【導讀】電梯性能的好壞對人們生活的影響越來越顯著，因此必須努力提高電梯系統(tǒng)的性。能，保證電梯的運行既高效節(jié)能又安全可靠。動機工作狀態(tài)的改變，雙速異步電動機在定子回路中串電抗與電阻來實現(xiàn)電動機的調(diào)速，在著電氣元件多、功能弱、電氣故障頻繁，可靠性差和工作壽命短等缺陷。運算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點，目前，電梯的繼電器控制方式已逐漸被PLC控制。同時，由于電機交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動方式已由原來直流調(diào)速逐漸。過渡到了交流變頻調(diào)速，不僅能滿足乘客的舒適感和保證平穩(wěn)的精度，還可以降低能耗，節(jié)約能源，減小運行費用。因此，PLC控制技術(shù)加變頻調(diào)速已成為現(xiàn)代電梯行列的一個熱。制水平，并改善了電梯運行的舒適感，使電梯達到了較為理想的控制效果。該電梯控制系統(tǒng)具有司機運行和無司機運行即手動和自動的功能，通過PLC程序設(shè)計實現(xiàn)樓層計數(shù)、換速信號、開門控制和平層信號的。數(shù)字控制，取代井道位置檢測裝置，提高了系統(tǒng)的可靠性和平層精度。

　　

【正文】 并指示轎廂當前位置，選層器種類較多，通常分為三大類，即機械選層器、繼電器選層器和微機選層器。其中機械選層器 轎廂操縱盤 廳門信號 PLC 拽引電動機 旋轉(zhuǎn)編碼器 變頻器 PG卡 電源 陽泉職業(yè)技術(shù)學院 —— 畢業(yè)設(shè)計說明書 27 與繼電器選層器將隨著繼電器控制電梯的逐步淘汰而淘汰 [17]。 位置檢測方法主要有如下幾種： 1）用于簧管磁感應(yīng)器或其它位置開關(guān)。這種方法直觀、簡單，但由于每層需使 用一個磁感應(yīng)器，當樓層較高時，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)進行編碼，在各種編碼方式中適合電梯控制的只有格雷變形碼，進行運算時需采用 PLC 指令譯碼，比較麻煩，軟件譯碼也使程序變的龐大。 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 內(nèi)置 24V 直流電源，硬件連接可謂簡單方便。 旋轉(zhuǎn)編碼器是一種 旋轉(zhuǎn)式測量裝置，通常安裝在被測軸上，隨被測軸一起轉(zhuǎn)動，用以測量轉(zhuǎn)動量（主要是轉(zhuǎn)角），并把它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式的輸出信號。在電梯中用碼盤來檢測轎廂的運行速度及轎廂所處位置，用作速度反饋信號和位置指示信號。旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)軸直接與曳引電動機轉(zhuǎn)軸相連接，當電動機轉(zhuǎn)動時，編碼器輸出與轉(zhuǎn)角對應(yīng)的脈沖數(shù)，通過累計脈沖數(shù)量可直接算出轎廂相應(yīng)的位置行程，進而，算出電梯運行過程中轎廂所處層樓位置，確定換速點、提前開門區(qū)、平層停車點等 [18]。 以上分析可見，用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測轎廂位置優(yōu)于其他方法，故系統(tǒng)采用此法。 可編程 控制器（ PLC）的選型 根據(jù)以上選擇的轎廂樓層位置檢測法，要求可編程控制器必須具有高數(shù)計數(shù)器，綜合考慮后，系統(tǒng)選擇了日本三菱公司生產(chǎn)的 FX2N系統(tǒng) PLC。 FX2N系統(tǒng) PLC 具有以下幾方面的優(yōu)點： 1） FX2N配置靈活，除主機單元外，還可擴展 I/O 模塊， A/D 模塊， D/A 模塊和其它特殊功能模塊。 2） FX2N指令功能豐富，有各種指令 107 條，且指令執(zhí)行速度快。 3） FX2N可用內(nèi)部輔助繼電器 M，狀態(tài)繼電器 S，定時器 T，寄存器 D，計數(shù)器 C的功能和數(shù)量滿足了系統(tǒng)控制要求的需要，尤其是高速計數(shù)器（ C251 等）能接 受脈沖編碼器脈沖。 