電梯控制系統(tǒng)方案設(shè)計

　　電梯是指服務于建筑物內(nèi)若干特定的樓層，其轎廂運行在至少兩列垂直于水平面或與鉛垂線傾斜角小于15°的剛性軌道運動的永久運輸設(shè)備。以下是小編收集的電梯控制方案，歡迎查看！

　　摘 要：本文研究了用PLC控制兩臺電梯的雙電梯并聯(lián)控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，論文首先詳細敘述了電梯的機械系統(tǒng)、拖動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的主要部件的功能和工作原理，確定了用PLC控制雙電梯聯(lián)動系統(tǒng)的方案。

　　然后確定了電梯控制系統(tǒng)的基本功能，并根據(jù)這些功能設(shè)計出了電梯的基本運行控制程序。論文討論了對兩部并聯(lián)電梯運行的要求，研究了并聯(lián)調(diào)度的原則。

　　并聯(lián)電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計以實際情況為根據(jù)，計算出了優(yōu)化的電梯運行調(diào)度方案，達到高效、節(jié)能的目的。對我國的電梯市場的設(shè)計、研發(fā)提供了良好的實驗依據(jù)。

　　關(guān)鍵詞：電梯、并聯(lián)控制、PLC

　　1. 引言

　　本課題將在借鑒已有成果的基礎(chǔ)上，設(shè)計基于計算機+可編程控制器的雙電梯聯(lián)動控制系統(tǒng)。通過合理地利用PLC的硬件資源和軟件資源，進行電梯群控系統(tǒng)的設(shè)計來提高電梯的操作靈活及快捷。對電梯的群控問題進行分析研究，以兩臺電梯的聯(lián)控邏輯為例，設(shè)計基于計算機+可編程控制器的雙電梯聯(lián)動控制系統(tǒng)。 通過合理地利用PLC的硬件資源和軟件資源，進行電梯群控系統(tǒng)的設(shè)計來提高電梯的安全可靠性和操作的靈活性，對縮短平均候梯時間、減少電梯運行時間具有重要意義，對電梯控制的發(fā)展具有促進作用。

　　本設(shè)計的主要研究方式、方法包括：

　　1.通過研究電梯的運行方式，進行雙電梯的邏輯設(shè)計。雙電梯一般遵守集選規(guī)則，即將呼叫信號先進行登記，對與電梯運行同向的呼叫信號逐一應答，當同向指令和召喚應答完畢后電梯可以自動換向。除此以外，電梯并聯(lián)運行還遵循的相應的調(diào)度原則：正常情況下，當電梯使用以后，二號電梯作為忙梯會首先自動上升至第三層待命，一號電梯則作為基站電梯在第一層樓待命。當某層站有門廳呼叫信號時，則“忙梯”立即啟動并定向運行去接該層站的乘客。

　　2.選用西門子S7-300系列PLC作為下位機，構(gòu)成雙電梯的控制系統(tǒng)，電梯邏輯控制系統(tǒng)的控制核心是PLC，哪些信號需要輸入至PLC，PLC需要驅(qū)動哪些負載，以及采用何種編程方式，都決定著其內(nèi)部I/O點數(shù)的分配，根據(jù)PLC的I/O節(jié)點使用原則，應留出一定的I/O點以做擴展時使用。

　　3.PLC控制程序采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計，使用西門子配套軟件STEP7進行編程設(shè)計，構(gòu)建雙電梯聯(lián)控軟件系統(tǒng)。

　　2. 雙電梯聯(lián)控的總體方案設(shè)計

　　2.1 電梯的結(jié)構(gòu)與工作原理

　　電梯是垂直方向上運行的運輸設(shè)備，由機械和電氣兩大系統(tǒng)組成。

　　機械系統(tǒng)由曳引系統(tǒng)、轎廂、對重裝置、導向系統(tǒng)、廳轎門、開關(guān)門系統(tǒng)、機械安全保護系統(tǒng)組成。其中曳引系統(tǒng)由曳引機、導向輪、曳引鋼絲繩、曳引繩錐套等部件組成。導向系統(tǒng)由導靴、導軌架、導軌等部件組成。機械安全保護系統(tǒng)主要由緩沖器、限速器和安全鉗、制動器、門鎖等部件組成。廳轎門和開關(guān)系統(tǒng)由轎門、廳門、開關(guān)門機構(gòu)、門鎖及位置開關(guān)等部件組成。

　　曳引繩兩端分別連著轎廂和對重，纏繞在曳引輪和導向輪上，曳引電動機通過減速器變速后帶動曳引輪轉(zhuǎn)動，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實現(xiàn)轎廂和對重的升降運動，達到運輸目的。固定在轎廂上的導靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導軌往復升降運動，防止轎廂在運行中偏斜或擺動。常閉塊式制動器在電動機工作時松閘，使電梯運轉(zhuǎn)，在失電情況下制動，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止狀態(tài)，供人員和貨物出入。轎廂是運載乘客或其他載荷的箱體部件，對重用來平衡轎廂載荷、減少電動機功率。補償裝置用來補償曳引繩運動中的張力和重量變化，使曳引電動機負載穩(wěn)定，轎廂得以準確�？俊ｋ姎庀到y(tǒng)實現(xiàn)對電梯運動的控制，同時完成選層、平層、測速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時顯示轎廂的運動方向和所在樓層位置。安全裝置保證電梯運行安全。

