PAGEPAGE10電梯PLC控制結(jié)構(gòu)的硬件設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u9823電梯PLC控制結(jié)構(gòu)的硬件設(shè)計(jì)案例 153201.1電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 1287071.2PLC控制系統(tǒng)的組成 2143311.3設(shè)計(jì)思想 2106651.3.1信號(hào)控制系統(tǒng) 2133611.3.2電梯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 311101.3.3電梯操作方式 3228781.3.4減速及平層控制 430221.4電梯曳引機(jī)設(shè)計(jì) 466761.5光幕系統(tǒng)裝置 540811.6確定I/O口 51.1電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則（1）滿足不同的控制需求在設(shè)計(jì)電梯控制系統(tǒng)的過程中，需有必要最大限度的利用PLC系統(tǒng)，以確保能夠滿足電梯的各種控制需求。在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，有必要根據(jù)實(shí)際情況結(jié)合不同的控制需求，在保證電梯控制系統(tǒng)安全穩(wěn)定的前提下，制定出完善的PLC電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。（2）保證系統(tǒng)性能PLC系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是周期性循環(huán)掃描，并且該系統(tǒng)還可以在外部環(huán)境的干擾下正常運(yùn)行，其自身的保護(hù)系統(tǒng)比較強(qiáng)大。如果電梯在運(yùn)行過程中發(fā)生故障，可以控制電梯立即停止運(yùn)行，并且故障判斷的準(zhǔn)確性非常高，從根本上可以保證電梯控制系統(tǒng)的性能。性能是用戶選擇產(chǎn)品時(shí)首先考慮的方面。只有全面分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)和設(shè)備配置，系統(tǒng)才能長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。（3）控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)在正常情況下，從運(yùn)行原理的角度來看，控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀況分為兩個(gè)方面：一是RUN（運(yùn)行），二是STOP（停止）。在RUN（運(yùn)行）狀態(tài)下，PLC系統(tǒng)可以與用戶系統(tǒng)一起控制電梯，另一方面，為了確保系統(tǒng)在運(yùn)行期間對(duì)緊急情況做出相應(yīng)，需要對(duì)用戶系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)此檢測(cè)，直到PLC系統(tǒng)變?yōu)橥Ｖ沟臓顟B(tài)，具體如圖1.1。通過對(duì)電梯控制系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容進(jìn)行分析，可以確定I/O點(diǎn)，綜合考慮后最終決定選擇小型積分結(jié)構(gòu)的PLC，本次設(shè)計(jì)使用的是西門子SIMATICS7-300系列PLC。圖1.1控制系統(tǒng)的基本組成1.2PLC控制系統(tǒng)的組成與其他類型的電梯控制系統(tǒng)一樣，電梯PLC控制系統(tǒng)主要由兩部分組成：信號(hào)控制系統(tǒng)和阻力控制系統(tǒng)。圖1.2為電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖，主要硬件包括PLC主機(jī)和擴(kuò)展、機(jī)械系統(tǒng)廳、門機(jī)控制、外呼梯盤、轎廂操縱盤、指示器、調(diào)整器與拖動(dòng)控制等。系統(tǒng)控制核心是PLC主機(jī)，其中呼梯盤、操縱盤、井道及安全保護(hù)信號(hào)通過PLC輸入接口發(fā)送到PLC，由PLC作出正確的控制決策，將控制信號(hào)發(fā)送到拖動(dòng)和門機(jī)系統(tǒng)，并完成電梯門的開關(guān)動(dòng)作。圖1.2電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖1.3設(shè)計(jì)思想1.3.1信號(hào)控制系統(tǒng)電梯信號(hào)控制基本上是通過PLC軟件來實(shí)現(xiàn)的。電梯信號(hào)控制系統(tǒng)如圖1.3所示。