【導(dǎo)讀】太原科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

　　

【正文】 要求及外呼梯要求，電梯到達(dá)二樓時(shí)（無二樓上行要求）不停梯，呼梯要求沒有滿足，呼梯信號(hào)不能消除；若三樓以上無用梯要求，電梯停在二樓，但呼梯信號(hào)（兩下），不能立即取消 ， 待乘客進(jìn)入轎廂 ， 選層（去一樓）后，電梯頂向下，則兩下呼梯信號(hào)已滿足 呼梯信號(hào)被消除。 太原科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 電梯的定向環(huán)節(jié) 在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，電梯首先應(yīng)確定運(yùn)行方向，也即定向。電梯的定向只有兩種情況，即上行和下行。電梯處于待命狀態(tài)，接收到內(nèi)選或外呼信號(hào)時(shí)，應(yīng)將電梯所處的位置與內(nèi)選和外呼信號(hào)進(jìn)行比較，確定是上行還是下行。一旦電梯定向后，內(nèi)選與外呼對(duì)電梯進(jìn)行順向運(yùn)行的要求沒有滿足的情況下，定向信號(hào)不能消除。檢修狀態(tài)下運(yùn)行方向直接由上行或下行起動(dòng)按鈕確定，不需定向，故其梯形圖如圖 36 所示。 程 運(yùn) 超 :五層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33 圖 36 定向環(huán)節(jié)梯形圖 圖 36 中， 及 分別為定上行及定下行輔助繼電器，它們線圈的工作條件觸點(diǎn)塊由內(nèi)外呼梯信號(hào)及電梯位置信號(hào)組成。 及 在電梯上行及下行的全過程中，存在不能全程接通的情況，如上行至 5 樓時(shí)，一旦 5 樓層樓繼電器 接通時(shí)， 則立即斷開，而此時(shí)電梯仍處于上行狀態(tài)，至 5 樓平層位置時(shí)才能停止。為解決這一問題，引入 —,使上行與下行繼電器接通時(shí)間延長(zhǎng)至上行及下行的全過程。 太原科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 自動(dòng)運(yùn)行時(shí)起動(dòng)加速和穩(wěn)定運(yùn)行環(huán)節(jié) 電梯起動(dòng)的條件是：運(yùn)行方向已確定，門已關(guān)好。其梯形圖如圖 37 所示。 圖 37 起動(dòng)加速和穩(wěn)定運(yùn)行環(huán)節(jié)梯形圖 上述梯形圖只考慮接觸器的通電，而未考慮其斷電與互鎖等問題。 停車制動(dòng)環(huán)節(jié) 電梯在停車制動(dòng)之前，應(yīng)首先確定其停層信號(hào)，即確定要停靠的樓層，應(yīng)根據(jù)電梯的運(yùn)行方向與外呼 信號(hào)的位置和轎內(nèi)選層信號(hào)比較后得出。其梯形圖如圖38 所示。圖中，各層的停車觸發(fā)信號(hào)在下行下呼，上行上呼及內(nèi)選層信號(hào)存在時(shí)產(chǎn)生，這些都是符合前邊所說的停車原則的。當(dāng)存在觸發(fā)信號(hào)電梯又運(yùn)行到當(dāng)層時(shí)產(chǎn)生停層信號(hào)。停層信號(hào) 梯形圖支路中 、 動(dòng)斷觸點(diǎn)的作用是為了解決呼梯方向與運(yùn)行方向相反時(shí)的停車的問題而設(shè)置的。而停車信號(hào)的消除時(shí)停車時(shí)間， T37 為停層時(shí)間繼電器。 程 運(yùn) 超 :五層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 35 圖 38 停層信號(hào)梯形圖 停層信號(hào)產(chǎn)生后，與上下平層感應(yīng)器配合，進(jìn)行停車制動(dòng)。停車制動(dòng)之前，應(yīng)先產(chǎn)生停車制動(dòng)信號(hào)，然后由停車制動(dòng)信號(hào)控制接觸器實(shí)現(xiàn)停車制動(dòng)。