長沙高新技術(shù)工程學(xué)校 趙浩

1 概述

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速健康發(fā)展和新型城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程的不斷深入,我國的智能電梯制造行業(yè)正在經(jīng)歷一個(gè)高速度的發(fā)展期。隨著高層建筑的逐漸發(fā)展增多,電梯運(yùn)輸作為一種使用構(gòu)成梯與建筑物體垂直方向運(yùn)行的一種運(yùn)輸工具方式與現(xiàn)代人們的日常生活息息相關(guān),它主要采用以直流電力進(jìn)行拖動(dòng),載客或載貨的方式。主要用于乘客運(yùn)輸自動(dòng)電梯提升乘客和運(yùn)輸提升服務(wù)貨物，因此，自動(dòng)剛性電梯運(yùn)輸系統(tǒng)不僅是專門設(shè)計(jì)用于各種大型高層建筑物的電梯乘客運(yùn)輸提升乘客以及服務(wù)貨物提升的運(yùn)輸設(shè)備,它同時(shí)還具有快速的自動(dòng)電梯乘客運(yùn)輸提升貨物速度，安全可靠，操作簡單的三大主要優(yōu)點(diǎn)。電梯日常工作運(yùn)行中,傳統(tǒng)的家用工業(yè)電梯系統(tǒng)運(yùn)行自動(dòng)控制過程管理軟件系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)就是直接采用傳統(tǒng)電梯中的繼電器-接觸器兩種方式直接進(jìn)行家用電梯自動(dòng)控制，其中的最大缺點(diǎn)主要是容易發(fā)生觸電,故障率高，可靠性差，維護(hù)費(fèi)和管理工作量大，由plc三個(gè)軟件系統(tǒng)構(gòu)成的家用電梯自動(dòng)控制運(yùn)行管理軟件系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)和性能好且安全可有效解決以上各種技術(shù)問題，使得了傳統(tǒng)家用電梯的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)和操作更加方便、安全、舒適。

目前,電梯安全控制一般主要采用兩種控制方法。一種是充分利用數(shù)控微機(jī)軟件作為控制單元件來控制運(yùn)行信號(hào),完成對集體電梯運(yùn)行信號(hào)的自動(dòng)采集、運(yùn)行管理狀態(tài)和控制功能鍵的設(shè)置,實(shí)現(xiàn)集體電梯的自動(dòng)運(yùn)行調(diào)度和完成集體電梯運(yùn)行管理功能。拖動(dòng)減速控制系統(tǒng)采用高速變頻驅(qū)動(dòng)控制。第二種微機(jī)控制設(shè)計(jì)方法是用一種可編程微機(jī)控制器件來代替采用微機(jī)控制來直接實(shí)現(xiàn)通過信號(hào)電路控制各個(gè)單元。從系統(tǒng)控制管理方法和系統(tǒng)性能上面來看，兩者之間并沒有太大的根本區(qū)別。Plc更穩(wěn)定可靠，程序設(shè)定靈活。

在本文中，針對當(dāng)前的發(fā)展趨勢和現(xiàn)代電梯智能控制管理系統(tǒng)的應(yīng)用趨勢，設(shè)計(jì)了一臺(tái)使用一種可編程數(shù)字邏輯電梯控制器(plc)的智能電梯。該電梯控制管理系統(tǒng)為保障電梯安全運(yùn)行人員提供視頻信號(hào)進(jìn)行控制，使得電梯安全運(yùn)行系統(tǒng)能夠充分滿足乘梯人們的安全和運(yùn)行舒適度等。

2 電梯的基本知識(shí)

電梯軌道阻力檢測控制傳動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)也在不斷發(fā)展。在20世紀(jì)前半葉,電梯的內(nèi)部電力控制驅(qū)動(dòng)幾乎都可以是通過直流電梯調(diào)速控制系統(tǒng)電力來驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。在1980年代,隨著信息電子術(shù)的飛速發(fā)展,電梯安全控制管理系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)制造經(jīng)歷了一個(gè)漫長的發(fā)展過程。多功能監(jiān)控微處理器廣泛用于建筑電梯安全控制管理系統(tǒng)，它在電動(dòng)汽車電梯操作箱與其他建筑電梯管理控制系統(tǒng)的相互連接中都起著不可替代的作用。由于采用固體電梯動(dòng)力隨著電梯設(shè)備的不斷更新發(fā)展和逐步完善，微機(jī)傳動(dòng)技術(shù)廣泛應(yīng)用，電梯傳動(dòng)技術(shù)上也發(fā)生了新的變化,如變頻高壓交流自動(dòng)調(diào)速電梯系統(tǒng)(VVVF)。三菱電梯首次將一個(gè)vvvfv的交流自動(dòng)調(diào)速控制系統(tǒng)重新引入專用電梯自動(dòng)控制調(diào)速系統(tǒng)在統(tǒng)一的中期。交流自動(dòng)變頻電梯技術(shù)被廣泛認(rèn)為已經(jīng)是我國電梯制造行業(yè)的當(dāng)代核心技術(shù)。采用變頻交流電壓變頻調(diào)速代替直流變頻調(diào)速高速移動(dòng)模式已經(jīng)逐漸成為高速移動(dòng)電梯的技術(shù)主流。

