电梯轿厢内指示灯

前言

可编程控制系统（PLC）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作系统。它采用一种可编程的存储器，可执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术运算等操作指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。

电梯是一种起重运输设备，广泛的应用于高层住宅，大型公共建筑，工厂仓库等场所，节省了人力和时间，提高了工作效率。影响的质量好坏的重要因数是它的控制系统。传统的电梯自动控制由继电器——接触器进行控制，其缺点是触点多，接线复杂，故障率高，可靠性差，维护工作量大，而采用PLC组成的控制系统很好的解决了上述问题，它工作可靠性高，灵活性好，通用性高，编程简单，使用方便，而且它的抗干扰能力远远强于传统电梯的，它使电梯的运行更加安全，方便。本文主要通过提出电梯系统的基本功能要求，为实现这几种功能，我从硬件和软件两个方面入手，硬件方面，主要从ＰＬＣ的选型，内存容量计算，PLC 输入输出地址的分配和硬件的设计和选型方面考虑；软件方面，由于整个系统的程序设计相当复杂，为了便于设计，基于系统不同的功能要求，我将系统划分为电梯开门控制、电梯到层指示、层呼叫指示灯控制、箱内指令指示控制和电梯方向选择、启动控制、过载指示、限位保护等基本模块。系统功能划分有利于简化设计思想，提高设计效率。完成硬件和软件部分的设计，整体工程就完成了绝大部分，此后还需要程序的反复验证，现场调试，系统安装等等。鉴于本人水平有限，若有不足之处还望指正。

二、电梯功能的基本要求和基本构件

设计的电梯为8层运输装置，设计总体高为24米，每层高2.5米。它的电器控制系统由PLC，变频器，曳引电动机，门动电动机，安全装置，井道装置，交响操作盘，厅外操作盘，层楼指示灯等组成。

电梯控制系统主要的控制要求如下所示：

1：电梯的主拖动系统，有快车、慢、三个慢速以及上行和下行等主要功能。

2：外乎内选系统，外部呼叫信号和指示以及轿箱内选和指示系统。

3：平层换速系统，外部呼叫信号和到达楼层指定之前，切换为慢速并到达平层位置停车。

4：轿厢状态指示系统，随时显示轿厢所在位置。

5：开关门控制系统，控制电梯平层开门、关门行车等。

6：安全保护系统，有上下限位等功能。

实现这些功能需要如下器件：一台用于拽东电梯上升下降的星-三角启动的笼型电动机，一台用于控制轿箱门开关的小电机，用于频繁地接通和分断交直流主回路和大容量控制回路的接触器，用于显示电梯运行状态和指令召唤的指示灯等等。

三、电梯控制系统硬件设计

（一）PLC型号选择

PLC的种类非常繁多，不同种类之间的功能设置差异很大，这既给PLC机型的挑选提供了十分广阔的空间，同时也带来了一定的难度。机型选择的基本原则应是在功能满足要求的前提下，力争最好的性价比，并有一定的升级空间。

考虑到本次设计的电梯系统只有8层，且开关量居多，模拟量较少；对于开关量控制为主的系统而言，一般PLC的响应速度足以满足控制的要求，在小型PLC中整体式比模块式的价格便宜，体积也小，但是在设计活动中，经常碰到一些估计的指标，在设计活动中需要进行局部调整，另外模块式PLC排除故障所需时间短；我们估算输入输出接口比较多；由于考虑到本次设计的电梯系统只有4层，考虑到工厂造价，我们采用离线编程的方式，以减小软硬件的开销。

根据PLC I/O节点使用原则，即留出20%---30%的I/O点以做扩展时使用，8层电梯有56个输入信号，34个输出信号，本系统选用PLC 型号为三菱FX2----128MR，这种机型的I/O点数分别为90，其编辑指令超过1000条，有2000-2500步的程序内存，并配有相应的编程软件MEDOC，不但可通过手持编辑器对其编辑，而且还可以通过计算机对其进行编辑。

（二）内存容量估计

用户的程序和数据都保存在内存之中，对所需的内存容量要有一个估算，估计的太小则会造成编程和使用的困难，估计得太大又会浪费资源。我们一般会从下面几个因数来估计内存大小：

1．内存利用率

所谓内存利用率，就是一个程序段中的节点数与存放该程序段所代表的机器码所需内存字数的比值。对于同一个程序而言，高利用率可以降低内存的使用量，还可以缩短扫描时间，提高系统的响应速度。2．开关量输入和输出的点数

一般系统中，开关量输入与输出的比为8:7，根据经验公式，可以算出所需内存的字数：

所需内存字数=开关量（输入+输出）总点数*10=900

3．模拟量输入和输出的点数

对于模拟量的处理需要用到数字传送和运算的功能，这部分指令的内存利用率比较低，因此需要更多的内存容量。

4．输入输出模块和电源的选择

PLC输入模块的功能主要是检测来自现场设备的输入信号，并将其转换成PLC内部可处理的电平信号。输入模块的类型选用交流形式的，由于信号的传送距离比较近，信号选用低电压形式，从可靠性角度考虑，我选用24v作为电平信号电压。

PLC输出模块的功能主要是将内部输出电平，在输出前转换为可匹配外部负载设备的控制信号。晶闸管输出模块比较适合于开关频率高，电感性和低功率因数的负载设备，因此我们选用晶闸管输出模块。

电梯系统的曳引电机的工作电压选用交流220v,轿箱门开关控制电机的工作电压我们选用交流220v，指示灯工作电压都选用24v。

（三）PLC I/O口地址分配

如上图一为输入信号地址分配

图一：输入信号的I/O地址分配

图二：输出接口的地址分配

（四）PLC输入输出接线示意图

PLC的输入输出模块与外部用户设备的接线方式分为汇点式和分割式，两种方式的区别在于：选用汇点式接法的系统使用的电源电压唯一，而选用分割式接法的系统电源电压不唯一。根据系统的实际情况，输入输出模块与外部设备的接线形式均，具体接法如下图三示：

图四

（五）硬件的设计和选择

这里所选择的硬件设备主要指的是主副回路的设备选择主要是一下设备的选型：

A：曳引电动机：电梯的种类多种多样，按拖动系统来分有交流单速/交流双速拖动电梯、交流调压调速电梯等等。在此次设计中，将采用交流双速电机作为曳引电机，它的优点是简单，经济，更重要的是舒适感好。

B：备用电机的选择：备用电机只要选择和曳引电机一样的型号即可。

C：门电机：只要满足功率要求，门电机选用一般三相异步电动机即可。如图中所示电动机的正反转来实现门的开关，采用星角降压启动，KS为速度继电器，用来对开关门到头时制动，防止轿，厅门的损坏。

基于以上考虑，部分硬件的选择结果如下：

曳引电机型号：YDDL160L-6/8

额定功率：11KW

额定电压：380V

额定电流：23A

功率因数：0.83

备用曳引电机选型通上

门电动机型号：Y100L-2