為解決電梯太原科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 進(jìn)入平層區(qū)間后才出現(xiàn)停車信號(hào)導(dǎo)致電梯過急停車的問題，采用微分指令將 及 變成短信號(hào) 。其梯形圖如 39 所示。 圖 39 制動(dòng)停車環(huán)節(jié)梯形圖 將圖 3圖 3圖 39 進(jìn)行綜合，并考慮電梯在檢修狀態(tài)下運(yùn)行情況，以及限位保護(hù)等問題，可以得到電梯起動(dòng)加速、穩(wěn)速運(yùn)行、停車制動(dòng)的梯形圖，如圖310 所示。 程 運(yùn) 超 :五層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 37 太原科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 圖 310 起動(dòng)、穩(wěn)速運(yùn)行、制動(dòng)減速環(huán)節(jié)梯形圖 梯形圖的匯總及總結(jié) 將開 關(guān)門、樓層信號(hào)、內(nèi)呼外喚、上行下行、停層、電機(jī)控制等局部梯形圖拼在一起，就可以得到電梯 PLC 控制的梯形圖總圖， 在這兒就不再列出了 。上述過程以分析電梯的各種邏輯關(guān)系為主，與實(shí)際電梯控制之間還存在一定的差距。如：沒有考慮在機(jī)房及轎廂頂部對(duì)電梯進(jìn)行檢修的問題，電梯的消防功能，電梯的數(shù)字顯示以及停電時(shí)的緊急狀態(tài)等。 程 運(yùn) 超 :五層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 39 第 4 章 PLC 在高速計(jì)數(shù)器定位電梯控制上的應(yīng)用 前面介紹的 5 層電梯的指層信號(hào)，平層信號(hào)都是依靠安裝在井道中的位置傳感器得到的。當(dāng)樓層數(shù)多時(shí)， 這類信號(hào)的數(shù)量多，設(shè)備的安全及維修都有一定的困難， 還 要占 用 PLC 的許多輸入口， 下面將介紹高速計(jì)數(shù)器定位變頻調(diào)速電梯，它的編程方法有許多 優(yōu)點(diǎn) ，為此需先了解光電編碼及高速計(jì)數(shù) 有關(guān)知識(shí)。 光電編碼器與高速計(jì)數(shù)器 光電編碼器的結(jié)構(gòu)與工作原理 光電編碼器 是 一種新型轉(zhuǎn)速定位控制用傳感器，其工作原理可 用光電碼盤說明。光電碼 盤是沿圓周有均勻的孔或齒的圓盤，一發(fā)光元件及一光敏元件分置在盤兩邊，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光時(shí)而通過 齒隙照到光敏元件上，時(shí)而被圓盤擋住， 這樣光敏元件上 產(chǎn)生了脈沖串波形的電信號(hào)。將該信號(hào) 放大、整型，就能用來測(cè)量轉(zhuǎn)速及位移。對(duì)于光電碼盤來說，顯然其中齒孔 越多，控制的分辨率越高，由于尺寸及加工能力的限制，碼盤齒孔數(shù)不可能太多 。但光電編碼器又不一樣，光電編碼器中的碼盤 引入了光柵技術(shù)，多層光柵的使用，使光電編碼器在旋轉(zhuǎn)一周時(shí)可 產(chǎn)生數(shù)千以致上萬的脈沖以滿足高精 度的轉(zhuǎn)速及定位控制要求。不過，具體到電梯的控制，并不要求編碼器 有 那么高的分辨率，轎廂運(yùn)動(dòng) 1mm，能產(chǎn)生數(shù)個(gè)脈沖就可以 。倒是希望編碼器在產(chǎn)生脈沖的同時(shí)解決轉(zhuǎn)向判斷的問題，這一點(diǎn)也不難，在編碼器中設(shè)置兩套光電裝置就可以了。兩套光電裝置所產(chǎn)生的脈沖的相位有一定的差別，這也就產(chǎn)生了方向信號(hào)，如 A 裝置產(chǎn)生脈沖相位超前于 B 相時(shí)是正轉(zhuǎn)的話，反轉(zhuǎn)時(shí) B裝置產(chǎn)生的脈沖相位就會(huì)超前于 A 裝置產(chǎn)生的脈沖相位。