汪 凱

（1.遼寧廣播電視大學(xué)，遼寧 沈陽(yáng)110034；2.遼寧裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng)110161）

0 引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市建設(shè)發(fā)展速度大幅提高，表現(xiàn)在高層建筑越來(lái)越多，這就需要安裝大量的電梯。同時(shí)人們對(duì)舒適度追求的提高，傳統(tǒng)多層建筑、老舊小區(qū)的改造、旅游景點(diǎn)的服務(wù)設(shè)施，都提出加建或改建電梯，數(shù)量十分巨大。電梯的安裝是一次性工程，因?yàn)殡娞輰儆谔胤N設(shè)備，按國(guó)內(nèi)電梯行業(yè)的“特種設(shè)備安全監(jiān)察條例”的規(guī)定，要求定期定項(xiàng)進(jìn)行年檢，使得維修和保養(yǎng)成為電梯運(yùn)行任務(wù)中的重中之重。

在維修和保養(yǎng)過(guò)程中，要考慮到設(shè)備的安全使用狀況和負(fù)責(zé)檢修人員的安全狀況。特別是檢修人員的安全。如何保證維修人員及用戶(hù)的安全，成為首要問(wèn)題，基于對(duì)人身安全及物質(zhì)財(cái)產(chǎn)的保護(hù)，要把電梯檢修時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)作為電梯日常運(yùn)轉(zhuǎn)中常態(tài)的一種模式，在電梯設(shè)施中要考慮到此種狀態(tài)下的軟、硬件的設(shè)計(jì)，一般有控制箱、曳引輪、轎廂和夾繩器等組成，曳引輪銜接著若干鋼絲繩作為驅(qū)動(dòng)，使得轎廂在電梯井內(nèi)上下行駛，通過(guò)輪座固定在機(jī)房?jī)?nèi)，在輪座上連接有夾繩器，故障時(shí)抱死鋼絲繩，把轎廂停在電梯井中。通常意味著，保護(hù)裝置和多個(gè)磁感觸發(fā)的，觸發(fā)裝置被安裝在轎廂的側(cè)壁上，在轎廂的中間位置時(shí)，門(mén)均勻地分布在電梯井的每個(gè)部分的層中的各個(gè)位置，在電梯豎井中的均勻磁場(chǎng)的基礎(chǔ)上，每一個(gè)在門(mén)的中間位置的層，與觸發(fā)器對(duì)應(yīng)。而磁力座與夾繩器連接。保證控制效果好，停靠位置準(zhǔn)確。在軟件設(shè)計(jì)上要根據(jù)電梯控制的不同方式，使用不同的語(yǔ)言進(jìn)行編程。當(dāng)下，電梯控制模式兩種，一是以單片機(jī)控制，通過(guò)信號(hào)的采集，運(yùn)行狀態(tài)和功能，完成電梯的主動(dòng)調(diào)度和采集操作功能，然后驅(qū)動(dòng)電機(jī)拖動(dòng)控制；二是以可編程控制器（PLC）替代單片機(jī)進(jìn)行控制，但在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，廠家大多選擇應(yīng)用可編程控制器（PLC）替代微機(jī)，可能考慮到生產(chǎn)規(guī)模問(wèn)題，本身不具備自己開(kāi)發(fā)控制系統(tǒng)的能力，同時(shí)認(rèn)為生產(chǎn)微機(jī)控制裝置投入巨大；而可編程控制器（PLC）有具有一定可靠性高、程序進(jìn)行設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用，設(shè)計(jì)方式多種多樣、具有較強(qiáng)抗干擾能力、運(yùn)行安穩(wěn)等特點(diǎn)，所以選擇可以依托可編程控制器 （PLC）來(lái)實(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行中的軟件工程設(shè)計(jì)。梯形圖語(yǔ)言是工程人員和操作人員最喜歡的編程語(yǔ)言，它可以對(duì)應(yīng)于傳統(tǒng)的電氣原理圖，與繼電器控制過(guò)程相似，人員掌握容易。

選定在PLC支撐下控制電梯的運(yùn)轉(zhuǎn)，就要分別考慮到電梯的正常運(yùn)行狀態(tài)、電梯人為駕駛運(yùn)行狀態(tài)和電梯檢修時(shí)運(yùn)行狀態(tài)三種模式，本文僅研究在電梯檢修時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)，這里就涉及選向回路設(shè)計(jì)。在PLC控制的電梯中選向回路的設(shè)計(jì)尤為重要，電梯升降的選向管控是關(guān)乎到電梯啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、停止等重要控制要素，如果選向管控電路設(shè)計(jì)有缺陷，考慮因數(shù)不全面，會(huì)導(dǎo)致電梯存在安全隱患，用戶(hù)使用中會(huì)造成生命危險(xiǎn)[1]。本方案用西門(mén)子S7-200 SMART系列PLC作為控制器，設(shè)計(jì)了電梯自然運(yùn)轉(zhuǎn)，即電梯的常態(tài)運(yùn)行狀態(tài)[2-3]。強(qiáng)迫運(yùn)行，即電梯人為駕駛運(yùn)行狀態(tài)。檢修狀態(tài)，即電梯檢修時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。三種選向回路的設(shè)計(jì)，從而為電梯系統(tǒng)故障維修提供安全保證。

1 整體設(shè)計(jì)

