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        基于結(jié)構(gòu)化編程的電梯指令登記的實現(xiàn)

        2020-08-28 17:15:25趙永潔
        機電信息 2020年24期
        關(guān)鍵詞:西門子電梯

        摘? 要:介紹了電梯指令登記模塊功能及一種實現(xiàn)方法。該模塊功能包含四個部分,分別是外呼指令登記、內(nèi)選指令登記、到站銷號、誤按銷號,鑒于各個樓層的外呼和內(nèi)選設(shè)備相同且動作類似,采用了西門子S7-300系列PLC作為控制器,使用結(jié)構(gòu)化編程的方式,實現(xiàn)了控制任務(wù)。通過調(diào)試,達到了模塊功能要求,效果良好。

        關(guān)鍵詞:電梯;指令登記;西門子;PLC;結(jié)構(gòu)化編程

        0? ? 引言

        電梯的運行是一個復雜的過程,為保證電梯安全、方便、舒適地運行,除了需要良好的拖動系統(tǒng)外,還必須有一套完善可靠的控制系統(tǒng)[1]。

        控制系統(tǒng)的程序設(shè)計有線性化編程和結(jié)構(gòu)化編程兩種方式。早先的程序設(shè)計中,通常使用線性化編程方式,即將所有的程序指令都定在主程序中以實現(xiàn)一個自動化控制任務(wù),這樣的編程方式不利于程序的查看、修改和調(diào)試。與線性化編程方式相對應(yīng)的是結(jié)構(gòu)化編程方式,它將整個控制任務(wù)劃分為相對獨立的控制任務(wù),每個相對獨立的控制任務(wù)可以對應(yīng)結(jié)構(gòu)化程序中的一個程序段或子程序(FC或者FB),OB1通過調(diào)用這些程序塊來完成整個自動化任務(wù)。在大型項目中結(jié)構(gòu)化編程方式有明顯的優(yōu)點[2]。

        電梯結(jié)構(gòu)復雜,電梯程序設(shè)計可采用結(jié)構(gòu)化編程,將電梯復雜的控制功能劃分成若干個子程序單元,分別實現(xiàn)相對單一的功能,指令登記模塊就是其中的一個子程序。

        1? ? 指令登記模塊功能及其控制要求

        1.1? ? 指令登記模塊功能

        電梯指令登記模塊功能包含四個子功能,分別是外呼指令登記、內(nèi)選指令登記、到站銷號、誤按銷號。外呼指令登記、內(nèi)選指令登記是指電梯能分別登記、記憶各層的外呼和內(nèi)選指令信號;到站銷號是指電梯到達該層后,能將登記的信號予以銷號;誤按銷號是指乘客誤按外呼或內(nèi)選按鈕,該誤按指令可銷號[3]。

        1.2? ? 模塊控制要求

        1.2.1? ? 外呼指令的登記與銷號

        電梯在每個層站都設(shè)有一外呼盒,在門廳等候電梯的乘客按門廳上的呼梯按鈕,即可發(fā)出外呼信號,該信號需記憶并點亮外呼盒上的上行或下行指示燈。當電梯到達該樓層且定向方向與目的地方向一致時,電梯要求已滿足,呼梯信號應(yīng)被銷號;電梯運行方向與呼梯目的地方向相反時,電梯在經(jīng)過該層時,不停梯,呼梯要求沒有滿足,呼梯信號不能銷號。

        1.2.2? ? 內(nèi)選指令的登記與銷號

        內(nèi)選指令盤和操縱箱設(shè)在轎廂內(nèi)部。內(nèi)選指令盤是乘客在轎廂內(nèi)選層的信號輸入設(shè)備,一般包括電梯樓層顯示器、內(nèi)選指令按鈕、電梯運行方向指示燈、開門按鈕和關(guān)門按鈕等。當轎內(nèi)乘客于轎內(nèi)操縱板按下要前往樓層的對應(yīng)按鈕時,電梯控制器對該信號進行登記,相應(yīng)樓層的內(nèi)選按鈕指示燈被點亮。當電梯到達目的層站后,該層內(nèi)選按鈕指示燈熄滅,內(nèi)選指令銷號。