輸入到PLC的控制信號(hào)包括：運(yùn)行控制、安全保護(hù)信息、轎內(nèi)指令、運(yùn)行方式選擇、開關(guān)門及限位信號(hào)、層站召喚、旋轉(zhuǎn)編碼器光電脈沖、門區(qū)和平層信號(hào)等。圖1.3電梯信號(hào)控制系統(tǒng)1.3.2電梯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能（1）用電動(dòng)機(jī)控制電梯升降。（2）每層都有一個(gè)上呼下呼按鈕(頂層與底層只設(shè)一只)。（3）電梯到位后，具有手自動(dòng)開關(guān)門功能。（4）電梯中安裝有開關(guān)門按鍵，層樓指令鍵，警鈴風(fēng)扇及照明按鈕。（5）電梯內(nèi)外均設(shè)有方向指示燈和當(dāng)前層數(shù)指示燈。（6）當(dāng)電梯停在乘客所在樓層時(shí)時(shí)，按下外呼按鈕，應(yīng)能自動(dòng)開門迎客。（7）自動(dòng)關(guān)門與提前關(guān)門通常情況下，電梯停站4-6秒應(yīng)能自動(dòng)關(guān)門,在延時(shí)時(shí)間內(nèi)，若按下了關(guān)門按鈕，門將提前實(shí)現(xiàn)關(guān)門動(dòng)作。（8）內(nèi)部指令存儲(chǔ)。當(dāng)轎廂內(nèi)控制面板上有多個(gè)樓層選擇命令時(shí)，電梯應(yīng)能按順序自動(dòng)停靠，并能自動(dòng)確定運(yùn)行方向。（9）呼梯記憶與順向截停。電梯在運(yùn)行過程中應(yīng)能記憶層外的呼梯信號(hào)，對(duì)符合運(yùn)行方向的召喚，應(yīng)能自動(dòng)逐一?？繎?yīng)答。（10）自動(dòng)換向。當(dāng)電梯完成全部順向指令后，應(yīng)能自動(dòng)換向，應(yīng)答相反方向的信號(hào)。（11）自動(dòng)關(guān)門待客。當(dāng)完成全部轎廂內(nèi)指令，又無層外呼梯信號(hào)時(shí)電梯應(yīng)自動(dòng)關(guān)門在調(diào)定時(shí)間內(nèi)自動(dòng)關(guān)閉轎廂照明。1.3.3電梯操作方式（1）轎廂下行控制；存儲(chǔ)器登記所有轎廂和廳門下行召喚;電梯轎廂僅允許轎廂呼梯至最高樓層；自動(dòng)將運(yùn)行方向更改為向下，并響應(yīng)廳門向下呼叫。（2）轎廂上下行控制：存儲(chǔ)器登記所有廳門和轎廂召喚;上行時(shí)順應(yīng)答轎廂和廳門上召喚。直至最高層自動(dòng)反向應(yīng)答下行召喚和轎廂召喚。1.3.4減速及平層控制頻繁起制動(dòng)是電梯的工作特性，為了提高工作效率并提高舒適度，要求電梯能夠平穩(wěn)減速至零，并準(zhǔn)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，其關(guān)鍵是準(zhǔn)確地發(fā)出減速信號(hào)，并在接近層面時(shí)按距離精確的自動(dòng)矯正速度。本設(shè)計(jì)采用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)轎廂位置，只要電梯運(yùn)行，計(jì)數(shù)器就可以準(zhǔn)確地確定行進(jìn)距離，并且當(dāng)達(dá)到與減速點(diǎn)相應(yīng)的預(yù)設(shè)數(shù)字時(shí)，可以發(fā)出減速命令。不管產(chǎn)生減速命令的方式如何，由于負(fù)載的變化、電網(wǎng)波動(dòng)、鋼絲繩打滑等，減速過程均不能滿足調(diào)平技術(shù)要求。因此，通常需要將平層校正器設(shè)置在距離地面100-200mm的位置，確保平層的長期準(zhǔn)確性。1.4電梯曳引機(jī)設(shè)計(jì)電梯的動(dòng)力輸出設(shè)備是曳引機(jī)，又稱電梯主機(jī)。它的功能是傳輸與傳遞動(dòng)力以使電梯運(yùn)行。它由電動(dòng)機(jī)、曳引輪、聯(lián)軸器、減速箱、制動(dòng)器、機(jī)架和導(dǎo)向輪及附屬盤車手輪等組成。電梯的曳引電動(dòng)機(jī)包括交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)，曳引電動(dòng)機(jī)是驅(qū)動(dòng)電梯上下運(yùn)行的動(dòng)力源。電梯是典型的位能性負(fù)載。根據(jù)電梯的工作性質(zhì)，電梯曳引電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有以下特點(diǎn):(1)能頻繁地起動(dòng)和制動(dòng):運(yùn)行中的電梯起動(dòng)和制動(dòng)次數(shù)經(jīng)常超過每小時(shí)100次，最大可以達(dá)到每小時(shí)180c240次，因此，電梯專用電動(dòng)機(jī)應(yīng)能夠頻繁起制動(dòng)，其工作方式為斷續(xù)周期性工作制。（2）起動(dòng)電流較小:在電梯用交流電動(dòng)機(jī)的鼠籠式轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)和制造上，盡管仍采用低電阻系數(shù)材料制作導(dǎo)條，但轉(zhuǎn)子的短路環(huán)卻是由高電阻系數(shù)材料制作，使得轉(zhuǎn)子繞組電阻有所改善。