3 PLC的基本結(jié)構(gòu)

可編程函數(shù)邏輯式微控制器的設(shè)計(jì)本質(zhì)上就是專門用于實(shí)現(xiàn)微型工業(yè)過程控制的一種現(xiàn)代化數(shù)字控制處理系統(tǒng)，其基礎(chǔ)硬件基本組成形式結(jié)構(gòu)和微型工業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有諸多基本相同之處,基本硬件構(gòu)成形式為以下幾個(gè)方面。

3.1 電源

Plc的基本工作原理電源對保證系統(tǒng)的穩(wěn)定正常運(yùn)行來說有著一個(gè)極其重要的穩(wěn)定作用。因此，可編程的和邏輯電源控制器的設(shè)計(jì)制造商對這種電源的開發(fā)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造也必須十分重視。一般是將交流壓源電壓值的波動(dòng)控制在+10%(+15%)電壓范圍內(nèi),可以不需要采取其他保護(hù)措施而將plc直接互相連接到一個(gè)交流穩(wěn)壓電網(wǎng)絞線上去
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3.2 中央處理單元(CPU)

中央處理器(cpu)通常是一個(gè)可編程的多邏輯的微控制器或是能夠直接實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)化編程控制的一個(gè)核心部件。它按照plc運(yùn)動(dòng)控制器對系統(tǒng)所需要承載的用戶程序執(zhí)行給定的控制命令,進(jìn)行自動(dòng)接收并同時(shí)保持處理來自各種編程器件所輸入的用戶程序和所輸出的數(shù)據(jù);可以查詢來自工作站的電源、存儲(chǔ)器、輸入端和輸出控制總線以及運(yùn)動(dòng)監(jiān)控器和定時(shí)器的運(yùn)行狀態(tài),并且同時(shí)能自動(dòng)檢測并輸出來自用戶程序語言中的任何錯(cuò)誤執(zhí)行語句。當(dāng)兩個(gè)plc同時(shí)啟動(dòng)系統(tǒng)工作時(shí)，它們首先會(huì)自動(dòng)通過硬件掃描將系統(tǒng)各接口輸入輸出接口的運(yùn)行狀態(tài)和工作數(shù)據(jù)通過儲(chǔ)存器送到帶有i/o映像的分區(qū),然后逐條循序讀取之前存放在系統(tǒng)存儲(chǔ)器磁盤中的各個(gè)用戶程序，經(jīng)過多次編譯后按程序的基本編寫要求去系統(tǒng)進(jìn)行各種工作運(yùn)算，并將工作得到的各種計(jì)算數(shù)據(jù)和結(jié)果直接存儲(chǔ)在帶有i/o映像的分區(qū)或系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的寄存器中。待徹底停止執(zhí)行處理完整個(gè)程序后,最后將所有存儲(chǔ)在各個(gè)i/o映像寄存區(qū)的各種數(shù)據(jù)輸出輸入狀態(tài)寄存數(shù)據(jù)或進(jìn)入輸出狀態(tài)寄存器等將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞發(fā)送給對應(yīng)的進(jìn)入輸出處理機(jī)構(gòu),像這樣程序不停地連續(xù)運(yùn)行，直到機(jī)器停止正常工作。

3.3 存儲(chǔ)器

用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器通常被稱作存儲(chǔ)系統(tǒng)應(yīng)用程序中的存儲(chǔ)器。用于實(shí)時(shí)存儲(chǔ)一個(gè)應(yīng)用程序軟件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器通常被稱作一個(gè)用戶程序中的存儲(chǔ)器。

3.4 I/O口

光纖的耦合控制電路與驅(qū)動(dòng)微機(jī)的控制輸入端和接口輸出電路共同工作組成了系統(tǒng)控制輸入端的接口輸出電路,輸入端的接口輸出電路一種可能的理解形式為plc這是與現(xiàn)場電路控制的輸入接口的一個(gè)輸入輸出管道。

3.5 自動(dòng)控制系統(tǒng)功能模塊:

主要包括計(jì)數(shù)器自動(dòng)控制功能模塊和定時(shí)器自動(dòng)控制功能模塊。

3.6 通信模塊

4 PLC的工作原理

當(dāng)plc分別投入日常工作處理狀態(tài)后,工作處理過程通常可以分為三個(gè)工作過程,采樣程序輸入輸出數(shù)據(jù)、執(zhí)行采樣用戶程序以及自動(dòng)刷新采樣輸出數(shù)據(jù)狀態(tài)，三個(gè)工作過程直接構(gòu)成一個(gè)可編程的微邏輯電路器件的日常工作處理流程。在工作中的一個(gè)主要掃描工作周期內(nèi)的它需要同時(shí)完成這三個(gè)掃描工作。在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行期間,可以把它看作一個(gè)可編程的有邏輯的微控制器的cpu不間斷地，循環(huán)往復(fù)的依次執(zhí)行這三個(gè)操作過程。