　　2.2雙電梯控制方案總體設(shè)計

　　使用多電梯的場合一般是單電梯無法滿足建筑物內(nèi)的交通需要，如客流量、等候時間等。因此，使用雙電梯或更多電梯需要解決的主要問題是多電梯協(xié)調(diào)工作方式和以等候時間最短為目標的聯(lián)控邏輯算法。本設(shè)計研究兩部電梯的聯(lián)控技術(shù)，進行了控制方案的總體設(shè)計。

　　雙電梯控制方案的系統(tǒng)框架如圖2-1所示。基本思路是采用計算機+可編程控制器結(jié)構(gòu)。由可編程控制器完成數(shù)據(jù)和狀態(tài)采集、控制任務，并將狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸給計算機。計算機完成監(jiān)控任務，并將管理指令輸出給可編程控制器。

　　雙電梯的信號關(guān)系如圖2-1所示，在該系統(tǒng)中可編程控制器(PLC)是核心部分，兩部電梯的內(nèi)部呼叫信號、每層樓的外部呼叫信號、電梯的運行方向信號、兩部電梯的載重信號、以及兩部電梯當前所在層信號輸入到PLC中，PLC根據(jù)接收的信號狀態(tài)，按照已設(shè)計好的邏輯算法進行運算，并輸出控制信號，來控制兩部電梯電機的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、何時開門何時關(guān)門、電梯樓層和運行方向的現(xiàn)實的顯示、以及超重后的報警等。同時，根據(jù)預先設(shè)計，PLC將需要監(jiān)控和存入數(shù)據(jù)庫的信息傳送個上位機(計算機)。除接受PLC傳輸?shù)男畔⑼�，計算機可以根據(jù)管理需要，向PLC發(fā)出控制指令。

　　輸入到PLC的控制信號有：運行方式選擇(如自動、有司機、檢修、消防運行方式等)、運行控制、轎內(nèi)指令、層站召喚、安全保護信息、旋轉(zhuǎn)編碼器光電脈沖、開關(guān)門及限位信號、門區(qū)和平層信號等，通過PLC的控制來判定電梯的運行方向，是否開關(guān)門，顯示出當前的樓層，在超載的情況下發(fā)出警報。

　　對于控制電梯一次完整的運行過程，就是曳引電動機從起動、勻速運行到減速停車的過程。PLC接收來自操作面板和呼梯盒的召喚信號、轎廂和門系統(tǒng)的功能信號以及井道 和變頻器的狀態(tài)信號 ，經(jīng)程序判斷與運算后實現(xiàn)電梯的集選控制，PLC在輸出顯示和監(jiān)控信號的同時向變頻器發(fā)出運行方向、啟動、加速、減速、運行和制動停梯信號。曳引電動機正轉(zhuǎn)(或反轉(zhuǎn))控制及高速控制信號有效時，電動機開始起動，起動后維持一定的速度一直運行，完成起動及運行段的工作。當換速信號到來后，PLC撤消高速信號，同時輸出爬行信號。減速過程開始，當電機達到一定速度時電梯停止減速，并以此速度爬行。當平層信號到來后，PLC撤消爬行信號，同時發(fā)出停梯信號，此時電動機減速到停止轉(zhuǎn)動，電梯停梯。正常情況下，在整個起動、運行、減速爬行段內(nèi)，變頻器的零速輸出點一直是閉合的，減速至零之后，零速輸出點斷開，通過PLC抱閘及自動開門。 本設(shè)計主要是針對為了使人打到最短等候時間，進行邏輯分析，并可以后續(xù)設(shè)計出相應的PLC控制程序。

　　3. 電梯運行的總體邏輯算法

　　(一)2部電梯分別為A，B，YA、YB分別為A、B電梯的運行值，它反映了電梯當前運行的樓層。YA：電梯當前所在樓層數(shù)(B梯與此類似，以下均以A梯為例)。如果電梯停在某層待命時，運行值為上行時的值。設(shè)H為廳內(nèi)某一外召喚按鈕按下時對應的鍵值，H=所在樓層數(shù)。

　　(二)設(shè)定變量MA，MB;其中MA、MB分別為A梯順向內(nèi)呼最值和B梯順向內(nèi)呼最值;當電梯向上運行時，MA=max(A梯內(nèi)呼登記表);當電梯下行時，MA=min(A梯內(nèi)呼登記表)。電梯相應的最短距離為S。B梯與A梯相同。

　　以A梯為例電梯響應時間的確定：當外呼信號與電梯運行方向相反時， 就是電梯由當前樓層順向運行到內(nèi)呼最值樓層、再由內(nèi)呼最值樓層運行到外呼信號樓層的樓層數(shù)之和，即S=|YA-MA|+|MA-H|。

　　當外呼信號與電梯運行方向相同時，外呼信號在電梯運行前方，則就是電梯運行到外呼樓層的樓層數(shù)，即S=|YA-H|。

　　如果外呼信號在電梯運行后方，則值由3部分構(gòu)成，電梯當前值到順向最值樓層的距離、順向最值樓層到外部后向呼梯最值樓層的距離和外呼信號到外部后向呼梯最值樓層的距離，即：S=|YA-MA|+|MA-H|。B梯計算方法與A梯一致。

　　為了達到乘客等候時間最短，使A、B兩部電梯的響應時間作比較，響應時間短的來完成乘客的需求。

　　參考文獻

　　[1]中華人民共和國城鄉(xiāng)建設(shè)環(huán)境保護部，住宅建筑設(shè)計規(guī)范，1987年

　　[2]余華、孫德堡，智能大廈中的電梯群控系統(tǒng)，電工技術(shù)雜志，2002年

　　[3]朱曉東、曾慶山，基于PLC的電梯最小等候時間的集選控制算法，輕重運輸機械，2006

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