PLC技術加變頻調速控制電梯

1、第 1 章 緒論隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展， 交流變頻調速技術已經(jīng)進入一個嶄新的時代， 其使用越來越廣泛。 而電梯作為現(xiàn)代高層建筑的垂直交通工具， 電梯性能的好壞對人們生活 的影響越來越顯著， 隨著人們對其要求的提高， 電梯得到了快速的發(fā)展， 其拖動技術 己經(jīng)發(fā)展到了變頻調速，其邏輯控制也由 PLC 代替原來的繼電器控制。電梯是垂直 運輸工具，屬于位能負載，并且要求頻繁起停，隨著載客量多少的變化、上下行的變 換，在空載上行或重載下行時，電動機的負載最小，甚至是處于發(fā)電狀態(tài)，而電梯在 重載上行或空載下行時， 電動機的負載最大， 是處于電動狀態(tài)， 這就要求電動機在四 象限運行。 傳統(tǒng)的電梯曳引電動機采

2、用接觸器來實現(xiàn)電動機工作狀態(tài)的改變， 雙速異 步電動機在定子回路中串電抗和電阻來實現(xiàn)電動機的調速， 這滿足不了乘客的舒適感 另外，傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)由繼電器控制邏輯組成，存在著電氣元件多、功能弱、電 氣故障頻繁，可靠性差和工作壽命短等缺陷。因此本文用PLC（ 可編程序控制器英文：Programmable Logic Controller）技術加變頻調速控制電梯。1.1 電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點及問題1.1.1 電梯及電梯控制系統(tǒng)的特點（1）所有控制功能及信號處理均由硬件實現(xiàn)，線路直觀，易于理解和掌握，適 合于一般技術人員和技術工人所掌握。（2）系統(tǒng)的保養(yǎng)、維修及故障檢查無需較高的技術和特殊的工

3、具、儀器。（3）大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價格便宜。（4）多年來我國一直生產(chǎn)這類電梯，技術成熟，已形成系列化產(chǎn)品，技術資料 圖紙齊全，熟悉掌握的人員較多。1.1.2 電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問題（1）系統(tǒng)觸點繁多接線線路復雜，且觸點容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而故障率較高。（2）普通控制電器及硬件接線方法難以實現(xiàn)較復雜的控制功能，使系統(tǒng)的控制 功能不易增加，技術水平難以提高。（3）電磁機構及觸點動作速度比較慢，機械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度難以（4）系統(tǒng)結構龐大，能耗較高，機械動作噪音大。（5）由于線路復雜，易出現(xiàn)故障，因而保養(yǎng)維修工作量大，費用高；而且檢查 故障困難，費時費工。

4、電梯繼電器控制系統(tǒng)故障率高， 大大降低了電梯的可靠性和安全性， 經(jīng)常造成停 梯，給乘用人員帶來不便和驚擾。 且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底， 不但會造成電梯機械 部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。1.2 了解可編程序控制器（PLC）及其在電梯控制中的使用國際電工委員會（IEC）在1985年的PLC標準草案第三稿中，對PLC作了如下 定義： 可編程序控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC，是一種數(shù)字運 算操作的電子系統(tǒng)， 專為在工業(yè)環(huán)境下使用而設計。 它采用可編程序的存儲器， 用來 在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通 過數(shù)字

5、式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）的特點（1）編程方法簡單易學（ 2）功能強，性能價格比高（ 3）硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強（ 4）可靠性高，抗干擾能力強（5）系統(tǒng)的設計 、安裝、調試工作量少（ 6） 維修工作量小，維修方便（ 7）體積小，能耗低 2可編程序控制器（PLC）控制電梯的優(yōu)點（1）在電梯控制中采用了 PLC，用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，可靠性大 大提高。（2）去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結構簡單，外部線路簡化。（3）PLC 可實現(xiàn)各種復雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。（4）PLC 可進行故障自動檢測報警顯示，

6、提高運行安全性，并便于檢修。（5）用于群控調配和管理，并提高電梯運行效率。（6）更改控制方案時不需改動硬件接線。第 2 章 電梯及通用變頻器2.1 電梯設備2.1.1 電梯的產(chǎn)生1854年，在紐約水晶宮舉行的世界博覽會上， 美國人伊萊沙 格雷夫斯 奧的斯第 一次向世人展示了他的發(fā)明一歷史上第一部安全升降梯。 從那以后， 升降梯在世界范 圍內得到了廣泛使用。以奧的斯的名字而命名的電梯公司也開始了她輝煌的旅程。電梯是服務于三分之一樓層的固定式升降設備。 它具有一個轎廂， 運行在至少兩 列垂直上的傾斜角小于 15°的剛性導軌之間。轎廂尺寸和結構形式便于乘客出入或裝 卸貨物。它適用于裝置在兩

