仿真电梯检测系统的改造及组态监控设计

仿真电梯检测系统的改造及组态监控设计
摘要:本文针对当前在教学领域使用的仿真电梯为模型在信号采集上所存在的问题提出了改进方案,应用双稳态磁开关实现楼层信息的获取,并采用PLC的并行连接通信方式及力控6.0工业监控组态软件技术实现并行双电梯的控制与电梯的远程动态监控。

关键词:仿真电梯双稳态磁开关力控监控组态
电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用,已成为重要的运输设备之一。

同时与人们的生活紧密相关,随着人们对电梯要求的不断提高,电梯得到了迅速的发展。

本文在改进以往的教学模型在信号采集上与实际电梯之间存在的缺陷,并采用PLC的并行连接通信方式及力控6.0工业监控组态软件技术实现并行双电梯的控制与电梯的远程动态监控方面进行了尝试。

1 井道位置检测系统的设计
以往仿真电梯的电梯轿厢位置检测和电气选层信号由安装在轿厢顶上和曳引轮相连的旋转编码器得到,目的是节省PLC的输入接点,并简化控制的线路,但和实际电梯的控制电路脱离,为了让教学的仿真电梯进一步与实际电梯检测方法一致,本设计中将电梯轿厢位置检测和电气选层信号改由分布在各层的传感器如单簧管、双稳态磁开关来完成,而旋转编码器计算获得的电梯轿厢位置信号用于组态监控中电梯模拟运行控制。

1.1 轿厢平层位置检测
为了检测电梯的到达目标楼层的位置并实现准确平层,采用遮磁板与干簧管感应器的组合方式。

可在轿厢顶部装有两个干簧管式感应器(分别为上、下平层感应器),遮磁板装在轿厢导轨支架上,当电梯轿厢上行,接近预选的层站时,电梯运行速度由快速(额定梯速)变为慢速后继续运行,装在轿厢顶上的上平层感应器先进入遮磁板,此时电梯仍继续慢速上行。

当下平层感应器进入遮磁板后,这时下平层感应器内干簧管触点位置转换,证明电梯已平层,使上行接触器线圈失电,制动器抱闸停车。

1.2 轿厢楼层位置检测
以往是在井道中每一层站安装一个磁感应器,轿厢上安装遮磁板。

当轿厢运行时,遮磁板依次插入各层站磁感应器,并通过PLC采集感应器触点信号,PLC可直接由输入点作为轿厢的楼层位置信号。

这种方法的特点是直观、简便,但由于每层站需使用一个磁感应器,当楼层过高将占用PLC过多的输入点,本设计采用双稳态磁性开关和圆形永久磁铁。

配合使用的方案。

双稳态磁性开关是在干簧管上设置两个极性(S极、N极)相反、磁性较小的磁铁,它使干簧管中的触点维持现有状态,只有受到外界同极性的磁场作用时触点才能吸合,受到异极性磁场作用时触点才断
开。

当电梯轿厢运行时,双稳态磁性开关与固定在井道导轨上磁体架上的一个S极的圆形永久磁铁相遇,在通过双稳态磁性开关中的N极小磁铁时,由于两个相遇磁场相反,磁力削减,这时干簧管触点仍为断开状态,当通过S极小磁铁时,由于磁场方向相同,干簧管触点受磁力影响而吸合(磁力增强所致)。

当这个S极的圆形永久磁铁离开双稳态磁开关后,双稳态磁开关内的触点仍吸合,当外界的S极圆形永久磁铁由右向左与双稳态磁性开关相遇,通过S极小磁铁时,由于磁场方向相同,则保持干簧管吸合,通过N极小磁铁时,其磁场方向相反,磁力降低,使干簧管触点断开,具备了双稳态的功能,即实现了无源的记忆功能。

利用磁保开关的双稳态特性,使得楼层数N与信号采集点X之间的关系变为N=2X,对于4层楼而言只需两个双稳开关并占用PLC的两个输入点即可,楼层越高,越节省资源。

双稳态信息的编码方式将决定圆形磁铁的使用数量,本设计可尽量采用格雷码,以保证相邻楼层的编码仅有一位不同,即仅需一个磁铁使一个磁保开关状态变化。

因而避免了多位同时变化的同步翻转出错问题。

2 电梯通讯及组态监控系统的设计
2.1 双联电梯控制通讯系统硬件结构
控制系统采用三菱FX3U系列PLC作为核心控制器,利用其丰富的基本及功能指令来设计,实现每台电梯具体的控制要求,为实现两台
电梯联动,采用FX3U-485-BD通信控制板并行链接通信方式。