在下面將討論的電梯中，將能產(chǎn)生 A 相、 B 相兩種信號(hào)編碼器安裝在曳引輪上，為了方便討論，假定轎廂運(yùn)行 1mm，編碼器產(chǎn)生一個(gè)脈沖。 的高速計(jì)數(shù)器及高速計(jì)時(shí)器的指令 高速計(jì)數(shù)器是 PLC 的編程軟元件。相對(duì)普通計(jì)數(shù)器，高速計(jì)時(shí)器用于頻率高于機(jī)內(nèi)掃描頻率的機(jī)外脈沖計(jì)數(shù)。由于計(jì)數(shù)信號(hào)頻率高，計(jì)數(shù)以中斷方式工作，計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)、復(fù)位、或計(jì)數(shù)方向的變化也多使用機(jī)外信號(hào)。 太原科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 40 PLC 的高速計(jì)時(shí)器是可以編程的。以 S7200 系列 PLC 為例， S7200 系列 PLC高速計(jì)數(shù)器有十二種不同的工作模式，共四大類。 1. 內(nèi)部方向控制的單向增 /減計(jì)數(shù)器（模式 0~2），它沒有外部控制方向的輸入信號(hào)，由內(nèi)部計(jì)數(shù)控制方向，只能做單向增或減計(jì)數(shù)，有一個(gè)計(jì)數(shù)輸入端。 2. 外部方向控制的單向增 /減計(jì)數(shù)器（模式 3~5），它由外部輸入信號(hào)控制計(jì)數(shù)方向，只能做單向增或減計(jì)數(shù)，有一個(gè)計(jì)數(shù)輸入端。 3. 有增和減計(jì)數(shù)脈沖輸入的雙向計(jì)數(shù)器（模式 6~8），它有兩個(gè)計(jì)數(shù)器輸入端、增計(jì)數(shù)端及減計(jì)數(shù)端。 4. A/B 相正交計(jì)數(shù)器（模式 9~11）它有兩個(gè)計(jì)數(shù)脈沖輸入端； A 相計(jì)數(shù)脈沖輸入端及 B 相計(jì)數(shù)脈沖輸入端。 A、 B 相脈沖的相互為 90 度。當(dāng) A 相脈沖超前 B 相計(jì)數(shù)脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)器為增計(jì)數(shù)，反之進(jìn)行減計(jì)數(shù)。在正交模式下，可選擇一倍或四倍模式。 下圖給出了 HSC0~HSC5 可配置實(shí)現(xiàn)的工作模式及所占用的機(jī)器資源。 高速計(jì)數(shù)器的標(biāo)號(hào)、工作模式及輸入端子 計(jì)數(shù)器標(biāo)號(hào)及 各種輸入模式 對(duì)應(yīng)的輸入子 端 HSC0 HSC1 HSC2 HSC3 HSC4 HSC5 帶有內(nèi)部方向控制的單向計(jì)數(shù)器 模式 0 時(shí)鐘 模式 1 時(shí)鐘 復(fù)位 模式 2 時(shí)鐘 復(fù)位 啟動(dòng) 帶有外部方向控制的單向計(jì)數(shù)器 模式 3 時(shí)鐘 方向 模式 4 時(shí)鐘 方向 復(fù)位 模式 5 時(shí)鐘 方向 復(fù)位 啟動(dòng) 帶有增減計(jì)數(shù)器時(shí)鐘的雙向計(jì)數(shù)器 模式 6 增時(shí)鐘 減時(shí)鐘 模式 7 增時(shí)鐘 減時(shí)鐘 復(fù)位 模式 8 增時(shí)鐘 減時(shí)鐘 復(fù)位 啟動(dòng) A/B 相正交計(jì)數(shù)器 模式 9 時(shí)鐘 A 時(shí)鐘 B 模式 10 時(shí)鐘 A 時(shí)鐘 B 復(fù)位 模式 11 時(shí)鐘 A 時(shí) 鐘 B 復(fù)位 啟動(dòng) 程 運(yùn) 超 :五層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 41 結(jié)合五層電梯的控制，選高速計(jì)數(shù)器 HSC1 作為轎廂的定位計(jì)數(shù)器。