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1、PLC三层楼电梯系统设计,作者：陶新忠 吴肖龙 陈锦峰 叶再辉,电梯原理： 电梯是机、电一体化产品。其机械部分好比是人的躯体，电气部分相当于人的神经，控制部分相当于人的大脑。各部分通过控制部分调度，密切协同，使电梯可靠运行。尽管电梯的品种繁多，但目前使用的电梯绝大多数为电力拖动、钢丝拽引式结构。 从电梯的位置使用看，由四个部分组成：依附建筑的机房、井道；运载乘客或货物的空间轿厢；乘客或货物出入轿厢的地点层站。即机房、井道、轿厢、层站。从电梯各构建部分的功能上看，可分为八部分：拽引系统、轿厢、门系统、重量平衡系统电力拖动系统、电气控制系统和安全保护系统。,一 概 述 （一）PLC的简介 PLC作
2、为一种工业控制微型计算机，它以其编程方便、操作简单尤其是它的高可控性等优点，在工业生产过程中得到了广泛的应用。它应用大规模集成电路，微型机技术和通讯技术的发展成果，逐步形成了具有多种优点和微型，中型，大型，超大型等各种规格的系列产品，应用于从继电器控制系统到监控计算机之间的许多控制领域。随着社会的不断发展，楼房越来越高，而电梯成为了高层楼房的必须设备。电梯从手柄开关操纵电梯、按钮控制电梯发展到了现在的群控电梯，为高层运输做出了不可磨灭的贡献。PLC在电梯升降控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。由于PLC具有逻辑运算，计数和定时以及数据输入输出的功能。在电梯升降过程中，各种逻辑开关控制与
3、PLC很好的结合，很好的实现了对电梯的控制。,（二） PLC的特点 1高可靠性 （1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。 （2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为1020ms. （3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。 （4）采用性能优良的开关电源。 （5）对采用的器件进行严格的筛选。 （6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。 （7）大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。 2丰富的I/O接口模块 PLC针对不同的工
4、业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位； 强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块。,PLC的特点 3采用模块化结构 为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。 4编程简单易学 PLC的编程大多采用
5、类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。 5安装简单，维修方便 PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。,（四）发展趋势 目前，PLC产品已成为控制领域中最常见、最重要的控制装置之一，它代表了当前电子程控技术的发展潮流，其应用已渗透到国民经济的各个领域，正发挥着日益明显的作用，因
6、而在世界各国受到越来越高度的重视。 PLC发展的一个方向是向着大型化、复杂化、高功能化、多层化分布式工厂全自动网络方向发展，向上可以与上位机通信，向下可以直接控制数控系统和机器人等执行机构。 另一个方向是朝着小型化、超小型化方向发展。微处理器的出现，标志着电子技术、特别是集成电路技术的飞跃，给PLC的发展带来了深刻的影响，为PLC想小型化、超小型化提供了条件。PLC的小型、超小型化产品，适合小型分散、低要求的市场，以适应单机控制和机电一体化的要求。,电梯示意图,电梯安全保护装置 电梯本身是一种完善的运输设备，它采用了多种安全措施来消除坠落、冲顶等安全隐患。只要电梯正确使用和定期维修、检查，就不
