【導讀】本文介紹一種電梯PLC控制系統(tǒng)。電梯是垂直方向的運輸設備，是高層建筑。中不可缺少的交通運輸設備。它靠電力，拖動一個可以載人或物的轎廂，在建筑。的井道內導軌上做垂直升降運動，在人們生活中起著舉足輕重的作用。該系統(tǒng)主要由PLC、邏輯控制電路組成。其中包括交流異步電動機、繼電。器、接觸器、行程開關、按鈕、發(fā)光指示器組成為一體的控制系統(tǒng)。單元采用以三菱公司的可編程控制器PLC對機器進行全過程控制。其結構簡單、運行效率高、平層精度高、易于理解與掌握。

　　

【正文】 開門 由程序定時器 和 上下平層繼電器SPJ、 XPJ 使 KMJ 吸合，執(zhí)行開門動作。 關門控制 ① 下班關門 電梯到基站， 司機通過轉動基站廳外鑰開關 GYK，使 GMJ 吸合，執(zhí)行關門動作。 ② 停站自動關門 停站時間到，一般為 4～ 6s，由停 站時間定時器 T210 使KMJ 吸合，執(zhí)行關門 動作。 電梯的安全保護環(huán)節(jié) 在前述中已述及，電梯運行的充分與必要條件中的第三點就是電梯的各種安全保護必須可靠有效。這是為了保證電梯最安全，最可靠的運行。我們國家近幾年來電梯的安全標準已向國際上的電梯安全標準靠近，且基本上相等效。并在1987 年頒布了 GB7588— 87 的《電梯制造與安裝安全規(guī)范》。這一新標準與國際上正在執(zhí)行的 EN811(或英國的 BS5655)《電梯制造與安裝安全規(guī)范》相等效。并于 1995 年進行了修訂。 根據電梯安全標準的要求，不論何種電梯均要 符合標準中的安全保護要求?，F就一般電梯常用的且必不可少的安全保護環(huán)節(jié)簡介如下。 ①超速斷繩保護 按 GB758895 標準的規(guī)定，當電梯下降速度達到額定速度的 115％時，限速器上的第一個開關動作，使電梯自動減速；而當達到 140％時，限速器上的第二個開關動作，切斷控制回路使電梯停止運行；而此同時，限速器通過機械結構成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)論文 第 23 頁 使限速器鋼絲繩卡死不動，而電梯轎廂仍在向下，這樣被卡住的限速器鋼絲繩產生一個向上提拉力，從而把它與之相關的轎廂安全鉗向上提起，使仍在下行的轎廂被安全鉗楔塊緊緊的卡在電梯導軌上，這樣使下行的電梯轎 廂被掣停于某一位置而不再下降；同時把與之相對應的安全鉗開關斷開，進一步使電氣控制電路切斷，強令電梯停止。 這一保護是很重要的，凡是在有可能使各類人員進入電梯轎廂內的電梯，必須設置這一保護，是極為重要的保護環(huán)節(jié)，絕不能等閑視之，但只有在不允許，也不能進入各類人員的小型雜物電梯上才可不設置這一保護環(huán)節(jié)。 ②層門鎖保護 前面我們曾述及：電梯運行的三個充分與必要條件中之一是，電梯必須關閉好門后方可運行。因此電梯門 (包括轎廂門和各層樓的所有層門 )必須閉鎖；若沒有閉鎖好，是不允許電梯運行的 !并且還要求不可能隨意強制撥開 各個層樓的層門。所以各樓層的層門必須要有機械和電氣的聯鎖保護，即只有當各個層門確實關閉好后，機械的鉤子鎖鎖緊后電氣觸點才能接通，這樣電梯就可安全地運行。 由上述可知，層門閉鎖保護是機械和電氣不可分割的環(huán)節(jié)。因此在電梯安裝竣工驗收時必須提供某一類型的層門閉鎖保護裝置的型式試驗報告和性能檢測報告。 ③電梯門的安全保護環(huán)節(jié) 這一保護環(huán)節(jié)主要是指在關門過程中防止夾傷乘客等人員的保護裝置。一般有：安全觸板，光電保護或電子光幕保護裝置和關門力限制保護等。這些保護裝置可任選一種或兩種以上均可。 這些保護裝置是在電梯關門過 程中才起作用的。