肖志釗
摘 要: 文章介紹三菱FXCPC系列FX3U類型可編程控制器(PLC)在四層站電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用,以及三菱可編程控制器控制四層站電梯的控制系統(tǒng)設(shè)備硬件組成和控制軟件程序設(shè)計,提出了一整套的四層站電梯可編程控制器(PLC)自動控制系統(tǒng)解決方案,該方案提出了總體流程設(shè)計,并闡述了設(shè)計的思路和要點等。另外,在四層站電梯模型上對該方案控制系統(tǒng)的基本功能做了有效測試和驗證,其結(jié)果體現(xiàn)了該控制系統(tǒng)滿足無司機電梯的自動控制要求,能作為一種安全性高、可靠性強的四層站電梯控制系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞: PLC控制;電梯;系統(tǒng)設(shè)計;無司機控制
中圖分類號:TU857 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號:
隨著城市化以及城鎮(zhèn)化的發(fā)展,現(xiàn)代化建筑工程數(shù)量也逐年增多,電梯已成為現(xiàn)代化建筑中不可缺少的一部分,更是人民日常生活中息息相關(guān)且無法脫離的通行工具。電梯的安全穩(wěn)定地運行,在電梯控制程序設(shè)計中體現(xiàn)得非常重要。為此,設(shè)計一套完整可靠、普適性強,并且具有代表性的控制系統(tǒng)能給相關(guān)從事行業(yè)人員或著研究人員提供一定的參考??删幊炭刂破鳎≒LC)的出現(xiàn),在電梯控制技術(shù)中的得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展,PLC的控制系統(tǒng)相對體積小、使用壽命長、穩(wěn)定可靠、易于維修和控制、經(jīng)濟(jì)成本相對低廉,因此在電梯控制系統(tǒng)中,PLC的控制系統(tǒng)逐步取代了先前的繼電-接觸器控制系統(tǒng)并成為電梯控制系統(tǒng)的主流。本文將PLC,即可編程控制器應(yīng)用于四層站電梯的邏輯控制系統(tǒng)中,提供并設(shè)計一套四層站電梯控制系統(tǒng)的解決方案,本方案已通過模型電梯驗證其基本控制功能,解決了電梯控制系統(tǒng)不穩(wěn)定,可拓展性差,故障率高等一些問題,同時也可以實現(xiàn)更復(fù)雜更多的控制功能。
1 電梯控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案
方案的設(shè)計要以人為本,需要考慮乘客群體的日常思維方式、行為習(xí)慣,以及乘客乘坐電梯時的不確定性或隨機性、突發(fā)性等因素,宜采用數(shù)字化的智能邏輯控制,體現(xiàn)以人為本的思想。系統(tǒng)邏輯控制圖如圖1所示。并做到遵循以下電控要求:
1)電梯無司機控制,由乘客自行控制;
2)電梯運行中同時出現(xiàn)外呼梯信號和內(nèi)選信號時,順向優(yōu)先;
3)電梯接近所需要??康膶诱緯r減速運行,準(zhǔn)確平層??繕菍?
4)上下行自動控制與顯示;
5)樓層自動控制與顯示;
6)轎廂內(nèi)及層站候梯處有上下行箭頭指示燈和層樓數(shù)顯示燈;
7)滿載關(guān)門,超載開門;
8)電梯各層設(shè)有上行和下行呼叫按鈕,按壓按鈕時信號被記憶,相應(yīng)的指示燈亮(上升指示燈或下降指示燈亮);
9)電梯上行時有外呼梯信號,若信號在現(xiàn)行位置上層則電梯分別到達(dá)上面層相應(yīng)信號燈滅并且電梯門打開,若信號在現(xiàn)行位置下層則電梯在下一次上行時響應(yīng);
10)電梯下行時有外呼梯信號,若信號在現(xiàn)行位置下層則電梯分別到達(dá)下面層相應(yīng)信號燈滅并且電梯門打開,若信號在現(xiàn)行位置上層則電梯在下一次下行時響應(yīng);
11)電梯停止時,轎內(nèi)按鈕可直接控制開門和關(guān)門,電梯停穩(wěn)3s后開門,開門5s后無關(guān)門信號則自動關(guān)門;
12)電梯在層站??繒r,層站候梯處上行、下行按鈕能控制開門;
13)電梯運行時不能開門,梯門關(guān)閉后才能運行;
14)電梯門設(shè)有紅外防夾功能;
15)每一層電梯都設(shè)有一個行程開關(guān),當(dāng)電梯碰到樓層的行程開關(guān)時,表示電梯已經(jīng)到達(dá)該層 。
2 硬件系統(tǒng)