配置為A/B 相交計(jì)數(shù)器，工作模式 41 所示，光電編碼器上萬 A 相及 B 相計(jì)數(shù)信號(hào)分別接入 PLC 的 及 ，外部復(fù)位信號(hào)接入 ，外部啟動(dòng)信號(hào)接入。 其中定義高速計(jì)數(shù)器指令（ HDEF）用于定義某高速計(jì)數(shù)器的工作模式，高速計(jì)數(shù)器（ HSC）用于計(jì)數(shù)的執(zhí)行。除了選定工作模式，安排輸入端口外，在程序中還需為規(guī)定的存儲(chǔ)單元送入高速計(jì)數(shù)器的控制字及初始值、設(shè)定值。圖 41 是為 5層電梯控制用高速計(jì) 數(shù)器 HSC1 編制的 初始化程序。 圖 11 高速計(jì)數(shù)器初始化 太原科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 42 初始化安排在 PLC 上電時(shí)刻，程序完成的任務(wù)有： （ 1） 為 HSC1 的控制字 SMB47 送入 16DC，其含義為：復(fù)位高電平有效，啟動(dòng)高電平有效， 1 倍率計(jì)數(shù)，初設(shè)計(jì)數(shù)方向增，可更新計(jì)數(shù)方向，不更新預(yù)置值，更新初值，允許計(jì)數(shù)。 （ 2） 設(shè)置 HSC1 工作模式為 11。 （ 3） 將斷電保持電梯位置用存儲(chǔ)單元中的電梯現(xiàn)實(shí)位置值送入 HSC1 的初值存儲(chǔ)單元 SMD48。 （ 4） 將 30000 送入 HSC1 的預(yù)置值存儲(chǔ)單元 SMD52。 （ 5） 安排計(jì)數(shù)方向變化中斷，并編寫一段中斷程序重置 SMB47 為 16D4。（ 6） 使能中斷程序并激活高速計(jì)數(shù)器 HSC1。 基于高速計(jì)數(shù)器的轎廂位置確定 高速計(jì)數(shù)器 HSC1 經(jīng)以上初始化后，在光電編碼器的驅(qū)動(dòng)下完成計(jì)數(shù)工作，當(dāng)轎廂上升時(shí)加計(jì)數(shù)，當(dāng)轎廂下降時(shí)減計(jì)數(shù)，高速計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值即是轎廂在井道中的準(zhǔn)確位置，如樓層高度為 5m，正常運(yùn)行時(shí)計(jì)數(shù)范圍為 0~2021， HSC1 初始化程序中設(shè)定預(yù)置值為 30000，是因?yàn)樵诔绦蛑胁⒉淮蛩憷卯?dāng)前值等于預(yù)置值事件，便設(shè)了一個(gè)永遠(yuǎn)不可能達(dá)到的數(shù)字。 轎廂位置的確定有多重用處。其一是實(shí)現(xiàn)門廳及轎廂內(nèi)樓層數(shù)字指示；二是用于運(yùn)行定向； 三是用于確定平層制動(dòng)的時(shí)刻。圖 42 為當(dāng)前樓層指示信號(hào)獲取梯形圖。每層樓上下各安排 20mm 轎廂當(dāng)前位置指示切換區(qū)間，當(dāng)轎廂到達(dá)該區(qū)間時(shí)，將轎廂當(dāng)前位置數(shù)據(jù)送到層樓當(dāng)前值存儲(chǔ)單元 VB5 保存， VB5 中的數(shù)值即用來作為門廳及轎廂處樓層顯示數(shù)據(jù)。 為了電梯運(yùn)行之初的調(diào)試及維修時(shí)修正機(jī)械原因帶的計(jì)數(shù)定位誤差，可在程序中安排定位自學(xué)習(xí)程序。通過檢修運(yùn)行獲得各層的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。 