在電梯的日常使用中，根據(jù)電梯當(dāng)前位置和下達(dá)指令、客戶(hù)呼喚信號(hào)等，進(jìn)而比較判斷電梯的運(yùn)轉(zhuǎn)指向，是向上行駛還是向下行駛。電梯運(yùn)行方位的判斷，就是將下達(dá)指令和呼喚信號(hào)與電梯當(dāng)前方位進(jìn)行比較，如果與在向上（垂直取向）的電梯中，相對(duì)的向下行駛的比較操作的結(jié)果。電梯的駛向：一是由層樓當(dāng)前繼電器可以形成選向鏈；二是把每層樓運(yùn)轉(zhuǎn)控制指令和客戶(hù)進(jìn)行呼喚一一對(duì)應(yīng)。

在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中，確定電梯的運(yùn)轉(zhuǎn)方式有三種狀況，一是自然運(yùn)行選向，電梯依據(jù)自己判斷來(lái)選擇運(yùn)行方向；二是強(qiáng)迫運(yùn)行選向，如果電梯處于運(yùn)行模式，可以人為地控制控制箱中的上下按鈕，以管控電梯的真實(shí)駛向，讓電梯向上行駛或向下行駛；三是選擇出的檢查操作時(shí)，如果電梯在維修作業(yè)時(shí)，操作者必須把與電梯的運(yùn)行狀況和行駛速度在向上或向下運(yùn)行維護(hù)狀態(tài)使用向上或向下。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 控制器的選擇

根據(jù)設(shè)計(jì)模型控制要求，選向回路中輸入輸出點(diǎn)數(shù)共12個(gè) （輸入4點(diǎn)，輸出8點(diǎn)）。 一般可以考慮10%～15%的余量。結(jié)合Siemens s7-200SMART PLC的特點(diǎn)，選擇SMART SR30，其輸入端和輸出端點(diǎn)共12個(gè)，可滿(mǎn)足管控需求，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)連接圖

在考慮經(jīng)濟(jì)上，每增加一個(gè)點(diǎn)、一個(gè)功能、一個(gè)模塊能會(huì)提高成本。

2.2 I/O分配

電梯功能設(shè)計(jì)時(shí)考慮到具有向上和向下強(qiáng)返開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)門(mén)限位、向上和向下呼梯等31個(gè)輸入信號(hào)，利用4個(gè)輸入點(diǎn)對(duì)應(yīng)控制按鈕或運(yùn)行狀態(tài)；8個(gè)輸出點(diǎn)顯示電梯的當(dāng)前狀態(tài)。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 編程語(yǔ)言

有幾種編程語(yǔ)言，順序功能圖可以很容易地轉(zhuǎn)化為梯形圖。梯形圖通俗易懂。與繼電器控制是非常相似的，特別適合數(shù)字邏輯控制。按邏輯關(guān)系運(yùn)算。接通與斷開(kāi)與繼電器觸點(diǎn)類(lèi)似，線圈用于表示數(shù)據(jù)的輸出狀態(tài)。通過(guò)編程軟件可將梯形圖編譯后直接下入PLC中。功能塊圖是數(shù)字邏輯門(mén)電路的編程語(yǔ)言，目前只有通過(guò)西門(mén)子公司的“LOGO!”，應(yīng)用場(chǎng)景少。指令表是類(lèi)似于匯編的語(yǔ)言，被稱(chēng)為的指示命令表 （指令表）。指令表程序閱讀困難，如果手持編程器，必須轉(zhuǎn)換成一個(gè)指令列表然后寫(xiě)PLC。結(jié)構(gòu)文本一個(gè)復(fù)雜的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)運(yùn)算，編寫(xiě)的程序可以非常具有簡(jiǎn)潔和緊湊。根據(jù)電梯行業(yè)從業(yè)人員的基本情況，選擇梯形圖這種編程語(yǔ)言，簡(jiǎn)單直觀，被大眾認(rèn)可度高。

3.2 編程方法選擇

在本設(shè)計(jì)中選用了功能模塊設(shè)計(jì)法，依據(jù)功能可分為不同的模塊，包括廳門(mén)開(kāi)關(guān)進(jìn)行管控模塊，選層模塊，電梯運(yùn)行成本控制信息模塊，呼梯顯示控制模塊等。電梯根據(jù)梯形圖框架，把功能相同的放在一起，易于調(diào)試及查看。同一功能可能有多種方式實(shí)現(xiàn)，選擇最簡(jiǎn)潔的。

3.3 程序設(shè)計(jì)

根據(jù)控制要求梯形圖如圖2所示。圖中M0.0是上方向選擇，M0.1是下方向選擇，M0.2是上方向控制繼電器，M0.3是上方向控制繼電器，M0.4是強(qiáng)迫向上，M0.5是強(qiáng)迫向上，M0.6是運(yùn)行繼電器。

圖2 選向回路梯形圖

4 結(jié)論

依據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，從選擇控制器方式、PLC選型、硬件組態(tài)，到選擇編程語(yǔ)言和編程方法。保證選向回路的設(shè)計(jì)，完成了電梯檢修期間的控制性能，可以保證維修人員和用戶(hù)生命財(cái)產(chǎn)安全。針對(duì)新型規(guī)的電氣設(shè)計(jì)方案種類(lèi)繁多，在本文中僅介紹了一種基本的功能設(shè)計(jì)方案。伴隨電梯電氣控制技術(shù)的不斷改進(jìn)，安全保障將不斷完善，為人們舒適、安全、便捷的乘坐提供保障。