當有乘客或其他人員在電梯關門過程中碰撞 (或接近 )電梯門扇時使電梯門停止關閉，并立即開啟，從而使乘客不致被門扇夾痛 (傷 )。 ④上、下端站的強迫減速保護 為了防止電梯在兩端站的永磁感應器或選層器觸點等失效而產生不了減速信號所導致的快速沖頂或蹲底，根據電梯安全標準規(guī)定，必須在電梯井道內的兩端設置強迫減速裝置。 ⑤上、 下方向限位保護及終端保護 成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)論文 第 24 頁 對于速度≤ lm／ s 的交流雙速電梯，應另設置終端極限開關。當方向限位保護不起作用時，則最后通過碰鐵使極限開關動作，切斷電梯的動力電源，迫使電梯強行停止。 成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)論文 第 25 頁 第 4 章 程序設計方案 PLC 電梯系統(tǒng)連接圖 系統(tǒng)連接圖如圖 51 所示。 圖 51 系統(tǒng)連接圖 PLC i/o 點的分配 成都電子機械高等專科學校畢業(yè)論文 第 26 頁 由于是交流雙速電梯，需保留原線路中的主回路接觸器和門機繼電器；考慮安全設計需要，控制部分保留安全回路繼電器（急停繼電器）和門聯鎖繼電器。 對 7 層 /7 站集選電梯 ，根據輸入信號及輸入信號的數量，經過計算，輸入點為 38 點，輸出點數為 39 點；輸入、輸出信號都是數字量。輸出量的電壓類型分別為 220VAC， 110VAC， 24VDC。 根據選用的 FX2N80MR 的輸入、輸出點數分配情況及計算的 I/O 點數的實際情況，經過綜合分析，畫出的 I/O 的地址分配及外圍接線圖 51 所示，圖中的元件符號及其含義如附錄 A。 PLC 部分內部輔助繼電器含義如圖附錄 B。 電梯開關門運行回路 下列程序是按照雙開門有無司機控制來設計的。主要完成電梯的手動開門、無司機狀態(tài)下的本層開門、電梯運行到達目的層站時的自動開門、手動關門、無司機狀態(tài)下的自動延時關門、基站外啟動時的開關門等功能。電梯開關門運行回路如圖 52。 成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)論文 第 27 頁 圖 52 電梯的開、關門運行回路 上述 程序中 Y Y11 分別為為開門、關門繼電器在 PLC 輸出端地址， X0為超載信號輸入，當超載后電梯將不關門，直到不超載后才關門啟動。 M141 為PLC 內部輔助繼電器，表示電梯停止后轎廂內無人，本層外呼開門繼電器。 電梯的指層控制回路 本電梯中樓層信號是通過安裝于每層井道內的感應器及安裝在轎頂的隔磁板來實現的。但 由于獲得的樓層信號不連續(xù)，因而需要通過程序實現。 X32～ X40分別為 1～ 7 樓的樓層感應器在 PLC 的輸入端地址。其實現程序如圖 53。 成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)論文 第 28 頁 成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)論文 第 29 頁 圖 53 實現連續(xù)層樓信號及七段數碼管表示樓層 信號 上述 程序中 M1～ M7 為內部輔助繼電器，其作用相當于繼電器控制線路中的1～ 7 樓的樓層輔助繼電器。取得樓層信號后，就要將樓層信息通過指示燈或七段數碼管表示出來。若用指示燈表示層樓信號，程序非常簡單；本電梯中采用七段數碼管來表示樓層信號，上圖中 Y1 Y1 Y1 Y1 Y Y2 Y22 為七段數碼管中 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g 各個筆畫的 PLC 輸出端地址。 