【文章內容簡介】 出轎廂后再自動關門，門有格擋時重復開門，直到門關閉為止。長時間開門時判定門有物體阻礙并報警，當電梯處于停站狀態(tài)且有手動開關門信號時不管開門保持時間響應手動開關動作。為保證電梯安全運行，必須設置門鎖裝置，只有關門后且有門鎖信號時電梯才能升降；（2）層選控制：登記外部召喚與內指令信號，根據(jù)轎廂所處位置，生成層選信號，判定轎廂運行方向，電梯運行時如有順路廳外呼叫，則順路停車載客并繼續(xù)運行，對于反向呼叫電梯予以登記，并在響應完所有正向呼叫后響應反向呼叫信號；（3）電機起停與速度控制：在關門后且有門聯(lián)鎖信號時，由 PLC 發(fā)出起停信號，控制電機的起停，根據(jù)已知的速度曲線，發(fā)出加速或減速信號，控制電機在起動后加速和平層時減速，為保證速度控制精度須設置速度反饋；（4）平層控制：保證電梯在到達指定樓層平層區(qū)時減速爬行，將轎廂停在選定的樓層上；（5）顯示功能：在轎廂內外利用信號燈顯示電梯運行方向、樓層位置及選定呼叫，在電梯響應完登記的外部呼叫后消除所登記的外部呼叫，在電梯響應完登記的內指令后自動消除所有已登記的內指令信號；（6）稱重功能：過載時報警并持續(xù)開門，空載無人時快速運行；（7）換站?？?[7]：通常電梯運行時，可能會出現(xiàn)一種情況，即在電梯?？繒r，由于所停層站出現(xiàn)故障或垃圾卡入地坎，電梯開門不到位，而門鎖開關脫開。如果對此沒有相應保護措施，勢必會造成電梯在該層站呈僵持狀態(tài)，即不能開足門，也不能再運行，使乘客無法進入轎廂，其他層站的乘客也無法得到電梯服務。而且持續(xù)的過載運行會使開關門電機有被燒壞的危險。因此必須具有換站?？康墓δ埽喝绻娞萃Ｕ?，自動開關門動作持續(xù)一段時間后，門尚未開足，就作關門動作，待門關閉后，根據(jù)轎廂內指令或外部召喚運行到其他層站開門放客?；?PLC 的電梯控制器設計 10 （8）檢修功能：當電梯需要檢修時，由操作人員按下檢修按鈕，電梯自動進行慢速的檢修上行或檢修下行，以檢查電梯性能；（9）消防功能：當發(fā)生火災時，外部的消防系統(tǒng)起動并向電梯控制系統(tǒng)發(fā)出消防信號，電梯進入消防模式，此時電梯迫降在最近層樓，轎廂內指令可用，但禁止外部呼叫，待所有乘客離開轎廂后電梯禁止使用。為了防止消防系統(tǒng)的誤操作帶來電梯的迫降，消防模式也可設置在手動狀態(tài)，當操作人員發(fā)現(xiàn)火情時，起動電梯的消防模式。（10）制動功能：當電梯平層停站時，制動系統(tǒng)通過抱閘等形式使電梯固定在一定位置，確保電梯和乘客的安全，并在突然停電時，自動起動制動系統(tǒng)，再次來電時，必須由操作人員停止制動系統(tǒng)后才能電梯再可以再次起動。 特別功能有的電梯除了具有標準功能外還有其它特別功能 [4]，如：（1）門的光電裝置安全操作：為了防止乘客被電梯門夾住，電梯應裝有安全觸板開關。但是，對于乘客來說，被安全觸板碰一下，雖然不會有什么損傷，但總不是一件舒服的事。為此，可以備有門的光電裝置安全操作功能?？紤]到萬一光電裝置發(fā)射部或接收部被堵住，如果沒有特別對策這臺電梯就永遠不會關門，嚴重影響服務效率，因此可以采取以下對策：①只要按下關門按鈕，即使光電裝置的光線被擋住電梯照樣關門，因此按住關門按鈕者定是看到門間無人后才這么做的；②當連續(xù)一段時間光線被阻擋，電梯仍然自動關門，因為一般說來，不可能連續(xù)很長時間內都有乘客進出轎廂；（2）停電自動平層操作：如果大樓內沒有自備的緊急供電裝置，而遇到突然停電時，可能使正在運行的轎廂卡在層樓之間，使乘客無法出來，因此配備緊急平層裝置有時是必要的。