基于PLC與DDC的電梯監(jiān)控系統(tǒng)

早期由繼電器控制的電梯故障率高，可靠性低，嚴(yán)重地影響了電梯的安全性，PLC作為新型的工業(yè)控制器，具有優(yōu)良的性能，已成為電梯改造的首選方案，而近幾年隨著樓宇自動(dòng)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電梯也成為了樓宇設(shè)備監(jiān)視控制系統(tǒng)的一部分。本文以深圳某電梯為例，介紹了三菱可編程控制器(PLC)及直接數(shù)字控制器(DDC)在電梯監(jiān)視控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，該系統(tǒng)在實(shí)際中取得了良好的效果。
??? 關(guān)鍵詞：可編程控制器(PLC)? 直接數(shù)字控制器(DDC)? 電梯監(jiān)視系統(tǒng)

1 引言
??? 早期安裝的電梯多為繼電器控制方式，其缺點(diǎn)是系統(tǒng)觸點(diǎn)繁多、線路復(fù)雜、控制功能不易增加、能耗高、噪音大、尤其是故障率高、可靠性低。而安全性是電梯運(yùn)行的首要條件，對(duì)這類(lèi)控制系統(tǒng)的更新?lián)Q代和技術(shù)改造勢(shì)在必行。PLC(可編程控制器)作為新一代工業(yè)控制器，以其高可靠性和技術(shù)先進(jìn)性，在電梯控制中得到了日趨廣泛的應(yīng)用，己成為當(dāng)前電梯控制技術(shù)改造的熱點(diǎn)之一。而近幾年，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，樓宇自動(dòng)化正發(fā)展成為一個(gè)新興的技術(shù)產(chǎn)業(yè)，廣泛應(yīng)用于各種樓宇，電梯監(jiān)視控制系統(tǒng)已成為樓宇設(shè)備控制系統(tǒng)的一部分。本文以深圳八卦嶺工業(yè)區(qū)某電梯為例，介紹PLC及DDC在電梯監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。
2 電梯控制系統(tǒng)概述
??? 該電梯系統(tǒng)是一個(gè)六層六站的系統(tǒng)，井道內(nèi)設(shè)有轎廂、安全窗、對(duì)重、安全鉗、感應(yīng)器、平層、樓層隔磁板、端站打板及各種動(dòng)作開(kāi)關(guān)，轎廂底部設(shè)有超載、滿(mǎn)載開(kāi)關(guān)，井道外每層設(shè)有樓層顯示、呼梯按鈕及指示、一層設(shè)基站電鎖，井道頂部有機(jī)房，內(nèi)設(shè)機(jī)房檢修按鈕、慢上、慢下開(kāi)關(guān)、曳引機(jī)、導(dǎo)向輪和限速器，并道底部設(shè)有底坑，緩沖器、限速器繩輪；轎廂內(nèi)設(shè)有廳門(mén)、轎門(mén)、門(mén)機(jī)機(jī)構(gòu)、門(mén)刀機(jī)構(gòu)、門(mén)鎖機(jī)構(gòu)、門(mén)機(jī)供電電路、安全觸板、轎頂急停、檢修、慢上、慢下開(kāi)關(guān)及轎頂照明、轎頂接線廂，轎門(mén)和廳門(mén)上方設(shè)有樓層顯示，轎門(mén)右側(cè)設(shè)有內(nèi)選按鈕及指示、開(kāi)關(guān)門(mén)按鈕、警鈴按鈕、超載、滿(mǎn)載指示。本文的重點(diǎn)是先將原由繼電器控制的電梯控制柜進(jìn)行改造，用PLC取代繼電器進(jìn)行電梯控制，以提高電梯的可靠性和安全性；然后將電梯的信號(hào)通過(guò)DDC采集送工作站進(jìn)行電梯運(yùn)行情況的監(jiān)視。?
3 PLC選型及輸入輸出連接圖
??? 該電梯原需專(zhuān)職司機(jī)控制，為節(jié)省人力、物力、財(cái)力，現(xiàn)由PLC自動(dòng)控制。電梯控制系統(tǒng)主電路基本采用原來(lái)的繼電器主電路，不需要很多的改動(dòng)，而原來(lái)繼電器的控制電路部分則完全由PLC取代，注意需要將主電路的工作狀態(tài)及部分信號(hào)反饋送入PLC，由PLC向主電路發(fā)出速度指令切換、起動(dòng)、運(yùn)行、換速、平層等控制信號(hào)。由電梯運(yùn)行情況，計(jì)算出該系統(tǒng)共有46個(gè)輸入信號(hào)，35個(gè)輸出信號(hào)，根據(jù)點(diǎn)數(shù)夠用又不浪費(fèi)，投資盡量少的原則，選用日本三菱公司的FX2N-64MR可編程控制器，該控制器功能齊全、使用方便、性能可靠，有32個(gè)輸入點(diǎn)，32個(gè)輸出點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上再擴(kuò)展一片F(xiàn)X-16MR模塊(8點(diǎn)輸入，8點(diǎn)輸出)和一片F(xiàn)X-8EYR模塊(8點(diǎn)輸出)，共計(jì)48點(diǎn)輸入，40點(diǎn)輸出，能滿(mǎn)足電梯點(diǎn)數(shù)要求。PLC控制電梯的符號(hào)說(shuō)明見(jiàn)表1，PLC的輸入連接圖見(jiàn)圖1，PLC的輸出連接圖見(jiàn)圖2。

