【文章內(nèi)容簡介】 繩與懸吊裝置，拖動轎廂和對重在井道內(nèi)作相對運動，轎廂上升對重下降，轎廂下降則對重上升，由此實現(xiàn)轎廂在井道中沿導軌上下運行。 電梯 PLC 控制系統(tǒng)設計 系統(tǒng)軟件根據(jù)運行要求及保護要求共分為 14 個功能程序塊 :初始化、外呼、內(nèi)選、自動開關電梯、平層 、層樓計數(shù)及顯示、超時基駛回基站、上行、下行、換速、開 /關門、報警、相序更正、優(yōu)先服務等。根據(jù)電梯運行的要求，作出其運行流程的工作循環(huán) 。 電梯在有外呼信號或內(nèi)選信號時，處于服務狀態(tài)，當在一定的時間內(nèi)沒有服務信號時，電梯自動駛回基站，下面著重介紹程序初始化、換速、樓層計數(shù)及平層的程序設計及工作過程。 樓層狀態(tài)指示設計 當電梯運行至某層有指令發(fā)出時．指示位置及指令。以二層為例： LD twoselet 二層內(nèi)選 擇 S twoseletq， 1 二層內(nèi)選擇指示 LD twoup 二層上呼 S twoupq， 1 二層上呼指示 LJ)twodown 二層下呼 S twodownq， 1 二層下呼指示 LD twoseat 二層位置 = twoeeatq 二層位置指示 圖 2：二層電梯指令圖 電梯下行程序設計 以電梯在三層下行情況為例。當電梯的一或二層有指令時，將三層下行位置，同時無上行，驅動電梯下行。程序說明如下： 電 梯 在三 層 時下行情況 LDoneseletq 一層內(nèi)選擇 0 twmeletq 或二層內(nèi)選擇 Ooneupq 或一層上呼 0 twodownq 或二層下呼 O tWoup_q 或二層上呼 eseatq 在三層位置時 置三層下行位 電 層 下行 有四層下行位 或有三層下行位 或有二層下行位 常州信息職業(yè)技術學院電子與電氣工 程學院 畢業(yè)設計論文 9 9 AN up 同時無上行 =down 電梯下行 圖 3：三層電梯指令圖 電梯上行程序設計 以電梯在二層上行情況為例。程序說明如下： 電梯在二層時上行情況 LD fourseletp 四層選擇 O threeseletp 或三層選擇 O fourdownq 或四層下呼 O threedownq 或三層下呼 O threeupq 或三層下呼 A twoseatq 或二層位置時 S ,1 置二層上行位 電梯上行 LD 有一層上行位 O 或有二層上行位 或三層上行位 AN down 同時電梯無下行 =up 電梯上行 圖 4：二層電梯上行圖 電梯到達時程序設計 電梯到達某層時。將已完成的指令信號復位。以電梯到達三層為例。程序 說明如下： 電梯到達三層 LD threeseatq 電梯到達三層 R threeseletq 復位三層內(nèi)選擇 R ,1 復位四層下行 R ,1 復位一層上行 常州信息職業(yè)技術學院電子與電氣工 程學院 畢業(yè)設計論文 10 10 R ,1 復位二層上行 LD threeseatq 電梯到達三層 AN down 同時無下行 R threeupq 復位三層上行 LD threeseatq 電梯到 達三層 AN up 同時無上行 R breedown,1 復位三層下行 圖 5：三層電梯上行圖 電梯 三種狀態(tài)下 速度的控制 處于上升狀態(tài) 在該狀態(tài)下，當前樓層的上面有上升請求，當前樓層的上面有下降請求或者電梯轎箱內(nèi)請求在當前樓層的上面， 3個條件有 1個和多個成立時，電梯繼續(xù)處于上升狀態(tài) 。