基于plc的电梯控制系统设计-基于单片机的电梯控制系统

3．综合分析 由以上各种分析可以看出，电梯在接受指令后，总是由近至远地完成各个呼叫任务。电梯机制只要依此原则进行设计动作，就不会在运行时出现电梯上下乱跑的情况了。在分析的同时，我们也知道了电梯系统中哪些是可人工操作的设备。根据以上分析，下图2-1给出了4层楼电梯控制组态仿真界面。 下图的左半部分是电梯的内视图，其中包括1个楼层显示灯、开门按钮、关门按钮、1层到4层的呼叫按钮以及电梯的上升和下降状态指示灯等。两扇电梯门打开后可以看到楼道的景象。下图的右半部分是4层楼宇电梯的外观图，表示4层楼宇和1个电梯的轿箱。在电梯的外视图中，1层有1个是呼叫按钮，4层有1个下呼叫按钮，2、3有上、下呼叫按钮各1个，每个呼叫按钮内有1个相应的指示灯，用来表示该呼叫是否得到响应。轿箱的箱门和每层的电梯门都可以打开。 图2-1 轿厢内外按钮、显示布局示意图 2.3 电梯的控制要求 1.接受每个呼叫按钮（包括内部和外部的呼叫）的呼叫命令，并做出相应的响应。 4 2.电梯停在某一层（例如3层），此时按动该该层（3层）的呼叫按钮（上呼叫或下呼叫），则相当于发出打开电梯门命令，进行开门的运作过程；若此时电梯的轿箱不在该层（在1、2、4、5层），则等到电梯关门后，按照不换向原则控制电梯向上或向下运行。 3.电梯运行的不换向原则是指电梯优先响应不改变观在电梯运行方向的呼叫，直到有些命令全部响应完毕后才响应使电梯反向运行的呼叫。例如现在电梯的位置在1层和2层之间上行，此时出现了1层上呼叫、2层下呼叫和3层上呼叫，则电梯首先响应三层上呼叫，然后再依次响应2层下呼叫和1层上呼叫。 4.电梯在每一层都有1个行程开关，当电梯碰到某层的行程开关时，表示电梯已经到达该层。 5.当按动某个呼叫按钮后，相应的呼叫指示灯亮并保持，直到电梯响应该呼叫为止。 6.当电梯停在某层时，在电梯内部按动开门按钮，则电梯门打开，按动电梯内部的关门按钮，则电梯门闭闭。但在电梯行进期间电梯门是不能被打开的。 7.当电梯运行到某层后，相应的楼层指示灯亮，直到电梯运行到前方一层时楼层指示灯改变。 5 3 控制系统的硬件设计 3.1 PLC类型的选择 FX2N型可编程控制器是日本公司研制的一种新型可编程控制器。较其他控制它工作可靠，功能强，存储容量大，编程方便，抗干扰能力强。因此，能够满足电梯对电气控制系统的要求。紧凑的结构,低廉的成本及功能强大的指令集使得FX2N成为各种小型控制任务理想的解决方案。利用三菱FX2N可编程序控制器编写一个四层电梯的控制系统。分别完成轿内指令、厅外召唤指令、楼层位置指示、平层换速控制、开门控制等控制任务。FX2N型PLC在电梯中的应用也已很成熟。PLC作为主控制器，一方面要采集电梯的各种输入信号，包括电梯的位置、状态、内外指令的按钮信号、门锁信号、门区信号、井道内的强迫减速信号、防冲信号以及消防信号等。另一方面要把采集到的信号进行计算和处理给出电梯的楼层信号和速度信号，并驱动相应的开关门信号、方向继电器和抱闸继电器，以控制电梯的运行。电梯的电力拖动系统对电梯的起动加速、稳速运行、制动减速起着决定性作用。驱动系统的优劣直接影响电梯的起动、制动、加减速度、平层精度、乘座的舒适感等指标。所以我们的PLC选用日本三菱公司的FX2N型PLC以其可靠性高、运算速度快、产品成本低和电梯专用客制化服务等优点，PLC的输入输出点数可根据需要配置，并可根据用户的要求增加并联功能。