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plc电梯控制系统设计,毕业设计
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论文题目 : PLC 电梯控制系统设计 作者姓名 : 赵 磊 入学时间 : 2002 年 9 月 专业名称 : 自动化 研究方向 : 自动化 指导教师 : 郭 淑 清 职 称 : 硕 士 论文提交日期 : 2006 年 5月 论文答辩日期 : 2006 年 6月 授予学位日期 : nts 摘要 随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机 技术和自动控制技术也得到了迅速发展，直流调速技术已经进入一个崭新的时代，其应用越来越广。而电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具，与人们的生活紧密相关，随着人们对其要求的提高，电梯得到了快速发展，其拖动技术已经发展到了电源脉宽调制调速，其逻辑控制也由 PLC 代替原来的继电器控制。本文采用 PLC对电梯进行控制，通过合理的选择和设计，提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制效果。 关键词 : PLC控制 直流调速 电梯 ABSTRACT With the development of the economy, microelectronic technology, computer technology and the automatic theory are developed rapidly, the AC variable frequency technology has been in a new state. Its application is becoming more and more widely. But the elevator as an important traffic in skyscraper ， it also has developed quickly with the improving requirement of the people .Its dragging technology has developed from DC timing to AC variable frequency timing and its logic control- relay control also has been replaced by PLC. The article is based on the now-being general frequency converter, using PLC to control the elevator, the reliability is improved and the feeling of comfort is better through the reasonable selection and design, so the effect of control is more ideal. Key word: PLC control frequency conversion timing elevator nts第 1 章 绪论 1 引言 自 1889 年美国奥斯升降机公司推出世界第一部以电动机为动力的升降机以来，电梯驱动方式上经历了卷筒式驱动、牵引式驱动等历程，逐渐形成了直流电机拖动和交流电机拖动两种不同的拖动方式。如今电梯已成为人们进出高层建筑不可或缺的代步工具；而且作为载人工具，人们在运行的平滑性、高速性、准确性、高效性等一系列静、动态性能方面对它提出了更高的要求。目前，由可编程序控制器 (PLC)控制的电梯控制系统，正以很快的速度发展着。可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技 术发展起来的一种通用的工业自动控制装置。它具有体积小、功能强、灵活通用与维护方便等一系列的优点。特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力，因而在电梯领域获得了广泛的应用。 电梯采用了 PLC 控制，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。控制系统结构简单，外部高运线路简化。另外可方便地增加或改变控制功能。