基于ＰＬＣ技術(shù)的商場(chǎng)電梯控制

[摘 要] 在現(xiàn)代化商場(chǎng)建設(shè)中，商場(chǎng)內(nèi)部的電梯已經(jīng)成為商場(chǎng)必備的設(shè)施。本文介紹了一種基于PLC技術(shù)的商場(chǎng)電梯控制系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計(jì)作了較為詳細(xì)的闡述。

[關(guān)鍵詞] PLC 商場(chǎng)電梯

隨著我國科技水平的不斷提高，可編程控制器(PLC)控制技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代，其應(yīng)用越來越廣泛，而電梯作為現(xiàn)代高層建筑的垂直交通工具，與人們的生活緊密相關(guān)。在現(xiàn)代社會(huì)，電梯已像汽車、輪船一樣，成為人類不可缺少的交通運(yùn)輸工具，在現(xiàn)代化商場(chǎng)建設(shè)中，商場(chǎng)內(nèi)部的電梯已經(jīng)成為商場(chǎng)必備的設(shè)施，電梯的使用量已成為衡量商場(chǎng)現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。傳統(tǒng)電梯的電氣控制系統(tǒng)采用的是繼電器邏輯控制，由于觸點(diǎn)多、故障率高、可靠性差、體積大等缺點(diǎn)，正逐漸被淘汰。隨著人們對(duì)生活水平要求的提高，電梯得到了快速發(fā)展，使電梯的電氣控制進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，其邏輯控制也由PLC代替原來的繼電器控制。本文采用PLC對(duì)電梯進(jìn)行控制，闡述了其在電梯控制中的應(yīng)用。

一、電梯的電氣控制要求(以三層電梯為例）

1.接受每個(gè)呼叫按鈕(包括內(nèi)部和外部的呼叫）的呼叫命令，并做出相應(yīng)的響應(yīng)；

2.電梯停在某一層(例如2層)時(shí)，此時(shí)按動(dòng)該層(2層)的呼叫按鈕(上呼叫或下呼叫），則相當(dāng)于發(fā)出打開電梯門命令，進(jìn)行開門的動(dòng)作過程；若此時(shí)電梯的轎箱不在該層(在1、3層），則等到電梯關(guān)門后，按照不換向原則控制電梯向上或向下運(yùn)行；

3.電梯運(yùn)行的不換向原則是指電梯優(yōu)先響應(yīng)不改變現(xiàn)在電梯運(yùn)行方向的呼叫，直到這些命令全部響應(yīng)完畢后才響應(yīng)使電梯反方向運(yùn)行的呼叫。例如現(xiàn)在電梯的位置在1層和2層之間上行，此時(shí)出現(xiàn)了1層上呼叫、2層下呼叫和3層下呼叫，則電梯首先響應(yīng)三層下呼叫，然后再依次響應(yīng)2層下呼叫和1層上呼叫；

4.電梯在每一層都有1個(gè)行程開關(guān)，當(dāng)電梯碰到某層的行程開關(guān)時(shí)，表示電梯已經(jīng)到達(dá)該層；

5.當(dāng)按動(dòng)某個(gè)呼叫按鈕后，相應(yīng)的呼叫指示燈亮并保持，直到電梯響應(yīng)該呼叫為止；

6.當(dāng)電梯停在某層時(shí)，在電梯內(nèi)部按動(dòng)開門按鈕，則電梯門打開，按動(dòng)電梯內(nèi)部的關(guān)門按鈕，則電梯門關(guān)閉。但在電梯行進(jìn)期間電梯門是不能被打開的；

7.當(dāng)電梯運(yùn)行到某層后，相應(yīng)的樓層指示燈亮，直到電梯運(yùn)行到前方一層時(shí)樓層指示燈改變；

8.電梯在到達(dá)指定樓層后，電梯門會(huì)自動(dòng)打開，經(jīng)一段延時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，在此過程中，支持手動(dòng)開門或關(guān)門。