因高层电梯系统程序冗长本课题以编制一台4层4站的电梯为例，先根据控制要求计算所需要的I/O接口点数，其中输入点数为32，输出点数为24。 3.2 电梯内部控制硬件设计 在电梯内部，有4个楼层（1-4层）按钮、开门和关门按钮以及楼层显示器、上升和下行显示器。当乘客进入电梯后，电梯内有能让乘客按下的代表其要去目的地的楼层按钮，称为内呼叫按钮。电梯停下时，具有开门、关门的功能，即电梯门可以自动打开，经过一定的延时后，又可自动关闭。而且，在电梯内部也有控制电梯开门、关门的按钮，使乘客可以在电梯停下时随时地控制电梯的开门与关门。电梯内部还配有指示灯，用来显示电梯现在所处的状态，即电梯是上升还是下降以及电梯处在楼层的第几层，这样可以使电梯里的乘客清楚地知道自己所处的位置，离自己要到的楼层还有多远，电梯是上升还是下降等。 6 3.3 电梯外部控制硬件设计 电梯的外部共分4层，每层都应该有呼叫按钮、呼叫指示灯、上升和下降指示灯及楼层LED显示器。呼叫按钮是乘客用来发出呼叫的工具，呼叫指示灯在完成相应的呼叫请求之前应一直保持为亮，它和上升指示灯、下降指示灯、楼层LED显示器一样，都是用来显示电梯所处的状态的。4层楼电梯中，1层只有上呼叫按钮，4层只有下呼叫按钮，其余2层同时具有上呼叫和下呼叫按钮。而上升、下降指示灯以及楼层显示 器4层电梯均相同。 3.4 数码管的显示原理 数码管的显示是根据点亮不同的二极管而显示不同的数字。一般单位二极管有10个引脚，二位二极管也是10个引脚，四位数码管是12个引脚。关于具体的引脚及段，可根据其资料进行查询。 数码管根据其连接的不同可分为共阴极连接，如下图3-1所示其中图a，共阳极连接如图b。 单位数码管的引脚分布如图C。其中，公共端叫做位选线，连接在一起的段线叫段选线。 数码管的显示分为静态显示和动态显示。当多位数码管应用于某一系统是，他们的位选是可以独立控制的，而段选是连接在一起的，我们可以通过位选信号控制那个数码管亮，在同一时刻，位选选通的的所有数码管显示相同的数字。因为他们的是连在一起的，所以这种显示叫做静态显示。数码管的动态显示又叫动态扫描，它是在根据人的视觉效果（至少25次/秒），来让数码管进行动态显示。 图3-1 数码管显示原理图 7 3.5 电气控制系统主回路原理图 根据设计要求，本次设计的电气控制系统主回路原理图如图3-2所示。图中M1，M2为曳引电机和门电机，交流接触器KM1~KM4通过控制两台电动机的运行来控制轿厢和厅门，从而进行对电梯的控制。FR1，FR2为起过载保护作用的热继电器，用于电梯运行过载时断开主电路。FU1为熔断器，起过电流保护作用。 图3-2 电气控制系统主回路原理图 3.6 门机电路、抱闸电路、门锁及安全运行电路 图3-3为电梯的门机、抱闸、门锁及安全运行电路。门电动机为他励直流电动机，可由KM9、KM10控制其正反转。KM9接通时，电阻R2与电动机电枢并联，电流由电枢左端流向右端，电动机正转实现开门，压下SQ8时，R2部分被短接，实现开门调速。KM10接通时，电动机将反转，实现关门，并由SQ9、SQ10与R3一起实现关门调速。 当电梯上下运行时，抱闸应打开，其线圈应通电。电梯停止运行时，抱闸应抱死，其线圈应断电。将所有厅、轿门开关串联在一起，控制门锁继电器KA1，实现全部门关闭后电梯才能运行的控制。将安全窗开关、安全钳开关、限速器开关、轿内急停开 8