電梯的種類繁多，按電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)來(lái)分有交流單速、雙速拖動(dòng)電梯，直流發(fā)電機(jī)一電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電梯，交流調(diào)壓和交流變頻調(diào)壓電梯等；按控制方式可分為信號(hào)控制電梯、集選控制電梯等。而交流雙速電梯是一種常用的電梯，它具有簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、速度可變且舒適感較好等特點(diǎn)。本文中電子開發(fā)網(wǎng)小編將以交流雙速集選電梯為例，介紹PLC在五層電梯上的應(yīng)用。 以下例子使用西門子S7-200 plc進(jìn)行設(shè)計(jì)

    1．交流雙速電梯的工作原理

    (1)電梯的基本原理  下面艾特貿(mào)易小編介紹電梯的基本原理及控制要求。

    1)電梯基本原理。電梯是機(jī)械、電氣緊密結(jié)合的大型機(jī)電產(chǎn)品。主要由機(jī)房、井道、轎廂、門系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)組成。

    井道中安裝有導(dǎo)軌，轎廂和對(duì)重有曳引鋼絲繩連接，曳引鋼絲繩在曳引輪上，曳引輪由曳引電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。轎廂和對(duì)重都裝有各自的導(dǎo)靴，導(dǎo)靴卡在導(dǎo)軌上。曳引輪運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)轎廂和對(duì)重沿各自導(dǎo)軌做上下相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轎廂上升，對(duì)重下降。這樣可通過(guò)控制曳引電動(dòng)機(jī)來(lái)控制轎廂的起動(dòng)、加速、運(yùn)行、減速和平層停車，實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行的控制。圖11-29為1：1傳動(dòng)方式電梯的原理示意圖。

    圖11-29    電梯傳動(dòng)方式原理示意圖

    2)電梯的控制方式有：轎內(nèi)手柄開關(guān)控制、轎內(nèi)按鈕開關(guān)控制、轎外按鈕開關(guān)控制、信號(hào)控制、集選控制和群控等幾種。

    集選控制方式是將廳外召喚箱發(fā)出的外召喚信號(hào)與轎內(nèi)操縱箱發(fā)出的內(nèi)指令信號(hào)進(jìn)行記憶，并和其他專用信號(hào)（如層樓、減速、平層和安全等信號(hào)）加以綜合分析后，由電梯司機(jī)或乘用人員控制電梯運(yùn)行的控制方式。

    主要控制要求如下：

    ①有司機(jī)或無(wú)司機(jī)控制。

    ②自動(dòng)開關(guān)門。

    ③到達(dá)預(yù)定停靠層站，提前減速，平層停車時(shí)自動(dòng)開門。

    ④到達(dá)上、下端站，提前強(qiáng)迫減速。

    ⑤廳外有召喚裝置，轎內(nèi)有指令裝置，能自動(dòng)記憶召喚和指令，響應(yīng)之后，能自動(dòng)將召喚和指令消除（召喚和指令的記憶和消除）。

    ⑥能自動(dòng)選擇運(yùn)行方向，在司機(jī)操縱下，能強(qiáng)迫決定運(yùn)行方向（選向）。

    ⑦能根據(jù)指令和召喚的位置，自動(dòng)選擇停靠層站，并自動(dòng)平層停車（選層、平層）。

    ⑧廳外和轎內(nèi)有指示電梯運(yùn)行方向和所在位置的指示信號(hào)（層樓檢測(cè)與指層）。

    (2)交流雙速電梯的工作原理  為了限制電梯的起動(dòng)電流，改善乘坐的舒適感和防止對(duì)轎廂的沖擊，一般在定子電路中串入電抗、電阻與電抗的組合體，實(shí)現(xiàn)降壓起動(dòng)。隨著速度的上升，逐漸將電阻或電抗器短接切除，使電梯逐步加速，最后進(jìn)入穩(wěn)速運(yùn)行。在起動(dòng)過(guò)程中，往往采用一次或二次短接切除電阻或電抗。

