四層電梯教學(xué)模型PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、四層電梯教學(xué)模型PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)    一、前 言    隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，樓群建筑不斷增多，電梯在當(dāng)今社會(huì)的生活中有著廣泛的應(yīng)用。電梯作為樓群建筑中垂直運(yùn)行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。實(shí)際上電梯是根據(jù)外部呼叫信號(hào)以及自身控制規(guī)律等運(yùn)行的，而呼叫是隨機(jī)的，電梯實(shí)際上是一個(gè)人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿(mǎn)足控制要求的，因此，大部分電梯控制系統(tǒng)都采用隨機(jī)邏輯方式控制。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機(jī)作為信號(hào)控制單元，完成電梯信號(hào)的采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電梯的自動(dòng)調(diào)

2、度和集選運(yùn)行功能，拖動(dòng)控制則由變頻器來(lái)完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)集選控制。從控制方式和性能上來(lái)說(shuō)，這兩種方法并沒(méi)有太大的區(qū)別。國(guó)內(nèi)廠家大多選擇第二種方式，其原因在于生產(chǎn)規(guī)模較小，自己設(shè)計(jì)和制造微機(jī)控制裝置成本較高；而PLC可靠性高，程序設(shè)計(jì)方便靈活，抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高等特點(diǎn)，所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器（PLC）來(lái)實(shí)現(xiàn)。    在電梯控制系統(tǒng)中，采用PLC構(gòu)成的系統(tǒng)，具有可靠性高，故障率低，維修方便等優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是采用三菱PLC（FX-1s）作為電梯教學(xué)模型的控制裝置。二、四層電梯模型 

3、   1、電梯    電梯是大型機(jī)電一體化產(chǎn)品，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大而分散，封閉使用，一旦投入運(yùn)行，從外部難以全面了解電梯的結(jié)構(gòu)及其工作原理；由于技術(shù)復(fù)雜，專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)封閉，在教學(xué)和培訓(xùn)過(guò)程中，學(xué)生不能全面了解電梯的結(jié)構(gòu)，因此，研制能夠真實(shí)反映電梯結(jié)構(gòu)和使用功能的電梯模型及控制系統(tǒng)十分必要。    目前，用于教學(xué)的電梯模型大體有以下兩種：一種是電梯結(jié)構(gòu)模型，即靜態(tài)模型，用以描述電梯的各個(gè)組成部分；另一種是使用過(guò)程的模擬，即動(dòng)態(tài)模型，采用發(fā)光二極管等模擬顯示元件描述電梯的啟動(dòng)、加速、穩(wěn)速運(yùn)行、減速制動(dòng)、平層?？康冗^(guò)程；上述

4、兩種模型雖然能夠較清晰的表示電梯系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和使用過(guò)程，但與實(shí)際的控制系統(tǒng)相距甚遠(yuǎn)，不能真實(shí)地描述電梯的使用功能。    2、四層電梯模型    結(jié)合教學(xué)的需要，我們研發(fā)設(shè)計(jì)了四層電梯模型，該電梯模型基本上反映了電梯的結(jié)構(gòu)和使用功能，效果直觀，可操作性好；選用功能較強(qiáng)的PLC作為控制單元，符合我國(guó)當(dāng)前中低速電梯控制系統(tǒng)的實(shí)際情況。同時(shí)，該模型為電梯技術(shù)教學(xué)提供了較理想的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使用者可以直觀地驗(yàn)證其程序編輯的正確性，便于理解電梯控制的邏輯關(guān)系。其中機(jī)械部分由林樹(shù)蔭老師指導(dǎo)設(shè)計(jì)，電氣部分由本人設(shè)計(jì)完成。  

5、60;          該電梯模型由機(jī)械和電氣兩大系統(tǒng)組成。機(jī)械系統(tǒng)由曳引系統(tǒng)、轎廂和對(duì)重裝置、導(dǎo)向系統(tǒng)、廳轎門(mén)和開(kāi)關(guān)門(mén)系統(tǒng)等組成；電氣控制系統(tǒng)主要由PLC、單相電機(jī)、繼電器、行程開(kāi)關(guān)等十多個(gè)電器元件組成。    ·系統(tǒng)控制：    （1）開(kāi)始時(shí)，電梯處于任意一層。    （2）當(dāng)有呼梯信號(hào)到來(lái)時(shí)，轎廂響應(yīng)該呼梯信號(hào)，到時(shí)達(dá)該樓層時(shí)，轎廂停止運(yùn)行，轎廂門(mén)自動(dòng)打開(kāi)，延時(shí)3秒后自動(dòng)關(guān)門(mén)。  

