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电梯升降的PLC控制
电梯升降的PLC控制
摘要
随着城市化进程地不断加快,高层建筑己经越来越多。
电梯作为垂直交通工具,发挥的作用也越来越大。
电梯是为高层建筑运输服务的设备,它具有运送速度快、安全可靠、操作简便的优点。
传统继电器电梯控制系统,由于继电器本身的机械和电磁惯性大,大大降低了电梯系统的可靠性和安全性。
为了保证电梯运行既高效节能又安全可靠,必须改进电梯控制方式。
根据顺序逻辑控制的需要发展起来的可编程控制器(PLC),它是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。
PLC处理速度快,可靠性高,能够保证电梯正常、安全、可靠地运行。
关键词:
1、电梯;2、可编程控制器PLC;3、变频调速;4、控制系统
一、绪言
随着中国城市化进程的不断深化,城市迅速的崛起,高层建筑的不断增多,安装电梯的场所越来越多,电梯在人们口常生活中的作用也口趋重要。
电梯设置在垂直的两根导轨之间,通过电力拖动的方式,将将载有乘客或货物的轿厢做升降运动。
所以,电梯是为高层建筑运输服务的设备,它具有运送速度快、安全可靠、操作简便的优点。
继电器控制是电梯产业中最为传统的一种控制方式。
继电器控制系统存在很多缺点与不足,如:
故障率高、维护不方便、耗能比较大、编程繁琐等缺点。
从人们对电梯的需求出发,这种系统己经满足不了人们口常的需求,将逐渐被淘汰。
目前,继电器控制、PLC控制和微型计算机控制是电梯主要的三种控制方式。
系统触点繁多接线线路复杂,且触点容易烧坏磨损,造成接触不良,因而故障率较高。
普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能,使系统的控制功能不易增加,技术水平难以提高。
电磁机构及触点动作速度比较慢,机械和电磁惯性大,系统控制精度难以提高。
系统结构庞大,能耗较高,机械动作噪音大。
由于线路复杂,易出现故障,因而保养维修工作量大,费用高;而且检查故障困难,费时费工。
电梯继电器控制系统故障率高,大大降低了电梯的可靠性和安全性,经常造成停梯,给乘用人员带来不便和惊扰。
且电梯一旦发生冲顶或蹲底,不但会造成电梯机械部件损坏,还可能出现人身事故。
PLC是一种用于工业自动化控制的专用计算机,实质上属于计算机控制方式。
PLC与普通微机一样。
以通用或专用CPU作为字处理器,实现字运算和数据存储,另外还有位处理器(布尔处理器),进行点(位)运算与控制。
PLC控制一般具有可靠性高,易操作、维修,编程简单,灵活性强等特点。
在电梯控制中采用了PLC,用软件实现对电梯运行的自动控制,可靠性大大提高。
去掉了选层器及大部分继电器,控制系统结构简单,外部线路简化。
PLC可实现各种复杂的控制系统,方便地增加或改变控制功能。
PLC可进行故障自动检测报警显示,提高运行安全性,并便于检修。
用于群控调配和管理,并提高电梯运行效率。
更改控制方案时不需改动硬件接线。
电梯技术的飞速发展,主要取决于国内电梯企业对技术发展的重视程度,在电梯技术的革新、电梯工艺的修善上投入了大量的人力、物力。
继电器控制系统是以前电梯企业主要采用的一种电梯控制系统,随着技术的革新换代,人们对生活水平的要求越来越高,开始考虑电梯的安全性、舒适性、快速性,继电器控制己经不能满足人们的生活需求。
随着电子技术不断发展提高,PLC控制系统作为一种编辑的数字运算电子装置,开始出现在电梯控制系统中,由于此系统具有安全稳定、灵活实用、易操作、低能耗等一系列优点,得到大力推广与发展,己经逐渐开始替代继电器控制,成为电梯控制技术的主流。
与此同时,交流变频调速的电梯拖动方式也逐渐淘汰了原来的直流调速。
以现有的高端电梯产品来看,大部分企业在电梯控制中采用了PLC控制与交流调速相配合的控制技术,此控制技术以高效的性能、独特的稳定性,正成为当今电梯产业发展的主流。
二、电梯概述
(一)电梯的产生
