【導(dǎo)讀】到了迅速發(fā)展，而電梯作為現(xiàn)代高層建筑的垂直交通工具，與人們的生活緊密相關(guān)，扮演著越來越重要的角色。隨著科技的進步,研究可編程控制器在電梯中的?？刂七\用是一個非常有意義的課題。這次設(shè)計是利用可編程序控制器控制一個六層乘客電梯。律性以便能適合于不同控制樓層的要求，使電梯達到較為理想的控制效果。在設(shè)計的過程中通過對電梯所需的輸入輸出節(jié)點的統(tǒng)計來選擇合適的PLC型號，個完整的控制系統(tǒng)。本次設(shè)計采用三種控制方式:乘客操作方式、司機操作方式和手。與以前的電梯相比,本設(shè)計的電梯具有可靠性高,控制程序簡單,輸入輸。出端子使用少的特點。

　　

【正文】 樓4 樓5 樓6 樓低 速開 門關(guān) 門上升電 動 機信 號 燈下降電 動 機信 號 燈直 流 電 源數(shù) 碼 管樓 層顯 示（ 6 只 并 ）S 1S 2S內(nèi)選信號K M 4 圖 42電梯控制 PLC接線圖 5. 軟件設(shè)計 樓層信號控制環(huán)節(jié)設(shè)計 門廳上行呼喚信號 門廳上行呼喚信號主要用于乘客在 1～ 5 樓用按鈕發(fā)出上行的信號以便告訴司機或直接控制電梯（在乘客控制方式下）到乘客所在的樓層來，門廳上行呼喚信號如圖 51 所示 。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計說明書（ 2020） 15 圖 51 門廳上行呼喚梯形圖 圖 51 中， X0～ X4 分別為 1～ 5 樓的上行按鈕，輸出繼電器 Y0～ Y4 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。 由梯形圖可知，如一樓乘客按下 1 樓上行 X0，則 1 樓上行信號（ Y0）亮，當松開按鈕時燈仍然 亮 ，只有當電梯轎廂下降到樓時，燈才會滅。若在電梯轎廂未到達一樓時，再按一下 X0，燈也會滅，因為指令 ALTP 是一種交替輸出指令。當 X0 從OFF 到 ON 時， Y0 的狀態(tài)改變一次。 2 樓 、 3 樓 、 4 樓 、 5 樓的上行呼喚信號控制原理和樓基本相同。 6 樓 為 頂層 沒有 上行呼喚信號，所以，沒有 6 樓上行呼喚信號。 總之，門廳上 行呼喚信號，主要起兩個作用 :一是當乘客按下對應(yīng)樓層的上行按鈕發(fā) 出上行呼喚指令時，對應(yīng)的指示燈亮表示該指令已經(jīng)輸入，等待執(zhí)行。二 是控制電梯，在上行過程中，在經(jīng)過有上行呼喚信號的樓層停下來。門廳上行信號只有在上行過程中，到指定地點消除信號，在下行過程中應(yīng)保持。 門廳下行呼喚信號 門廳下行呼喚信號主要用于乘 客在 2～ 6 樓用按鈕發(fā)出下行信號，用于告知司機（在司機控制方式下）或直接控制電梯（在乘客控制方式下）到乘客所在的樓層來。門廳下行呼喚信號控制梯形圖如圖 52 所示 。 圖 52中， X輸入點分別接 2～ 6樓的 下行呼喚按鈕，輸出繼電器 Y分別接 2～ 6樓的下行指示燈。 六層電梯的 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計 16 圖 52 門廳下行呼喚梯形圖 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)出綠光顯示向下標志。 由電 梯控制梯形圖可知，如 6 樓乘客按下 6 樓下行按鈕（ X11），則 6 樓下行信號燈 Y11 亮，當松開按鈕時，燈仍亮，只有當電梯轎廂上行到 6 樓時， 6 樓限位開關(guān)被碰，信號燈滅。若在電梯轎廂來到 6 樓時，再按下一個 X11，燈也會滅，其原理已有詳述。 2 樓、 3 樓 、 4 樓 、 5 樓下行呼喚信號，所以梯形圖的工作原理和 5 樓的基本相同。 