基于PLC的并聯(lián)電梯設計

摘要近年來,隨著電梯技術的不斷開展,電梯控制功能也不斷的提高。作為電梯控制系統(tǒng)中核心器件PLC都具有通訊和聯(lián)網的功能，很容易實現(xiàn)PLC之間的1:1或1：N鏈接功能，通過串行通訊的方式實現(xiàn)PLC之間的數(shù)據(jù)交換與共享。并聯(lián)電梯控制是一種較為復雜的控制方式，兩臺電梯在運行時，PLC共享廳外召喚信號，并以串行通訊的形式將電梯運行狀態(tài)、電梯位置等信息互相傳遞。協(xié)調運行，實現(xiàn)高效、節(jié)能運行。如圖1所示。采用兩臺PLC控制，其中一臺作為主機，另一臺作為從機。主機采集廳外信號并產生運行信息和調度決策，控制本梯運行，并同時將本梯的各種信息傳送給從機，該方法降低了系統(tǒng)硬件本錢，提高了系統(tǒng)的可靠性。AbstractInthispaper,itintroducedthePLCintheparallelelevatercontrol.TwoPLCcontrolparallelelevator,use1:1modetoadoptlinkWay,constitutedthetwo-PLCcontrolsystem,realizingtheex-changeofinformationbyserialcommunication,therealizationoftwoparallelschedulingcontrolofthetwoelevatorimprovedtheoperatingefficiencyoftheelevator,atthesametime,increasedsystemreliability.Keywords:ParallelControlElevatorPLCEnergyConservation.目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第1章緒論11.1課題背景1電梯并聯(lián)控制簡單描述2電梯并聯(lián)控制的前景21.4此課題的研究意義3第2章電梯的結構與原理4電梯簡介4電梯的分類4電梯的結構5電梯的控制系統(tǒng)6第3章電梯的控制方式8電梯的集選控制算法83.2基于PLC的電梯集選控制系統(tǒng)9第4章電梯并聯(lián)調度研究13兩臺電梯并聯(lián)調度算法13兩臺電梯的并聯(lián)調度算法特例16第5章plc控制的雙并聯(lián)電梯系統(tǒng)的設計18歐姆龍PLC18電梯PLC并聯(lián)控制體系結構21電梯雙臺并聯(lián)程序設計25結論42致謝43參考文獻44第1章緒論1.1課題背景電梯作為垂直方向的交通工具，在高層建筑和公共場所已經成為重要的建筑設備而不可或缺。電梯控制系統(tǒng)目前多采兩種方式，一是PLC控制系統(tǒng)，二是微機控制系統(tǒng)。微機控制系統(tǒng)雖然在智能控制方面有較強大的功能，但也存在一定的缺乏之處，即抗干擾性差，系統(tǒng)設計較復雜，一般維修人員難以掌握其維修技術，這些都限制了微機控制系統(tǒng)應用的廣泛性。而PLC主從式通信的電梯并聯(lián)控制系統(tǒng)由于運行可靠，容易實現(xiàn)，使用維修方便，抗干擾性強等優(yōu)越性，成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。PLC是以微處理器為核心，把自動化技術、計算機技術、通信技術融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置，它既能改造傳統(tǒng)的機械產品成為機電一體化新一代產品，又適用于生產過程控制，憑借其卓越的可靠性、抗干擾性和可編程性，目前已被廣泛應用于各種生產機械和生產過程的自動控制中。本設計就是在用PLC控制變頻調速，在不增加硬件設備的條件下，實現(xiàn)電流、速度、位移三環(huán)控制。由于電梯拖動技術從直流電動機驅動，到交流單速、交流雙速電動機驅動，到交流調壓調速(ACVV)控制，交流調壓調頻調速(vvvF>控制，使得電梯控制技術不斷成熟，加上電子技術、電子計算機技術、自動控制技術在電梯中的廣泛應用，使電梯運行的可靠性、平安性、舒適感、平層精度、運行速度、節(jié)能降耗、減少噪聲等方面都有了極大改善。70年代，特別是1973年以來，電梯控制柜的控制電路逐漸從模擬電路向數(shù)字化電路開展，數(shù)字技術顯著提高了電梯的可靠性和運性精度。70年代末到80年代初，高速無齒輪和有齒輪快速電梯都應用微機作為控制的主要部件，而且每部電梯使用的微機不止一部。80年代，大功率晶體管模塊的問世以及微機和數(shù)字調節(jié)技術的不斷成熟，人們利用P9VM(脈寬調節(jié))技術來控制換流器，實現(xiàn)對電梯中交流電動機進行調壓調頻(VVVF)，到達線性調速的目的。自80年代中期，VVVF控制的電梯先后由美國奧的斯、日本三菱等電梯公司相繼開發(fā)并逐步推向市場。90年代，VVVF拖動系統(tǒng)得到較快開展，其許多技術、經濟指標，明顯優(yōu)于其它電梯控制系統(tǒng)。由于變壓變頻調速(VVVF)的良好特點，目前新制造的電梯都實現(xiàn)了調壓調頻調速控制。然而隨著當前高樓大廈涌現(xiàn)，單臺電梯不可能能滿足高樓的人流需求。如果采用多臺電梯單獨運行必然導致資源的極大浪費，電梯群控為滿足這種需求己經在建筑行業(yè)中悄然興起。電梯群控系統(tǒng)(ElevatorGroupControlSystem，簡記為EGCS)采用優(yōu)化的控制策略來協(xié)調多臺電梯的運行，以提高電梯運行效率和效勞質量。電梯并聯(lián)控制簡單描述兩臺電梯并聯(lián)控制或是多臺電梯群控，其最直觀的感覺是兩臺或多臺電梯并排設置并且共享各個層樓的廳外呼梯信號，并能按預定的規(guī)律進行各電梯的自動調度工作。據(jù)一些資料數(shù)據(jù)顯示，電梯并聯(lián)后的運送能力提高了20%~30%左右。減少了電梯因停層而帶來的加減速、開門、關門及等待的時間，因而在上、下班客流量的頂峰時段，乘員候梯和乘梯的時間大大減短。電梯運行實際能量消耗的50%是在減速、加速這段運行過程中。電梯并聯(lián)后，電梯停層數(shù)量的減少很大程度減少電梯運行的電力消耗。電梯并聯(lián)控制的前景由于PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，即“串行〞工作方式，與繼電器控制的“并行〞工作方式不同，克服了繼電器觸點的競爭和時序失配的問題，具有較強的抗干擾能力。PLC把傳統(tǒng)的繼電器控制邏輯變?yōu)槌绦蚩刂七壿?，其內部繼電器可以代替所有用于邏輯控制的中間繼電器，使電梯控制系統(tǒng)的噪聲大大降低，控制柜的體積大大縮小。而且，在電梯的各個控制環(huán)節(jié)大量地使用通信技術，以簡化布線，提高了控制質量。在實際的工程中，雙梯并聯(lián)控制的成功案例已經出現(xiàn)，并受到業(yè)界關注。最早的電梯并聯(lián)的案例是1985年8月，中國迅達上海電梯廠試制成功兩臺并聯(lián)/s高速電梯，安裝在上海交通大學包兆龍圖書館。近年來，隨著電梯行業(yè)的開展，電梯并聯(lián)控制和群控功能也已經成為各種電梯控制器的必備功能，包括采用PLC和各種電梯專用控制板。各個廠家的PLC大多具有本系列PLC之間進行通信、聯(lián)網的功能，如歐姆龍PLC的1：1PLC-LINK或1：N鏈接功能和三菱PLC的1：1鏈接或N：N鏈接，都可以將本公司的PLC通過串行通信的方式進行連接組網，非常簡單地就可以實現(xiàn)PLC之間的數(shù)據(jù)交換與共享。