有了該裝置后，萬一遇到停電情況，電梯卡在層樓一段時間后，就利用緊急平層裝置起動電梯，運行到最近層?？亢?，自動開門放客，保證了乘客的安全；（3）轎廂內無用呼叫信號的自動消除：有的乘客在乘電梯時，亂按了許多內呼叫按鈕，如果沒有特別的操作，這些被登記的無用呼叫將使電梯空跑許多時間，即浪費電能，又影響了電梯對其他乘客的服務效率。為此，設置無用呼叫的自動消除是很有意義的，當電梯探測到轎廂內呼叫信號多于乘客人數(shù)時，就認為其中有無用的呼叫信號，將已登記的轎廂呼叫信號全部消除，有真正需要的可重新登記，從而基于 PLC 的電梯控制器設計 11 避免電梯空跑；（4）群控功能：有時，一個電梯對于某高層建筑來說是不夠的，會導致乘客等待時間過長，因此需要安裝多部電梯，此時，應有群控功能。群控時，所有群內電梯是由群控系統(tǒng)統(tǒng)一調配的，即每臺電梯除了響應本身的轎廂內呼叫外，還要響應群控系統(tǒng)分配的其他層站呼叫，從而提高服務效率。除了上述功能外，有的電梯還具有自動語音報站、上下班高峰服務、節(jié)能運行、自動學習、貴賓層服務等功能，這里不作一一介紹。 設計方案 電梯系統(tǒng)主要參數(shù)的選擇根據(jù)國家有關標準 GB/，電梯的主參數(shù)選擇如下：Ⅰ類：為運送乘客而設計的電梯；住宅樓電梯；無司機電梯；額定載重量 1000kg，可乘人數(shù) 13 人；轎廂寬度 1100mm，深度 2100mm，高度 2200mm；轎門和層門寬度 800mm，高度2020mm，型式為中分門；額定速度 ，基站為一層。 電機的選擇眾所周知直流電動機雖然調速性能很好，但構造復雜，使用環(huán)境及容量都受到限制，相比而言，三相交流感應異步電動機結構簡單、便于維護，且目前已有不少交流電機的調速方法并且獲得了良好的控制效果，故選擇交流電動機為電梯的曳引電機和門電機。曳引電機的主要參數(shù)為功率 15kw ,平均轉速 960r/min。 PLC 的選擇由于此次設計的建筑為 9 層，經(jīng)初步估算輸入與輸出點數(shù)約為 50/40 個，考慮到控制系統(tǒng)的可靠性、經(jīng)濟性要求，選擇西門子 S7200 系列 PLC 作為電梯控制用PLC。西門子 S7200 系列 PLC 為小型 PLC，它可靠性高，指令功能強，易于掌握，有較好的通信功能，在中小型控制系統(tǒng)中能充分發(fā)揮作用。 調速方式的選擇傳統(tǒng)的交流單速與雙速電梯由于其速度不可控且起停不夠平穩(wěn)、平層不夠準確等缺點，已越來越難以適應現(xiàn)代生活，由于變頻器具有恒壓頻比、矢量控制、直接轉矩調速方式，具有調速方便、節(jié)能、調速范圍寬、機械特性好、運行舒適可靠的基于 PLC 的電梯控制器設計 12 優(yōu)點，且可實現(xiàn)閉環(huán)控制，本次設計選擇變頻器來控制電動機的速度。 變頻器的選擇考慮到電梯調速性能的需要，根據(jù)電梯的速度、曳引比以及電梯的載重來確定曳引機的轉速和功率，當曳引機的功率和電壓確定之后，變頻器的選型要和曳引機相匹配，一般是選取大于曳引機功率的上一個檔次的數(shù)據(jù)來選擇。不能小也不能太大，太大不但造成成本的上升，而且導致控制精度的降低。使整個系統(tǒng)的性能下降。這里選擇西 門 子 MicroMaster440 型 變 頻 器 。 西 門 子 MicroMaster440 型 變 頻 器是 一 種 多 功 能 標 準 變 頻 器 ， 它 采 用 高 性 能 的 矢 量 控 制 技 術 ， 提 供 低 速 高 轉 矩 輸出 和 良 好 的 動 態(tài) 特 性 ， 同 時 具 備 超 強 的 過 載 能 力 ， 集 成 了 RS485 通 訊 接 口 ， 可選 PROFIBUSDP/DeviceNet 通 訊 模 塊 ， 具 有 過 電 壓 、 欠 電 壓 保 護 ， 滿 足 廣 泛的 應 用 場 合 。