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關(guān)鍵詞:電梯自動(dòng)控制系統(tǒng) 軟件 硬件 電路
交流自動(dòng)控制技術(shù)的快速發(fā)展和計(jì)算機(jī)的普及帶來了交流電梯的發(fā)展,交流電梯的性能遠(yuǎn)優(yōu)于直流電梯,所以,20世紀(jì)80年代后,交流電梯就取代了直流電梯。到今天,電梯自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展以及城市化進(jìn)程的加快推動(dòng)了電梯行業(yè)的發(fā)展,人們對(duì)電梯運(yùn)行的安全性、速度等要求也越來越高。電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)是電梯系統(tǒng)的核心內(nèi)容,因此成為電梯設(shè)計(jì)領(lǐng)域的核心技術(shù),也成為最容易出問題的地方。
1 電梯運(yùn)行原理
電梯的最高層和最底層各有一個(gè)信號(hào)傳遞按鈕,中間樓層均有兩個(gè)信號(hào)傳遞按鈕。最高層的信號(hào)傳遞按鈕傳遞向下信號(hào),最底層的信號(hào)傳遞按鈕傳遞向上的信號(hào),中間樓層的兩個(gè)信號(hào)傳遞按鈕一個(gè)傳遞向上信號(hào),一個(gè)傳遞向下信號(hào)。乘客通過信號(hào)傳遞按鈕向電梯傳遞信號(hào)。乘客進(jìn)入轎廂后,通過按鈕選擇自己要去的樓層,這是內(nèi)選信號(hào)。轎廂的門需要在電梯啟動(dòng)之前關(guān)閉,關(guān)閉的指令既可以通過關(guān)門按鈕實(shí)現(xiàn),也可以是定時(shí)的。轎廂門關(guān)閉之后,電梯啟動(dòng),在即將到達(dá)時(shí),裝在兩個(gè)樓層間的減速裝置控制程序啟動(dòng)。電梯在運(yùn)行狀態(tài)時(shí),乘客在大廳對(duì)其進(jìn)行呼叫,電梯采取的是順向截梯、方向記憶的方式。最高層或最底層呼叫電梯且電梯到達(dá)后,其會(huì)自動(dòng)改變運(yùn)行方向,在運(yùn)行的過程中遇到反向的呼叫信號(hào)時(shí)依然保持原有的運(yùn)行方向。電梯運(yùn)行過程中會(huì)將運(yùn)行方向和樓層顯示出來,當(dāng)遇到緊急停車或故障時(shí)立即執(zhí)行停車指令,轉(zhuǎn)入固定處理方式。
2 電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
可編程控制器(PLC)的數(shù)字語言非常清晰,運(yùn)用起來非常靈活,在電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中有廣泛應(yīng)用。電梯的運(yùn)行是依靠外部呼叫信號(hào)和自身內(nèi)部運(yùn)行控制規(guī)律來實(shí)現(xiàn)的,外部呼叫信號(hào)時(shí)隨機(jī)的,所以不能運(yùn)用邏輯控制或順序控制進(jìn)行電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),必須將隨機(jī)與邏輯結(jié)合起來。
2.1 系統(tǒng)需求
此模擬電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)由電梯機(jī)械裝置和PLC控制系統(tǒng)等組成,采用順序邏輯控制模式進(jìn)行電梯基本運(yùn)行的控制,再根據(jù)隨機(jī)信號(hào)的狀態(tài)和電梯當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行電梯運(yùn)行控制。這個(gè)運(yùn)行控制過程中,每層樓都要設(shè)置一個(gè)接近開關(guān),用來檢測轎廂的位置,其次是顯示出電梯的運(yùn)行方向以及當(dāng)前所在的樓層。這是電梯運(yùn)行的基本需求。在顯示上,采用LED顯示屏和發(fā)光管將電梯的運(yùn)行狀態(tài)和所處樓層數(shù)顯示出來,而樓層數(shù)和乘客的呼叫信號(hào)則顯示在接近開關(guān)的顯示燈上。設(shè)置正反兩個(gè)方向運(yùn)行的互鎖功能和故障保護(hù)功能,保證電梯運(yùn)行的安全。
2.2 硬件配置
第一,電梯呼叫信號(hào)電路。將電路中的全部行線P0.0-P0.n置最低電平,然后檢測列線的狀態(tài),若列線中沒有低電平,說明鍵盤中有按鍵被按下,而按下的按鍵就是低電平線與四根行線交叉的按鍵之一。確定鍵盤中按鍵情況之后,若是存在閉合鍵,那么就需要進(jìn)一步確定該按鍵的具置。將某根行線調(diào)為低電平,其他三根保持高電平,然后檢測列線的電平狀態(tài),若有低電平列線,則表示該列線與低電平行線交叉的按鍵就是閉合鍵。
第二,運(yùn)用三菱FXIN系列的PLC進(jìn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)的配置。該型號(hào)的PLC除了進(jìn)行主機(jī)單元的配置,還可以進(jìn)行I/O、A/D、D/A模塊的配置。FX1N系列最多可控制128點(diǎn),除了可以擴(kuò)展輸入輸出,還具有模擬量控制和通訊,鏈接功能等的擴(kuò)展性。所以,F(xiàn)X1N系列可以廣泛應(yīng)用于一般的順序控制。FXIN系列PLC可以使用內(nèi)部輔助繼電保護(hù)器M、狀態(tài)繼電保護(hù)器S、定時(shí)器T、寄存器D、計(jì)數(shù)器C等,功能非常強(qiáng)大,滿足電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)配置的需要。在編程方面,F(xiàn)XIN系列PLC有專用編程器,運(yùn)用梯形語言或指令表進(jìn)行編程。