也可进行故障自动检测与报警显示，提高安全性，并便于检修。可以完成更为复杂的控制任务，己成为电梯控制的发展方向。 在电梯的拖动系统方面，随着电力电子器件的飞速发展，一种输出电压的脉动频率 可控制的可控电源 -脉宽调制型（ PWM）可控电源在直流调速领域里得到越来越广泛的应用。这种由 PWM供电下的直流电动机调速系统 PWM-M系统根本不需加平波电抗器，仅靠电动机本身的电感足以使电流连续而且平滑。这种直流电动机调速系统使得电梯的拖动设备电路线路简单，需要的功率元件少；电机损耗和发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；动态抗扰能力强，因而在电梯的拖动系统领域获得了普遍的应用。 目前国内，电梯技术己趋成熟，一些企业都有成功的产品。微机控制电梯是电梯技术的方向，一些生产企业与科研单位相结合，相继推出 了微机控制的电梯新机型，使控制功能得到增强，电梯的性能得到改善，明显提高了可靠性。除了合资企业外，也有其他厂家开发出了电梯新产品。另外，用可编程序控制器取代继电器控制系统的机型对电梯进行控制还是有前途的。有些生产企业开发了紧急供电装置、放火厅们、地震控制、自检测以及语言合成等电梯新功能 ； 对机械系统采用了新结构、新材料、新技术和新工艺。总之，与国外先进技术水平相比，虽然还存在一定差距，但国内电梯技术正以迅猛的发展速度赶超世界先进水平。 1 电梯设备与电梯发展动态 1.1 电梯设备 nts1.1.1电梯的分类 电梯的分类 有各式各样 : (1) 按用途分类 有客梯、货梯、医用梯等 (2) 按速度分类 低速电梯 1 m/s以下 中速电梯 1-2m/s 高速电梯 2m/s以上 超高速电梯 4m/s以上 (3)按驱动电源分类 交流电梯 速度一般小于 2m/s 直流电梯 速度一般大于 2m/s (4)按控制方式分类 有层间控制，简易集选控制，集选控制、有 /无司机控制、群控等。 1.1.2电梯的主要组成部分 (1)曳引部分通 常由曳引机和曳引钢丝绳组成。电动机带动曳引机旋转使轿厢上下运动。 (2)轿厢和厅门轿厢由轿架、轿底、轿壁和轿门组成 ;厅门一般有封闭式、中分式、双折式、双折中分式和直分式等。 (3)电器设备及控制装置有曳引机，选层器传动及控制柜、轿厢操纵盘、呼梯按钮和厅站指示器组成。 (4)其它装置对重装置、补偿装置等。 1.1.3电梯的安全保护装置 (1)电磁制动器，装于曳引机轴上，一般采用直流电磁制动器，启动时通电松闸，停层后断电制动。 (2)强迫减速开关，其分别装于井道的顶部和底 部，当轿厢驶过端站换速未减速时，轿厢上的撞块就触动此开关，通过电器传动控制装置，使电动机强迫减速。 (3)限位开关，当轿厢经过端站平层位置后仍未停车，此限位开关立即动作，切断电源并制动，强迫停车。 (4)行程极限保护开关，当限位开关不起作用，轿厢经过端站时，此开关动作。 (5)急停按钮，装于轿厢司机操纵盘上，发生异常情况时，按此按钮切断电源，电磁制动器制动，电梯紧急停车。 (6)厅门开关，每个厅门都装有门锁开关。仅当厅门关上才允许电梯启动 ;在运行中如出现厅门开关断开，电梯立即 停车。 (7)关门安全开关，常见的是装于轿厢门边的安全触板，在关门过程中如安全触板碰到乘客时，发出信号，门电机停止关门，反向开门，延时重新开门，此外还有红外线开关等。 (8)超载开关，当超载时轿底下降开关动作，电梯不能关门和运行。 (9)其它的开关，安全窗开关，钢带轮的断带开关等。 nts1.2 电梯的发展动态 随着现代建筑的发展，日益增高的高层建筑已成为现代都市的重要标志，作为高层建筑的垂直运载工具 电梯得到了快速发展。 1.2.1电梯技术发展概况 (1)电梯的速度要求越来越快，高 速、超高速电梯的数量愈来愈多。 (2)电梯的拖动技术有了较大的发展，直流电梯由于能耗大、维修量大等缺点。逐步被交流电梯所替代，液压电梯由于运行平稳，机房位置灵活等特点，使得在低楼层场合得到愈来愈广泛的应用。交流拖动电梯更是得到迅速的发展，己由以前的变级调速 (AC-VP)发展成为调压调速 (AC-VV)及调频调压调速 (AC-VVV F)，使得电梯的速度、加速度、加加速度控制更加符合人们的生理要求，电梯的舒适感大为改善。 (3)电梯的逻辑控制己从过去简单的继电器 接触器控制发展为可编程序控制 99(PLC)和微机控制，控制方式也从手柄控制、信号控制发展为集选控制、并联控制、群控等，电梯可靠性得到很大提高。 (4)电梯的管理功能不断加强，电梯广泛采用微机控制技术，不断满足用户的使用功能要求。如紧急停车操作、消防员专用、防捣乱系统等。 (5)智能群控管理得到广泛应用。 (6)机械传动方面，由于国际上机械加工水平的不断提高，使斜齿传动和行星齿轮传动在电梯上的应用日益广泛，已使电梯的传动形式多样化。 1.2.2电梯发展展望 (1)结构不断紧凑化，体积不断轻型化、小巧化 随着新技术、新结构、新材料、新工艺的发展，电梯的机械系统结构简单化、体积小型化、材料轻型化、工艺先进化、外观漂亮化。同时，无机房电梯在新世纪将会有较大速度发展。 (2)技术含量更高，性能更好 电梯行业技术发展非常迅速，几年前推出的具有先进性能、高舒适性的 VV VF电梯，如今已成为电梯行业的标准配置，因为永磁同步无齿轮曳引机具有更节能、更洁挣、更安全、更安静、更经济的特点，所以永磁同步曳引机逐步成为新型曳引机的主流 :由于永磁技术的先进性，将来很有可能取代 VVVF技术。另外，网络控制和智能群控系 统 .以其控制的先进性、快速性、准确性和可靠性亦是电梯的发展潮流。 (3)安装更方便、更快捷 高效、安全、可重复使用的无脚手架安装，将是高层电梯安装的主要方式 ;随着新技术的开发、应用，电梯的硬件系统给安装带来更大的方便，使电梯安装更快、效率更高。 此外，电梯的双向安全装置、无底坑、无线控制、绿色环保 安全、环保、节能、舒适，也将是未来电梯的重要发展方向。 2.1 电梯继电器控制系统的特点及存在问题 2.1.1电梯继电器控制系统的优点 nts (1)所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易 于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握。 (2)系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。 (3)大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格较便宜。 (4)多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，已形成系列化产品，技术资料图纸齐全，熟悉、掌握的人员较多。 2.1.2电梯继电器控制系统存在的问题 (1)系统触点繁多、接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高。 (2)普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统 的控制功能不易增加，技术水平难以提高。 (3)电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。 (4)系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。 (5)由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高 ;而且检查故障困难，费时费工。 电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员带来不便和惊忧。且电梯一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故。 2.2 PLC 及在电梯控制中的应用特点 2.2.1 PLC 的特点 PLC是一种用于工业自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。PLC与普通微机一样，以通用或专用 CPU作为字处理器，实现通道 (字 )的运算和数据存储，另外还有位处理器 (布尔处理器 )，进行点 (位 )运算与控制。 PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。 (1)可靠性 :对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。 A.PLC不需要大量的活动元件和接线电子元件，它的接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短。 B.PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，冗余设计，断电保护，故障诊断和信息保护及恢复等，提高了 MTBF，降低了 ml TR使可靠性提高。 C.PLC有较高的易操作性，它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不易发生操作的错误。 