電梯 的選層、定向回路 任何類別的電梯，其運行的充分與必要條件之一 —— “要有確定的電梯運行方向”，因此所有電梯的確定運行方向的控 制環(huán)節(jié) —— 簡稱“定向環(huán)節(jié)”，在所有電梯的整體控制系統(tǒng)中也與電梯的自動開關門控制環(huán)節(jié)一樣，是一個至關重要的 .控制環(huán)節(jié)。 所謂電梯的方向控制環(huán)節(jié)，是根據電梯轎廂內乘客欲往層樓的位置信號或各層樓大廳乘客的召喚信號位置與電梯所處層樓的位置信號進行比較：凡是在電梯位置信號上方向的轎內或層樓廳外召喚信號，則電梯定上行方向；凡在其下方向成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)論文 第 30 頁 的，則定下行方向。 在方向控制環(huán)節(jié)中，一般集選電梯必須滿足下列幾點要求。 ①轎內指令信號優(yōu)先于各層樓廳外召喚信號而定向，即當空轎廂電梯被某層廳外乘客召喚到達該層后，某層的乘客即可進入電梯轎 廂內而撳按指令按鈕令電梯定上行方向 (或下行方向 )；若該乘客雖進入轎廂內且電梯門未關閉而尚未撳按指令按鈕前 (即電梯尚未定出方向 )，出現其他層樓的廳外召喚信號時，如此召喚信號指令電梯的運行方向有別于已進入轎廂內的乘客要求指令電梯的運行方向，則電梯的運行方向應由已進入轎廂內的乘客要求而定向，而不是根據其他層樓廳外乘客的要求而定向。這就是所謂的“轎內優(yōu)先于廳外”。 只有當電梯門延時關閉后，而轎內又無指令定向的情況下，才能按各層樓的召喚信號的要求而定出電梯運行方向，但一旦定出電梯運行方向后，再有其他層樓的召喚信號就不 能更改已定的運行方向了。 ②要保持最遠層樓召喚信號所要求的電梯運行方向，而不能輕易地更改，這樣以保證最高層樓 (或最低層樓 )乘客的乘用電梯，而只有在電梯完成最遠層樓乘客的要求后，方能改變電梯運行方向。 ③在有司機操縱電梯時，當電梯尚未啟動運行的情況下，應讓司機有強行改變電梯運行方向的可能性。這種在我國電梯尚未廣泛普及，又以“有司機”操縱為主的使用情況下，這一“強行換向”也是必要的。 ④而在電梯檢修狀況下，電梯的方向控制應由檢修人員直接撳按轎廂內操縱箱上或轎廂頂的檢修箱上的方向按鈕即令電梯定向上 (或向下 )運行； 而當松開方向按鈕即令電梯消失運行方向并使電梯立即停車。 電梯的上下行方向的確定程序如圖 54。成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)論文 第 31 頁 成都電子機械高等專科學校畢業(yè)論文 第 32 頁 圖 54 電梯的選層、定向（上 、 下行） 上述程序中 M100 為 PLC 內部輔助繼電器，代表電梯的上行方向 繼電器， M101為 PLC 內部輔助繼電器，代表電梯的下行方向繼電器； X44 為有 /無司機開關在PLC輸入端的地址； X46， X47為檢修上行和下行按鈕在 PLC輸入端的地址。 Y12,Y13為上行、下行方向指示燈在 PLC 輸出端的地址。 電梯選層換速回路 無論何種電梯，為了實現“快、穩(wěn)、準 ”要求中的“準”的要求，必須令電梯在到達目的層樓之前的某一距離點開始進行減速，以保證準確停車時所需的盡可能低的低速度。為此，各種不同類型的電梯，其發(fā)出減速信號的位置是不一樣的；但不論何種電梯，其減速制動信號的發(fā)出可以歸結為兩大類。 1)人工的 即由電梯的專職司機憑經驗判斷而發(fā)出的，例如手柄開關操縱的成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)論文 第 33 頁 各種載貨電梯等均屬此類。 