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雙電梯聯(lián)控系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
研究了用PLC控制兩臺(tái)電梯的雙電梯并聯(lián)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，首先詳細(xì)敘述了電梯的機(jī)械系統(tǒng)、拖動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的主要部件的功能和工作原理，確定了用PLC控制雙電梯聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的方案。下面是小編整理的雙電梯聯(lián)控系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)，歡迎來(lái)參考！
然后確定了電梯控制系統(tǒng)的基本功能，并根據(jù)這些功能設(shè)計(jì)出了電梯的基本運(yùn)行控制程序。論文討論了對(duì)兩部并聯(lián)電梯運(yùn)行的要求，研究了并聯(lián)調(diào)度的原則。
并聯(lián)電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以實(shí)際情況為根據(jù)，計(jì)算出了優(yōu)化的電梯運(yùn)行調(diào)度方案，達(dá)到高效、節(jié)能的目的。對(duì)我國(guó)的電梯市場(chǎng)的設(shè)計(jì)、研發(fā)提供了良好的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
1. 引言
本課題將在借鑒已有成果的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)基于計(jì)算機(jī)+可編程控制器的雙電梯聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)。通過(guò)合理地利用PLC的硬件資源和軟件資源，進(jìn)行電梯群控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)提高電梯的操作靈活及快捷。對(duì)電梯的群控問(wèn)題進(jìn)行分析研究，以?xún)膳_(tái)電梯的聯(lián)控邏輯為例，設(shè)計(jì)基于計(jì)算機(jī)+可編程控制器的雙電梯聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)。 通過(guò)合理地利用PLC的硬件資源和軟件資源，進(jìn)行電梯群控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)提高電梯的安全可靠性和操作的靈活性，對(duì)縮短平均候梯時(shí)間、減少電梯運(yùn)行時(shí)間具有重要意義，對(duì)電梯控制的發(fā)展具有促進(jìn)作用。
本設(shè)計(jì)的主要研究方式、方法包括：
1.通過(guò)研究電梯的運(yùn)行方式，進(jìn)行雙電梯的邏輯設(shè)計(jì)。雙電梯一般遵守集選規(guī)則，即將呼叫信號(hào)先進(jìn)行登記，對(duì)與電梯運(yùn)行同向的呼叫信號(hào)逐一應(yīng)答，當(dāng)同向指令和召喚應(yīng)答完畢后電梯可以自動(dòng)換向。除此以外，電梯并聯(lián)運(yùn)行還遵循的相應(yīng)的調(diào)度原則：正常情況下，當(dāng)電梯使用以后，二號(hào)電梯作為忙梯會(huì)首先自動(dòng)上升至第三層待命，一號(hào)電梯則作為基站電梯在第一層樓待命。當(dāng)某層站有門(mén)廳呼叫信號(hào)時(shí)，則“忙梯”立即啟動(dòng)并定向運(yùn)行去接該層站的乘客。
2.選用西門(mén)子S7-300系列PLC作為下位機(jī)，構(gòu)成雙電梯的控制系統(tǒng)，電梯邏輯控制系統(tǒng)的控制核心是PLC，哪些信號(hào)需要輸入至PLC，PLC需要驅(qū)動(dòng)哪些負(fù)載，以及采用何種編程方式，都決定著其內(nèi)部I/O點(diǎn)數(shù)的分配，根據(jù)PLC的I/O節(jié)點(diǎn)使用原則，應(yīng)留出一定的I/O點(diǎn)以做擴(kuò)展時(shí)使用。
3.PLC控制程序采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，使用西門(mén)子配套軟件STEP7進(jìn)行編程設(shè)計(jì)，構(gòu)建雙電梯聯(lián)控軟件系統(tǒng)。
2. 雙電梯聯(lián)控的總體方案設(shè)計(jì)
2.1 電梯的結(jié)構(gòu)與工作原理
