摘要：針對(duì)老舊電梯耗能巨大的問題，設(shè)計(jì)了一種基于PLC和微波紅外雙鑒探測(cè)器的電梯節(jié)能運(yùn)行系統(tǒng)。該系統(tǒng)在特定情況下可實(shí)現(xiàn)電梯的節(jié)能運(yùn)行，降低了電梯能耗及機(jī)械器件的損耗，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：PLC;雙鑒探測(cè)器;電梯;節(jié)能系統(tǒng)

0 ? ?引言

電梯為人們的工作和生活帶來了極大的便利，但是電梯能耗巨大，是高層建筑耗能較大的設(shè)備之一，特別是一些老舊電梯，功能簡(jiǎn)單，經(jīng)常造成電梯不必要的停留開門，給電梯帶來?yè)p耗，使電梯過早老化，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)電梯高負(fù)荷運(yùn)行也會(huì)引發(fā)一些安全事故。據(jù)業(yè)內(nèi)人士估算，目前全國(guó)范圍內(nèi)使用15年以上的老舊電梯數(shù)量超過10萬臺(tái)。老舊電梯的維修、更新費(fèi)用動(dòng)輒達(dá)上萬元甚至數(shù)十萬元。本文以四層電梯控制模型為對(duì)象，在電梯運(yùn)行轎廂系統(tǒng)中加裝了微波紅外復(fù)合（雙鑒）探測(cè)器，結(jié)合PLC控制系統(tǒng)，提出了一種針對(duì)某種特定情況下的電梯節(jié)能運(yùn)行方案。該方案改造方便，成本低廉，系統(tǒng)運(yùn)行便捷，具有一定的推廣實(shí)用價(jià)值。

1 ? ?PLC和微波紅外雙鑒探測(cè)器在電梯節(jié)能系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)思路

本文所指的某種特定情況是：（1）在電梯乘客中，有人錯(cuò)誤按下了需要到達(dá)的層數(shù)按鍵，例如乘客本來要去第7層，但錯(cuò)誤按下了17層的按鍵，無法取消，第17層及以上樓層沒有乘客需乘坐電梯，此時(shí)電梯向上空運(yùn)行，然后在第17層停留開門，這種情況造成了電梯能耗的增加及機(jī)械器件的損耗。（2）人在電梯內(nèi)部呼叫按鈕操作后離開，造成電梯在無負(fù)載情況下空運(yùn)行，導(dǎo)致電梯運(yùn)行效率低，同時(shí)浪費(fèi)大量電力資源[1]。

1.1 ? ?四層電梯模型簡(jiǎn)介

本次采用的電梯模型是由直流電機(jī)、轎廂、內(nèi)選控制器、轎廂門、樓層選向器、導(dǎo)軌、控制器、底座等組成[2]，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

本裝置電源為交流220 V、50 Hz。面板上的輸入信號(hào)端子有內(nèi)選按鈕信號(hào)、外選按鈕信號(hào)、平層、限位信號(hào)、廂門限位信號(hào)及公共端I等共計(jì)24個(gè)，控制時(shí)應(yīng)分別與PLC主機(jī)輸入端連接，公共端I與主機(jī)輸入COM點(diǎn)連接。面板上的輸出信號(hào)端子有外呼指示燈、轎廂上升下降控制、內(nèi)選指示燈、廂門開關(guān)控制、公共端II等共計(jì)18個(gè)，控制時(shí)應(yīng)分別與PLC主機(jī)輸出端連接，公共端II與主機(jī)輸出COM連接。

1.2 ? ?微波紅外復(fù)合（雙鑒）探測(cè)器

微波紅外復(fù)合（雙鑒）探測(cè)器既具有微波探測(cè)器可靠性強(qiáng)、與熱源無關(guān)的優(yōu)點(diǎn)，又具備被動(dòng)紅外探測(cè)器無需照明、沒有亮度要求、可晝夜運(yùn)行的特點(diǎn)[3]，同時(shí)，由于此次設(shè)計(jì)中微波紅外復(fù)合（雙鑒）探測(cè)器應(yīng)用在電梯轎廂這樣一個(gè)封閉的金屬環(huán)境中，克服了微波探測(cè)器容易穿透非金屬物體探測(cè)的特性，大大降低了系統(tǒng)誤報(bào)率。

本設(shè)計(jì)采用市場(chǎng)上常用的吸頂室內(nèi)有線微波紅外雙鑒探測(cè)器，安裝在電梯轎廂頂部。該類型的雙鑒探測(cè)器360°全方位無死角探測(cè)，當(dāng)安裝高度為3 m時(shí)，其探測(cè)直徑可達(dá)10 m;內(nèi)置靈敏度跳線，可以根據(jù)不同環(huán)境需要進(jìn)行調(diào)節(jié);抗白光和電磁干擾，有NC/NO報(bào)警輸出，NC防拆輸出，工作電壓為9～16 V。電梯開關(guān)電源輸出標(biāo)稱電壓通常為5 V、24 V、±15 V[4]，完全可以為探測(cè)器提供電源。微波紅外復(fù)合（雙鑒）探測(cè)器在電梯轎廂的安裝示意圖如圖2所示。

