PLC与电梯控制

吾爱

一、引言
       电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。为了适应电梯的迅速发展，我们开发了二套模拟电梯系统。由于可编程控制器（PLC）具有编程软件采自易学易懂的梯形图语言、控制灵活方便、抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点，现在的电梯控制多采用可编程控制器来实现。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，单纯用顺序撞制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，系统采用随机逻辑方式控制。

二、电梯控制系统介绍
1、系统的控制要求
      该模拟电梯由模拟五层电梯装置、变频器及电梯控制系统等组成，其中模拟电梯高3m，每层高0.5m。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，系统控制应采用随机逻辑控制。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，
（1）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以利平层。
（2）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，我们采用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)。
（3）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。④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。
2、PLC与系统的硬件配置
考虑到以下几方面，我们选用了FLN PLC。




（l）FX2N配置灵活，除主机单元外，还可以扩展I/0模块，A/D模块，D/A模块和其它特殊功能模块。本系统设计需I/0 52点(输入28点，输出24点)。主机采用小型化基本单元FX2N -64MR。
（2）FX2N指令功能丰富，有各种指令性107条，且指令执行速度快。
（3）FX2N PLC可用内部辅助继电器M，肤态继电器S，定时器T，寄存器D，计数器C的功能和数量满足了系统控制要求的需要，尤其是高速计数器(C235等)能接受脉冲编码器的脉冲。
（4）FX2N PLC的体积比FX2 PLC小50%以上，但控制功能和性能相同。
（5）FX2N PLC的编程，可用编程器，也可以在PC机上使用三菱公司的专用编程软件包MELSE MEDOC进行。编程语言可用梯形图或指令表。尤其是可用PC机对系统实时进行监控。为调试和维护提供了极大的方便。该控制系统的硬件配置如图l所示。

三、软件的设计及特点
1、软件设计方法
本系统的软件设计，按照图2所示的程序流程图进行编程。




2、软件设计特点
（1）采用优先级队列。根据电梯所处的位置和运行方向，在编程中，采用了四个优先级队列，即上行优先级队列、上行次优先级队列、下行优先级队列、下行次优先级队列。其中，上行优先级队列为电梯向上运行时，在电梯所处位置以上楼层所发出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的陈列：上行次优先级队列为电梯向上运行时，在电梯所处位置以下楼层所发出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的队列。控制系统在电梯运行中实时排列的四个优先级陈列，为实现随机逻辑控制提供了基础。
（2）采用先进先出队列。根据电梯的运行方向，将同向的优先级队列中的非零单元(有呼叫时此单元为七零单元，无呼叫时则此单元为零)送入寄存器队列(先进先出队列FIFO)，我们利用先进先出读出指令SFRDP指令，将FIFO第一个单元中的数据送入比较寄存器。
（3）采用随机逻辑控制。当电梯以某一运行方向接近某楼层的减速位置时，判别该楼层是否有同向的呼叫信号(上行呼叫标志寄存器为，下行呼叫标志寄存器为，有呼叫请求时，相应寄存器为l，否则为0)，如有，将相应的寄存器的脉冲数与比较寄存器进行比较，如相同，则在该楼层减速停车：如果不相同，则将该寄存器数据送入比较寄存器，并将原比较寄存器数据保存，执行该楼层的减速停车。该动作完毕后，将被保存的数据重新送入比较寄存器，以实现随机逻辑控制。
（4）采用软件显示。本系统利用行程判断楼层，并转化成BCD码输出，通过硬件接口电路以LED显示。
（5）对变频器的控制。PLC根据随机逻辑控制的要求，可向发出变频器正向运行、反向运行、减速以及制动信号，再由变频器根据一定的控制规律和控制算法来控制电机。同时，当系统出现故障时，PLC向变频器发出信号。

四、结束语
       本系统运行情况良好，系统的各项控制要求均己达到。为完成"晨光计划"提供了必要的保证。同时，这套系统将来可用于实验教学，是"自动控制系统"实验教学的一个重要补充，亦可作为科研的一个控制对象。因此，该系统具有一定的推广意义。