7、層以上的建筑內， 是輸送人員或貨物的垂直提升設備的交 通工具。追溯電梯這種提升設備的歷史， 早在公元前我國就有利用人力作動力和簡單提升 設備，直到現(xiàn)在我國北方部分農村仍用手搖枯轆提取井水的升降提水裝置，所以說， 我國是世界上最早出現(xiàn)這種提升設備電梯雛形的國家之一。隨著電子工業(yè)的發(fā)展， 新技術、產(chǎn)品不斷用于電梯控制系統(tǒng)， 如可編程控制器的 使用;單片機的使用 ;無觸點半導體邏輯控制晶閘管 （俗稱可控硅 ）的使用；集成電路及 數(shù)字控制、計算機群控制及調頻調壓技術的使用、拖動系統(tǒng)簡化、性能提高等。生活在繼續(xù)，科技在發(fā)展，電梯也在進步。電梯的材質由黑白到彩色，樣式由直 式到斜式，在操縱控制方面更是步步

8、出新一手柄開關操縱，按鈕控制，信號控制，集 選控制、人機對話等，多臺電梯還出現(xiàn)了并聯(lián)控制，智能群控；雙層轎箱電梯展示出 節(jié)省井道空間，提升運輸能力的優(yōu)勢， 變速式自動人行道扶梯大大節(jié)省了行人的時間； 不同外形的扇形、 三角形、半棱形、圓形觀光電梯則使身處其中的乘客的視線不再封 閉。一個半世紀的風風雨雨，翻天覆地的是歷史的變遷，永恒不變的是電梯提升現(xiàn) 代人生活質量的承諾。2.1.2 電梯技術的發(fā)展（1）電梯的速度要求越來越快，高速、超高速電梯的數(shù)量愈來愈多。（2）電梯的拖動技術有了較大的發(fā)展， 直流電梯由于能耗大、 維修量大等缺點。逐步被交流電梯所替代， 液壓電梯由于運行平穩(wěn)， 機房位置靈活等特

9、點， 使得在低樓 層場合得到愈來愈廣泛的使用。 交流拖動電梯更是得到迅速的發(fā)展， 己由以前的變級 調速（AC VP）發(fā)展成為調壓調速（AC VV）及調頻調壓調速（AC VVVF），使得電梯 的速度、加速度控制更加符合人們的生理要求，電梯的舒適感大為改善。（3）電梯的邏輯控制己從過去簡單的繼電器 接觸器控制發(fā)展為可編程序控制 （PLC）和微機控制，控制方式也從手柄控制、信號控制發(fā)展為集選控制、并聯(lián)制、群 控等，電梯可靠性得到很大的提高。（4）電梯的管理功能不斷加強，電梯廣泛采用微機控制技術，不斷滿足擁護的 使用功能要求。如緊急停車操作，消防員專用、防搗亂系統(tǒng)等。（5）智能群控管理得到廣泛使用。（

10、6）機械傳動方面，由于國際上機構加工水平的不斷提高，使斜齒傳動和行星 齒輪傳動在電梯上的使用日益廣泛，已使電梯的傳動形式多樣化2.1.3 電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問題（ 1）系統(tǒng)觸點繁多接線線路復雜，且觸點容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而 故障率較高。（2）普通控制電器及硬件接線方法難以實現(xiàn)較復雜的控制功能，使系統(tǒng)的控制 功能不易增加，技術水平難以提高。（3）電磁機構及觸點動作速度比較慢，機械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度難以 提局。（ 4）系統(tǒng)結構龐大，能耗較高，機械動作噪音大。（ 5）由于線路復雜，易出現(xiàn)故障，因而保養(yǎng)維修工作量大，費用高；而且檢查 故障困難，費時費工。電梯繼電器控制系統(tǒng)故障率