1.3 ? ?PLC主控電路設(shè)計(jì)

1.3.1 ? ?PLC選型

PLC型號(hào)眾多，要選用合適的PLC，首先要進(jìn)行PLC的I/O點(diǎn)數(shù)和種類的估算。根據(jù)被控對(duì)象對(duì)PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)和要求，全面考慮輸入/輸出信號(hào)的個(gè)數(shù)，I/O信號(hào)類型（數(shù)字量/模擬量），電流、電壓等級(jí)，是否有其他特殊控制要求等因素，同時(shí)附加20%～15%的備用量。據(jù)此，本設(shè)計(jì)根據(jù)本校實(shí)際情況，選用了實(shí)訓(xùn)室常用的三菱公司的FX2N-48MR-001 PLC。該機(jī)型合計(jì)總數(shù)為48～24點(diǎn)輸入，DC24 V，24點(diǎn)繼電器輸出，具有集成性、高性能，運(yùn)算高速，存儲(chǔ)器規(guī)格寬裕，軟元件范圍豐富等特點(diǎn)[5]，完全滿足此設(shè)計(jì)需要。

1.3.2 ? ?I/O設(shè)備及I/O點(diǎn)分配表

表1為該設(shè)計(jì)的I/O設(shè)備及I/O點(diǎn)分配表。輸入信號(hào)有：內(nèi)選按鈕信號(hào)4個(gè)，外選按鈕信號(hào)6個(gè)，開關(guān)門信號(hào)2個(gè)，轎廂平層信號(hào)4個(gè)，開關(guān)門限位2個(gè)，上下極限位2個(gè)，被動(dòng)紅外探測(cè)器信號(hào)1個(gè)，共計(jì)21個(gè)。輸出信號(hào)有：內(nèi)選按鈕信號(hào)指示4個(gè)，外選按鈕信號(hào)指示6個(gè)，轎廂上下行信號(hào)2個(gè)，轎廂上下行指示2個(gè)，門電機(jī)開關(guān)2個(gè)，共計(jì)16個(gè)。

1.3.3 ? ?PLC接線圖

圖3為PLC輸入輸出接線圖。X0～X24為輸入信號(hào)，Y0～Y26為輸出信號(hào)，其中Y20～Y26分別按順序接數(shù)碼管的A～G，顯示轎廂所在樓層。輸入端的公共端COM I接地，輸出端的公共端COM II接+24 V電源。

2 ? ?系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖

本設(shè)計(jì)采用GX ?Deve-

loper作為編程軟件[5]進(jìn)行編程設(shè)計(jì)。在編程過程中，應(yīng)充分了解該系統(tǒng)的全部功能、輸入/輸出信號(hào)的種類和數(shù)量等，再根據(jù)工藝要求，繪出各功能單元的功能流程圖，逐條編寫控制程序。在調(diào)試時(shí)先從各功能單元入手，再調(diào)試優(yōu)化全 的軟件系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件流程如圖4所示。

3 ? ?結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)經(jīng)過硬件及軟件設(shè)計(jì)，結(jié)合四層電梯模型，搭建了基于PLC控制和雙鑒探測(cè)器（采用實(shí)訓(xùn)室現(xiàn)有模型）的節(jié)能電梯模型，并進(jìn)行了調(diào)試模擬運(yùn)行，調(diào)試模擬運(yùn)行過程如圖5所示。

通過對(duì)該系統(tǒng)各個(gè)模塊的調(diào)試，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了既定功能，提高了電梯的運(yùn)行效率，延長(zhǎng)了電梯的使用壽命，節(jié)約了大量電力資源，實(shí)現(xiàn)了電梯運(yùn)行的智能化、人性化，因此該系統(tǒng)具有很高的使用價(jià)值。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 何斌鋒，張璐，林樹剛，等.基于PLC的防止空運(yùn)行智能電梯設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)試，2017，（16）：5-6.

[2] 天津市源峰科技發(fā)展有限責(zé)任公司.TVT-99A電梯模型使用說明書[Z].

[3] 張晨.被動(dòng)式紅外探測(cè)器三維探測(cè)模型研究[J].中國(guó)安防，2014（3）：80-84.

[4] 康宇翔.電梯產(chǎn)品應(yīng)用開關(guān)電源替代工頻變壓器的技術(shù)研究[J].中國(guó)設(shè)備工程，2017（22）：115-116.

[5] 巫莉.電氣控制與PLC應(yīng)用[M].2版.北京：中國(guó)電力出版社，2012.

收稿日期：2020-02-10

作者簡(jiǎn)介：黃修力（1980—），男，河南人，研究生，講師，研究方向：電子、通信技術(shù)、檢測(cè)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用。