電梯門機PLC應(yīng)用分析與實例設(shè)計

張海軍

摘 要：本文首先對電梯門機控制系統(tǒng)的基本原理、PLC在電梯門機系統(tǒng)中的應(yīng)用及所起作用進行了簡單分析和介紹，然后提出了一種基于PLC的自動開關(guān)門測試應(yīng)用實例和實現(xiàn)方案，并開發(fā)出了PLC端應(yīng)用程序。最后，利用現(xiàn)有變頻器、門電機及開門機搭建了電梯門機PLC自動開關(guān)門測試系統(tǒng)，對所設(shè)計PLC端程序進行了功能驗證。整套系統(tǒng)實驗運行結(jié)果表明，本文所提出的PLC在電梯門機控制系統(tǒng)的一種自動開關(guān)門測試方案可行，運行平穩(wěn)可靠，其在提高測試效率的同時，對產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控和管理有著積極的作用。

關(guān)鍵詞：PLC；電梯；門機控制；

0 引言

電梯門機控制系統(tǒng)主要分為調(diào)速部分和邏輯控制部分。調(diào)速部分的性能是對電梯門機運行時轎門層門的開啟和加減速起作用，故大多選用高性能門機專用變頻器。而電梯門機控制系統(tǒng)的邏輯控制單元一般優(yōu)選PLC邏輯控制模塊?？删幊炭刂破鱌LC是根據(jù)順序邏輯控制的需要發(fā)展起來專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置，PLC控制技術(shù)加變頻調(diào)速是現(xiàn)代電梯行列的一個熱點[1]。

1 電梯門機控制系統(tǒng)基本原理

電梯門機控制系統(tǒng)主要由門機變頻器、PLC邏輯控制單元、變頻調(diào)速回路和輸入輸出模塊構(gòu)成，用來管理和控制電梯開關(guān)門機的啟停、加減速、安全保護動作、運行方向、智能等待等指令輸出。其中，兩相交流電源 AC1、AC2 經(jīng)接線端子進入變頻器為其回路和控制回路供電，變頻器輸出端 U、V、W 對應(yīng)接入同步門電機的三相繞組，旋轉(zhuǎn)編碼器用來檢測門電機的運行速度和運行方向；變頻器將實際速度與變頻器內(nèi)部的給定速度進行一次比較，通過正反饋調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率及電壓，使轎門的實際速度跟隨變頻器內(nèi)部的給定速度，達到調(diào)節(jié)轎門開門速度的目的。運行中，運行信號輸出端通知 PLC正常輸出；零速信號輸出端即轎門運行速度為零時，通知 PLC 完成停止、再開門、再關(guān)門等動作；輸入PLC對開關(guān)門按鈕功能進行模擬來控制轎門的開閉，廳門隨轎門的聯(lián)動同時動作。

2電梯門機PLC自動開關(guān)門測試系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計

PLC模塊為電梯門機控制系統(tǒng)的邏輯單元核心部分，要使門機變頻器根據(jù)電梯開門機需要的速度曲線調(diào)節(jié)運行方向和速度，并實現(xiàn)自動開關(guān)門、自動掌握關(guān)停時間、消除集選控制等功能[2]，則需要通過對PLC 合理編程，來輸出門機變頻器的運行方向和速度指令。

PLC共有5種程序設(shè)計語言可供編程使用，其中有三種圖形語言，即梯形圖、功能塊圖和順序功能圖，兩種文本語言，即結(jié)構(gòu)化文本和指令表。本文所選用的PLC采用以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式，首先分成幾個環(huán)節(jié)進行，然后再將這些環(huán)節(jié)組合在一起形成完整的梯形圖，以使門機運行程序編制更加直觀。在運行時， 根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號或地址號作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐步順序執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束[3]。電梯門機PLC自動開關(guān)門測試系統(tǒng)對PLC模塊的基本要求是其能按照一定的邏輯持續(xù)不斷的輸出開門、關(guān)門、停止信號，由門機變頻器接收后進行持續(xù)的自動開關(guān)門動作，從而達到對整體系統(tǒng)的穩(wěn)定運行進行監(jiān)控和管理功能。