6、;  （3）在電梯運(yùn)行過(guò)程中，轎廂上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的呼梯信號(hào)均不響應(yīng)；如果某反向呼梯信號(hào)前方再無(wú)共它呼梯信號(hào)，則電梯響應(yīng)該呼梯信號(hào)。    （4）電梯具有最遠(yuǎn)反向呼梯響應(yīng)功能。    ·技術(shù)參數(shù)：    （1）曳引電機(jī)：?jiǎn)蜗?15W  10N/min    （2）曳引方式：雙向1:1吊索法    （3）門(mén)電機(jī)：?jiǎn)蜗?#160; 5W   10N/min 

7、60;  （4）額定速度：0.05米/秒三、可編程序控制器（PLC）    1、PLC    可編程序控制器為（Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC），是在繼電順序控制基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的以微處理器為核心的通用自動(dòng)控制裝置。    國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸

8、出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。    PLC具有可靠性高、適應(yīng)面廣、抗干擾能力強(qiáng)、編程方便、對(duì)環(huán)境要求低、與其他裝置配置連接方便等特點(diǎn)。在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中占有極其重要的地位。    2、PLC程序設(shè)計(jì)步驟    （1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，分析系統(tǒng)的控制；    （2）分配PLC的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)；    （3）畫(huà)出硬件接線圖；  

9、60; （4）設(shè)計(jì)梯形圖程序；    （5）寫(xiě)出指令程序表。    四、四層電梯模型PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)    1、設(shè)計(jì)目的    （1）實(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行的自動(dòng)控制；    （2）制作、完善教學(xué)教具；    （3）加強(qiáng)教師教學(xué)教研水平；    （4）更好的為教學(xué)服務(wù)。    2、設(shè)計(jì)要求    （1）電梯上行設(shè)計(jì)要求：&#

10、160;   a、當(dāng)電梯停于1f或2f，3f呼叫時(shí)，則上行，到3f的行程開(kāi)關(guān)控制停止，同時(shí)，轎廂門(mén)與廳門(mén)打開(kāi)，3秒后，轎廂門(mén)與廳門(mén)關(guān)閉；    b、當(dāng)電梯停于1f，2f呼叫，則上行，到2f的行程開(kāi)關(guān)控制停止，同時(shí)，轎廂門(mén)與廳門(mén)打開(kāi)，3秒后，轎廂門(mén)與廳門(mén)關(guān)閉；    c、當(dāng)電梯停于1f，2f，3f同時(shí)呼叫，電梯上行到2f，行程開(kāi)關(guān)控制停止，同時(shí)，轎廂門(mén)與廳門(mén)打開(kāi)，3秒后，轎廂門(mén)與廳門(mén)關(guān)閉，繼續(xù)上行到3f行程開(kāi)關(guān)控制停止；    d、當(dāng)電梯停于1f，3f，4f同時(shí)呼叫時(shí)，電梯上行到3f，行

11、程開(kāi)關(guān)控制停止，同時(shí)，轎廂門(mén)與廳門(mén)打開(kāi)，3秒后，轎廂門(mén)與廳門(mén)關(guān)閉，繼續(xù)上行到4f行程開(kāi)關(guān)控制停止；    e、當(dāng)電梯停于1f，2f，4f同時(shí)呼叫時(shí)，電梯上行到2f，行程開(kāi)關(guān)控制停止，同時(shí)，轎廂門(mén)與廳門(mén)打開(kāi)，3秒后，轎廂門(mén)與廳門(mén)關(guān)閉，繼續(xù)上行到4f行程開(kāi)關(guān)控制停止；    f、當(dāng)電梯停于1f，2f，3f，4f同時(shí)呼叫時(shí)，電梯上行到2f，行程開(kāi)關(guān)控制停止，同時(shí)，轎廂門(mén)與廳門(mén)打開(kāi)，3秒后，轎廂門(mén)與廳門(mén)關(guān)閉，繼續(xù)上行到3f，行程開(kāi)關(guān)控制停止，同時(shí)，轎廂門(mén)與廳門(mén)打開(kāi)，3秒后，轎廂門(mén)與廳門(mén)關(guān)閉，繼續(xù)上行到4f行程開(kāi)關(guān)控制停止； 

