【文章內(nèi)容簡介】 LC 輸入接口送入 PLC，然后通過程序控制向拖動系統(tǒng)發(fā)出信號。 圖 1 電梯 PLC 控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖 電梯的主要組成部分 （ 1）首先是電梯的電力拖動部分部分。 這一部分由拽引部分、電動機(jī)以及相應(yīng)的開關(guān)電路以及開門機(jī)組成。曳引部分，通常由曳引機(jī)和曳引鋼絲繩組成；電動機(jī)帶動曳引機(jī)旋轉(zhuǎn)，使轎廂上下運動，開關(guān)電路負(fù)責(zé)設(shè)備與電力線路的接通與斷開，開門機(jī)則負(fù)責(zé)電梯能夠正確地開門和關(guān)門。 該部分直接與樓宇電力線路相連接 ，提供電梯運行的動力。由控制系統(tǒng)的信號驅(qū)動控制完成電梯的開關(guān)門、啟動、制動、平層等動作，是電梯工作的最上層，武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 實現(xiàn)電梯的正確運行。 （ 2）第二部分是電梯的主要硬件組成，電梯最主要的部分是轎廂、廳門和井道，轎廂主要承擔(dān)載人任務(wù)，門廳承擔(dān)開關(guān)門的任務(wù)。 轎廂和廳門轎廂由轎架、轎底、轎避和轎門組成；廳門一般有封閉式、中分式、雙折式、雙折中分式和直分式等形式。 （ 3） 電氣設(shè)備及控制裝置由曳引機(jī)、選層器傳動及控制柜、轎廂操縱盤、呼梯按鈕和顯示器組成，顯示器包括兩部分，分別是轎廂內(nèi)和各層的門廳中指示電梯運行方向和所處樓層的顯示 器。 （ 4） 其他裝置。 其他的附屬裝置包括電梯的重量平衡系統(tǒng)及設(shè)備和平層設(shè)備，以實現(xiàn)電梯的平穩(wěn)、安全、高效運行，提高乘客乘坐電梯的舒適感。 電梯的安全保護(hù)裝置 （ 1）電磁制動器：電磁制動器是一種將主動側(cè)扭力傳達(dá)給被動側(cè)的連接器，可以據(jù)需要自由的結(jié)合，切離或制動。因使用電磁力來動作，稱之電磁制動器，具有響應(yīng)速度快，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，也稱作剎車閘。將電磁制動器裝于曳引機(jī)軸上，一般采用直流電磁控制器，啟動時通電松閘，停層后斷電制動。 （ 2）行程極限保護(hù)裝置。為防止電梯由于限位開關(guān)不起作用，轎廂超越頂層或底層端站繼 續(xù)運行，不需設(shè)置保護(hù)裝置以防止發(fā)生嚴(yán)重的后果和結(jié)構(gòu)損壞。防止越程的保護(hù)裝置一般是由設(shè)置在井道內(nèi)上下端站附近的強迫換速開關(guān)、限位開關(guān)和極限開關(guān)組成，這三種開關(guān)均為電氣開關(guān)，都必須符合電氣安全觸點要求。這些開關(guān)或碰輪都安裝在固定于導(dǎo)軌的支架上，由安裝在轎廂上的撞桿觸動而動作。 強迫減速開關(guān)是防止越程的第一道關(guān)，設(shè)置在正常緩速開關(guān)之后，兩個換速開關(guān)分別裝于井道的頂部和底部，當(dāng)轎廂駛過端站換速未減速時，轎廂上的撞塊就觸動此開關(guān)，通過電氣傳動控制裝置，使電動機(jī)強迫減速，以避免轎廂沖頂或者登底。 限位開關(guān)是防止越程的第 二道關(guān)，當(dāng)轎廂經(jīng)過端站平層位置后仍未停車，就會觸動限位開關(guān)，此時限位開關(guān)立即動作，切斷電源并制動，強迫停車。 極限開關(guān)是防越程的第三道保護(hù)，當(dāng)限位開關(guān)動作后電梯仍不能停止運行，則觸動極限開關(guān)切斷電路模式驅(qū)動主機(jī)迅速停止運轉(zhuǎn)。極限開關(guān)應(yīng)能防止電梯在兩個方向的運行越程，而且不經(jīng)過專業(yè)人員調(diào)整電梯不能自動恢復(fù)運行。 防越程保護(hù)開關(guān)都是由安裝在轎廂上的撞桿觸動的，撞桿必須保證有足夠的長度，在轎廂整個越程的范圍內(nèi)都能壓住開關(guān)，而且開關(guān)的控制電路要保證開關(guān)斷開時，電路始終不能接通。