當以上 3種條件都不滿足時，電梯經(jīng)過一段定時時間后進入停止狀態(tài)。 電梯處于下降狀態(tài) 在當前樓層的下面有下降請求，當前樓層的下面有上升請求或者電梯轎箱 內(nèi)的請求在當前樓層的下面時，電梯繼續(xù)處于下降狀態(tài) 。當以上 3種條件都不滿足時，電梯經(jīng)過一段定時時間后進入停止狀態(tài)。 電梯處于停止狀態(tài) 在當前層之上有下降、上升的請求信號或者電梯轎箱內(nèi)樓層請求信號在當前層的上面則置電梯為上升狀態(tài) 。相反，若在當前層之下有下降、上升的請求信號或者電梯轎箱內(nèi)樓層請求信號在當前層的下面則置電梯為下降狀態(tài)。 電梯狀態(tài)的判斷 電梯定向邏輯在程序處理上使用 OMRON 的 C 系列的 PLC 所具有的邏輯運算功能可以大大簡化程序的開發(fā)過程，并使程序的運行更加有效。將 DM0000作為電 梯上行的記憶信號。將它低 8位中的一位用作表示該層有沒有上行請求信號產(chǎn)生且被接納。第一位代表電梯 1樓上行請求信號，第二位代表電梯 2樓的上行請求信號，依此類推。程序開始時首先將 DM0000的低 8位全部置為 “0” ，然后判斷在每一層是否又有上行請求信號，如果有，就將該層對應的位置為 “1” ，否則就置該層對應的位為 “0” 。同理可以將電梯的下行信號記憶到 DM0001的低 8位中，將電梯當前的位置保存在 DM0002的低 8位中，將電梯的轎箱內(nèi)的請求信號保存在 DM0003的低 8位中。 電梯處于上升狀態(tài)時方向判斷相對簡單，只需將保 存當前電梯位置 DM0002與DM0000（記憶上行請求）、 M0001（記憶下行請求）、 DM0003（記憶轎箱內(nèi)樓層請求）作比較就可以簡單的判斷在當前樓層之上有無上行請求、下行請求或者轎箱內(nèi)樓層請求是否在當前層之上，從而決定電梯是否繼續(xù)上升。 當電梯處于下降狀態(tài)和停止狀態(tài)時的方向判斷則比較復雜一些，以下只以電梯處于下降狀態(tài)時為例來進行說明。為了判斷電梯在當前樓層以下是否有請求，在程 常州信息職業(yè)技術學院電子與電氣工 程學院 畢業(yè)設計論文 11 11 序中用到了另外一個 DM 單元（ DM0004）來保存電梯的當前位置，但該單元的存儲方式則與 DM0002完全不同。 電梯當前所處的樓層和 DM0004的低 8位數(shù)據(jù)的對應關系如附表。 DM0004與DM0000作 “ 與 ” 操作，則可以屏蔽當前樓層以上的所有上行請求，而保留當前樓層以下的所有上行請求。 若 “ 與 ” 后的結果不為零，則表示在當前樓層的下面仍然有上行請求存在，若 “ 與 ” 后的結果為零，則表示當前樓層以下已經(jīng)沒有上行請求存在了，程序如圖 3所示。用相同的方法可以判斷在當前樓層的下面是否存在下行請求和轎箱內(nèi)的樓層請求信號。綜合以上 3個判斷結果就可以判斷電梯是否繼續(xù)處于下降狀態(tài)。若電梯繼續(xù)下降的條件不成立，則電梯經(jīng)過一段定時后進入停止狀態(tài)。 在電梯控制系統(tǒng) 中，電梯速度的控制是一個重要而難以解決的問題。電梯的速度控制對乘坐者的舒適感影響很大，又影響電梯的精確定位。在該電梯教學模型的控制系統(tǒng)中選用日本 Panasonic 交流馬達變頻調(diào)速器 V700T750B1來控制電梯的速度。當 PLC 完成定向后，向變頻器發(fā)出方向使能的速度信號，變頻器依據(jù)設定的速度及加速度值啟動電機，達到最大速度后勻速運行。