12、0;  g、電梯停于2f，3f和4f同時(shí)呼叫，電梯上行到3f，行程開(kāi)關(guān)控制停止，同時(shí)，轎廂門(mén)與廳門(mén)打開(kāi)，3秒后，轎廂門(mén)與廳門(mén)關(guān)閉，繼續(xù)上行到4f行程開(kāi)關(guān)控制停止；    h、當(dāng)電梯停于1f或2f或3f時(shí)，4f呼叫，則上行到4f行程開(kāi)關(guān)控制后停止，同時(shí)，轎廂門(mén)與廳門(mén)打開(kāi)，3秒后，轎廂門(mén)與廳門(mén)關(guān)閉。    （2）電梯下行設(shè)計(jì)要求：    a、當(dāng)電梯停于4f或2f，3f呼叫時(shí)，則下行，到2f的行程開(kāi)關(guān)控制停止，同時(shí)，轎廂門(mén)與廳門(mén)打開(kāi)，3秒后，轎廂門(mén)與廳門(mén)關(guān)閉；    b、

13、當(dāng)電梯停于4f，3f呼叫，則下行，到3f的行程開(kāi)關(guān)控制停止，同時(shí)，轎廂門(mén)與廳門(mén)打開(kāi)，3秒后，轎廂門(mén)與廳門(mén)關(guān)閉；    c、當(dāng)電梯停于4f，2f，3f同時(shí)呼叫，電梯下行到3f，行程開(kāi)關(guān)控制停止，同時(shí)，轎廂門(mén)與廳門(mén)打開(kāi)，3秒后，轎廂門(mén)與廳門(mén)關(guān)閉，繼續(xù)下行到2f行程開(kāi)關(guān)控制停止；    d、當(dāng)電梯停于4f，3f，1f同時(shí)呼叫時(shí)，電梯下行到3f，行程開(kāi)關(guān)控制停止，同時(shí)，轎廂門(mén)與廳門(mén)打開(kāi)，3秒后，轎廂門(mén)與廳門(mén)關(guān)閉，繼續(xù)下行到1f行程開(kāi)關(guān)控制停止；    e、當(dāng)電梯停于4f，2f，1f同時(shí)呼叫時(shí)，電梯下行到2f，行程

14、開(kāi)關(guān)控制停止，同時(shí)，轎廂門(mén)與廳門(mén)打開(kāi)，3秒后，轎廂門(mén)與廳門(mén)關(guān)閉，繼續(xù)下行到1f行程開(kāi)關(guān)控制停止；    f、當(dāng)電梯停于4f，3f，2f，1f同時(shí)呼叫時(shí)，電梯下行到3f，行程開(kāi)關(guān)控制停止，同時(shí)，轎廂門(mén)與廳門(mén)打開(kāi)，3秒后，轎廂門(mén)與廳門(mén)關(guān)閉，繼續(xù)下行到2f，行程開(kāi)關(guān)控制停止，同時(shí)，轎廂門(mén)與廳門(mén)打開(kāi)，3秒后，轎廂門(mén)與廳門(mén)關(guān)閉，繼續(xù)下行到1f行程開(kāi)關(guān)控制停止；    g、當(dāng)電梯停于4f或3f或2f時(shí)，1f呼叫，則下行到1f后停止，同時(shí)，轎廂門(mén)與廳門(mén)打開(kāi)，3秒后，轎廂門(mén)與廳門(mén)關(guān)閉。    （3）電梯呼叫、上行或下行均

15、需信號(hào)指示。    （4）在電梯運(yùn)行過(guò)程中，轎廂上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的呼梯信號(hào)均不響應(yīng)；如果某反向呼梯信號(hào)前方再無(wú)共它呼梯信號(hào)，則電梯響應(yīng)該呼梯信號(hào)。    （5）電梯具有最遠(yuǎn)反向呼梯響應(yīng)功能。    3、I/O分配                 4、硬件接線圖     &

16、#160;      5、調(diào)試運(yùn)行及教學(xué)    實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)能較直觀地描述電梯的結(jié)構(gòu)，將電梯的機(jī)械傳動(dòng)與電氣控制有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，較全面地演示電梯的使用功能；通過(guò)修改PLC控制程序，可在該模型上，實(shí)現(xiàn)多種電梯運(yùn)行、控制方式，不僅可以作為實(shí)驗(yàn)設(shè)備，也可為電梯的科研提供了一個(gè)模擬平臺(tái)。    經(jīng)過(guò)系統(tǒng)調(diào)試后，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，基本達(dá)到教學(xué)的要求，對(duì)于電工、機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)學(xué)生（如圖三）來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常不錯(cuò)的學(xué)習(xí)平臺(tái)。使學(xué)生對(duì)PLC編程和電梯控制有較深的了解。                     6、下一步工作    實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制直觀，運(yùn)行穩(wěn)定。但對(duì)于PLC、電梯來(lái)說(shuō)都是一個(gè)系統(tǒng)的知識(shí)，為了更好的服務(wù)于教學(xué)，我將繼續(xù)完善該電梯模型的控制，如：電梯