基于PLC控制技术的电梯控制系统的设计与实现

摘 要:为了实现电梯的自动控制,使其运行灵活方便、稳定可靠、抗干扰能力强。本文基于PLC控制技术,介绍了PLC技术控制下的电梯系统组成和工作过程,并阐述了PLC技术控制下电梯系统实现的功能、设计思路、实现的语言和算法。

关键词:PLC技术电梯控制系统系统组成系统功能算法

中图分类号:TP311.1 文献标识码:A 文章编号:1007-941609-0165-03

电梯作为现代智能ส建筑内的代步工具,越来越显示出它的重要作用。为了适应电梯的迅速发展,由PLC控制技术代替传统继电器控制已成为发展定局。PLC是集计算机控制、自动控制技术、通信技术为一体的新型自动控制装置。它通过易学易懂的梯形图语言编程实现,控制灵活方便,抗干扰能力强,运行稳定可靠。

1 基于PLC技术电梯控制系统的基本组成

PLC简称可编程控制器,是指以计算机技术为基础的新型工业自动化控制装置。

PLC由中央处理器单元、输入接口部件、输出接口部件和电源部件等四部分组成,如图1所示。

1.1 中央处理器单元

CPU板是控制器的核心,其内部一般包括CPU单元、储存器、内部I/O通道等。为了减少对机内单片机内存容量要求的压力,许多PLC的CPU内部除数据存储器外,其程序储存器通常仅储存PLC系统管理程序,而用户程序则采用单片机片外扩展的方法来解决。

输入输出部件是连接现场设备与CPU板之间的接口电路。PLC为了满足抗干扰方面要求,I/O部件通常需要针对工业环境等实际情况来采取必要的措施进行设计。

1.2 电源部件

电源部件为PLC内部其他各部件提供合适的电压稳定的电源。PLC电源部件可分为整体形式结构和模块形式结构。对于整体形式结构,四个基本部件部分安装在同一机壳内;对于模块式结构,四个基本部件各自独立封装,成为独立的模块,各模块之间通过机架和总线连接。小型PLC一般为整°体式结构,大、中型PLC则多为模块式结构。

1.3 输入输出接口

PLC输入输出接口的主要功能是与外部设备联系。I/O接口技术对PLC能否在恶劣的工作环境中可靠工作起着关键的作用。PLC的I/O接口可分为开关I/O和模拟I/O两类。

1.3.1 开关量输入输出接口

开关量I/O又称为数字量I/O或离散量I/O。PLC以开关量顺序控制见长。任何一个生产设备或过程的控制与管理,几乎都是按步骤顺序进行的,工业控制中80%以上的工作都可以有开关量控制完成。

1.3.2 模拟量输入输出接口

模拟量I/O接口模板的主要功能是数据转换。输入数据有多路选择开关选定,经过A/D转换成为数字量,再经过光电隔离后送到输入锁存器供PLC调用。PLC处理的数字量由输出锁存器经光电隔离、D/A转换变成模拟量信号,再经过放大驱动输出到外接设备,其原理如图2所示。

1.3.3 功能模板和智能模板

功能模板通常指构成系统特殊功能所需的模板,主要有:人机对话、远程I/O、串行通讯、与上位机联网、高级语言、热度模板等。智能模板则是带自己独立的CPU芯片或相应控制的专用模板,有些智能模板还能在脱离PLC后正常工作,这类模板有:温度传感器输入、高速计算器、PID调节、凸轮模拟器、阈位控制、位置控制、电动机轴定位控制等。

2 ℃PLC的工作过程

CPU不能同时处理多个操作任务,而只能按分时操作原理,每一时刻执行一个操作,一个操作完成后再接着执行下一个操作。这种分时操作过程称为CPU对程序的扫描过程。PLC的工作过程就是CPU扫描程序的过程,典型的PLC工作过程如图3所示。

3 PLC控制技术的电梯控制系统的设计与实现

3.1 系统功能

下行选择由上电梯的人选择信号决定,顺向优先执行;

行车途中如遇呼叫梯信号时,顺向截车反向不截车;

选择信号执行后清除;

内选信号行车方向行车楼层位置均有信号指示灯;

停层时延时自动开门本层顺向呼叫梯开门;

有选择信号时自动关ด门,关门后延时自动行车;

无选择信号时不能自动开门;

行车时不能手动开门或本层呼叫梯开门“开门”不能行车;

3.2 设计的思路

针对上述控制要求,选用MOV指令CMP指令为主,即先把轿厢所在楼层号传送到一个通道中,再把呼叫梯楼层号传送到另一个通道中,然后将这两个通道的内容进行比较。若呼叫梯楼号大于轿厢所在楼号则电梯上行相似,具有很强的直观性和形象感。

在PLC梯形图中,内部存储器单元也形象地称为元件,但这是一个软元件。实际上,一个元件的线圈或触点是内部存储器单元中的一位来储存其状态。储存值为“1”,表示该元器件的线圈处于通电状态,元件的常开触点闭合,常闭触点断开。由于内部存储单元中的内容可被无限次调用,因此在PLC中“线圈元件”的“触点个数”从理论上讲有无穷多个。由次可见,PLC梯形图表示的逻辑控制,实际上是采用程序软件取代实际硬件的控制。PLC梯形图中元件和连接线中实际并没有电流流过,编写程序时必须清楚这一点,它仅代表“线圈元件”与各“触点”间的逻辑关系。

PLC梯形图表示的元件种类主要有:继电器、定时/计数器以及其他功能元件。继电器元件最为简单,只有线圈和触点。定时/计数器元件除了线圈和触点外,还需要表示定时/计数值的参数,这时图形相当于汇编语言中的操作码,参数相当于操作数。PLC梯形图中的其他功能,有的PLC还有高级指令功能。一般而言,功能元件在PLC梯形图中也是用线圈符号加参数或带有参数的功能块来表示。有的PLC的一条功能指令可能用多个线圈表示,其⌚中只有一个执行线圈,其他的都是参数设定线圈。

3.4 实现的算法

通过移臂调度算法实现,主要包括以下四种:

先来先服务算法

根据访问者提出访问请求的先后次序来决定执行次序。

最短寻找时间优先调度算法

从等待的访问者中挑选寻找时间最短的那个请求执行,而不管访问者的先后次序。

电梯调度算法

从移动臂当前位置沿移动方向选择最近的那个柱面的访问者来执行,若该方向上无请求访问时,就改变移动方向再选择。

单向扫描调度算法

从0柱面开始往里单向扫描,扫到哪个执行哪个。

参考文献

[1] 程周.电气控制与PLC原理及应用.北京:电子工业出版社,2003.

[2] 戴一平.可编程序控制技术.北京:机械工业出版社,2001.

[3] 余雷声.电气控制与PLC应用.北京:机械工业出版社,1996.

[4] 王兆义.可编程控制教程.北京:机械工业出版社,2001.

[5] 徐德,孙同.可编程序控制器应用技术.济南:山东科学技术出版社,1995.