并在两通信控制板之间连接屏蔽电缆。

另外,辆台PLC的输入公共点COM 要连在一起,所有的外召信号要同时输入给两台PLC的输入点。

这样,不管哪一台电梯不能正常运行,另一台电梯都能接受到外召信号,确保其正常运行。

2.2 PLC及组态软件通信及参数设置
PC机为主站(上位机),可多台同型号的PLC为从站,组成简易控制系统网络,既具有PLC控制的优点,也具有计算机在数据处理和监控方面的优势。

采用主从式通讯结构作为系统通讯主体,通讯线路工作方式采用全双工通讯,上位机中的RS-232C异步通讯接口经FX-485PC-IF转换为RS-485接口后与PLC的通讯模块FX-485-DB相连,形成系统通讯的物理通道。

然后利用力控组态软件实现对网络中的PLC运行的组态通讯监控,从而实现通过监控室电脑(主站)跟多台PLC主梯,副梯(从站)进行直接通讯。

其通讯系统框图如图1所示。

3 组态软件远程监控设计
3.1 监控系统的基本组成
本仿真电梯的监控系统平台选用Windos XP操作系统,监控人机界面采用力控(ForceControl6.0)组态监控软件开发。

力控组态软件支持各类现场控制和检测设备,其中包括三菱系列的PLC。

打开力控6.0工程管理器,新建电梯运行监控工程项目,再进入系统的开发环境后,
就可以根据需要为该工程项目建立控制画面,即监控窗口。

现场的门厅呼叫信号、轿厢内选层信号、厢门开关信号等电梯的运行信息可直接通过PLC的开关量输入接口输入PLC, 轿厢位置和运行方向信号由旋转编码器的A、B脉冲通过PLC的内置高速计数器(C252等)或高速计数模块来获取,PLC一方面可以直接由用户程序分析处理现场后向输出接口发出控制信号形成闭环控制;另一方面通过FX-485PC-IF转换器将现场信息传送给上位机的组态监控软件。

3.2 可视化监控画面的设计
在组态窗口中选择适当的串口通讯设备,添加三菱FX3U PLC选项,正确设置其属性,正确设置组态软件中数据变量设备通道的连接,即可实现PLC与组态软件的通讯。

在力控组态软件的用户窗口中,制作各种图形控件(图元、图符和动画构件),正确的设置各个控件的属性及其和现场设备的动画联接,各控件将按照真实的情况动作,从而实现检验和测试PLC控制系统对电梯的运行状态的控制效果。

3.3 现场动作脚本的编程与调试
为了使监控画面的图形控件的动画效果更加逼真,对某些细节可采用对变量进行动作脚步编程,如:轿厢门的开启,将门控件与水平移动变量K2动画链接后,正确设置“变化值”和“移动像素值”,点击杂项
中的“一般性动作”键,即可进入脚本编辑器,选择“运行中周期执行”,编辑如下脚本:
IF ERCENG.PV&kqd.PV==1 THEN k2=k2+1;
ENDIF
IF ERCENG.PV&GQD.PV==1 THEN k2=k2-1
ENDIF
IF ERCENG.PV&GMXW.PV==1 THEN k2=0
ENDIF
就可实现各楼层开门和关门的动画效果了。

也可在导航栏工程项目下点击“动作”下拉菜单“应用程序动作”,双击进入脚本编辑器。

编写的脚本程序必须进行反复的调试、运行,达到与现场同步。

4 结论
本课题应用无源双稳态磁性开关实现了电梯楼层检测,使改造后的仿真电梯的信号检测系统将更加接近实际电梯,应用PLC和工业组态监控技术、并行通信技术实现现场数据采集和电梯远程监控,为当前培训现代化的电梯安装和维修专业人员这一重要的工作,提供了更加适应培训需求的仿真电梯模型。

参考文献
[1]李秧耕,何乔治,何峰峰.电梯基本原理及安装维修全书[M].机械工业出版社,2001.
[2]力控ForceControl 6.0开发手册[Z].北京三维力控科技有限公司.。