1 引言 在電梯控制系統(tǒng)中，采用PLC構(gòu)成的系統(tǒng)具有故障率低，可靠性高，維修方便等優(yōu)點。在本實驗室中就是采用OMRON的PLC作為電梯教學(xué)模型的控制裝置。 電梯模型控制系統(tǒng)可分為邏輯控制部分和調(diào)速部分。邏輯部分選用高可靠性的PLC，利用軟件邏輯控制，具有硬件簡單、工作可靠等特點。調(diào)速部分的性能對電梯運行時乘客的舒適感有著重要影響，該教學(xué)模型調(diào)速部分是通過高性能的變頻器控制電梯升降電機來實現(xiàn)的，變頻器的頻率輸出和正反轉(zhuǎn)則由PLC的輸出來控制。 2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 整個硬件系統(tǒng)由一個8層電梯教學(xué)模型、一個與之相配套的專用實驗操作箱、變頻器、以及用作控制裝置的PLC組成。系統(tǒng)的硬件構(gòu)成如圖1所示。 我們所用的電梯模型為8層，它由轎箱、開關(guān)門機構(gòu)、升降電機、以及模型本身的控制系統(tǒng)組成。為了突出電梯運行控制這一重點，該電梯模型實驗裝置的樓層顯示，電梯轎箱內(nèi)樓層指示燈，均已由電梯模型實驗箱完成,而各樓 [ALIGN=CENTER] 圖1 系統(tǒng)的硬件組成層電梯操作面板上的按鈕指示燈則需由用戶控制，這就是為了適合1臺控制器同時控制多臺電梯模型運行的情況。升降電機以給定的速度和轉(zhuǎn)向運轉(zhuǎn)。[/ALIGN] 此模型共需有34點指令信號和20點以上的控制輸出信號，他們分別是: （1） 每層樓上、下請求按鈕指令信號，共14點（除去1樓下請求和8樓上請求）。 （2） 每層樓的樓層限位開關(guān)指令信號，共8點 （3） 轎箱內(nèi)8層樓樓層按鈕指令信號，共8點。 （4） 開、關(guān)門按鈕指令信號，共2點。 （5） 上下請求指示燈信號，共14點（除去1樓下請求和8樓上請求）。 （6） 開、關(guān)門控制信號，共2點。 （7） 變頻器正、反轉(zhuǎn)信號，變頻器頻率選擇信號，共4點。 其中（1）～（4）為輸入信號，（5）～（7）是輸出信號。 PLC根據(jù)現(xiàn)場信號的狀態(tài)決定開門、關(guān)門，并決定發(fā)給調(diào)速系統(tǒng)（變頻器）的速度選擇信號。在進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計時，首先是確定現(xiàn)場輸入、輸出信號的類型、作用和數(shù)量，再選擇PLC的型號，在這里我們選擇了日本OMRON公司C200Hα的PLC來對電梯教學(xué)模型進(jìn)行控制。 3 電梯定向邏輯 電梯的定向是根據(jù)電梯的上行請求信號、下行請求信號、電梯轎箱內(nèi)請求信號、電梯當(dāng)前所處位置等信號來確定電梯繼續(xù)運行的方向。電梯的定向是電梯控制中的重要邏輯。在以往電梯的定向邏輯中，一般都是將電梯各個層的上、下行請求信號、電梯轎箱內(nèi)樓層請求信號、電梯當(dāng)前樓層信號等綜合到一條或幾條語句中進(jìn)行判斷。這樣一來，當(dāng)樓層數(shù)目比較大時，每條語句的編程元件很多，不可避免的帶來程序復(fù)雜，容易出錯，調(diào)試麻煩，運行速度慢等問題。以下提出的用邏輯運算指令來進(jìn)行電梯定向的方法可以比較好的解決該問題。 3.1 狀態(tài)轉(zhuǎn)換方式 電梯的方向只有上升、下降2個方向，但電梯也可能由于沒有任何的上升或者下降請求信號而處于停止?fàn)顟B(tài)。