11、高， 大大降低了電梯的可靠性和安全性， 經(jīng)常造成停 梯，給乘用人員帶來不便和驚擾。 且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底， 不但會造成電梯機械 部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。2.1.4 電梯的安全措施及保護裝置（1）電磁制動器：裝于曳引機軸上， 一般采用直流電磁制動器， 啟動時通電松閘， 停層后斷電制動。2）強迫減速開關： 起分別裝于井道的頂部和底部， 當轎廂駛過端站換速未減速 時，轎廂上撞塊就觸動此開關，通過電器傳動控制裝置，使電動機強迫減速。（3）限位開關：當轎廂經(jīng)過端站平層位置后仍未停車，此限位開關立即動作， 切斷電源并制動，強迫停車。（4）行程極限保護開關：當限位開關不起作用，轎廂經(jīng)過端站時，此開

12、關動作。（5）急停按鈕：裝于轎廂司機操縱盤上，發(fā)生異常情況時，按此按鈕切斷電源， 電磁制動器制動，電梯緊急停車。（6）廳門開關：每個廳門都裝有門鎖開關。僅當廳門關上才允許電梯啟動；在 運行中如出現(xiàn)廳門開關斷開，電梯立即停車。（7）關門安全開關：常見的是裝于轎廂門邊的安全觸板，在關門過程中如安全 觸板碰到乘客時，發(fā)出信號，門電機停止關門，反向開門，延時重新開門，此外還有 紅外線開關等。（8）超載開關：當超載時轎底下降開關動作，電梯不能關門和運行。（9）其它的開關：安全窗開關，鋼帶輪的斷帶開關等。2.2 變頻器的選擇及通用變頻器2.2.1 變頻器的分類變頻器的種類很多，下面根據(jù)不同的分類方法對變頻

13、器分類：1）按變換頻率的方法分交直交變頻器交交變頻器2）按主電路工作方式分電壓型變頻器電流型變頻器3）按變頻器調壓方法的不同分 PAM 變頻器PWM 變頻器4）按工作原理分類U/f 控制變頻器VC 控制變頻器SF控制變頻器5）按照用途分類通用變頻器高性能專用變頻器高頻變頻器2.2.2 選擇的變頻器應滿足的條件（1）根據(jù)被控設備的負載特性選擇通用變頻器的類型。（2）所選擇通用變頻器的類型和被控制異步電動機的參數(shù)匹配。（3）為降低電梯成本，首選通用變頻器。（4）電梯的啟動和停車都要平穩(wěn)。（5）變頻器帶有防止失速功能。（6）變頻器具有優(yōu)良的轉矩特性。2.2.3 變頻器的規(guī)格選擇變頻器產(chǎn)品說明書都提高

14、標稱功率數(shù)據(jù)， 但實際上限制變頻器使用功率的是定子 電流參數(shù)。因此，直接按照變頻器標稱功率進行選擇，在實際中常?？赡軙胁煌ā?根據(jù)具體工程的情況，可以有以下幾種不同的變頻器規(guī)格選擇方式：（1）按照標稱功率選擇：一般作初步投資估算依據(jù)。（2）按照電動機額定電流選擇；多用于恒轉矩負載的新設計項目。（3）按照電動機實際運行電流選擇：多用于改造工程。（4）按照轉矩過載能力選擇綜上所述，根據(jù)實際工程情況， 以適當?shù)姆椒ㄟx擇變頻器規(guī)格很重要。 選擇結果 多數(shù)情況下變頻器標稱功率和電動機匹配， 少數(shù)情況需要放大。 所以，籠統(tǒng)的認為放 大一級功率選擇變頻器是沒有錯的想法， 但會造成浪費。 總的來說從生產(chǎn)成本

15、來作合 適的選擇 3。224 VS 一 616G5通用變頻器電梯的調度要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)、 動態(tài)性能外， 他的舒適度指標往往是 選擇中的一項重要內容。 本設計中拖動調速系統(tǒng)的關鍵在于保證電梯按理想的給定速 度曲線運行，以改善電梯運行的舒適感 ;另外，由于電梯在建筑物內的耗電量占建筑 物總用電量的相當比例，因此，電梯節(jié)約用電日益受到重視?？紤]以上各種因素，本設計選用安川 VS616G5 型全數(shù)字變頻器。 它具有磁通矢量控制、 轉差補償、 負載轉矩自適應等一系列先進功能， 可以最大 限度地提高電機功率因數(shù)和電機效率， 同時降低了電機運行損耗， 特別適合電梯類負 載頻繁變化的場合。另外， V