對于電梯專用控制板，如DP-3000系列全電腦控制智能型串行通訊電梯專用控制器，同樣具有并聯(lián)、群控及遠程監(jiān)控功能。在實際應用中，實現(xiàn)電梯的并聯(lián)控制有兩個方向。一是使用一臺PLC控制兩臺電梯，實現(xiàn)雙梯并聯(lián)。二是在兩臺PLC之間使用串行通信方式連接，兩臺PLC共享一局部數(shù)據(jù)存儲區(qū)，進行數(shù)據(jù)交換，從而實現(xiàn)電梯的并聯(lián)運行。其中，第二種方案應用較多，也是本課題的研究方向，其結構原理如圖1-1所示。兩臺PLC共享廳外召喚信號，并以串行通信的形式將電梯運行狀態(tài)、電梯位置等信息互相傳遞。在雙方PLC接到上述信息后便進行廳外呼梯信號的登記與消除，并產生運行決策和調度決策，控制本梯運行，并同時將本梯的各種信息回送給對方PLC，協(xié)調運行。該方法降低了系統(tǒng)硬件本錢，可節(jié)省大量的電纜材料，給電梯的并聯(lián)改造和電梯的維護帶來很大的方便，提高了控制系統(tǒng)的運行效率，節(jié)能效果顯著。廳外召喚廳外召喚變頻器A變頻器BPGMM橋內指令A橋內指令BPG串行通信PLCAPLCB圖1.1電梯并聯(lián)控制系統(tǒng)此課題的研究意義本課題的主要任務是設計一套11層的電梯集選控制程序。在此根底上，應用1：1PLC-LINK通信功能，設計出兩臺電梯并聯(lián)的控制程序。使用歐姆龍兩臺CQM1H型PLC分別控制兩臺電梯的運行，實現(xiàn)兩臺電梯的并聯(lián)控制。兩部電梯在運行時相互協(xié)調，實現(xiàn)高效、節(jié)能的運行目的。電梯并聯(lián)控制是一種較為復雜的控制方式。通過本課題的研究，希望可以找到適合電梯并聯(lián)運行的調度算法，摸索出一套切實可行的電梯并聯(lián)運行的解決方案，能夠在電梯并聯(lián)控制的程序設計方面獲得一些經驗，給其他從事電梯并聯(lián)控制或電梯群控技術研究的企業(yè)和個人提供一些參考和借鑒。第2章電梯的結構與原理電梯簡介電梯，是指動力驅動，利用剛性導軌運行的箱體或者沿固定線路運行的梯級〔踏步〕，進行升降或者平行運送人、貨物的機電設備，包括人〔貨〕電梯、自動扶梯、自動人行道。參考國務院2023年549號令。乘客電梯，為運送乘客設計的電梯，要求有完善的平安設施以及一定的轎內裝飾。載貨電梯，主要為運送貨物而設計，通常有人伴隨的電梯。醫(yī)用電梯，為運送病床、擔架、醫(yī)用車而設計的電梯，轎廂具有長而窄的特點。雜物電梯，供圖書館、辦公樓、飯店運送圖書、文件、食品等設計的電梯。觀光電梯，轎廂壁透明，供乘客觀光用的電梯。車輛電梯，用作裝運車輛的電梯。船舶電梯，船舶上使用的電梯。建筑施工電梯，建筑施工與維修用的電梯。其它類型的電梯，除上述常用電梯外，還有些特殊用途的電梯，如冷庫電梯、防爆電梯、礦井電梯、電站電梯、消防員用電梯、斜行電梯、核島電梯等。按額定速度分類電梯無嚴格的速度分類，中國習慣上按下述方法分類。低速梯，常指低于1.00m/s速度的電梯。中速梯，常指速度在1.00～2.00m/s的電梯。高速梯，常指速度大于2.00m/s的電梯。超高速梯，速度超過5.00m/s的電梯。隨著電梯技術的不斷開展，電梯速度越來越高，區(qū)別高、中、低速電梯的速度限值也在相應地提高。按驅動方式分類交流電梯，用交流感應電動機作為驅動力的電梯。根據(jù)拖動方式又可分為交流單速、交流雙速、交流調壓調速、交流變壓變頻調速等。直流電梯，用直流電動機作為驅動力的電梯。這類電梯的額定速度一般在2.00m/s以上。液壓電梯，一般利用電動泵驅動液體流動，由柱塞使轎廂升降的電梯。齒輪齒條電梯，將導軌加工成齒條，轎廂裝上與齒條嚙合的齒輪，電動機帶動齒輪旋轉使轎廂升降的電梯。螺桿式電梯，將直頂式電梯的柱塞加工成矩形螺紋，再將帶有推力軸承的大螺母安裝于油缸頂，然后通過電機經減速機〔或皮帶〕帶動螺母旋轉，從而使螺桿頂升轎廂上升或下降的電梯。直線電機驅動的電梯，其動力源是直線電機。電梯問世初期，曾用蒸汽機、內燃機作為動力直接驅動電梯，現(xiàn)已根本絕跡。按控制方式分類手柄開關操縱，電梯司機在轎廂內控制操縱盤手柄開關，實現(xiàn)電梯的起動、上升、下降、平層、停止的運行狀態(tài)。按鈕控制電梯：是一種簡單的自動控制電梯，具有自動平層功能，常見有轎外按鈕控制、轎內按鈕控制兩種控制方式。信號控制電梯，這是一種自動控制程度較高的有司機電梯。除具有自動平層，自動開門功能外，尚具有轎廂命令登記，層站召喚登記，自動停層，順向截停和自動換向等功能。集選控制電梯，是一種在信號控制根底上開展起來的全自動控制的電梯，與信號控制的主要區(qū)別在于能實現(xiàn)無司機操縱。并聯(lián)控制電梯，2～3臺電梯的控制線路并聯(lián)起來進行邏輯控制，共用層站外召喚按鈕，電梯本身都具有集選功能。群控電梯，是用微機控制和統(tǒng)一調度多臺集中并列的電梯。群控有梯群的程序控制、梯群智能控制等形式空間機房局部、井道及底坑局部、轎廂局部、層站局部。系統(tǒng)曳引系統(tǒng)：曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動力，使電梯運行。曳引系統(tǒng)主要由曳引機、曳引鋼絲繩，導向輪，反繩輪組成。導向系統(tǒng)：導向系統(tǒng)的主要功能是限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只能沿著導軌作升降運動。導向系統(tǒng)主要由導軌，導靴和導軌架組成。轎廂：轎廂是運送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作局部。轎廂由轎廂架和轎廂體組成。門系統(tǒng)：門系統(tǒng)的主要功能是封住層站入口和轎廂入口。門系統(tǒng)由轎廂門，層門，開門機，門鎖裝置組成。重量平衡系統(tǒng)：系統(tǒng)的主要功能是相對平衡轎廂重量，在電梯工作中能使轎廂與對重間的重量差保持在限額之內，保證電梯的曳引傳動正常。系統(tǒng)主要由對重和重量補償裝置組成。電力拖動系統(tǒng)：電力拖動系統(tǒng)的功能是提供動力，實行電梯速度控制。電力拖動系統(tǒng)由曳引電動機，供電系統(tǒng)，速度反應裝置，電動機調速裝置等組成。電氣控制系統(tǒng)：電氣控制系統(tǒng)的主要功能是對電梯的運行實行操縱和控制。電氣控制系統(tǒng)主要由操縱裝置，位置顯示裝置，控制屏(柜)，平層裝置，選層器等組成。平安保護系統(tǒng)：保證電梯平安使用，防止一切危及人身平安的事故發(fā)生。由電梯限速器、平安鉗、夾繩器、緩沖器、平安觸板、層門門鎖、電梯平安窗、電梯超載限制裝置、限位開關裝置組成。電梯的機械部件電梯的曳引機需要油的潤滑。在曳引機的外罩上有兩個刻度，翻開油嘴查看油應在兩個刻度中間，如果油低于下面的刻度，就表示應該給曳引機加油，如果不加油，電梯長時間的運行就會得不到很好地潤滑，從而導致電梯曳引機和電動機的燒毀。電梯運行時間長了以后應該及時更換油，使曳引機始終保持清爽良好地潤滑。電梯轎廂導靴的清洗和潤滑。眾所周知，導靴在導軌上運行，導靴上面有油杯，要使電梯在運行中不產生磨擦聲就必須定期給油杯加油和清洗導靴，并且應清掃干凈轎廂的衛(wèi)生。電梯廳門和轎門的保養(yǎng)。電梯出現(xiàn)故障一般多在電梯廳門和轎門上，所以應注意廳門、轎門上的保養(yǎng)。一是門的上坎架上該加油地方加油，保持良好潤滑，電梯就不會在運行中和門的開啟中發(fā)出令人不愉快的聲音。注意電梯的平安觸板或光幕型的觸板開關線的檢查，因為電梯開關門的頻率較高，會使開關線受損，這就要求維保人員在每一次工作中必須要檢查，該換的就要提前換，不要讓用戶因門的問題對電梯產品質量產生疑心。