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      淺論基于PLC的電梯控制系統(tǒng)

      2014-06-06 13:02:10楊滋新等
      科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年18期
      關(guān)鍵詞:控制系統(tǒng)電梯

      楊滋新等

      摘 要:隨著當(dāng)今社會(huì)的快速發(fā)展,高樓林立,電梯已成為城市現(xiàn)代化的一項(xiàng)重要標(biāo)志。就現(xiàn)今而言,我國(guó)電梯控制系統(tǒng)主要分為繼電器控制、PLC控制和微機(jī)控制。其中,繼電器控制系統(tǒng)由于其可靠性差、耗電量大,故障多等缺點(diǎn)已經(jīng)逐步退出激烈的競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng);微機(jī)控制系統(tǒng)雖然在智能控制方面展示出較大優(yōu)勢(shì),但是因其系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜,使維修人員很難掌握技術(shù)要點(diǎn),故使用也存在一定的局限性。PLC控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)軟件對(duì)電梯的自動(dòng)控制且外部線(xiàn)路簡(jiǎn)化,控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,不僅提高了電梯運(yùn)行的可靠性,更使維護(hù)、維修過(guò)程更加簡(jiǎn)便易行,因此應(yīng)用廣泛。

      關(guān)鍵詞:PLC;電梯;控制系統(tǒng)

      1 編程控制器(PLC)的定義

      可編程控制器(PLC)的英文全稱(chēng)為Programmable Logic Controller--是一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器,用于內(nèi)部存儲(chǔ)程序執(zhí)行順序控制、邏輯運(yùn)算和定時(shí)等指令,并通過(guò)數(shù)字量與模擬量的相互轉(zhuǎn)換(輸入/輸出)來(lái)達(dá)到控制各類(lèi)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行或生產(chǎn)過(guò)程控制等目的[1]。

      2 PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

      (1)控制方式:PLC采用軟接線(xiàn)的連接方式,通過(guò)改變控制程序即可更改邏輯方式和功能變更,簡(jiǎn)單易行。(2)工作方式:PLC采用串行工作方式,相互獨(dú)立、互不干擾。(3)控制速度:PLC采用半導(dǎo)體控制方式,速度快。(4)準(zhǔn)確性:PLC由晶振產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖,精度高。(5)可靠性:PLC無(wú)觸點(diǎn),有自我診斷功能,可靠、壽命長(zhǎng)。(6)簡(jiǎn)單易用:常用的PLC編程方式是梯形圖編程方式,編寫(xiě)簡(jiǎn)便、易懂易改。

      3 PLC控制系統(tǒng)的基本組成

      電梯PLC控制系統(tǒng)主要由信號(hào)控制系統(tǒng)和拖運(yùn)控制系統(tǒng)組成。系統(tǒng)核心主要包括PLC主機(jī)、CPU存儲(chǔ)器、呼梯盤(pán)、操縱盤(pán)、井道裝置、安全裝置等。信號(hào)通過(guò)PLC輸入接口輸入PLC,來(lái)完成各種控制動(dòng)作。

      4 PLC控制系統(tǒng)的原理

      電梯的運(yùn)行主要依據(jù)樓層的呼叫信號(hào)和轎廂的升降信號(hào)來(lái)進(jìn)行控制的,某一層呼叫轎廂的信號(hào)是隨機(jī)的。因此,系統(tǒng)控制采用的是隨機(jī)邏輯控制,也就是說(shuō)根據(jù)隨機(jī)輸入的信號(hào)和電梯當(dāng)時(shí)的狀態(tài)來(lái)進(jìn)行電梯控制。電梯運(yùn)行控制主要依靠PLC來(lái)完成。

      PLC采用循環(huán)掃描即順序掃描的工作方式,PLC運(yùn)行時(shí),CPU根據(jù)存儲(chǔ)器中的程序進(jìn)行按序周期性?huà)呙?,從第一條指令開(kāi)始,到最后一條指令,順序執(zhí)行,周而復(fù)始。在此階段,PLC還進(jìn)行自診斷,通訊服務(wù)、輸入處理、程序執(zhí)行和輸出處理[3]。

      4.1 自診斷

      在每次程序掃描前,PLC會(huì)執(zhí)行自診斷程序。自診斷內(nèi)容包括:I/O口,存儲(chǔ)器和CPU等。若發(fā)現(xiàn)異?,F(xiàn)象,會(huì)停機(jī)并顯示異常;若未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象,則繼續(xù)執(zhí)行程序。

      4.2 通訊服務(wù)

      PLC檢查是否存在與計(jì)算機(jī)、編程器等的通訊要求。

      通常自診斷個(gè)通訊服務(wù)統(tǒng)稱(chēng)為監(jiān)視服務(wù)。

      4.3 輸入處理

      首先進(jìn)行輸入采樣,即PLC按序掃描輸入存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù),并將其暫存于輸入映像區(qū)中并關(guān)閉輸入端口,進(jìn)入程序執(zhí)行過(guò)程。此時(shí),即便輸入端口有任何變化,輸入映像區(qū)中的數(shù)據(jù)也不會(huì)發(fā)生變化。只有在下一輸入采樣過(guò)程發(fā)生時(shí),發(fā)生變化的輸入端口數(shù)據(jù)才會(huì)被讀入。

