PAGEPAGE10電梯PLC控制結構的硬件設計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u9823電梯PLC控制結構的硬件設計案例 153201.1電梯PLC控制系統(tǒng)設計原則 1287071.2PLC控制系統(tǒng)的組成 2143311.3設計思想 2106651.3.1信號控制系統(tǒng) 2133611.3.2電梯控制系統(tǒng)實現的功能 311101.3.3電梯操作方式 3228781.3.4減速及平層控制 430221.4電梯曳引機設計 466761.5光幕系統(tǒng)裝置 540811.6確定I/O口 51.1電梯PLC控制系統(tǒng)設計原則（1）滿足不同的控制需求在設計電梯控制系統(tǒng)的過程中，需有必要最大限度的利用PLC系統(tǒng)，以確保能夠滿足電梯的各種控制需求。在設計PLC控制系統(tǒng)時，有必要根據實際情況結合不同的控制需求，在保證電梯控制系統(tǒng)安全穩(wěn)定的前提下，制定出完善的PLC電梯控制系統(tǒng)設計方案。（2）保證系統(tǒng)性能PLC系統(tǒng)的優(yōu)勢是周期性循環(huán)掃描，并且該系統(tǒng)還可以在外部環(huán)境的干擾下正常運行，其自身的保護系統(tǒng)比較強大。如果電梯在運行過程中發(fā)生故障，可以控制電梯立即停止運行，并且故障判斷的準確性非常高，從根本上可以保證電梯控制系統(tǒng)的性能。性能是用戶選擇產品時首先考慮的方面。只有全面分析系統(tǒng)設計和設備配置，系統(tǒng)才能長時間穩(wěn)定運行。（3）控制系統(tǒng)的基本結構在正常情況下，從運行原理的角度來看，控制系統(tǒng)的運行狀況分為兩個方面：一是RUN（運行），二是STOP（停止）。在RUN（運行）狀態(tài)下，PLC系統(tǒng)可以與用戶系統(tǒng)一起控制電梯，另一方面，為了確保系統(tǒng)在運行期間對緊急情況做出相應，需要對用戶系統(tǒng)進行對此檢測，直到PLC系統(tǒng)變?yōu)橥Ｖ沟臓顟B(tài)，具體如圖1.1。通過對電梯控制系統(tǒng)需實現的內容進行分析，可以確定I/O點，綜合考慮后最終決定選擇小型積分結構的PLC，本次設計使用的是西門子SIMATICS7-300系列PLC。圖1.1控制系統(tǒng)的基本組成1.2PLC控制系統(tǒng)的組成與其他類型的電梯控制系統(tǒng)一樣，電梯PLC控制系統(tǒng)主要由兩部分組成：信號控制系統(tǒng)和阻力控制系統(tǒng)。圖1.2為電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結構圖，主要硬件包括PLC主機和擴展、機械系統(tǒng)廳、門機控制、外呼梯盤、轎廂操縱盤、指示器、調整器與拖動控制等。系統(tǒng)控制核心是PLC主機，其中呼梯盤、操縱盤、井道及安全保護信號通過PLC輸入接口發(fā)送到PLC，由PLC作出正確的控制決策，將控制信號發(fā)送到拖動和門機系統(tǒng)，并完成電梯門的開關動作。圖1.2電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結構圖1.3設計思想1.3.1信號控制系統(tǒng)電梯信號控制基本上是通過PLC軟件來實現的。電梯信號控制系統(tǒng)如圖1.3所示。輸入到PLC的控制信號包括：運行控制、安全保護信息、轎內指令、運行方式選擇、開關門及限位信號、層站召喚、旋轉編碼器光電脈沖、門區(qū)和平層信號等。圖1.3電梯信號控制系統(tǒng)1.3.2電梯控制系統(tǒng)實現的功能（1）用電動機控制電梯升降。（2）每層都有一個上呼下呼按鈕(頂層與底層只設一只)。（3）電梯到位后，具有手自動開關門功能。（4）電梯中安裝有開關門按鍵，層樓指令鍵，警鈴風扇及照明按鈕。（5）電梯內外均設有方向指示燈和當前層數指示燈。（6）當電梯停在乘客所在樓層時時，按下外呼按鈕，應能自動開門迎客。（7）自動關門與提前關門通常情況下，電梯停站4-6秒應能自動關門,在延時時間內，若按下了關門按鈕，門將提前實現關門動作。（8）內部指令存儲。當轎廂內控制面板上有多個樓層選擇命令時，電梯應能按順序自動?？?，并能自動確定運行方向。（9）呼梯記憶與順向截停。電梯在運行過程中應能記憶層外的呼梯信號，對符合運行方向的召喚，應能自動逐一?？繎?。（10）自動換向。當電梯完成全部順向指令后，應能自動換向，應答相反方向的信號。（11）自動關門待客。當完成全部轎廂內指令，又無層外呼梯信號時電梯應自動關門在調定時間內自動關閉轎廂照明。1.3.3電梯操作方式（1）轎廂下行控制；存儲器登記所有轎廂和廳門下行召喚;電梯轎廂僅允許轎廂呼梯至最高樓層；自動將運行方向更改為向下，并響應廳門向下呼叫。（2）轎廂上下行控制：存儲器登記所有廳門和轎廂召喚;上行時順應答轎廂和廳門上召喚。直至最高層自動反向應答下行召喚和轎廂召喚。