1854年,在纽约水晶宫举行的世界博览会上,美国人伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯第一次向世人展示了他的发明一历史上第一部安全升降梯。
从那以后,升降梯在世界范围内得到了广泛应用。
以奥的斯的名字而命名的电梯公司也开始了她辉煌的旅程。
150年以来,她己经发展成为世界、亚洲和中国领先的电梯公司。
自从我国实行改革开放政策以来,全国各地高层建筑不断涌现,作为高楼的垂直交通工具一电梯,其需求量日益增长。
各种类型、规格繁多的电梯已在高楼内投入运行。
为了确保电梯正常运行、安全使用,必须要了解电梯、熟悉电梯、管理电梯、维护好电梯。
(二)电梯设备
1、电梯的种类
电梯的分类有各式各样:
按用途分类乘客电梯;载货电梯;客货电梯;病床电梯;杂物电梯;住宅电梯;特种电梯;
按速度分类低速电梯lm/s以下;高速电梯1-2m/s;超高速电梯4m/s以上;
按驱动电源分类交流电梯速度一般小于2m/s;直流电梯速度一般大于2m/s;
按控制方式分类层间控制;简易集选控制;集选控制;有无司机控制;群控
2、电梯的组成部分
(1)曳引部分:
通常有曳引机和曳引钢丝绳组成。
电动机带动曳引机旋转使轿厢上下运动。
(2)轿厢和厅门:
轿厢由轿架,轿底,轿壁和轿门组成;厅门一般有封闭式、中分式、双折中分式和直分式等。
(3)轿厢和厅门:
轿厢由轿架,轿底,轿壁和轿门组成;厅门一般有封闭式、中分式、双折中分式和直分式等。
(4)其它装置:
对重装置、补偿装置等。
3、电梯的技术参数
(1)载重量(kg)制造和设计规定,电梯的额定载重量。
(2)轿厢尺寸((mm)宽*深*高。
(3)轿厢形式有单或双面开门及其他特殊要求等,以及对轿顶、轿底、轿壁的处理,颜色的选择,对电话的要求等等。
(4)轿门形式有栅栏门、封闭式中分门、封闭式双折门、封闭式双折中分门等。
(5)开门宽度(mm)轿厢门和层门完全开启时的净宽度。
(6)开门方向人在轿外面对轿厢门向左方向开启的为左开门,门向右方向开启的为右开门,两扇门分别向左右两边开启者为中开门,也称中分门。
(7)曳引方式常用的有半绕1:
1吊索法,轿厢的运行速度等于钢丝绳的运行速度。
半绕2:
1吊索法,轿厢的运行速度等于钢丝绳运行速度的一半。
全绕l:
1吊索法,轿厢的运行速度等于钢丝绳的运行速度。
(8)额定速度(m/s)制造和设计所规定的电梯运行速度。
(9)电气控制系统包括控制方式、拖动系统的形式等。
如交流电机拖动或直流电机拖动,轿内按钮控制或集选控制等。
(10)停层站数(站)凡在建筑物内各楼层用于出入轿厢的地点均称为站。
(11)提升高度(mm)由底层端站楼面至顶层端站楼面之间的垂直距离。
(12)顶层高度(mm)由底层端站楼面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之间的垂直的距离。
电梯的运行速度越快,顶层高度一般越高。
(13)底坑深度(mm)由底层端站楼面至井道底面之间的垂直距离。
电梯的运行速度越快,底坑一般越深。
(14)井道高度(mm)由井道底面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之间的垂直距离。
(15)井道尺寸(mm)宽*深。
电梯的主要参数是电梯制造厂设计和制造电梯的依据。
用户选用电梯时,必须根据电梯的安装使用地点、载运对象等,按标准的规定,正确选择电梯的类别和有关参数与尺寸,并根据这些参数与规格尺寸,设计和建造安装。
(三)电梯技术的发展概况
1、电梯的速度要求越来越快,高速、超高速电梯的数量愈来愈多。
2、电梯的拖动技术有了较大的发展,直流电梯由于能耗大、维修量大等缺点。
逐步被交流电梯所替代,液压电梯由于运行平稳,机房位置灵活等特点,使得在低楼层场合得到愈来愈广泛的应用。
交流拖动电梯更是得到迅速的发展,己由以前的变级调速(AC-VP)发展成为调压调速(AC-VV)及调频调压调速(AC-VVVF),使得电梯的速度、加速度控制更加符合人们的生理要求,电梯的舒适感大为改善。