      4.4 程序執(zhí)行

      在此階段,PLC根據(jù)用戶(hù)輸入的程序按序依次執(zhí)行指令。從輸入映像區(qū)讀取數(shù)據(jù),經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)算處理,將結(jié)果寫(xiě)入輸出映像區(qū)。

      4.5 輸出處理

      與輸入處理類(lèi)似,PLC輸出處理也存在輸出采樣過(guò)程,該過(guò)程同樣存在為了暫存數(shù)據(jù)的輸出映像區(qū)。當(dāng)程序命令執(zhí)行完畢,輸出映像區(qū)中的相關(guān)指令被輸送到輸出鎖存器中,通過(guò)一定的方式輸出,從而推動(dòng)外部設(shè)備或過(guò)程運(yùn)轉(zhuǎn)。

      每一次輸入、輸出采樣過(guò)程(掃描周期)即為一次I/O刷新過(guò)程。也就是所說(shuō)的任何輸入、輸出的更改只有在下一掃描周期時(shí)才能被進(jìn)行。

      掃描周期的長(zhǎng)度主要取決于三個(gè)因素:(1)CPU的運(yùn)算速度;(2)每條程序指令的時(shí)間;(3)程序的總長(zhǎng)度。CPU運(yùn)算速度越快、每條程序指令時(shí)間越短、程序總長(zhǎng)度越短,掃描周期越短,反之亦然。一個(gè)完整的掃描周期=(輸入一點(diǎn)時(shí)間*輸入點(diǎn)數(shù))+(運(yùn)算速度*程序步數(shù))+(輸出一點(diǎn)時(shí)間+輸出點(diǎn)數(shù))+監(jiān)視服務(wù)時(shí)間。一般PLC的掃描時(shí)間為10ms,滿(mǎn)足大部分客戶(hù)需求。對(duì)于控制時(shí)間要求嚴(yán)格、響應(yīng)速度快的控制系統(tǒng),對(duì)于編程要求高,必要時(shí)需采取特殊功能。

      5 電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路

      在設(shè)計(jì)電梯控制系統(tǒng)時(shí),首先應(yīng)全面了解被控對(duì)象的機(jī)械機(jī)構(gòu)、工藝要求、運(yùn)動(dòng)要求、運(yùn)動(dòng)方式和控制要求等。通過(guò)研究工藝過(guò)程、機(jī)械運(yùn)動(dòng)的各個(gè)步驟,確定控制系統(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)的數(shù)量。明確區(qū)分由PLC輸入、輸出或驅(qū)動(dòng)的端口。在此基礎(chǔ)上選擇恰當(dāng)?shù)腜LC。PLC的可靠性、運(yùn)行速度和成本等方面也應(yīng)納入選型的考慮范疇中。然后,確定PLC元件的編號(hào)分配。確定PLC中被占用的輸入、輸出端點(diǎn)數(shù),進(jìn)行編號(hào)分配并設(shè)計(jì)出PLC外部線(xiàn)路圖。其次,是電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中最為關(guān)鍵的一個(gè)步驟--程序設(shè)計(jì)。程序設(shè)計(jì)是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心部分,其主要工作包括語(yǔ)句表程序的編寫(xiě)和梯形圖的設(shè)計(jì)等。接著,進(jìn)行模擬與調(diào)試過(guò)程,將編寫(xiě)好的程序輸入PLC,進(jìn)行逐條檢查與驗(yàn)證,對(duì)發(fā)生的任何邏輯、語(yǔ)法和數(shù)據(jù)等錯(cuò)誤進(jìn)行改正之后,在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行模擬與調(diào)試。觀察模擬過(guò)程是否符合相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求。對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)修改,并將正確的程序重新輸入到PLC中。在執(zhí)行該過(guò)程時(shí),可平行進(jìn)行控制系統(tǒng)的其他設(shè)計(jì)部分,如裝配、安裝和接線(xiàn)等工作。最后,進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行和調(diào)試。將在實(shí)驗(yàn)室中初步調(diào)試好的程序輸入到現(xiàn)場(chǎng)使用的PLC存儲(chǔ)器中,接入實(shí)際的輸入和負(fù)載信號(hào)再進(jìn)一步進(jìn)行調(diào)試。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室中的模擬與調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際中會(huì)存在些許差異,因此這一步不可省略。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)解決,直到滿(mǎn)足相關(guān)設(shè)計(jì)要求,方可交付使用。

      隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,高層建筑將越來(lái)越多。作為垂直方向的運(yùn)輸設(shè)備,電梯與人們的生活聯(lián)系的越來(lái)越緊密。而作為人機(jī)交互的PLC控制系統(tǒng),對(duì)于電梯運(yùn)行至關(guān)重要,掌握PLC控制是電梯運(yùn)行安全、高效、舒適的重要保證。

      參考文獻(xiàn)

      [1]王秀英,鄭海英.PLC技術(shù)在電梯運(yùn)行中的應(yīng)用[J].遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1996

      [2]劉載文,李豪升.鐘亞林.電梯控制技術(shù)[M].北京:北京電子工業(yè)出版社,1996.

      [3]李景學(xué),金廣業(yè).可編程控制其應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法[M].北京:北京電子工業(yè)出版社,1996.

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