【正文】 關(guān)門時(shí)，門將自動(dòng)關(guān)閉。電梯在開門時(shí)不能上升、下降。電梯采用高速啟動(dòng)運(yùn)行、停止時(shí)，電梯先低速運(yùn)行后到對(duì)應(yīng)的樓層時(shí)準(zhǔn)確停止。在轎廂里設(shè)置有選層按鈕和對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈，在上行時(shí)優(yōu)先服務(wù)于上行選層 按鈕；在下層時(shí)，優(yōu)先服務(wù)于下行信號(hào)，當(dāng)電梯停在某層時(shí)，消除該層的選層信號(hào)。電梯根據(jù)乘客的呼喚信號(hào)，按最優(yōu)運(yùn)行方式運(yùn)行到有呼喚信號(hào)樓層停止、自動(dòng)開門。再按一下選層按鈕，對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈亮，當(dāng)?shù)竭_(dá)該層后停止，自動(dòng)開門，同時(shí)對(duì)應(yīng)的選層信號(hào)燈滅。司機(jī)按下某層的選層按鈕時(shí)，對(duì)應(yīng)的指示燈亮，電梯行至該層時(shí)，對(duì)應(yīng)的指示燈滅，顯示該層的樓層號(hào)，門自動(dòng)打開，當(dāng)門關(guān)好后，自動(dòng)行至下一個(gè)樓層。 . 手動(dòng)檢修方式 在手動(dòng)檢修方式下，檢修人員可根據(jù)情況選擇高速或低速運(yùn)行方式。 但是當(dāng)門開啟或關(guān)閉到極限位置，轎廂上升到最上層或下降到最下層必須自動(dòng)停止。 5 3 PLC 控制的硬件電路的設(shè)計(jì) S7200 系列可編程序控制器簡(jiǎn)介 SIMATIC S7200 系列 PLC[8]適用于各行各業(yè) ， 各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。因此 S7200 系列具有極高的性價(jià)比。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)?？蛇B接 7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至 248 路數(shù)字量 I/O 點(diǎn)或 35 路模擬量 I/O 點(diǎn)。 6 個(gè)獨(dú)立的 30kHz高速計(jì)數(shù)器， 2 路獨(dú)立的 20kHz高速脈沖輸出，具有 PID 控制器。 I/O 端子排可很容易地整體拆卸?？赏耆m應(yīng) 于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)采用德國(guó)西門子公司的 S7200 系列 CPU226 模塊 PLC，選用三個(gè)輸入模塊（編號(hào)為 —、 —、 —）共 24 點(diǎn)和兩個(gè)輸出模塊（編號(hào)為 —、 — — ）共 18 點(diǎn)，共 42 點(diǎn)。 根據(jù)電梯的控制要 求 PLC 輸入輸出的分配表，設(shè)計(jì)出 PLC 的接線如圖 1 所示。圖 2 為 PLC 的外部接線圖，根據(jù)電梯控制要求，在電梯的 1— 3 層門廳各設(shè)置 1 個(gè)上行呼喚按鈕，在 2— 4 層各設(shè)置 1 個(gè)下行按鈕，在轎廂內(nèi)設(shè)置 4 個(gè)選層按鈕（用于登記所到的樓層）。 在轎廂內(nèi)設(shè)置開門 按鈕（ ）和關(guān)門按鈕（ ）用于在電梯停止時(shí)開門和關(guān)門（在檢修操作方式下可隨時(shí)開門和關(guān)門）。當(dāng)按動(dòng) S1 時(shí)， S1 的一個(gè)常開觸點(diǎn)接通輸入繼電器 ，使電梯運(yùn)行在檢修狀態(tài)，常閉接點(diǎn)斷開，切斷門廳呼喚按鈕的電路，使它在檢修狀態(tài)下不起作用，另一個(gè) S1 常開接點(diǎn)接通了檢修時(shí)專用的上升、下降、停止控制按鈕和高速 /低速，點(diǎn)動(dòng) /連動(dòng)控制方式選擇開關(guān)。 