第三,轎廂平層和停車。平層是指電梯停車時(shí)轎廂的底應(yīng)與門廳地面相平齊,兩個(gè)平面的誤差≤5mm。平層停車過程需要在轎廂底與停車樓層相平之前開始,先減速再制動(dòng),保證電梯運(yùn)行的穩(wěn)定和安全。在轎廂的頂部安裝一個(gè)上平層感應(yīng)器和一個(gè)下平層感應(yīng)器,兩個(gè)感應(yīng)器隔著磁板安裝在井道壁上。電梯向上運(yùn)行過程中,上平層感應(yīng)器先插入到隔磁板中發(fā)出減速指令,然后電梯開始減速,直到下平層感應(yīng)器也插入隔磁板中,這個(gè)時(shí)候就發(fā)出停車指令,電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn),發(fā)出開門信號(hào)。電梯下行過程的信號(hào)獲得過程則正好與該過程相反。
2.3 軟件設(shè)計(jì)特點(diǎn)
第一,同方向就近原則。在軟件編程過程中,主要是根據(jù)電梯當(dāng)前所處位置以及運(yùn)行方向來進(jìn)行,當(dāng)電梯運(yùn)行方向?yàn)橄蛏蠒r(shí),當(dāng)前電梯所處位置以上的樓層發(fā)出向上的呼叫信號(hào)時(shí),呼叫信號(hào)對(duì)應(yīng)的樓層繼電保護(hù)器狀態(tài)為“開”,電梯進(jìn)入該樓層時(shí)繼電保護(hù)器狀態(tài)變?yōu)椤瓣P(guān)”,依次反復(fù)進(jìn)行。呼叫信號(hào)與繼電保護(hù)器的共同動(dòng)作完成電梯的操作。
第二,隨機(jī)邏輯控制。電梯運(yùn)行過程中,接近某一樓層時(shí),若檢測到該樓層有同方向的呼叫信號(hào),那么就在該樓層執(zhí)行減速停車指令,若沒有就繼續(xù)運(yùn)行,直到該動(dòng)作完畢后停止,實(shí)現(xiàn)隨機(jī)邏輯控制。
第三,根據(jù)隨機(jī)邏輯控制的要求,PLC可以發(fā)出正向運(yùn)行、反向運(yùn)行和制動(dòng)信號(hào),運(yùn)用一定控制規(guī)律和控制算法實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制。當(dāng)電梯系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),PLC中止發(fā)出控制信號(hào)。
第四,輸入、輸出回路。電梯的輸入、輸出單元也就是PLC的I/O接口單元,由廳外呼叫、轎廂內(nèi)選層、樓層及方向指示、開關(guān)門、井道內(nèi)上下平層、門鎖、安全保護(hù)、繼電器、消防、稱重等單元組成。廳外呼叫單元負(fù)責(zé)對(duì)廳外呼叫信號(hào)進(jìn)行登記、記憶和消除,轎廂內(nèi)選層單元負(fù)責(zé)預(yù)選層指令的登記、消除和指示。樓層及方向指示單元是輸出單元,顯示出電梯當(dāng)前的運(yùn)行方向以及所處位置。開關(guān)門單元也是輸出單元,控制廳門和轎門的開啟與關(guān)閉,在自動(dòng)定向完成或是電梯停穩(wěn)之后,PLC就會(huì)給出相應(yīng)的開關(guān)門指令,完成開關(guān)門動(dòng)作。
3 電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析
在電梯運(yùn)行中,需要反復(fù)調(diào)用ASK1即電梯所處位置狀況以及ASK2對(duì)電梯的請(qǐng)求,在這個(gè)過程中,采用外部存儲(chǔ)器進(jìn)行變址尋址,可以有效避免程序應(yīng)反復(fù)被調(diào)用而出現(xiàn)地址難以辨認(rèn),程序無法順利執(zhí)行指令的問題。判斷電梯的關(guān)門條件時(shí),用1減去當(dāng)前的電梯狀態(tài)數(shù)據(jù)后進(jìn)行邏輯運(yùn)算。當(dāng)電梯在開門樓層收到開門請(qǐng)求時(shí),執(zhí)行開門程序。如圖1所示為系統(tǒng)優(yōu)化程序,電梯內(nèi)部和外部的請(qǐng)求控制數(shù)據(jù)依次存放在外部RAM的6000H-6009H中,#00H表示選中,#01H表示未選中,6010H-6016H中只有一個(gè)#00H。內(nèi)部RAM中的50H-53H存儲(chǔ)與電梯運(yùn)行相關(guān)的控制數(shù)據(jù)。
結(jié)束語
作為當(dāng)前快速發(fā)展的一個(gè)行業(yè)――電梯行業(yè),其自動(dòng)化控制水平越來越高,計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等的發(fā)展推動(dòng)了電梯的健康發(fā)展。單片機(jī)作為一種集成電路芯片在電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中得到了廣泛應(yīng)用。為促進(jìn)電梯運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性、舒適性,進(jìn)行電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)研究是非常必要的,其發(fā)展必將帶動(dòng)電梯控制技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展,促進(jìn)電梯行業(yè)的健康發(fā)展。本文簡單介紹了電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)需求、硬件配置和軟件設(shè)計(jì)特點(diǎn),供同行參考。
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