基于PLC的电梯控制系统的实施-翻译中文

1、国际电子与计算机科学工程学报ISSN - 2277-1956基于PLC的电梯控制系统的实施Sandar Htay , Su Su Yi Mon 缅甸曼德勒技术大学（MTU）电子工程系摘要 - 本文介绍了基于可编程逻辑控制器的电梯控制系统。 电梯是电子控制模块在自动化应用中的重要方面之一。 现在，缅甸是一个发展中国家，缅甸的高层建筑大量的增加。 本文主要论述如何使用可编程逻辑控制器来控制电路和建立电梯模型。 霍尔效应传感器用于电梯位置。 直流电机用于控制上下运动的电梯轿厢。 按钮用于呼叫电梯轿厢。 电梯位置通过使用单元显示。 在本文中，Auto Station软件梯形图逻辑程序用于四层控制系统。

2、关键词：WPLC，电梯设计，霍尔效应传感器，直流电机，梯形图逻辑。一.引言  对于居住在城市中的大多数人来说，电梯已经成为他们日常生活的一个组成部分。 简单地说，电梯是提升或降低机构，设计成运载乘客或货物，并且配备有轿厢和平台，它们通常在固定导轨中移动并且提供两个或更多个电梯平台。  液压和绳索电梯是目前使用的两种类型的电梯。对于特定项目选择电动牵引传动或液压传动主要考虑的是楼层的数量，建筑物的高度，待运输的人数，乘客的期望候车时间和使用频率。  该项目是使用可编程逻辑控制器设计和构造电梯。 霍尔效应传感器用来知道电梯的位置。 液压和绳索电梯是目前使用的两种类型的

3、电梯。电梯在许多多层次的结构中很普遍。二相关工作 在文献9中，作者解释说，采用了一种大约具有PLC的小型电梯模型控制器设计，使用基于GE FANUC Versamax PLC的梯形图语言。这种梯形图逻辑通过使用VersaPro实现。在这种控制设计技术中，使用光敏电阻器（LDR）感知电梯楼层.GE FANUC Versamax PLC具有64k字节的可配置内存。作者提供了用于提高电梯系统质量的方法，开发和推动了使用设置并增加了电梯的可靠性。作者还提到实现高速九相永磁同步电机控制系统。在10中，作者提到制作无线模块来实现用户信息的传输。采用PLC控制系统且PLC与无线模块之间的串行通讯模式为采用S

4、I4432收发器，用单片机和PLC来修改施工控制系统。施工升降机的控制系统由PLC，无线呼叫设备和无线网络组成主机收发器。电梯控制系统可以基于呼叫信息确定下一个行进方向当前操作自动，实现无人值守操作。在11中，作者描述了应用图表的建模，设计和实现电梯系统，其系统行为涉及聚集状态描述的复杂性和强加基本控制政策。基于电梯的运行流程，他们通过查看电梯的固有分层结构导出相关的状态图模型。这项研究得到了部分资助NSC90-2213-E-011-020和NSC90-2212-E-014-023，由国家科学技术委员会，中华人民共和国，台湾。三可编程逻辑控制器第一个可编程逻辑控制器，PLC由通用汽车公司的一组

5、工程师在1968年开发出来的。它是在该公司寻找替代复杂继电器控制系统的替代品时被开发的。术语“可编程逻辑控制器”由EN 61131-1定义为数字操作电子系统其使用可编程存储器用于内部存储面向用户的指令以实现具体的功能诸如逻辑，顺序，定时，计数和算术等，以通过数字或模拟输入进行控制并输出，各种机器或过程。A.梯形图编程算法 可编程逻辑控制器，PLC中有许多类型的编程语言。语言是通常固定为梯形图逻辑（LD），顺序功能块（SFC），功能块图（FBD）和结构文本（ST）。 PLC的通用程序语言是梯形图。B.梯形逻辑梯形图是在第二次世界大战期间开发的自动控制图语言。梯形逻辑是可编程逻辑控制器的主要编程语

6、言。由于PLC被开发用于替换继电器逻辑控制系统，初始语言非常类似于用来记录文件继电器逻辑，这种情况是很自然的。通过使用这种方法，早期使用PLC的工程师和技术人员不需要为了了解程序而重新培训。为了引入梯形逻辑，简单的开关电路被转换为继电器逻辑然后到PLC梯形逻辑。任何控制任务修改都是通过改变程序来完成的。这就是为什么使用的PLC优于工业控制中的传统硬接线电路。中央处理器输入输出程序图1. PLC构架将结果发送到输出点从外部读取输入状态循环执行图2.梯形图算法在传统梯形图的图表中，如果X0，X1，X4和X6处于ON状态，其他都处于OFF状态条件下，输出点Y0将处于ON状态，如图2中的虚线所示。C.