2)自動的 電梯能夠根據轎內指令信號或根據各層樓廳外的召喚信號方向與電梯運行方向一致時，按預先確定的距離位置而自動發(fā)出減速信號。 本電梯就是這種 。 電梯選層換速程序如圖 55 所示。 圖 55 電梯的選層換速 電梯的 轎內指令與廳外召喚的登記和消號 轎內指令和廳外召喚登記的條件是按下 要登記的按鈕，若此時電梯處在正常成都電子機械高等專科學校畢業(yè)論文 第 34 頁 運行狀態(tài)，而且電梯又不在登記的層樓，則該登記即為有效。轎內指令登記消號的條件是當電梯正常運行至登記樓層時，指令登記即被消號。廳外召喚消號的條件是：當電梯正常運行至廳外召喚的樓層且電梯的運行方向與召喚按鈕的方向一致時，廳外召喚即被消號。當在安全回路繼電器動作、轎內電鎖斷開、檢修等狀態(tài)下指令信號不予登記，登記的信號即刻消號。下列程序中 X5～ X13 為 1～ 7 樓內指令按鈕在 PLC 端的地址， M11～ M17 為 PLC 內部輔助繼電器，表示 1～ 7 樓的內指令登記繼電器。 X2 為轎內電鎖在 PLC 輸入端的地址， X43 為檢修開關在 PLC的輸入端地址。內指令登記與消號的程序如圖 56。 成都電子機械高等專科學校畢業(yè)論文 第 35 頁 圖 56 轎內登記和按鈕指示燈顯示 、 廳外召喚登記、消號與指示燈輸出的程序如下。其中 X1 X1 X X2X2 X26 為 1～ 6 樓上召喚按鈕在 PLC 輸入端的地址， M21～ M26 為 PLC 內部輔助繼電器，表示 1～ 6 樓的上召喚繼電器， Y34～ Y3 Y Y41 為 1～ 6 上召喚指示燈在 PLC 輸出端地址； X1 X2 X2 X2 X2 X27 為 2～ 7 樓下召喚按鈕在 PLC 輸入端的地址。 M32～ M37 為 PLC 內部輔助繼電器，表示 2～ 7 樓的下召喚繼電器， Y42～ Y47 為 2～ 7 樓下召喚指示燈在 PLC 輸出端的地址。 M30， M40 為PLC 內部輔助繼電器，分別代表電梯上行和下行方向輔助繼電器。如圖 57。 成都電子機械高等專科學校畢業(yè)論文 第 36 頁 成都電子機械高等專科學校畢業(yè)論文 第 37 頁 圖 57 廳外登記消號與指示燈輸出 電梯的運行控制回路 本電梯為雙速控制，故電梯的運行控制主要是在保證電梯安全回路及 門聯鎖正常工作的前提下，對雙速電梯的啟動加速、穩(wěn)速運行、減速、停車等的控制 。實際上，表現為 電梯的上行，下行接觸器和快車、慢車接觸器的控制。該部分功能實現的程序如下：其中 Y0,Y1 分別為上行和下行接觸器在 PLC 輸出端的地址；Y2,Y3 分別為快車和慢車接觸器在 PLC 輸出端的地址； Y4 為快車輔助接觸器在PLC 輸出端的地址； Y5， Y6， Y7 分別為慢車第一、第二和第三輔助接觸器在 PLC輸出端的地址； X30， X31 分別為上下平層感應器在 PLC 輸入端的地址。 M120 代表運行回路的啟動繼電器。運行控制如圖 58 所示。 成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)論文 第 38 頁 成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)論文 第 39 頁 電梯控制系統(tǒng)的調試運行 調試程序則意味著整個設計進入了收尾 階段了 ， 調試應滿住系統(tǒng)的運行要求， 1） 開始時，電梯處于任意一層。 2） 當有外呼梯信號到來時，轎廂響應該呼梯信號，到達該樓層時，轎廂停止運行，轎廂門延時打開，延時后自動關門。 3） 人進入轎廂后，當有內呼梯信號到來時，轎廂響應該呼梯隊信號，到達該樓層時，轎廂停止運行，轎廂門延時打開，延時自動關門。 