16、S616G5 變頻器的啟動、制動具有可任意調節(jié)的 S 曲線和零頻仍可輸 出 150%力矩的特點，配以高精度的旋轉編碼器，控制精度可達0.01 0.02%，使得電梯運行舒適感好，零速抱閘，平層精度高。無須配專用電機，可自學習所配電機的 各個參數(shù)，精確控制任何品牌的電機。采用高性能工 GBT，載波頻率20KHZ，從而 使變頻器輸出一個不失真的正弦流波形，使電機始終運行于靜噪音狀態(tài)。VS616G5 型變頻器是安川電機公司面向世界推出的 21 世紀通用型變頻器。 這 種變頻器不僅考慮了 V/f 控制，而且還實現(xiàn)了矢量控制，通過其本身的自動調諧功能 和無速度傳感器電流矢量控制，很容易得到高起動轉矩和較高

17、的調速范圍 4,5 。VS616G5 變頻器的特點如下：（1）包括電流矢量控制在內的四種控制方式均實現(xiàn)了標準化。（2）有豐富的內藏和選擇功能。（3）由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。（4）保護功能完善、維修性能好。（5）通過 LCD 操作裝置，可提高操作性能。通用變頻器 VS616G5 可直接控制交流異步電動機的電流，使電動機保持較高 的輸出轉矩； 它適合用于各種使用場合， 可以低速下實現(xiàn)平穩(wěn)起動并且極其精確地運 行，其自動調整功能可使各種電動機達到高性能的控制。 V 616G5將U/f控制、矢 量控制、閉環(huán) U/f 控制、閉環(huán)矢量控制四種控制方式融為一體，其中閉環(huán)矢量控制是 最適

18、合電梯控制要求的。2.2.5 變頻器自學習功能的使用為了使變頻器工作在最佳狀態(tài)， 在完成參數(shù)設置后， 需使變頻器對所驅動的電動 機進行自學習，而 616G5 就具有曳引機參數(shù)自學習的功能，其方法是 :將曳引機制動 輪和電機軸脫離， 使電動機處于空載狀態(tài)， 然后啟動電動機， 讓變頻器自動識別并存 儲電動機有關參數(shù)，變頻器將根據(jù)識別到的結果調整控制算法中的有關參數(shù)。顯然， 這一組自學習到的參數(shù)， 是和變頻器匹配的最佳參數(shù)， 使變頻器能對該電動機進行最 佳控制 6。2.2.6 電梯調速系統(tǒng)中使用 VS 一 616G5 型通用變頻器通用變頻器 VS616G5 可直接控制交流異步電動機的電流，使電動機保

19、持較高 的輸出轉矩 ;它適合用于各種使用場合，可以低速下實現(xiàn)平穩(wěn)起動并且極其精確地運 行，其自動調整功能可使各種電動機達到高性能的控制。 VS616G5 將 U/f 控制、矢 量控制、閉環(huán) U/f 控制、閉環(huán)矢量控制四種控制方式融為一體，其中閉環(huán)矢量控制是 最適合電梯控制要求的。變頻器的配置及容量選擇VS616G5變頻器用在電梯調速系統(tǒng)中時，必須配PG卡及旋轉編碼器，以供電 動機測速及反饋。 旋轉編碼器和電動機同軸連接， 對電動機進行測速。 旋轉編碼器輸 出A、B、兩相脈沖，當A相脈沖超前B相脈沖90°時，可認為電動機處于正轉狀 態(tài)。當 A 相脈沖滯后于 B 相脈沖 90°

20、時可認為電動機處于反轉狀態(tài)，旋轉編碼器根 據(jù) AB 相脈沖的相序，可判斷電動機旋轉方向，并根據(jù) AB 脈沖的頻率 （或周期）測得 電動機的轉速。旋轉編碼器將此脈沖輸出給 PG卡，PG卡再將此反饋信號送給616G5 內部，以便進行運算調節(jié)VS616G5用在電梯調速系統(tǒng)中時，還必須配置制動電阻。當電梯減速運行時， 電動機處于發(fā)電狀態(tài)， 向變頻器回饋電能。 這時同步轉速下降， 交直交變頻器的 直流部分電壓升高，制動電阻的作用就是消耗回饋電能。抑制直流電壓升高。除PG卡和制動電阻外。VS616G5還需要配置600脈沖旋轉編碼器和電梯運行 曲線輸入板 （可選配）。其容量可選 1:1 配置，即電動機容量和

