PLC在电梯控制中的应用分析

方琦 何彦

(1.金华市特种设备检测中心,浙江金华 321000;2.义乌市特种设备检测研究院,浙江义乌 322000)

PLC在电梯控制中的应用分析

方琦1何彦2

(1.金华市特种设备检测中心,浙江金华 321000;2.义乌市特种设备检测研究院,浙江义乌 322000)

可编程控制器(PLC)是电梯电气控制系统中的核心部分,其控制着电梯的正常运行。本文对电梯的组成部分、PLC系统的组成、PLC的编程语言等做了详细深入的分析,对高层电梯的PLC控制系统的总体设计方案、组成及模块化程序设计。

PLC系统 电梯控制 应用分析

1 PLC在电梯控制中的应用

随着科学技术的快速发展,收入水平的大幅度提高,城市人口的快速增加,高层建筑物的发展迅速。伴随建筑业的发展,高层建筑的上下交通运输成为也在逐渐的发展与改进。过去的电梯运输技术已经不能适应现代高层建筑的运输需求,自动化和智能化技术成为满足当前高层上下交通运输的需求。电梯已经成为现代都市居民生产生活中不可或缺的设备,电梯质量的好坏和运行的快慢直接影响着居民的生活节奏,PLC系统在电梯中的应用可大大节省了居民上下楼的时间,而且使高层电梯的运行更加的安全和方便。

2 电梯控制系统的组成部分

2.1 电梯的电力拖动部分

电梯主拖动类型包括交流电动机、直流电动机、晶闸管供电(SCR－M)的直流拖动和交流双速电动机、直流G－M(即发电机－电动机组供电)、交流变频调速(VVVF)拖动、交流调压调速(AVCC)等。因直流电梯的拖动电动机装有电刷和换相器,其维护量比较大,而且已被交流调速电梯所取代。为了使电梯的运行更加的稳定,要求曳引电动机在选定的调速方式下,电动机的输出转矩总能达到负载转矩的要求。考虑到电压的波动、导轨不够平直造成的运动阻力增大等因素,电动机转矩还应有一定的速度。

2.2 电梯的电气控制部分

电气控制系统由操纵箱、层楼指示、控制柜、曳引电动机以及召唤箱等数十个电梯部件中的电器元件构成。电气控制系统通过电路控制电力拖动系统工作程序,完成各种电气动作功能,保证电梯安全运行。电梯一般是由电动机来拖动的,其运行过程大多包括启动、正(反)转、停止等,这整个过程是由电气控制系统来完成。具体地说电梯的控制主要是指对电动机的起动、停止、运行方向、层楼指示、层站召唤、轿厢内指令等进行处理。其操纵是实行各个控制环节的方式和手段。电梯电气控制系统与电力拖动系统比较,变化范围比较大。当一台电梯的类别、额定载重量和额定运行速度确定后,电力拖动系统各零部件就基本确定了,而电气控制系统则有比较大的选择范围,必须根据电梯安装使用地点、乘载对象进行认真选择,才能最大限度地发挥电梯的使用效益。

3 PLC系统的组成

3.1 PLC的硬件结构

一套PLC系统在硬件上由基本单元(包含中央处理单元、存储器、输入/输出接口、内部电源)、I/O扩展单元及外部设备组成。

3.2 PLC的软件

PLC的软件系统指PLC所使用的各种程序的集合,它由系统程序(系统软件)和用户程序(应用软件)组成。系统程序:包括监控程序、输入译码程序及诊断程序等。用户程序是用户根据控制要求,用PLC的编程语言编制的应用程序。可编程序控制器在进入RUN状态之后,采用循环扫描方式工作。从第一条指令开始,在无中断或跳转控制的情况下,按程序存储的地址号递增的顺序逐条执行程序,即按顺序逐条执行程序,直到程序结束。然后再从头开始扫描,并周而复始地重要进行。可编程序控制器工作时的扫描过程包括五个阶段:内部处理、通信处理、输入扫描、程序执行、输出处理。PLC完成一次扫描过程所需的时间称为扫描周期。扫描周期的长短与用户程序的长度和扫描速度有关。

3.3 PLC的程序执行过程

PLC的程序的执行过程一般可分为输入采样、程序执行和输出刷新三个主要阶段,PLC的扫描周期在PLC的实际工作过程中,每个扫描周期除了前面所讲的输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段外,还要进行自诊断、与外设(如编程器、上位计算机)通信等处理。即一个扫描周期还应包含自诊断及与外设通信等时间。

3.4 PLC的I/O响应时间

PLC采用集中I/O刷新方式,在程序执行阶段和输出刷新阶段,即使输入信号发生变化,输入映像寄存器区的内容也不会改变,还会影响本次循环的扫描结果。输出信号的变化滞后于输入信号的变化,这产生了PLC的输入输出响应滞后现象,最大滞后时间为2～3个扫描周期。

4 PLC的编程语言

PLC的编程语言有梯形图语言、助记符语言、顺序功能图语言等。其中前两种语言用得较多,顺序功能图语言也在许多场合被采用。本课题所采用的编程语言为梯形图语言。

4.1 PLC控制系统

PLC充分利用了微型计算机的原理和技术,保留计算机控制的优点,而克服了它的缺点。它具有强大的生命力,各工业部分纷纷用它来改造旧有的电梯控制电路,取得了明显的效果,它不仅能用于控制机械设备、流水线和各种设备的运行过程,将PLC用于控制电梯各种操作和处理相关信息也是可行的。电梯控制系统主要有三种控制方式:继电器控制、PLC控制、微机控制,其中继电器控制系统故障率高,微机控制系统抗干扰能力弱,而PLC作为新一代工业控制器,以其高可靠性和技术先进性,成为目前电梯系统中使用最多的控制方式,从而使电梯由传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向,成为当前电梯控制和技术改造的热点之一。

4.2 电梯层门

电梯层门是为了确保安全,而在各层楼的停靠站,通向井道的入口处,设置供司机、乘用人员和货物等出入的门。

4.3 PLC电梯控制系统三种工作方式介绍

电梯主要有三种工作方式—有司机方式、无司机方式、消防方式。(1)有司机方式是指由专职司机操纵电梯运行。具有以下特点:一是电梯上行/下行启动由司机决定。二是电梯开门、关门时间由司机控制;三是电梯是否直驶(不再响应外召唤)由司机决定。(2)无司机方式是指由乘客自己操纵电梯,这种电梯具有集选控制功能。具有以下特点:一是电梯开门/关门/上、下客时间均由定时器定时;二是只要电梯门关闭后自动定向。(3)消防方式是指大楼发生火灾时,电梯运行控制的一种特殊工作方式。具有以下特点:一是正在运行的电梯控制系统一旦收到消防信号;二是处于上行时立即返回底楼停站开门;三是处于下行时立即直驶底楼停站开门。PLC电梯控制系统的控制核心是PLC。输入输出点的确定是设计整个控制系统的首要问题,决定系统的程序及硬件线路的方案。

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