y Y 開始 12 圖 7 門廳二、三上行呼喚梯形圖 門廳上行呼喚信號主要用于乘客在 1～ 3 層用按鈕發(fā)出上行的信號控制電梯到乘客所在的樓層來，門廳上行呼喚信號如圖 7 所示。 圖 6 中， IB0 與 QB0 分別代表八位的輸入點與輸出點，其中 ～ 分別為1～ 3 層的上行按鈕，輸出繼電器 Q0. 0～ 分別控制一個指示燈表示對應(yīng)的按鈕發(fā)出的命令，同一樓層的上行按鈕和上行指示燈裝在一起，所以采用帶燈按鈕，當按鈕按下時，按鈕中的燈發(fā)紅光，顯示向上標志。 輸入點 IB0 與輸出點 QB0 按位相或，結(jié)果由 QB0 輸出，控制繼電器 ～ 動作，由此判斷轎廂是上行還是下行，然后控制電梯的電機動作，上行 或者下行，到達乘客所在的樓層。門廳上行呼喚只用到其中的 ～ 點。由梯形圖可知，如一層乘客按下 1 層上行 ，則 1 層上行信號（ ）亮，當松開按鈕時燈仍然亮，只有當電梯轎廂下降到本樓層時，燈才會滅。 2 層、 3 層的上行呼喚信號控制原理和 1 層基本相同。 4 層末頂層不可能有上行呼喚信號，所以，沒有 4 層上行呼喚信號。 門廳下行呼喚信號 門廳下行呼喚信號主要用于乘客在 2～ 4 層用按鈕發(fā)出下行信號，控制電梯到乘客所在的樓層來。門廳下行呼喚信號控制梯形圖與圖 4 相同，只是門廳下行呼喚信號的輸入點用到了 ～ 。 在圖中 ～ 輸入點分別接 2～ 4 層的下行呼喚按鈕，輸出繼電器 ～ 分別接 2～ 4 層的下行指示燈，表示對應(yīng)的按鈕所發(fā)出的指令。同一樓層的下行按鈕和下行指示燈裝在一起，所以采用帶燈按鈕，當按鈕按下時，按鈕中發(fā)出綠 13 光顯示向下標志。 圖 8 門廳下行呼喚梯形圖 由電梯控制梯形圖可知，如 4 層乘客按下 4 層下行按鈕（ ），則 4 層下行信號燈（ ）亮，當松開按鈕時燈仍亮，只有當電梯轎廂上行到 4 層時， 4 層限位開關(guān)被碰撞接通，信號燈才滅。 2 層、 3 層下行呼喚信號的梯形圖工作原理和 4 層的基本相同。 1 層為底層，不可能有下行呼喚，所以梯形圖中沒有 1 層下行呼喚按鈕。 電梯在下行過程中只能清除下行呼喚信號，不能消除反方向的上行呼喚信號，以便在上行過程中執(zhí)行。 廂內(nèi)按鈕選層信號 在轎廂內(nèi)，乘客或司機以按動選層按鈕來控制電梯到達所想到的樓層。其梯形圖和電梯上行和下行的梯形圖基本一樣，只是在原來的基礎(chǔ)上加了兩個按鈕（ 、）。因為字節(jié)存取是八位的，為了節(jié)省程序，上行和下行以及轎內(nèi)選層公用一個字或指令，但是少了兩個，所以加了兩個置位指令。 由梯形圖可知，當轎廂內(nèi)有人按下 1 層的選層按鈕（ ）時，轎廂行至 1 層， 14 圖 9 廂內(nèi)按鈕選層信號圖 1 層限位開關(guān)被碰撞接觸，解除信號，電梯停止。其它 3 層工作原理基本相同。 轎廂內(nèi)選層指示燈的控制 轎廂內(nèi)選層指示燈的控制用于顯示轎廂應(yīng)到達的樓層，當轎廂內(nèi)乘客按下某層按鈕時，對應(yīng)的選層指示燈，顯示所到的樓層，每一樓層的按鈕和指示燈裝在一起，采用帶指示燈的按鈕，例如轎廂里的乘客要到 4 層，按下 4 層選層按鈕，則按鈕中