PLC在电梯控制上的应用

摘 要：可编程序控制器(PLC)是在继电控制和计算机控制的基础上发展起来的,它实质上是一种工业控制用的专用计算机.本文主要选用FX2N系列PLC来完成4层楼电梯的控制,控制对象为含控制电梯的指令信号的登记、记忆及消除,召唤信号的登记、记忆及消除,选层定向和反向截梯.

关 键 词：可编程序控制器（PLC）　电梯控制

电梯自1889年出现,经历了不同的发展阶段.从电力拖动的升降机发展到以计算机、群控和集成块为其特征的电梯技术.我国的电梯起步较晚,直到20世纪80年代,调速和控制才开始转向电脑控制,实现无触点控制,并开始研究变频变压（VVVF）交流调速.

电梯未来是向着速度更快、功能更全发展,速度可达12.5m／s,电梯内有闭路电视,语音报站、远程控制、消防联动等.

一、电梯电路中的主要电器部件

1.操纵盘

操纵盘安装在电梯轿厢内靠门的轿壁上,外面仅露出操纵盘面,盘面上装有根据本电梯设有的运行功能按钮和开关.简要介绍如下：

（1）运行方式开关.用于控制电梯运行与停止的开关（也称急停开关）、选择正常运行与检修运行的开关、选择有司机与无司机操纵方式的开关.

（2）选层开关.操纵盘上装有与电梯停站层数相对应的选层按钮,当按下欲去层楼的按钮后,该指令被登记,相应的指示灯亮,当电梯到达预选的层楼时,相应的指令被消除,指示灯也就熄灭,未到达的预选楼层按钮内的指示灯仍然亮,直到完成指令之后方熄灭.

（3）方向按钮.电梯在有司机状态下,该按钮的作用是确定运行方向及启动运行.

（4）开关门按钮.其作用是控制电梯轿门开闭（厅门随之开闭）.

（5）检修运行开关.也称慢速运行开关,是供电梯检修时使用.

（6）按钮.当电梯在运行中突然发生故障停车,而电梯司机或乘客又无法从轿厢中出来时可以按下该按钮,通知维修人员及时援救轿厢内的电梯司机及乘客.

（7）直驶按钮（或开关）.在有司机状态下,按下这个按钮,电梯只按照轿厢内指令停层,而不响应外呼信号.

（8）风扇开关.控制轿厢通风设备的开关.

（9）召唤蜂鸣器.电梯在有司机状态下,当有人按下厅外召唤按钮,操纵盘上的蜂鸣器发出声音,提醒司机及时应答.

（10）召唤楼层和召唤方向指示灯.在选层按钮旁边或在操纵盘上方,装有召唤楼层和召唤方向指示灯.当有人按下厅外召唤按钮,控制系统使相应召唤楼层和召唤方向指示灯亮,提醒轿内司机.当电梯轿厢应答到位时,指示灯熄灭.

（11）照明开关.用于控制轿厢内照明设施.其电源不受电梯电源控制,当电梯故障或检修停电时,轿厢内仍有正常照明.

2.楼层指示器（指示灯）

电梯层楼指示器用于指示电梯目前所在的位置及运行方向.通常电梯层楼指示器有：电梯上下运行方向指示灯和层楼指示灯,以及到站钟等.

层楼指示灯的种类层楼指示灯一般采用信号灯和数码管两种.

（1）信号灯：在层楼指示器上装有和运行层楼相对应的信号灯,每个信号灯外都有数字表示.当电梯轿厢运行进入某层,该层的层楼指示灯就亮,离开某层后,则该层的层楼指示灯就灭,指示轿厢目前所在的位置.同理,根据电梯选定方向,通常用“▲”表示上行、“▼”表示下行.

（2）数码管：数码管层楼指示灯,一般在微机控制的电梯上使用,层楼指示灯上有译码器和驱动电路,显示轿厢位置.

（3）无层灯的层楼指示器：有的电梯,除一层（基站）厅门用装有数码管的层楼指示器外,其他层楼厅门用只有上、下方向指示灯和到站钟,而无数码管显示的无层灯层楼指示器.