本方案主要使用了三菱PLC(型號:FX3U-64MR)和四層電梯模型。FX3U-64MR 是日本三菱公司的第三代可編程控制器(PLC),繼電器輸輸入32點,輸出32點.FX3U 是FX系列中功能最強、速度最高的微型PLC,內(nèi)置用戶存儲器64Kb ,最大可擴(kuò)展到256個I/O點,可有多種特殊功能擴(kuò)展,實現(xiàn)多種特殊控制功能(PID、高速計數(shù)、A/D、D/A、等)。有功能很強的數(shù)學(xué)指令集。通過通信擴(kuò)展板或特殊適配器可實現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)鏈接,同時也可以實現(xiàn)CC-Link通信。在實際使用的電梯中四層電梯的控制輸入點如下:
1)外選呼梯按鈕:共6個,其中一層基站和頂層各一個,二層和三層上呼和下呼各一個;
2)內(nèi)選呼梯按鈕:共4個,轎廂內(nèi)每層各一個;
3)電梯啟動、停止、檢修按鈕各一個;
4)平層傳感器:每層井道各一個,用于選向和選層;
5)極限位開關(guān):井道頂層和底坑各一個,防止轎廂沖頂;
6)限位開關(guān):井道頂層和底坑各一個,防止轎廂沖頂;
7)超載開關(guān):轎頂一個,防止電梯超載。
3 軟件系統(tǒng)
本系統(tǒng)以穩(wěn)定性、智能性、可維護(hù)性原則進(jìn)行模塊化設(shè)計,設(shè)置PLC的I/O端口分配表(軟元器件分配表)、梯形圖。I/O端口分配表如下所示:
電梯的上下行控制采用樓層數(shù)值比較法。當(dāng)前呼梯存儲單元寄存器D1的賦值與當(dāng)前層站存儲單元寄存器D0中賦值做比較。如果D1大于D0,則電梯上行;如果D1=D0,則電梯保持停止;如果D1小于D0,則電梯下行。電梯運行方向的程序設(shè)計如圖3-1所示,假設(shè)電梯初始位置在一樓層站,四樓層站有人呼梯,此時,D0被賦值1,D1被賦值4,則D1大于D0,即電梯上行。
如果此時有多個層站呼梯按鈕被按下,電梯堅持順向優(yōu)先原則,順向呼梯的按鈕被按下后被選中登記。即當(dāng)電梯從一樓上四樓過程中二樓上呼按鈕被按下時電梯會順向截停,逆向等待,電梯運行過程受到安全保護(hù),由于安全回路為串聯(lián)方式,其它安全保護(hù)裝置共用安全開關(guān),呼梯優(yōu)先的控制程序如圖3-2所示。
電梯的呼梯信號有內(nèi)呼和外呼之分,為了能實現(xiàn)到達(dá)統(tǒng)一目標(biāo)層站并對呼梯信號優(yōu)先排隊,需把呼梯信號綜合起來比較排隊,部分程序如圖3-3所示。
電梯外部的6個呼梯按鈕與內(nèi)部的4個呼梯按鈕對應(yīng)的邏輯應(yīng)有區(qū)分,內(nèi)呼按鈕被按下后呼梯被登記并點亮指示燈,直至被再次操作或得到平層信號后該操作被取消,因此可以用各層站行程開關(guān)作為平層裝置反饋平層信號。外呼與內(nèi)呼登記程序相似,區(qū)別在于中間層站的呼梯信號應(yīng)作反向保護(hù),防止逆向截停,這里用中間繼電器M0、M2分別作為上行標(biāo)志和下行標(biāo)志。部分呼梯信號登記程序如下圖3-4和圖3-5所示
當(dāng)電梯達(dá)到另外一層樓并觸碰到行程開關(guān)時信號更換為當(dāng)前所在樓層的數(shù)值。數(shù)碼管采用七段碼顯示指令SEGD顯示,PLC輸出采用Y030到Y(jié)037顯示。電梯在運行停止時、停車時按手動開門按鈕或呼梯按鈕執(zhí)行開門動作,電梯開門到位延時延時關(guān)門,停車時可手動關(guān)門,部分開關(guān)門程序如下圖3-6所示。
電梯檢修開關(guān)打開時,電梯進(jìn)入檢修昨天,按下手動運行按鈕使電梯進(jìn)行檢修運行,此時電梯依然受到安全保護(hù)。部分檢修程序如下圖3-7所示
4 結(jié)束語
本文介紹了三菱可編程控制器(PLC),型號:FX2N-48MR,在四層電梯模型實驗系統(tǒng)的應(yīng)用,詳細(xì)描述了四層電梯控制的方案設(shè)計流程及硬件、軟件的設(shè)計應(yīng)用,軟件采用PLC梯形圖程序的控制方式,在電梯模型實驗系統(tǒng)中實現(xiàn)其基本功能,并且系統(tǒng)穩(wěn)定可控,能很好控制無司機電梯的使用,滿足常用低層電梯的使用要求。
參考文獻(xiàn):
[1] [1]孟少凱.電梯技術(shù)與工程務(wù)實[J].北京.宇航出版社,2002,04:164-186.
[2] [2]李中年.電控技術(shù)與PLC[J].北京.清華大學(xué)出版社,2014,12:467-479.
[3] [3]段晨東.電梯控制技術(shù)[J].北京.清華大學(xué)出版社,2015,04:118-119.
[4] [4]陳家盛.電梯結(jié)構(gòu)原理及安裝維修[J].北京.機械工業(yè)出版社,2015,07:95-99.
[5] [4]馬宏騫.電梯及控制技術(shù)[J].北京.電子工業(yè)出版社,2013,05:114-136..