程 運(yùn) 超 :五層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 43 圖 42 樓層指示信號(hào)的獲取 內(nèi)呼外喚及定向信號(hào)的獲取 轎廂內(nèi)停層信號(hào)及門廳上下呼喚信號(hào)均需保持并在滿足要求時(shí)消號(hào)，這些信 號(hào)的處理原理與圖 34 及圖 35 基本相同。主要差別是內(nèi)選各層的輔助繼電器及外呼各層上下行輔助繼電器除了要控制各自的指示燈外還需要做兩件事，一件事是選出呼梯樓層的最大值及最小值并分別送到上升通道及下降通道。第二件事是將所有的呼梯信號(hào)狀態(tài)送到規(guī)定的存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)。圖 43 為上升通道最大值數(shù)據(jù)獲得的梯形圖，圖中 VB15 為上升通道存儲(chǔ)器，令設(shè)有 VB17 為下降通道存儲(chǔ)器。 太原科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 44 圖 43 上升通道數(shù)據(jù)的獲取 電梯上行還是下行的確定是把上升通道，下降通道里的數(shù)據(jù)與轎廂當(dāng)前值存儲(chǔ)器里的數(shù)據(jù)比較得出的。為了保證電梯 先執(zhí)行上后執(zhí)行下的原則成立，程序初始化后首先用上升通道里的數(shù)據(jù)和轎廂位置當(dāng)前值比較，如果是大于，則上行輔助繼電器 置 1，如果在上升途中有更高樓層的呼梯信號(hào)，上升通道內(nèi)的數(shù)值將變大，以保證電梯上行到有呼梯的 “最高層 ”。到達(dá)有呼梯的 “最高層 ”后，允許將下降通道里的數(shù)據(jù)與轎廂當(dāng)前值比較，如果是小于則可將 置 1，則確定下行。若在 “最高層 ”時(shí)，沒有任何呼梯信號(hào)，這時(shí)可將位置通道的數(shù)據(jù)傳給下降通道，形成比較值相等的局面，以維持電梯的懸停狀態(tài)，等待呼梯信號(hào)的到來。電梯下降過程的情況比較類似。另外電梯上升到 達(dá) 5 層時(shí)， 自動(dòng)置 1，到底第一層時(shí) 自動(dòng)置 1。上升和下降還可以通過裝在轎廂中死亡上行下行選擇按鈕強(qiáng)制變更。 程 運(yùn) 超 :五層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 45 定向信號(hào)確定后，關(guān)好轎廂門，電梯則啟動(dòng)運(yùn)行。本電梯采用變頻調(diào)速，運(yùn)行速度可以通過變頻器多段轉(zhuǎn)速設(shè)置端設(shè)定。 停層信號(hào)的獲取 在運(yùn)行方向確定的前提下，電梯的停層信號(hào)由查表指令確定。圖 44 為 S7200 系列 CPU 查表指令說明。為了使用該指令可在存儲(chǔ)單元中設(shè)置內(nèi)呼信號(hào)表，外上呼信號(hào)表，外下呼信號(hào)表如圖 45 所示。圖中可以看到，為各個(gè)樓層安排的呼喚信號(hào)的數(shù)據(jù)號(hào)碼與樓層號(hào)正好是相同的。當(dāng) 某層有對(duì)應(yīng)的呼喚信號(hào)時(shí)，即將樓層數(shù)存入該單元，這樣表中的數(shù)據(jù)也是唯一的（沒有呼喚時(shí)相關(guān)表格內(nèi)填寫 0）。 確定前方停層站的程序如圖 46 所示。停層判斷在每次電梯啟動(dòng)后進(jìn)行，每次只查詢本方向前一站是否停層，程序中先將轎廂當(dāng)前層數(shù)加 1（下降時(shí)減速 1），然后將加過 1 后的層數(shù)與內(nèi)呼及外喚表中數(shù)據(jù)相比，查找表中有否與前方層站數(shù)相同的數(shù)字，如有就發(fā)出停層信號(hào)。如沒有，前方站則不停，當(dāng)轎廂越過不停的站時(shí)，隨著轎位置當(dāng)前值的變化，下一輪的查詢工作油開始進(jìn)行。查表順序?yàn)橄炔閮?nèi)停層命令表，查不到再查同向的外召喚表。 EC（實(shí)際填表數(shù)） VW202 d0 數(shù)據(jù) 0 VW204 d1 數(shù)