4） FX2N的編程可用編程器，也可以在 PC 機上使用三菱公司的專用編程軟件包 MELSE 陽泉職業(yè)技術(shù)學院 —— 畢業(yè)設(shè)計說明書 28 MEDOC 來進行。編程語言可用梯形圖或指令表。尤其是可用 PC 機對系統(tǒng)實時進行監(jiān)控。為 調(diào)試和維護提供了極大的方便 [19]。 PLC 控制系統(tǒng)硬件開發(fā) 電梯 PLC 的控制系統(tǒng)和其他類型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號控制系統(tǒng)和拖動控制系統(tǒng)兩部分組成。圖 為電梯 PLC 控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖，主要硬件包括 PLC 主機及擴展、機械系統(tǒng)、轎廂操縱盤、廳外呼梯盤、指層器、門機、調(diào)速裝置與主拖動系統(tǒng)等。 系統(tǒng)控 制核心為 PLC 主機、操縱盤、呼梯盤、井道及安全保護信號通過 PLC 輸入接口送入 PLC，存儲在存儲器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號，向拖動和門機控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號。 設(shè)計思想 1）信號控制系統(tǒng) 電梯信號控制基本由 PLC 軟件實現(xiàn)。電梯信號控制系統(tǒng)如圖 所示，輸入到 PLC的控制信號有：運行方式選擇（如自動、有 /無司機、檢修、消防運行方式等）、運行控制、轎內(nèi)指令、層站召喚、安全保護信息、旋轉(zhuǎn)編碼器、光電脈沖、開關(guān)門及限位信號、門區(qū)和平層信號等。 2）電梯控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 電梯的控制系統(tǒng)實現(xiàn)如下功能： ① 一臺電機控制上升和下降，各層設(shè)上 /下呼叫開關(guān)（最頂層與起始層只設(shè)一只）。 ②電梯到位后，具有手動或自動開門關(guān)門功能。 陽泉職業(yè)技術(shù)學院 —— 畢業(yè)設(shè)計說明書 29 圖 電梯 PLC 控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖 圖 電梯 PLC 信號控制系統(tǒng)框圖 ③電梯內(nèi)設(shè)有方向指示燈及電梯當前層號指示燈及層樓指令鍵，警鈴風扇及照明按鍵。 ④待客自動開門，當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。自動關(guān)門待客。當完成全部轎廂內(nèi)指令，又無 層外呼梯信號時，電梯應(yīng)自動關(guān)門在調(diào)定時間內(nèi)自動關(guān)閉轎廂照明。 ⑤自動關(guān)門與提早關(guān)門，在一般情況下，電梯停站 4~6S 應(yīng)能自動關(guān)門；在延時時間內(nèi)，若按下關(guān)門按鈕，門將不經(jīng)延時提前實現(xiàn)關(guān)門動作。 ⑥按鈕開門。在開關(guān)過程中或門關(guān)閉后，電梯啟動前，按下操縱盤上開關(guān)按鈕，門將打開。 光電脈沖 拖動控制系統(tǒng) 安全保護信號 輸入接口 PLC 輸出接口 呼梯信號指示 樓層顯示 運行方向指示 呼梯鈴 開關(guān)門控制 開關(guān)門信號 門區(qū)或平層信號 運行控制信號 內(nèi)指令信號 號 外指令信號 運行方式選擇 安全裝置 井道裝置 轎廂操縱盤 廳外呼梯 指層器 調(diào)整器 拖動控制 PC主機 CPU 存儲器 輸入接口 輸出接口 陽泉職業(yè)技術(shù)學院 —— 畢業(yè)設(shè)計說明書 30 ⑦內(nèi)指令記憶。當轎廂內(nèi)操縱盤上有多個選層指令時，電梯應(yīng)能按順序停靠車門，并能至調(diào)定時間，自動確定運行方向。 ⑧自動定向，當轎廂內(nèi)操縱盤選層指令相對與電梯位置具有不同方向時，電梯應(yīng)能按先入為主的原則，自動確定運行方向。