D. PLC 是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机控制更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言，编程出错率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。 E.在 PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措 施。例如，采用可靠性的元件 :采用先进的工艺制造流水线制造 ;对干扰的屏蔽、隔离和滤波等 ;对电源的断电保护 ;对存储器内容的保护等。 F.PLC的软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。例如，采用软件滤波 ;软件自诊断 ;简化编程语言等。 (2)易操作性， PLC的易操作性表现在下列几个方面 : nts A、操作方便对 PLC 的操作包括程序输入和程序更改的操作。大多数 PLC 采用编程器进行输入和更改的操作。编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型的 PLC，编程器采用了 CRT屏幕显示，因此，程序的输入直接可 以显示。更改程序的操作也可直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。更改的信息可在液晶屏或 CRT上显示。 B、编程方便 PLC 有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说，由于梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。采用布尔助记符编程语言时，十分有助于编程人员的编程。 C、维修方便 PLC 具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快的找到故障的部位，以便维修。 (3)灵活性， PLC 的灵活性表现在以下几 个方面 : A.编程的灵活性。 PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。编程方法的多样性使编程方便、应用面拓展。 B.扩展的灵活性。 PLC的扩展灵活性是它的一个重要特点。它可根据应用的规模不同，即可进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。 C.操作的灵活性。操作十分灵活方便，监视和控制变得十分容易。 山东科技大学同等学力硕士学位论文。 2.2.2 PLC 控制电梯的优点 (1)在电梯控制中采用了 PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制 ， 可靠性大大提高。 (2)去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。 (3)PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。 (4)PLC可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。 (5)用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。 (6)更改控制方案时不需改动硬件接线。 2.3 电梯直流调速控制的特点 3 基本方案选择 本设计通过多种方案的比较和对照，完成了电梯控制系统中 直流电动机调速系统 和可编程控制器的选择 3.1 直流电动机调速系统 的选择 3.2 可编程序控制器 (PLC)的选择 电梯 PLC控制系统不再使用继电器控制系统中模拟轿厢运动的机械选层器。电梯运行过程中，轿厢所处楼层位置如何检测， PLC软件如何根据给定输入信号及运行条件判断或 计算楼层数，是电梯正常运行的首要问题，是正确定向和选层换速的必要前提。 3.2.1轿厢楼层位置检测方法 : nts 主要方法有如下几种 : (1)用干簧管磁感应器或其它位置开关 :这种方法直观、简单，但由于每层需使用一个磁感应器，当楼层较高时，会占用 PLC太多的输入点。 (2)利用稳态磁保开关 :这种 方法需对磁保开关的不同状态进行编码，在各种编码方式中适合电梯控制的只有格雷变形码，但它是无权代码，进行运算时需采用 PLC指令译码，比较麻烦，软件译码也使程序变的庞大。 (3)利用旋转编码器 :目前， PLC一般都有高速脉冲输入端或专用计数单元，计数准确，使用方便，因而在电梯 PLC控制系统中，可用编码器测取电梯运行过程中的准确位置，编码器可直接与 PLC高速脉冲输入端相连，电源也可利用 PLC内置 24V直流电源，硬件连接可谓简单方便。 由以上分析可见，用旋转编码器检测轿厢位置优于其他方法，故本设计采用此法。 3.2.2 PLC 的选型 根据以上选择的轿厢楼层位置检测方法，要求可编程控制器必须具有高数计数器。又因为电梯是双向运行的，所以 PLC 还需具有可逆计数器。综合考虑后，本设计选择了日本 OMRON公司生产的 C系列 P型机。 C系列 P型机具有以下几方面的优点 : (1) P型机专用于开关量控制，其体积小，安装起来节省空间 ; (2)其功能较强，具有 2kHz的高速计数器，可作为定位控制的标准硬件使用 ; 在指令方面， P型机有编码、译码、数据转换、可逆计数等功能。从结构上看 :P型机包括主机单元、 1/O扩展单元、 1/O链接单元、 A/D转换单元、 D/A 转换单元等 ; (3) P型机采用的是箱体结构，其价格便宜，可靠性高 : (4)P 型机的任一种 CPU 箱和任一种扩展箱均可配置在一起，因此，用户可根据所需的 1/O点数进行选件配置，使用灵活、方便。 4 系统硬件设计 4.1直流电动机调速系统 4.2 PLC控制系统设计 电梯 PLC 的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。图 3.1为电梯 PLC控制系统的基本结构图， 主要硬件包括 PLC 主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、 厅外呼梯盘、指层 器、门机、调速装置与主拖动系统等。 系统控制核心为 PLC主机，操纵盘、呼梯盘、井道及安全保护信号通过 PLC输入接口送入 PLC，存储在存储器并由 PLC软件运算处理，然后经输出接 口分别向指层器及召唤指示灯等发出显示信号，向拖动和门机控制系统发出 控制信号。 nts 图 3. 1电梯 PLC控制系统的基本结构图 4.2.1 设计思想 信号控制系统 电梯信号控制基本由 PLC 软件实现。电梯信号控制系统如图 4. 2 所示，输入到 PLC的控制信号有 :运行方式选择 (如自动、有司机 、检修、消防运行方式等 )、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信息、旋转编码器光电脉冲、开关门及限位信号、门区和平层信号等。 图 4.2电梯 PLC信号控制系统框图 电梯控制系统实现的功能 (1)一台电机控制上升和下降 (2)各层设上 /下呼叫开关 (最顶层与起始层只设一只 ) (3)电梯到位后具有手动或自动开门关门功能 (4)电梯内设有层楼指令键，开关门按键，警铃风扇及照明按键 nts (5)电梯内外设有方向指示灯及电梯当前层号指示灯 (6)待客自动开门， 当电梯在某层停梯待客时，按下层外召唤按钮，应能自动开门迎客 (7)自动关门与提早关门 .在一般情况下，电梯停站 4-6 秒应能自动关门 ;在延时时间内，若按下关门按钮，门将不经延时提前实现关门动作 . (8)按钮开门。在开关过程中或门关闭后，电梯启动前，按下操纵盘上开关按钮，门将打开。 (9)内指令记忆。当轿厢内操纵盘上有多个选层指令时，电梯应能按顺序自动停靠车门，并能至调定时间，自动确定运行方向。 (10)自动定向。当轿厢内操纵盘上，选层指令相对与电梯位置具有不同方向时，电梯应能按先入为主的原则，自动确定运行方向。 (11)呼梯记忆与顺向截停。电梯在运行中应能记忆层外的呼梯信号，对符合运行方向的召唤，应能自动逐一停靠应答。 (12)自动换向。当电梯完成全部顺向指令后，应能自动换向，应答相反方向的信号。 (13)自动关门待客。当完成全部轿厢内指令，又无层外呼梯信号时电梯应自动关门在调定时间内自动关闭轿厢照明。 (14)自动返基站。当电梯设有基站时，电梯在完成全部指 令后，自动驶回基站，停机待客。 电梯操作方式 (1)单轿厢下集选控制登记所有轿厢和厅门下行召唤 ;轿厢上行是只答应轿厢召唤，直至最高层 ;自动改变运行方向为下行，应答厅门下行召唤。 (2)单轿厢全集选登记所有厅门和轿厢召唤 ;上行时顺应答轿厢和厅门上召唤。直至最高层自动反向应答下行召唤和轿厢召唤。 本设计采用全集选操作方式。 减速及平层控制 电梯的工作特点是频繁起制动，为了提高工作效率、改善舒适感，要求电梯能平滑减速至速度为零时，准确平层，即“无速停车抱 闸”，不要出现爬行现象或低速抱闸，即直接停止，要做到这一点关键是准确发出减速信号，在接近层楼面时按距离精确的自动矫正速度给定曲线。