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        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)設(shè)計(jì)

        2020-07-04 02:41:00黃修力
        機(jī)電信息 2020年5期
        關(guān)鍵詞:電梯

        摘要:針對(duì)老舊電梯耗能巨大的問(wèn)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(lái)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(kāi)門(mén),給電梯帶來(lái)?yè)p耗,使電梯過(guò)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(guò)10萬(wàn)臺(tái)。老舊電梯的維修、更新費(fèi)用動(dòng)輒達(dá)上萬(wàn)元甚至數(shù)十萬(wàn)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(lái)要去第7層,但錯(cuò)誤按下了17層的按鍵,無(wú)法取消,第17層及以上樓層沒(méi)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(kāi)門(mén),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(kāi),造成電梯在無(wú)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(mén)、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(mén)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(mén)開(kāi)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(wú)關(guān)的優(yōu)點(diǎn),又具備被動(dòng)紅外探測(cè)器無(wú)需照明、沒(méi)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(lèi)型的雙鑒探測(cè)器360°全方位無(wú)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(kāi)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(lèi)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(lèi)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(kāi)關(guān)門(mén)信號(hào)2個(gè),轎廂平層信號(hào)4個(gè),開(kāi)關(guān)門(mén)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(mén)電機(jī)開(kāi)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(guò)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(lèi)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(xiě)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(guò)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(guò)程如圖5所示。

        通過(guò)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(shù)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(shuō)明書(shū)[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(kāi)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。

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