在電梯的方向處理過程中，電梯只能在上升狀態(tài)和停止?fàn)顟B(tài)或者下降狀態(tài)與停止之間轉(zhuǎn)換，例如當(dāng)電梯由上升狀態(tài)轉(zhuǎn)為下降狀態(tài)時必須先由上升狀態(tài)轉(zhuǎn)換為停止?fàn)顟B(tài)以后再由停止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)為下降狀態(tài)。這樣的處理方式對電梯的運行是很有意義的，以往的電梯控制系統(tǒng)中，當(dāng)電梯響應(yīng)完某個方向上的所有信號后，若所有剩余的信號都是反方向的，電梯立刻改變方向，此時，在原方向前方若出現(xiàn)新的呼叫信號，電梯將不會立刻應(yīng)答，只是記憶該呼叫信號，而去響應(yīng)換向后的方向上的呼叫信號，這樣既不符合電梯選層的優(yōu)先原則，又不能有效的節(jié)約能源。采用圖2所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)換方式，電梯在響應(yīng)完某個方向上的所有信號后并不是立刻反向，而是保持該狀態(tài)等待一段時間后進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)，然后再反向響應(yīng)相反方向的呼叫信號。對保持時間進(jìn)行合理的選擇，完全可以做到既不會使得電梯的換向過程顯得遲鈍，又能有效的響應(yīng)同方向的 [ALIGN=CENTER] 圖2 電梯的狀態(tài)轉(zhuǎn)換新呼叫信號[/ALIGN] 從上面的分析可以看出，由于電梯的上升與下降狀態(tài)之間需要通過“停止?fàn)顟B(tài)”該中間狀態(tài)來轉(zhuǎn)換，故在電梯的方向判斷邏輯中需要考慮以下幾種情況: （1） 電梯處于上升狀態(tài) 在該狀態(tài)下，當(dāng)前樓層的上面有上升請求，當(dāng)前樓層的上面有下降請求或者電梯轎箱內(nèi)請求在當(dāng)前樓層的上面，3個條件有1個和多個成立時，電梯繼續(xù)處于上升狀態(tài);當(dāng)以上3種條件都不滿足時，電梯經(jīng)過一段定時時間后進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)。 （2） 電梯處于下降狀態(tài) 在當(dāng)前樓層的下面有下降請求，當(dāng)前樓層的下面有上升請求或者電梯轎箱內(nèi)的請求在當(dāng)前樓層的下面時，電梯繼續(xù)處于下降狀態(tài);當(dāng)以上3種條件都不滿足時，電梯經(jīng)過一段定時時間后進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)。 （3） 電梯處于停止?fàn)顟B(tài) 在當(dāng)前層之上有下降、上升的請求信號或者電梯轎箱內(nèi)樓層請求信號在當(dāng)前層的上面則置電梯為上升狀態(tài);相反，若在當(dāng)前層之下有下降、上升的請求信號或者電梯轎箱內(nèi)樓層請求信號在當(dāng)前層的下面則置電梯為下降狀態(tài)。 3.2 電梯定向邏輯 電梯定向邏輯在程序處理上使用OMRON的C系列的PLC所具有的邏輯運算功能可以大大簡化程序的開發(fā)過程，并使程序的運行更加有效。將DM0000作為電梯上行的記憶信號。將它低8位中的一位用作表示該層有沒有上行請求信號產(chǎn)生且被接納。第一位代表電梯1樓上行請求信號，第二位代表電梯2樓的上行請求信號，依此類推。程序開始時首先將DM0000的低8位全部置為“0”，然后判斷在每一層是否又有上行請求信號，如果有，就將該層對應(yīng)的位置為“1”，否則就置該層對應(yīng)的位為“0”。同理可以將電梯的下行信號記憶到DM0001的低8位中，將電梯當(dāng)前的位置保存在DM0002的低8位中，將電梯的轎箱內(nèi)的請求信號保存在DM0003的低8位中。 