    減速時(shí)電機(jī)由高速繞組轉(zhuǎn)到低速繞組。為了限制其制動(dòng)電流和降低速度，通常按二級(jí)或三級(jí)串入電抗。

    交流雙速電梯的電機(jī)拖動(dòng)電路如圖11-30所示，該電路采用電抗起動(dòng)，二級(jí)電阻電抗減速。

    圖11-30    交流雙速電梯的電機(jī)的主電路

    Q-電源開關(guān)MD-交流雙速電動(dòng)機(jī)LS-起動(dòng)電抗器

    KF-快速接觸器  KS-慢速接觸器  KM1-上行接觸器

    KM2-下行接觸器  K1-加速接觸器  K2-第一減速接觸器

    K3-第二減速接觸器LD、R-減速電抗器及電阻

    工作原理：起動(dòng)時(shí)串入電抗LS，經(jīng)一段時(shí)間后K1接觸器接通，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)入固有特性運(yùn)轉(zhuǎn)。減速時(shí)KF斷開，KS接通，慢速繞組電抗LD和電阻R運(yùn)行。延時(shí)一定時(shí)間后，K2接通，短接R，電動(dòng)機(jī)處于串入電抗LD運(yùn)行，在延時(shí)一段時(shí)間后，K3接通，電動(dòng)機(jī)在慢速固有特性上運(yùn)行。直到KM1或KM2斷開，電機(jī)停止運(yùn)行。

    2．電梯電氣控制系統(tǒng)

    電梯的控制電路主要由轎內(nèi)指令電路、門廳召喚電路、定向選層電路、起動(dòng)運(yùn)行電路、平層電路、指層電路、開關(guān)門控制電路和安全保護(hù)電路等8個(gè)部分組成。這些電路的相互關(guān)系如圖11-31所示。

    以上這些電路可構(gòu)成有司機(jī)/無(wú)司機(jī)控制、集選運(yùn)行、消防運(yùn)行和檢修運(yùn)行等共7種工作方式，艾特貿(mào)易小編只介紹主要部分的控制。

    圖11-31    電氣控制系統(tǒng)框圖

    3．電梯PLC的I/O點(diǎn)數(shù)的分配和機(jī)型選擇

    I/O點(diǎn)數(shù)隨電梯層數(shù)的多少而不同。一般輸入點(diǎn)較多，可按電梯各部分來(lái)分：

    1)轎廂內(nèi)指令按鈕，位于轎內(nèi)的操縱箱上，每層各有一個(gè)。

    2)門廳呼喚按鈕，位于電梯的門廳口，除頂層只有下呼和底層只有上呼外，其余每層都有上、下呼按鈕。

    3)樓層感應(yīng)器，位于電梯井道每一層的相應(yīng)位置上，當(dāng)轎廂到達(dá)每一層的相應(yīng)位置時(shí)，樓層感應(yīng)器干簧管觸點(diǎn)因隔磁板插入而斷開，該觸點(diǎn)信號(hào)用于選向、選層、轎內(nèi)指令、門廳召喚的消號(hào)和指層電路等。

    4)平層感應(yīng)器，位于轎廂的頂部，用于準(zhǔn)確平層，由上平層感應(yīng)器、門區(qū)感應(yīng)器和下平層感應(yīng)器組成，共占3個(gè)輸入點(diǎn)。

    5)開關(guān)門有廳門、轎門電氣觸點(diǎn)開關(guān)（目的是保證電梯廳、轎門都關(guān)好后，開關(guān)接通電梯才能運(yùn)行）、關(guān)門極限開關(guān)、開門極限開關(guān)和手動(dòng)開關(guān)門按鈕等5個(gè)，共占5個(gè)輸入點(diǎn)。

    6)其他還有超載、上下極限、有司機(jī)/無(wú)司機(jī)方式選擇等輸入信號(hào)。

    輸出點(diǎn)有：上升接觸器KM1、下行接觸器KM2、快速接觸器KF、慢速接觸器KS、加速接觸器K1、第一減速接觸器K2、第二減速接觸器K3、開關(guān)門接觸器和樓層指示燈。

