趙東澤 冷紫旭

（通化師范學(xué)院，吉林 通化 134000）

1 電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

電梯控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)：PLC 電梯控制系統(tǒng)主要包括拖動(dòng)和信號(hào)這兩大方面的控制系統(tǒng)。在硬件方面該系統(tǒng)主要有主機(jī)和擴(kuò)展、主拖動(dòng)和機(jī)械兩大系統(tǒng)，同時(shí)還包括了轎廂操作盤、樓層指示器、調(diào)速設(shè)備、門機(jī)等眾多部分[1]。在這其中PLC 主機(jī)是該系統(tǒng)的關(guān)鍵，其他如呼梯盤等方面產(chǎn)生的信號(hào)最終都傳輸給PLC，經(jīng)過相應(yīng)的程序處理之后通過拖動(dòng)系統(tǒng)完成電梯制動(dòng)、電梯運(yùn)行以及其他命令。

在控制方面該系統(tǒng)在轎廂內(nèi)外分別采用了按鈕和召喚兩種方式。在工作過程中使用者可以在轎廂內(nèi)通過按鈕控制電梯的運(yùn)行到達(dá)想要去的樓層?？刂齐娞萆舷逻\(yùn)動(dòng)的是一臺(tái)交流電機(jī)，該電機(jī)通過轉(zhuǎn)向的變換實(shí)現(xiàn)電梯的上升和下降。同時(shí)還可以完成啟動(dòng)過程的加速、制動(dòng)時(shí)的減速以及穩(wěn)定的運(yùn)行等多個(gè)階段的調(diào)速過程。在廂門的開合方面是通過一個(gè)簡(jiǎn)單的它串勵(lì)直流電機(jī)進(jìn)行控制的，同樣電機(jī)的正反轉(zhuǎn)動(dòng)分別控制廂門的打開和閉合。任意電梯口處皆配備有呼叫按鈕以及顯示器，顯示器的作用是為了讓使用者了解電梯狀態(tài)，同時(shí)轎廂里面還配備了操控廂門開啟與閉合的按鈕。

2 電梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

在拖動(dòng)方面具有各種各樣的系統(tǒng)，通常來說直流形式的系統(tǒng)造價(jià)較高，有變頻調(diào)壓調(diào)速等眾多系統(tǒng)。交流形式具有交流調(diào)壓調(diào)速等多個(gè)系統(tǒng)，這些交流形式的系統(tǒng)常常用在低速電梯中，它的主要優(yōu)勢(shì)是價(jià)格低廉、構(gòu)成簡(jiǎn)單。

2.1 交流雙速電梯系統(tǒng)的主電路圖及工作原理

圖1 為交流雙速電梯控制系統(tǒng)的主電路圖。M 表示的是一種雙速籠型的異步電動(dòng)機(jī)，該設(shè)備通常只在YYTD 這一系列的電梯中使用；KM3 和KM4 是電機(jī)不同轉(zhuǎn)向方面的接觸器，主要負(fù)責(zé)控制電梯的上下運(yùn)動(dòng)；KM5 和KM6 負(fù)責(zé)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速；KM7 的主要作用是在啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行加速；KM8、KM9 以及KM10 三個(gè)控制的是制動(dòng)過程的加速度；R1、R2 和L1、L2 分別表示定子電路中串聯(lián)的電阻和電抗，它們主要配合上面的接觸裝置進(jìn)行制動(dòng)過程。電梯的上下運(yùn)行靠KM3 到KM5 這三者的接通情況控制，設(shè)定時(shí)規(guī)定KM7 要在1.5秒后進(jìn)行接通，當(dāng)L1 和R1 兩者斷開時(shí)電梯的運(yùn)行將以勻速進(jìn)行；收到停止命令時(shí)，電梯將發(fā)生一系列的變化，首先是斷掉KM5 并接通KM6，而且電路中接通電抗，電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，另外編號(hào)8 到10 的這三個(gè)接觸器分別接通1、1.5 和2 秒的時(shí)間，這一操作主要是對(duì)制動(dòng)的強(qiáng)度進(jìn)行控制，保證在這一過程中使用者擁有較好的舒適度。最終電梯運(yùn)行到指定樓層的時(shí)候斷開所有的接觸器，同時(shí)電梯速度為零，釋放機(jī)械閘。當(dāng)電梯處于檢修狀態(tài)的時(shí)候只能進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)式的低速運(yùn)行[2]。

圖1 電梯調(diào)速系統(tǒng)主電路

2.2 電梯的門機(jī)電路及安全運(yùn)行回路

圖2 展示的是電梯安全運(yùn)行和門機(jī)部分的相關(guān)電路。上面已經(jīng)說過控制廂門開合的具體電機(jī)，在開啟與閉合時(shí)采用接觸器1、2 控制，同接觸器1 相連后電機(jī)和R2 被并聯(lián)起來，達(dá)到了控制開門的目的，同時(shí)R2 會(huì)在SQ11 壓下后短接，進(jìn)而對(duì)廂門的打開速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。同理2 號(hào)接觸器閉合是控制關(guān)門操作，同時(shí)由R3 以及SQ12 和SQ13 配合使用控制關(guān)門速度大小。

圖2 門機(jī)電路和安全運(yùn)行回路

3 電梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)思想

3.1 正常工作狀態(tài)