本设计采用旋转编码器检测轿厢位置，只要电梯一运行，计数器就可以精确地确定走过的距离，达到与减速点相应的预制数时即可发出减速命令。 不论哪种方式产生的减速命令，由于负载的变化、电网波动、钢丝绳打滑等，都会使减速过程不符合平层技术要求，为此一般在离层楼 100-200mm 处需设置一个平层矫正器，以确保平层的长期准确性。 4.2.2 I/0 点数的分配及机型的选择 本设计按 七层的电梯为例，根据需要控制的开关、设备大约有 52 个输入点，34 个输出点需进行控制，考虑 10%-150%的裕量，故选择 COUP 主机模块 +C40P扩展单元，其工 /0 点数可达 56/44个， 1/0 分配如下 : 输入部分 : nts 中间继电器 : 输出部分 : nts 其他 : 4.2.3 旋转编码器与 PLC 的连接 图 4.4旋转编码器与 PLC的连接 如图 4. 4所示 :脉冲信号输入到 (160-P的 0000端， OOOI端接硬件复位信号，用于当电梯运行至端站时高速计数器复位校正楼层计数及消除累计误差。当复位信号从 oIN转为 OFF 时，高速计数器从零开始计数。 4.3 系统结构框图 系统由轿厢、开关门机构、曳引机构、控制系统等组成，如图 4.5 所示。nts 图 4.5 系统结构框图 nts nts5 系统软件设计 5.1 开关门控制 5.1.1开门控制 (1)本层开门 本层开门是指电梯在停车状态和非检修 (有 /无司机 )条件下，当轿厢所在层楼有上召唤且没有定下方向，或有下召而没有定上方向时，电梯自动开门。电梯本层开门的条件也可简化为，在停车状态下当轿厢所在层楼有厅外召唤时，电梯自动开门。如假设轿厢现停在二层，则 1001 为 ON，当二层厅外有上召唤 信号时0201为 ON，在没有定下方向，且停车状态下， 1309为 ON，发出本层开门控制信号。 (2)开门控制及安全保护 正常情况下，开门的条件有以下几种 :本层开门、停车状态按轿内开门按钮、关门过程中有红外线检测信号 (这种情况下将重新开门 )、正常运行换速平层停车自动开门。 开门到位后，若没有碰到开门限位开关，或限位开关失灵，则由于开门继电器吸合，门电机会发生堵转，时间一长电机可能烧毁。为此设计了门电机保护程序，当开门动作时间超过正常开门时间 2-3 秒后，通过定时器计时自动断开开门信号，停止开门 。如没有外界开门信号，即 0002 和 1309 为 ON,则定时器 TIM00开始计时，当计时时间到，如限位开关仍未动作，则通过 TIM00闭点断开 0502，停止开门。并由 TIM00 开点使定时器自锁， 0502维持 OFF,当有开门信号时 0002或 1309为 ON，其闭点 OFF，定时器复位， TIM00 闭点为 ON,可再次进行开门控制。 nts5. 1.2 关门控制 关门的条件有以下几种 :停车状态下按关门按钮、无司机状态下自动关 门时间到、锁梯时钥匙开关断开。 停止关门或不关门的条件 :关门到位碰关门限位开关、有开门信号、开门继电 器吸合、超载开关动作。如锁梯时， 0014 闭点为 ON，可使 0503为 ON,执行关门动作 ;而超载时，闭点 0007为 OFF, 0503 也为 OFF，不能关门运行。 在关门梯形图中也设置了关门安全保护，因为关门限位开关若不动作或失灵，同样容易将门电机烧毁。与开门过程保护一样，可在开始关门后通过定时器计时，超过正常关门时间，自动停止关门，以保护门电机。 5.2 内指令外召唤信号的登记消除及显示 5.2.1内指令信号处理 内指令信号的处理包括信号的登记，显示基本层 (停车 )消息。信号的登记采用自锁原理，不论电 梯上行或下行，当轿厢运行至有内指令的楼层时，均要换速停车，并消除登记信号，不需反向信号。将 1-7层轿内指令按钮信号输入到 PLC的 01000106端子， 10001007为 1-7层楼层位置信号， 17001706为内指令登记信号。如有人想到 4 层时，按下 4 层的内指令按钮，则 0103 为 ON;若轿厢不在 4层，则 1003 闭点为 ON，所以 1703 为 ON,信号被登记 ;当轿厢到 4 层时 1003 为OFF，起消号作用。 5.2.2外召唤信号处理 厅外召唤信号同样需要进行登记、显示本层停车信号，此外还具有反向运行保号功能。 当 1214 或 1215 为 ON 时，分别进行上召唤和下召唤信号的直驶和反向运行保号，如当下行时， 0501 为 ON，则 1214 为 ON;或上行时 0500 为 ON,如按直驶0008为 ON，则 1214 为 ON。此时在运行过程中，上召唤梯形图中的层楼信号 IOCH各点被 1214并联，不能起消号作用，因而实现了反向运行和直驶保号功能。 