21、變頻器容量相等。最好 采用大一數(shù)量級選配，即 11kw電動機，選15kw的變頻器，15kw電動機選，18kw 的變頻器7。第 3 章 PLC 控制系統(tǒng)的硬件及軟件開發(fā)3.1 PLC 控制系統(tǒng)的硬件設計電梯 PLC 的控制系統(tǒng)和其他類型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號控制系統(tǒng)和拖 動控制系統(tǒng)兩部分組成如圖 3.1。主要硬件包括 PLC 主機及擴展、機械系統(tǒng)、轎廂操 縱盤、廳外呼梯盤、指層器、門機、調速裝置和主拖動系統(tǒng)等。系統(tǒng)控制核心為 PLC 主機、操縱盤、呼梯盤、井道及安全保護信號通過 PLC輸入接口送入PLC，存儲在 存儲器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號，向拖動和門機控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號。運行方式選

22、擇運行控制信號安全保護信號呼梯信號指令內指令信號外指令信號光電脈沖輸輸入PLC出接接口口樓層指示運行方向指令呼梯鈴開關門控制開關門信號門取或平層信號拖動控制系統(tǒng)圖3.1電梯PLC信號控制系統(tǒng)框圖電梯控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能（1）一臺電機控制上升和下降，各層設上 /下呼叫開關（最頂層和起始層只設一 只）。（2）電梯到位后，具有手動或自動開門關門功能。（3）電梯內設有方向指示燈及電梯當前層號指示燈及層樓指令鍵，警鈴風扇及 照明按鍵。（4）待客自動開門，當電梯在某層停梯待客時，按下層外召喚按鈕，應能自動 開門。自動關門待客。當完成全部轎廂內指令，又無層外呼梯信號時，電梯應自動關 門在調定時間內自動關閉轎廂

23、照明。（5） 自動關門和提早關門，在一般情況下，電梯停站46S應能自動關門；在延 時時間內，若按下關門按鈕，門將不經(jīng)延時提前實現(xiàn)關門動作。（6）按鈕開門。在開關過程中或門關閉后，電梯啟動前，按下操縱盤上開關按 鈕，門將打開。（7）內指令記憶。當轎廂內操縱盤上有多個選層指令時，電梯應能按順序?？?車門，并能至調定時間，自動確定運行方向。（8）自動定向，當轎廂內操縱盤選層指令相對和電梯位置具有不同方向時，電 梯應能按先入為主的原則， 自動確定運行方向。 自動換向， 當電梯完成全部順向指令 后，應能自動換向，應答相反方向的信號。（9）呼梯記憶和順向截停。電梯在運行中應能一記憶層外的呼梯信號，對符合

24、運行方向的召喚，應能自動逐一?？繎稹＃?0）自動返基站。 當電梯設有基站時， 電梯在完成全部指令后， 自動駛回基站， 停機待客。電梯的操作方法：單臺電梯的操作方式有手柄操縱控制、 按鈕控制、 信號控制和集選控制等。 在乘 客電梯中幾乎全部采用集選控制方式。1）單轎廂下集選控制：登記所有轎廂和廳門下行召喚 ;轎廂上行時，只答應轎廂 召喚，直至最高層；自動改變運行方向為下行，應答廳門下行召喚。2）單轎廂全集選： 登記所有廳門和轎廂召喚； 上行時順應答轎廂和廳門上召喚， 直至最高層自動反向應答下行召喚和轎廂召喚。系統(tǒng)采用全集選操作方式。3.1.2 電梯的速度給定曲線為了滿足舒適感， 提高運輸效率及

25、正確平層要求， 電梯的速度給定曲線是一個關 鍵環(huán)節(jié)。 人們對于速度變化的敏感度主要是加速度的變化， 舒適感就意味著要平滑的 加速和減速。為了獲得良好的舒適感，將電梯的起制動速度曲線設計成由兩段拋物線 （S 曲線 ） 及一段直線構成， 而這一曲線形狀的構成及改變， 則是由加速度斜率及 S 曲線變化率 決定的。加速斜率是以速度給定從 0 加速到 1000 轉/分所需要的時間來定義的。其意 義為加速度由 0 加速到 1000轉/秒所需要的時間。 因此通過改變起動加速時間可獲得 不同的起動曲線斜率。增大加速時間值起動曲線變緩，反之，起動曲線變急。同理， 增加 S 曲線變化率起動曲線彎曲部分變緩，反之，