1 樓為底層，不可能有下行呼喚，所以梯形圖中沒有 1 樓下行呼喚按鈕。 總之，門廳下行呼喚信號，也主要起兩個作用 :一是當乘客按下對應(yīng)樓層的下行呼喚按鈕發(fā)出下行呼喚信號指令時，對應(yīng)的指示燈顯示該指令已經(jīng)存入 PLC 中，等待執(zhí)行 。二是控制電梯在下行過程中經(jīng)過有下行呼喚指令的樓層停下來，使下行乘客進入轎廂，并清除停樓層的下行呼喚信號。 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。 脈沖信號 脈沖閃動信號，用于在司機控制方式下判別門廳乘客的上行或下 行呼喚信號，在司機控制方式下，電梯的上行、下行由司機控制；乘客不能控制電梯的上下行，只能發(fā)出呼喚信號請求司機執(zhí)行呼喚信號。 為了簡化電路，減少可編程控制器的輸出點數(shù)，同時還需達到讓司機知道哪一層發(fā)出呼喚指令，是上行指令和下行指令，在控制梯形圖中，設(shè)計兩種不同閃動頻率的脈沖信號以區(qū)別是上行呼喚信號指 令，控制梯形圖如圖 53 所示 。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計說明書（ 2020） 17 圖 53 脈沖信號梯形圖 圖 53 所示的脈沖電路是一種用途比較廣，較常見的梯形圖，其中 M8013 的 常開接點為接 通 秒，斷開 的脈沖輸出。同理， M103 常開接點為接近 1s， 斷開1s 的脈沖輸出， M104 是一個接通 2s 斷開 2s 的脈沖輸出。其輸出波形如下圖 54 所示： 圖 54 脈沖輸出波形 轎廂內(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所在的樓層， 6 層樓采用 6個按鈕（ X12～ X17），給出 6 個選層信號，其控制梯形圖如圖 55 所示： 六層電梯的 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計 18 A L T PM 1 3A L T PA L T PA L T PA L T PM 1 4M 1 5M 1 6M 1 72 樓 內(nèi) 選 層 按 鈕3 樓 內(nèi) 選 層 按 鈕4 樓 內(nèi) 選 層 按 鈕5 樓 內(nèi) 選 層 按 鈕6 樓 內(nèi) 選 層 按 鈕X 1 6X 1 7X 1 2A L T P M 1 2X 1 3X 1 4X 1 51 樓 內(nèi) 選 層 按 鈕 圖 55 轎廂內(nèi)選層信號梯形圖 由圖 55 可知，當轎廂內(nèi)有人按下 1 樓的選層按鈕（ X12）時，轎廂行至 1 樓，1 樓限位開關(guān)被碰，解除信號 ,其它 4 層工作原理基本相同 ,其中交替輸出指令 ALTP功也與前面基本相同。 轎廂內(nèi)選層指示燈的控制 轎廂內(nèi)選層指示燈的控制（每層一個）用于顯示轎廂應(yīng)到達的樓層，選層指示燈有兩種工作方式：一是乘客控制操作方式 。 在這種情況下，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，同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 樓，按下 4 樓選層按鈕，則按鈕中的指示燈亮顯示 “4”，電梯到達 4 樓后，消除信號， 4 樓選層指示燈滅。圖 56為轎廂內(nèi)選層指示燈控制梯形圖 。二是司機控制工作方式 。 在這種工作方式下 ，電梯的工作方式完全由司機操作控制，乘客不允許控制電梯的運行，但可以向司機發(fā)出請求信息。司機可以根據(jù)請求信息控制電梯來接送乘客，如果有一層樓都向轎廂內(nèi)發(fā)送上行和下行信號則將使電路復(fù)雜占用輸出點增加 。 