3.呼梯按钮盒

呼梯按钮盒是给厅外乘用人员提供召唤电梯的装置.在下端站只装一个上行呼梯按钮,上端站只装一个下行呼梯按钮,其余的层站根据电梯功能,有装上呼和下呼两个按钮（全集选）,也有仅装一个下呼梯按钮（下集选）,各按钮内均装有指示灯.当按下向上或向下按钮时,相应的指示灯立即亮.当电梯到达某一层站时,该层顺向呼梯指示灯就灭.

4.检修开关盒

通常在电梯机房控制柜、轿厢内与轿厢顶,设有电梯检修开关盒,盒内一般有检修开关、急停按钮以及慢上、慢下按钮.轿顶检修开关盒还装有电源插座、照明灯及其开关等.

5.平层装置

平层装置由安装在轿顶上的传感器和井道内的平层桥组成.平层装置完成电梯减速后的停站和抱闸的控制.有遮磁板与干簧管感应器平层装置、圆形永久磁铁与双稳态开关平层装置.

6.选层器

它模拟电梯轿厢运行状态,及时向控制系统发出所需要的信号.其主要功能是：根据登记的内选与外呼信号盒轿厢的位置关系,确定运行方向；当电梯将要到达所需停站的楼层时,给曳引电动机减速信号,使其换速；当平层停车后,消去已应答的呼梯信号并指示轿厢位置.

7.电气控制柜

电梯电路中的绝大部分的电器、电子元器件集中装在电器控制柜中,其主要作用是完成对电梯电力拖动系统的控制,从而实现对电梯功能的控制.

8.安全保护系统

安全保护系统由限速器、安全钳、缓冲器、端站保护装置组成,以保证电梯的安全运行.端站保护开关装置由强迫减速开关、上下限位开关、极限开关组成.当电梯在两个端站不能减速或者有超越上下端站及轿厢或对重蹲底时,保护装置强迫电梯减速、停驶并断掉电源,保护电梯正常的安全远行.

9.电梯的安全装置

（1）电磁制动器.装于曳引电动机轴上,一般采用直流电磁制动器,启动时通电松闸,停层后断电上闸.

（2）强迫减速开关.其分别装于井道的顶部和底部.当轿厢驶过端站换速位置而未减速时,轿厢上的撞块就触动此开关,通过电气传动控制装置,使电动机强迫减速,安装位置在端站减速点之后.对于单层不能达到满速的快、高速梯,要分设单层和多层强迫减速开关,以保证正常运行时不会误动作.

（3）限位开关.当轿厢经过端站平层位置后仍未停车,此限位开关立即动作,切断电源并上闸,强迫停车.
（4）行程极限开关.当限位开关不起作用,轿厢经过端站300～400mm时,此开关动作,作第二次强迫停车.

（5）急停按钮.装于轿厢司机操作盘上,发生异常情况时,按此按钮,切断电动机电源,电磁制动器制动,电梯紧急停车.

（6）直流曳引电动机欠磁保护.当直流电动机磁场电流因故变小时,磁场电流欠流继电器动作,使电梯不能启动；如电梯正在运行,则切断控制电路,使电梯立即停车.

（7）超速保护电路.当电梯运行速度超过额定速度l0％时,测速发电机的反馈电压升高使超速继电器动作,立即停车.

（8）测速发电机断带保护.电梯的测速发电机一般由皮带传动,当皮带断裂时,速度反馈消失,电梯将骤然升速或飞车,此时下落的测速发电机将触动开关使电梯立即停车上闸.

（9）电枢过电流保护.

（10）电动机长期过载.热继电器保护.

（11）超载开关.置于轿厢底部钢架上,当超载时,轿底地板下降,压开关动作,电梯不能关门运行.在高级电梯中用压磁开关给出此信号.

（12）关门安全开关.常见的是装于轿厢门边的安全触板．在关门过程中如安全触板碰到乘客时,发出信号,门电机停止关门,反向开门,延时后更新关门、此外目前规定要另设不触及乘客的光电开关,或红外线开关、电容开关等.

