..基于PLC的電梯控制系統(tǒng)的實施SandarHtay,SuSuYiMon緬甸曼德勒技術大學〔MTU電子工程系摘要-本文介紹了基于可編程邏輯控制器的電梯控制系統(tǒng)。電梯是電子控制模塊在自動化應用中的重要方面之一?，F(xiàn)在,緬甸是一個發(fā)展中國家,緬甸的高層建筑大量的增加。本文主要論述如何使用可編程邏輯控制器來控制電路和建立電梯模型?；魻栃獋鞲衅饔糜陔娞菸恢谩Ｖ绷麟姍C用于控制上下運動的電梯轎廂。按鈕用于呼叫電梯轎廂。電梯位置通過使用單元顯示。在本文中,AutoStation軟件梯形圖邏輯程序用于四層控制系統(tǒng)。關鍵詞：WPLC,電梯設計,霍爾效應傳感器,直流電機,梯形圖邏輯。一.引言對于居住在城市中的大多數(shù)人來說,電梯已經(jīng)成為他們?nèi)粘Ｉ畹囊粋€組成部分。簡單地說,電梯是提升或降低機構,設計成運載乘客或貨物,并且配備有轎廂和平臺,它們通常在固定導軌中移動并且提供兩個或更多個電梯平臺。液壓和繩索電梯是目前使用的兩種類型的電梯。對于特定項目選擇電動牽引傳動或液壓傳動主要考慮的是樓層的數(shù)量,建筑物的高度,待運輸?shù)娜藬?shù),乘客的期望候車時間和使用頻率。該項目是使用可編程邏輯控制器設計和構造電梯?；魻栃獋鞲衅饔脕碇离娞莸奈恢谩Ｒ簤汉屠K索電梯是目前使用的兩種類型的電梯。電梯在許多多層次的結構中很普遍。二．相關工作在文獻[9]中,作者解釋說,采用了一種大約具有PLC的小型電梯模型控制器設計,使用基于GEFANUCVersamaxPLC的梯形圖語言。這種梯形圖邏輯通過使用VersaPro實現(xiàn)。在這種控制設計技術中,使用光敏電阻器〔LDR感知電梯樓層.GEFANUCVersamaxPLC具有64k字節(jié)的可配置內(nèi)存。作者提供了用于提高電梯系統(tǒng)質(zhì)量的方法,開發(fā)和推動了使用設置并增加了電梯的可靠性。作者還提到實現(xiàn)高速九相永磁同步電機控制系統(tǒng)。在[10]中,作者提到制作無線模塊來實現(xiàn)用戶信息的傳輸。采用PLC控制系統(tǒng)且PLC與無線模塊之間的串行通訊模式為采用SI4432收發(fā)器,用單片機和PLC來修改施工控制系統(tǒng)。施工升降機的控制系統(tǒng)由PLC,無線呼叫設備和無線網(wǎng)絡組成主機收發(fā)器。電梯控制系統(tǒng)可以基于呼叫信息確定下一個行進方向當前操作自動,實現(xiàn)無人值守操作。在[11]中,作者描述了應用圖表的建模,設計和實現(xiàn)電梯系統(tǒng),其系統(tǒng)行為涉及聚集狀態(tài)描述的復雜性和強加基本控制政策?；陔娞莸倪\行流程,他們通過查看電梯的固有分層結構導出相關的狀態(tài)圖模型。這項研究得到了部分資助NSC90-2213-E-011-020和NSC90-2212-E-014-023,由國家科學技術委員會,中華人民XX國,XX。三．可編程邏輯控制器第一個可編程邏輯控制器,PLC由通用汽車公司的一組工程師在1968年開發(fā)出來的。它是在該公司尋找替代復雜繼電器控制系統(tǒng)的替代品時被開發(fā)的。術語"可編程邏輯控制器"由EN61131-1定義為數(shù)字操作電子系統(tǒng)其使用可編程存儲器用于內(nèi)部存儲面向用戶的指令以實現(xiàn)具體的功能諸如邏輯,順序,定時,計數(shù)和算術等,以通過數(shù)字或模擬輸入進行控制并輸出,各種機器或過程。A.梯形圖編程算法可編程邏輯控制器,PLC中有許多類型的編程語言。語言是通常固定為梯形圖邏輯〔LD,順序功能塊〔SFC,功能塊圖〔FBD和結構文本〔ST。PLC的通用程序語言是梯形圖。B.梯形邏輯梯形圖是在第二次世界大戰(zhàn)期間開發(fā)的自動控制圖語言。