    根據(jù)上面輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)的分配，這5層電梯大約需要接近60點(diǎn)(401/200)的PLC進(jìn)行控制，可選用CPU224(141/100)+EM223 16DI/16 DO繼電器型+EM221  8DI擴(kuò)展模板或CPU226( 241/160)+EM223  8DI/DO繼電器型+EM221 8DI擴(kuò)展模板來(lái)完成控制。本書選用CPU226加擴(kuò)展模板完成控制。

    由PLC控制的電梯幾個(gè)主要部分的有關(guān)元素說(shuō)明如下：

    輸入繼電器：

    I0.0～I(xiàn)0.4-1～5層上行樓層感應(yīng)干簧管觸點(diǎn)。

    I0.5～I(xiàn)1.1-1～5層下行樓層感應(yīng)干簧管觸點(diǎn)。

    I1.2～I(xiàn)1.6-轎內(nèi)指令按鈕(1～5)。

    I2.0～I(xiàn)2.3-1～4層上召喚按鈕。

    I2.4~I2.7-2~5層下召喚按鈕。

    I3. 0-有/無(wú)司機(jī)操作方式轉(zhuǎn)換開關(guān)（無(wú)司機(jī)方式I3.0接通，有司機(jī)方式I3.0斷開）。

    I3. 1-下平層感應(yīng)器觸點(diǎn)。

    I3. 2-上平層感應(yīng)器觸點(diǎn)。

    I3. 3-門區(qū)感應(yīng)器觸點(diǎn)。

    I3. 4-司機(jī)上行選擇按鈕。

    I3. 5-司機(jī)下行選擇按鈕。

    I3. 6-上行強(qiáng)迫換速開關(guān)（上極限）。

    I3. 7-下行強(qiáng)迫換速開關(guān)（下極限）。

    內(nèi)部輔助繼電器：

    M0.1~M0.5-1~5層樓層感應(yīng)繼電器。

    M1.1~M1.5-1～5層指層中間繼電器。

    M2.1~M2.5-轎內(nèi)指令中間繼電器(1~5)。

    M3.2~M3.5-2~5層向下召喚中間繼電器。

    M4.1~M4. 4-1～4層向上召喚中間繼電器。

    M5.0-上行中間繼電器。

    M6.0-下行中間繼電器。

    M7.0-司機(jī)選向上行中間繼電器。

    M7.1-司機(jī)選向下行中間繼電器。

    輸出繼電器：

    Q0.0-KM1上行接觸器。

    Q0.1-KM2下行接觸器。

    Q0. 2-KF快速接觸器。

    Q0. 3-KS慢速接觸器。

    Q0. 4-上行指示。

    Q0. 5-下行指示。

    4．電梯各主要部分的PLC梯形圖設(shè)計(jì)

    (1)樓層感應(yīng)控制的梯形圖設(shè)計(jì)  樓層感應(yīng)由感應(yīng)器干簧管的接通和斷開感應(yīng)樓層信號(hào)，用于指層、選向和門廳召喚的消號(hào)等。用S7-200設(shè)計(jì)的梯形圖程序如圖11-32所示，其中I0.0~I0.4為上行樓層感應(yīng)干簧管觸點(diǎn)；I0.5~I1.1為下行樓層感應(yīng)干簧管觸點(diǎn)。M1.1~M1.5為1～5層指層信號(hào)，M5.0、M6.0分別為上行和下行中間繼電器。

    圖11-32    樓層感應(yīng)控制的梯形圖

    層樓感應(yīng)工作原理：當(dāng)電梯在1樓時(shí)，M0.1接通M1.1接通，并保持；電梯到達(dá)2樓時(shí)M0.2接通M1.2接通，并保持，同時(shí)切斷M1.1。由此可見，電梯到達(dá)某一層時(shí)，相應(yīng)的樓層指層中間繼電器接通，并同時(shí)切斷原先的指層信號(hào)。