電梯的電氣部件電樞神經，電梯的起動、運行和門的開關都由它主宰，所以在日常維保工作中一定要氣部件大致分為控制屏、各平安回路的電器開關等，它是電梯的大腦，是電梯的中把它當做重中之中來對待。在工作中最好不要在控制屏內進行電梯回路的短接。電梯門系統(tǒng)故障時，有人為了圖方便就把電梯的門給短接，以便查找故障，這樣做很危險，短接門出現(xiàn)的事故最多。為什么呢？如果一個人翻開廳門把頭往里面伸，這時電梯恰好往上或往下運行到此處，而廳門被短接電梯就不能停下來，于是事故就極可能發(fā)生。所以我們在日常的維保工作中千萬不要把平安回路給短接了，如果一定要進行短接，就要查明哪個平安部件出了問題，需要短接哪個平安部件，而且保養(yǎng)或急修好了以后，一定要及時把短接線取掉。關于電梯控制系統(tǒng)就是安裝在每臺電梯中采集電梯日常運行數(shù)據(jù)，通過全球無線網絡技術、全球3G網絡技術、互連網技術、SQL數(shù)據(jù)庫保存技術等方式組成電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)，此時系統(tǒng)可以安裝在本地或異地來遠程無線監(jiān)測電梯，使用3G網絡的方式來發(fā)送監(jiān)測的電梯信息，這是新一代的電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)設備，不僅僅能監(jiān)測電梯運行時的異常狀態(tài)，更重要的是電梯工廠及時作出分析并能及時處理問題，同時通過遠程控制來解決問題，小問題無需維保人員，大問題及時安排維保人員進行維護和檢修，這樣更能提高工作效率，全方位、無縫隙、無死角的完美解決和及時的處理。第3章電梯的控制方式集選控制或向下集選控制電梯是一種乘客自己操作的或有時也可由專職司機操作的自動電梯。電梯在底層和頂層分別設有一個向上或向下召喚按鈕，而在其他層站各設有上、下召喚按鈕兩個〔集選控制〕或一個向下召喚按鈕〔向下集選控制〕。轎廂操作箱上那么設有與停站數(shù)相等的相應指令按鈕。當進入轎廂的乘客按下指令按鈕時，指令信號被登記。當?shù)却趯油獾某丝桶聪抡賳景粹o時，召喚信號也被登記。電梯在向上行程中按登記的指令信號和向上召喚信號逐一給予?？浚敝劣羞@些信號登記的最高層站或有向下召喚登記的最低層為止。然后又反向向下按指令及向下召喚信號逐一?？俊Ｃ看瓮？繒r電梯自動進行減速、平層、開門。電梯集選控制的根本原那么是“順向截梯，反向不停，最遠端除外〞。其中，最主要的局部是電梯的選層定向、起動與到站停車功能。選層定向就是在有轎內指令或廳外有向上、向下的召喚信號的情況下，電梯應該響應哪個信號并起動。停車功能即電梯到達轎內指令和廳外指令所指定的樓層，電梯自動減速、停車、開門的功能。電梯的升降的邏輯處理當電梯上升時，如有上升請求應該優(yōu)先滿足，使電梯盡可能保持上升狀態(tài)。下降時也是如此。電梯當前的位置不能用各層的限位開關來表示，應該用電梯的位置指示燈來表示。因為電梯在兩層之間運行時，仍需要保持上升或下降運行狀態(tài)，而電梯的位置顯示燈必須具有連續(xù)顯示的功能。電梯上升的邏輯條件可分如下幾種情況：1.假設電梯處于上升狀態(tài)，只要滿足[AS>LB]OR[AX>LB]OR[AJ>LB]時，電梯將繼續(xù)上升。如果三個條件全不滿足，那么電梯處于下降或停止狀態(tài)。其中：AS是電梯廳外上召喚請求按鈕，AX是電梯廳外下召喚請求按鈕，AJ是轎內請求按鈕，LB是電梯轎廂的現(xiàn)行位置。除非電梯滿足停止條件，那么必須先讓電梯停止，消除該層的請求指令，再來根據(jù)上述條件判斷電梯是否繼續(xù)上行。2.假設電梯處于下降狀態(tài)，只要滿足巨[AS<LB]OR[AX<LB]OR[AJ<LB]時，電梯將繼續(xù)下降。如果三個條件全不滿足，那么電梯處于上升或停止狀態(tài)。除非電梯滿足停止條件，那么必須先讓電梯停止，消除該層的請求指令，再來判斷電梯此時是否滿足上述的條件，二只要滿足條件電梯繼續(xù)下降。3.假設電梯處于待機狀態(tài)，只要滿足[AS>LB]OR[AX>LB]OR[AJ>LB]時，電梯將進行定向，響應轎內與廳外指令，電梯起動上行。如果三個條件全不滿足，那么電梯處于停止待機狀態(tài)。4.假設電梯處于待機狀態(tài)，只要滿足[AS<LB]OR[AX<LB]OR[AJ<LB]時，電梯將進行定向，響應轎內與廳外指令，電梯起動下行。如果三個條件全不滿足，那么電梯處于停止待機狀態(tài)。由此可見，不管原來是怎樣的狀態(tài)，總要先判斷是否滿足停止邏輯條件，它的優(yōu)先級最高，所以電梯的停止邏輯在電梯的控制程序中分量很大。電梯的邏輯off電梯的停止邏輯關系到電梯到達指定層站是否?？康膯栴}。停止邏輯也是電梯集選控制的一項重要內容。停止邏輯必須使用限位開關，主要是讓電梯一定在限位開關閉合處停止。1.轎內請求指令到i層?？浚娞葸\行到i層后時必須停止。停止邏輯條件為：LBi=AJi=12.當電梯上升運行時，第i層有廳外請求上行指令，電梯運行到i層時，必須停止。停止邏輯條件為：[M=1]AND[LBi=AJi=1]；其中M為曳引電動機;當M=1時電梯上行，M=0時電梯下行。3.電梯上升運行時，第i層有請求下行指令，電梯到達i層時，不一定停止。當該請求在所有的請求指令當中，層次是最高的(即最遠端)，那么電梯運行到該層時響應該指令并停止。如果該請求指令在所有請求指令當中層次不是最高的，那么電梯不響應該請求指令，不在該層停止(反向不停)，先去響應請求層次要求更高的指令信號。停止邏輯條件為：[M=1]AND[AX>AS]AND[AX>AJ]AND[LBi=AJi=1]4.電梯向上運行到最高層時，必須停止。停止邏輯條件為：LBi=1；其中i為最大值。5.電梯下降運行時，第i層有請求下行指令時，電梯下降到i層時，必須停止。停止邏輯條件為：[M=0]AND[LBi=AJi=1]6.在電梯下降運行中，第i層有請求上行指令，當電梯下降運行到該層時，不一定停止。當該請求指令是所有請求指令中，層次最高的，那么電梯運行到該層時停止，響應該指令并向上運行;當該請求指令不是層次最高的，那么電梯將不響應該請求指令，而去執(zhí)行請求層次更高的指令信號。停止邏輯條件為：[M=0]AND[AS>AX]AND[AS>AJ]AND[LBi=AJi=1]7.當電梯運行到最底層時，電梯必須停止(端站返回)。停止邏輯條件為：LBi=1。其中i為最小值。以上為電梯停止的邏輯條件，電梯由上升到下降或由下降到上升都不能直接完成，都要經過停止這一步驟來緩沖完成。基于PLC的電梯集選控制系統(tǒng)20世紀80年代之前我國生產的各類電梯，幾乎都是采用繼電器作為中間過程和管理控制的電梯。繼電器組成的順序控制系統(tǒng)是最早的一種實現(xiàn)電梯控制的方法。電梯繼電器控制系統(tǒng)存在很多的問題，主要有以下幾個：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，故障率高。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擬慢，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。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平安性，經常造成停梯，給乘用人員帶來不便和驚憂。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。繼電器的機電壽命短、動作復位和運行噪音大，根本不適應電梯使用條件和使用環(huán)境的要求，運行效果不能令人滿意。