二、電梯系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)該三層電梯控制系統(tǒng)的控制要求，其輸入設(shè)備有1個(gè)開門按鈕、1個(gè)關(guān)門按鈕;內(nèi)部一、二、三層呼叫按鈕；外部一層上呼叫按鈕，二層上、下呼叫按鈕，三層下呼叫按鈕；一、二、三行程開關(guān);開門、關(guān)門行程開關(guān)。其執(zhí)行器件共有7個(gè)呼叫指示燈;3個(gè)位燈;2個(gè)上、下指示燈;電梯開門、關(guān)門、上升、下降4個(gè)接觸器線圈。因此該電梯控制系統(tǒng)采用PLC控制需要有14個(gè)輸入點(diǎn)，16個(gè)輸出點(diǎn)，在設(shè)計(jì)過程中我們選用三菱F1-40MR系列PLC作為電梯的電氣控制核心，其輸入24點(diǎn)、輸出16點(diǎn)能滿足控制要求。具體的I/O地址分配見表1;

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)過程中，首先根據(jù)系統(tǒng)控制要求，利用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法對(duì)電梯內(nèi)部PLC程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后對(duì)電梯外部PLC程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.電梯內(nèi)部PLC程序的設(shè)計(jì)。(1)三層樓的內(nèi)呼叫燈PLC程序。電梯內(nèi)部的三個(gè)呼叫按鈕，指定的是電梯的運(yùn)行目標(biāo)，因此在電梯未到達(dá)指定目標(biāo)時(shí)，該層呼叫燈應(yīng)一直有顯示，所以輸出時(shí)就應(yīng)該使用保持繼電器。另外，當(dāng)電梯達(dá)到指定樓層時(shí)，呼叫燈應(yīng)該滅掉，即保持繼電器斷開。以一層內(nèi)呼叫燈為例，程序如圖1所示。(2)電梯內(nèi)的樓層顯示器。樓層顯示器是以電梯是否碰到行程開關(guān)來決定的，顯示同樣有保持特性，另外要替換某一顯示器的值，需要電梯接觸到其上層或下層的行程開關(guān)。以二層顯示器為例，程序如圖2。（3)電梯內(nèi)的電梯升降顯示器。升降顯示器的狀態(tài)共3種:顯示上升、顯示下降、或都不顯示。另外無論上升還是下降，都與電梯的呼叫有密切關(guān)系。上升包括了以第一層到第三層的上升運(yùn)動(dòng)，下降也同樣如此，以電梯從第二層到第三層的上升為例。若3層有呼叫，包括兩種情況:電梯內(nèi)呼叫、電梯外呼叫。若電梯由第二層上行至第3層，此時(shí)Y536亮，Y537滅，下降觸點(diǎn)Y535斷開，上升觸點(diǎn)Y534閉合。并列的條件還有2層外部上呼叫閉合(Y434）、3層下呼叫閉合(Y436）、3層內(nèi)部呼叫按鈕(Y432)的閉合，這些條件同樣使得2層顯示器改變，因此在編程時(shí)都要考慮。2層升至3層的升降顯示器PLC程序如圖3所示。（4)電梯到達(dá)樓層后的停止。由于在電梯外部有上升呼叫和下降呼叫，按照不換向原則，當(dāng)呼叫方向與電梯運(yùn)行方向相同時(shí)，電梯才能停止。下面以向下呼叫停止M201為例說明，而上升呼叫停止M200的編程思路與下降呼叫停止M201相似，當(dāng)電梯一直顯示向下運(yùn)行，即Y537接通時(shí)，只有當(dāng)每層樓的向下呼叫即Y435、Y431和該層的行程開關(guān)接通時(shí)，電梯到達(dá)各層后M201才接通，否則不接通。另外，如果電梯一直停在某一層，不顯示上升與下降，該層的上呼叫接通時(shí)M201也接通。（即實(shí)現(xiàn)電梯停在某一層時(shí)，此時(shí)按動(dòng)該層的呼叫按鈕(上呼叫或下呼叫）則相當(dāng)于發(fā)出打開電梯門命令，進(jìn)行開門的動(dòng)作過程）。電梯到達(dá)呼叫樓層后停止的PLC程序如圖4所示。（5)電梯的開關(guān)門程序。以電梯的開門Y532程序?yàn)槔f明，首先，只有當(dāng)電梯既不上升也不下降時(shí)才能進(jìn)行開門，即Y532才能輸出。無論電梯的上升停止或下降停止只要M200或M201有一個(gè)輸出，電梯經(jīng)過延時(shí)后都會(huì)自動(dòng)開門。如果電梯停在某一層，按下該層的外部呼叫也會(huì)輸出M200或M201，電梯門也會(huì)打開。電梯開、關(guān)門的PLC程序如圖5所示。2.電梯外部PLC程序的設(shè)計(jì)。（1)外部呼叫。電梯外部呼叫與內(nèi)部。