7、会发生安全事故。主要的安全保护装置有限速器、安全钳、缓冲器。 限速器是一个超速探测装置，一般安装在电梯机房或电梯井道顶部，也有装于底坑的情况。当电梯超速达到设定的电气动作速度时，它会通过电气开关切断电梯的安全回路，进而切断系统电源。如果电梯由于重力或惯性还继续超速，会触发限速器的机械动作装置，使限速钢丝绳停止运动，从而提拉安全钳。 安全钳是一个制动装置，安装在电梯轿厢或电梯对重装置底部。它包括提拉机构和制动机构两部分。 提拉机构的作用是将限速器的机械动作传递到制动机构并使制动机构动作，制动机构动作后其内部的楔形块会将电梯卡在导轨上 , 避免电梯进一步坠落。 缓冲器安装在电梯井道的底坑。它的作用
8、是防止电梯墩底。电梯墩底时它可以减少冲击，以降低对电梯本身及电梯内乘客的伤害。,二 电梯的控制要求 电梯的电气系统由拖动系统和控制系统两部分组成。传统的电气控制系统采用的继电器逻辑控制由于触点多、故障率高、可靠性差、体积大等缺点，正逐渐被淘汰。目前电梯设计使用可编程控制器(PLC)，要求功能变化灵活，编程简单，故障少，噪音低。维修保养方便，节能省工，抗干扰能力强，控制箱占地面积少。,三电梯设计要求 1、 右图是三层楼电梯示意图，电梯上、下由一台电机控制：电机正转时（上升）、电机反转时（下降）。,1）每层设有呼叫开关SBl一SB3；呼叫指示灯H1一H3和到位行程开关STl一ST3。 2）若令电梯
9、上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向呼叫均无效(以下简称“不可逆响应”)，则其动作要求如下表所示。 3）因实际电梯的呼叫开关为按钮式开关，所以SBl一SB3开关要求瞬间接通有效。 4）各楼层问有效运行时间应小于10s，否则认为有故障，自动令电机停转。,在表中的11.12项可以看到：电梯在运行中，后发出的反方向呼叫均无效！,四电梯设计分析 1.分析被控对象 被控制的对象为三层楼电梯，在这个设计中要满足上面表格的动作要求。电梯运行到位后，具有开、关门功能。能自动判别电梯运行方向，并发出响应的指示信号,3.统计输入、输出点数并选择PLC型号 输入信号有17个，考虑到有15%的备
10、用点,即17(1+15%)=19.55，取整数20，因此共需20个输入点。 输出信号有15个，考虑到有15%的备用点,即15(1+15%)=17.25，取整数18，因此共需18个输出点。 因此可选用C60PCPU类型可编程序控制器，它有32个输入点，28个输出点，满足本设计要求。,4.输入/输出端子接线图,5.运动形式分析 （1）开、关门的控制电路如下图所示。,自动开门：当电梯运行到位后（运行继电器10.00为OFF），相应的楼层到位行程开关闭合，即0.05或0.06或0.07接点闭合，时间继电器TIM0000开始计时，计到3s时，TIM0000触点闭合，使0504线圈有效，驱动开门接触器，打
11、开电梯门，直至到位，开门行程开关动作，即0.01动断触点打开，开门过程结束。,自动关门：当开门行程开关0.01触点闭合，经时间继电器TIM0001延时5s后，使TIM0001触点闭合，0505有效，驱动关门继电器，关闭电梯门，直至到位，关门行程开关0.02动作，关门动作结束。,关门保护：自动关门时，可能夹住乘客，可在门上装设红外传感器。当有人进出时，0.03或0.04闭合，关门被禁止，同时开门接触器工作，把门打开，至限位位置后，重新执行关门动作。,（2）电梯到站指示 如下图所示。 当电梯到达一层时，一层到位行程开关闭合，一层指示灯亮。其他楼层情况类似。,（3）各层呼叫指示 如下图所示 当乘客按
12、下某层楼的呼叫按钮或某层楼的内指令按钮时，相应的指示灯亮，指示灯一直保持到电梯到达该楼层。,（4）电梯起动和运行方向选择如下图所示。 假设电梯原先停在一楼，按了二层呼叫按钮（1.02），二层呼叫指示灯亮（6.09闭合），因为一层到位行程开关闭合，所以上行方向灯（5.08）亮，起动中间继电器（10.06）工作，上行继电器（5.00）运行，电梯上升，到了二层，碰到二层到位行程开关，二层指示灯亮，前沿微分指令1005为ON一个扫描周期，用以切断起动控制信号，起动中间继电器停止工作，电梯停在二层。,如果按了三层呼叫按钮，情况与此类似。电梯在上升途中，电梯的三层停止辅助继电器工作，此时按一层或二层呼叫按钮无效。如果同时按了二、三层呼叫按钮，上行方向灯亮，电梯上升，到了二层，二层停止辅助继电器和计时器开始工作，电梯停2秒后，上升方向灯继续亮，电梯继续上升，直到三层才停止。 下降情况与上升类似，故不赘诉。,由于有TIM0003故障检测，当电梯在各楼层间运行时间超过10s，就认为有故障，自动令电机停转。,（5）电梯速度的变换 如下图所示 电梯起动后快速运行，2s后开始加速；在接近目标楼层时，相应的接近开关（1.07、1.08、1.09或1.10）动作，电梯开始减速，直至达到目标楼层时停止。,END,