基于 PLC 的電梯控制器設計 13 4 可編程控制器 概述 可編程控制器的發(fā)展可編程控制器(Programmable Logic Controller)又稱 PLC。早期的 PLC 是以準計算機的形式出現(xiàn)的，在硬件上簡化了計算機的內部電路，裝置中的器件主要采用分離原件和中小規(guī)模集成電路，存儲器采用磁芯存儲器，接口電路適合工業(yè)控制的要求，編程軟件和方法都比計算機簡單，出現(xiàn)了面向問題的接近“自然語言”的編程方式。這個時期的 PLC 能夠實現(xiàn)基本邏輯控制、順序控制、條件步進和時間步進控制等功能 [5]。在 20 世紀 70 年代后期，人們開始采用微處理器作為 PLC 的中央處理單元，從而使之得到了巨大的發(fā)展，其應用日趨普及。自 PLC 問世以來，經(jīng)過三十幾年的發(fā)展，在歐美、日本等工業(yè)發(fā)達國家 PLC 已經(jīng)成為工業(yè)控制的標準設備，其應用幾乎覆蓋所有工業(yè)企業(yè)。我國 PLC 的發(fā)展大約經(jīng)歷了三個階段。在 20 世紀 70 年代是初級認識階段，20世紀 80 年代為引進使用階段，20 世紀 90 年代則是迅速普及和發(fā)展階段。隨著微電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展，大規(guī)模集成電路和高性能微處理器在 PLC 的應用，使 PLC 的功能不斷增強，應用領域不斷擴大和眼神，而制造成本不斷下降，性價比原來越高。目前，PLC 產(chǎn)品平均 35 年就更新?lián)Q代一次。其發(fā)展的明顯趨勢是集成度越來越高、工作速度越來越快、功能越來越多、工作越來越可靠、使用越來越方便。通信和網(wǎng)絡功能是 PLC 發(fā)展的重要特征，現(xiàn)場總線技術及以太網(wǎng)技術的發(fā)展使得 PLC 構成的過程控制系統(tǒng)比 DCS 的開放性更有優(yōu)勢。PLC 的不斷發(fā)展也體現(xiàn)在編程軟件的多樣化和高級化，同時人機界面軟件及軟件接口也在迅速發(fā)展，開發(fā)適應各種特殊控制要求的智能模塊也是 PLC 發(fā)展的明顯特征。 PLC 的主要性能指標輸入/輸出（I/O）點數(shù)：I/O 點數(shù)是 PLC 最重要的技術指標之一，因為在選用 PLC 時，要根據(jù)控制對象的被檢測信號輸入的個數(shù)和控制量輸出的個數(shù)來確定機型；基于 PLC 的電梯控制器設計 14 存儲容量：存儲容量決定了 PLC 可以容納用戶程序的長度；掃描速度；掃描速度是 PLC 執(zhí)行程序的速度，是衡量 PLC 性能的重要指標，例如，西門子 S7200 系列 PLC 執(zhí)行一條布爾指令所用的時間為 ，這在微型機中屬于較快速度的；編程指令的種類和條數(shù)：一般來說，PLC 的編程指令的種類和條數(shù)越多，說明它的軟件功能越強，即處理能力和控制能力就越強；擴展能力和功能模塊種類：PLC 的擴展能力取決于主機 CPU 的尋址能力和電源容量。要完成復雜的控制功能，除了主機外，還需要配接各種功能模塊。主機可實現(xiàn)基本控制功能，一些特殊的專門功能需要配置各種功能模塊來實現(xiàn)。因此，功能模塊種類的多少也反映了 PLC 功能的強弱，是衡量 PLC 產(chǎn)品檔次高低的一個重要標志。 PLC 的分類按結構形式的不同，PLC 可分為整體式和模塊式兩種類型。