這樣，一方面減小了起動(dòng)電流，使起動(dòng)電流降為額定電流的2.5?3.5倍左右，從而增加了每小時(shí)允許的起動(dòng)次數(shù);另一方面，因?yàn)閮H轉(zhuǎn)子短路端環(huán)電阻大，所以有利于直接散熱，整體效果使電動(dòng)機(jī)的溫升有所下降。此外，確保足夠的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，該起動(dòng)扭矩通常是額定扭矩的約2.5倍。但是，與普通交流電動(dòng)機(jī)相比，其機(jī)械特性硬度和效率有所下降，轉(zhuǎn)差率也提高到0.1?0.2。機(jī)械特性變軟，從而增大了調(diào)速范圍，并且在堵轉(zhuǎn)力矩下工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)也不會(huì)燒毀。（3）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行噪音低:為了降低電動(dòng)機(jī)運(yùn)行噪音，使用了滑動(dòng)軸承。另外,適當(dāng)?shù)卦黾佣ㄗ予F芯的有效外徑，并對(duì)定子鐵芯沖片板的形狀等方面進(jìn)行合理的處理。1.5光幕系統(tǒng)裝置圖1.4光幕實(shí)物圖紅外光幕是電梯門保護(hù)系統(tǒng)常用的產(chǎn)品之一，是電梯安全觸板的升級(jí)產(chǎn)品，它解決了觸板純機(jī)械動(dòng)作、易損壞的缺點(diǎn)，其具有性能穩(wěn)定可靠、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。電梯光幕是一種光線式電梯門安全保護(hù)裝置，適用于乘客電梯和貨運(yùn)電梯，以保護(hù)乘客的安全。它由四大部分組成：安裝在電梯轎廂門兩側(cè)的紅外發(fā)射器和接收器，安裝在轎廂頂部的電源盒以及專用柔性電纜。在發(fā)射器內(nèi)有32個(gè)(16個(gè))紅外發(fā)射管，在MCU的控制下，發(fā)射管和接收管相應(yīng)地打開，并且從上到下連續(xù)掃描轎門區(qū)域，形成密集的紅外線保護(hù)光幕。當(dāng)其中任何一道光線被阻擋時(shí)，控制系統(tǒng)立即輸出開門信號(hào)，并且轎廂門將停止關(guān)閉并反向打開，直至乘客或障礙物離開警戒區(qū)域后，門方可正常關(guān)閉，從而達(dá)到安全保護(hù)的目的，這樣可以避免電梯夾人事故的發(fā)生。1.6確定I/O口通過對(duì)電梯門控，方向選擇，呼叫和指示面板等功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，可以確定本次設(shè)計(jì)的電梯控制系統(tǒng)大約有38個(gè)輸入點(diǎn)和37個(gè)輸出點(diǎn)。控制系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)及代碼、地址編號(hào)如表1.1所示：表1.1輸入與輸出地址分配序號(hào)名稱輸入點(diǎn)序號(hào)名稱輸出點(diǎn)01樓外呼上按鈕I0.001樓外呼上指示Q0.012樓外呼上按鈕I0.112樓外呼上指示Q0.122樓外呼下按鈕I0.222樓外呼下指示Q0.233樓外呼上按鈕I0.333樓外呼上指示Q0.343樓外呼下按鈕I0.443樓外呼下指示Q0.454樓外呼上按鈕I0.554樓外呼上指示Q0.564樓外呼下按鈕I0.664樓外呼下指示Q0.675樓外呼上按鈕I0.775樓外呼上指示Q0.785樓外呼下按鈕I1.085樓外呼下指示Q1.096樓外呼上按鈕I1.196樓外呼上指示Q1.1106樓外呼下按鈕I1.2106樓外呼下指示Q1.2117樓外呼上按鈕I1.3117樓外呼上指示Q1.3127樓外呼下按鈕I1.4127樓外呼下指示Q1.4138樓外呼下按鈕I1.5138樓外呼下指示Q1.514內(nèi)呼1樓按鈕I1.614內(nèi)呼1樓指示Q1.615內(nèi)呼2樓按鈕I1.715內(nèi)呼2樓指示Q1.716內(nèi)呼3樓按鈕I2.016內(nèi)呼3樓指示Q2.017內(nèi)呼4樓按鈕I2.117內(nèi)呼4樓指示Q2.118內(nèi)呼5樓按鈕I2.218內(nèi)呼5樓指示Q2.219內(nèi)呼6樓按鈕I2.319內(nèi)呼6樓指示Q2.320內(nèi)呼7樓按鈕I2.420內(nèi)呼7樓指示Q2.421內(nèi)呼8樓按鈕I2.521內(nèi)呼8樓指示Q2.5221樓平層開關(guān)I2.6221層顯示燈Q2.6232樓平層開關(guān)I2.7232層顯示燈Q2.7243樓平層開關(guān)I3.0243層顯示燈Q3.0254樓平層開關(guān)I3.1254層顯示燈Q3.1265樓平層開關(guān)I3.2265層顯示燈Q3.2276樓平層開關(guān)I3.3276層顯示燈Q3.3287樓平層開關(guān)I3.4287層顯示燈Q3.4298樓平層開關(guān)