        1.2.3? ? 誤按銷號

        若乘客誤按指示燈按鈕,可通過該功能銷號。不同的電梯方法不盡相同,常見的有兩種,一種是再按銷號,另一種是長按銷號,即乘客連續(xù)按住誤按的按鈕2 s后,該誤按指令可銷號。本文以長按銷號為例進行介紹。

        2? ? 指令登記模塊端子分配

        端子分配需計算輸入、輸出元件的數(shù)量,本文以四層電梯為例進行計算。電梯在其轎廂內(nèi)設(shè)有內(nèi)選指令盤,四層電梯共需四個內(nèi)選按鈕;四層電梯共設(shè)有四個外呼盒,最底層和最高層層站外呼盒上各僅安裝有一個單鍵按鈕,其中頂層安裝向下召喚按鈕,底層安裝向上召喚按鈕,其余中間層站外呼盒上均安裝有向上和向下召喚按鈕各一個,呼梯按鈕共6個;合計需輸入點數(shù)10點。每個按鈕內(nèi)嵌相應(yīng)的指示燈,因此輸出點數(shù)也需要10點。其輸入、輸出端子分配如表1所示,其中F指樓層,1F即第1層。

        3? ? 指令登記模塊程序設(shè)計

        電梯的指令登記模塊程序設(shè)計也采用結(jié)構(gòu)化編程方式。

        3.1? ? 指令登記模塊程序流程圖

        由硬件部分的控制要求可知,無論是按下外呼按鈕還是內(nèi)選按鈕,PLC在每次循環(huán)掃描時一般都需要做三種判斷,即目標層是不是當前樓層?電樓是不是已經(jīng)到達目標樓層?按鍵時間是不是已經(jīng)達到銷號條件?分析可得出編程的思路,如圖1流程圖所示[4]。

        3.2? ? 指令登記模塊中的函數(shù)

        指令登記模塊命名為FC200,在該功能實現(xiàn)中,另定義實現(xiàn)各個樓層指令登記與銷號動作的函數(shù)為FC202,在FC200中對FC202進行調(diào)用。FC202函數(shù)梯形圖如圖2所示。

        函數(shù)接口設(shè)置為:Call為輸入信號接口,數(shù)據(jù)類型為BOOL,注釋是外呼內(nèi)選呼梯信號;Arrive為輸入信號接口,數(shù)據(jù)類型為BOOL,注釋是到站信號;Timing為輸入信號接口,數(shù)據(jù)類型為TIMER,注釋是定時器號;Lamp作為輸出信號接口,數(shù)據(jù)類型為BOOL,注釋是外呼內(nèi)選指示燈。

        函數(shù)工作原理:有輸入信號時,Call接通,Lamp線圈得電并自保持,指示燈持續(xù)點亮;若到站信號Arrive接通得電,Arrive常閉按鈕得電斷開,Lamp線圈失電,指示燈熄滅。若長按Call,計時器Timing計時達到2 s后,計時器常閉按鈕斷開,Lamp線圈失電,指示燈也熄滅。

        3.3? ? 內(nèi)選指令登記與銷號

        在電梯指令登記功能FC200中,既有內(nèi)選指令登記程序段,也有外呼指令登記程序段,內(nèi)選指令登記程序段不僅完成內(nèi)選指令登記,同時也完成銷號,如圖3所示。

        到站銷號需獲取到站信號,其方法是調(diào)用轎廂位置函數(shù)子程序,獲取各樓層到站信號。M200.1是1F到站信號,M200.2是2F到站信號,M200.3是3F到站信號,M200.4是4F到站信號。

        內(nèi)選指令登記與銷號程序調(diào)用FC202函數(shù)。當乘客按下內(nèi)選按鈕后,目標層內(nèi)選指示燈點亮;電梯到達目標層時,目標層內(nèi)選指示燈熄滅;若乘客誤選,可持續(xù)按內(nèi)選按鈕,達到2 s時,目標層內(nèi)選指示燈熄滅。

        3.4? ? 外呼指令登記與銷號

        外呼指令登記程序段不僅完成外呼指令登記,也同時完成銷號。與內(nèi)選指令登記與銷號程序相比,外呼指令登記與銷號程序還需要判斷電梯運行方向,與電梯轎廂運行方向相同時,相應(yīng)的呼梯信號才會銷號。下面以第2層為例,外呼指令登記與銷號程序梯形圖如圖4所示。

