欧姆龙PLC四层电梯的控制.docx

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欧姆龙PLC四层电梯的控制

第二章电梯的概述

随着我国社会经济的迅猛发展，人民物质文化生活水平日益提高，伴随建筑业的发展，为建筑物内提供上下交通运输的电梯工业也在日新月异地发展着。

电梯已不仅是一种生产环节中的重要设备，更是一种人们频繁乘用的交通运输设备。

为了确保电梯正常运行、安全使用，必须要了解电梯、管理电梯、维护好电梯。

2.1电梯的定义

电梯是服务于规定楼层的固定式升降设备。

它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的倾角小于15度的钢性导轨之间。

轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。

它适用于装置在两层以上的建筑内，是输送人员或货物的垂直提升设备的交通工具。

2.2电梯的分类

按用途分类：

（1）客梯代号K为运行乘客而设计的电梯,有完善的安全装置.

（2）货梯代号H为运送货物而设计的电梯,通常有人操作,有必备的安全装置.

　　（3）客货梯代号L主要用作运送乘客,但也可运送货物,它与客梯的区别在于轿厢内部装饰结构不同.

　　（4）病床电梯代号B为运送病床而设计的电梯,具有轿厢长而窄的特点.

　　（5）住宅电梯代号Z供住宅楼使用的电梯,一般采用下集选控制方式,轿厢内部装饰较简单.

　　（6）杂物电梯代号W供图书馆,办公楼,饭店运送图书,文件,食品等.不容许人员进入电梯,结构简单,无乘人必备的安全装置.

　　（7）船舶电梯代号C用于船舶上的电梯,能在船舶摇晃中正常工作.

　　（8）观光电梯代号G轿厢壁透明供乘客观光之用.

按驱动系统分类：

（1）交流电梯曳引电动机是交流电机.

　　当电机是单速时,称为交流单速电梯

　　当电机是双速时,称为交流双速电梯

　　当电机具有调压调速装置时,称为交流调速电梯.

　　当电机具有调压调频调速装置时,称为变频调速电梯.

（2）直流电梯曳引电动机是直流电机

　　分为直流有齿和直流无齿电梯.

　　（3）液压电梯靠液压传动的电梯,分为柱塞直顶式和柱塞侧置式.

　　（4）齿轮齿条式电梯（一般为工程电梯）

按操作控制方式分类

（1）门外按钮控制小型杂物电梯

（2）内外按钮控制自动门电梯

该电梯是一种乘客自己操作的电梯，电梯在各层站分别设有一个召唤按钮。

轿厢操作箱上则设有与停站数相等的相应的指令按钮，某一层等待电梯的乘客按下召唤按钮，就能使不被占用的轿厢到来，电梯停靠时立即自动开门，乘客进入轿厢后，按下他要去的楼层的指令按钮，电梯就自动关门，自动行驶到该站。

