电梯模型教学教案

《电梯模型》

教学目的：

1．使同学掌握电梯模型的硬件结构，对PLC的硬件设计方法具有一定的掌握。

2．使同学们掌握大型PLC程序的编制、调试方法。

3．使同学们掌握较复杂的PLC控制设备软件和硬件结合的设计、调试方法。

4．使同学们掌握PLC控制变频器进行交流调速的方法。

5．使同学们掌握PLC与触摸屏连接控制的方法。

6．使同学们掌握多台PLC之间利用PC-LINK技术进行数据交换的方法。

7．进一步巩固PLC中高速计数器的使用。

教学对象：2012年维修电工技师培训班

教学时间：2周

教学方式：理论讲解、实践动手、随堂指导、故障模拟

教学重点：PLC控制系统中软件与硬件结合的设计、调试方法

教学难点：

1．电梯的控制要求

2．触摸屏与PLC的连接以及控制

3．变频器与PLC的连接以及控制

4．多台PLC的PC-LINK数据交换技术

第一部分电梯的控制要求

利用PLC控制电梯是一种比较成熟的技术，在实际应用中有很广阔的市场。实际应用的电梯比较复杂，包括电气控制和机械方面，电梯模型主要是模拟实际电梯中的大部分电气控制。具体的电梯控制模型控制要求如下:

一、电梯具有两种运行模式：自动模式和手动模式（也叫消防模式）。

二、在手动模式（消防模式）下，电梯轿厢可以实现上行、下行、开门、关门等动作，并且可以随时停止，随时开关门。

三、在自动模式下，电梯的控制比较复杂，具体如下：

1．当由手动模式改为自动模式或者电梯在自动模式下通电时,电梯关闭轿厢门，然后自动下降，返回下基准位置进行原点定位。在此过程中，不响应任何呼叫信号。到达基准位置后，电梯可以接受呼叫信号，进入正常运行阶段。

2．当有外呼梯信号到来时，电梯去对应的楼层响应该呼梯信号。电梯轿厢响应某一个请求信号时，首先自动开门。如果有人按下关门按钮，轿厢将关门。如果没有人按下关门按钮，电梯轿厢门将延时一段时间后自动关门。

3．当有内呼梯信号到来时，电梯去对应的楼层响应该呼梯信号。

4．在电梯运行过程中，只响应经过楼层同方向的外呼梯信号，不响应经过楼层反向外呼梯信号。但如果某反向外呼梯信号前方再无其他内呼梯、外呼梯信号，则电梯响应该外呼梯信号。例如：电梯轿厢在一楼，将要运行到三楼，在此过程中可以响应二层向上外呼梯信号，但不响应二层向下外呼梯信号。同时,如果电梯到达三层,如果四层没有任何呼梯信号,

则电梯可以响应三层向下外呼梯信号。否则,电梯将继续运行至四楼，然后向下运行响应三层向下外呼梯信号。

5．电梯应当具有最远反向外呼梯响应功能。例如：电梯轿厢在一楼。而同时有二层向下外呼梯。三层向下外呼梯。四层向下外呼梯信号到来。则电梯先去四楼响应四层向下外呼梯信号。

6．电梯未平层或运行时，开门按钮、关门按钮均不起作用。平层且电梯停止运行后，按开门按钮轿厢门打开，按关门按钮轿厢门关闭。

7．电梯具有显示现在轿厢所处于的楼层以及电梯轿厢运行方向的能力，方便乘客。

8．电梯运行具有加速和减速控制。当电梯开始运行时，从某一个较低的初始速度开始加速，直到最高速度。当电梯将要接近一个需要停下来的楼层时，从最高速度进行减速，最后以一个较低的速度平层。楼层和平层检测采用旋转编码器累计脉冲计数来实现。

第二部分硬件系统

电梯模型的硬件部分主要由两台PLC、变频器、触摸屏、电梯轿厢、电梯本体等构成。

电梯控制中，主要有2种运动控制，一个是电梯轿厢的开关门控制，采用的是直流电动机驱动；另一个是电梯轿厢在电梯井道里的运动，用PLC的PWM脉冲输出功能驱动变频器，由变频器控制交流电动机的速度来实现。

电梯的硬件构成采用了模块化结构，每三层电梯由一台PLC控制。如果一台电梯有六层，那么就有两台PLC参与控制。两台PLC之间采用了PC—LINK的网络连接进行数据交换，六层电梯的电梯结构示意图如图1-1所示。

其外部电气原理接线如图1-2所示，其主要分为两部分：主PLC外部电气接线以及从PLC外部电气接线。其中主PLC主要负责的输入输出信号如表1-1所示，从PLC主要负责的输入输出信号如表1-2所示。

表1-1 主PLC输入输出信号

表1-2 从PLC输入输出信号

图1 电梯结构示意图

1—变频电动机2—编码器3—触摸屏4—PLC主机

5—按钮6—轿厢7—变频器8—控制柜

第三部分控制程序

六层电梯的控制是由两台PLC来控制的，分别称为主PLC和从PLC，两台PLC中均有控制程序。其中从PLC的程序主要是负责外部信号的采集和驱动部分外部信号，还有就是控制与之相连接的触摸屏GT10显示的画面。而主PLC是主要的控制装置，它要对部分外部信号进行采集，驱动外部负载，判断电梯的运行方向以及轿厢开关门等等，所以程序较为复杂，下边具体说明。

一、从PLC控制程序

从PLC主要是负责-1层到2层的外部呼叫信号采集以及这三层呼叫信号的锁定，还有就是控制电梯轿厢的开门与关门并且将门是否打开或关闭的信号（由专门的限位开关来检测）、电梯轿厢门是否安全（由一对光电传感开关组成）传送给PLC，并且要负责触摸屏GT10所显示的画面。

1．本地输入继电器信号送入LINK继电器

2．LINK继电器数据送到本地输出继电器

3．控制触摸屏GT10显示画面

触摸屏GT10显示的画面是由与其相连接的PLC的数据寄存器DT0中的数据来决定的，一台GT10可以存储256幅画面，标记为十六进制数0-FF，PLC中的数据寄存器DT0中的数据是多少，就显示那一幅画面。目前与从PLC连接的触摸屏里面保存了2幅画面，分别是手动控制画面和自动控制画面，其中自动控制画面的编号是0，手动控制画面的编号是1。

二、主PLC控制程序

电梯控制程序按PC-LINK数据交换部分，手动控制程序部分，自动复位控制程序，呼梯信号锁定与清除程序，平层判断控制程序，电梯轿厢开、关门控制程序，电梯轿厢运行方向控制程序，电梯轿厢加、减速控制程序等八部分进行介绍。

1．PC-LINK数据交换部分

本地数据送入PC-LINK单元控制程序如图1-11a所示。PC-LINK单元送入本地数据控制程序如图1-11b所示。

a）本地数据送入PC-LINK单元控制程序