基于PLC控制的电梯实训系统设计

随着我国高层建筑的快速发展, 电梯的保有量突飞猛进, 迫切需要培养一大批高素质的电梯维保人才, 这离不开实践教学这一关键环节。但是, 纯粹的真梯设备, 或是专业厂家生产的电梯教学设备, 往往离实际教学需要有一定的距离, 在教学使用中不能得心应手, 而且设备价格昂贵。因此, 本文以实际电梯控制系统为依据, 结合学生的学习特点, 设计了一套基于PLC控制的四层电梯实训系统, 帮助学生更好地掌握电梯的原理和技术。

一、系统构成及原理

本文设计的电梯实训系统的总体方案图如图l所示。系统采用PLC为控制核心, 实时采集呼梯信号和旋转编码器等信号进行分析, 通过变频器控制曳引机的调速运行, 通过门机控制轿厢开、关门, 实时显示电梯所在楼层及运行方向, 通过触摸屏实现电梯的远程控制和监控。

二、硬件设计

(一) 信息采集模块

PLC的信息采集包括旋转编码器数据、厅门外呼梯按钮、轿厢内选层按钮和开、关门按钮、井道上限位开关、下限位开关、上强迫换速开关、下强迫换速开关、超载开关、光幕信号、门驱双稳态开关、检修开关、慢上按钮、慢下按钮、变频器运行状态、安全回路继电器线圈及门联锁回路继电器线圈的通断状态。这些信号, 分别接入PLC的输入端。

(二) 驱动模块

曳引机驱动电路图如图2所示。PLC经过对输入信号的分析, 对变频器发出控制指令, 变频器执行PLC指令, 实现对曳引机的正转、反转、起动、加速、匀速、减速和停止运行控制。同时, 变频器也将自身的工作状态传给PLC, 形成双向联络关系。

(三) 制动模块

制动模块安装在曳引机上, 采用的直流电磁制动器, 通电时产生电磁力压缩制动弹簧, 使刹车机构与电机旋转部分脱离, 断电时电磁力消失, 在制动弹簧恢复力的作用下, 形成失电制动, 防止轿厢静止且曳引机失电状态下, 电梯再发生移动。制动器的通断电时间, 与曳引机的通断电时间一致。

(四) 门机控制模块

门机控制电路如图3所示。电路设计了门机的高、低速运行控制, 当开门继电器得电时, 电机高速开门, 碰到开门减速开关KMJS后, 变为低速关门, 当碰到开门到位开关KMDW后, 电机停止开门。电梯关门的控制过程与开门类似。

(五) 显示模块

电梯的显示包括楼层数字的显示和上、下行方向的显示。楼层数字显示电路如图4所示。PLC通过Y30~Y32输出端, 把楼层位置信息以BCD码的形式传送给CD4511, CD4511把接收到的BDC码进行7段数码管译码输出, 驱动共阴极数码管显示出电梯所在的楼层数。

(六) 电源模块

电源模块主要由变压器、整流滤波电路和开关电源组成。变压器将AC380V变成AC220V, AC110V输出, 整流滤波电路将AC110V变成DC110供制动器使用, 开关电源将AC220V变成DC24V供门机、PLC、变频器、继电器等电子电路使用。

(七) 远程监控模块

远程监控模块采用TPC7062KX, 实时监控电梯的运行方向、所在楼层数, 电梯信号登记等, 并可以进行呼梯和开、关门控制等操作, 实现电梯的远程监控。

三、软件设计

由于本系统开发的是单梯模型, 所以系统的运行策略采用目前电梯控制技术中最基本的控制策略——全集选控制。当乘客按下轿厢内操纵箱的选层按钮, 或按下层门旁召唤盒的呼梯按钮时, 电梯选层/呼梯信号被登记, 然后电梯一边往前进方向对所登记的信号逐一予以响应停靠, 一边继续登记新的选层/呼梯信号, 对于反向呼梯信号, 系统只登记但不响应, 直至到达本次运行同方向最远目标层站为止, 才转向响应反向呼梯信号。每次停靠时电梯自动进行减速、平层、开门。主程序流程图如图5所示。

子程序包括信号登记与消除子程序、定向子程序、平层子程序、开门子程序、关门子程序、楼层计数和显示子程序、检修子程序。

触摸屏监控界面用组态软件设计, 界面上能形象直观地看到电梯的运行状况以及电梯的选层/呼梯信号, 能对电梯进行触摸选层和呼梯, 能控制电梯的开、关门, 并进行超重报警。

四、系统调试

系统调试包括硬件调试和软件调试。

硬件调试主要是按设计的电路图连接好所有的电器元件后, 上电测试各个电器工作是否正常, 如果不正常, 检查相关电路, 直至该电器正常工作;如果电器正常工作, 则硬件调试结束。

软件调试需要先确定电机转向与运行控制方向是否一致, 如果不一致, 把程序里的电机正转线圈和电机反转线圈对换, 如果一致, 接着下一步, 让电梯进行自学习, 以便得到楼层高度对应的旋转编码器的脉冲值, 用于电梯运行的准确控制和楼层的正确显示。方法为把电梯检修开关闭合, 按住检修上行按钮, 让电梯从最底楼层上行至最高楼层即可。自学习完成后, 断开检修开关, 让电梯正常行梯, 按下任意楼层外呼和轿厢内选按钮, 测试电梯是否到达指定楼层后停止并开门, 然后延时关门, 继续响应下一个信号, 直至响应完所有登记信号。实现以上功能, 软件调试结束。

五、结论

所设计的电梯实训系统, 贴近现实, 运行可靠, 对学生熟悉电梯的结构原理, 掌握电梯控制技术、完成系统编程调试, 训练系统排除故障能力等多方面都具有良好的实用效果, 值得推广。

摘要：针对现有电梯教学设备与实际教学需要有一定偏差的缺点, 本文以实际电梯控制系统为依据, 结合学生的学习特点, 设计了一套基于PLC控制的四层电梯实训系统。该系统贴近现实, 运行可靠, 对学生熟悉电梯的结构原理, 掌握电梯控制技术、完成系统编程调试, 训练系统排除故障能力等多方面都具有良好的实用效果, 值得推广。

关键词：PLC,电梯,实训系统,设计

参考文献

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[4] 通力.电梯技术培训资料维保S1.2016.