梯形邏輯是可編程邏輯控制器的主要編程語言。由于PLC被開發(fā)用于替換繼電器邏輯控制系統(tǒng),初始語言非常類似于用來記錄文件繼電器邏輯,這種情況是很自然的。通過使用這種方法,早期使用PLC的工程師和技術人員不需要為了了解程序而重新培訓。為了引入梯形邏輯,簡單的開關電路被轉(zhuǎn)換為繼電器邏輯然后到PLC梯形邏輯。任何控制任務修改都是通過改變程序來完成的。這就是為什么使用的PLC優(yōu)于工業(yè)控制中的傳統(tǒng)硬接線電路。中央處理器輸入輸出程序中央處理器輸入輸出程序圖1.PLC構架將結果發(fā)送到輸出點從外部讀取輸入狀態(tài)循環(huán)執(zhí)行將結果發(fā)送到輸出點從外部讀取輸入狀態(tài)循環(huán)執(zhí)行圖2.梯形圖算法在傳統(tǒng)梯形圖的圖表中,如果X0,X1,X4和X6處于ON狀態(tài),其他都處于OFF狀態(tài)條件下,輸出點Y0將處于ON狀態(tài),如圖2中的虛線所示。C.梯形圖軟件包InvtAuto-ControlTechnology發(fā)布的AutoStation安裝包是一個可執(zhí)行程序,主界面包括了7個部分：菜單,工具欄,項目管理器窗口,指令樹窗口,信息窗口,狀態(tài)欄和操作區(qū)。圖3.AutoStation主界面四．建議系統(tǒng)為了設計一個控制電路,將其分成用于其特定任務或控制的若干單元或模塊其首先可以被獨立地測試或?qū)崿F(xiàn),然后組合在一起?；赑LC的基礎電梯控制可分為三大類。第一是樓層,第二是PLC控制器,最后是電梯?；赑LC的電梯控制系統(tǒng)的框圖如圖4所示。完成基于PLC的控制系統(tǒng)的設計,這個設計采用六大部分：PLC控制器,直流電機驅(qū)動器,按鈕,液位傳感器,顯示單元和電梯。液位傳感器常用于知道電梯的位置和推動力。按鈕用于通過用戶請求輸入。顯示單元將顯示樓層數(shù)。PLC比較用戶請求和按鈕以驅(qū)動電梯電機向上或向下。當用戶請求是大于傳感器值,電機將上升,小于傳感器值,它將下降。當兩個值相等,電機必須停止。門電機提升電機顯示單元液位傳感器按鈕直流電動機驅(qū)動電路驅(qū)動電路直流電動機驅(qū)動電路驅(qū)動電路門電機提升電機顯示單元液位傳感器按鈕直流電動機驅(qū)動電路驅(qū)動電路直流電動機驅(qū)動電路驅(qū)動電路接口電路圖4.基于PLC的電梯控制系統(tǒng)框圖這種設計可以分為幾個單元或模塊。它們是傳感器單元,處理單元和電源單元。在設計中使用一些設備和組件來實現(xiàn)每個單元。這些設備用于此系統(tǒng)如下：1電源單元2霍爾效應傳感器3IVC11410MATPLC控制器4H橋直流電機5按鈕6顯示單元7電梯A.電源單元直流電源單元是現(xiàn)代電子設備中的關鍵部件,因為它們需要各種直流電電壓。電源的目的是為主電源提供所需的電壓電量。B.霍爾效應傳感器的描述霍爾效應傳感器是響應于磁場而改變其輸出電壓的換能器?；魻栃獋鞲衅饔糜诮咏?定位,速度檢測和電流檢測。在其最簡單的形式中,傳感器作為模擬換能器,直接返回電壓?？梢允褂没魻栃獋鞲衅鬟M行測量不中斷電路的電流。通常,它允許設備有電路組合數(shù)字〔開/關模式,并且可以被稱為開關。它通常用于計時車輪和軸的速度,如關于內(nèi)燃機點火正時,轉(zhuǎn)速計和防抱死制動系統(tǒng)。它基本上由薄的矩形p型半導體材料組成。典型的霍爾效應傳感器具有三根導線或端子;一個用于接地,一個用于電源或參考電壓,一個用于輸出。要產(chǎn)生輸出信號,必須是提供5至12V的電壓。有許多不同類型的磁鐵運動,如正面,側(cè)向,推挽和推送檢測。圖5.