開關(guān) S2 用于有無司機(jī)的選擇，當(dāng) S2 閉合時(shí)為有司機(jī)操作方式， S2 斷開時(shí)為乘客操作方式。輸出端 用于控制升降電機(jī)的高低速，當(dāng) =1 時(shí)，繼電器 得電使電動(dòng)機(jī)低速運(yùn) 行，同時(shí)定時(shí)器 T1 得電， 1 秒后電機(jī)停止。 繼電器 K K10 分別用于控制開門、關(guān)門。 7 表 1 S7200 型 PLC I/O 分配表 電動(dòng)機(jī)控制電路設(shè)計(jì) 隨著電子技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，電梯的控制技術(shù)逐步成熟，電梯制造業(yè)元器件 功能 1 層 2 層 3 層 4 層 輸入繼電器 I 上呼按鈕 下呼按鈕 內(nèi)選層按鈕 限位開關(guān) 其他 開門 關(guān)門 上 行 下行 點(diǎn)動(dòng) 開限 關(guān)限 檢修 司機(jī) 輸出繼電器 Q 上呼信號(hào) 下呼信號(hào) 樓層指示 內(nèi)選層信號(hào) 電機(jī)控制 開門 關(guān)門 上行 下行 內(nèi)部繼電器 M 樓層信號(hào) 轎廂位置 其他 上判 下判 停止沖 低速 8 也迅速發(fā)展，出現(xiàn)了交流調(diào)壓調(diào)速電梯、變壓變頻電梯和交流雙速電梯。它多采用開環(huán)方式控制，線路簡(jiǎn)單、成本低、故障率低 ，使用與維護(hù)都較方便。 交流電機(jī)的工作原理 [10]： 由電機(jī)學(xué)知道三相異步電動(dòng)機(jī)的工作表達(dá)式為： n＝ 60f（ 1s） /p 其中： f——— 電源頻率（ Hz） p——— 電動(dòng)機(jī)定繞組的極對(duì)數(shù) s——— 轉(zhuǎn)差率 n——— 轉(zhuǎn)速（ r／ min） 由上式可知，改變電動(dòng)機(jī)定子繞組的極對(duì)數(shù)就可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)速的目的。由于電機(jī)快、慢速繞組間的切換過程很短，電機(jī)的速度因慣性變化很小，因而此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速正對(duì)應(yīng)在慢速繞組的第Ⅱ象限的再生制動(dòng)（發(fā)電制動(dòng)）特性，從而使得電梯按這一特性進(jìn)行制動(dòng)減速，直至慢速繞組對(duì)應(yīng)于負(fù)載的穩(wěn)定速度上。這就完成了電梯的一次運(yùn)行過程。當(dāng) KM1 或 KM2 與 KM3 通電吸合時(shí)，電梯將進(jìn)行上行或下行啟動(dòng)，延時(shí)后 KM5 通電吸合，切除 R L1，電梯將轉(zhuǎn)為上行或下行的穩(wěn)速運(yùn)行；當(dāng)電梯接收到停層指令后， KM3 斷電釋放， KM4 通電吸合，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)為低速接法，串入阻抗制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)上升與下降的低速運(yùn)行，且 KM6~KM8 依次通電吸合，用來控制制動(dòng)過程的強(qiáng)度，提高停車制動(dòng)的舒適感；至平層位置時(shí)，接觸器全部斷電釋放 ，機(jī)械抱閘，電梯停止運(yùn)行。 9 圖 2 電機(jī)控制主電路圖 圖 2 為門機(jī)電路抱閘電路門鎖及安全運(yùn)行電路 門電動(dòng)機(jī)為它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) KM KM10 控制其正、反轉(zhuǎn)。 KM10 接通時(shí)，電動(dòng)機(jī)將反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)關(guān)門，并由 SQ SQ10 與 R3 一起實(shí)現(xiàn)關(guān)門調(diào)速。