液压电梯具有以下特点:(1)它的机房不需要设在井道顶部,降低了建筑物的高度;(2)机房位置可以在井道周围自由选择改善了建筑物的承载工况和井道利用率;(3)具有承载能力大,无级调节,运行平稳,成本低等特点,因而在中低层(一般七层以下)建筑及旧建筑物改造中得到了广泛应用。采用PLC控制液压电梯是液压电梯控制系统的佳选择。但是,按常规方法对液压电梯PLC控制系统进行设计,将占用较多的PLCI/O点数,而且随层站数的增多,PLC的I/O点数也大量增加。如果选择适当的方法,充分利用PLC的软件功能,则可大量减少PLC的I/O点数,从而降低电梯PLC控制系统的成本。
本文以七层站液压电梯为例,介绍PLC在液压电梯集选控制系统中的优化设计方法。
对呼梯信号和开关门信号处理的措施在七层液压电梯中,如果采用常规方法设计,则有19个呼梯信号(包括上呼、下呼及内呼)和2个开关门信号。在这里我们用编码器对这21个信号进行编码,再把编码后的结果接到PLC输入点上,这样,就只需占用PLC的9个输入点,节省了12个输入点。是优化后19个呼梯信号和2个开关门信号经编码器编码后输入PLC的外部接线图。相应的呼梯记忆与指示梯形图如所示。中SB1 ~SB19是一至七层呼梯信号,KMA和GMA是开、关门信号,BY1~BY9是编码后的输入信号。中XH1~XH7是一至七层消号辅助继电器,HL1 ~HL19是一至七层呼梯指示信号输出继电器,HL20是上行指示输出,HL21是下行指示输出,SF是上行反向截梯辅助继电器,XF是下行反向截梯辅助继电器,BY1~BY9意义同。
在液压电梯PLC控制系统的常规设计中,是通过在井道上设置行程开关来获得位置检测信号的。七层液压电梯需要在井道上设置21个行程开关(包括每层的上行减速、平层和下行减速),信号输入需采用编码器后的呼梯记忆与指示梯形图占用PLC的21个输入点。本文在设计时考虑充分利用PLC的高速计数及相应的软件功能,在轿厢旁设置一个检测轮,再安装一个光电脉冲发生器使之固定在检测轮轴上并与检测轮一起转动,从而把轿厢的垂直运动距离转换成脉冲信号输入到PLC中。因为光电脉冲发生器连同检测轮一起转动,它可以把电梯轿厢垂直运行距离信号转换成相应的脉冲信号由PLC进行运算发出相应的控制信号。由于电梯在上下往复运动过程中有相对滑移现象,使计数器值与实际的轿厢位置有偏差,为了消除这些可能出现的偏差(特别是累积偏差)而在基站上装一个基值校正开关,以保证电梯不会出现位置偏差。
系统的外结构图如所示,其中GB是光电脉冲发生器输入,C是基站校正输入。设电梯每运行1000mm光电脉冲发生器就发出1000个脉冲信号。
反之也可以说记下了1000个脉冲信号说明轿厢运行1000mm.在电梯的运行过程中,对这些脉冲进行计数,然后加以判别、比较,就可以得知电梯的瞬时位置,而发出相应的控制信号。若以电梯上行为正向,下行为负向,则上行时相加;下行时相减。如果我们设定七层液压电梯的参数如下:一至七层的各层站间隔为3000mm,电梯的减速距离为100mm超行程保护距离为100mm,一层脉冲数有D1= 19100,下行超行程保护值为D9=900,并设脉冲计数器的基值D10=D1= 1000,然后判别电梯运行方向,根据电梯的运行方向来确定脉冲计数器的数值并与各楼层的数值进(下转43页)行比较,就可以得到电梯的即时所处的位置。
是轿厢位置检测梯形图,其中M100为电源辅助继电器,C为基数校正信号(在基站),SXF为上行辅助输出继电器,XXF为下行辅助继电器,GB是光电送入计数器,随后G4输出高电平使Ld= 1,当送数结束后,T=1,计数器开始加法计数,当计数到两片74161的状态QaQbQcQd均为1111时,两片的Oc均为1,与非门G6输出低电平,使T=0而停止计数,此时,三极管V9输出高电平触发晶闸管使其导通。
当数控装置送入的二进制代码为11111111时,两片74161的Oc均为1,G6输出0,T=0,计数器始终保持不计数状态,74161的状态输出端始终保持11111111不变,V9输出高电平且保持不变,使晶闸管的导通角约为180相当电网电压的半个周期,为0. 01秒。当数控装置送入的二进制代码为00000000时,G6输出高电平,计数器开始加法计数,在计数过程中,V9输出低电平不变,当计数器的状态变为11111111时,停止计数,V9输出高电平,而此时晶闸管控制的桥式整流电路中,晶闸管的阳极相对阴极为过零电压,三极管V9输出的高电平不起作用,则晶闸管的导通角约为0°。八位二进制数共有256个状态,需要256个计数脉冲,则Cp的频率为:256/0.01=25.6kHz而多谐振荡器的频率约等于m. 4R4C2.必须调节R4或C2使其振荡频率为25.6kHz才能保证电路正常工作。
由以上分析可知,输入八位二进制数为111111 11时,相当于十进制数255,不需要计数脉冲,能使晶闸管全导通,导通角为0. 7.255=180°。当二进制数为00000000时,相当于十进制数0,需要计数器加上255个脉冲后,才能触发晶闸管,导通角为0.70=0°。若二进制数为00⑴0111,相当于十进制数7,计数器必须加上255―7=248个脉冲,才能触发晶闸管,其导通角为0. 7.7=49由此可见,输入不同二进制数就可以得到相应的晶闸管导通角大小,实践证明,晶闸管导通角的数控电路性能稳定,造价低,能满足生产工艺变更后的要求。
(上接17页)脉冲发生器的输入,XS是第X层的上行减速辅助继电器,XX!是第X层的下行减速辅助继电器,XP是第X层的平层辅助继电器,S0为上行程超行程保护输出,S1为下行程超行程保护输出。
楼层指示信号的获得将PLC的输出经七段译码驱动器译码后驱动数码管(七段发光体)进行楼层指示,对七层液压电梯只需3个输出点就可以完成楼层指示,比直接用指示灯指示楼层减少了4个输出点。当然,由于是七层液压电梯,需要8个数码管来完成楼层指示,可将译码器输出的信号经功率放大后去驱动各个数码管。其接口原理图如所示。其中CZ1~CZ3是PLC的楼层指示输出信号,A ~G指的是数码管的七段发光体。
本文将PLC应用于电梯,并采用编码器、光电脉冲发生器和译码器与七段数码管相结合,给出几种减少PLCI/O点数的方法,完成了液压电梯PLC控制系统的优化设计。七层液压电梯若采用点对点控制则需要PLCI/O点数为52/35,采用FUINB2系列可编程序控制器需选一56点主机外加一56点扩展单元。采用优化设计后,需要PLCI/O点数为19/31,只要选一NB1系列56点主机就可以达到控制要求,不但缩小了控制柜体积,而且降低了控制系统的成本。这些方法不仅适用于液压电梯,而且可以推广到机械电梯PLC控制系统中,对于减少电梯PLC控制系统的成本,具有一定的实用推广。