PLC在電梯控制中的應用分析

方琦 何彥

(1.金華市特種設備檢測中心,浙江金華 321000;2.義烏市特種設備檢測研究院,浙江義烏 322000)

PLC在電梯控制中的應用分析

方琦1何彥2

(1.金華市特種設備檢測中心,浙江金華 321000;2.義烏市特種設備檢測研究院,浙江義烏 322000)

可編程控制器(PLC)是電梯電氣控制系統中的核心部分,其控制著電梯的正常運行。本文對電梯的組成部分、PLC系統的組成、PLC的編程語言等做了詳細深入的分析,對高層電梯的PLC控制系統的總體設計方案、組成及模塊化程序設計。

PLC系統 電梯控制 應用分析

1 PLC在電梯控制中的應用

隨著科學技術的快速發展,收入水平的大幅度提高,城市人口的快速增加,高層建筑物的發展迅速。伴隨建筑業的發展,高層建筑的上下交通運輸成為也在逐漸的發展與改進。過去的電梯運輸技術已經不能適應現代高層建筑的運輸需求,自動化和智能化技術成為滿足當前高層上下交通運輸的需求。電梯已經成為現代都市居民生產生活中不可或缺的設備,電梯質量的好壞和運行的快慢直接影響著居民的生活節奏,PLC系統在電梯中的應用可大大節省了居民上下樓的時間,而且使高層電梯的運行更加的安全和方便。

2 電梯控制系統的組成部分

2.1 電梯的電力拖動部分

電梯主拖動類型包括交流電動機、直流電動機、晶閘管供電(SCR－M)的直流拖動和交流雙速電動機、直流G－M(即發電機－電動機組供電)、交流變頻調速(VVVF)拖動、交流調壓調速(AVCC)等。因直流電梯的拖動電動機裝有電刷和換相器,其維護量比較大,而且已被交流調速電梯所取代。為了使電梯的運行更加的穩定,要求曳引電動機在選定的調速方式下,電動機的輸出轉矩總能達到負載轉矩的要求。考慮到電壓的波動、導軌不夠平直造成的運動阻力增大等因素,電動機轉矩還應有一定的速度。

2.2 電梯的電氣控制部分

電氣控制系統由操縱箱、層樓指示、控制柜、曳引電動機以及召喚箱等數十個電梯部件中的電器元件構成。電氣控制系統通過電路控制電力拖動系統工作程序,完成各種電氣動作功能,保證電梯安全運行。電梯一般是由電動機來拖動的,其運行過程大多包括啟動、正(反)轉、停止等,這整個過程是由電氣控制系統來完成。具體地說電梯的控制主要是指對電動機的起動、停止、運行方向、層樓指示、層站召喚、轎廂內指令等進行處理。其操縱是實行各個控制環節的方式和手段。電梯電氣控制系統與電力拖動系統比較,變化范圍比較大。當一臺電梯的類別、額定載重量和額定運行速度確定后,電力拖動系統各零部件就基本確定了,而電氣控制系統則有比較大的選擇范圍,必須根據電梯安裝使用地點、乘載對象進行認真選擇,才能最大限度地發揮電梯的使用效益。

3 PLC系統的組成

3.1 PLC的硬件結構

一套PLC系統在硬件上由基本單元(包含中央處理單元、存儲器、輸入/輸出接口、內部電源)、I/O擴展單元及外部設備組成。

3.2 PLC的軟件

PLC的軟件系統指PLC所使用的各種程序的集合,它由系統程序(系統軟件)和用戶程序(應用軟件)組成。系統程序:包括監控程序、輸入譯碼程序及診斷程序等。用戶程序是用戶根據控制要求,用PLC的編程語言編制的應用程序。可編程序控制器在進入RUN狀態之后,采用循環掃描方式工作。從第一條指令開始,在無中斷或跳轉控制的情況下,按程序存儲的地址號遞增的順序逐條執行程序,即按順序逐條執行程序,直到程序結束。然后再從頭開始掃描,并周而復始地重要進行。可編程序控制器工作時的掃描過程包括五個階段:內部處理、通信處理、輸入掃描、程序執行、輸出處理。PLC完成一次掃描過程所需的時間稱為掃描周期。掃描周期的長短與用戶程序的長度和掃描速度有關。

