PLC在电梯控制中的应用

2022-09-10

1 PLC在电梯控制中的应用

随着人口的增加, 科学技术日新月异地发展, 人们的物质文化生活水平的逐步提高, 建筑业得以迅速发展, 大批的高楼大厦拔地而起, 十几层至几十层的宾馆、饭店、办公楼、住宅楼鳞次栉比。伴随建筑业的发展, 为建筑内提供上下交通运输的电梯工业也在日新月异地发展着。电梯已不仅是一种生产环节中的重要设备, 更是一种工作和生活中代替人步行的必需设备, 完全可以预想到, 随着社会和科学技术的发展, 电梯产品在人们物质文化生活中的地位将和汽车一样, 成为重要的运输设备之一。

2 电梯控制系统的组成

电梯控制系统主要由电力拖动部分和电气控制部分组成。

2.1 电梯的电力拖动部分

电梯主拖动类型有直流电动机、交流电动机、直流G-M (即发电机-电动机组供电) 、晶闸管供电 (SCR-M) 的直流拖动和交流双速电动机、交流调压调速 (AVCC) 、交流变频调速 (VVVF) 拖动等。因直流电梯的拖动电动机有电刷和换相器, 维护量较大可靠性低, 现已被交流调速电梯所取代。为了得到较好的舒适感, 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裕度。

2.2 电梯的电气控制部分

电气控制系统由控制柜、操纵箱、层楼指示、召唤箱及曳引电动机等几十个分散安装在电梯井道内外和各相关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

PLC是一种以微处理器为核心的工业通用自动控制装置, 其硬件结构与微型计算机控制系统相似。PLC也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。

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: (1) 电梯上行/下行启动由司机决定。 (2) 电梯开门、关门时间由司机控制; (3) 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: (1) 电梯开门/关门/上、下客时间均由定时器定时; (2) 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: (1) 正在运行的电梯控制系统一旦收到消防信号; (2) 处于上行时立即返回底楼停站开门; (3) 处于下行时立即直驶底楼停站开门; (4) 处于底楼以外停站开门的电梯立即关门返回底楼停站开门。

PLC电梯控制系统的控制核心是PLC。哪些信号需要输入PLC, PLC需要输出哪些信号, 以及采用何种编程方式都需要仔细推敲。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。

摘要：本文主要介绍可编程控制器 (PLC) 在电梯电气控制系统中的应用, 通过对系统硬件设计方法和程序设计思路的介绍, 给出了5层电梯逻辑控制部分的方法。主要涉及5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。

关键词：PLC,电梯,逻辑控制