每次停靠时，电梯自动进行减速、平层、开门。

（3）集选控制电梯

该电梯是一种乘客自己操作或有时也可以有专职司机操作的自动电梯。

电梯在底层和顶层分别设有一个向上或向下的，而在其它层站设有向上、下两个召唤按钮。

集选控制轿厢操作箱上则设有与停站数相等的相应的指令按钮，当进入轿厢的乘客按下指令按钮，指令信号就被登记。

电梯在向上过程中按登记的指令信号和向上召唤信号逐一停靠，直到有这些信号登记的最高层站和有向下召唤登记的最底层为止，然后又反向向下安置指令及向下召唤信号逐一停靠。

每次停靠时电梯自动进行减速、平层、开门。

2.3电梯的主要机械部件

1、轿厢2、电梯门3、开关门机构4、层门门锁5、机械安全装置

电梯中限速器、安全钳装置是十分重要的机械安全保护装置。

它的作用在于：

因机械或电气的某种原因，例如断绳或失控使电梯超速下降时当下降速度达到一定限值时，将轿厢擎停在导轨上。

不论是限速器还是安全钳都不能单独完成上述任务。

上述任务的完成是靠它们的配合动作来完成的。

下图是电梯的基本结构剖视图及机械部件说明：

1-减速箱；2-曳引轮；

3-曳引机底座；4-导向轮；

5-限速器；　　　　　6-机座；

7-导轨支架；　　　　8-曳引钢丝绳；

9-开关碰铁；　　　10-紧急终端开关；

11-导靴；　　　　　12-轿架；

13-轿门；　　　　　14-安全钳；

15-导轨；　　　　　16-绳头组合；

17-对重；　　　　　18-补偿链；

19-补偿链导轮；　　20-张紧装置；

21-缓冲器；　　　　22-底坑；

23-层门；　　　　　24-呼梯盒；

25-层楼指示灯；　　26-随行电缆；

27-轿壁；　　　　　28-轿内操纵箱；

29-开门机；　　　　30-井道传感器；

31-电源开关；32-控制柜；

33-曳引电机；　　　34-制动器

第三章电梯控制的原理与实现

3.1设计要求

1、当轿厢停在1F（1楼）或2F、3F、4F，如果5F有呼叫，则轿厢上升到5F；

2、当轿厢停在2F（2楼）或、3F、4F、5F如果1F有呼叫，则轿厢上升到1F；

3、当轿厢停在1F（1楼），2F、3F、4F、5F均有人呼叫，则轿厢先到2F，停8S后继续上升，每层均停8S，直至5F；

4、当轿厢停在5F（5楼），1F、2F、3F、4F均有人呼叫，则轿厢先到4F，停8S后继续下降，每层均停8S，直至1F；

5、在轿厢运行途中，如果有多个呼叫，则优先响应与当前运动方向相同的就近楼层，对反方向的呼叫进行记忆，待轿厢返回时就近停车；

6、在各个楼层之间的运行时间应少于10S，否则认为发生故障，应发出报警信号；

7、电梯的运行方向指示；

8、用数码管显示轿厢所在的楼层；

9、在轿厢运行期间不能开门；

10、轿厢不关门不允许运行。

3.2电梯控制系统构成

电梯控制系统主要由变频调速主回路、输入输出单元以及PLC单元构成，由如图2所示，PLC用来完成对电梯曳引电机及开关门机的起动，停止，运行方向，楼层显示，安全保护等指令信号进行管理和控制功能。

图2电梯控制系统原理图

3.3电梯的工作原理及功能要求

3.3.1变频调速回路

变频调速主回路由三相交流输入、变频调速驱动、曳引机和制动单元构成.三相电源R、S、T经接线端子进入变频器为其主回路和控制回路供电，输出端为两相电接电动机的快速绕组，外接制动单元减少了制动时间，加快制动过程。

旋转编码器用来检测电梯的运行速度和运行方向，变频器将实际速度与变频器内部的给定速度相比较，从而调节变频器的输出频率及电压，使电梯的实际速度跟随变频器内部的给定速度，达到调节电梯速度的目的。

变频器输入信号为：

上、下行方向指令，低速、高速、检修速度编码指令。

3.3.2输入输出回路

输入输出单元为PLC的I/O接口部分，主要由厅外呼叫、轿箱内选层、楼层及方向指示、开关门、井道内的上下平层、上下强迫换速开关、门锁、安全保护继电器、检修、消防、泊梯、称重等单元构成。

（1）输入单元为：

厅外呼叫单元，用来对各层站的厅外召唤信号进行登记、记忆和消除；轿箱内选层单元，负责对预选楼层指令的登记、消除和指示；开关门按钮，输入PLC控制轿门的开闭（厅门也同时动作）；上下平层装置，用来保证电梯轿箱在各层停靠时准确平层；上下限强迫换速开关，用于保护电梯的高速运行安全，避免电梯出现冲顶或蹲底事故，当电梯到达上下端站时，装在轿厢边的上下限强迫换速开关打板，信号输入PLC，PLC发出换速信号强迫电梯减速运行到平层位置；门锁装置（或轿门和厅门联锁保护装置），轿门闭合和各厅门闭合上锁是电梯正常起动运行的前提；安全回路，通常包括轿内急停开关、轿顶内急停开关、安全钳开关、限速器断绳开关、限速器超速开关、底坑急停开关、相序保护继电器、上下限极限开关等；检修、消防和泊梯，检修、消防和泊梯为电梯的三种运行方式，检修运行为电梯检修时的慢速运行方式，消防运行有消防返回基站和消防员专用两种运行状态，泊梯状态，消除内选和外呼信号，自动返回泊梯层、关门并断电；称重单元，用来检测轿厢负荷，判断电梯处于欠载、满载或超载状态，然后输出数字信号给PLC，根据负载情况进行起动力矩补偿，使电梯运行平稳。

（2）输出单元为：

楼层及方向指示单元，包括电梯上下行方向指示灯、层楼指示灯以及报站钟等，目前的方向及层楼指示灯主要有七段码显示方式和点阵显示方式，本系统为七段码显示方式；开关门单元，用于控制电梯的厅门和轿门的打开和关闭，在自动定向完成或电梯平稳停靠后，PLC给出相关指令，完成开关门动作。