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 （ 3）急停開關(guān)：按照要求在轎頂、底坑 和滑輪間必須裝設(shè)急停開關(guān)，為了醒目和提醒人們注意，急停開關(guān)需要設(shè)置為紅色的，并且標(biāo)有 “ 停止 ” 和 “ 運行 ”的位置。發(fā)生異常情況時，按 “ 停止 ” 按鈕即可切斷電源，電磁制動器制動，電梯緊急停車。 轎頂?shù)耐Ｖ归_關(guān)應(yīng)面向轎門，離轎門距離不大于 1m；底坑的停止開關(guān)應(yīng)安裝在進(jìn)入底坑可立即觸及的地方。當(dāng)?shù)乜虞^深時可以在下底坑時梯子旁和底坑下部各設(shè)一個串聯(lián)的停止開關(guān)。最好是能聯(lián)動操作的開關(guān)，在開始下底坑時即可將上部開關(guān)打在停止的位置，到底坑后也可用操作裝置消除停止?fàn)顟B(tài)，由安裝在轎頂或其他地方的檢修運行裝置進(jìn)行控制。 （ 4）廳門開 關(guān)：每 個 廳門開關(guān)都裝有門鎖開關(guān)，僅當(dāng)廳門關(guān)上才允許電梯啟動。在運行中如出現(xiàn)廳門開關(guān)斷開，電梯會立即停車。 （ 5）關(guān)門安全開關(guān)：常見的是裝于轎廂門邊的安全觸板，在關(guān)門的過程中如安全觸板碰到乘客，將發(fā)出信號，門電動機(jī)停止關(guān)門，反向開門，延時重新關(guān)門。此外還有紅外線開關(guān)等。 （ 6）超載開關(guān)：當(dāng)超載時轎廂底下降，超載開關(guān)動作，電梯不能關(guān)門和運行 。 （ 7）其他開關(guān)：除上述開關(guān)外，還有安全窗開關(guān)，鋼帶輪的斷帶開關(guān)等。 電梯信號的控制基本由 PLC 軟件實現(xiàn)。電梯信號控制系統(tǒng)如圖 2 所示，輸入到 PLC 的控制信號有運行方式選擇（ 如自動、檢修、消防運行方式等）、運行控制信號、轎內(nèi)指令、層站召喚、安全保護(hù)信號、旋轉(zhuǎn)編碼器光電脈沖、開關(guān)門信號及限位信號、門區(qū)和平層信號等。 圖 2 電梯信號 PLC 控制系統(tǒng)圖 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 電梯控制系統(tǒng)可實現(xiàn)的功能 電梯控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的基本功能如下： （ 1）一臺電動機(jī)控制轎廂的上升和下降。 （ 2）各層的門廳設(shè)置上下呼叫開關(guān)（最頂層只設(shè)置向下呼叫開關(guān)，最底層只設(shè)置向上呼叫開關(guān)）。 （ 3）電梯到位后具有手動或自動開門或關(guān)門功能。 （ 4）電梯內(nèi)設(shè)有層樓指示鍵、開關(guān)門按鍵、警鈴風(fēng)扇及照明按鍵。 （ 5）電梯內(nèi)外設(shè)有方向 指示燈及電梯當(dāng)前層號指示燈。 轎廂內(nèi)和各樓層的門廳內(nèi)均有兩種指示燈，一種是方向指示燈，分別指示向上和向下運行的狀態(tài)，并分別與上行 接觸器 SC 和下行接觸器 XC 連接，另 一種是轎廂所處樓層的顯示器，顯示器由七段顯示譯碼器構(gòu)成，與檢測轎廂位置的干簧管通過連接電路相連，能夠連續(xù)顯示，隨時顯示轎廂所處的位置。 （ 6）待客自動開門，當(dāng)電梯在某層停梯待客時，按下層外召喚按鈕，應(yīng)能自動開門迎客。 （ 7）自動關(guān)門與提早關(guān)門。 在一般情況下，電梯停站 4 到 6 秒應(yīng)能自動 關(guān)門。在延時時間內(nèi)，按下關(guān)門按鈕，門將提前實現(xiàn)關(guān)門動作。 （ 8）按鈕 開門。在開關(guān)過程中或門關(guān)閉后電梯啟動前，按下操縱盤上的開關(guān)門按鈕，門將打開。 （ 9）內(nèi)指令記憶。當(dāng)轎廂內(nèi)操縱盤上有多個選層指令時，電梯應(yīng)能按順序自動?？?，并自動確定運行方向。 （ 10）自動定向。