電梯是垂直方向上運(yùn)行的運(yùn)輸設(shè)備，由機(jī)械和電氣兩大系統(tǒng)組成。
機(jī)械系統(tǒng)由曳引系統(tǒng)、轎廂、對(duì)重裝置、導(dǎo)向系統(tǒng)、廳轎門(mén)、開(kāi)關(guān)門(mén)系統(tǒng)、機(jī)械安全保護(hù)系統(tǒng)組成。其中曳引系統(tǒng)由曳引機(jī)、導(dǎo)向輪、曳引鋼絲繩、曳引繩錐套等部件組成。導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)靴、導(dǎo)軌架、導(dǎo)軌等部件組成。機(jī)械安全保護(hù)系統(tǒng)主要由緩沖器、限速器和安全鉗、制動(dòng)器、門(mén)鎖等部件組成。廳轎門(mén)和開(kāi)關(guān)系統(tǒng)由轎門(mén)、廳門(mén)、開(kāi)關(guān)門(mén)機(jī)構(gòu)、門(mén)鎖及位置開(kāi)關(guān)等部件組成。
曳引繩兩端分別連著轎廂和對(duì)重，纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器變速后帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實(shí)現(xiàn)轎廂和對(duì)重的升降運(yùn)動(dòng)，達(dá)到運(yùn)輸目的。固定在轎廂上的導(dǎo)靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導(dǎo)軌往復(fù)升降運(yùn)動(dòng)，防止轎廂在運(yùn)行中偏斜或擺動(dòng)。常閉塊式制動(dòng)器在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)松閘，使電梯運(yùn)轉(zhuǎn)，在失電情況下制動(dòng)，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止?fàn)顟B(tài)，供人員和貨物出入。轎廂是運(yùn)載乘客或其他載荷的箱體部件，對(duì)重用來(lái)平衡轎廂載荷、減少電動(dòng)機(jī)功率。補(bǔ)償裝置用來(lái)補(bǔ)償曳引繩運(yùn)動(dòng)中的張力和重量變化，使曳引電動(dòng)機(jī)負(fù)載穩(wěn)定，轎廂得以準(zhǔn)確�？俊ｋ姎庀到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)動(dòng)的控制，同時(shí)完成選層、平層、測(cè)速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時(shí)顯示轎廂的運(yùn)動(dòng)方向和所在樓層位置。安全裝置保證電梯運(yùn)行安全。
2.2雙電梯控制方案總體設(shè)計(jì)
使用多電梯的場(chǎng)合一般是單電梯無(wú)法滿(mǎn)足建筑物內(nèi)的交通需要，如客流量、等候時(shí)間等。因此，使用雙電梯或更多電梯需要解決的主要問(wèn)題是多電梯協(xié)調(diào)工作方式和以等候時(shí)間最短為目標(biāo)的聯(lián)控邏輯算法。本設(shè)計(jì)研究?jī)刹侩娞莸穆?lián)控技術(shù)，進(jìn)行了控制方案的總體設(shè)計(jì)。
基本思路是采用計(jì)算機(jī)+可編程控制器結(jié)構(gòu)。由可編程控制器完成數(shù)據(jù)和狀態(tài)采集、控制任務(wù)，并將狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)完成監(jiān)控任務(wù)，并將管理指令輸出給可編程控制器。
在該系統(tǒng)中可編程控制器（PLC）是核心部分，兩部電梯的內(nèi)部呼叫信號(hào)、每層樓的外部呼叫信號(hào)、電梯的運(yùn)行方向信號(hào)、兩部電梯的載重信號(hào)、以及兩部電梯當(dāng)前所在層信號(hào)輸入到PLC中，PLC根據(jù)接收的信號(hào)狀態(tài)，按照已設(shè)計(jì)好的邏輯算法進(jìn)行運(yùn)算，并輸出控制信號(hào)，來(lái)控制兩部電梯電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、何時(shí)開(kāi)門(mén)何時(shí)關(guān)門(mén)、電梯樓層和運(yùn)行方向的現(xiàn)實(shí)的顯示、以及超重后的報(bào)警等。同時(shí)，根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)，PLC將需要監(jiān)控和存入數(shù)據(jù)庫(kù)的信息傳送個(gè)上位機(jī)（計(jì)算機(jī)）。除接受PLC傳輸?shù)男畔⑼�，�?jì)算機(jī)可以根據(jù)管理需要，向PLC發(fā)出控制指令。