nts 5.3 选层定向及反向截梯 (1)司机内选定向 有司机操作时 0003开点为 OFF，则 1300 为 OFF，因而 1301, 1302 均为 OFF。此时只有内指令信号登记通道 17CH能对选层信号通道 14CH对应位置位，而厅外上下召唤信号登记通道 15CH, 16CH的信号不能对 14CH置位。 当 14CH 中有选层信号后，是定上行方向还是定下行方向，取决于内指令信号在轿厢所处楼层的上方还是下方。即位置通道 l OCH 中某一位为 ON 时，其闭点 OFF，将定向梯形图中 14CH的各点分为两部分，若 14CH中选层信号的最高位低于 lOCH中状态为 ON的位，则定下方向 1311 为 ON;反之 14CH选层信号位高于IOCH中状态为 ON的位，则定上方向 1310为 ON. (2)无司机内选外呼定向 无司机状态下 0003 为 ON，当满足门锁 0004 为 ON 的条件时， 1300 为 ON，在停车状态下 1301 和 1302均为 ON，所以厅召唤信号 15CH, 16CH中的各位可对14CH置位，发出选层信号。即而可进行定向，其原理与有司机定向相同。 (3)反向截梯 nts无论在有司机或无司机运行状态，对内指令，电梯均需换速平层停车，并且直驶时只停内选层站，当外召唤方向与电梯运行方向相同时，电梯换速停车，即顺向截车，只有在无司机运行状态，电梯才对反向召唤信号应招服务。当有多个反向呼梯信号时，先应招最远的反向呼梯信号，即最远反向截梯，然后再以顺 向截车方式应招其他外召唤信号。 外召唤信号的作用主要在于顺向截梯与最远反向截梯。梯形图中，电梯上行时 1301为 ON，因而厅外上召唤信号 15CH可对 14CH置位， 1301起上行顺向截梯的作用，同理， 1302 用于下行顺向截梯。 反向截梯时，若轿厢向上运行，位置通道 1 OCH中数据为 1的位逐位上移，其闭点为 OFF.当呼梯信号通道 12CH中较高位有外呼信号时，则 1304,1305为 ON, 1305为 OFF，则 1302 为 OFF，所有下召唤信号不能对 14k-AA置位，即反向呼梯信号不能选层换向停车。在无 司机状态下，只有当轿厢运行到最高位， 1006 为ON，其闭点为 OFF，则 1305为 OFF，其闭点为 ON， 1302为 ON，下召唤信号才能对 14CH置位，进行最远反向截梯。 5.4 层楼计算、换速、平层、停车 旋转编码器每转脉冲数的选择取决于 PLC 允许输入的频率、梯速、计数精度等。 (1)计数脉冲的计算 OMRON系列 C60-P允许脉冲输入频率为 2KHZ，记为 f-，选择梯速 V=1. 5m/s,电机转速为 n=1000r/min，若取每转脉冲数 p=100，则 故可选每转 100个脉冲的编码器。此 时，每个脉冲相当于轿厢运行 0. 9mm,每转一圈运行 0. 09m. (2)脉冲计数方式 采用相对计数方式，每次从平层点开始计数到下一平层点，然后高速计数器复位。每一层均从零开始计数 ;楼层数存放在另一个计数器。当计数累计到设定值时，高速计数器复位。同时根据运行方向楼层计数器加一或减一，表示己经运行了一层楼距离。这种计数方式的特点是每层的换速点、门区、平层点脉冲数均nts相同，适用于层高相同的电梯控制。 (3)FUN(98)功能指令 通过 PLC 高速脉冲输入端输入的脉冲，由高速计数器 FUN (98)指令 累计并存于 CNT47中 (这时 CNT47为其专用 )，该指令可将当前计数值与设定在数据寄存器的 DM32-DM63中的上下限值进行比较，然后，依照比较结果在 FUN(98)指令指定的通道产生相应的输出。若当前计数值在设定的上下限值范围内，则对应的输出点为。 N，反之为 OFF。通过设定上下限值可按距离原则依次发出换速信号、平层信号等。 按梯速 1. 5m/s，电机转速 1000r/min，层高 3m，旋转编码器每转脉冲数 100设计，则运行一层计数 3333个脉冲，所以平层点脉冲数为 3333，取其上下限值为 3329 和 3337。换速距离定为 1. 8m，则换速点对应脉冲数为 2000,取上下限值为 1996 和 2004。在换速点前应发出楼层计数信号，其上下限值定为 1990 和19940 5.5 层楼位置指示 PLC输出端直接与七段数码管连接，无需外部硬件译码器，由 PLC 软件进行七段译码，直接驱动数码管显示层楼数。 表 6. 1为七段译码真值表 :当输出笔段状态为 1时表示该段亮，当输出笔段状态为 0时表示该段灭。 表 6. 