電梯進(jìn)行正常呼叫響應(yīng)有如下步驟：

（1）電梯控制系統(tǒng)在收到來自于廳門外或轎廂內(nèi)部的信號(hào)后，就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行比較，然后再結(jié)合模塊的選擇進(jìn)行選向[3]；（2）電梯的運(yùn)動(dòng)速度會(huì)因?yàn)檎{(diào)速模塊的驅(qū)動(dòng)而先低速再變化為高速，在將要運(yùn)行至目的樓層時(shí)，速度將變慢；（3）電梯獲取目標(biāo)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的呼叫信號(hào)指令時(shí)，就會(huì)下達(dá)減速信號(hào)指令，從而將運(yùn)行狀態(tài)從高速轉(zhuǎn)變?yōu)榈退伲侥繕?biāo)樓層的平行點(diǎn)時(shí)就會(huì)停止運(yùn)行；（4）運(yùn)行至目的樓層后，電梯將停靠一段時(shí)間，然后在觸碰到關(guān)門開關(guān)時(shí)，執(zhí)行關(guān)門指令，此時(shí)的樓層運(yùn)行位置會(huì)一直在電梯控制系統(tǒng)中顯示。

3.2 強(qiáng)制工作狀態(tài)

當(dāng)電梯因?yàn)槟承┕收闲枰M(jìn)行維修的時(shí)候，此時(shí)電梯應(yīng)該不受到外界的控制，換句話說，電梯在這個(gè)時(shí)候就不再處于工作狀態(tài)，維修人員可以對(duì)其進(jìn)行上下移動(dòng)到所需要的位置來滿足檢修人員的需求[4]。如：當(dāng)電梯執(zhí)行檢修狀態(tài)時(shí)，電梯將會(huì)立刻結(jié)束原來的運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)可以按照維修需求長(zhǎng)按移動(dòng)按鈕人工調(diào)節(jié)其上下移動(dòng)，按鈕松動(dòng)則電梯也不再工作。

因?yàn)檫@種電梯控制系統(tǒng)復(fù)雜程度較高，因此必須采用模塊方法來執(zhí)行內(nèi)部編程程序，將各個(gè)數(shù)字量和模擬量以信號(hào)的方式存儲(chǔ)到寄存器之中并對(duì)其進(jìn)行分類，這樣做的好處是便于不同模塊間相互聯(lián)系。另外，模塊化程序設(shè)計(jì)方法的利用在一定程度上使得程序的變更和完備變得容易起來。

4 運(yùn)行的模擬調(diào)試及仿真

GX-Developer8.0 軟件可以使用多種語言進(jìn)行相應(yīng)的編程，其功能結(jié)構(gòu)強(qiáng)大，內(nèi)涵軟件包程序極其多，并且兼容性極佳，通過該款軟件可以達(dá)到簡(jiǎn)單的設(shè)定、調(diào)試以及監(jiān)控等特殊模塊的應(yīng)用。不僅如此，還可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行修正，甚至可以在其他地點(diǎn)讀寫可編程控制程序。

通過GX-simulator6.0 PLC 仿真調(diào)試軟件對(duì)電梯在正常運(yùn)行以及發(fā)生故障時(shí)進(jìn)行仿真，再通過網(wǎng)絡(luò)電腦的虛擬運(yùn)行，可以檢測(cè)程序的編撰在實(shí)際運(yùn)行中是否會(huì)出現(xiàn)問題，提高了運(yùn)行安全性。

5 結(jié)論

本文通過運(yùn)用PLC 控制系統(tǒng)來對(duì)電梯進(jìn)行研究，主要是用調(diào)試功能來對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過對(duì)軟件與程序的調(diào)試，并通過仿真軟件對(duì)電梯運(yùn)行進(jìn)行模擬，分析電梯運(yùn)行過程規(guī)律與特點(diǎn)，了解其結(jié)構(gòu)與功能。在本文研究中，主要使用了PLC 來對(duì)電梯內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)以及控制系統(tǒng)進(jìn)行全面而詳細(xì)的分析，主要是因?yàn)镻LC 具有簡(jiǎn)單、直觀性的特點(diǎn)，能夠?qū)?fù)雜電路問題分解為小的電路圖，使其更加直觀而清晰。當(dāng)電梯依附于較高樓層時(shí)，其對(duì)應(yīng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)樓層也會(huì)變多，這就使得電梯內(nèi)部的電路模塊變多，結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。通過對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的編程，采用控制系統(tǒng)來控制電梯的運(yùn)行，則相較于之前而言，其所需要進(jìn)行修改的問題變得更為簡(jiǎn)單，為之后的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。

在本文中，就電梯功能、運(yùn)行、設(shè)計(jì)方面的研究主要從下述幾個(gè)方面展開：

（1）通過對(duì)電梯發(fā)展過程進(jìn)行分析，了解電梯的運(yùn)行過程以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)；（2）主要分析了PLC 控制程序中各個(gè)模塊的編程以及運(yùn)行過程；（3）采用PLC 軟件，根據(jù)電路結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)相應(yīng)的流程結(jié)構(gòu)圖；（4）通過PLC 的仿真軟件對(duì)電梯運(yùn)行、信號(hào)燈、指令功能等方面進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)，查找電梯在運(yùn)行時(shí)的故障并進(jìn)行更改。通過實(shí)際的模擬結(jié)果，可以得到：本文所設(shè)計(jì)的梯形電路圖是正確的，可以進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用。

本論文中通過對(duì)PLC 的仿真調(diào)試實(shí)驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的6 層電梯控制系統(tǒng)基本能夠保障電梯的運(yùn)行與服務(wù)，說明測(cè)試結(jié)果是成功的。當(dāng)然由于設(shè)計(jì)還不完善，例如電梯的調(diào)速系統(tǒng)沒有采用變壓變頻調(diào)速技術(shù)（VVVF），這是因?yàn)槭艿搅藢?shí)際條件的限制，還需要進(jìn)一步的優(yōu)化和改善。