4） 在電梯轎廂運行過程中，轎廂上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信號均不響應，但如果反向外呼梯信號前方向無其它內、外呼梯信號時，則電梯響應該外呼梯信號。例如，電梯轎廂在一樓，將要運行到三樓，在此過 程中可以響應二層向上外呼梯信號，但不響應二層向下外呼梯信號。同時，如果電梯到達三層，如果四層沒有任何呼梯信號，則電梯可以響應三層向下外呼梯信號。否則，電梯轎廂將繼續(xù)運行至四樓，然后向下運行響應三層向下外呼梯信號。 5） 電梯應具有最遠反向外呼梯響應功能。例如，電梯轎廂在一樓，而同時有二層向下外呼梯，三層向下外呼梯，四層向下外呼梯，則電梯轎廂光去四樓響應四層向下外呼梯信號。 6） 電梯未平層或運行時，開門按鈕和關門按鈕均不起作用。平層且電梯轎廂停止運行后，按開門按鈕轎廂門打開，按關門鈕轎廂門關閉。 系統(tǒng) 調試運行的 步驟大概可分為： 1） 根據各個模塊編寫好電梯控制系統(tǒng)的梯形圖程序。 2） 將程序寫入 PLC。 3） 調試運行 。 在調試過程中要充分運用 PLC 的監(jiān)控、測試手段?？梢允紫冗M行各個模塊的調試，然后再整體調試。在進行系統(tǒng)調試時，必須弄清楚各個模塊之間的聯系。系統(tǒng)調試是非常復雜的過程，需要考慮很多方面的問題， 需要 對 程序反復驗證，現場調試等等 ，使系統(tǒng)盡量完善。 成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)論文 第 40 頁 結論 畢業(yè)設計是?？茖W習階段一次非常難得的理論與實際相結合的機會，通過這次比較完整的設計出電梯 PLC 控制，我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài)。通過實際設計相結合，鍛煉 了我綜合運用所學的專業(yè)基礎知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設計手冊、設計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平。通過 PLC 控制電梯，實現 電梯的運行速度、反映時間和停層的準確度達到一定的標準，而對電梯的速度、運行狀態(tài)、安全、可靠、消防等進行合理的設計。綜合考慮電梯 PLC 控制系統(tǒng)，能夠達到“穩(wěn)、準、快”的要求，這就要求我們的設計必須嚴密、可靠。通過這次畢業(yè)設計， 提高了我的意志力和品質力，提升了自己的忍耐力，懂得了怎樣緩解壓力， 學會了獨立思考、邏輯思維、提出問題、分析問題、解決問題的方法。 這是 我們希望看到的，也正是我們進行畢業(yè)設計的目的所在。 成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)論文 第 41 頁 致謝 雖然畢業(yè)設計內容繁多，過程繁瑣，但我的收獲卻更加豐富。通過與郭 老師的溝通和交流，我了解到此系統(tǒng)的適用條件，此設備的選用標準，以及各種器件適用性。我的能力也得到了提高，提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設計讓我積累了無數實際經驗，使我的頭腦更好的被知識武裝了起來，也必然會讓我在未來的工作學習中表現出更高的應變能力，更強的溝通力和理解力。 最終按質按量完成本次設計。我的收獲是很難用語言來描述的。非常感郭成操 老師的指導與幫助。 楊 毅 2021 年 05 月 10 日 成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)論文 第 42 頁 參考文獻 [1] 呂厚余主編．電工電子學（上）．重慶：重慶大學出版社． 2021．