2.1 PLC軟硬件介紹

本次PLC應(yīng)用實例所用編程軟件為信捷XC系列LPC編程控制軟件3.3版本，其梯形圖編程語言最大的特點是與電氣操作原理圖相對應(yīng)，與原有繼電器控制相一致，具體版本號無錫信捷電氣公司出品的信捷XC3-19AR-E。

在電梯門系統(tǒng)中， 需要合理選擇開門保持時間，原因在于：開門的保持時間過長會影響電梯整體的運行效率；保持時間過短不能保證乘客全部安全的進人轎廂?？傮w原則為在保證乘客全部安全進出電梯的情況下， 盡可能地縮短電梯開關(guān)門時間[4]。

一般，自動開關(guān)門的要求為：（1）待客自動開門，當電梯在某曾停梯待客時，按下層外召喚按鈕，應(yīng)能自動開門；（2）自動關(guān)門與提早關(guān)門，在一般情況下，電梯停站4-6s內(nèi)應(yīng)能自動關(guān)門?？紤]實際運行時的載荷，本次實例中T0與T1的延時信號時間設(shè)定為3秒。

2.2 PLC梯形圖設(shè)計

電梯門機PLC自動開關(guān)門測試系統(tǒng)包含有兩個邏輯，即開門邏輯和關(guān)門邏輯。

開門輸出指令運行釋義如下：

（1）當開門到位時，開門到位信號常閉觸點斷開，整個回路斷開，停止給開門指令；

（2）當有關(guān)門指令時，關(guān)門指令信號常閉觸點斷開，整個回路斷開，停止給開門指令；

（3）無開門到位指令且無關(guān)門指令則延時3秒開門；

（4）無開門到位指令且無關(guān)門指令時關(guān)門過程堵轉(zhuǎn)立刻執(zhí)行開門動作。

（6）當關(guān)門且有堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象發(fā)生時，回路接通，M103輸出自保持；

（7）當開門到位時，M103斷開輸出。

3 PLC 在電梯門機控制系統(tǒng)的實際運行和總結(jié)

電梯門機PLC自動開關(guān)門測試系統(tǒng)搭建完成如圖1所示：

其中PLC的電源輸入端子L、N接入220V電源，信號輸入端子X1、X2分別接入開關(guān)門到位光電傳感器信號線，輸出端子Y0、Y1分別接出到門機變頻器的開關(guān)門插接接口中。實際測試中，當給PLC和門機變頻器上電后，門電機轉(zhuǎn)動帶動轎門開啟，直至開門到位后停止；約3.3s后，門電機反向轉(zhuǎn)動帶動轎門關(guān)門，直至關(guān)門到位后停止；約3s后轎門再次開門。之后繼續(xù)循環(huán)上述現(xiàn)象。至此，整套電梯門機PLC自動開關(guān)門測試系統(tǒng)安全平穩(wěn)運行方案可行。截至筆者完稿前，該套測試運行系統(tǒng)運行次數(shù)約76萬次，見圖2所示。

本文通過分析PLC邏輯單元對電梯開關(guān)門機的起動、自動運行、停止等指令的管理和控制功能，借助公司現(xiàn)有變頻器、門電機及開門機搭建了電梯門機PLC自動開關(guān)門測試系統(tǒng)，并對所設(shè)計PLC端程序進行了功能驗證。最后通過實驗運行結(jié)果表明，本文所提出的PLC 在電梯門機控制系統(tǒng)的一種自動開關(guān)門測試方案可行，運行平穩(wěn)可靠，其在提高測試效率的同時，對產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控和管理有著積極的作用。目前已成功運用在客梯開門機系統(tǒng)長期壽命測試中，使質(zhì)量和性能上了一個新的臺階。

參考文獻：

[1]何曉燕.基于可編程控制器的電梯變頻調(diào)速系統(tǒng)的研究[D].武漢：華中科技大學，2006：1.

[2]高春林.德維森V80系列PLC在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)科技與信息，2008，（10）：70.

[3]吳鵬. 用SPLC與變頻器實現(xiàn)電梯門的速度控制[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010，（23）：146.

[4]萬榮飛. 基于DSP的電梯門控伺服系統(tǒng)的研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2005：4-5.