為了簡化電路，節(jié)省可編程控制器的輸出點，采用一燈多種顯示方式來表示不同的信號。在上行呼喚指令中串入一秒鐘的脈沖信號，當有上行呼喚指令時指令燈按 1 赫茲頻率閃光。在下行呼喚信號串入 4 秒鐘信號。當有下行呼喚信號時指示燈按 赫茲頻率閃光。當有轎廂內(nèi)選信號時，指示燈常亮，不閃動。其選層指示燈的工作時序圖如圖 57 所示 。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計說明書（ 2020） 19 圖 56 轎廂內(nèi)選層指示燈控制梯形圖 六層電梯的 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計 20 圖 57 轎廂內(nèi)指示燈工作時序圖 從而可知，在上行、下行 呼喚指令和轎廂選層指令之間，在優(yōu)先顯示轎內(nèi)選層指令，這是因為在司機操作控制方式下選層指令可以控制電梯運行，而上下行呼喚指令只是請求指令，不能控制電梯的運行。 樓層位置信號 在轎廂控制中，應(yīng)能反映轎廂所在位置的信號，以便控制電梯運行和顯示轎廂所在的樓層位置，樓層位置信號應(yīng)保證在任何情況下都有記憶和保持功能，其控制梯形如圖 58 所示。 樓層限位記憶保持信號用于電梯的上、下行控制和樓層數(shù)碼顯示。在電 梯運行過程中，必須要知道轎廂所在的樓層位置，而樓層位置是由各樓層的限位開關(guān)（ X31～X36）來檢測的，限位開關(guān)是由一定長度的擋鐵來控制，本裝置未設(shè)平層裝置，用一定長度的擋鐵可起平層作用 。 為了保證準確停車，轎廂的牽引方式采用摩擦式上下平衡配重驅(qū)動，由 于 轎廂和配重重量基本相等，所以電梯的上行和下行的運行慣性相同。當轎廂運行到某一層時，限位開關(guān)（在上行時）碰到擋鐵的上端或（在下行時）碰到擋鐵的下端，當限位開關(guān)動作時，電梯進入低速運行狀態(tài)運行一定時間后當限位開關(guān)處于擋鐵中部時停止時，從而達到平層控制的作用。 當限位 開關(guān)動作時，限位開關(guān)接點受擋鐵碰撞而閉合，但是當轎廂運行離開而停止相鄰樓層時，限位開關(guān)將脫離擋鐵而復(fù)位，使信號消失，為了保持信號，在梯形圖中采用自鎖接點。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計說明書（ 2020） 21 圖 58 樓層信號梯形圖 七段數(shù)碼管顯示程序設(shè)計 七段數(shù)碼顯示管的筆畫如圖 59 所示，在 1 樓時， 1 樓的限位開關(guān) X31 動作，使1 樓限位記憶繼電器 M51=1，顯示數(shù)字 “1”（ b,c 筆畫亮）表示轎廂在 1 樓 。 同理，轎廂在 2 樓時， M52=1 數(shù)碼顯示 2（ a,b,g,e,d 筆畫亮表示轎廂在 2 樓）。根據(jù)上述各樓限位記憶繼電器 M31～ M36 和筆畫對應(yīng)關(guān)系列 表如 表 51 所示 。 表 51 M31～ M36 與筆畫對應(yīng)關(guān)系圖 限位記憶 記憶信號 樓層顯示 Y24 a Y22 b Y23 c Y24 d Y25 e Y26 f Y27 G X31 M51 1 1 1 X32 M52 2 1 1 1 1 1 X33 M53 3 1 1 1 1 1 六層電梯的 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計 22 續(xù)表 51 限位記憶 記憶信號 樓層顯示 Y24 a Y22 b Y23 c Y24 d Y25 e Y26 f Y27 G X34 M54 4 1 1 1 1 X35 M55 5 1 1 1 1 1 X36 M56 6 1 1 1 1 1 1 圖 59 數(shù)碼管筆畫 由表可知， a 筆劃與此同時 d 筆劃的輸出關(guān)系相同，因此可以用一個輸出繼電器Y22 同時控制這兩個筆劃，根據(jù)表中 X31～ X36 以及 M51～ M56 之間的 邏輯關(guān)系畫出數(shù)碼輸出顯示梯形圖如下圖 510 所示 。