基于PLC和微波紅外雙鑒探測器的電梯節(jié)能運行系統(tǒng)設(shè)計

摘要：針對老舊電梯耗能巨大的問題，設(shè)計了一種基于PLC和微波紅外雙鑒探測器的電梯節(jié)能運行系統(tǒng)。該系統(tǒng)在特定情況下可實現(xiàn)電梯的節(jié)能運行，降低了電梯能耗及機械器件的損耗，具有一定的實用價值。

關(guān)鍵詞：PLC;雙鑒探測器;電梯;節(jié)能系統(tǒng)

0 ? ?引言

電梯為人們的工作和生活帶來了極大的便利，但是電梯能耗巨大，是高層建筑耗能較大的設(shè)備之一，特別是一些老舊電梯，功能簡單，經(jīng)常造成電梯不必要的停留開門，給電梯帶來損耗，使電梯過早老化，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失，同時電梯高負(fù)荷運行也會引發(fā)一些安全事故。據(jù)業(yè)內(nèi)人士估算，目前全國范圍內(nèi)使用15年以上的老舊電梯數(shù)量超過10萬臺。老舊電梯的維修、更新費用動輒達(dá)上萬元甚至數(shù)十萬元。本文以四層電梯控制模型為對象，在電梯運行轎廂系統(tǒng)中加裝了微波紅外復(fù)合（雙鑒）探測器，結(jié)合PLC控制系統(tǒng)，提出了一種針對某種特定情況下的電梯節(jié)能運行方案。該方案改造方便，成本低廉，系統(tǒng)運行便捷，具有一定的推廣實用價值。

1 ? ?PLC和微波紅外雙鑒探測器在電梯節(jié)能系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計思路

本文所指的某種特定情況是：（1）在電梯乘客中，有人錯誤按下了需要到達(dá)的層數(shù)按鍵，例如乘客本來要去第7層，但錯誤按下了17層的按鍵，無法取消，第17層及以上樓層沒有乘客需乘坐電梯，此時電梯向上空運行，然后在第17層停留開門，這種情況造成了電梯能耗的增加及機械器件的損耗。（2）人在電梯內(nèi)部呼叫按鈕操作后離開，造成電梯在無負(fù)載情況下空運行，導(dǎo)致電梯運行效率低，同時浪費大量電力資源[1]。

1.1 ? ?四層電梯模型簡介

本次采用的電梯模型是由直流電機、轎廂、內(nèi)選控制器、轎廂門、樓層選向器、導(dǎo)軌、控制器、底座等組成[2]，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

本裝置電源為交流220 V、50 Hz。面板上的輸入信號端子有內(nèi)選按鈕信號、外選按鈕信號、平層、限位信號、廂門限位信號及公共端I等共計24個，控制時應(yīng)分別與PLC主機輸入端連接，公共端I與主機輸入COM點連接。面板上的輸出信號端子有外呼指示燈、轎廂上升下降控制、內(nèi)選指示燈、廂門開關(guān)控制、公共端II等共計18個，控制時應(yīng)分別與PLC主機輸出端連接，公共端II與主機輸出COM連接。

1.2 ? ?微波紅外復(fù)合（雙鑒）探測器

微波紅外復(fù)合（雙鑒）探測器既具有微波探測器可靠性強、與熱源無關(guān)的優(yōu)點，又具備被動紅外探測器無需照明、沒有亮度要求、可晝夜運行的特點[3]，同時，由于此次設(shè)計中微波紅外復(fù)合（雙鑒）探測器應(yīng)用在電梯轎廂這樣一個封閉的金屬環(huán)境中，克服了微波探測器容易穿透非金屬物體探測的特性，大大降低了系統(tǒng)誤報率。

本設(shè)計采用市場上常用的吸頂室內(nèi)有線微波紅外雙鑒探測器，安裝在電梯轎廂頂部。該類型的雙鑒探測器360°全方位無死角探測，當(dāng)安裝高度為3 m時，其探測直徑可達(dá)10 m;內(nèi)置靈敏度跳線，可以根據(jù)不同環(huán)境需要進(jìn)行調(diào)節(jié);抗白光和電磁干擾，有NC/NO報警輸出，NC防拆輸出，工作電壓為9～16 V。電梯開關(guān)電源輸出標(biāo)稱電壓通常為5 V、24 V、±15 V[4]，完全可以為探測器提供電源。微波紅外復(fù)合（雙鑒）探測器在電梯轎廂的安裝示意圖如圖2所示。