呼叫是類似的，一個(gè)呼叫燈的接通對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的外部呼叫接通，其關(guān)閉條件為相應(yīng)行程開關(guān)閉合，相應(yīng)升降指示燈閉合，另外，外部呼叫同樣有保持特性，故也應(yīng)使用保持繼電器作為輸出，需要指出的是第一、第三層的呼叫是單向的，故其關(guān)閉條件也相應(yīng)變?yōu)樾谐涕_關(guān)閉合“AND”電梯升降斷開。2層以2層外部上呼叫為例，如圖6所示;1層、3層以1層為例，如圖7所示。（2)樓層的電梯位置指示燈。外部樓層的電梯位置指示燈與電梯內(nèi)的位置指示燈相同。（3)電梯的上升與下降。設(shè)電梯從1層到3層上升，由于電梯在第1層，此時(shí)構(gòu)成電梯上升的因素包括：2層上/下呼叫 3層下呼叫、內(nèi)2層呼叫燈，內(nèi)3層呼叫燈，這5種條件對(duì)于電梯的上升是一種邏輯“OR”的關(guān)系，而這些條件的產(chǎn)生的前提條件則是電梯此時(shí)在1層，即1層位燈Y437有輸出，可見Y437與前5個(gè)“OR”邏輯是“AND”關(guān)系。電梯由2層上升到3層的編程思路與1層上升到3層相似，不同之處為上升條件同2層位燈邏輯“AND”運(yùn)算之后，還應(yīng)排除電梯下降指示的情況。這里將電梯下降指示Y537的常閉觸點(diǎn)與之串聯(lián)，另外由于電梯上升，電梯門應(yīng)關(guān)閉。電梯下降線圈Y535應(yīng)斷電，這又是和以上程序塊取邏輯“AND”與的過程。電梯從1層到3層及從2層到3層上升的程序如圖8所示。電梯上升與下降都是建立在開門和關(guān)門繼電器線圈不接通的情況下，因此在電梯上升與下降的過程中，要將這兩個(gè)因素考慮在內(nèi)。以電梯上升為例，如圖9所示。

本文將PLC技術(shù)應(yīng)用于商場(chǎng)電梯控制系統(tǒng)中，并對(duì)其設(shè)計(jì)思想作了介紹，對(duì)系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計(jì)作了較為詳細(xì)的闡述。并在PLC實(shí)驗(yàn)室利用電梯模擬演示裝置準(zhǔn)確虛擬了三層電梯內(nèi)部、外部的各種輸入輸出信號(hào)，形象、直觀地描述了電梯各個(gè)功能、動(dòng)作及所在的位置。該設(shè)計(jì)所做的研究和開發(fā)工作對(duì)相同或類似電梯控制系統(tǒng)都有一定的參考價(jià)值。

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