自動換向，當電梯完成全 部順向指令后，應(yīng)能自動換向，應(yīng)答相反方向的信號。 ⑨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。 ⑩自動返基站。當電梯設(shè)有基站時，電梯在完成全部指令后，自動駛回 基站，停機待 客。 3）電梯操作方式 單臺電梯的操作方式有手柄操縱控制、按鈕控制、信號控制和集選控制等。在乘客電梯中幾乎全部采用集選控制方式。 ①單轎廂下集選控制：登記所有轎廂和廳門下行召喚；轎廂上行時，只答應(yīng)轎廂召喚，直至最高層；自動改變運行方向為下行，應(yīng)答廳門下行召喚。 ②單轎廂全集選：登記 所有廳門和轎廂召喚；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。 系統(tǒng)采用全集選操作方式。 4）速度給定曲線 為了滿足舒適感，提高運輸效率及正確平層要求，電梯的速度給定曲線是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。人們對于速度變化的敏感度主要是加速度的變化率，舒適感就意味著要平滑的加速和減速。 為了獲得良好的舒適感，將電梯的起制動速度曲線設(shè)計成由兩段拋物線（ S 曲線）及一段直線構(gòu)成，而這一曲線形狀的構(gòu)成及改變，則是由加速度斜率及 S 曲線變化率決定的。加速斜率是以速度給定從 0 加速到 1000 轉(zhuǎn) /分所需要的時間來定 義的。其意義為加速度由0 加速到（ 1000 轉(zhuǎn) /秒的平方）所需要的時間。因此通過改變起動加速時間可獲得不同的起動曲線斜率。增大加速時間值起動曲線變緩，反之，起動曲線變急。同理，增加 S 曲線變化率起動曲線彎曲部分變緩，反之，起動曲線彎曲部分變急。而 S 曲線變化率的變化，也可通過改變 S曲線起始、終了加速時間來實現(xiàn)，系統(tǒng)采用的 616G5 變頻器就具有 S曲線 陽泉職業(yè)技術(shù)學院 —— 畢業(yè)設(shè)計說明書 31 加速時間設(shè)定功能，故將加速時間和 S曲線加速時間配合調(diào)整，即可獲得理想的起動曲線。同理，制動曲線也可按此方法調(diào)整。理想的電梯速度給定曲線如圖 所示，圖中 a 為加速度， v 為速度。 圖 速度運行曲線 在 0~t3 時間內(nèi)加速啟動階段，其中 0~t1 和 t2~t3 時間內(nèi)為拋物線速度曲線，在 t1~t2時間內(nèi)為直線速度曲線； t3~t4 時間內(nèi)為穩(wěn)速運行階段； t4~T 時間內(nèi)為減速制動階段。減速制動階段速度曲線與加速起動階段相對稱 [20]。 5）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，準確平層，即“無速停車抱閘”，不要出現(xiàn)爬行現(xiàn)象或低速抱閘，即直接停止，要做到這一點關(guān)鍵是準確發(fā)出減速信號，在接近層樓面時按距離精確的自 動矯正速度給定曲線。系統(tǒng)采用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測轎廂位置，只要電梯一運行，計算器就可以精確地確定走過的距離，到達與減速點相應(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，由于負載的變化、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，為此一般在離層樓 100~200mm 處需設(shè)置一個平層矯正器，以確保平層的長期準確性。 