7、梯形图软件包  Invt Auto-Control Technology发布的AutoStation安装包是一个可执行程序，主界面包括了7个部分：菜单，工具栏，项目管理器窗口，指令树窗口，信息窗口，状态栏和操作区。图3.Auto Station主界面四建议系统  为了设计一个控制电路，将其分成用于其特定任务或控制的若干单元或模块其首先可以被独立地测试或实现，然后组合在一起。基于PLC的基础电梯控制可分为三大类。第一是楼层，第二是PLC控制器，最后是电梯。基于PLC的电梯控制系统的框图如图4所示。完成基于PLC的控制系统的设计，这个设计采用六大部分：PLC控制器，直流电机驱动

8、器，按钮，液位传感器，显示单元和电梯。液位传感器常用于知道电梯的位置和推动力。按钮用于通过用户请求输入。显示单元将显示楼层数。 PLC比较用户请求和按钮以驱动电梯电机向上或向下。当用户请求是大于传感器值，电机将上升，小于传感器值，它将下降。当两个值相等，电机必须停止。门电机提升电机显示单元液位传感器按钮直流电动机驱动电路驱动电路直流电动机驱动电路驱动电路接口电路图4.基于PLC的电梯控制系统框图 这种设计可以分为几个单元或模块。它们是传感器单元，处理单元和电源单元。在设计中使用一些设备和组件来实现每个单元。 这些设备用于此系统如下：1）电源单元2）霍尔效应传感器3）IVC1 1410MAT P

9、LC控制器4）H桥直流电机5）按钮6）显示单元7）电梯A.电源单元 直流电源单元是现代电子设备中的关键部件，因为它们需要各种直流电电压。电源的目的是为主电源提供所需的电压电量。B.霍尔效应传感器的描述霍尔效应传感器是响应于磁场而改变其输出电压的换能器。霍尔效应传感器用于接近，定位，速度检测和电流检测。在其最简单的形式中，传感器作为模拟换能器，直接返回电压。可以使用霍尔效应传感器进行测量不中断电路的电流。通常，它允许设备有电路组合数字（开/关）模式，并且可以被称为开关。它通常用于计时车轮和轴的速度，如关于内燃机点火正时，转速计和防抱死制动系统。它基本上由薄的矩形p型半导体材料组成。典型的霍尔效应

10、传感器具有三根导线或端子;一个用于接地，一个用于电源或参考电压，一个用于输出。要产生输出信号，必须是提供5至12 V的电压。有许多不同类型的磁铁运动，如正面，侧向，推挽和推送检测。图5.（a）听觉检测（b）霍尔效应如何工作C. IVC1 1410MA TPLC控制器的特点本研究中使用的可编程控制器PLC是IVC1如图6所示，PORT0和PORT1用于通信。 PORT0为RS232，使用Mini DIN8插座，而PORT1为RS485或RS232。 总线插座用于连接扩展模块。 模式选择开关可以设置为ON或OFF。电源端子输入端子系统状态指示灯模式选择开关扩展端口输出状态指示灯输出端子端口0端口1

11、输入状态指示灯可变模拟电位器图6. IVC1系列基本模块的结构D. H桥直流电机直流电动机的双向控制需要一个称为H桥的电路。以其示意图命名的H桥能够使电流沿任一方向通过电动机绕组。在该系统中选择H桥拓扑。使用BJT的H桥配置如图7所示。它被称为“H桥”，因为它看起来像一个H字母。 H桥是使电动机能够向前或向后运行的电子电路。它主要用于电梯的电机控制。它可作为集成电路使用，或者可以由用于特定设计的单独组件构建。在该系统中，具有H桥驱动器电路的DC电机用于将电梯轿厢推进到下一位置。电动机可以提供两个方向：顺时针（CW）方向和逆时针（CCW）方向。该电路使用四个晶体管用于正向和反向方向。操作如下。为

12、了旋转DC电动机，使用四个晶体管。当晶体管Q1和Q4导通，其他晶体管关断，电机两端施加正电压，电机将顺时针旋转。当晶体管Q2和Q3导通且其它晶体管截止时，电动机两端的电压将为负，允许电动机逆时针操作。在直流电机中，顺时针方向为顺时针方向，逆时针方向为低电平。图7. H桥直流电机电路 这里使用的电机是H型直流电动机。 基于设计规范，通过简单的计算来计算电机的输出功率和输出转矩。 功率和扭矩的计算如下：空舱重量= 100公斤配重= 100kg8人，65kg = 520kg对于恒速运行1m / s = 60m / 1min使用等式（1），（2），（3），（4）和（5）计算功率，功，力和扭矩。功率=工

