PLC电梯设计 第2页
大制动斜坡值，在电梯到距平层位置4—10cm时，有平层开关自动断开低速信号，系统按优化曲线实现高精度的平层，从而达到平层的准确可靠。
电梯运行的舒适性取决于其运行过程中加速度a和加速度变化率p的大小，过大的加速度或加速度变化率会造成乘客的不适感。同时，为保证电梯的运行效率，a、p的值不宜过小。能保证a、p最佳取值的电梯运行曲线称为电梯的理想运行曲线。电梯运行的理想曲线应是抛物线-直线综合速度曲线，即电梯的加、减过程由抛物线和直线构成。电梯给定曲线是否理想，直接影响实际的运行曲线。
减速制动曲线的产生为保证制动过程的完成，需在主程序中进行制动条件判断和减速点确定。在减速点确定之前，电梯一直处于加速或稳速运行过程中。加速过程由固定周期中断完成，加速到对应模式的最大值之后，加速程序运行条件不再满足，每次中断后，不再执行加速程序，直接从中断返回。电梯以对应模式的最大值运行，在该模式减速点到后，产生高速计数中断，执行减速服务程序。在该中断服务程序中修改计数器设定值的条件，以保证减速过程的可靠性。
由信号控制部分的主微机根据运行指令,若以时间为X轴,速度指令值为Y轴作一坐标,将一次完整运行速度指令连接起来,便是一条运行速度曲线(图1)。
由于电梯在上、下行时都可能能使电机处于电动或再生发电状态，这就是要求变频器能够在当电机处于“正转电机”、“正转发电”、“反转电机”、“反转发电”，4种状态下都能使转子产生克服负载力矩，按给定速度运行即“四象限运行”。在变频器功率已确定的情况下，则要求电梯的加减速曲线斜率不能太大，加速度不能变化太大，以免在电动状态增加电机的负载，在发电状态产生较大的再生电流。电梯在进入减速段后，要确保减速距离足够长，轿厢在各种负荷状态下都有足够时间将运行速度平稳地减为零，使微机记录中的平层位置和轿顶感应器传来的平层信号高度一致。否则，将会产生急刹车或平层不准确的现象。
第二章 硬件设计
一、 PLC概述
PLC，可编程控制器（Programmable Logic Controller）的简称，是在电器控制和计算机控制的基础上开发，并发展以微处理器CPU为核心，把自动控制技术和通信技术结合为一体的新型工业自动控制装置。
PLC在硬件的构成上主要有CPU、存储器、I/O接口、扩展单元及各种外部设备等。可构成不同I/O点数的控制系统。其工作过程分为输入采样、程序执行和输出处理三个阶段，并采用顺序循环扫描的方式工作。
PLC最突出的特点：
(1)可靠性高，抗干扰能力强。
PLC是为工业控制而设计的，除了对器件的严格筛选外，在硬件和软件两个方面还采用可屏蔽、滤波、隔离、故障诊断和自动恢复等措施，使可编程控制器具有很强的抗干扰能力，其平均无故障时间达到(3—5)×lo4 h以上。
(2)编程直观、简单。
考虑到大多数电气技术人员熟悉电气控制线路的特点，PLC没有采用微机控制中常用的汇编语言，而是采用了一种面向控制过程的梯形图语言。梯形图语言与继电器原理图相类似，形象直观，易学易懂，电气工程师和具有一定知识的电气技术人员都可在短时间内学会，计算机技术和传统的继电器控制技术问的隔闶在PLC上完全不存在。因此，许多国家生产的PLC都把梯形图语言作为第一用户语言，此外，还可采用指令表进行编程控制。
(3)适应性好。
PLC是通过程序实现控制的。当控制要求发生改变时，只要修改程序即可。由于PLC产品已标准化、系列化、模块化，因此能灵活方便地进行系统配置，组成规模不同、功能不同的控制系统。其适应能力非常强，既可控制一台机器，一条生产线，也可控制一个复杂的群控系统；既可以现场控制，又可以远距离控制。
(4)功能完善，接口功能强。