26、起動曲線彎曲部分變急。而 S 曲 線變化率的變化，也可通過改變 S 曲線起始、終了加速時間來實現(xiàn)， 系統(tǒng)采用的 616G5 變頻器就具有S曲線加速時間設定功能，故將加速時間和 S曲線加速時間配合調整， 即可獲得理想的起動曲線。 同理，制動曲線也可按此方法調整。 理想的電梯速度給定 曲線如圖 3.2 所示，圖中 a 為加速度， v 為速度。在0t3,時間內加速啟動階段，其中Otl和t2t3，時間內為拋物線速度曲線，在 tit2時間內為直線速度曲線；t3t4時間內為穩(wěn)速運行階段：t4T時間內為減速制動階 段。減速制動階段速度曲線和加速起動階段相對稱0電梯的工作特點是頻繁起制動，為了提高工作效率、改

27、善舒適感，要求電梯能平 滑減速至速度為零時，準確平層，即“無速停車抱閘”，不要出現(xiàn)爬行現(xiàn)象或低速抱 閘，即直接停止，要做到這一點關鍵是準確發(fā)出減速信號， 在接近層樓面時按距離精 確的自動矯正速度給定曲線。系統(tǒng)采用旋轉編碼器檢測轎廂位置，只要電梯一運行， 計算器就可以精確地確定走過的距離，到達和減速點相應的預制數(shù)時即可發(fā)出減速命 令。不論哪種方式產(chǎn)生的減速命令，由于負載的變化、電網(wǎng)波動、鋼絲繩打滑等，都會使減速過程不符合平層技術要求，為此一般在離層樓100200mm處需設置一個平層矯正器，以確保平層的長期準確性。3.1.3 I/O點的分配設計七層的電梯，根據(jù)需要控制的開關，設備大約有52個輸入點

28、，34個輸出點如表3.1,表 3.2, 表 3.3, 表 3.2o表3.1輸入部分X0，X1咼速計算器輸入端X20消防開關X2硬件復位X21變頻器故障信號X3開門關門X22紅外線傳感開關X4有、無司機操作方式轉換X23急停按鈕X5轎廂門鎖X24變頻器運轉”信號X6開門限位開關X25變頻器故障信號X7關門限位開關X26,X27轎內、轎頂檢修X10超載觸電X30X36轎內指令通道X11直駛開關X40X46廳門鎖X12檢修開關X50X5516層召喚按鈕X13精火按鈕X56,X57上、下限位開關X14關門開關X60X6527層下召喚按鈕X15轎內檢修向上運行按鈕X66,X67上、下行強迫換速開關X16

29、轎內檢修向下運行按鈕X17底層要是開關表3.2中間繼電器表Y0上行接觸器Y10Y16電梯運行位置指示燈Y1下行接觸器Y20Y26內選指示燈Y2開門繼電器Y30Y3516層上召喚信號指示燈Y3關門繼電器Y40Y4527層下召喚信號指示燈Y4換速信號繼電器Y6平層停車繼電器Y5點動檢修繼電器Y7蜂鳴器3.2電梯的軟件設計321軟件設計特點由于電梯的運行是根據(jù)樓層和轎廂的呼叫信號、 行程信號進行控制，而樓層和轎 廂的呼叫是隨機的，因此，系統(tǒng)控制采用隨機邏輯控制。即在以順序邏輯控制實現(xiàn)電表3.3輸出部分M0M6樓層位置信號通道M73檢修定上向信號通道M10M16轎內指令登記信號通道M74檢修疋下向信號

30、通道M20M26選層信號通道M75人員進出紅外線信號通道M30M36呼梯信號通道M80上行前沿微分通道M40M45上召喚信號登記通道M81下行前沿微分通道M50M55下召喚信號登記通道M82消防上升沿微分通道M60上召喚直駛和反向信號M83消防下降沿微分通道M61下召喚直駛和反向信號M84門連鎖信號通道M62上仃順向截梯M85消防員專用信號M63下行順向截梯M86消防運行繼電器M64電梯運行狀態(tài)M56無司機啟動運行信號M65順向截梯M57檢修狀態(tài)信號通道M66反向截梯M70本層開門中間信號通道M67換速信號通道M71定上向信號通道M68平層中間繼電器M72疋下向信號通道M69關門信號通道M76