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計說明書（ 2020） 23 圖 510 譯碼顯示梯形圖 六層電梯的 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計 24 到達樓層消除信號 圖 511是電梯下行或者上行到目的樓層時消除該樓層的上呼或者下呼信號，并且消除 X樓的轎內(nèi)信號。 圖 511 到達樓層消除信號梯形圖 手動 檢修控制程序設(shè)計 手動檢修控制程序主要用于電梯的維修和調(diào)試，其控制梯形圖 512 所示。當手動檢修開關(guān)（ X23）閉合時，梯形圖中常開接點 X23 閉合，則乘客 /司機操作方式程序被跳步不執(zhí)行。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計說明書（ 2020） 25 Y 3 1X 3 X 2 6 Y 2 0 Y 2 1 Y 3 2X 4Y 3 1X 2 1Y 3 2Y 2 0Y 2 1Y 3 0Y 3 2X 3X 2 7 Y 2 0 Y 2 1 Y 3 1X 4X 2 2Y 2 0X 3X 2 7X 3 6 Y 2 1X 4X 4Y 2 0X 3 1X 2 7X 3Y 2 1X 0X 1X 2開 門關(guān) 門上 行下 行低 速 圖 512 手動檢修程序梯形圖 開 、 關(guān)門控制 在開門輸出繼電器 Y31 線圈梯形圖中，串入點動常閉接點 X3，開門限位常閉接點 X26，上行常閉接點 Y20，下行常閉接點 Y21，停止常閉接點 X4 和一個關(guān)門的互鎖接點 Y32，作用是在電梯上行，下行或關(guān)門時，不 能開門。 當按下開門按鈕 X21 時，開門線圈 Y31 得電并自鎖，執(zhí)行開門動作，當開門到位時，碰到開門限位開關(guān) X26，則 Y31=0，完成開門動作。 如果在開門過程中需要停止，可按停止按鈕 X4，使 Y31=0，完成開門動作。 如果將點動控制開關(guān) X3 閉合，由梯形圖可知，回路中的自鎖接點 Y31 被斷開不起作用，這樣按動開門按鈕可進行點動控制，另外，關(guān)門，上行和下行控制也成為點動控制。關(guān)門控制和開門控制類似。 上 、 下行控制 為了保證安全，上行時應(yīng)在輸出線圈 Y20 回路中串入一個關(guān)門到位限位開關(guān)的常開接點 X27，這樣 可保證在關(guān)好門后才能上行，在回路中還串入一個最高層（ 6 樓）的限位開關(guān)的常閉接點 X36，當電梯行至最高層時能及時停下來。 由梯形圖可知，按下上行控制按鈕 X0，上行控制輸出器 Y20 線圈得電并自鎖，執(zhí)行上行控制，按下停止按鈕 X4 則停止上行 。 閉合點動開關(guān)（ X3）可實行點動操作。 下行控制與上行控制類似，當電梯下行到最底層碰到限位開關(guān) X31，應(yīng)使電梯停止。 六層電梯的 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計 26 開 、 關(guān)門控制程序設(shè)計 如圖 513 梯形圖所示，在開門輸出繼電器 Y31 線圈梯形圖中，串入常開接點M31， X21，分別為 1 樓內(nèi)信號接點和 1 樓限位開關(guān)接點。作用 是在 1 樓有信號時，其梯形圖到達 1 樓時自動開門。在輸出繼電器 Y31 線圈中還串聯(lián)幾個常閉接點