電梯停 止運(yùn)行時(shí)，抱閘應(yīng)抱死，其線圈斷電。 將所有門廳轎門開關(guān)串聯(lián)在一起，控制門鎖繼電器 KA1,實(shí)現(xiàn)全部門關(guān)閉正常KM11 M~ SQ0 KM6 KM7 L1 KM5 KM8 KM2 KM1 FR2 R2 L2 KM4 L2 L1 FU FR1 L3 SQ R1 KM3 10 后電梯才能運(yùn)行的控制。 圖 3 門機(jī)、抱閘、門鎖及安全運(yùn)行電路 圖 4 為 PLC 電源控制電路 [11]，本采用 DC 24V供電，電梯正常工作時(shí)，鎖梯開關(guān) SA2 接通， PLC 電源接通，程序正常運(yùn)行，鎖梯時(shí)， SA2 斷開， PLC 斷電，電梯停止運(yùn)行。 圖 6 中， IB0 與 QB0 分別代表八位的輸入點(diǎn)與輸出點(diǎn)，其中 ～ 分別為1～ 3 層的上行按鈕，輸出繼電器 Q0. 0～ 分別控制一個(gè)指示燈表示對(duì)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(dāng)按鈕按下時(shí)，按鈕中的燈發(fā)紅光，顯示向上標(biāo)志。門廳上行呼喚只用到其中的 ～ 點(diǎn)。 2 層、 3 層的上行呼喚信號(hào)控制原理和 1 層基本相同。 門廳下行呼喚信號(hào) 門廳下行呼喚信號(hào)主要用于乘客在 2～ 4 層用按鈕發(fā)出下行信號(hào)，控制電梯到乘客所在的樓層來。 在圖中 ～ 輸入點(diǎn)分別接 2～ 4 層的下行呼喚按鈕，輸出繼電器 ～ 分別接 2～ 4 層的下行指示燈，表示對(duì)應(yīng)的按鈕所發(fā)出的指令。 圖 8 門廳下行呼喚梯形圖 由電梯控制梯形圖可知，如 4 層乘客按下 4 層下行按鈕（ ），則 4 層下行信號(hào)燈（ ）亮，當(dāng)松開按鈕時(shí)燈仍亮，只有當(dāng)電梯轎廂上行到 4 層時(shí)， 4 層限位開關(guān)被碰撞接通，信號(hào)燈才滅。 1 層為底層，不可能有下行呼喚，所以梯形圖中沒有 1 層下行呼喚按鈕。 廂內(nèi)按鈕選層信號(hào) 在轎廂內(nèi)，乘客或司機(jī)以按動(dòng)選層按鈕來控制電梯到達(dá)所想到的樓層。因?yàn)樽止?jié)存取是八位的，為了節(jié)省程序，上行和下行以及轎內(nèi)選層公用一個(gè)字或指令，但是少了兩個(gè)，所以加了兩個(gè)置位指令。其它 3 層工作原理基本相同。輸出繼電器 ～ 直接接在數(shù)碼管上控制樓層的顯示。 圖 10 轎廂內(nèi)選層梯形圖 樓層位置信號(hào) 圖 11 轎廂在一層復(fù)位圖 16 圖 12 層記憶保持信號(hào)圖 在轎廂控制中，應(yīng)能反映轎廂所在位置的信號(hào)，以便控制 電梯運(yùn)行和顯示轎廂所在的樓層位置，樓層位置信號(hào)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 12 所示。 開門、關(guān)門上行、下行上判、下判及停止程序的設(shè)計(jì) 開門控制 在開門輸出繼電器 線圈梯形圖中，串入開門限位常閉接點(diǎn) ，上行常閉接點(diǎn) ，下行常閉接點(diǎn) 和一個(gè)關(guān)門的互鎖接點(diǎn) ，作用是在電梯上行，下行或關(guān)門時(shí)，不能開門。 在開門輸出梯形圖中串入了 1 秒鐘定時(shí)器 T38，當(dāng)電梯到達(dá)乘客所要到的樓層時(shí)，電梯一秒鐘后自動(dòng)開門。 17 圖 13 開門控制梯形圖 關(guān)門控制 關(guān)門控制和開門控制類似，其關(guān)門梯形圖如 14 所示 18 圖 14 關(guān)門控制梯形圖 電梯上行判斷控制 圖 15 電梯上行判斷梯形圖 電梯是上行還是下行要通過程序的判斷，也就是判斷拖動(dòng)電梯的電機(jī)是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)。