3、电梯的逻辑控制己从过去简单的继电器—接触器控制发展为可编程序控制(PLC)和微机控制,控制方式也从手柄控制、信号控制发展为集选控制、并联控制、群控等,电梯可靠性得到很大的提高。
4、电梯的管理功能不断加强,电梯广泛采用微机控制技术,不断满足拥护的使用功能要求。
如紧急停车操作,消防员专用、防捣乱系统等。
5、智能群控管理得到广泛应用。
6、机械传动方面,由于国际上机构加工水平的不断提高,使斜齿传动和行星齿轮传动在电梯上的应用日益广泛,已使电梯的传动形式多样化。
三、可编程逻辑控制器及其工作原理
伴随着半导体技术的发展,PLC(ProguammableLogicController)一可编程逻辑控制器已被广泛地引入到控制系统.由PLC为主的控制连接线路就是PLC系统逻辑线路。
(一)PLC的定义
在1987年,InternationalElectricalCommitteePLC标准草案中,对PLC定义如下:
PLC是属于计算机的范畴,精确的说是一种电子装置,一般是为了工业需要而研制的。
用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。
PLC还应提供多种方便的接口,可以和外设连接,实现功能的改进和扩展。
(二)PLC主要的应用特点
1、可靠性能高
为了防止周围电路对PLC内部电路的影响,我们采用了光电隔离,屏蔽外界电磁电路对PLC的干扰。
为了减少干扰,在各个输入端都安装了R-C滤波器。
采用了开关型电源,其性能优良。
各模块都采用了屏蔽措施,这样可以有效的防止辐射干扰。
严格筛选了所使用的器件。
对不不同的系统,可以灵活的选用CPU,对于比较复杂的系统,可以选择双CPU或者三CPU构成的冗余系统,可以大大提高系统的可靠性。
自动诊断能力强,如果电源或者电路出现非正常状态,系统自动诊断,并作出相应处理,防止恶性事故的发生。
2、丰富的输入输出接口模块
PLC可以和多种外设相连,而外设的情况是多种多样的,因此PLC设有不同的接口,对于不同的外界资源如交流或者直流;强电或者弱电等,PLC都有相关的接口模块与之相对应,如:
按钮、开关、传感器、继电器、电磁线圈、控制阀等。
除了基本模块,它还有人一机对话的接口模块,以提高系统操作性能;同时,为了方便部门办公方便,建立局域网,它还设有通讯联网的接口模块,等等。
3、运用了模块化结构
工业控制的需求是多种多样的,为了方便组成不同功能的控制电路,PLC的内部都采用的模块化结构。
实际操作中,可以根据工业控制的不同要求看,随时任意组合。
例如可编程控制器的处理器,输入/输出的供电等部件,都是采用了模块化设计,设计者可以任意的取舍,方便组装。
4、编程语句简单,操作者容易掌握
对于微电脑控制系统来说,最大的缺陷是编程语言比较专业,需专门学习,而PLC的编程采用的是易学易懂的梯形图形式,主要略加学习,操作者可以熟练的掌握和运用。
5、安装简单而且维修方便
PLC能独立的运行,也就是说,不需要专门的场合,专门的环境。
只要将各种设备与PLC相应的输入输出端相连,就可以直接投入运行,而且为了方便操作者掌握运行状态及故障查找,各模块上都安装了运行和故障指示装置。
(三)PLC的基本结构
可编程控制器从根本上说是属于计算机系列,因为其硬件结构和计算机类似,但是它主要服务于工业控制,它和计算机相比,其编程语盲一更简单易懂,而且可以实现直接编程。
可编程控制器和计算机的硬件组成部分都是由以下几个部分组成的,中央处理单元(CPU)、存储器(ROM/RAM)、输入/输出单元(I/O单元)、编程器、电源等。
如图3-1所示:
图3-1PLC的基本机构
1、中央处理器CPU
CPU在内存中全面读取输入装置的相关数据、状态,充分解释相关指令规定后,从而产生控制输出设备,并响应外部设备的请求以及进行各种内部诊断。
2、存储器
PLC的存储器用来存放程序和数据。
PLC的存储器可以分为两类:
一类是系统程序存储器,主要存放系统管理、监控程序和用户程序编译程序。
这类程序己由厂家固定,用户不能更改。
另一类是用户程
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