1 中看到各字段状态为 0 表示消隐，状态为 1 表示点亮，表中状态 0有 18个，而状态 1 有 30个，因而若按真值 表中点亮状态设计七段译码显示梯形图会占用 PLC 太多的内部触点，程序较长 :而按消隐状态设计可简化梯形图，故选择按消隐状态设计。 对字段 A，当 1000 为 ON，逻辑变量取值为 1 或当 1003 为 ON，逻辑变量取值为 1 时， A 段灭，即 .A=0，由此可列出逻辑表达式 a 二 1000 + 1003，由摩根定理 a = 1000*1003，据此七段译码真值表，按灭零原则可列写各字段逻辑表达式 :a =1000 1003， b =1004 1005 c=1001, d=a.1006 e=d .1002.1004 f=1000.1001.1002.1006 g=1000.1006 根据上述逻辑函数式，按灭零原则设计梯形图如下 : nts 5.6呼梯铃控制与故障报警 在司机运行方式下 0003为 ON，当有厅外召唤时，蜂鸣器发出声音向司机提示有呼梯信号。当某层站有上召唤或下召唤信号时，均使 0706 为 ON,由该点输出接通呼梯铃。超载时，利用 PLC 的特殊功能继电器 1902，使蜂鸣器发出周期为 1S的报警声 ;当 PLC备用电池电压过低时，特殊功能继电器 1808 为 ON，利用1901使蜂鸣器发出周期为 0. 2S的报警 声 ;按下警铃时利用 1900产生周期为 0. 1 S的报警声。 5.7 消防运行 (1)消防自动返回下基站 当接通消防开关 0015为 ON，并由其产生一个上升微分信号 1408，该信号用于将所有内选外呼消号。当电梯正在上行时， 0500为 ON，由 1306立即发出消防强迫换速信号，就近平层，在停车后自动使内选一层信号 1700 为 ON;如电梯处于停车状态或正在下行，自动消号后，电梯也将自动内选一层返回基站。 (2)消防员专用 电梯自动返回下基站停车后， 1000为 ON，并使开门信号 0502为 ON,则消防员专用信号 1407接通，并自保。同时切断消防上行强迫换速 0504和自动内选一层 1700 程序，在消防员专用状态下，恢复内选功能。由消防员内选关门后，电梯只按内选指令正常运行换速平层停车，且在每次运行停止，由 1409 发出下降沿微分信号，用于每次运行停车后消除所有登记信号。如需再次运行，必须再次选择内指令信号。 nts 附 :梯形图 nts nts nts nts nts nts nts nts nts nts nts nts nts nts nts nts结束语 经过几个月的设计工作，通过在图书馆查阅有关资料，了解了电梯的起源和发展过程，并且加深了对电梯运行过程、控制系统 的认识，熟悉了可编程序控制器在电梯控制系统中的运用。并且在所学知识的基础上，利用已有的电梯控制系统的设计，尝试了对电梯控制系统的研究。并且，使我将原来所学的知识系统化，理论化，实用化。对如何使用已有知识及获取相关资料方面的能力又有了提高。通过这次设计，我还认识到无论做什么工作，都需要踏实，勤奋，严谨的工作态度，这对我以后的工作将会产生深远的影响。 本设计基本上达到了设计目的。利用直流电动机调速和 PLC实现了对电梯的控制，通过合理的设备选型和软件设计，提高了电梯运行的可靠性，改善了电梯运行的舒适感，并节约了电 能。 当然，本次设计还存在一些不足之处，例如 :本设计是按楼层定高设计的，而实际每一楼层高度是不一定相等的，因此，设计时应考虑楼层间距自学习功能。但由于时间有限，本人没有考虑。另外，由于实际条件的限制，本设计不能进行调试，这也是不足之处。 致谢 本论文在选题和设计过程中得到了郭淑清老师的精心指导，而且，在共事的几个月中，不论是在工作上还是在日常生活中，郭老师都给了我无微不至的关怀，特别是在设计工作中，郭老师给予了我很大的帮助和支持， 顺利完成了论文的撰写工作。 在此，我表示由衷的感谢，另外，郭老师严谨治学的学术作 风和兢兢业业的治学态度使我受益非浅。 在此，同时感谢在我工作学习中给予我帮助的各位领导和老师，也感谢在本次设计中给予我很大帮助的我的几位学生。 最后，对各位专家、老师审阅我的论文深表感谢，并渴望给予批评指正。 参考文献 1 弭洪涛 .PLC应用技术 .中国电力出版社， 2004 2 汪晓平 .PLC可编程序控制系统开发实例导航 .人民邮电出版社， 2004 3 宋伯生 .可编程序控制器 M.中国劳动出版社， 1993 4 何衍庆 .可编程序控制器原理及应用技巧 M.化学工业出版社， 1998 5 皮壮行 .可编程序控制器的系统设计与
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