輸入到PLC的控制信號(hào)有：運(yùn)行方式選擇（如自動(dòng)、有司機(jī)、檢修、消防運(yùn)行方式等）、運(yùn)行控制、轎內(nèi)指令、層站召喚、安全保護(hù)信息、旋轉(zhuǎn)編碼器光電脈沖、開(kāi)關(guān)門(mén)及限位信號(hào)、門(mén)區(qū)和平層信號(hào)等，通過(guò)PLC的控制來(lái)判定電梯的運(yùn)行方向，是否開(kāi)關(guān)門(mén)，顯示出當(dāng)前的樓層，在超載的情況下發(fā)出警報(bào)。
對(duì)于控制電梯一次完整的運(yùn)行過(guò)程，就是曳引電動(dòng)機(jī)從起動(dòng)、勻速運(yùn)行到減速停車(chē)的過(guò)程。PLC接收來(lái)自操作面板和呼梯盒的召喚信號(hào)、轎廂和門(mén)系統(tǒng)的功能信號(hào)以及井道 和變頻器的狀態(tài)信號(hào) ，經(jīng)程序判斷與運(yùn)算后實(shí)現(xiàn)電梯的集選控制，PLC在輸出顯示和監(jiān)控信號(hào)的同時(shí)向變頻器發(fā)出運(yùn)行方向、啟動(dòng)、加速、減速、運(yùn)行和制動(dòng)停梯信號(hào)。曳引電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)（或反轉(zhuǎn)）控制及高速控制信號(hào)有效時(shí)，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始起動(dòng)，起動(dòng)后維持一定的速度一直運(yùn)行，完成起動(dòng)及運(yùn)行段的工作。當(dāng)換速信號(hào)到來(lái)后，PLC撤消高速信號(hào)，同時(shí)輸出爬行信號(hào)。減速過(guò)程開(kāi)始，當(dāng)電機(jī)達(dá)到一定速度時(shí)電梯停止減速，并以此速度爬行。當(dāng)平層信號(hào)到來(lái)后，PLC撤消爬行信號(hào)，同時(shí)發(fā)出停梯信號(hào)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)減速到停止轉(zhuǎn)動(dòng)，電梯停梯。正常情況下，在整個(gè)起動(dòng)、運(yùn)行、減速爬行段內(nèi)，變頻器的零速輸出點(diǎn)一直是閉合的，減速至零之后，零速輸出點(diǎn)斷開(kāi)，通過(guò)PLC抱閘及自動(dòng)開(kāi)門(mén)。 本設(shè)計(jì)主要是針對(duì)為了使人打到最短等候時(shí)間，進(jìn)行邏輯分析，并可以后續(xù)設(shè)計(jì)出相應(yīng)的PLC控制程序。
3. 電梯運(yùn)行的總體邏輯算法
（一）2部電梯分別為A，B，YA、YB分別為A、B電梯的運(yùn)行值，它反映了電梯當(dāng)前運(yùn)行的樓層。YA：電梯當(dāng)前所在樓層數(shù)（B梯與此類(lèi)似，以下均以A梯為例）。如果電梯停在某層待命時(shí)，運(yùn)行值為上行時(shí)的值。設(shè)H為廳內(nèi)某一外召喚按鈕按下時(shí)對(duì)應(yīng)的鍵值，H=所在樓層數(shù)。
�。ǘ┰O(shè)定變量MA，MB；其中MA、MB分別為A梯順向內(nèi)呼最值和B梯順向內(nèi)呼最值；當(dāng)電梯向上運(yùn)行時(shí)，MA=max（A梯內(nèi)呼登記表）；當(dāng)電梯下行時(shí)，MA=min（A梯內(nèi)呼登記表）。電梯相應(yīng)的最短距離為S。B梯與A梯相同。
以A梯為例電梯響應(yīng)時(shí)間的確定：當(dāng)外呼信號(hào)與電梯運(yùn)行方向相反時(shí)， 就是電梯由當(dāng)前樓層順向運(yùn)行到內(nèi)呼最值樓層、再由內(nèi)呼最值樓層運(yùn)行到外呼信號(hào)樓層的樓層數(shù)之和，即S=|YA-MA|+|MA-H|。
當(dāng)外呼信號(hào)與電梯運(yùn)行方向相同時(shí)，外呼信號(hào)在電梯運(yùn)行前方，則就是電梯運(yùn)行到外呼樓層的樓層數(shù)，即S=|YA-H|。
如果外呼信號(hào)在電梯運(yùn)行后方，則值由3部分構(gòu)成，電梯當(dāng)前值到順向最值樓層的距離、順向最值樓層到外部后向呼梯最值樓層的距離和外呼信號(hào)到外部后向呼梯最值樓層的距離，即：S=|YA-MA|+|MA-H|。B梯計(jì)算方法與A梯一致。
為了達(dá)到乘客等候時(shí)間最短，使A、B兩部電梯的響應(yīng)時(shí)間作比較，響應(yīng)時(shí)間短的來(lái)完成乘客的需求。
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