3.3 PLC的程序執行過程

PLC的程序的執行過程一般可分為輸入采樣、程序執行和輸出刷新三個主要階段,PLC的掃描周期在PLC的實際工作過程中,每個掃描周期除了前面所講的輸入采樣、程序執行、輸出刷新三個階段外,還要進行自診斷、與外設(如編程器、上位計算機)通信等處理。即一個掃描周期還應包含自診斷及與外設通信等時間。

3.4 PLC的I/O響應時間

PLC采用集中I/O刷新方式,在程序執行階段和輸出刷新階段,即使輸入信號發生變化,輸入映像寄存器區的內容也不會改變,還會影響本次循環的掃描結果。輸出信號的變化滯后于輸入信號的變化,這產生了PLC的輸入輸出響應滯后現象,最大滯后時間為2～3個掃描周期。

4 PLC的編程語言

PLC的編程語言有梯形圖語言、助記符語言、順序功能圖語言等。其中前兩種語言用得較多,順序功能圖語言也在許多場合被采用。本課題所采用的編程語言為梯形圖語言。

4.1 PLC控制系統

PLC充分利用了微型計算機的原理和技術,保留計算機控制的優點,而克服了它的缺點。它具有強大的生命力,各工業部分紛紛用它來改造舊有的電梯控制電路,取得了明顯的效果,它不僅能用于控制機械設備、流水線和各種設備的運行過程,將PLC用于控制電梯各種操作和處理相關信息也是可行的。電梯控制系統主要有三種控制方式:繼電器控制、PLC控制、微機控制,其中繼電器控制系統故障率高,微機控制系統抗干擾能力弱,而PLC作為新一代工業控制器,以其高可靠性和技術先進性,成為目前電梯系統中使用最多的控制方式,從而使電梯由傳統的繼電器控制方式發展為計算機控制的一個重要方向,成為當前電梯控制和技術改造的熱點之一。

4.2 電梯層門

電梯層門是為了確保安全,而在各層樓的停靠站,通向井道的入口處,設置供司機、乘用人員和貨物等出入的門。

4.3 PLC電梯控制系統三種工作方式介紹

電梯主要有三種工作方式—有司機方式、無司機方式、消防方式。(1)有司機方式是指由專職司機操縱電梯運行。具有以下特點:一是電梯上行/下行啟動由司機決定。二是電梯開門、關門時間由司機控制;三是電梯是否直駛(不再響應外召喚)由司機決定。(2)無司機方式是指由乘客自己操縱電梯,這種電梯具有集選控制功能。具有以下特點:一是電梯開門/關門/上、下客時間均由定時器定時;二是只要電梯門關閉后自動定向。(3)消防方式是指大樓發生火災時,電梯運行控制的一種特殊工作方式。具有以下特點:一是正在運行的電梯控制系統一旦收到消防信號;二是處于上行時立即返回底樓停站開門;三是處于下行時立即直駛底樓停站開門。PLC電梯控制系統的控制核心是PLC。輸入輸出點的確定是設計整個控制系統的首要問題,決定系統的程序及硬件線路的方案。

[1]吳曉梅,包金明.Rockwell PLC在十層電梯控制系統中的應用[J].電子技術應用,2005(7):56-57.

[2]孫景衛.基于PLC和模糊控制的電梯智能控制系統研究[J].制造業自動化,2011(20):81-82.

[3]王興昌,楊新明.PLC可編程控制器在電梯控制系統中的應用[J].機械工程與自動化,2013(4):137-138.

[4]李永春.PLC在小型智能電梯控制系統中的應用[J].甘肅科技,2004(2):77-78.