I/O 點數(shù)的分配及機型的選擇 系統(tǒng)按七層的電梯為例，根據(jù)需要控制的開關(guān)，設(shè)備大約有 52 個輸入點， 34 個輸出點，需進行控制，考慮 10~15％的裕量，故選擇 FX2N128MR， I/O 分配如表 、 、 、 所示： 陽泉職業(yè)技術(shù)學院 —— 畢業(yè)設(shè)計說明書 32 表 輸入部分： X0、 X1 高速計數(shù)器輸入端 X20 消防開關(guān) X2 硬件復(fù)位 X21 變頻器故障信號 X3 開門開關(guān) X22 紅外線傳感開關(guān) X4 有 /無司機操作方式轉(zhuǎn)換 X23 急停按鈕 X5 轎廂門鎖 X24 變頻器“運轉(zhuǎn)”信號 X6 開門限位開關(guān) X25 變頻器故障信號 X7 關(guān)門限位開關(guān) X2 X27 轎內(nèi)、轎頂檢修 X10 超載觸點 X30~X36 轎內(nèi)指令通道 X11 直駛開關(guān) X40~X46 廳門鎖 X12 檢修開關(guān) X50~X55 1~6 層上召喚按鈕 X13 警鈴按鈕 X5 X57 上 /下極限開關(guān) X14 關(guān)門開關(guān) X60~X65 2~7 層下召喚按鈕 X15 轎內(nèi)檢修向上運行按鈕 X6 X67 上 /下行強迫換速開關(guān) X16 轎內(nèi)檢修向下運行按鈕 X17 底層鑰匙開關(guān) 表 中間繼電器 ： M0~M6 樓層位置信號通道 M73 檢修定上向信號通道 M10~M16 轎內(nèi)指令登記信號通道 M74 檢修定下向信號通道 M20~M26 選層信號通道 M75 人員進出紅外線信號通道 M30~M36 呼梯信號通道 M80 上行前沿微分通道 M40~45 上召喚信號登記通道 M81 下行前沿微分通道 M50~M55 下召喚信號登記通道 M82 消防上升沿微分通道 M60 上召喚直駛和反向信號 M83 消防下降沿微分通道 M61 下召喚直駛和反向信號 M84 門連鎖信號通道 M62 上行順向截梯 M85 消防員專用信號 M63 下行順向截梯 M86 消防運行繼電器無 M64 電梯運行狀態(tài) M56 無司機起動運行信號 M65 順向截梯 M57 檢修狀態(tài)信號通道 M66 反向截梯 M70 本層開門中間信號通道 M67 換速信號通道 M71 定上向信號通道 M68 平層中間繼電器 M72 定下向信號通道 M69 關(guān)門信號通道 M76~M78 高速計數(shù)器輸出通道 表 輸出部分 ： Y0 上行接觸器 Y10~Y16 電梯運行位置指示燈 Y1 下行接觸器 Y20~Y26 內(nèi)選指示燈 Y2 開門繼電器 Y30~Y35 1~6 層上召喚信號指示燈 Y3 關(guān)門繼電器 Y40~Y45 2~7 層下召喚信號指示燈 Y4 換速信號繼電器 Y6 平層停車繼電器 Y5 點動檢修繼電器 Y7 蜂鳴器 陽泉職業(yè)技術(shù)學院 —— 畢業(yè)設(shè)計說明書 33 表 其他 ： 名稱 功能 時 間 繼 電 器 T0 開門限位開關(guān)失效，定時使用門停 T1 定時斷開紅外線檢測回路 T2 自動關(guān)門定時 T3 關(guān)門限位開關(guān)失效，定時使關(guān)門停 T4 自動開門定時 特殊 功能 繼電器 M8000 監(jiān)控 PLC 操作狀態(tài) M8005 備用電池失效位 ON M8011~M8013 產(chǎn)生 、 、 1S 時鐘脈沖 計算器 高速計數(shù)器 C251 本章小結(jié) 本章是系統(tǒng)硬件開發(fā)，對 PLC 控制部分進行硬件開發(fā)，而 PLC 控制部分則首先闡述了設(shè) 計思想，并對 PLC 的選擇及 I/O 點數(shù)分配以及旋轉(zhuǎn)編碼器與 PLC 的連接。 陽泉職業(yè)技術(shù)學院 —— 畢業(yè)設(shè)計說明書 34 第五章 系統(tǒng)軟件開發(fā) 在電梯控制中，有大量的邏輯信號需要處理，這部分工作是由 PLC 來完成的，系統(tǒng)軟件根據(jù)運行要求及保護要求由 PLC 來實現(xiàn)邏輯控制。 電梯控制系統(tǒng)由呼叫到響應(yīng)形成一次工作循環(huán)，電梯工作過程又細致分為自檢、正常工作、強制工作等三種工作狀態(tài)。電梯在三種工作狀態(tài)之間來回切換，構(gòu)成了完整的電梯工作過程。 電梯的自檢狀態(tài) PLC 上電后， PLC 中的程序已開始運 行，但因為電梯尚未讀入任何數(shù)據(jù)，也就無法在收到請求信號后通過固化在 PLC 中的程序作出響應(yīng)。為滿足處于響應(yīng)呼叫就緒狀態(tài)這一條件，必須使電梯處于平層狀態(tài)已知樓層且電梯門處于關(guān)閉狀態(tài)。電梯自檢過程的目標為：先按