1.3 ? ?PLC主控電路設(shè)計

1.3.1 ? ?PLC選型

PLC型號眾多，要選用合適的PLC，首先要進(jìn)行PLC的I/O點數(shù)和種類的估算。根據(jù)被控對象對PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)和要求，全面考慮輸入/輸出信號的個數(shù)，I/O信號類型（數(shù)字量/模擬量），電流、電壓等級，是否有其他特殊控制要求等因素，同時附加20%～15%的備用量。據(jù)此，本設(shè)計根據(jù)本校實際情況，選用了實訓(xùn)室常用的三菱公司的FX2N-48MR-001 PLC。該機型合計總數(shù)為48～24點輸入，DC24 V，24點繼電器輸出，具有集成性、高性能，運算高速，存儲器規(guī)格寬裕，軟元件范圍豐富等特點[5]，完全滿足此設(shè)計需要。

1.3.2 ? ?I/O設(shè)備及I/O點分配表

表1為該設(shè)計的I/O設(shè)備及I/O點分配表。輸入信號有：內(nèi)選按鈕信號4個，外選按鈕信號6個，開關(guān)門信號2個，轎廂平層信號4個，開關(guān)門限位2個，上下極限位2個，被動紅外探測器信號1個，共計21個。輸出信號有：內(nèi)選按鈕信號指示4個，外選按鈕信號指示6個，轎廂上下行信號2個，轎廂上下行指示2個，門電機開關(guān)2個，共計16個。

1.3.3 ? ?PLC接線圖

圖3為PLC輸入輸出接線圖。X0～X24為輸入信號，Y0～Y26為輸出信號，其中Y20～Y26分別按順序接數(shù)碼管的A～G，顯示轎廂所在樓層。輸入端的公共端COM I接地，輸出端的公共端COM II接+24 V電源。

2 ? ?系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖

本設(shè)計采用GX ?Deve-

loper作為編程軟件[5]進(jìn)行編程設(shè)計。在編程過程中，應(yīng)充分了解該系統(tǒng)的全部功能、輸入/輸出信號的種類和數(shù)量等，再根據(jù)工藝要求，繪出各功能單元的功能流程圖，逐條編寫控制程序。在調(diào)試時先從各功能單元入手，再調(diào)試優(yōu)化全 的軟件系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件流程如圖4所示。

3 ? ?結(jié)語

本系統(tǒng)經(jīng)過硬件及軟件設(shè)計，結(jié)合四層電梯模型，搭建了基于PLC控制和雙鑒探測器（采用實訓(xùn)室現(xiàn)有模型）的節(jié)能電梯模型，并進(jìn)行了調(diào)試模擬運行，調(diào)試模擬運行過程如圖5所示。

通過對該系統(tǒng)各個模塊的調(diào)試，該系統(tǒng)實現(xiàn)了既定功能，提高了電梯的運行效率，延長了電梯的使用壽命，節(jié)約了大量電力資源，實現(xiàn)了電梯運行的智能化、人性化，因此該系統(tǒng)具有很高的使用價值。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 何斌鋒，張璐，林樹剛，等.基于PLC的防止空運行智能電梯設(shè)計[J].電子測試，2017，（16）：5-6.

[2] 天津市源峰科技發(fā)展有限責(zé)任公司.TVT-99A電梯模型使用說明書[Z].

[3] 張晨.被動式紅外探測器三維探測模型研究[J].中國安防，2014（3）：80-84.

[4] 康宇翔.電梯產(chǎn)品應(yīng)用開關(guān)電源替代工頻變壓器的技術(shù)研究[J].中國設(shè)備工程，2017（22）：115-116.

[5] 巫莉.電氣控制與PLC應(yīng)用[M].2版.北京：中國電力出版社，2012.

收稿日期：2020-02-10

作者簡介：黃修力（1980—），男，河南人，研究生，講師，研究方向：電子、通信技術(shù)、檢測與控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用。