??? 符號(hào)含義符號(hào)含義符號(hào)含義TSK基站電鎖GZK超載開(kāi)關(guān)XC下行接觸器1，2，3，4，5，6NA轎內(nèi)指示按鈕SPG上平層感應(yīng)器SFD上方向指示燈1，2，3，4，5SA廳外上呼按鈕XPG下平層感應(yīng)器XFD下方向指示燈2，3，4，5，6XA左外下呼按鈕1，2，3，4，5，6LG層樓感應(yīng)器1，2，3，4，5，6ND轎內(nèi)指令指示燈GMA關(guān)門(mén)按鈕MK機(jī)房檢修開(kāi)關(guān)1，2，3，4，5SD廳外上呼指示燈KMA開(kāi)門(mén)按鈕MK1轎頂檢修開(kāi)關(guān)2，3，4，5，6XD廳外下呼指示燈SHK上強(qiáng)迫換速XFK消防按鈕abcdefg數(shù)碼樓層指示燈XHK下強(qiáng)迫換速APK安全觸板GZD超載指示燈NSA機(jī)房慢上按鈕KC快車(chē)接觸器JL警鈴NXA機(jī)房慢下按鈕MC慢車(chē)接觸器YJ電壓繼電器JLA警鈴按鈕1KC快車(chē)輔助接觸器MSJ門(mén)連鎖繼電器DSA轎頂慢上按鈕1ZC慢一輔助接觸器GMJ關(guān)門(mén)繼電器DXA轎頂慢下按鈕2ZC慢二輔助接觸器KMJ開(kāi)門(mén)繼電器MZK滿(mǎn)載開(kāi)關(guān)SC上行接觸器