當(dāng)轎廂內(nèi)操縱盤上選層指令相對于電梯位置具有不同方向時，電梯應(yīng)能俺先入為主的原則自動確定運行方向。 （ 11）呼梯記憶與順向截停。電梯在運行中應(yīng)能記憶層外的呼梯信號，對符合運行方向的召喚，應(yīng)能自動逐一?？繎?yīng)答。 （ 12）自動換向。當(dāng)電梯完成全部轎廂內(nèi)指令，應(yīng)能自動換向，應(yīng)答相反方向的信號。 （ 13）自動關(guān)門待客。當(dāng)完成全 部轎廂內(nèi)指令，又無外呼梯信號時，電梯應(yīng)自動關(guān)門，并在設(shè)定時間內(nèi)自動關(guān)閉轎廂照明。 （ 14）自動返基站。當(dāng)電梯設(shè)有基站（本設(shè)計中，基站為一樓）時，電梯在完成全部指令后，自動駛回基站，停機(jī)待客。 電梯操作方式 通過查閱資料，了解到常見的電梯操作方式有如下兩種： 第一種，單轎廂下集選是控制室登記所有轎廂和廳門下行召喚，轎廂上行是只答應(yīng)轎廂召喚，直至最高層后自動改變運行方向為下行，應(yīng)答廳門下行召喚。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 第二種，單轎廂全集選是控制室等級所有門廳和轎廂召喚，上行時順應(yīng)答轎廂和廳門上召喚。直至最高層自動反向應(yīng)答下行 召喚和轎廂召喚。 減速及平層控制 電梯的工作特點是頻繁起制動，為了提高工作效率，改善舒適感，要求電梯能平滑減速至速度為零時，準(zhǔn)確平層，即“無速度停車抱閘”，不要出現(xiàn)爬行現(xiàn)象或低速抱閘，即不要直接停止。做到這一點的關(guān)鍵是準(zhǔn)確發(fā)出減速信號，在接近層樓面時按距離精確地自動矯正速度給定曲線。 本設(shè)計采用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測轎廂位置，只要電梯一運行，計數(shù)器就可以精確地確定走過的距離，達(dá)到與減速點相應(yīng)的預(yù)制數(shù)時即可發(fā)出減速命令。不論哪種方式產(chǎn)生的減速命令，由于負(fù)載變化、電網(wǎng)波動、鋼絲繩打滑等，都會使減速過程不符合平層 技術(shù)要求，為此一般在離樓層 100mm 到 200mm 處設(shè)置一個平層矯正器，以確保平層的長期準(zhǔn)確性。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 3 電梯硬件設(shè)計 轎廂樓層位置檢測 通過查閱資料，了解到現(xiàn)在工程中進(jìn)行轎廂樓層位置檢測的主要方法有以下幾種： （ 1）用干簧管磁感應(yīng)器或其它位置開關(guān) 這種方法直觀、簡單，但由于每一層都需要使用一個磁感應(yīng)器，當(dāng)樓層較高時，會占用 PLC 太多的輸入點。 （ 2）利用穩(wěn)態(tài)磁保開關(guān) 這種方法 需對磁保開關(guān)的不同狀態(tài)進(jìn)行編碼，在各種編碼方式中式和電梯控制的只有格雷變形碼，但它是無權(quán)代碼，進(jìn)行運算時需采用 PLC 指令譯碼，比較麻煩，軟件譯碼也只會使程序變得龐大。 （ 3）利用旋轉(zhuǎn)編碼器 目前， PLC 一般都有高速脈沖輸入端或?qū)Ｓ糜嫈?shù)單元，計數(shù)準(zhǔn)確，使用方便，因而在電梯 PLC 控制系統(tǒng)中，可用編碼器測取電梯運行過程中的準(zhǔn)確位置。編碼器可直接與 PLC 高速脈沖輸入端相連，電源也可利用 PLC 的內(nèi)置 24V 直流電源，硬件連接可謂簡單方便，高層電梯可以應(yīng)用這種方法。 本設(shè)計中的樓層只有五層，綜上所述，采用干簧管磁感應(yīng)器來 檢測轎廂所處樓層位置。樓層感應(yīng)干簧管的示意圖如圖 3 所示。 圖 3 樓層感應(yīng)干簧管示意圖 門電梯選擇 電梯門有層門和轎門之分，兩門的開啟是同時進(jìn)行的，實現(xiàn)開關(guān)門的動作用一臺小電動機(jī)驅(qū)動即可。門電動機(jī)是開關(guān)門的動力源，通常采用直流電動機(jī)。門電氣拖動線路通常由門電動機(jī)、門繼電器觸電及電阻分壓線路等部分組成。