方琦 何彥

(1.金華市特種設(shè)備檢測(cè)中心,浙江金華 321000;2.義烏市特種設(shè)備檢測(cè)研究院,浙江義烏 322000)

PLC在電梯控制中的應(yīng)用分析

方琦1何彥2

(1.金華市特種設(shè)備檢測(cè)中心,浙江金華 321000;2.義烏市特種設(shè)備檢測(cè)研究院,浙江義烏 322000)

可編程控制器(PLC)是電梯電氣控制系統(tǒng)中的核心部分,其控制著電梯的正常運(yùn)行。本文對(duì)電梯的組成部分、PLC系統(tǒng)的組成、PLC的編程語言等做了詳細(xì)深入的分析,對(duì)高層電梯的PLC控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案、組成及模塊化程序設(shè)計(jì)。

PLC系統(tǒng) 電梯控制 應(yīng)用分析

1 PLC在電梯控制中的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,收入水平的大幅度提高,城市人口的快速增加,高層建筑物的發(fā)展迅速。伴隨建筑業(yè)的發(fā)展,高層建筑的上下交通運(yùn)輸成為也在逐漸的發(fā)展與改進(jìn)。過去的電梯運(yùn)輸技術(shù)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代高層建筑的運(yùn)輸需求,自動(dòng)化和智能化技術(shù)成為滿足當(dāng)前高層上下交通運(yùn)輸?shù)男枨蟆ｋ娞菀呀?jīng)成為現(xiàn)代都市居民生產(chǎn)生活中不可或缺的設(shè)備,電梯質(zhì)量的好壞和運(yùn)行的快慢直接影響著居民的生活節(jié)奏,PLC系統(tǒng)在電梯中的應(yīng)用可大大節(jié)省了居民上下樓的時(shí)間,而且使高層電梯的運(yùn)行更加的安全和方便。

2 電梯控制系統(tǒng)的組成部分

2.1 電梯的電力拖動(dòng)部分

電梯主拖動(dòng)類型包括交流電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)、晶閘管供電(SCR－M)的直流拖動(dòng)和交流雙速電動(dòng)機(jī)、直流G－M(即發(fā)電機(jī)－電動(dòng)機(jī)組供電)、交流變頻調(diào)速(VVVF)拖動(dòng)、交流調(diào)壓調(diào)速(AVCC)等。因直流電梯的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)裝有電刷和換相器,其維護(hù)量比較大,而且已被交流調(diào)速電梯所取代。為了使電梯的運(yùn)行更加的穩(wěn)定,要求曳引電動(dòng)機(jī)在選定的調(diào)速方式下,電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩總能達(dá)到負(fù)載轉(zhuǎn)矩的要求?？紤]到電壓的波動(dòng)、導(dǎo)軌不夠平直造成的運(yùn)動(dòng)阻力增大等因素,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩還應(yīng)有一定的速度。

2.2 電梯的電氣控制部分

電氣控制系統(tǒng)由操縱箱、層樓指示、控制柜、曳引電動(dòng)機(jī)以及召喚箱等數(shù)十個(gè)電梯部件中的電器元件構(gòu)成。電氣控制系統(tǒng)通過電路控制電力拖動(dòng)系統(tǒng)工作程序,完成各種電氣動(dòng)作功能,保證電梯安全運(yùn)行。電梯一般是由電動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)的,其運(yùn)行過程大多包括啟動(dòng)、正(反)轉(zhuǎn)、停止等,這整個(gè)過程是由電氣控制系統(tǒng)來完成。具體地說電梯的控制主要是指對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止、運(yùn)行方向、層樓指示、層站召喚、轎廂內(nèi)指令等進(jìn)行處理。其操縱是實(shí)行各個(gè)控制環(huán)節(jié)的方式和手段。電梯電氣控制系統(tǒng)與電力拖動(dòng)系統(tǒng)比較,變化范圍比較大。當(dāng)一臺(tái)電梯的類別、額定載重量和額定運(yùn)行速度確定后,電力拖動(dòng)系統(tǒng)各零部件就基本確定了,而電氣控制系統(tǒng)則有比較大的選擇范圍,必須根據(jù)電梯安裝使用地點(diǎn)、乘載對(duì)象進(jìn)行認(rèn)真選擇,才能最大限度地發(fā)揮電梯的使用效益。

3 PLC系統(tǒng)的組成

3.1 PLC的硬件結(jié)構(gòu)

一套PLC系統(tǒng)在硬件上由基本單元(包含中央處理單元、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口、內(nèi)部電源)、I/O擴(kuò)展單元及外部設(shè)備組成。