上行判斷由輔助繼電器 表示，梯形圖中 ～ 分別為 2～ 4 層樓層限位記憶信號(hào)， ～ 分別為 2～ 4 層樓層顯示信號(hào)（包 括上行、下行、和選層信號(hào)），由梯形圖可知，在上行過程中，最頂層 4 層的信號(hào) 最優(yōu)先，不受樓下層 2～ 3 層限位記憶信號(hào)的控制，只有到 4 層后， 4 層限位開關(guān)動(dòng)作，使 19 的常閉觸點(diǎn)斷開，輸出 =0。上判控制的梯形圖如圖 15 所示。電梯下行判斷也是先響應(yīng)向下的信號(hào)然后再響應(yīng)向上的信號(hào)，下行時(shí)，最低層 1 層信號(hào)最優(yōu)先，其次是 2 層、 3 層、 4 層，其控制梯形圖如圖 16 所示。在上行過程中， =1，執(zhí)行上行停止判斷，由梯形圖 17 可知，上行到最高層樓時(shí)，碰到最高層的限位開關(guān)使=0，觸點(diǎn) 的下降沿觸發(fā)使 =1，發(fā)出停止脈沖。例如有到 4 層的選層指令或 4 層有呼喚指令則 =1，而 3 層有下呼指令（ =1），當(dāng)電梯到 3 層時(shí)（ =1）由梯形圖可知，由于 =0 所以不會(huì)發(fā)出停止信號(hào)。 上行控制 為了保證安全，上行時(shí)應(yīng)在輸出線圈 回路中串入一個(gè)關(guān)門到位限位開關(guān)的常開接點(diǎn) ，這樣可保證在關(guān)好門后才能上行。 由梯形圖 17 可知，電梯得到上判信號(hào)后繼電器 得電，觸點(diǎn) 閉合，并且關(guān)門限位開關(guān)閉合后，上行控制輸出器 線圈得電并自鎖，執(zhí)行上行控制。 圖 19 電梯下行控制梯形圖 電梯的低速及停止控制 21 當(dāng)有停止判別信號(hào)時(shí)， 產(chǎn)生一個(gè)脈沖，使 得電自鎖，改變上下行電機(jī)的電壓，電機(jī)低速運(yùn)行，經(jīng)過 1S 后斷開 ，同時(shí)斷開上下行輸出繼電器、 ，并 使 得電自鎖，執(zhí)行開門。確保 、 失電（ T38 只斷開一個(gè)掃描周期）。此時(shí)只有等到關(guān)好門后， =1，并有上行或者下行判別信號(hào)時(shí)才能執(zhí)行上下行運(yùn)行。 圖 20 電梯的低速控制梯形圖 到達(dá)樓層消除信號(hào) 圖 21 電梯信號(hào)燈復(fù)位梯形圖 22 圖 22 電梯信號(hào)燈復(fù)位梯形圖 上圖 2 22 是電梯下行或者上行到目的樓層時(shí)消除該樓層的上呼或者下呼信號(hào)，并且消除該樓層轎廂里信號(hào)的梯形圖。在 2 層和 3 層時(shí)根據(jù)樓層的優(yōu)先權(quán)消除當(dāng)層的信號(hào)，上行時(shí)先消除樓層的上行呼喚信號(hào)和轎內(nèi)的信號(hào)，下行時(shí)正好相反。 總程序與總梯形圖如附錄所示。 使用MCGS，用戶無須具備計(jì)算機(jī)編程的知識(shí)，就可以在短時(shí)間內(nèi)輕而易舉地 完成一個(gè)運(yùn)行穩(wěn)定，功能全面，維護(hù)量小并且具備專業(yè)水準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)工作。用戶組態(tài)生成的結(jié)果是一個(gè)數(shù)據(jù)庫文件，即組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫。 本文利用 MCGS 組態(tài)軟件設(shè)計(jì)。 正確設(shè)置其屬性 ， 正確設(shè)置組態(tài)軟件中數(shù)據(jù)變量設(shè)備通道的連接，即可實(shí)現(xiàn) PLC 與組態(tài)軟件的通訊。 在 MCGS 組態(tài)軟件的用戶窗口中，制作一個(gè)動(dòng)畫界面。 MCGS 用主控窗口、設(shè)備窗口和用戶窗口來構(gòu)成一個(gè) 應(yīng)用系統(tǒng)的人機(jī)交互圖形界面．組態(tài)配置各種不同類 型和功能的對(duì)象或 結(jié) 構(gòu)。 實(shí)際應(yīng)用證明， 由 MCGS 所提供的一些功能諸如