（13）厅门开关.每个厅门都装有门锁开关(即钩子锁).仅当厅门关上,钩子搭好后才能允许电梯启动；在运行中如出现厅门开关断开,电梯亦立即停车.

（14）安全窗开关.安全窗是为乘客在层间停车时离开轿厢的机械安全装置,当乘客从安全窗出轿厢时,不准电梯启动、远行.

（15）钢带轮的断带开关.

（16）限速器开关.限速器主要是用来防止对载重过轻、控制系统故障,且电磁制动器失灵时造成轿厢快速下落故障.当超速130％,开关动作,断电抱闸.

（17）选层器.相应的端站位置也设有限位开关

二、电梯信号控制系统的典型电路

1.轿厢内指令信号的登记与消除

轿厢内操作箱上对应每一层楼设一个带灯的按钮,也称指令按钮.乘客按下要去层站的指令按钮,按钮灯便亮,即轿厢内指令登记.电梯运行到达目的层站后,该指令被消除,对应的按钮灯熄灭.两种指令信号的登记、记忆及消除电路原理介绍如下：

（1）串联式指令信号的登记、记忆及消除电路,见图1.iSB为第i层的指令按钮.按下iSB,对应的指令继电器iK吸合,并由iK（6,12）触点使iK自保持,使按钮灯亮.当电梯到达第i层时,该层层楼继电器iKAF吸合,其常闭触点iKAF（13,14）断开,使iK释放,指令信号消除,按钮灯熄灭.

图1　串联式呼梯登记记忆及消除电路示意图

（2）并联式指令信号的登记、记忆及消除电路并联式电路的消号是当电梯到达指令信号层楼时,依靠该层的层楼继电器常开触点并联于指令继电器线圈的两端,即经限流电阻把指令继电器线圈短接,从而使指令信号继电器释放消号.但消号必须在电梯即将到达该层而发出减速信号后（即快速运行接触器KMK释放,其常闭触点导通）方可实现.

2.厅外召唤信号的登记、记忆与消除

（1）该电路不仅起着各层楼厅外召唤信号的登记、记忆与消除,而且还起着无司机状态时的“本层厅外开门”功能.

（2）各个层楼的厅外召唤信号的消除是与电梯运行方向有关.当登记的某一召唤信号与电梯运行方向一致时,则电梯在该层发出减速信号（快车接触器KMK释放）后才能消号.而与电梯运行方向相反的厅外召唤信号则予以保留,不消号.这一点是与轿内指令信号消除的最主要区别.

（3）当两台或三台电梯并联控制时,则某一台电梯先应答某层的厅外召唤信号（与电梯运行方向一致）,这台电梯在该层即可发出减速信号,而后自动消除该层的顺向召唤信号.而另一台（或两台）电梯在该层不再发出减速信号和停车.

3.指层电路

电梯一般都配有层楼指示器,以便指示电梯所在位置.

（1）电梯轿厢层楼位置信号的获取.由机械选层器获得,利用机械选层器的动、静触点的通断取得或消除层楼位置信号.

对于无机械选层器的电梯,采用安装在轿厢上的遮磁板经过装在井道上每层一个的感应器获得.电梯轿厢经过某层时,遮磁板使该层感应器动作,相应的层楼感应器继电器1KF～5KF吸合,发出层楼信号,但是1KF～5KF不能得到连续的信号,必须附加层楼继电器1KAF～5KAF才能获得连续的层楼信号,见图2.

其工作原理是：当电梯在第一层时,层楼感应器1S触点闭合使1KF吸合,其常开触点1KF（3、8）使1KAF吸合,并由1KAF（1、2）自保持.电梯上行到第二层时,2S触点闭合使2KF吸合,其常开触点2KF（3、8）使2KAF（1、2）自保持,同时2KF的常闭触点2KF（2、8）断开,使1KAF释放.电梯上行以此类推.此电路具有一定的规律性,电梯下行的原理与此相同.

图2　用感应器取得楼层信号

（2）层楼指示器.电梯轿厢内和厅门口均设有指层灯或数码管显示的层楼指示器.