31、M78高速計數(shù)器輸出通道表3.4其他時TO開門限位開關失效，定時使開門停間T1定時斷開紅外線檢測回路繼T2自動關門定時電T3關門限位失效，定時使關門停器T4自動開門定時特殊M8000監(jiān)控PLC操作狀態(tài)功能M8005備用電池失效位ON繼電器M8011M8013產(chǎn)生0.01S,0.1S,1S時鐘脈沖計算器告訴計算器C251梯的基本控制要求的基礎上，根據(jù)隨機的輸入信號，以及電梯的相應狀態(tài)適時的控制 電梯的運行。另外，轎廂的位置是由脈沖編碼器的脈沖數(shù)確定，并送 PLC的計數(shù)器 來進行控制。同時，每層樓設置一個接近開關用于檢測系統(tǒng)的樓層信號。系統(tǒng)的軟件設計有如下幾個特點：（1）采用優(yōu)先級隊列。根據(jù)電梯所

32、處的位置和運行方向，在編程中，采用了四 個優(yōu)先級隊列，即上行優(yōu)先級隊列、上行次優(yōu)先級隊列、下行優(yōu)先級隊列、下行次優(yōu) 先級隊列。其中，上行優(yōu)先級隊列為電梯向上運行時，在電梯所處位置以上樓層所發(fā) 出的向上運行的呼叫信號， 該呼叫信號所對應的樓層所具有的脈沖數(shù)存放的寄存器所 構成的隊列。 控制系統(tǒng)在電梯運行中實時排列的四個優(yōu)先級隊列。 為實現(xiàn)隨機邏輯控 制提供了基礎。（2）采用先進先出隊列。根據(jù)電梯的運行方向，將同向的優(yōu)先級隊列中的非零 單元 （有呼叫時此單元為非零單元；無呼叫時則此單元為零 ）送入寄存器隊列，我們利 用先進先出讀出指令，將第一個單元中數(shù)據(jù)送入比較寄存器。（3）采用隨機邏輯控制。當電

33、梯以某一運行方向接近某樓層的減速位置時，判 別該樓層是否有同向的呼叫信號， 如有，將相應的寄存器的脈沖數(shù)和比較寄存器進行 比較，如相同，則在該樓層減速停車；如果不相同，則將該寄存器數(shù)據(jù)送入比較寄存 器，并將原比較寄存器數(shù)據(jù)保存，執(zhí)行該樓層的減速停車。該動作完畢后，將被保存 的數(shù)據(jù)重新送入比較寄存器，以實現(xiàn)隨機邏輯控制。（ 4）采用軟件顯示。系統(tǒng)利用行程判斷樓層，并轉化成 BCD 碼輸出，通過硬件 接口電路以 LED 顯示。（ 5）對變頻器的控制， PLC 根據(jù)隨機邏輯控制的要求，可向變頻器發(fā)出正向運 行、反向運行、 減速以及制動信號， 再由變頻器根據(jù)一定的控制規(guī)律和控制算法來控 制電機。同時，

34、當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時， PLC 向變頻器發(fā)出信號。3.2.2 軟件設計流程系統(tǒng)的軟件主程序流程圖如圖 3.1 所示：系統(tǒng)的樓層顯示程序流程圖如圖 3.2 所示：3.2.3 電梯的內指令、外召喚信號的登記、消除及顯示回路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上電初始化 4等待確認本層和目標層Y是否廳外呼叫Y* 電梯選向1是否同層?*電梯啟動電梯高速運行樓層檢測NY電梯減速平層檢測是否目標層N4亠電梯加速Y是否轎廂呼叫Y強制工作是否強制工作是否完成電梯制動開門延時NY送入七層數(shù)碼管顯示樓層

35、檢測樓層是否改變關門停止是否停止運行圖3.1電梯控制土程序流程圖信號保持圖3.2樓層顯示程序流程圖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和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)下指令信號不予登一 記，登一記的信號即刻消號。（1）內指令信號處理內指令登一記信號。如有人想到5層時，按下5層的內指令按鈕，則X34為ON; 若轎廂不在5層，則M4閉點為ON,所以M14為ON，信號被登記；當轎廂到5層 時，M4為閉點為OFF,起消號作用，如圖3.3所示。（2）外召喚信號處理廳外