4 PLC梯形圖設(shè)計(jì)
??? 電梯系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)，單純采用順序控制或邏輯控制是不能滿(mǎn)是要求的，而應(yīng)采用隨機(jī)邏輯控制方式，但梯形圖較復(fù)雜，因此在梯形圖設(shè)計(jì)中采用模塊化設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)分成幾個(gè)模塊，對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試，然后將所有的模塊組合在一起，就形成了完整的系統(tǒng)梯形圖。下面對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行講述。
4.1 層樓信號(hào)的產(chǎn)生與清除模塊
??? 電梯位于某層，則產(chǎn)生某樓層的信號(hào)，輸出至a-g數(shù)碼樓層指示燈。
4.2 轎內(nèi)信號(hào)的登記與消號(hào)模塊
??? 乘客通過(guò)對(duì)轎內(nèi)指令按鈕1NA-6NA選擇欲去樓層，轎內(nèi)信號(hào)被登記，并通過(guò)轎內(nèi)指示燈1ND-6ND指示。當(dāng)?shù)竭_(dá)所選樓層時(shí)，則消號(hào)，相應(yīng)的轎內(nèi)指示燈熄滅。
4.3 外呼信號(hào)的登記與消號(hào)模塊
??? 乘客通過(guò)對(duì)廳外上呼按鈕1SA-5SA或廳外下呼按鈕2XA-6XA選擇欲去樓層，廳外信號(hào)被登記并通過(guò)廳外指示燈1SD-5SD或2XD-6XD指示：當(dāng)?shù)竭_(dá)所選樓層時(shí)，則消號(hào)，相應(yīng)的廳外指示燈熄滅。
4.4 開(kāi)關(guān)門(mén)模塊
??? 電梯開(kāi)關(guān)門(mén)存在以下幾種情況：?
??????? (1)電梯位于基站，將開(kāi)關(guān)電梯鑰匙插入基站電鎖TSK內(nèi)，旋轉(zhuǎn)至開(kāi)電梯位置，則電梯應(yīng)自動(dòng)開(kāi)門(mén)。?
??????? (2)電梯在檢修狀態(tài)下，由開(kāi)關(guān)門(mén)按鈕KMA,GMA進(jìn)行開(kāi)關(guān)門(mén)。?
??????? (3)電梯停層至平層位置時(shí)，電梯應(yīng)自動(dòng)開(kāi)門(mén)。?
??????? (4)電梯在關(guān)門(mén)過(guò)程中若按開(kāi)門(mén)按鈕KMA及觸及安全觸板APK，則電梯重新開(kāi)門(mén)。?
??????? (5)電梯到達(dá)某層站后，若沒(méi)人繼續(xù)使用電梯，電梯停在該層待命，若有人在該層呼梯，電梯開(kāi)門(mén)。若有人在其它層站呼梯，則先定向，到達(dá)呼梯樓層時(shí)按第(2)種情況開(kāi)門(mén)。?
??????? (6)停站時(shí)間到了，電梯自動(dòng)關(guān)門(mén)。?
??????? (7)電梯到達(dá)基站，乘客離開(kāi)轎廂，將開(kāi)關(guān)電梯鑰匙插入基站電鎖TSK旋至關(guān)門(mén)位置，電梯自動(dòng)關(guān)門(mén)。
4.5 電梯的定向模塊?
??? 在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下電梯首先要定向，即上行或下行，電梯處于待命狀態(tài)時(shí)，接受轎內(nèi)信號(hào)和外呼信號(hào)，將其與電梯當(dāng)前所處的位置比較，確定上行還是下行，一旦定向，轎內(nèi)信號(hào)和外呼信號(hào)在不滿(mǎn)足順向運(yùn)行要求的情況下，定向信號(hào)不消號(hào)。轎頂檢修或機(jī)房檢修時(shí)，由檢修按鈕來(lái)確定運(yùn)行方向，無(wú)需定向。
4.6 電梯起動(dòng)、加速、穩(wěn)定運(yùn)行、制動(dòng)模塊
??? 在運(yùn)行方向已確定，門(mén)已關(guān)好的情況下，電梯起動(dòng)，進(jìn)行兩級(jí)加速，然后穩(wěn)定運(yùn)行，在快到達(dá)停層樓層時(shí)，進(jìn)行三級(jí)減速制動(dòng)再停止。
5 DDC信號(hào)采集系統(tǒng)
??? 電梯監(jiān)視系統(tǒng)通常監(jiān)視的信號(hào)有：電梯運(yùn)行狀態(tài)(即上行、下行，2個(gè)信號(hào))，轎門(mén)狀態(tài)(即開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)，2個(gè)信號(hào))、電梯所處樓層情況(即層樓信號(hào)，6個(gè)信號(hào))，這十個(gè)信號(hào)全為數(shù)字輸入點(diǎn)，本系統(tǒng)采用Honeywell Excel 50控制器進(jìn)行信號(hào)采集，該控制器有8個(gè)模擬輸入(萬(wàn)用的)，4個(gè)數(shù)字輸入，4個(gè)模擬輸出，6個(gè)數(shù)字輸出。電梯運(yùn)行狀態(tài)從PLC輸出的上升、下降繼電器觸點(diǎn)中采集信號(hào)，轎門(mén)狀態(tài)從PLC輸出的開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)繼電器觸點(diǎn)中采集信號(hào)，均為干節(jié)點(diǎn)信號(hào)，直接接DDC 50四個(gè)數(shù)字輸入，六個(gè)層樓信號(hào)在電梯到達(dá)該樓層時(shí)有一負(fù)電壓，而電梯不在該樓層時(shí)為0電壓。這六個(gè)層樓信號(hào)輸入到DDC 50的萬(wàn)用模擬輸入端，外加一電壓，使輸入電壓滿(mǎn)足DDC 50模擬輸入信號(hào)的要求，如圖3示。下位DDC采用Honeywell Care軟件進(jìn)行編程，上位采用Honeywell EBI進(jìn)行監(jiān)視。

6 結(jié)束語(yǔ)
??? 電梯采用PLC進(jìn)行自動(dòng)控制，為將信號(hào)采集到工作站進(jìn)行電梯監(jiān)視，在下位通過(guò)DDC進(jìn)行監(jiān)視信號(hào)的采集，上位工作站采用樓宇自動(dòng)化企業(yè)網(wǎng)EBI進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，畫(huà)面設(shè)計(jì)等。該電梯監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)已投入使用一年多，運(yùn)行情況良好，能夠滿(mǎn)足各項(xiàng)技術(shù)要求，在實(shí)際中取得了良好的效果。

參考文獻(xiàn)：

［１］鐘肇新.《可編程控制器原理及應(yīng)用》［Ｍ］．華南理工大學(xué)出版社
［２］三菱微型可編程控制器使用手冊(cè)［Ｓ］
［３］劉載文，等.《電梯控制系統(tǒng)》［Ｍ］．電子工業(yè)出版社
［４］陳亮明，等.PLC與電梯控制［Ｍ］．華中理工大學(xué)漢口分校
［５］Honeywell樓宇自控系統(tǒng)應(yīng)用手冊(cè)［Ｓ］