楊真年　倪志華　楊力超

摘要：基于西門子S7-200實(shí)現(xiàn)對(duì)單部30層電梯的控制?？刂苾?nèi)容包括電梯的啟動(dòng)、定向、上行、下行、樓層顯示、開關(guān)門、安全防護(hù)等。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括電梯的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)電部分電路、外圍電路、保護(hù)電路、主程序、子程序、系統(tǒng)參數(shù)等。

關(guān)鍵詞：電梯；PLC；控制系統(tǒng)；S7-200

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）19-0282-02

如今，城市里高樓林立，高樓甚至成為城市物質(zhì)文明的標(biāo)志之一，每棟高樓都像是一座垂直的城市，而電梯則是這些立體城市里主要的運(yùn)輸設(shè)備和交通工具，與人們的生活聯(lián)系緊密。人們往往以電梯的豪華程度和舒適度等指標(biāo)作為評(píng)價(jià)大樓高端程度的參考，所以電梯的安全性、可靠性、舒適性尤為重要[1]。PLC是采用微機(jī)技術(shù)制造的通用自動(dòng)控制設(shè)備，既能控制開關(guān)量，也能控制模擬量，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，具有邏輯判斷、定時(shí)、計(jì)數(shù)、記憶和算術(shù)、運(yùn)算等功能，在電梯控制系統(tǒng)中發(fā)揮了重要的作用[2]。考慮到電梯安全和舒適的重要性，本文著重講述了調(diào)速系統(tǒng)和安全保護(hù)系統(tǒng)。具體的邏輯控制功能由梯形圖實(shí)現(xiàn)。

1 系統(tǒng)的組成和控制原理

電梯由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、轎廂和對(duì)重裝置、導(dǎo)向系統(tǒng)、層門和轎門及其開關(guān)門系統(tǒng)和機(jī)械安全保護(hù)系統(tǒng)五個(gè)子系統(tǒng)組成[3]?？刂葡到y(tǒng)線路圖如圖1所示。PLC主機(jī)為控制系統(tǒng)的核心，來自操縱箱、呼梯盒、井道裝置及安全裝置的外部信號(hào)通過接口送入可編程控制器內(nèi)部進(jìn)行邏輯運(yùn)算與處理，經(jīng)輸出接口分別向指層燈、呼梯信號(hào)燈發(fā)出顯示信號(hào)，向主回路和門機(jī)電路發(fā)出控制信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行狀態(tài)的控制[4]。

2 子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 調(diào)速系統(tǒng)

調(diào)速系統(tǒng)由PLC、調(diào)速控制、安全保護(hù)環(huán)節(jié)和緊急平層控制等組成[5]。調(diào)速控制系統(tǒng)原理圖如圖2所示。穩(wěn)速階段，為節(jié)能和減少對(duì)電網(wǎng)的干擾，系統(tǒng)采用開環(huán)控制。啟動(dòng)和制動(dòng)階段，為使電梯的實(shí)際運(yùn)行速度很好的跟隨給定的理想速度，系統(tǒng)采用閉環(huán)控制。

為減輕乘客乘坐電梯時(shí)產(chǎn)生的上浮、下沉感，確保電梯轎廂準(zhǔn)確的停在平層位置[6]。將電梯的運(yùn)行速度設(shè)計(jì)為啟動(dòng)、穩(wěn)定和制動(dòng)速度三個(gè)階段，電梯運(yùn)行速度曲線如圖3所示。

2.2 安全保護(hù)電路

當(dāng)電梯出現(xiàn)緊急故障、鋼絲繩斷裂、轎廂超載、轎廂超越頂、底層站、曳引鋼絲繩打滑、轎廂超載、安全窗、安全門、層門、轎門未關(guān)閉、關(guān)門時(shí)碰到東西等情況時(shí)，需要有相應(yīng)的措施來保證電梯的正常運(yùn)行和乘客的安全[6]。電梯的安全系統(tǒng)連鎖圖如圖4所示。

2.3 關(guān)鍵器件的選型

選用西門子S7-200作為系統(tǒng)的控制主機(jī)，與其他PLC型號(hào)相比，西門子S7-200質(zhì)量和功能完善、價(jià)格便宜、浮點(diǎn)運(yùn)算方便、子主程序分開方便調(diào)用。為方便擴(kuò)展，PLC主機(jī)選用CPU212（8DI/6DO），擴(kuò)展芯片選用EM223（8DI/8DO）。變頻器型號(hào)選用安川VS-616G5型全數(shù)字變頻器。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 I/O分配

輸入信號(hào)：指令按鈕30個(gè)，上、下行呼梯按鈕58個(gè)，樓層感應(yīng)信號(hào)30個(gè)，平層位置感應(yīng)信號(hào)3個(gè)，手動(dòng)開、關(guān)門按鈕2個(gè)。輸出信號(hào)：轎廂內(nèi)樓層指示燈30個(gè)，開關(guān)門信號(hào)2個(gè)，上、下行呼梯指示燈58個(gè)，樓層信號(hào)數(shù)碼管顯示30個(gè)。I/O分配表如表1所示：

3.2 主要功能梯形圖設(shè)計(jì)

1） 選層按鈕和指示由圖5示梯形圖實(shí)現(xiàn)。I1.1-I30.1為選層按鈕。Q1.1-Q30.1為選層指示。

2） 上、下行呼梯按鈕和相應(yīng)的指示由圖6示梯形圖實(shí)現(xiàn)。I1.4-I29.4為上行呼梯按鈕，Q1.2-Q29.2為上行指示燈。I2.5-I30.5下行呼梯按鈕，Q2.3-Q30.3為下行呼梯指示燈。

3） 順向優(yōu)先梯形圖如圖7。轎廂運(yùn)行過程中如遇呼梯信號(hào)，順向停車，反向不停車。Q1.2-Q29.2為上行呼梯，Q0.1為下行輸出，常閉觸點(diǎn)在此與Q1.2-Q29.2互鎖，實(shí)現(xiàn)下行時(shí)上行無效。

4） 轎廂上、下行梯形圖如圖8所示。M2.3-M30.3，M1.3-M29.3為目的樓層信號(hào)，上行時(shí)M1.2-M29.2實(shí)現(xiàn)低樓層優(yōu)先。Q0.1為下行輸出。Q0.0為上行輸出。下行時(shí)M1.2-M29.2實(shí)現(xiàn)高優(yōu)先。

5） 電梯開、關(guān)門梯形圖如圖9所示。M1.2-M30.2為自動(dòng)開門信號(hào)。I0.2為手動(dòng)開門按鈕。I0.4為門感應(yīng)，有人進(jìn)出時(shí)觸點(diǎn)斷開。T37為定時(shí)計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)無人進(jìn)出時(shí)延時(shí)3秒電梯自動(dòng)關(guān)門。I0.3為手動(dòng)關(guān)門按鈕。T38作用是實(shí)現(xiàn)關(guān)門后延時(shí)3秒電梯才能再次運(yùn)行。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)的30層升降式電梯具有一定的實(shí)用性，目前我國居民樓大多在30層左右?？蛇M(jìn)行多個(gè)單元擴(kuò)展，且只需用一個(gè)PC上位機(jī)控制，如此還可將本設(shè)計(jì)用于其他場(chǎng)合。為提高電梯的安全可靠性，設(shè)計(jì)了專門的保護(hù)電路。為提高電梯的舒適度，采用性能極高的變頻調(diào)速系統(tǒng)，控制電梯多速運(yùn)行，增加舒適感。未來的電梯將向著智能化群控制、藍(lán)牙電梯等方向發(fā)展。

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