4.1 輸入采樣階段

在進(jìn)行輸入數(shù)據(jù)采樣工作過程中，plc以信號(hào)掃描器的方式和有順序地分別讀取所有各自的輸入采樣接口的工作狀態(tài)和接受的各種輸入數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù),并將其存儲(chǔ)到一個(gè)i/o映象存儲(chǔ)單元內(nèi)。完成一個(gè)輸入兩位采樣的計(jì)算工作后，plc則開始進(jìn)行另外兩位計(jì)算工作量的過程。在另外兩個(gè)點(diǎn)的工作處理過程中，即使接口輸入數(shù)據(jù)接口映象電路單元中的數(shù)據(jù)對應(yīng)接口輸入數(shù)據(jù)狀態(tài)和對應(yīng)數(shù)據(jù)位置有所重大改變，i/o接口映象存儲(chǔ)單元內(nèi)的輸入數(shù)據(jù)也不能被重新改寫。

4.2 用戶程序執(zhí)行階段

在每個(gè)用戶程序自動(dòng)執(zhí)行開始階段,可編程隨機(jī)邏輯的微控制器總是按程序由上而下的運(yùn)動(dòng)順序依次地自動(dòng)掃描每個(gè)用戶程序(梯形圖)。在系統(tǒng)需要手動(dòng)掃描每一條梯形圖時(shí),又總是先手動(dòng)掃描梯形圖左邊的由各種觸點(diǎn)進(jìn)行組合后所構(gòu)成的系統(tǒng)控制功能線路,并按照先左后右、先上后下的移動(dòng)方向排列順序分別對各種觸點(diǎn)進(jìn)行組合后所構(gòu)成的系統(tǒng)控制功能線路線圈進(jìn)行邏輯運(yùn)算，當(dāng)邏輯運(yùn)算全部完成后，該功能控制電路線圈在整個(gè)系統(tǒng)隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中及其相應(yīng)的工作狀態(tài)及其行為將可能會(huì)被自動(dòng)地進(jìn)行刷新或被修正；或者i/o數(shù)據(jù)映象隨機(jī)存儲(chǔ)器模塊中的每個(gè)字符序列串及其對應(yīng)性被自動(dòng)修改是因?yàn)槎蛔詣?dòng)重寫；或者可以決定系統(tǒng)是否因?yàn)樾枰瑫r(shí)執(zhí)行本梯形圖中所描述規(guī)定的具體系統(tǒng)功能控制指令。即在一個(gè)所有用戶程序正常開始執(zhí)行的掃描過程中，只有送出輸入點(diǎn)在這個(gè)i/o上的映像時(shí)間區(qū)內(nèi)的所有狀態(tài)和處理數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他的所有輸出輸入點(diǎn)和所有軟件處理設(shè)備在這個(gè)i/o上的映象時(shí)間區(qū)或系統(tǒng)操作管理系統(tǒng)的rramm的存儲(chǔ)時(shí)間區(qū)內(nèi)的所有狀態(tài)和處理數(shù)據(jù)都有概率可能會(huì)發(fā)生變化，而且只有一個(gè)排在上面的梯形圖，其邏輯程序正常開始執(zhí)行的掃描結(jié)果就一定會(huì)對所有排在下面的凡是能夠使用到這些程序線圈或處理數(shù)據(jù)的梯形圖起作用;相反，排在下面的圖就是梯形圖，其被自動(dòng)刷新的一個(gè)邏輯程序線圈的所有狀態(tài)或處理數(shù)據(jù)通常只能持續(xù)達(dá)到下一次程序掃描的一個(gè)周期，它們就這樣可以對應(yīng)于排在其上面的所有編譯器和程序正常產(chǎn)生掃描效果。

4.3 輸出刷新階段

當(dāng)一個(gè)手機(jī)用戶已經(jīng)成功執(zhí)行好了一個(gè)程序之后，plc就已經(jīng)有很多機(jī)會(huì)從一個(gè)一次輸入切換到一次刷新的一個(gè)過程。在這一操作步驟的完成過程中，plc先在會(huì)i/o映像的一個(gè)存儲(chǔ)器分區(qū)上按照相應(yīng)的工作狀態(tài)和鎖存數(shù)據(jù)設(shè)置來順序改變一個(gè)輸入輸出鎖存器在電路上的工作狀態(tài)，然后由一個(gè)輸出鎖存電路上的驅(qū)動(dòng)按照鎖存器的工作狀態(tài)設(shè)置來順序驅(qū)動(dòng)外圍的一些鎖存設(shè)備。