    (2)轎內(nèi)指令及門廳召喚控制的梯形圖設(shè)計(jì)  根據(jù)集選控制要求所設(shè)計(jì)的轎內(nèi)指令控制的梯形圖程序如圖11-33所示。其中I1.2~I1.6分別為1~5層的轎內(nèi)指令按鈕，M0.1~M0.5為前述的1～5層的樓層感應(yīng)信號(hào)，M5.0、M6.0分別為上行和下行中間繼電器。轎內(nèi)指令的工作原理是：進(jìn)入轎廂內(nèi)，當(dāng)按下某層按鈕，電梯無(wú)論處于上行或下行狀態(tài)，都將記憶并保持該信號(hào)，直到達(dá)到該層才復(fù)位。

    圖11-33    轎內(nèi)指令控制梯形圖

    在集選控制電梯中，電梯的執(zhí)行方式是順向載應(yīng)，逆向記憶。即對(duì)于門廳召喚指令采取的是順向載應(yīng)，逆向記憶，也就是上行時(shí)應(yīng)保留下行的信號(hào)，下行時(shí)應(yīng)保留上行的信號(hào)。門廳召喚的部分梯形圖程序如圖11-34所示。

    圖11-34    門廳召喚控制部分梯形圖

    門廳召喚的工作原理為：當(dāng)電梯位于1樓，如果2樓有門廳上、下呼信號(hào)，3樓有門廳上呼信號(hào)，即M3.2、M4.2、M3.3接通，當(dāng)電梯同時(shí)出現(xiàn)上呼和下呼信號(hào)時(shí)，上呼信號(hào)優(yōu)先，所以電梯上行，即M5.0接通，到達(dá)2層時(shí)，因?yàn)镸5.0接通的原因，使得M3.2復(fù)位，M4.2記憶，在2層載應(yīng)后繼續(xù)上行到3層，在此過(guò)程中如再無(wú)上行信號(hào)，電梯將返回2樓響應(yīng)門廳下呼召喚。

    (3)電梯選向控制的梯形圖設(shè)計(jì)  改變電梯的運(yùn)行方向，實(shí)際上就是改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。無(wú)論是直流電梯還是交流電梯都是通過(guò)上行接觸器和下行接觸器來(lái)改變電梯的運(yùn)行方向。用S7-200設(shè)計(jì)的選向梯形圖設(shè)計(jì)如圖11-35所示。其中，M5.0、M6.0分別為上行和下行中間繼電器。M7.0、M7.0分別為司機(jī)控制上行和下行中間繼電器，I3.4、I3.5分別為司機(jī)上、下選按鈕，I3.6、I3.7分別為上、下極限開關(guān)。

    選向控制原理為：當(dāng)電梯位于3樓，則M1.3接通，如果按下5樓指令按鈕即M2.5接通，這時(shí)由于M1.3接通（位于3樓）而切斷下行中間繼電器M6.0，電梯的上行中間繼電器M5.0由M1.3的常開和M1.5常閉點(diǎn)而接通，選擇上行方向。反之，如果2樓指令按鈕按下即M2.2接通，向下方向繼電器M6.0接通，選擇下行。

    當(dāng)電梯上、下方向均有指令時(shí)，例如，電梯已處于上行狀態(tài)（M5.0接通），當(dāng)位于3樓時(shí)（M1.3接通），若2樓(M2.2)、4樓(M2.4)、5樓(M2.5)的轎內(nèi)按鈕都有人按下。由于M5.0的接通而切斷下行中間繼電器M6.0，電梯選擇上行（M5.0的第一、二并聯(lián)支路均接通），響應(yīng)完4樓信號(hào)后，由于M5.0的第一并聯(lián)支路仍然接通，使電梯繼續(xù)上行。最后才能選擇下行方向去響應(yīng)2樓的指令信號(hào)（接通M6.0，到2層復(fù)位）。

    在有司機(jī)操作的情況下(I3.0=0)，司機(jī)可以強(qiáng)行使用上、下行按鈕(I3.4、I3. 5)去切斷原有的運(yùn)行狀態(tài)。

    圖11-35    選向控制梯形圖