隨著改革開放政策的深化，合資和獨資電梯制造企業(yè)迅速增加，國外一些先進的電子器件和裝置急速涌入我國市場，PLC可編程序控制器)是其中的一種，使我國的電梯控制技術發(fā)生跳躍式進步?？删幊绦蚩刂破魇怯嬎銠C家族中的一員，是為了工業(yè)控制應用而設計制造的。早期的可編程序控制器稱作可編程序邏輯控制器(ProgrammableLogicController)，簡稱PLC，主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術的開展，這種裝置的功能己經大大超過了邏輯控制的范圍，因此今天這種裝置稱作可編程序控制器，簡稱PC。但是為了防止與個人計算機(PersonalComputer)的簡稱PC相混淆，本文仍然將可編程序控制器簡稱為PLC。20世紀90年代初期至90年代末，國內掀起了對電梯繼電器控制進行改造和新型電梯研發(fā)的熱潮。目前國內普遍采用由PLC與變頻器構成的控制系統(tǒng)對舊式的繼電器控制的電梯進行改造，該方案在單梯改造中有許多成熟的案例，特別是國內的中小型的電梯企業(yè)普遍采用了這種“PLC+變頻器〞的控制方式。采用可編程序控制器，根據(jù)電梯繼電器控制的邏輯關系，編寫特性和功能與原有電梯根本一致的軟件程序，改造內容主要是雙速改變頻調速。經過改造過的電梯，控制設備大為簡化，故障率大幅度下降，改造收效十清楚顯，電梯改造的開展勢頭很猛，普及很快。3.2.1基于PLC電梯系統(tǒng)的優(yōu)點1.可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間那么更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。2.配套齊全，功能完善，適用性強PLC開展到今天，已經形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的開展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3.易學易用，深受工程技術人員歡送PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制翻開了方便之門。4.系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經過改變程序改變生產過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產場合。5.體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。電梯變頻技術電梯變頻器是一種專門用于電梯控制的儀器。電梯專用變頻器是中小功率變頻器中的高端產品，它使得電梯效率提高、運行平穩(wěn)、設備壽命延長，結合PLC或微機控制，更顯示無觸點控制的優(yōu)越性：線路簡化、控制靈活、運行可靠、維護和故障監(jiān)測方便。變壓變頻技術的應用電梯是恒轉矩拖動系統(tǒng)，為了獲得最正確的舒適感，在電梯的拖動中一般采用恒轉矩調速方式。而電動機轉矩M=K(U/F)，，其中K為常數(shù)。由此可知，為了獲得恒定轉矩的調速特點，獲得最正確的舒適感，必須保證U/F不變，在變頻的同時按比例供應電動機電壓。這種控制即為變壓變頻(VVVF)控制。變壓變頻拖動在調速過程中從高速到低速都可以保證有限的轉差，電磁損耗小，因此全部調速范圍內效率高，具有寬范圍和較高精度的調速性能。并且在VVVF電梯的啟動和制動過程中，通過均勻地改變電動機供電的頻率和電壓，到達平滑調節(jié)電梯速度的目的，可以獲得良好的乘坐舒適感。變頻矢量控制的應用矢量控制變頻器內部帶有自動電流調節(jié)器即電流反應系統(tǒng)，保證輸出的力矩。通過旋轉編碼器采樣的脈沖作為速度反應。變頻器組成自動速度調節(jié)器(ASR)，通過帶編碼器的矢量控制，逆變器能夠控制滿量程電動機的轉矩脈動量，包括0Hz，使電梯乘坐舒適，平層精度好。目前這是電梯高性能變頻器主要采用的方式。隨著變頻器性能價格比的提高，交流變頻調速己應用到許多領域，由于變頻調速的諸多優(yōu)點，使得交流變頻調速在電梯行業(yè)也得到廣泛應用。目前，為電梯控制而設計的專用變頻器早己問世，其功能較強，使用靈活，但其價格相對較貴。第4章電梯并聯(lián)調度研究兩臺電梯同時運行，共同享用一套外召喚按鈕和外召喚信號登記顯示以及底樓的消防開關。如果沒有協(xié)調控制好，有可能出現(xiàn)以下情況：某一大樓內并排設置了兩臺電梯均單獨運行、那么當某一層有乘客需向下至底樓，按下兩臺電梯在這一層的兩個召喚按鈕箱中的向下召喚按鈕，那么兩臺電梯均會同時響應而到達該層站。此時可能其中一臺先行到站，把乘客接走，而另外一臺電梯在失去的召喚登記信號后，可能會一下子停在井道任意一處，而沒有準確平層，這是絕對不允許出現(xiàn)的。因此，要使PLC控制兩臺電梯協(xié)調運行，必須滿足一個原那么：當兩臺電梯同時去響應外召喚信號登記時，兩臺電梯自動定向啟動前往相應樓層，當某一臺電梯先行到達指定層樓時，另外一臺電梯必須就近停靠平層，不得懸空在中間。當?shù)讟怯邢佬盘枙r，兩臺電梯必須同時立即下行至底樓開門。根據(jù)以上并聯(lián)調度原那么，在PLC并聯(lián)程序編制過程中，首先將PLC置位，設為主站和從站，分別采集對方梯的樓層位置信號、上下行信號和并聯(lián)允許信號，并和本梯的樓層位置信號相比擬，將比擬結果存入PLC內部中間繼電器；依據(jù)中間繼電器存儲的結果對電梯的上下行，按并聯(lián)調度原那么依次編寫A梯并聯(lián)程序和B梯并聯(lián)程序。兩臺電梯并聯(lián)調度算法電梯并聯(lián)控制從本質上講就是按照預先設定的調配原那么，自動調配某臺電梯去應答某層的廳外召喚信號。這里以兩臺電梯并聯(lián)控制為例電梯并聯(lián)調度原理分析如下,原理如圖4-1所示.1.正常情況下，一臺電梯在底層(基站)待命，稱為基梯，另一臺電梯停留在最后?？康臉菍?，此梯常稱自由梯或稱忙梯。某層有召喚信號，那么忙梯立即定向運行去接某層的乘客，而基梯不予應答。2.兩臺電梯均因轎內指令而到達基站后關門待命時，那么應執(zhí)行“先到先行〞的原那么。例如A’梯先到基站，成為基梯，而B梯后到，那么經一定延時A梯立即啟動運行至事先指定的中間樓層待命，而成為自由梯，B梯那么成為基站梯;或者是兩臺電梯均?？坑谝粚哟龣C，如果有呼梯信號，先到達基站的A梯予以響應，成為忙梯，B梯那么成為基站梯。3.當A梯正在上行時，如其上方出行任何方向的召喚信號，或其下方出現(xiàn)向下的召喚信號，那么由A梯的一周行程中去完成，而B梯留在基站不予應答運行。但如果A梯的下方出現(xiàn)向上召喚信號，那么在基站的B梯應答信號而發(fā)車上行接客，此時B梯也成了忙梯。4.如當A梯正在向下運行時，其上方出現(xiàn)任何向上或向下的召喚信號，那么在基站的B梯應答信號而發(fā)車上行接客。但如A梯下方出現(xiàn)任何方向的召喚信號，那么B梯不予應答而由A梯去完成。5.當A梯正在運行，其他各層樓的廳外召喚信號又很多，但在基站的B梯又不具備發(fā)車條件，而經過30一60秒后，召喚信號仍存在，尚未消除，那么通過延時繼電器而令B梯發(fā)車運行。6.同樣原理，本應A梯應答廳外召喚信號而運行時的，但由于例如電梯門鎖故障而不能運行時，那么也經過30~60秒的延時后而令B梯(基站梯)發(fā)車運行。7.調度原理圖：如以下圖4.1所示:圖4.1.1調度原理圖流程圖如以下圖4.2所示:圖4.2流程圖電氣原理圖：主電路：1、拖動電機主電路：拖動電機的選擇及原理：電梯的種類多種多樣，按拖動系統(tǒng)來分有交流單速/交流雙速拖動電梯、交流調壓調速電梯等等。