當電梯響應呼叫，到達目的層的減速點時， PLC 切斷高速度信號輸出，此時變頻器以設定的減速度將最大速度減至爬行速度。在減速運行過程中，變頻器的調(diào)速器能夠自動計算出減速點到限位點之間的 距離，并計算出優(yōu)化曲線，從而能夠按優(yōu)化曲線運行。 2 電梯邏輯 及設計 電梯的定向是根據(jù)電梯的上行請求信號、下行請求信號、電梯轎箱內(nèi)請求信號、電梯當前所處位置等信號來確定電梯繼續(xù)運行的方向。電梯的定向是電梯控制中的重要邏輯。在以往電梯的定向邏輯中，一般都是將電梯各個層的上、下行請求信號、電梯轎箱內(nèi)樓層請求信號、電梯當前樓層信號等綜合到一條或幾條語句中進行判斷。這樣一來，當樓層數(shù)目比較大時，每條語句的編程元件很多，不可避免的帶來程序復雜，容易出錯，調(diào)試麻煩，運行速度慢等問題。以下提出的用邏輯運算指令來進行電梯 定向的方法可以比較好的解決該問題。 組態(tài)軟件模擬電梯 PLC 控制系統(tǒng)顯示設計 MCGsm態(tài)軟件具有全中文、面向窗口的可視化操作界面。實時性強，有良好的并行處理性能和豐富生動的多媒體畫面。 MCGSm 態(tài)軟件的開放式結構擁有廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強大的數(shù)據(jù)處理功能。同時。提供良好的安全機制，為多個不同級別用戶設定不同的操作權限。 MCGS 組態(tài)軟件支持多種硬件設備，實現(xiàn) “設備無關 ”，用戶不必因外部設備的局部改動，而影響整個系統(tǒng)。 MCGS 組態(tài)軟件由 “MCGS組態(tài)環(huán)境 ”和 “MCGS運行環(huán)境 ”兩個系統(tǒng)組成。兩部分互相獨立。又緊密相關。 本文利用 MCGS 組態(tài)軟件設計。在設備組態(tài)窗口中選擇適當?shù)拇谕ㄓ?設備．添加西門子 S7—200PLC。正確設置其屬性。正確設置組態(tài)軟件中數(shù)據(jù)變量設備通道的連接，即可實現(xiàn) PLC 與組態(tài)軟件的通訊。將 PLC 中的串口驅動程序與組態(tài)軟件的需求響應相結合，使電腦對 PLC 發(fā)出的信號有響應。在 MCGS 組態(tài)軟件的用戶窗口中，制作一個動畫界面。在界面上設置各個控件的屬性，使設置的控件按照真實的情況動作，檢驗和測試電梯 PLC 控制系統(tǒng)對電梯的運行狀態(tài)的控制效果。 MCGS 用主控窗口、設備窗口和用戶窗口來構成一個應用系統(tǒng)的人機交互圖形界面．組態(tài)配置各種不同類型和功能的對象或構構。可以對實時數(shù)據(jù)進行可視化處理。 常州信息職業(yè)技術學院電子與電氣工 程學院 畢業(yè)設計論文 12 12 狀態(tài)轉換方式 電梯的方向只有上升、下降 2個方向，但電梯也可能由于沒有任何的上升或者下降請求信號而處于停止狀態(tài)。在電梯的方向處理過程中，電梯只能在上升狀態(tài)和停止狀態(tài)或者下降狀態(tài)與停止之間轉換，例如當電梯由上升狀態(tài)轉為下降狀態(tài)時必須先由上升狀態(tài)轉換為停止狀態(tài)以后再由停止狀態(tài)轉為下降狀態(tài)。這樣的處理方式對電梯的運行是很有意義的，以往的電梯控制系統(tǒng)中，當電梯響應完某個方向上的所有信號后，若所有剩余的信號都是反方向的，電梯立刻改變方向，此時，在原方向前方若出現(xiàn)新的呼叫信號，電梯將不會立刻應答，只是 記憶該呼叫信號，而去響應換向后的方向上的呼叫信號，這樣既不符合電梯選層的優(yōu)先原則，又不能有效的節(jié)約能源。