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基于PLC的电梯控制系统的设计与仿真

2016-10-19刘璐

数码世界 2016年9期
关键词:轿厢接触器楼层

刘璐

渤海大学



基于PLC的电梯控制系统的设计与仿真

刘璐

渤海大学

随着经济的发展,社会生活水平的提高,人们对生活的质量要求更高,现今的老式电梯在电气的控制系统方面存在着可靠性低的现象,因此需要对电梯控制系统进行改进。本文提出了一种适用于电梯仿真系统的框架,其中本文主要实现了基于PLC的电梯控制系统的硬件和软件部分,并且分析说明了关于电梯的工作原理,从而为电梯的控制系统方面提供了应用价值。

仿真 PLC 电梯控制系统

1 引言

随着社会经济的发展,人们生活水平的提高,许多人都已经搬到楼房居住,生活中高楼中,电梯成为了一个不可忽视的重要工具,人们上楼下楼已经离不开电梯,电梯给人们带来生活中的许多方便之处,没有电梯的话,人们就很可能面临着从1楼爬到顶楼的困境,电梯的作用无人可以替代,人们可以通过电梯进行上楼和下楼,同时也可以借用电梯这个工具,进行货物的搬运。但是从1楼乘坐到顶楼,由于楼层较高,所以人们的心中不免会为自己的生命安全着想,如何确保电梯的安全性,稳定性,这是群众最关心的问题。由于现在的很多老式电梯存在着零件上的故障,工作寿命短,可靠性降低,以及控制电梯的继电器功能差,所以本文就老式电梯存在的问题提出了一些想法。

本文通过引入了PLC知识对电梯控制系统进行了改进,PLC是可控制编辑器的简称,具有可靠性强,故障发生率少以及功能强的优势。开发这种可靠性高,功能强的电梯控制仿真系统是有着重大的研究意义。

2 电梯控制系统的总体设计框架

电梯控制系统的设计需要“以人为主”,这里的“以人为主”指的是要时刻围绕着乘客的思想,要考虑到乘客做坐电梯的时候会发生的事情,比如乘客何时按电梯,会以何种方式按电梯,会在按电梯的过程中遇到哪些突发的情况,电梯在工作运行的过程中会不会出现意料之外的突发情况等等,然后再运用智能的逻辑控制策略对电梯系统进行控制,电梯的控制完全是通过数字进行控制的,之所以采用数字化的方式对电梯进行控制是因为这样才可以反映出乘客的思维方式,电梯控制系统的总体设计需要遵守下面的几点原则:

(1)乘客主动控制电梯,电梯根据乘客输出的指令执行任务。

(2)电梯运行的方向是由内选的信号以及外选的信号进行控制的,而内选信号的优先级比为选信号的优先级要高。

(3)当电梯在运行的过程中,不管电梯已经在空中的哪个位置,一旦乘客输入的指令中存在着内选信号,电梯的控制系统都会以内选信号为主,优先考虑。

(4)当乘客到达指定的楼层时,电梯就会自动的开门,电梯的自动化之所以可以显现是因为控制系统中设置了电梯的自动开门信号。

(5)平层控制系统可以进行精确的控制。

(6)上行和下行可以自动的控制并且自动显示。

3 PLC的特点

PLC主要是用在工业控制领域,其特点主要如下:

(1)可靠性强

PLC应用到传统的继电接触器中,这样可以大大地减少硬件路线中的连线的数量和线路中的接触点的数量。所以从这一方面而言,PLC可靠性是比继电接触器系统高。

(2)编程简单,易操作

PLC中编程语言最常见的是梯形图语言,该语言不仅仅最常见,而且在PLC编程中也是占有重要位置的,梯形图语言的原理图和继电接触器大体类似,所以在继电接触器的基础上很容易快速掌握梯形图语言的语法,从而可以在编程中采用这门语言。

(3)方便维修

PLC不同于继电接触器的一点是,PLC自身自带有故障诊断的功能,所以当装置出现故障的时候,通过观察设备上的故障提醒显示,可以很方便地查看故障原因,而故障的提示是通过装置上的发光二极管进行判断的。PLC方便维修的另一个因素是PLC的体积比较小,同时也可以根据模块化进行故障的检测。

4 电梯控制系统的硬件系统

随着工业技术的不断发展,电梯控制系统已经实现了从继电器接触器到PLC控制器的跨越。PLC的电梯控制系统的组成元素包括了拖动控制系统以及信号控制系统,这跟大部分的电梯控制系统的组成部分是相同的。本文设计了基于PLC的电梯控制系统总体的结构设计图,如图1-1所示,从图中可以看出该控制系统硬件包含了呼梯盘,机械系统,PLC主机,门机等等。其中PLC作为系统控制的主要部件,信号的传输是通过PLC主机进行进行传递的,输出的信号再经过软件程序控制把信号传送到拖动系统中去,从而实现启动时的加速操作,以及制动时的减速操作。电梯设计图如图1所示。

