浅谈电梯模型控制系统

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技术文章

作者：管理员发布时间：2017-05-03 10:19:37

　　一、摘要：电梯是现代高层建筑的垂直交通工具,与人们的生活紧密相关,随着科技的高速发展,人们对电梯的要求也越来越高。电梯的控制系统已经由初期的继电器控制向微机控制发展,可编程控制器由于具有可靠性高、功能强大等优点成为电梯微机控制系统的核心；而电梯的拖动系统由直流电动机拖动向交流调压调速控制发展,使电梯运行的可靠性、安全性、舒适性等方面得到了提高。本文章讲述了四层透明电梯教学模型的机械结构原理,设计并分析了电梯的PLC控制系统,通过分析软件设计思想,完成了电梯教学模型的完全仿真控制,并且对电梯控制的监控软件做了详细的设计分析,实现了对电梯模型的动态监控。目前,这种教学电梯模型已经应用在教学系统中,对于学生学习可编程控制技术、组态软件等课程提供了实训设备,直观、真实、形象的演示了控制过程,具有重要的实际应用价值。

二、电梯模型总体设计要求：本文以一个四层电梯模型PLC控制系统为例，分为有司机、无司机、消防三种工作模式实施控制。主要具备以下功能：
　　1.1 自动响应层楼召唤信号(含上召唤和下召唤)。
　　1.2 自动响应轿厢服务指令信号。
　　1.3 自动完成轿厢层楼位置显示(二进制方式)。
　　1.4 自动显示电梯的运行方向。
　　1.5 具有电梯直达功能和反向最远停站功能。
三、电梯模型硬件设计：2.1 电力驱动系统
　　电力驱动系统主要包括：电梯轿厢，牵引电动机，制动机构和相关的开关电路。
　　2.2 信号系统
　　电梯的控制信号大多是由PLC实现的。输入信号有：运行模式信号，操作控制信号，轿厢指令信号，厅门呼梯信号等。电梯系统的所有控制功能都是由PLC程序完成的。图1中显示了电梯的PLC控制系统框图。
四、电梯模型软件设计：3.1 I/O端口分配
　　由于呼叫时间、呼叫地点、乘客目的地的随机性质，电梯控制系统是一个典型的实时、随机逻辑控制系统。本文采用集选控制方法与西门子PLCs7-200及其扩展模块。I/O端口分配具体为：一层上召唤(I0.0)、二层下召唤(I0.1)、二层上召唤(I0.2)、三层下召唤(I0.3)、三层上召唤(I0.4)、四层下召唤(I0.5)、一层行程开关(I0.6)、二层行程开关(I0.7)、三层行程开关(I1.0)、四层行程开关(I1.1)、上行继电器(Q0.0)、下行继电器(Q0.1)、一层显示(Q0.2)、二层显示(Q0.3)、一层指令(I1.2)、二层指令(I1.3)、三层指令(I1.4)、四层指令(I1.5)、向上行驶(I1.6)、向下行驶(I1.7)、有司机模式(I2.0)、无司机模式(I2.1)、直驶专用开关(I2.2)、置消防开关(I2.3)、三层显示(Q0.4)、四层显示(Q0.5)、开门显示(Q0.6)、关门显示(Q0.7)。
　　关于软件的设计，我们采用模块化的方法来写梯形图程序。模块之间的信息传输则依靠PLC的中间寄存器来实现。
　　整个程序主要由电梯位置显示模块，厅外层楼选择模块，轿厢层楼选择模块组成。
　　3.2 呼叫信号的传送
　　本次设计的呼叫信号的传送与寄存采用字传送指令来实现。当EN有输入信号时，IN端口的数字就会传送到OUT端口并寄存与VW0中。在层楼显示、厅外呼叫和轿厢内呼叫该指令相同。
　　3.3 比较指令
　　本文设计中的比较指令分别表示为整数大于、整数小于和整数等于指令。整数大于指令：当VW4大于VW0时接通;整数小于指令：VW4小于VW0时接通;正整数指令：当VW4等于VW0时接通。