在此次設計中，我將采用交流電機作為曳引電機，它的優(yōu)點是簡單，經濟，更重要的是舒適感好。備用電機的選擇：備用電機只要選擇和曳引電機一樣的型號即可。如圖4.3所示:圖4.3電氣原理圖2、門電機主電路：門電機的選擇及原理：只要滿足功率要求，門電機選用一般三相異步電動機即可。如圖中所示電動機的正反轉來實現(xiàn)門的開關。兩臺電梯的并聯(lián)調度算法特例電梯對廳外呼梯信號響應的快速性有所改善，但是對于許多特殊情況下的呼梯指令，電梯對其進行響應的快速性仍然不是很好，而且空車運行的情況比擬多，這是由并聯(lián)原那么的固有缺點決定的，單純靠優(yōu)化PLC程序無法根本性的解決這個回題。因此，針對于電梯效勞的快速性問題，出現(xiàn)了很多新型的并聯(lián)調度算法。在實際工程應用中，還有其它幾種并聯(lián)調度方法，如最快響應調度原那么、最短候梯時間調度原那么等等。最快響應調度原那么即就近調度原那么，是比擬兩臺電梯當前位置與廳外呼梯指令位置之間的距離，要求距離小的那臺電梯去應答該外呼指令，但電梯在運行中仍需要遵守順向優(yōu)先的集選原那么。最快響應調度原那么在本質上是一種按距離進行調度的方法。1.最快響應調度原那么的數(shù)學模型在編寫最快響應調度程序之前，應該建立2臺電梯并聯(lián)運行的數(shù)學模型。假設所并聯(lián)的2臺電梯有N層。底層為l層，頂層為N層。先要設定3個變量X、Y、Z。X、Y分別為A、B電梯的運行值。電梯的運行值反映了電梯的運行情況，它和電梯的位置和運行方向有關。設A梯轎廂在1層上行時，X=1;在2層上行時，X=2;在N-1層上行時，X=N-1。同樣的，在N層下行時，X＝-N;在N-1層下行時X=-(N-l);在2層下行時，X＝-2。當電梯停在某層沒有運行方向時，A梯的運行值有2個，分別對應上行和下行時的運行值。設B梯轎廂在1層時上行時，Y＝-1;在2層上行時，Y＝2;在N-1層上行時，Y=N-1。同樣的，在N層下行時，Y=-N。在N-1層下行時，Y＝-(N-l);在2層下行時，Y＝-2。當電梯停在某層沒有運行方向時，B梯的運行值有2個，分別對應上行和下行時的運行值。Z為某一按鈕按下時對應的鍵值。呼梯按鈕的鍵值代表按鈕按下的位置和方向，它和按鈕所在的位置和按鈕的方向有關。設1層至N一1層的上呼按鈕對應的鍵值分別為1、2、3、4、N-2、N-1：N層至2層的下呼按鈕對應的鍵值分別為N、N+l、……、N+(N-3)、N+(N-2)。2.利用數(shù)學模型計算運行分配值當電梯的某個外呼按鈕按下時，鍵值變量Z根據(jù)前面介紹的模型被賦予了1個值，A梯的運行變量X和B梯的運行變量Y分別根據(jù)其所在的位置和運行狀態(tài)對應其運行值。到底這個外呼信號，分配給A梯還是B梯呢?需要進行計算。當電梯的某個外呼按鈕被按下這一事件發(fā)生時，再設置2個變量P、Q。設P＝Z-X，Q＝Z-Y。計算完P、Q后還要進行處理。當P或Q大于(N+N)時，P或Q的值要減去(N+N);當P或Q小于0時，P或Q的值要加上(N+N)。這樣才能保證P、Q的值在0和(N+N)之間，便于運算和比擬。當2臺電梯都有運行方向時，X、Y、P、Q的值是唯一的。當P≤Q時該外呼信號分配給A梯，否那么分配給B梯。當2臺電梯都沒有運行方向或其中1臺沒有運行方向時，X、Y、P、Q的結果可能有2個值，我們取其中較小的值進行比擬。當P≤Q時該外呼信號分配給A梯，否那么分配給B梯。第5章plc控制的雙并聯(lián)電梯系統(tǒng)的設計歐姆龍PLC本設計的對象為11層的兩臺變頻變壓調速電梯。兩臺電梯的硬件完全相同。在設計程須知前，首先必須進行PLC的I/O點的估算，才能進行PLC選型。1.輸入點估算11層電梯的轎內按鈕為11個。廳外上行呼梯按鈕為10個，下行呼梯按鈕為10個。轎門開關按鈕2個，開關門到位傳感器各1個，光幕傳感器1個。消防按鈕1個。上下極限開關各1個。轎廂上光電開關3個，超載傳感器1個，檢修開關1個。變頻器狀態(tài)信號8個，合計為50個左右的輸入點。如果考慮上10%的系統(tǒng)余量，總共需要60個左右的輸入點。廳外七段碼顯示需要9個輸出點，廳外上下行顯示需要2個輸出點，廳外呼梯信號顯示需要20個輸出點。變頻器指令信號大約15個。開關門接觸器2個。轎內指令顯示需要11個輸出點。合計60個輸出點，考慮到10%的系統(tǒng)余量，總共需要72個左右的輸出點。輸入輸出點合計為132個。在綜合考慮各方面的因素后，本課題采用歐姆龍CQM1H-CPU21型PLC作為電梯的控制器。最大支持256個輸入輸出點，CPU單元帶有RS232C通信口，支持1：1PLC-LINK功能。通信最大距離為15m，這對于兩臺電梯并聯(lián)控制已經足夠了。日本歐姆龍公司是世界上生產PLC的著名廠家之一，歐姆龍的大、中、小、微型機各具特色各有所長，在中國市場上的占有率位居前列，在國內用戶中享有較高聲譽。20世紀90年代末期，歐姆龍推出無底板模塊式結構的小型機CQM1H。CQM1H控制I/O點數(shù)最多可達512點，適合中小型系統(tǒng)使用。CQM1H的指令己超過200種，它的速度快，根本指令執(zhí)行時間為0.37知s。CQM1H的DM區(qū)增加很多，雖為小型機，但DM區(qū)可達15.2K。CQM1H共有4種CPU單元(CPUll、21、51、61)，每種CPU單元都帶有16個輸入點(稱為內置輸入點)，有輸入中斷功能，都可接增量式旋轉編碼器進行高速計數(shù)，計數(shù)頻率單相5kHz、兩相2.5kHz。CQM1H還具有高速脈沖輸出功能，標準脈沖輸出可達1kHz。此外，CQM1H-CPU51與CPU61可以使用多種內插板。通過這些內插板，可以實現(xiàn)精確定位、多點高速計數(shù)器輸入、絕對旋轉編碼輸入、模擬量輸入輸出、模擬量設置和連接到標準串行設備的串行通信。CQM1H雖然是小型機，但采用模塊式結構，像中型機一樣，也有A/D、D/A、溫控等特殊功能單元和各種通信單元，可以參加ControllerLink網。另外，CQM1H的CPU單元除CPUll外都自帶RS232C通信口。CQM1H具有1：1PLC-LINK通信功能，通過RS232C通信口可以組成1：1PLC-LINK通信系統(tǒng)。PLC-LINK不占用I/O位，不會減少系統(tǒng)的I/O點數(shù)。在1：1PLC-LINK系統(tǒng)里，兩臺PLC之間可交換幾十個字的數(shù)據(jù)。PLC-LINK系統(tǒng)那么使用自動輪流查詢方法，它不需要特別的指令與程序，只對RS232C通信口進行設置，數(shù)據(jù)交換便可自動完成。兩臺PLC之間通過RS232C口進行1：1PLC-LINK鏈接，一方作為主站，另一方作為從站。2臺PLC通過1：1PLC-LINK鏈接，利用各自的LR數(shù)據(jù)區(qū)交換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)信息共享，其通信系統(tǒng)如圖5.1所示。圖5.11：1PLC-LINK鏈接主站和從站的LR區(qū)分為兩局部，寫入區(qū)和讀出區(qū)，每臺PLC的寫入區(qū)對應另一臺PLC的讀出區(qū)，它的讀出區(qū)對應另一臺PLC的寫入區(qū)。每一方只能向自己的寫入區(qū)寫數(shù)據(jù)，不能向讀出區(qū)寫數(shù)據(jù)。當一方把數(shù)據(jù)寫到寫入區(qū)的某一通道時，另一方讀出區(qū)的相同通道會自動地寫入同一數(shù)據(jù)，PLC從讀出區(qū)讀出另一臺PLC寫入的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了相互之間的數(shù)據(jù)交換。