36、召喚信號同樣需要進行登記， 顯示本層停車信號，此外還具有反向運行保號 功能。當M60或M61為ON時，分別進行上召喚和下召喚信號的直駛和反向運行保 號，如當下行時，丫1為ON，貝U M60為ON ;或上行時丫0為ON，如再按直駛 X11 為ON，貝U M60為ON。此時在運行過程中，上召喚梯形圖中的各層樓信號各點被 M60并聯(lián)，不能起消號作用，因而實現(xiàn)了反向運行和直駛保號功能，如圖3.4所示。VOXII圖3.4外召喚信號處理電梯的選層定向及反向截梯回路電梯的定向是綜合考慮電梯的運行方式、轎內指令、廳外召喚及電梯所處樓層的位置的基礎上，確定電梯的運行方向。選層是在有轎內指令或廳外召喚信號的情況下

37、， 電梯應響應哪個信號；電梯即將到達有轎內指令登記或和電梯運行方向相同的廳外召 喚信號的樓層時，發(fā)出換速信號。在有司機正常運行狀態(tài)下，由轎內指令及電梯所處 的位置來確定電梯的運行方向；在無司機正常運行狀態(tài)下，廳外召喚信號根據(jù)電梯的 所處位置來參和電梯的定向。(1)司機內選定向有司機操作時，X4的開點為OFF,則起動運行信號 M56為OFF,因而M62、M63均為OFF。此時只有內指令信號登一記通道M1OM16能對選層信號通道M20M26對應位置位，而廳外上、下召喚信號登記通道 M40M45、M50M55的信 號不能對選層信號通道M20M26置位。當選層信號通道M20M26中有選層信號后，是定上

38、行方向還是定下行方向取決 于內指令信號在轎廂所在樓層的上方還是下方。即樓層位置信號通道M0M6中某一 位為ON時，其閉點為OFF,將定向梯形圖中選層信號通道 M20M26中的各點分為 兩部分，若選層信號通道M20M26中選層信號的最高位低于樓層位置信號通道M0M6中狀態(tài)為ON的位，則定下方向M72為ON ;反之若選層信號通道 M20M26 中的選層信號位高于樓層位置信號通道 M0M6中狀態(tài)為ON的，則定上方向M71 為ON，如圖3.5所示。M56CM62-0Mil圖3.5司機內選定向(2)無司機內選外呼定向無司機狀態(tài)下X4為ON，當滿足轎廂門鎖X5為ON的條件時，無司機起動運行 信號M56為O

39、N，在停車狀態(tài)下，M62和M63均為ON,所以外召喚信號M40M45、 M50M55中的各位可對選層信號通道置位，發(fā)出選層信號。即可進行定向，其原理 和有司機定向相同。（3）反向截梯無論在有司機或無司機運行狀態(tài)， 對內指令，電梯均需換速平層停車，并且直駛 時只停內選層站，當外召喚方向和電梯運行方向相同時，電梯換速停車，即順向截車； 只有在無司機運行狀態(tài)，電梯才 對反向召喚信號應招服務。當有多個反向呼梯信號 時，先應招最遠的反向呼梯信號，即最遠反向截梯，然后再以順向截車方式應招其他 外召喚信號。外召喚信號的作用主要在于順向截梯和最遠反向截梯。梯形圖中，電梯上行時M62為ON，因而廳外上召喚信號

40、M40M45可對選層信號M20M26置位，M62起 上行順向截梯的作用。同理，M63用于下行順向截梯。反向截梯時，若轎廂向上運行，樓層位置通道 M0M6中數(shù)據(jù)逐位上移，其閉點 為OFF。當呼梯信號通道 M30M36中較高位有外呼信號時，則 M65、M66為ON， M66的閉點為OFF，則M63為OFF,所有下召喚信號不能對選層信號位置位，即反 向呼梯信號不能選層換向停車。在無司機狀態(tài)下，只有當轎廂運行到最高位，M6為ON，其閉點位OFF，信號位置位，則M66開點為OFF，其閉點為ON，M63開點為 ON，下召喚信號才能對選層進行最遠反向截梯，如圖3.6所示。圖3.6順向截梯層樓位置指示PLC輸出端直接和七段數(shù)碼管連接，無需外部硬件譯碼器，由PLC軟件進行