图1 电梯设计图

该电梯控制系统运用的焊丝在轿厢外面进行传叫,在轿厢里面通过按钮进行控制的一种自动的方式,电梯可以进行上下运行是因为在轿厢里面输入的指令的原因,电梯根据指令执行操作,轿厢里面的指令要按照层次的指令启动电梯,从而实现电梯到达指定楼层的目的。在电梯上下运行的过程中,是依靠电动机进行发作的,该电动机的电流形式是交流的,可以控制电梯的运行方向以及电梯的运行速度。与此同时,电梯的轿厢门是通过另一台电动机发动的,这台电动机是不同于上一台电动机,主要不同点表现在电流的形式,电梯轿厢门的电流是以直流的形式存在,当该电动机正转的时候,轿厢门就会打开,当直流电动机反转的时候,电梯就会的轿厢门就会关闭。电梯确认是否达到了指定的楼层主要依据就是电梯门外显示楼层的位置数码装置和电梯的运行方向的一个指示灯。

5 电梯控制系统的软件设计

5.1电梯设计的软件设计图

本文中的电梯控制系统的许多逻辑信号的处理主要是通过PLC进行实现的,而且控制系统中的软件通过PLC控制系统中的逻辑信号,这个过程中需要了解电梯的运行情况以及电梯的保护。

电梯的控制系统软件的组成部分主要有外呼信号的产生,外呼信号的显示,外呼信号的消除,电梯的上下行方向,楼层信号的产生,楼层信号的消除,电梯故障模块的显示等等这几个模块。楼层信号的产生与楼层信号的消除过程是通过PLC里面的指令进行比较以及指令的加减进行实现的,这些比较指令以及加减指令把楼层的信息输入到中间的继电器中,当楼层的数字变化的时候通过七段数码管把楼层的具体楼层数呈现出来。电梯里面的确定上和下的方向模块的作用是判断电梯运行的方向是朝上还是朝下。电梯的停层信号以及电梯的制动信号的作用是控制电梯在到达目的地的检测点时进行减速,检测点在每层中都会出现,当电梯到达了指定的楼层的检测点时,电梯就会有个减速的过程,从而可以让电梯有个缓解的过程,如果没有这个减速的缓解过程,电梯里的乘客就会有种冲击感电梯控制系统的总结构图如图2所示。

图2 电梯控制系统的总结构图

5.2关门模块

电梯的关门过程主要包括了几个部分,把这几个部分的梯形图并联起来就可以获得电梯关门的这个环节的梯形图了。这几个组成部分分别是:1、电梯停止工作的时候关门;2、电梯在停站的时候电梯门提前关闭了;3、电梯的门自动关闭;4、电梯的门被东西夹住了又或者是电梯里面的乘客太多或者是货物太多从而导致电梯超重而关不了门;5、检修工人检修电梯时,电梯的门是关着。

5.3轿厢里选层的产生,选层的消除,选层的显示

乘客到达指定的楼层是通过,按电梯里面的数字按钮实现的,比如电梯里面总共有一到六楼,那每个选层按钮(X14-X21)对应着楼层的数字,选择按钮X21表示到第六楼去。一旦乘客到达了指定的楼层后,选层的按钮就会自动消除,重新恢复到初始状态,相应楼层的指示灯也就回复到熄灭的最初状态。

6 电梯运行的仿真

6.1单指令仿真

单指令的调试的目的是为了找出控制功能最简单时存在的错误。如果调试的结果显示没有错误的话,那么就可以换成调试方法比较复杂的方法来调试了。电梯安全运行的继电器X42连通后,把电梯的开关X43锁住,那么电梯的指示Y41以及照明灯Y43就会被点亮。此时按下向下的开关X35,那么下一楼的指示灯就会亮。三层以内的选层按钮X16和五层向上的按钮X31接连进行工作,电梯的输出三层以内的指示灯以及五层以上的指示灯就会亮。

6.2复杂指令仿真

当单指令运行结束后,复杂指令就会进行调试,从而保证即使有多条指令的时候,程序也可以正常运行,复杂指令的运行容易找出许多找不到的错误。比如电梯的轿厢之前是停留在某一层的,当有三层以内的选层按钮和五层向下的按钮是接连操作的时候,电梯就会先上行,到达三层的时候就会进行减速的运动,再接着就是平层门打开,平层门关闭,在二层内选择楼层的按钮,电梯将继续往下运作,当楼层数字显示为2的时候,电梯门就会关闭,并且就会显示等待的状态。

7 总结

本论文主要介绍了六层的电梯控制系统,设计了系统的总功能结构图,以仿真的形式完成了电梯的操作过程。然而本系统仍然存在着需要改进的地方,比如:电梯在工作的时候没有把楼层之间的自学习功能考虑进去,而且同时电梯的减速模块中未应用到VVVF技术,另一方面仿真部分只调试了软件部分,硬件部门没介绍到。随着电梯控制系统技术的不断提高有利于人们生活质量的提高。

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