        第2層外呼指令登記與銷號程序調(diào)用FC202函數(shù)。Q0.0是上行,Q0.1是下行,M200.2是2F到站信號,M201是上行方向中間繼電器,M202是下行方向中間繼電器。當電梯到達目標層,且運行方向與呼梯目標層方向一致時,呼梯要求已滿足,呼梯信號應(yīng)被銷號;電梯運行方向與呼梯目標層方向相反時,不停梯,呼梯要求沒有滿足,呼梯信號不能銷號,只有當呼梯要求滿足后,呼梯信號才能銷號。

        如電梯從一樓向上運行(上行)而呼梯要求從二樓向下,若有去三樓以上的內(nèi)選要求及外呼梯要求,電梯到達二樓時(無二樓上行要求)不停梯、呼梯要求沒有滿足,呼梯信號不能銷號;若三樓以上無用梯要求,電梯將停在二樓,但呼梯信號(二下)不能立即銷號,待人員進入轎廂,選層(去一樓)后,電梯定向下,則二下呼梯信號已滿足,呼梯信號被銷號。

        當乘客在層門的呼梯盒上發(fā)送出上行或下行呼梯信號I4.5或I4.6后,2F外召指示燈被點亮;當電梯在2F停梯時,呼梯要求滿足,2F外召指示燈熄滅;若乘客誤選,可持續(xù)按住呼梯按鈕,達到2 s時,2F外召指示燈熄滅。首先需獲取到站信號,其方法是調(diào)用FC230轎廂位置函數(shù)子程序,獲取各樓層到站信號。M200.1是1F到站信號,M200.2是2F到站信號,M200.3是3F到站信號,M200.4是4F到站信號。

        4? ? 結(jié)語

        在西門子PLC結(jié)構(gòu)化編程中,每個相對獨立的控制任務(wù)可以使用一個FC或者FB,本文中用到FC,F(xiàn)C稱作功能,也叫函數(shù),它有兩個作用:

        (1)作為子程序使用,將整個程序進行結(jié)構(gòu)化劃分,將相互獨立的控制設(shè)備分成不同的FC編寫,統(tǒng)一由OB1調(diào)用,便于程序調(diào)試及修改,使整個程序條理性強、易讀。

        (2)作為函數(shù)使用,對相類似的設(shè)備統(tǒng)一編程,函數(shù)中通常帶有形參,通過多次調(diào)用,對形參賦值不同的實參實現(xiàn)對類似設(shè)備的控制[5]。

        本例中FC的兩個作用都有用到。對電梯整個程序的設(shè)計是將電梯劃分為多個模塊,此時是將FC作為子程序使用,電梯指令登記模塊FC200是電梯整個程序的一個子程序,由電梯主程序OB1調(diào)用。而電梯指令登記模塊FC200的程序設(shè)計,通過分析控制要求可知,不同樓層的外呼設(shè)備與內(nèi)選設(shè)備相同,兩種設(shè)備指令從登記方式、到站銷號方式到誤按銷號方式都存在相似性,將實現(xiàn)各個數(shù)層指令登記與銷號動作的FC202作為函數(shù)使用,在FC200中調(diào)用FC202,對FC202賦予不同樓層的輸入、輸出地址值,就實現(xiàn)了該樓層指令登記與銷號的動作。

        [參考文獻]

        [1] 常國蘭.電梯自動控制技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2011.

        [2] 陳忠華.可編程序控制器與工業(yè)自動化系統(tǒng)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2008.

        [3] 閆莉麗.高級電梯安裝維修工技能實戰(zhàn)訓練[M].北京:機械工業(yè)出版社,2014.

        [4] 張漢杰,王錫仲,朱學莉.現(xiàn)代電梯控制技術(shù)[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社,2013.

        [5] 廖常初.S7-300/400 PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2016.

        收稿日期:2020-06-28

        作者簡介:趙永潔(1968—),男,河北定州人,碩士研究生,高級講師,主要從事機電一體化方面的研究工作。

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