3.2 PLC的軟件

PLC的軟件系統(tǒng)指PLC所使用的各種程序的集合,它由系統(tǒng)程序(系統(tǒng)軟件)和用戶程序(應(yīng)用軟件)組成。系統(tǒng)程序:包括監(jiān)控程序、輸入譯碼程序及診斷程序等。用戶程序是用戶根據(jù)控制要求,用PLC的編程語言編制的應(yīng)用程序?？删幊绦蚩刂破髟谶M(jìn)入RUN狀態(tài)之后,采用循環(huán)掃描方式工作。從第一條指令開始,在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下,按程序存儲(chǔ)的地址號(hào)遞增的順序逐條執(zhí)行程序,即按順序逐條執(zhí)行程序,直到程序結(jié)束。然后再從頭開始掃描,并周而復(fù)始地重要進(jìn)行?？删幊绦蚩刂破鞴ぷ鲿r(shí)的掃描過程包括五個(gè)階段:內(nèi)部處理、通信處理、輸入掃描、程序執(zhí)行、輸出處理。PLC完成一次掃描過程所需的時(shí)間稱為掃描周期。掃描周期的長(zhǎng)短與用戶程序的長(zhǎng)度和掃描速度有關(guān)。

3.3 PLC的程序執(zhí)行過程

PLC的程序的執(zhí)行過程一般可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)主要階段,PLC的掃描周期在PLC的實(shí)際工作過程中,每個(gè)掃描周期除了前面所講的輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段外,還要進(jìn)行自診斷、與外設(shè)(如編程器、上位計(jì)算機(jī))通信等處理。即一個(gè)掃描周期還應(yīng)包含自診斷及與外設(shè)通信等時(shí)間。

3.4 PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間

PLC采用集中I/O刷新方式,在程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段,即使輸入信號(hào)發(fā)生變化,輸入映像寄存器區(qū)的內(nèi)容也不會(huì)改變,還會(huì)影響本次循環(huán)的掃描結(jié)果。輸出信號(hào)的變化滯后于輸入信號(hào)的變化,這產(chǎn)生了PLC的輸入輸出響應(yīng)滯后現(xiàn)象,最大滯后時(shí)間為2～3個(gè)掃描周期。

4 PLC的編程語言

PLC的編程語言有梯形圖語言、助記符語言、順序功能圖語言等。其中前兩種語言用得較多,順序功能圖語言也在許多場(chǎng)合被采用。本課題所采用的編程語言為梯形圖語言。

4.1 PLC控制系統(tǒng)

PLC充分利用了微型計(jì)算機(jī)的原理和技術(shù),保留計(jì)算機(jī)控制的優(yōu)點(diǎn),而克服了它的缺點(diǎn)。它具有強(qiáng)大的生命力,各工業(yè)部分紛紛用它來改造舊有的電梯控制電路,取得了明顯的效果,它不僅能用于控制機(jī)械設(shè)備、流水線和各種設(shè)備的運(yùn)行過程,將PLC用于控制電梯各種操作和處理相關(guān)信息也是可行的。電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式:繼電器控制、PLC控制、微機(jī)控制,其中繼電器控制系統(tǒng)故障率高,微機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾能力弱,而PLC作為新一代工業(yè)控制器,以其高可靠性和技術(shù)先進(jìn)性,成為目前電梯系統(tǒng)中使用最多的控制方式,從而使電梯由傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展為計(jì)算機(jī)控制的一個(gè)重要方向,成為當(dāng)前電梯控制和技術(shù)改造的熱點(diǎn)之一。

4.2 電梯層門

電梯層門是為了確保安全,而在各層樓的?？空?通向井道的入口處,設(shè)置供司機(jī)、乘用人員和貨物等出入的門。

4.3 PLC電梯控制系統(tǒng)三種工作方式介紹

電梯主要有三種工作方式—有司機(jī)方式、無司機(jī)方式、消防方式。(1)有司機(jī)方式是指由專職司機(jī)操縱電梯運(yùn)行。具有以下特點(diǎn):一是電梯上行/下行啟動(dòng)由司機(jī)決定。二是電梯開門、關(guān)門時(shí)間由司機(jī)控制;三是電梯是否直駛(不再響應(yīng)外召喚)由司機(jī)決定。(2)無司機(jī)方式是指由乘客自己操縱電梯,這種電梯具有集選控制功能。具有以下特點(diǎn):一是電梯開門/關(guān)門/上、下客時(shí)間均由定時(shí)器定時(shí);二是只要電梯門關(guān)閉后自動(dòng)定向。(3)消防方式是指大樓發(fā)生火災(zāi)時(shí),電梯運(yùn)行控制的一種特殊工作方式。具有以下特點(diǎn):一是正在運(yùn)行的電梯控制系統(tǒng)一旦收到消防信號(hào);二是處于上行時(shí)立即返回底樓停站開門;三是處于下行時(shí)立即直駛底樓停站開門。PLC電梯控制系統(tǒng)的控制核心是PLC。輸入輸出點(diǎn)的確定是設(shè)計(jì)整個(gè)控制系統(tǒng)的首要問題,決定系統(tǒng)的程序及硬件線路的方案。

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