PLC具有数字量和模拟量的输入输出、逻辑和算术运算、定时、计数、顺序控制、通信、人机对话、自检、记录和显示等功能，使设备控制水平大大提高；其接口功率驱动范围较大，不像普通的计算机输出信号需放大才能驱动负载，极大地方便了用户。其常用的数字量输入输出接口。由于PLC具有以上特点，因此，与传统的继电器一接触器控制和现在流行的电脑控制相比较，在电梯这样的大型电气设备的控制系统中采用PLC实现控制应是最佳选择。近年来，PLC在处理速度、控制功能、通信能力及控制领域等方面都不断有新的突破，正向着电气控制、仪表控制、计算机控制一体化(EIC)方向发展，PLC装置已成为自动化系统的基本装置．
二、电梯控制过程分析
电梯在接收用户信号的同时，还要不断地处理各种离散信号，即使这样，电梯的运行还是有规律可循的。电梯总是按照一定的程序性重复地进行动作。电梯运行的这种规律性为编程提供了条件。电梯动作的循环过程为：选层一自动定向一起动一加速运行一快慢速切换一平层一停车一开门一关门。
1 选层程序
用于检测并保持各层站及轿箱内的呼叫信号，决定运行的终点。在没有任何呼叫信号的情况下，只要有任何一个信号按钮按下，无论是上行还是下行呼叫，该按钮所在的层站即为运行终点。由电梯所处的当前位置与终点比较，即可确定出运行方向。在已有呼叫信号的情况下，若再有呼叫按钮按下，则根据巳确定的运行方向和已有的全部呼叫确定终点。
2 运行程序
用于控制电梯行走、平层。由速度控制子模块、确定停车位置子模块、平层动作子模块构成。停车位置子模块根据运行方向、按钮呼叫状态、终点与当前位置判定运行的前方层站是否需要停车。若在换速点之前，运行方向的下一个层站有与运行方向同向的呼叫信号，或者下个位置为终点，则停车位置子模块发出下一个位置停车信号。换速点利用时间确定，因电梯起动开始行走后，存在加速阶段，故每次运行的第一个楼层高速运行时间略长，后续连续运行楼层高速运行时间略短。运行过程中，速度控制子模块检查换速定时器是否到达设定的时间延时，延时到说明到达换速点。如果电梯在行走过程中，检测到停车位置模块发出的下一个位置停车信号，则到达换速点即换用低速进入平层阶段。平层认址子模块在电梯运行过程中，随时检测电梯的当前位置。进入平层阶段后，平层认址子模块检测从换速点到停车位置检测片所需时间h和从进入检测片到认址传感器进入认址片所需时间缸，tt和t2经模糊量化后，根据相应的模糊控制规则确定出对曳引机和电动机进行直流注入刹车的时刻，发出直流注入刹车信号，同时发出平层结束信号。运行模块在轿门关门且未执行开／关门模块时，检测到运行方向的上升沿开始执行；在已有运行方向，刚执行完开／关门模块时开始执行。执行运行模块时先松闸，平层结束停稳后抱闸。
3 开门与关门程序
在这段程序中，设计了直接开、关门，同时，还考虑了限定开、关门的时间。根据电梯控制的基本要求，开门时问限定在5．5 s，关门时间限定在5 s。因此，若在规定时间内未关上门，即门关闭信号未到，则电梯重开门。程序中这个时间由TIM08监控。同样，电梯开门以后，超过6 s又自动关门，等待呼梯信号。1801继电器的设置便是监督关门。另外考虑到乘客上电梯的第一个动作就是开门，因此设计了上电脉冲开门．此动作由l815继电器来完成。
由于电梯的运行是根据楼层和轿厢的呼叫信号、行程信号进行控制，而楼层和轿厢的呼叫是随机的，因此，系统控制采用随机逻辑控制。即在以顺序逻辑控制实现电梯的基本控制要求的基础上，根据随机的输入信号，以及电梯的相应状态适时的控制电梯的运行。另外，轿厢的位置是由脉冲编码器的脉冲数确定，并送PLC的计数器来进行控制。同时，每层楼设置一个接近开关用于检测系统的楼层信号。
为便于观察，对电梯的运行方向以及电梯所在的楼层进行显示，采用LED和发光管显示，而对楼层和轿厢的呼叫信号以指示灯显示(开关上带有指示灯)。
为了提高电梯的运行效率和平层的精度，系统要求PLC能对轿厢的加、减速以及制动进行有效的控制。根据轿厢的实际位置以及交流调速系统的控制算法来实现。为了电梯的运行安全，系统应设置可靠的故障保护和相应的显示。
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