整體式的 PLC 將電源、CPU、I/O 電路都集中在以個機箱內。一般小型 PLC 采用這種結構。模塊式的PLC 將各部分分成若干個單獨的模塊，如 CPU 模塊、I/O 模塊、電源模塊和各個功能模塊。一般大、中型 PLC 采用模塊式結構；按數(shù)字量 I/O 點數(shù)的多少，可分為微型機、小型機、中型機、大型機和超大型機等類型。一般微型機的數(shù)字量 I/O 點數(shù)在 64 點以內，存儲器容量為 1～2KB，小型機的數(shù)字量 I/O 點數(shù)在 256 點以內，存儲器容量為 2～4KB，中型機的數(shù)字量I/O 點數(shù)在 2048 點以內，存儲器容量為 4～16KB，大型機的數(shù)字量 I/O 點數(shù)在 8196點以內，存儲器容量為 16～64KB，超大型機（或稱為巨型機）的數(shù)字量 I/O 點數(shù)大于 8196 點，存儲器容量大于 64KB；按功能的強弱，PLC 可分為高、中、低檔機三類。低檔機具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位、自診斷、監(jiān)控等基本功能，有的還具有模擬量輸入/輸出、數(shù)據(jù)傳送、運算、通信等功能。中檔機除具有上述功能外，還有數(shù)碼轉換、子程序調用、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，有的還具備中斷控制、PID 控制等功能。高檔機除具備上述所有功能外，還有較強的數(shù)據(jù)處理能力、模擬量調節(jié)、函數(shù)運算、監(jiān)控、智能控制等功能。 PLC 的特點可靠性高、抗干擾能力強：PLC 是專門為工業(yè)現(xiàn)場的惡劣條件下使用而設計基于 PLC 的電梯控制器設計 15 的，通過硬件的屏蔽、隔離、濾波等和軟件的故障檢測、數(shù)據(jù)保護和回復等措施，使 PLC 能夠在具有很強的電磁干擾、機械振動以及極端溫度和濕度的環(huán)境下安全的工作；功能完善、通用性強、使用方便：現(xiàn)代 PLC 即能控制開關量，也能控制模擬量；即可以控制一臺生產(chǎn)機械、一條生產(chǎn)線，也可控制一個生產(chǎn)過程。其通信聯(lián)網(wǎng)的功能，使 PLC 能與上位機構成分布式控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)全工廠的自動控制。由于PLC 產(chǎn)品的系列化和模塊化，不同的組合，可以組成能滿足各種控制要求的控制系統(tǒng)。在被控對象的硬件配置確定以后，可以編寫不同的用戶程序，方便快捷地改變工藝流程；編程方法簡單、容易掌握：PLC 最基本的編程語言都是采用源于繼電器控制線路的梯形圖，這種圖形化的語言不需要使用者具備專門的計算機編程知識，極易被一般工程技術人員理解和掌握。通過梯形圖入門后，也就容易掌握其他的編程語言和方法了；設計容易、安裝快捷、維護方便：由于 PLC 產(chǎn)品的系列化、標準化和通用化，選用 PLC 組成控制系統(tǒng)時，世紀和安裝的過程類似于“搭積木” ，由于前期可以使用仿真軟件進行調試，使現(xiàn)場的調試工作變得更加容易。由于 PLC 的故障率很低，使得維護成本大為減低，加之具備軟硬件的監(jiān)控和顯示功能，即使發(fā)生故障，也可很快查明原因并排除；體積小、重量輕、功耗低：PLC 是采用微電子技術制造的，具有結構緊湊、堅固、體積小、重量輕、功耗低等一系列優(yōu)點；各公司的 PLC 互不兼容：各公司的 PLC 的軟硬件體系結構是封閉的而不是開放的。如專用