如圖5.2所示圖5.21：1PLC-LINK通信系統(tǒng)1：1PLC-LINK在2臺PLC都上電后自動建立，而與PLC的工作狀態(tài)(編程、監(jiān)控和運行)無關。PLC-LINK系統(tǒng)通過在LR區(qū)建立數(shù)據(jù)鏈接，實現(xiàn)PLC之間的數(shù)據(jù)交換。PLC-LINK系統(tǒng)那么使用自動輪流查詢方法，不需要編程，PLC之間的數(shù)據(jù)交換便可自動完成。這一點對于編寫電梯并聯(lián)程序非常有利，可以最大程度的減少程序的編寫量，減少對原有程序的改寫。232C通信口的連接CQM1H的外設口不能用作1：1PLC-LINK?？墒褂肅PU單元內置的RS232C口過RS232C通信口建立1：1PLC-LINK。CQM1H使用CPU單元建內置RS232C口建立1：1PLC-LINK之前，要在PLC的DM設定區(qū)對通信端口設定參數(shù)。CQM1H建立1：1PLC-LINK時，應將DIP開關的5腳置為OFF，并需要在DM6645中進行設定。使用1：1PLC-LINK時要設置通信模式和鏈接字。設置通信模式時，一臺PLC為主站，另一臺為從站，在主站PLC中設置鏈接字，位11~08僅對主站有效。2臺PLC使用RS232C端口進行1：1PLC-LINK，應該在2臺PLC中分別編寫程序，執(zhí)行程序后，主站PLC把輸入通道IR00l狀態(tài)映射到從站PLC輸出通道IRl00上，同樣，從站PLC把IR00l狀態(tài)映射到主站PLC的IRl00上。2臺PLC進行1：1鏈接通信后，可以看到CPU單元上的通信指示燈COMM閃爍。PLC設置參數(shù)：主站：DM6645：3200(1：1鏈接主站;使用區(qū)LR00~LR15);從站：DM6645：2000(1：1鏈接從站)。其他的設置參數(shù)為缺省值。1：1PLC-LINK數(shù)據(jù)鏈接梯形圖如圖5.3和圖5.4所示。以下特殊標志位與1：1PLC-LINK鏈接通信有關：ARO800~AR0804。其中：AR0800~AR0803為RS232C口錯誤代碼標志位。AR0804為CPU單元內置的RS232C端口通信錯誤標志。當發(fā)生通信錯誤時，AR0804會自動置為ON。同時，由AR0800~AR0803的狀態(tài)可以獲得通信錯誤代碼。圖5.31:1PLC-LINK主站通信梯形圖圖5.41:1PLC-LINK從站通信梯形圖并聯(lián)控制體系結構5-1表輸入點分配00000上強換00105保險斷TD8002107樓上呼指令00001平層00107#26零速檢出002117樓轎內指令00002開門按鈕001091樓上呼指令002127樓下呼指令00003關門按鈕001101樓轎內指令002138樓上呼指令00006門鎖開關001112樓上呼指令002148樓轎內指令00007上限位001122樓轎內指令002158樓下呼指令00008下限位001132樓下呼指令003009樓上呼指令00009檢修/自動001143樓上呼指令003019樓轎內指令00010超載001153樓轎內指令003029樓下呼指令00011消防002003樓下呼指令0030310樓上呼指令00012光幕002014樓上呼指令0030410樓轎內指令00013開門到位002024樓轎內指令0030510樓下呼指令00014關門到位002034樓下呼指令00306平安繼電器00015鑰匙開關002045樓上呼指令0030711樓轎內指令00100零速TD1002055樓轎內指令0030811樓下呼指令00101速度一致TD3002065樓下呼指令00309手動上行00102過流TD5002076樓上呼指令00310手動下行00103過壓TD6002086樓轎內指令003129#運行中00104過載TD7002096樓下呼指令00315下強換表5-2輸出點分配10000TC110204七段碼E103075樓轎內指令10001正轉/停止10205七段碼F103085樓下呼指令10002TC210206七段碼G103096樓上呼指令10003反轉/停止10207七段碼B`103106樓轎內指令10004TC310208七段碼C`103116樓下呼指令100054#異常復位10209上行103127樓上呼指令100073#故障10210下行103137樓轎內指令100096#段2指令102111樓上呼指令103147樓下呼指令100117#點動102121樓轎內指令103158樓上呼指令10100開門繼電器102132樓上呼指令104008樓轎內指令10101關門繼電器102142樓轎內指令104018樓下呼指令10102制動器102152樓下呼指令104029樓上呼指令10103停梯鑰匙103003樓上呼指令104039樓轎內指令10104TC4~TC8103013樓轎內指令104049樓下呼指令10106TC9103023樓下呼指令1040510樓上呼指令10200七段碼A103034樓上呼指令1040610樓轎內指令10201七段碼B103044樓轎內指令1040710樓下呼指令10202七段碼C103054樓下呼指令1040911樓轎內指令10203七段碼D103065樓上呼指令1041011樓下呼指令確定電梯的I/O點之后，需要確定PLC的輸入輸出模塊數(shù)量及型號。電梯對輸入輸出點并沒有特殊要求，因此根本的輸入輸出單元就可以滿足系統(tǒng)的需要。輸入模塊采用3塊CQM1-ID212型16點24V直流輸入單元，連同CPU自帶的16個輸入點，共64個輸入點。輸出模塊采用5塊CQM1-OC222型16點繼電器輸出單元，共80個輸出點。滿足系統(tǒng)的I/O點需要。整個系統(tǒng)共使用了8個輸入輸出模塊，9個輸入輸出通道。CQM1H-CPU21型PLC最大支持11輸入輸出模塊，16個輸入輸出通道，滿足系統(tǒng)要求。在編寫電梯程序之前，必須確定PLC的I/O輸入輸出，以及PLC與變頻器、外部指令信號的接線方法。輸入通道為000~003。輸出通道為100~104。PLC的輸入點主要用于采集電梯的各種輸入信號與指令，如廳外呼梯信號、轎內指令、轎門信號、變頻器的各種輸出信號以及電梯井道內的各種信號。輸入通道的接線如表5-1所示。PLC輸出點主要用于控制變頻器的上下行、給定變頻器的運行頻率、控制電梯門開閉以及各種信號的顯示，包括樓層位置信號及指令信號。輸出點分配如表5-2所示。圖5.5集選控制電梯程序流程圖雙臺并聯(lián)程序設計電梯并聯(lián)程序是在兩臺電梯的集選控制程序的根底上改造而成，因此要編寫并聯(lián)程序，必須先編寫電梯的集選控制程序。兩臺臺電梯綜合處理程序設計電梯的集選控制程序都由幾大局部組成，主要包括電梯運行之前的初始化、廳外召喚指令登記與消除、轎內指令的登記與消除、選層定向、平層?？?、樓層顯示、自動開關門、消防、自動/檢修切換、鑰匙停梯等幾大局部。鑒于本設計的需要，這里主要介紹電梯的集選控制程序主體局部，包括廳外召喚的登記和消號、轎內指令的登記與消號、樓層計數(shù)及顯示、電梯的定向、平層?？康葞状缶植俊＜x控制電梯程序流程圖為圖5.5所示。本設計中樓層信號是通過安裝于每層井道內的隔光板電及轎頂?shù)膫鞲衅鱽韺崿F(xiàn)的。電梯的位置信號一般采用七段碼顯示器進行指示。圖5.6位置指示程序電梯的位置指示(指層)程序如圖5.6所示。圖中的17.01~17.11為1~11層的樓層指示信號，并結合七段碼顯示器，完成電梯的指層功能。電梯的樓層信號時不連續(xù)的，為了保持電梯位置的連續(xù)性，程序中使用保持繼電器HR完成電梯的位置指示功能。