三菱FX2N - 64MR PLC在轿厢升降电梯中的应用

    随着城市建设的不断发展，楼群建筑不断增多，电梯在当今社会的生活中有着广泛的应用。电梯作为楼群建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统。    1．电梯控制的功能要求    (1)设备概况    电梯是一种特殊的起重运输设备，由轿厢、拖动电动机及减速传动机械、井道及其设备、召唤系统及安全设置构成。井道指建筑物中用于安装电梯并提供电梯运行的通道，轿厢在井道中运行。井道在各楼层设有门厅及呼梯设备。厅门装有层楼指示灯，用于指示电梯的运行方向及电梯所在的位置。门厅里还设有呼梯盒，用于在每层站召唤电梯。    图8-30所示为三层电梯及轿厢示意图。电梯主体包括升降电动机、轿厢、滑轮、钢丝绳、行程开关等。升降电动机为交流可逆电动机，轿厢套在钢丝绳上，电动机带动钢丝绳正转或反转时，轿厢对应上升或下降。每层楼均安装行程开关，利用机械碰撞，给出各楼层的层信号。
    图8-30    三层电梯及轿厢示意图    (2)电梯工作过程   电梯完成一个呼叫响应的步骤如下：    1)电梯在检测到门厅或轿箱的召唤信号后将此楼层信号与轿箱所在楼层信号比较，通过选向模块进行运行选向。    2)电梯开始起动，通过驱动电动机拖动轿箱运动。轿箱运动速度由低速转变为中速再转变为高速，并以高速运行至目标层。    3)当电梯检测到目标层减速点后，电梯进入减速状态，由高速变为低速，并以低速运行至平层点停止。    4)平层后，经过一定延时开门，直至碰到开门到位行程开关；再经过一定延时后关门，直到安全触板开关动作。    (3)电梯工作控制要求    电梯开始时，处于任意一层，当楼层外部有呼叫信号时，轿厢响应该呼叫信号，到达该楼层时，轿厢停止运行，轿厢门自动打开，延时3s后自动关门。在电梯运行过程中，轿厢上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）呼叫信号均不响应。功能要求如下：    1)系统采取在轿厢外用唤叫、在轿厢内用按钮控制形式。轿厢内、外均由指令按钮进行操作。每层楼的厢外设有呼叫按钮SB6~SB9，厢内设有开门按钮SB1、关门按钮SB2、层面指令按钮SB3~SB5。    2)电梯运行到指定的位置后，具有自动开／关门的功能，也能手动开门和关门。    3)利用指示灯显示电梯厢外的呼叫信号、电梯厢内的指令信号和电梯到达信号。    4)能自动判断电梯运行方向，并发出相应指示信号。    5)电梯上下运行由一台主电动机驱动，电动机正转，电梯上升；电动机反转，电梯下降。    6)电梯轿厢门由另一台小功率电动机驱动。电动机正转，厢门打开；电动机反转，厢门关闭。    2．PLC选型及输入、输出地址分配    (1)输入信号    三层电梯有23个输入信号，输入信号及地址分配如表8-2所示。    表8-2    输入信号及地址分配
    (2)输出信号    三层电梯有19个输出信号，输出信号及地址分配如表8-3所示c    表8-3    输出信号及地址分配
    (3) PLC选型    三层电梯有23个输入信号，19个输出信号，可以选择FX2N - 48MR。但考虑今后升级的余量，就选了FX2N - 64MR（I/O为32/32）的PLC。    3．PLC控制系统设计    通过PLC的合理编程，实现自动平层、自动开关门、自动掌握停站时间、内外呼信号的登记与消除、顺向截梯及自动换向等集选控制功能。    根据三层电梯控制的功能要求和输入／输出点的地址分配表，设计控制梯形图。电梯开门与关门梯形图如图8-31所示。程序分成以下几段：
    图8-31    电梯开门与关门梯形图    (1)电梯开门控制    电梯开门控制分手动和自动两种情况。    1)手动开门时，当电梯运行到位后，按下SB1，X000闭合，Y000得电，电动机正转，轿厢门打开。开门到位，开门到位行程开关SQ1动作，X002常闭触点断开，Y000失电，开门过程结束。    2)自动开门时，当电梯运行到位后，相应的楼层接近开关SQ5或SQ6或SQ7被压下，即X011或X012或X013闭合。T0开始计时，延时3s后，T0触点闭合，Y000输出有效，轿厢门打开。    (2)电梯关门控制    电梯关门控制也分手动和自动两种情况。    1)手动关门时，当按下关门按钮SB2时X001闭合，Y001得电，并自锁，驱动关门继电器使电动机反转，轿厢门关闭。关门到位，关门到位行程开关SQ2动作，X003常闭触点断开，Y001失电，关门过程结束。    2)自动关门时，由定时器T1来控制。当电梯开门到位后Y000常开触点闭合，T1开始计时，延时5s后，T1触点闭合，Y001输出有效，轿厢门自动关闭。    自动关门时，可能夹住乘客，因此在门两侧均装有红外线检测装置SL1和SL2。当有人进出时由SL1和SL2发出信号使得X006和X007闭合，辅助继电器M0得电，并自锁，使得T2开始定时，延时2s后再关门。    (3)层呼叫指示灯控制    层呼叫指示灯控制梯形图如图8-32所示。当有乘客在轿厢外的某一层按下呼叫按钮SB6、SB7、SB8和SB9中的任一个后，对应的输入点X017、X020、X021和X022中的某一个就会闭合，同时所对应的层指示灯就亮，指示有人呼叫。
    图8-32    层呼叫指示灯控制梯形图    呼叫信号会一直保持到电梯到达该层，由该层的接近开关X011、X012和X013中的某一个动作时才被撤销。    (4)电梯到达层指示    如图8-33所示，X011、X012和X013分别是1、2和3层的接近开关SQ5、SQ6和SQ7的输入点，Y022、Y023和Y024分别是1、2和3层楼面的指示灯E3、E4和E5。辅助继电器M2和M3分别是单、双层指示灯互锁控制。当电梯到达某一层楼面后，只能有该楼层的指示灯亮。    (5)电梯起动和方向选择及变速控制    电梯起动和方向选择及变速控制梯形图如图8-34所示。电梯运行方向由输出继电器Y020和Y021指示，当电梯运行方向确定后，在关门信号和门锁信号符合要求的情况下，或者通过电梯上行输出继电器Y002，驱动电动机正转，电梯上升；或者通过电梯下行输出继电器Y003，驱动电动机反转，电梯下降。
    图8-33    电梯到达层指示梯形图
    图8-34    电梯起动和方向选择及变速控制梯形图    电梯起动后快速运行，而后加速，在接近目标楼层时，相应的接近开关动作，电梯开始转为慢速运行，直至电梯到达目标楼层时停止。