基于PLC及触摸屏的智能并联电梯检修培训装置开发

王永 窦岩 韩成 张凤草 叶敬坡 焦斯勇

摘   要：基于PLC 及触摸屏的智能并联电梯检修培训装置是一款小型的并联电梯模型，其控制方式主要是通过PLC进行控制。首先，作为一种小型的电梯教学模型，不仅结构完整，拥有八大系统，而且该模型设计了故障检修系统，并能人为设置故障，以供教学。其次，该教学模型可以由两种方式进行运行，第一种就是通过模型外侧的呼梯盒进行上下运行，第二种就是通过触摸屏进行调控，即人机交互。

关键词：并联电梯教学模型  PLC  故障检修与设置  人机交互

中图分类号：TU857                                文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2019）02（b）-0002-02

随着经济的发展，我国的电梯行业也得到迅速发展。如今电梯已经成为我们日常生活中不可或缺的一种特种设备。电梯已经成为一种典型的、成功的高层运输工具，与人们的日常生活密不可分。电梯虽然方便了我们的生活，但是电梯的安全事故却频频发生，已经引起了社会的广泛关注。同时，由于电梯行业的迅速发展，导致现在的电梯行业对人才的需求量的也逐年増加，但是拥有专业水平和高素质的的电梯专业学生却十分缺乏。因此电梯教学模型就显得尤为重要。

1 研究现状

市场上虽然已经出现了许多基于PLC控制的电梯模型，但它们的功能并不是全面的。市场上流行的电梯模型一种是专门针对电梯的电气控制方面进行的设计，但也只是包含其中一两个方面，不能够全部都实现。还有一种就是一些高校拥有大型的电梯实训实验室，虽然实物电梯能够真实反映电梯的运行状态，但是作为一种大型的实验设备不仅占用实验场地较大，花费大，而且对于教师进行电梯实训教学时，拆装环节也较复杂，也会存在很大的安全隐患。

2  总体设计方案

基于PLC及触摸屏的智能并联电梯检修培训装置本质上是模仿真实电梯的结构，它是一款缩小版的并联电梯模型。该教学模型可以由两种方式进行运行，第一种就是通过模型外侧的呼梯盒进行上下运行，第二种就是通过触摸屏进行调控，即人机交互。同时，作为一种小型的电梯教学模型，不仅结构完整，而且该模型也设计了故障检修系统，并能人为设置故障，以供教学。该模型主要由机械结构、控制系统两部分组成。

2.1 机械部分

该教学模型的机械结构齐全，拥有实际电梯的基本功能。它主要包括控制柜、曳引机、井道（方管铝合金）、外围透明板材、导轨，轿厢、层轿门、触摸屏、安全钳、限速器、底轮等主要结构，如图1所示。

具体机械结构安装位置如下：底部用六个脚轮用螺栓固定在方形铝型材底部，方便移动。井道由多根方形铝合金型材连接而成，方便拆卸与安装。八根导轨包括轿厢导轨和对重导轨分别竖向设置在井道内。两个轿厢安装在轿厢导轨上，因为是并联电梯，故两个电梯之间有一定的空隙，防止碰撞。层站分别设置在井道的前端。轿门、层门分别位于轿厢前端和井道前端。考虑到是并联电梯。故两个对重分别位于轿厢后侧。两个安全钳位于轿厢底部，保证电梯的完整性。两个限速器位于轿厢左侧; 曳引机位于井道最上端。控制柜是单独放置，用于控制这两台并联电梯，而图中未表示出来。井道四周采用透明的亚克力板，以便教学和学生观察、实操。

2.2 控制部分

2.2.1 控制方式的发展

当前在电梯厂家中，他们主要采用的电梯控制方式有继电器控制、PLC控制和微机控制这三种方式。该教学模型采用的是PLC控制，因为PLC控制系统具备智能化高，逻辑控制可靠度高，具有通讯功能，占体积小，功耗小等特点，而且该控制方式也受到许多电梯厂家的重视，PLC控制已经成为应用最多的控制形式。为何不采用另外两种方式？首先，在继电器控制系统中，它的控制点多，故障比较多，接线复杂，维护麻烦，控制周期长，修改麻烦，这导致了继电器控制系统渐渐被市场淘汰。其次，微机控制系统虽然具有较好的控制能力和运算能为，但是也存在扰动性较差，不稳定，系统设计复杂、开发周期长，一旦要有变化修改比较麻烦等问题。

因此根据以上情况，提出基于PLC 及触摸屏的智能并联电梯检修培训装置的开发，想做出一款更适合教学的电梯模型。

2.2.2 PLC控制器的系统配置

该并联电梯检修培训装置的控制系统是按照5层站并联电梯进行设计。一般并联电梯可以采用两台PLC控制，但是为了提高电梯的运行效率和节约成本，该模型直接采用一个PLC控制两台电梯。

通常情况下，为了算出所需的PLC输入输出点，要根据电梯的层站数、梯型、控制方式及具体控制要求等各个方面，才可以计算出PLC的输入信号与输出信号的数量。由于该模型是教学模型，可以选用的是三菱PLC。PLC控制系统进行I/O点数分配时一般要多考虑10%～15%的余量。根据以上要求，故该教学模型用了一台FX2N-128MR的三菱PLC控制这两台5层站并联电梯。

2.2.3 故障设计的运用

该并联电梯检修培训装置在满足基本的教学要求的基础上，与大型电梯有相同的功能之外，它还可以设置故障，模拟故障发生情况，可以有效地在故障诊断与检修技能的训练中发挥作用，既方便老师教学，也有利于增强学生的动手能力，此外在系统中加入了触摸屏的应用，它不仅是人机交互操作终端，还是故障显示终端。

一般情况下，从电梯安全的角度考虑，通常会把安全回路中所有的安全触点串接在一起，即共同使用一个 PLC 的输入端口。由于是教学模型，如果想要检测每一种故障并加以提示，就必须把每个安全触点分开，不能串联，并且每个触点独立进行接线输入。这是从电路图上可以体现出故障设置，而在实际的教学中，为了方便设计故障，该模型会有一个故障设置小方盒，主要通过拨动开关设置故障，從而让学生根据实际故障情况进行检测并排除故障，这有利于提高学生的动手和实践能力。

2.2.4 触摸屏的运用

触摸屏，顾名思义，就是可以通过“触摸”方式对机械构件进行操控。而本模型就采用了触摸屏对电梯进行控制，它主要有两个作用，第一个是控制电梯模型楼层上下运行，第二个就是对发生故障的部分进行提示。

3  结语

本次设计的基于PLC 及触摸屏的智能并联电梯检修培训装置拥有电梯绝大多数的部件和功能，同时也增加了故障设置以及触摸屏的人机交互系统，故作为一款电梯教学模型，它能发挥良好的作用，不仅方便老师的上课教学，也能增强学生的动手实践能力，更加贴合企业的用人标准，能让使用者更加详细地了解到电梯的各个结构、运作方式以及电梯故障的检测与维修。

参考文献

[1] 解增昆.基于PLC技术的电梯教学实验实训平台的研究与设计[D].中国海洋大学，2015.

[2] 王红.五层双部并联电梯的PLC设计[J].中国科技信息，2013（20）：53-54.

[3] 张海莉.基于PLC的电梯教学模型控制系统设计[J].淮海工学院学报：自然科学版，2016，25（3）：50-54.