電梯在從某層出發(fā)上升或下降時，保持其樓層位置信號，直到到達其鄰層換速時，位置信號才發(fā)生改變。另外，采用保持繼電器是保證在系統(tǒng)斷電后仍然保持原來的狀態(tài)，上電后仍然可以準確地指示電梯的位置。電梯轎內指令的登記的條件是按下要登記的按鈕，假設此時電梯處于正常運行狀態(tài)，而且電梯又不在登記的樓層，那么該登記即為有效。轎內指令登記消除的條件是當電梯正常運行至登記樓層時，登記即被消除。轎內指令登記與消除的程序如圖5.7所示。圖5.7轎內指令的登記與消除1.10、1.12、……、3.07為轎內的指令按鈕，共有11個，對應11個電梯層站。按下轎內指令按鈕后，此指令被登記，即指令按鈕的顯示燈變亮。102.12-104.09為轎內指令顯示。轎內指令登記后，乘客所按下的按鈕內的燈變亮。電梯到達指定樓層后，將轎內指令消除，按鈕燈滅。應當注意的是，轎內指令與電梯的停層位置相同時，不予登記。以1層轎內指令為例，17.01與16.11組成轎內指令的消除功能，即電梯即將到達(已經到達換速點，那么標志位100.09或16.11為ON)或到達1層或者電梯在一層?？繒r(標志位17.01為ON)，1層轎內指令不予登記或消除。轎內指令的登記與消除必須考慮消防與檢修功能。消防狀態(tài)下(16.06為ON)自動返回1層基站，相當于按下前往1樓的轎內指令。檢修狀態(tài)下(0.09為OFF)對轎內指令不予登記，即轎內指令無效。以此類推其他樓層的轎內指令的登記與消除功能。電梯的廳外召喚指令包括向上召喚與向下召喚指令兩局部。與轎內指令相同，必須具備召喚指令登記與消除兩種功能。如圖5.8和圖5.9所示。圖5.8廳外上呼指令的登記與消除圖5.9廳外下呼指令的登記與消除1.09~3.03為1~10層的廳外上升指令按鈕，共10個。102.11~104.05為對應的指令顯示，一般為上向箭頭燈。按下廳外上呼按鈕后，如果電梯滿足上升條件，電擠將響應指令，啟動上行。電梯到達指定樓層后，(17.01~17.10為ON，16.09為ON,16.09為上升換速標志位)消除該指令。廳外召喚信號的登記與消除也必須考慮消防與檢修功能。電梯處狀態(tài)時，廳外呼梯指令無效。(16.08為消防或檢修狀態(tài)的標志位)應該注意的是，電梯具有“本層開門〞功能，即電梯在某層停靠按下此層的向上或向下的廳外呼梯按鈕，那么電梯門自動開門(需要與一起共同完成此項功能)。同理，可以分析廳外向下召喚指令的登記與消除功能。電梯的選層是在有轎內指令或廳外召喚信號的情況下，電梯應響應哪個信號。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根底上，確定電梯的運行方向。電梯的選層定向功能包括轎內指令上行定向、轎內指令下行定向、廳外上呼指令電梯上行定向、廳外下呼指令電梯上行定向、廳外上呼指令電梯下行定向、廳外下呼信號電梯下行定向等多種功能。轎內上行定向功能如圖5.10所示。因為是上行定向，所以沒有使用1樓轎內指令。要實現(xiàn)轎內上行定向，電梯的轎內指令所去的樓層必須高于電梯現(xiàn)在所在的位置，否那么，不能定向。圖中的23.00為轎內上行初始定向。要實現(xiàn)正式上行定向功能(標志位23.01為ON)，必須滿足一定的條件：如電梯未超載(0.10為ON、未處于消防狀態(tài)(0.11為OFF、待機狀態(tài)(101.02為0FF、無轎內下行定向(23.10為OFF)，等等。同理，可以分析轎內下行定向功能。要實現(xiàn)轎內下行定向功能，指令必須低于電梯現(xiàn)在所在的位置。廳外上呼指令電梯上行定向如圖5.11所示。廳外上呼按鈕只有1~10層共十個按鈕，最高的11層不設上呼按鈕。外呼定向程序必須考慮電梯轎內指令高于廳外指令的原那么。要實現(xiàn)廳外上呼電梯上行功能，必須滿足廳外上呼指令高于電梯所在的位置這個必要條件。同理，可以實現(xiàn)廳外下呼上行定向、廳外上呼下行定向、廳外下呼下行定向等其他定向功能。當然，定向功能的實現(xiàn)還必須滿足其它的一些必要條件，如門鎖正常、未處于超載狀態(tài)、處于自動狀態(tài)等。圖5.10轎內上行定向圖5.11廳外上呼上行定向電梯的運行主要是在保證電梯平安回路及門聯(lián)鎖正常工作的前提下，對電梯的啟動加速、穩(wěn)速運行、減速、停車等的控制。限于篇幅，.本文只給出了電梯上行啟動與停止程序。電梯執(zhí)行轎內指令和廳外指令而選層定向后，電梯開始上行或下行，到達目的樓層后減速?？?。程序如圖5.12所示。電梯定向，制動器動作后(220.12為OFF)，PLC給定變頻器的運行頻率(TIM013為ON)，變頻器開始正轉(101.01為ON)，電梯上行。到達目的樓層后，電梯停止(101.01為OFF)。電梯上行、下行、停止程序應該考慮檢修狀態(tài)(0.09為OFF)下手動上下行(3.09為ON)的功能。在檢修狀態(tài)下，一直按下上下行按鈕，那么電梯慢速上行或下行。圖5.13為電梯廳外上下行指示程序。電梯運行中或者完成選層定向后開始運行，廳外上下行指示燈工作。圖5.12電梯上行、下行、停止程序圖5.13電梯運行指示電梯在定向以后，應該啟動上行或下行來響應廳外呼梯指令和轎內指令。102.09為電梯上行;102.10為電梯下行。與之相對應的，100.01為變頻器正轉;100.03為變頻器反轉。在電梯上行運行的梯形圖中，23.03為有上呼指令電梯上行定向;23.05為有下呼指令電梯上行定向;23.00為初始轎內的上行定向。23.10為轎內下行定向。電梯在有上行定向指令后，開始上行運行。23.10保證了轎內指令優(yōu)先于廳外指令。同理，可以分析電梯下行運行的程序。電梯的開關門系統(tǒng)是非常復雜的，如圖5.14所示。包括自動開關門程序與手動開關門程序。圖5.14電梯開門程序圖5.15電梯關門程序開門程序：電梯只有到達指定層站時才能自動開門，即在平層狀態(tài)(0.01為ON)才能開門(101.00為ON)。0.13為開門到位傳感器，電梯門開到位后電梯門電動機停轉。如果電梯沒有啟動運行，乘客可以按動轎內開門按鈕手動翻開電梯門。電梯門光幕或者平安觸板(0.12)保證乘客的平安，只要有乘客進出電梯或者電梯在關門過程中，乘客遮擋光幕或者平安觸板，電梯門自動重新翻開。電梯維護人員可以在廳外使用專用鑰匙(101.03)翻開電梯門。自動開關門程序要考慮消防的情況(0.11為消防按鈕)和本層開門的功能(24.05)。消防狀態(tài)下，電梯只有在返回1層(17.01為ON)后才能開門。在檢修狀態(tài)下，維護人員可以手動翻開電梯門(0.02為手動開門按鈕)。同理，可以分析電梯的關門程序，如圖5.15所示。以上介紹了電梯集選控制的主要程序段，包括的集選功能的主要局部。在此根底上，將1：1PLC-LINK功能加在電梯程序中，實現(xiàn)并聯(lián)控制。兩臺電梯并聯(lián)程序設計雙梯并聯(lián)時，兩臺電梯自身的功能都和單梯一樣。并聯(lián)控制和單梯控制之間最大區(qū)別是對廳外召喚的處理。通常情況下，單梯對廳外召喚處理是根據(jù)集選原那么，即有廳外召喚時控制系統(tǒng)先予以登記，并且依次應答與電梯運行方向相同的廳外召喚，之后電梯自動應答反向召喚。并聯(lián)電梯不但遵守集選原那么，還要遵守并聯(lián)調度原那么。當我們按照一定的并聯(lián)調度原那么編制電梯程序后，通過電梯控制器(PLC)之間的串行通信，進行必要的數(shù)據(jù)交換與處理，就可以到達協(xié)調雙梯運行，到達對兩臺電梯的最優(yōu)控制的目的。在兩臺電梯均能正常運行的情況下，對電梯加并聯(lián)功能，可以不考慮電梯的檢修功能、消防功能、電梯的轎內信號的登記消除等單梯集選功能，這些功能都由單梯程序完成。