文档介绍：基于PLC的电梯控制系统设计与实践
杨小玲,朱群雄,徐宏
北京化工大学,信息科学技术学院,中国北京,邮编:100029;
北京联合大学自动化学院,中国北京,邮编:100101。
yxl_lmy@,******@.
摘要
本文介绍了两台9层住宅楼宇电梯控制系统的发展概况。该控制系统采用可编程控制器作为控制器,并使用基于“最少等待的时间”的并联调度规则来运行2台处于平衡模式的电梯。本论文给出了PLC控制系统的基本结构,控制原理和实现方法的细节。同时还介绍了在系统关键部分的梯形图。该系统具有简单的外围电路,其运行结果表明,它增强了电梯的可靠性和性能。
1 导言
随着建筑科学的发展,建筑变得越来越高,电梯成为高层建筑中重要的垂直运输工具。它们负责把生活、工作在建筑里的或来访的乘客舒适地高效地运送到他们的目的地。因此,这种电梯控制系统对于每个电梯顺利、安全的运行是必不可少的。它告诉电梯在什么命令下平层,什么时候打开或关闭轿门以及是否存在关键的安全问题。
传统的电梯电气控制系统是一个继电器控制系统。它有缺点如:电路复杂,故障率高和可靠性较差;以及极大地影响了电梯的运行质量。因此,由企业委托,我们已使用PLC来改进一个住宅楼的由继电器控制的电梯电气控制系统。结果表明,改善后的系统运行可靠、维护方便。
本论文介绍了PLC控制系统的基本结构,控制原理和实现方法的细节。
2 系统结构
该电梯控制系统的目的是让电梯响应乘客的要求并做出正确的运动。它主要分为两个部分:
电力驱动系统
这里,电力驱动系统主要包括:电梯轿厢,牵引电动机,电梯门马达,制动机构和相关的开关电路。
这里,我们采用一种新的LC型交流接触器代替旧的,并使用PLC的触点来代替大量的中继器。而牵引电动机的线路则予以保留。这样,原来控制柜体积大,噪声大的缺点就被解决了
信号控制系统
电梯的控制信号大多是由PLC实现的。输入信号有:运行模式信号,操作控制信号,轿厢指令信号,厅门呼梯信号,安全/保护信号,梯门打/关信号和平整信号等。电梯系统的所有控制功能都是由PLC程序完成的,例如:登记,显示,取消轿厢指令和厅门呼梯,判断电梯位置,选择电梯的运动方向和层等。图1中显示了电梯的PLC控制系统框图
图1 PLC信号控制系统图
需求
开发这个控制系统的目的是去控制一幢居民楼的2个9层电梯。
对于每一个电梯,每一层上都安装了一个传感器。我们能利用这些传感器去了解电梯轿厢的实时位置。电梯轿厢的门是靠门电机来实现开启和闭合的。电梯的门上安装有2个传感器,一个用于通知控制系统电梯门的位置,另一个可以在电梯门关闭的时候侦测物体。电梯的上下运动则是通过牵引电动机来控制的。除了第一层和最高层之外,每一层都有一对方向灯指明电梯是在上升还是下降。
每个楼层,都有一个7段LED用于显示电梯轿厢的当前位置。
明确基本需求是开发这个电梯控制系统的第一步,简单来说,这两个电梯有以下行为:
(1) 一个电梯单独运行
一般来说,电梯有三个运行状态:正常模式,火灾保护模式和维护模式。维护模式具有最高的优先级,只有不在维护模式时,其他运行模式才能执行。其次是火灾保护模式,当火险开关作用时时,电梯必须立即回到底层或者基站。而火险开关复位后,电梯就应该回到正常运行模式。在正常操作模式下,控制系统的基本任务是指挥每个电梯上下移动,停止启动,打开和关闭电梯门。但其中也有如下的一些限制因素:
每个电梯都有一组9个按钮放置在轿厢的控制面板上,每一个对应一层楼。当按钮被按下时,按钮就会发光并且使电梯向相应的楼层运动,当电梯到达指定楼层之后,按钮的光芒就会消失。
除了底层和顶层之外,每个楼层的控制面板上都有两个按钮。一个按钮请求电梯上升,另一个请求电梯下降。按钮在按下去的状态下会发光。当电梯来到乘客所在楼层时,按钮的发光消失,然后朝着期望的方向运行。
电梯轿厢的控制面板和楼层的控制面板上的按钮都是用来控制电梯运行方向的。
电梯不能漏过任何楼层,如果那个楼层有乘客想要出去。
电梯不能在没有乘客要出去的楼层停止直到将所有当前方向的乘客送达之前,电梯不能改变方向,并且,当电梯在相反方向运行时,厅门呼梯不能得到响应。
如果电梯没有接到任何需求,则停在当前层,并保持电梯门关闭。
(2)两个电梯并联运行
在这种情况下,两个电梯同时为大楼服务,从早上7点到9点,再从下午5点到7点。
当电梯到达某一层,它将测试是否需要停止,当必须停止时,电梯则会停在这一层。
与此同时,为了平衡停止的次数,两个电梯的操作还将遵循一定的调度原则。
电梯不会停止在一个已经有另一个电梯停着的楼层
正常运行模式的电梯是由电力驱动系统和逻辑控制系统共同操控的。