采用圖 5所示的狀態(tài)轉換方式，電梯在響應完某個方向上的所有信號后并不是立刻反向，而是保持該狀態(tài)等待一段時間后進入停止狀態(tài)，然后再反向響應相反方向的呼叫信號。對保持時間進行合理的選擇，完全可以做到既不會使得電梯的換向過程顯得遲鈍，又能有效的響應同方向的 信號。 控制系統(tǒng)的硬件設計 本系統(tǒng)是主要由 PLC、變頻器、控制箱、顯示器、曳引電動機組成的交流變頻調(diào)速系統(tǒng) (Variable VoltageVariable Frequency，簡稱 VVVF)。通過一臺 PLC 去控制兩臺電梯運行的方式，可以省去兩臺可編程控制器之間的相互通信 ,從而使得控制系統(tǒng)的可靠性更高，結構顯得更加緊湊。本系統(tǒng)的硬件框圖如圖 6 所示。 圖 6： PLC 雙電梯聯(lián)動控制系統(tǒng)硬件框圖 從圖 6 可以看出，該系統(tǒng)主要由兩個部分組成，其中電梯控制的邏輯部分由PLC 來實現(xiàn)。通過分析研究電梯的實際運行情況和控制規(guī)律，從而設計開發(fā)出一套雙電梯聯(lián)動控制程序，使得 PLC 能夠控制兩臺電梯的運行操作。電梯的調(diào)速部分則選用高性能的矢量控制變頻器， 配以脈沖發(fā)生器 (編碼器 )測量鼠籠式曳引電動機的轉速，從而構成電機的閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)，實現(xiàn)鼠籠式曳引電動機的交流變頻調(diào)速 (VariableVoltage Variable Frequency，簡稱 VVVF)運行。 PLC 首先接收來自電梯的呼梯信號、平層信號，然后根據(jù)這些輸入信號的狀態(tài)，通過其內(nèi)部一系列復雜的控制程序，對各種信號的邏輯關系有序地進行處理，最后向直流門控電機、變頻器和各類顯示器適時地發(fā)出開關量控制信號，對兩臺電梯實施群控。在電梯控制系統(tǒng)中，由于電梯的控制屬于隨機性控制，各種輸入信號之間、輸 出信號之間以及輸入信號和輸出信號之間的關聯(lián)性很強，邏輯關系處理起來非常復雜，這就給 PLC 的編程帶來很大難度。從某種意義上來說， PLC 常州信息職業(yè)技術學院電子與電氣工 程學院 畢業(yè)設計論文 13 13 編程水平的高低就決定整個系統(tǒng)運行質(zhì)量的好壞。因此， PLC 應用在電梯控制中的編程技術就成為控制電梯運行的關鍵技術，這同時也是本系統(tǒng)設計的一個重點。 在 PLC 向變頻器發(fā)出開關量控制信號的同時，為了滿足電梯的要求，變頻器又需要通過與鼠籠式曳引電動機同軸連接的脈沖發(fā)生器和 PG 卡 ,對電動機完成速度檢測及反饋 ,形成閉環(huán)系統(tǒng)。脈沖發(fā)生器輸出 A、 B 兩相脈沖， PG卡接收到脈沖信號以后，再將此反饋 給變頻器內(nèi)部 ,以便進行運算調(diào)節(jié)。根據(jù) A、 B 脈沖的相序 ,可判斷出電動機的轉動方向 ,并可以根據(jù) A、 B 脈沖的頻率測得電動機的轉速。由于本設計選用的是通用型變頻器，因此其參數(shù)設置和外部線路設計的復雜程度要遠遠地高于電梯專用變頻器，其設置的好壞也將直接影響到電梯運行的實際效果。 PLC 的型號的選擇及 I/O 點數(shù)分配 電梯邏輯控制系統(tǒng)的控制核心是 PLC，哪些信號需要輸入至 PLC， PLC 需要