13、作/时间（1）工作=力x距离（2）力，F = mg（3）功率=力x距离/时间所以，Power =力x velocity（4）F = 520×9.8 = 5096NP = 5096×1m / s = 5096W1hp = 745W5096 W = 6.84马力（约7hp或5215W）转速= 1500rpm电动机的转矩可以通过使用等式（5）电机转矩（Nm） =功率/2（5） =5215/(2*1500) =5215/9424.778=0.54Nm五仿真结果 电梯位置控制的模拟是用自动站执行的，以便知道其性能控制器.AutoStationsoftware平台用于执行实验。 配备了

14、用于实验的PLC与IVC1-1410MAT可编程逻辑控制器。在该系统中，梯形图程序必须通过下载梯形软件在PLC控制器中运行。还需要基本要求;1）PLC2）编程设备（个人计算机）3）连接器电缆4）编程软件A. PLC控制器的规格   已选择具有Auto Station软件的IVC1 1410MAT可编程逻辑控制器用于开发并且梯形逻辑被下载到PLC中。 对于电梯的工作模式，必须按照各种逻辑开发不同的操作，并在下面讨论。表1 IVC1 1410MAT器件的规格数字I / O点14输入/ 10输出总数支持的I / O点24最大数量特殊模块4高速脉冲输出2×100kHz（仅

15、用于晶体管输出）单相计数通道6：2（50kHz）+ 4（10kHz）最大 总高速频率计数器60kHz用户程序24kByte定时器100ms精度：T0T20910ms精度：T210T2511ms精度：T252T255计数器16位向上计数器：C0C19932位双向计数器：C200C23532位高速计数器：C236C255电源85Vac264Vac（正常工作）B.用于电机运行的梯形逻辑，并从地面传感器获取信号  接收输入信号的下一步是使电动机向上或向下运行，并相应地开发逻辑。 图8显示了电机在上下方向运行逻辑的快照。 电机操作完全基于PLC从按钮处的输入。根据所需的输入和相应的楼层，PLC

16、会使电机停止。用于电机运行的输出。1）向上电动 - O：4/12）下电机 - O：4/1图8.电机上下运行的梯形图逻辑C.楼层扫描的梯形逻辑  作为初始移动，必须开发梯形逻辑来接收来自按钮的输入信号，并且与编程一起使用该逻辑用于基于该信号获得相应的输出。图9描述了已经开发的用于获得来自每个楼层的呼叫按钮的输入。当从相应楼层开始特定切换时，PLC中的程序被激活，相关位将被激活。图9.扫描底层的梯形逻辑D.用于关闭和移动操作的梯形图    门关闭的过程必须在门完全打开后开始，因此传感器被放置在门开启的末端，当传感器被切断时，信号将被发送到PLC。 图10显示了门的操作

17、一旦门打开操作结束时传感器已被切断，门打开操作结束就关闭。 在门关闭结束时，传感器将给PLC一个信号用于停止门电机图10.用于关闭和移动操作的梯形图逻辑E.用于跟踪电梯轿厢运动的梯形逻辑一旦电梯电机的操作停止，逻辑必须被开发出来，使得它便于跟踪电梯轿厢运动。 根据楼层传感器的输入，下载的程序在PLC中跟踪运动。 图11描述了跟踪运动的操作。 根据输入，输出O：2/12，O：2/13，O：2/14和O：2/15将被激活。图11.用于跟踪运动操作的梯形图逻辑F.停止和开门操作的梯形逻辑  接收输入信号的下一步是停止电动机，然后打开门。 在停止后机的状态后，门操作会立即启动。 在电机停机结

18、束时，传感器将给PLC一个信号。 然后这将打开门电机。 图12表示停止的动作并根据PLC控制器打开门。图12.用于停止和打开门操作的梯形图逻辑图13.完整四层的GUI结果电梯控制系统6 结论 虽然有一些标准和要求可以实现，基于电梯控制系统的PLC也是这样。但是传统使用的继电器和IC板已被PLC替代，因为PLC用在电梯中更加的方便和便宜。 通过开发这个提出的系统，电梯控制系统可以应用于现实世界。通过使用基于PLC的电梯控制系统，可以预测所需的位置。四层系统的仿真结果已经被讨论。未来的工作是基于IVC1 1410MAT PLC的电梯模型适用于现实世界。参考文献1 Yaing Sun，“P

19、LC控制的电梯的教学模块设计”，微型计算机应用，2013，pp.63-67,31（5）。2张捷，“PLC在电梯控制系统中的应用”，辽宁师范大学学报（自然科学版），2009，pp.318-320,32（3）。3 Darshil，Sagar，Rajiv，Pangaokar和S.A. Sharma“Development of a PLC Based Elevator System with Color Sensing Capabilities for工业厂房物料搬运“，Jiont国际电力系统技术会议和IEEE电力印度会议，2008，pp.1-74 Jayawardana.H.P.A.P.，Amarasekara.H.W.K.M.，Peelikumura.P.T.S。，Jayathilaka.W.A.K.C.，Abeyaratne.S.G。和Dewasurendra S.D。“Design and implenentatio