3.4输入输出点分配

I/O口分配表

输入端口

输出端口

名称

地址

代号

名称

地址

代号

启动

0.00

SB0

电梯上行

1.00

KM1

停止

0.01

SB1

电梯下行

1.01

KM2

一楼限位开关

0.02

SB2

电梯开门

1.02

KM3

二楼限位开关

0.03

SB3

电梯关门

1.03

KM4

三楼限位开关

0.04

SB4

电梯上行指示

1.04

KM5

四楼限位开关

0.05

SB5

电梯下行指示

1.05

KM6

一楼外上呼叫

0.06

SB6

一楼外呼上指示

1.06

KM7

二楼外上呼叫

0.07

SB7

二楼外呼上指示

1.07

KM8

二楼外下呼叫

0.08

SB8

二楼外呼下指示

1.08

KM9

三楼外上呼叫

0.09

SB9

三楼外呼上指示

1.09

KM10

三楼外下呼叫

0.10

SB10

三楼外呼下指示

1.10

KM11

四楼外下呼叫

0.11

SB11

四楼外乎下指示

1.11

KM12

内选层1

0.12

SB12

内选1楼指示

1.12

KM13

内选层2

0.13

SB13

内选2楼指示

1.13

KM14

内选层3

0.14

SB14

内选3楼指示

1.14

KM15

内选层4

0.15

SB15

内选4楼指示

1.15

KM16

内选开门

2.00

SB16

数码管a段

6.00

Show_a

内选关门

2.01

SB17

数码管b段

6.01

Show_b

开门到位

2.02

SB18

数码管c段

6.02

Show_c

关门到位

2.03

SB19

数码管d段

6.03

Show_d

数码管e段

6.04

Show_e

数码管f段

6.05

Show_f

数码管g段

6.06

Show_g

表1I/O分配表

3.4.1控制系统程序设计

根据电梯的工作原理与功能要求以及输入/输出点的地址分配表，来绘制电梯的程序流程图。

和设计电梯的程序梯形图。

电梯程序流程图为图3。

梯形图分成：

初始化、指层控制、开关门控制、轿内呼叫与标记控制、厅外呼叫与标记控制、电梯上下行选择与指示控制、电梯的运行控制来编写与调试。

最后在组合调试。

图3电梯程序流程图

3.5参考总梯形图

3.6参考总接线图

代表选择按钮

代表行程开关

代表指示灯

代表输出线圈

第四章系统整体调试

4.1硬件安装

该实验需要ＫＢＳ系列ＰＬＣ实训装置、ＦＸ－20Ｐ手持编程器或个人计算机（ＷＩＮＤＯＷ）、ＳＣ－０９编程线缆、ＦＸ－ＰＣＳ/ＷＩＮ编程环境、五层电梯系统实验板、连接导线等。

首先，将ＰＬＣ控制模板接到ＤＣ24Ｖ的电源上，用ＳＣ－０９编程线缆，一方接ＰＬＣ，一方接电脑。

当控制程序写入ＰＬＣ后，用连接导线将ＰＬＣ与电梯控制系统实验板连接起来，调节一切正常后，通电进行仿真。

4.2软件调试

首先在ＷＩＮＤＯＷ环境下打开ＧＸ和ＦＸＧＰ软件，向软件中输入程序，待程序输入完毕将其变换后写入ＰＬＣ中。

写入完毕后，打开菜单栏中在线一项的ＰＬＣ监控，就实现了对ＰＬＣ过程的监控功能。

根据实验要求，动作相应开关，模拟电梯控制系统的工作过程。

在实验过程中要注意观察各种指示灯、ＰＬＣ及程序运行的变化过程。

若输入的程序有问题，可在菜单栏编辑一项中选择写入模式，待程序返回写入状态后，对程序进行修改，经变换后再写入ＰＬＣ中调试。

4.3系统调试与结果分析

1、系统调试及解决的问题

a、在设计电梯开关门的过程中，考虑到楼层开关门程序是可以共用的，因此在设计程序的过程中，将开关门程序进行调用。

再调用的过程中，由于没有清除开门条件，导致电梯不停开关门。

b、在设计清除该楼层呼叫信号的过程中，清除信号的先后问题上，如果开门就清除信号，就同时清除了读取呼叫信号的条件，导致无法读取接下来的呼叫信号，导致电梯执行错误呼叫信号。

c、在设计过程中，程序响应错误呼叫信号。

2、结果分析

a、通过在关门程序最后加上清除开关门条件.解决了开关门的问题。

b、解决法案是在电梯执行完呼叫信号，做出处理后再清除本楼层呼叫信号，解决了电梯执行错误的呼叫请求。

c、后来通过在所有情况中加入互锁，解决了错误处理呼救。

结束语

本文所述系统基于电气集选控制原则，采用脉冲计数方法，用脉冲编码器取代井道中原有的位置检测装置，实现位移控制，用软件代替部分硬件功能，既降低系统成本，又提高了系统的可靠性和安全性，实现电梯的全数字化控制。

采用脉冲数对每一楼层计数，适当的减少了输入点数，同时提高了电梯的控制精度。

采用变频器控制电梯的运行，提高了电梯的平稳性和乘客的舒适度，有效的提升了平层控制精度。