采用他勵方式，并用變壓調(diào)速方式方法來控制開關(guān)門的速度，即控制門電動機(jī)轉(zhuǎn)速。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 門安全裝置選擇 層門和轎門的開啟是同步進(jìn)行的，為保證乘客的安全，電梯門的入口處必須有安全保護(hù)裝置。在門上或門框上裝有 機(jī)械的或電子的門探測器，當(dāng)門探測器發(fā)現(xiàn)門區(qū)有障礙時，便發(fā)出信號給控制部分，停止關(guān)門、重新開門，待障礙消除后，方可關(guān)門。通常有光電式保護(hù)裝置、超聲波保護(hù)裝置和防夾條等類型，本設(shè)計采用光電式保護(hù)裝置。 將光電裝置安裝在門上，使光線水平地通過門口，當(dāng)乘客或物品遮斷光線時，就能使門重新打開。光幕，即紅外線微掃描探測裝置，作為一種光電產(chǎn)品，可以代替機(jī)械安全觸板，或?qū)⒐饽慌c觸板合成為具有雙重保護(hù)功能的二合一光幕。這已成為電梯界廣泛采用的電梯門保護(hù)裝置。 光幕劃分為普通光幕、二合一光幕和三維光幕。普通光幕可直接代替機(jī)械式安全觸板，分為運動型光幕和非運動型光幕。運動型光幕在普通光幕種占據(jù)主導(dǎo)地位，也得到了多數(shù)廠家的認(rèn)同。二合一光幕由于具有雙重保護(hù)功能，即將成為門電梯保護(hù)裝置的主流。三維光幕在最近幾十年才推出，技術(shù)不夠成熟，需要繼續(xù)改進(jìn)。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 4 PLC 型號確定 PLC 結(jié)構(gòu)原理 PLC 的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu) PLC 是在繼電器控制和計算機(jī)控制的基礎(chǔ)開發(fā)的產(chǎn)品，逐漸發(fā)展以微處理器為核心，集自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動裝置。不同的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的可編程邏輯控制器的結(jié)構(gòu)多種多樣，但基 本組成原理是一樣的。國際電工委員會（ IEC）所作的定義為：可編程序控制器（ PLC）是一種數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計。 從硬件來看， PLC 主要由 CPU，存儲器， I/O 接口，電源，編程器等組成。 （ 1） CPU： CPU 板是 PLC 的核心部件， 它包括：微處理器 CPU、存儲器（ ROM、RAM）、并行接口（ PIO）、串行接口（ SIO）及時鐘控制電路等。 CPU 板是 PLC 的運算、控制中心，用來實現(xiàn)各種邏輯運算、算術(shù)運算及對整機(jī)進(jìn)行管理控制； PLC內(nèi)部配有程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器（ ROM， RAM），分別用于存儲系統(tǒng)程序和用戶程序，并生成用戶環(huán)境；并行接口和串行接口主要用于 CPU 與各接口電路之間的信息交換。時鐘及控制電路用于產(chǎn)生脈沖及各種控制信號。 （ 2）存儲器： PLC 配有兩種存儲器，即系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。系統(tǒng)存儲器用來存放系統(tǒng)管理程序，用戶不能訪問和修改 這部分存儲器的內(nèi)容。用戶存儲器用來存放編制的應(yīng)用程序和工作數(shù)據(jù)狀態(tài)。存放工作數(shù)據(jù)狀態(tài)的用戶存儲器部分也成為數(shù)據(jù)存儲區(qū)，它包括輸入 /輸出數(shù)據(jù)映像區(qū)、定時器 /計數(shù)區(qū)預(yù)置數(shù)和當(dāng)前值的數(shù)據(jù)區(qū)及當(dāng)前值的數(shù)據(jù)區(qū)及存放中間結(jié)果的緩沖區(qū)。 PLC 的存儲器包括只讀存儲器（ ROM）和隨機(jī)存取存儲器（ RAM），可以提供各種形式的讀取 /寫入方式