在編程時，主要需要考慮電梯正常運行時，兩臺電梯的并聯(lián)控制功能。通常情況下，同一建筑內的兩臺電梯的硬件與軟件根本相同。因此，本文中只給出了其中一臺電梯的并聯(lián)程序。并聯(lián)電梯程序流程圖如圖5.16所示。要實現(xiàn)雙梯并聯(lián)調度算法，兩臺電梯的一些必要的信息必須互相傳遞。這些信息包括兩臺電梯的位置信號的互相傳遞、外呼信號的共享、兩臺電梯上升或下降狀態(tài)信號的傳遞。而兩臺電梯的信息在相互傳遞后，兩臺電梯要對這些信息進行處理并做出決定由哪一臺電梯響應外呼指令，即由哪臺電梯發(fā)車是電梯并聯(lián)程序考慮的重點。位置信號的互相傳遞：兩臺電梯并聯(lián)控制時，首先考慮兩臺電梯之間位置信號的傳遞。一般地，在單個電梯的程序里面都有電梯位置信號顯示程序局部，因此，在此根底上，使用1：1PLC-LINK功能，將兩梯的位置信號進行交換。如圖5.1711層的位置信號，同時，這些位置信號必須傳送的另一臺PLC中，作為位置參考。因此程序中使用LR32.01~LR32.11共11個LR繼電器進行電梯位置信號的傳遞。同時，另一臺電梯的位置信號也會傳送到本臺PLC的R02.01~LR02.11。這樣，兩臺電梯的位置信號就實現(xiàn)了相互傳遞。圖5.16并聯(lián)控制電梯程序流程圖圖5.17并聯(lián)時位置信號的傳遞電梯上升與下降信號的互相傳遞：圖5.18上升與下降信號的傳遞LR34.00與LR34.01作為換速標志位傳遞到另一臺電梯，同時，另一臺電梯的換標志位也會傳遞到本梯。LR34.02與LR34.03為電梯上行與下行的標志位，傳遞到另一臺電梯。另一臺電梯的上下行標志位也會傳遞到本梯。如圖5.16所示。電梯并聯(lián)的主要任務就是共享廳外呼梯信號，并對這些信號進行處理，做出邏輯判斷后，由程序指定其中一臺電梯做出響應。因此，對外呼信號的處理是電梯并聯(lián)程序的重要局部。電梯的廳外上呼與下呼指令的登記與消除程序，除了遵守集選控制功能外，還要遵守并聯(lián)調度原那么。首要的一點是一個外呼信號由一臺電梯登記后，不能再由另一臺電梯登記。例如：有二樓廳外上呼指令，A梯正在一樓待機，如果單純按照集選原那么，那么A梯應該登記此指令信號并上行。但是如果B梯正處在上升狀態(tài)且將要到達二樓，那么根據(jù)并聯(lián)調度原那么，A梯不會登記這個廳外呼梯信號。進一步講，如果三樓有上呼信號，A梯有可能登記這個信號，但不一定做出定向而出車上行。如果B梯正處在上升狀態(tài)且未到達二樓或三樓，那么B梯會登記次信號，并繼續(xù)上行。圖5.19廳外上呼指令的共享與處理圖5.20廳外下呼指令的共享與處理要實現(xiàn)上述的功能，PLC就必須將兩臺電梯的運行狀態(tài)，包括轎廂的位置與上下行狀態(tài)做出綜合的判斷。對廳外上呼與下呼的處理程序，如圖5.19和圖5.20所示。其中，LR0.xx與LR2.xx是B梯(或稱為旁梯)的位置信號與上下行狀態(tài)信號，A梯(或稱為本梯)對這些信號進行處理，實現(xiàn)本梯對廳外呼梯信號的登記與消除功能。同樣的，B梯也會對A梯的位置信號與運行狀態(tài)做出處理，實現(xiàn)B梯對廳外呼梯信號的登記與消除功能。當然，對廳外信號進行共享與綜合處理，必須兼顧單梯的檢修功能。對于一般的寫字樓、住宅樓和辦公樓，建筑底層(不包括地下室)，即一樓的客流量是最大的，因此，電梯的基站一般設置在一層。如果電梯處于一層待機狀態(tài)，那么認為電梯處于基站。而且，基站梯只有一個，即使兩臺電梯都在一層，也只有一臺基站梯(或稱為基梯)，并且遵循“先到基站先作基梯〞的原那么。先返回基站的電梯為基梯，另一臺電梯為自由梯。對于采用聯(lián)調度算法的電，基站的設置尤其重要，是電梯并聯(lián)的重要組成局部。基站功能設置的好壞直接關系到電梯并聯(lián)后的運行效率?；驹O置的程序段如圖5.21所示，程序中的LR34.05是A梯基站設置標志位，與B梯基站設置標志位LR2.05互相傳遞，并形成一對制約，共同完成基站的設置。A梯在一層待機時，如果B梯不作基梯，那么A梯作基梯。如果A梯駛出一層，那么取消A梯的基梯功能。如果B梯為基站，A梯即使也在一層，也不能成為基梯。圖5.21基站設置單臺電梯運行時，電梯一般都設置長時間無人使用自動返回一層待命的功能。雙梯并聯(lián)后，一般也要在并聯(lián)電梯中設置自動返回基站的功能。這樣，總有一臺電梯在空閑時，自動返回基站待命，滿足基站客流量較大的需要。應該注意，雖然兩臺電梯都設置了自動返回基站功能，但必須保證只能由一臺電梯自動返回基站，這第五章電梯并聯(lián)控制系統(tǒng)設計一臺電梯就不能返回基站了。要實現(xiàn)自動返回基站的功能，可以設置基站定向功能，電梯在滿足一定條件時，生基站定向，而自動返回基站。實現(xiàn)本梯(A梯)返回基站定向，必須滿足以下幾個條件：(1)必須保證通信正常;(2)旁梯(B梯)正在上行，而本梯正在下行或?？坑诜腔究臻e時，那么本梯應返回基站;(3)兩梯均處于非基站停梯時，那么本梯要返回基站;(4)系統(tǒng)上電時的初始化階，本梯返回基站。以上條件對兩臺電梯均有效。取消返回基站定向的條件為：(1)本梯正在一層待命，己經是基梯;(2)本梯處于檢修或消防狀態(tài);(3)旁梯由于門機故障等原因5.22所示。LR34.06與LR2.06分別為兩臺電梯的基站定向標志位，并構成互鎖，相互制約，保證在空閑時刻，有且只有一臺電梯自動返回基站。圖中的TIM030在電梯門機故障或長時間無法關門時為ON，本文中將此時間設置為60秒，如圖5.22所示。圖5.22自動返回基站程序5.電梯駛出基站功能根據(jù)電梯并聯(lián)調度原那么及數(shù)學算法，如果電梯在一層作為基梯，滿足一定的條件時，電梯才能駛出基站上行?；莩鲕嚦绦蛉鐖D5-23本梯出車標志位。基梯出車需要滿足以下幾個條件：(1)本梯先到基站，如有呼梯指令，先行出車，即“先到先行〞?！?2)旁梯要求本梯出車。(3)通信出錯時，恢復單梯運行，有廳外呼梯信號時，那么本梯出車。圖5.23A梯出車程序6.旁梯駛出基站的功能電梯并聯(lián)時，如果有廳外呼梯信號，同時本梯不具備出車條件，此時就需要旁梯響應此呼梯信號，并出車。根據(jù)電梯并聯(lián)調度原那么，旁梯出車必須滿足一定的條件。(1)本梯無法出車，包括本梯檢修，門機長時間無法關閉等情況。(2)本梯作為基梯，旁梯作為自由梯時，廳外出現(xiàn)任何呼梯信號，旁梯出車。(3)當A梯正在上行時，如果其上方出現(xiàn)任何方向的召喚信號，那么由A梯的一周行程中去完成，而在基站的B梯留在基站不予應答。如果在A梯的下方出現(xiàn)任何方向的召喚信號，那么基梯B應答該信號而發(fā)車。(4)當A梯正在下行時，其上方出現(xiàn)任何方向的召喚信號，那么在基站的B梯應答信號而發(fā)車上行。但如果A梯的下方出現(xiàn)向上的召喚信號，那么B梯應答。旁梯出車程序如圖5.24所示。其中，旁梯出車標志位為LR34.04。102.10為本梯下行標志位，23.02為廳外上呼信號電梯上行定向，23.04為廳外下呼信號電梯上行定向。當本梯下行時，出現(xiàn)了上行定向時，本梯無法響應這些信號，那么由旁梯進行響應。102.09為本梯上行標志位，23.11為廳外下呼信號電梯下行定向，23.13為廳外上呼信號電梯下行定向。當電梯上行時，出現(xiàn)下行定向時，本梯無法響應這些信號，那么由旁梯進行響應。0.09為檢修標志位。TIM030為電梯門機故障或長時間無法關門標志位。圖5.24B梯出車程序通信故障或其他情況的處理程序如圖5.25所示。電梯門機長時間無法關閉(0.06標志位)，設定為60秒，觸發(fā)定時器TIM030。圖5.25通信故障的處