　　VW0寄存的是来自厅外呼叫和轿厢内呼叫的信号，VW4寄存的层楼显示信号。通过运用VW0和VW4的比较来决定轿厢的上行或下行。
A、电梯模型限速器与安全钳保护系统
当发生意外事故时，轿厢超速或高速下滑（如钢丝绳折断，轿顶滑轮脱离，曳引机蜗轮啮合失灵，电机下降转速过高等原因）。这时，限速器就会紧急制动，通过安全钢索及连杆机构，带动安全钳动作，使轿厢卡在导轨上而不会下落。
B、轿厢、对重用弹簧缓冲装置缓冲器是电梯极限位置的安全装置，当电梯因故障，造成轿厢或对重蹾底或冲顶时（极限开关保护失效），轿厢或对重撞击弹簧缓冲器，由缓冲器吸收电梯的能量，从而使轿厢或对重安全减速直至停止。
C、终端极限开关安全保护系统在电梯井道的顶层及底层装有终端极限开关。当电梯因故障失控，轿厢发生冲顶或蹲底时，终端极限开关切断控制电路，使轿厢停止运行。
D、门安全触板保护装置在轿厢门的边沿上，装有活动的安全触板。当门在关闭过程中，安全触板与乘客或障碍物相接触时，通过与安全触板相连的联杆，触及装在轿厢门上的微动开关动作，使门重新打开，避免事故发生。
E、门机力矩安全保护装置门机用一定的力矩同时关闭轿厢门和厅门。当有物品或人夹在门中时，就增加了关门力矩，于是通过相连的行程开关使轿厢门和厅门自动重新打开，从而避免事故发生。
F、厅门自动闭合装置电梯层门的开与关，是通过安装在轿门上的开门刀片来实现的。每个层门都装有一把门锁。层门关闭后，门锁的机械锁钩啮合，同时层门与轿门电气连锁触头闭合，电梯控制回路接通，此时电梯才能启动运行。
五、电梯模型（4层）基本实训项目：1、传感器检测
2、变频器的基本使用
3、定时器指令
4、数学运算指令
5、高速计数器
6、轿厢自动开关门控制
7、电梯运行呼叫指示驱动
8、楼层显示
9、厅门安全控制
10、电梯终端开关保护
11、电梯升降减速控制
12、采用光电编码器的定位
六、电梯模型操作与总结：4.1 系统工作无司机工作模式：按下无司机工作模式按键，电梯工作于无司机工作模式，此时电梯自动记忆轿厢内或厅外的各种呼叫。电梯上行与下行形成互锁，即电梯上行或下行时对相反方向的呼叫不作出回应，只是对呼叫的信号进行记忆，当轿厢到达指定位置时自动开门，开门指示灯亮延时3s后关门，关门指示灯亮。电梯才执行相反方向的呼叫信号。
　　4.2 系统工作于有司机工作模式：按下有司机工作模式按键，电梯工作于有司机工作模式，此时电梯自动对厅外和轿厢内指令的呼叫进行记忆。轿厢到达指定的位置时自动开门，开门指示灯亮。待司机按下上行或下行按键时，关门指示灯亮，电梯关门并执行其他记忆的信号。
　　4.3 系统工作于消防工作模式：按下消防工作模式按键，电梯工作于消防工作模式。此时电梯只能执行直驶功能，厅外的呼叫信号无效，轿厢到达指定位置时自动开门。
　　本文完成了对四层电梯模型控制系统的设计，该系统使用西门子s7-200plc系列设计完成，具有三种工作模式：有司机、无司机、消防工作模式，可根据不同模式执行不同的运行状态，电梯的运行方向及电梯所在层楼位置显示采用发光二极管进行显示。结果表明，经过PLC技术改进的该电梯模型的电气控制系统运行可靠，维护方便。
七、结束语：电梯控制系统对于每一个电梯的平稳安全是至关重要的，传统的电梯电气控制系统是一种继电器控制系统，具有电路复杂，故障高和可靠性差等特点，大大影响了电梯的运行质量。而PLC控制可靠性高，设计方便灵活，运行稳定，本文介绍了四层电梯plc控制系统的基本结构，控制原理和实现方法，结果表明，经过PLC技术改进的居民楼中继电器控制电梯的电器控制系统运行可靠，维护方便。

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