1.3.4減速及平層控制頻繁起制動是電梯的工作特性，為了提高工作效率并提高舒適度，要求電梯能夠平穩(wěn)減速至零，并準確平層，即“無速停車抱閘”不要出現爬行現象或低速抱閘，即直接停止，其關鍵是準確地發(fā)出減速信號，并在接近層面時按距離精確的自動矯正速度。本設計采用旋轉編碼器檢測轎廂位置，只要電梯運行，計數器就可以準確地確定行進距離，并且當達到與減速點相應的預設數字時，可以發(fā)出減速命令。不管產生減速命令的方式如何，由于負載的變化、電網波動、鋼絲繩打滑等，減速過程均不能滿足調平技術要求。因此，通常需要將平層校正器設置在距離地面100-200mm的位置，確保平層的長期準確性。1.4電梯曳引機設計電梯的動力輸出設備是曳引機，又稱電梯主機。它的功能是傳輸與傳遞動力以使電梯運行。它由電動機、曳引輪、聯軸器、減速箱、制動器、機架和導向輪及附屬盤車手輪等組成。電梯的曳引電動機包括交流電動機和直流電動機，曳引電動機是驅動電梯上下運行的動力源。電梯是典型的位能性負載。根據電梯的工作性質，電梯曳引電動機應具有以下特點:(1)能頻繁地起動和制動:運行中的電梯起動和制動次數經常超過每小時100次，最大可以達到每小時180c240次，因此，電梯專用電動機應能夠頻繁起制動，其工作方式為斷續(xù)周期性工作制。（2）起動電流較小:在電梯用交流電動機的鼠籠式轉子的設計和制造上，盡管仍采用低電阻系數材料制作導條，但轉子的短路環(huán)卻是由高電阻系數材料制作，使得轉子繞組電阻有所改善。這樣，一方面減小了起動電流，使起動電流降為額定電流的2.5?3.5倍左右，從而增加了每小時允許的起動次數;另一方面，因為僅轉子短路端環(huán)電阻大，所以有利于直接散熱，整體效果使電動機的溫升有所下降。此外，確保足夠的起動轉矩，該起動扭矩通常是額定扭矩的約2.5倍。但是，與普通交流電動機相比，其機械特性硬度和效率有所下降，轉差率也提高到0.1?0.2。機械特性變軟，從而增大了調速范圍，并且在堵轉力矩下工作時，電動機也不會燒毀。（3）電動機運行噪音低:為了降低電動機運行噪音，使用了滑動軸承。另外,適當地增加定子鐵芯的有效外徑，并對定子鐵芯沖片板的形狀等方面進行合理的處理。1.5光幕系統(tǒng)裝置圖1.4光幕實物圖紅外光幕是電梯門保護系統(tǒng)常用的產品之一，是電梯安全觸板的升級產品，它解決了觸板純機械動作、易損壞的缺點，其具有性能穩(wěn)定可靠、使用壽命長等優(yōu)點。電梯光幕是一種光線式電梯門安全保護裝置，適用于乘客電梯和貨運電梯，以保護乘客的安全。它由四大部分組成：安裝在電梯轎廂門兩側的紅外發(fā)射器和接收器，安裝在轎廂頂部的電源盒以及專用柔性電纜。在發(fā)射器內有32個(16個)紅外發(fā)射管，在MCU的控制下，發(fā)射管和接收管相應地打開，并且從上到下連續(xù)掃描轎門區(qū)域，形成密集的紅外線保護光幕。當其中任何一道光線被阻擋時，控制系統(tǒng)立即輸出開門信號，并且轎廂門將停止關閉并反向打開，直至乘客或障礙物離開警戒區(qū)域后，門方可正常關閉，從而達到安全保護的目的，這樣可以避免電梯夾人事故的發(fā)生。1.6確定I/O口通過對電梯門控，方向選擇，呼叫和指示面板等功能進行實現，可以確定本次設計的電梯控制系統(tǒng)大約有38個輸入點和37個輸出點?？刂葡到y(tǒng)的輸入輸出信號及代碼、地址編號如表1.1所示：表1.1輸入與輸出地址分配序號名稱輸入點序號名稱輸出點01樓外呼上按鈕I0.001樓外呼上指示Q0.012樓外呼上按鈕I0.112樓外呼上指示Q0.122樓外呼下按鈕I0.222樓外呼下指示Q0.233樓外呼上按鈕I0.333樓外呼上指示Q0.343樓外呼下按鈕I0.443樓外呼下指示Q0.454樓外呼上按鈕I0.554樓外呼上指示Q0.564樓外呼下按鈕I0.664樓外呼下指示Q0.675樓外呼上按鈕I0.775樓外呼上指示Q0.785樓外呼下按鈕I1.085樓外呼下指示Q1.096樓外呼上按鈕I1.196樓外呼上指示Q1.1106樓外呼下按鈕I1.2106樓外呼下指示Q1.2117樓外呼上按鈕I1.3117樓外呼上指示Q1.3127樓外呼下按鈕I1.4127樓外呼下指示Q1.4138樓外呼下按鈕I1.5138樓外呼下指示Q1.514內呼1樓按鈕I1.614內呼1樓指示Q1.615內呼2樓按鈕I1.715內呼2樓指示Q1.716內呼3樓按鈕I2.016內呼3樓指示Q2.017內呼4樓按鈕I2.117內呼4樓指示Q2.118內呼5樓按鈕I2.218內呼5樓指示Q2.219內呼6樓按鈕I2.319內呼6樓指示Q2.320內呼7樓按鈕I2.420內呼7樓指示Q2.421內呼8樓按鈕I2.521內呼8樓指示Q2.5221樓平層開關I2.6221層顯示燈Q2.6232樓平層開關I2.7232層顯示燈Q2.7243樓平層開關I3.0243層顯示燈Q3.0254樓平層開關I3.1254層顯示燈Q3.1265樓平層開關I3.2265層顯示燈Q3.2276樓平層開關I3.3276層顯示燈Q3.3287樓平層開關I3.4287層顯示燈Q3.4298樓平層開關