〔a聽覺檢測〔b霍爾效應如何工作C.IVC11410MATPLC控制器的特點本研究中使用的可編程控制器PLC是IVC1如圖6所示,PORT0和PORT1用于通信。PORT0為RS232,使用MiniDIN8插座,而PORT1為RS485或RS232。總線插座用于連接擴展模塊。模式選擇開關可以設置為ON或OFF。電源端子輸入端子電源端子輸入端子系統(tǒng)狀態(tài)指示燈模式選擇開關擴展端口輸出狀態(tài)指示燈輸出端子端口0端口1輸入狀態(tài)指示燈可變模擬電位器系統(tǒng)狀態(tài)指示燈模式選擇開關擴展端口輸出狀態(tài)指示燈輸出端子端口0端口1輸入狀態(tài)指示燈可變模擬電位器圖6.IVC1系列基本模塊的結構D.H橋直流電機直流電動機的雙向控制需要一個稱為H橋的電路。以其示意圖命名的H橋能夠使電流沿任一方向通過電動機繞組。在該系統(tǒng)中選擇H橋拓撲。使用BJT的H橋配置如圖7所示。它被稱為"H橋",因為它看起來像一個H字母。H橋是使電動機能夠向前或向后運行的電子電路。它主要用于電梯的電機控制。它可作為集成電路使用,或者可以由用于特定設計的單獨組件構建。在該系統(tǒng)中,具有H橋驅(qū)動器電路的DC電機用于將電梯轎廂推進到下一位置。電動機可以提供兩個方向：順時針〔CW方向和逆時針〔CCW方向。該電路使用四個晶體管用于正向和反向方向。操作如下。為了旋轉(zhuǎn)DC電動機,使用四個晶體管。當晶體管Q1和Q4導通,其他晶體管關斷,電機兩端施加正電壓,電機將順時針旋轉(zhuǎn)。當晶體管Q2和Q3導通且其它晶體管截止時,電動機兩端的電壓將為負,允許電動機逆時針操作。在直流電機中,順時針方向為順時針方向,逆時針方向為低電平。圖7.H橋直流電機電路這里使用的電機是H型直流電動機?；谠O計規(guī)范,通過簡單的計算來計算電機的輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩。功率和扭矩的計算如下：空艙重量=100公斤配重=100kg8人,65kg=520kg對于恒速運行1m/s=60m/1min使用等式〔1,〔2,〔3,〔4和〔5計算功率,功,力和扭矩。功率=工作/時間〔1工作=力x距離〔2力,F=mg〔3功率=力x距離/時間所以,Power=力xvelocity〔4F=520×9.8=5096NP=5096×1m/s=5096W1hp=745W5096W=6.84馬力〔約7hp或5215W轉(zhuǎn)速ω=1500rpm電動機的轉(zhuǎn)矩可以通過使用等式〔5電機轉(zhuǎn)矩〔Nm=功率/2πω〔5=5215/<2π*1500>=5215/9424.778=0.54Nm五．仿真結果電梯位置控制的模擬是用自動站執(zhí)行的,以便知道其性能控制器.AutoStationsoftware平臺用于執(zhí)行實驗。配備了用于實驗的PLC與IVC1-1410MAT可編程邏輯控制器。在該系統(tǒng)中,梯形圖程序必須通過下載梯形軟件在PLC控制器中運行。還需要基本要求;1PLC2編程設備〔個人計算機3連接器電纜4編程軟件A.PLC控制器的規(guī)格已選擇具有AutoStation軟件的IVC11410MAT可編程邏輯控制器用于開發(fā)并且梯形邏輯被下載到PLC中。對于電梯的工作模式,必須按照各種邏輯開發(fā)不同的操作,并在下面討論。表1IVC11410MAT器件的規(guī)格數(shù)字I/O點14輸入/10輸出總數(shù)支持的I/O點24最大數(shù)量特殊模塊4高速脈沖輸出2×100kHz〔僅用于晶體管輸出單相計數(shù)通道6：2〔50kHz+4〔10kHz最大總高速頻率計數(shù)器60kHz用戶程序24kByte定時器100ms精度：T0?T20910ms精度：T210?T2511ms精度：T252?T255計數(shù)器16位向上計數(shù)器：C0?C19932位雙向計數(shù)器：C200?C23532位高速計數(shù)器：C236?C255電源85Vac?264Vac〔正常工作B.