電梯處于上升狀態(tài)時方向判斷相對簡單，只需將保存當(dāng)前電梯位置DM0002與DM0000（記憶上行請求）、M0001（記憶下行請求）、DM0003（記憶轎箱內(nèi)樓層請求）作比較就可以簡單的判斷在當(dāng)前樓層之上有無上行請求、下行請求或者轎箱內(nèi)樓層請求是否在當(dāng)前層之上，從而決定電梯是否繼續(xù)上升。 當(dāng)電梯處于下降狀態(tài)和停止?fàn)顟B(tài)時的方向判斷則比較復(fù)雜一些，以下只以電梯處于下降狀態(tài)時為例來進(jìn)行說明。為了判斷電梯在當(dāng)前樓層以下是否有請求，在程序中用到了另外一個DM單元（DM0004）來保存電梯的當(dāng)前位置，但該單元的存儲方式則與DM0002完全不同。 電梯當(dāng)前所處的樓層和DM0004的低8位數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系如附表。DM0004與DM0000作“與”操作，則可以屏蔽當(dāng)前樓層以上的所有上行請求，而保留當(dāng)前樓層以下的所有上行請求。 若“與”后的結(jié)果不為零，則表示在當(dāng)前樓層的下面仍然有上行請求存在，若“與”后的結(jié)果為零，則表示當(dāng)前樓層以下已經(jīng)沒有上行請求存在了，程序如圖3所示。用相同的方法可以判斷在當(dāng)前樓層的下面是否存在下行請求和轎箱內(nèi)的樓層請求信號。綜合以上3個判斷結(jié)果就可以判斷電梯是否繼續(xù)處于下降狀態(tài)。若電梯繼續(xù)下降的條件不成立，則電梯經(jīng)過一段定時后進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)。 附表 電梯當(dāng)前所處樓層與DM0004低8位的對應(yīng)關(guān)系 電梯處于停止?fàn)顟B(tài)時的方向判斷的程序編制方法與電梯處于下降時有很大的相視之處，限于文章的篇幅就不在詳細(xì)敘述。 4 電梯調(diào)速 在電梯控制系統(tǒng)中，電梯速度的控制是一個重要而難以解決的問題。電梯的速度控制對乘坐者的舒適感影響很大，又影響電梯的精確定位。在該電梯教學(xué)模型的控制系統(tǒng)中選用日本Panasonic交流馬達(dá)變頻調(diào)速器V700T750B1來控制電梯的速度。當(dāng)PLC完成定向后，向變頻器發(fā)出方向使能的速度信號，變頻器依據(jù)設(shè)定的速度及加速度值啟動電機，達(dá)到最大速度后勻速運行。當(dāng)電梯響應(yīng)呼叫，到達(dá)目的層的減速點時，PLC切斷高速度信號輸出，此時變頻器以設(shè)定的減速度將最大速度減至爬行速度。在減速運行過程中，變頻器的調(diào)速器能夠自動計算出減速點到限位點之間的距離，并計算出優(yōu)化曲線，從而能夠按優(yōu)化曲線運行。 [align=center] 圖3 判斷當(dāng)前樓層下有無上行請求的程序[/align] 使用PLC、變頻器來控制電梯還有一種比較好的速度控制方法可以使用，就是利用PLC的D/A模塊來實現(xiàn)。事先將數(shù)字化的理想速度曲線存入PLC寄存器，在電梯的運行過程中PLC通過查表找出對應(yīng)的速度值寫入D/A模塊，再由D/A模塊轉(zhuǎn)換成模擬量后控制變頻器的頻率輸出。 4 結(jié)束語 經(jīng)過一段時間的實驗證明，本系統(tǒng)能成功的對電梯完成自動控制，能準(zhǔn)確地、及時地到達(dá)指定樓層，能按規(guī)定的頻率曲線完成對電梯的速度控制。采用PLC控制電梯有明顯的優(yōu)越性，是一個改善電梯性能的有效方法。