用于電機運行的梯形邏輯,并從地面?zhèn)鞲衅鳙@取信號接收輸入信號的下一步是使電動機向上或向下運行,并相應地開發(fā)邏輯。圖8顯示了電機在上下方向運行邏輯的快照。電機操作完全基于PLC從按鈕處的輸入。根據(jù)所需的輸入和相應的樓層,PLC會使電機停止。用于電機運行的輸出。1向上電動-O：4/12下電機-O：4/1圖8.電機上下運行的梯形圖邏輯C.樓層掃描的梯形邏輯作為初始移動,必須開發(fā)梯形邏輯來接收來自按鈕的輸入信號,并且與編程一起使用該邏輯用于基于該信號獲得相應的輸出。圖9描述了已經(jīng)開發(fā)的用于獲得來自每個樓層的呼叫按鈕的輸入。當從相應樓層開始特定切換時,PLC中的程序被激活,相關位將被激活。圖9.掃描底層的梯形邏輯D.用于關閉和移動操作的梯形圖門關閉的過程必須在門完全打開后開始,因此傳感器被放置在門開啟的末端,當傳感器被切斷時,信號將被發(fā)送到PLC。圖10顯示了門的操作一旦門打開操作結束時傳感器已被切斷,門打開操作結束就關閉。在門關閉結束時,傳感器將給PLC一個信號用于停止門電機圖10.用于關閉和移動操作的梯形圖邏輯E.用于跟蹤電梯轎廂運動的梯形邏輯一旦電梯電機的操作停止,邏輯必須被開發(fā)出來,使得它便于跟蹤電梯轎廂運動。根據(jù)樓層傳感器的輸入,下載的程序在PLC中跟蹤運動。圖11描述了跟蹤運動的操作。根據(jù)輸入,輸出O：2/12,O：2/13,O：2/14和O：2/15將被激活。圖11.用于跟蹤運動操作的梯形圖邏輯F.停止和開門操作的梯形邏輯接收輸入信號的下一步是停止電動機,然后打開門。在停止后機的狀態(tài)后,門操作會立即啟動。在電機停機結束時,傳感器將給PLC一個信號。然后這將打開門電機。圖12表示停止的動作并根據(jù)PLC控制器打開門。圖12.用于停止和打開門操作的梯形圖邏輯圖13.完整四層的GUI結果電梯控制系統(tǒng)結論雖然有一些標準和要求可以實現(xiàn),基于電梯控制系統(tǒng)的PLC也是這樣。但是傳統(tǒng)使用的繼電器和IC板已被PLC替代,因為PLC用在電梯中更加的方便和便宜。通過開發(fā)這個提出的系統(tǒng),電梯控制系統(tǒng)可以應用于現(xiàn)實世界。通過使用基于PLC的電梯控制系統(tǒng),可以預測所需的位置。四層系統(tǒng)的仿真結果已經(jīng)被討論。未來的工作是基于IVC11410MATPLC的電梯模型適用于現(xiàn)實世界。參考文獻[1]YaingSun,"PLC控制的電梯的教學模塊設計",微型計算機應用,2013,pp.63-67,31〔5。[2]張捷,"PLC在電梯控制系統(tǒng)中的應用",XX師范大學學報〔自然科學版,2009,pp.318-320,32〔3。[3]Darshil,Sagar,Rajiv,Pangaokar和S.A.Sharma"DevelopmentofaPLCBasedElevatorSystemwithColorSensingCapabilitiesfor工業(yè)廠房物料搬運",Jiont國際電力系統(tǒng)技術會議和IEEE電力印度會議,2008,pp.1-7[4]Jayawardana.H.P.A.P.,Amarasekara.H.W.K.M.,Peelikumura.P.T.S。,Jayathilaka.W.A.K.C.,Abeyaratne.S.G。和DewasurendraS.D。"Designandimplenentationofas