電梯的種類繁多，按電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)來分有交流單速、雙速拖動(dòng)電梯，直流發(fā)電機(jī)一電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電梯，交流調(diào)壓和交流變頻調(diào)壓電梯等；按控制方式可分為信號控制電梯、集選控制電梯等。而交流雙速電梯是一種常用的電梯，它具有簡單、經(jīng)濟(jì)、速度可變且舒適感較好等特點(diǎn)。本文中電子開發(fā)網(wǎng)小編將以交流雙速集選電梯為例，介紹PLC在五層電梯上的應(yīng)用。 以下例子使用西門子S7-200 plc進(jìn)行設(shè)計(jì)

    1．交流雙速電梯的工作原理

    (1)電梯的基本原理  下面艾特貿(mào)易小編介紹電梯的基本原理及控制要求。

    1)電梯基本原理。電梯是機(jī)械、電氣緊密結(jié)合的大型機(jī)電產(chǎn)品。主要由機(jī)房、井道、轎廂、門系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)組成。

    井道中安裝有導(dǎo)軌，轎廂和對重有曳引鋼絲繩連接，曳引鋼絲繩在曳引輪上，曳引輪由曳引電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。轎廂和對重都裝有各自的導(dǎo)靴，導(dǎo)靴卡在導(dǎo)軌上。曳引輪運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)轎廂和對重沿各自導(dǎo)軌做上下相對運(yùn)動(dòng)，轎廂上升，對重下降。這樣可通過控制曳引電動(dòng)機(jī)來控制轎廂的起動(dòng)、加速、運(yùn)行、減速和平層停車，實(shí)現(xiàn)對電梯運(yùn)行的控制。圖11-29為1：1傳動(dòng)方式電梯的原理示意圖。

    圖11-29    電梯傳動(dòng)方式原理示意圖

    2)電梯的控制方式有：轎內(nèi)手柄開關(guān)控制、轎內(nèi)按鈕開關(guān)控制、轎外按鈕開關(guān)控制、信號控制、集選控制和群控等幾種。

    集選控制方式是將廳外召喚箱發(fā)出的外召喚信號與轎內(nèi)操縱箱發(fā)出的內(nèi)指令信號進(jìn)行記憶，并和其他專用信號（如層樓、減速、平層和安全等信號）加以綜合分析后，由電梯司機(jī)或乘用人員控制電梯運(yùn)行的控制方式。

    主要控制要求如下：

    ①有司機(jī)或無司機(jī)控制。

    ②自動(dòng)開關(guān)門。

    ③到達(dá)預(yù)定停靠層站，提前減速，平層停車時(shí)自動(dòng)開門。

    ④到達(dá)上、下端站，提前強(qiáng)迫減速。

    ⑤廳外有召喚裝置，轎內(nèi)有指令裝置，能自動(dòng)記憶召喚和指令，響應(yīng)之后，能自動(dòng)將召喚和指令消除（召喚和指令的記憶和消除）。

    ⑥能自動(dòng)選擇運(yùn)行方向，在司機(jī)操縱下，能強(qiáng)迫決定運(yùn)行方向（選向）。

    ⑦能根據(jù)指令和召喚的位置，自動(dòng)選擇停靠層站，并自動(dòng)平層停車（選層、平層）。

    ⑧廳外和轎內(nèi)有指示電梯運(yùn)行方向和所在位置的指示信號（層樓檢測與指層）。

    (2)交流雙速電梯的工作原理  為了限制電梯的起動(dòng)電流，改善乘坐的舒適感和防止對轎廂的沖擊，一般在定子電路中串入電抗、電阻與電抗的組合體，實(shí)現(xiàn)降壓起動(dòng)。隨著速度的上升，逐漸將電阻或電抗器短接切除，使電梯逐步加速，最后進(jìn)入穩(wěn)速運(yùn)行。在起動(dòng)過程中，往往采用一次或二次短接切除電阻或電抗。

    減速時(shí)電機(jī)由高速繞組轉(zhuǎn)到低速繞組。為了限制其制動(dòng)電流和降低速度，通常按二級或三級串入電抗。

    交流雙速電梯的電機(jī)拖動(dòng)電路如圖11-30所示，該電路采用電抗起動(dòng)，二級電阻電抗減速。

    圖11-30    交流雙速電梯的電機(jī)的主電路

    Q-電源開關(guān)MD-交流雙速電動(dòng)機(jī)LS-起動(dòng)電抗器

    KF-快速接觸器  KS-慢速接觸器  KM1-上行接觸器

    KM2-下行接觸器  K1-加速接觸器  K2-第一減速接觸器

    K3-第二減速接觸器LD、R-減速電抗器及電阻

    工作原理：起動(dòng)時(shí)串入電抗LS，經(jīng)一段時(shí)間后K1接觸器接通，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)入固有特性運(yùn)轉(zhuǎn)。減速時(shí)KF斷開，KS接通，慢速繞組電抗LD和電阻R運(yùn)行。延時(shí)一定時(shí)間后，K2接通，短接R，電動(dòng)機(jī)處于串入電抗LD運(yùn)行，在延時(shí)一段時(shí)間后，K3接通，電動(dòng)機(jī)在慢速固有特性上運(yùn)行。直到KM1或KM2斷開，電機(jī)停止運(yùn)行。

    2．電梯電氣控制系統(tǒng)

    電梯的控制電路主要由轎內(nèi)指令電路、門廳召喚電路、定向選層電路、起動(dòng)運(yùn)行電路、平層電路、指層電路、開關(guān)門控制電路和安全保護(hù)電路等8個(gè)部分組成。這些電路的相互關(guān)系如圖11-31所示。

    以上這些電路可構(gòu)成有司機(jī)/無司機(jī)控制、集選運(yùn)行、消防運(yùn)行和檢修運(yùn)行等共7種工作方式，艾特貿(mào)易小編只介紹主要部分的控制。

    圖11-31    電氣控制系統(tǒng)框圖

    3．電梯PLC的I/O點(diǎn)數(shù)的分配和機(jī)型選擇

    I/O點(diǎn)數(shù)隨電梯層數(shù)的多少而不同。一般輸入點(diǎn)較多，可按電梯各部分來分：

    1)轎廂內(nèi)指令按鈕，位于轎內(nèi)的操縱箱上，每層各有一個(gè)。

    2)門廳呼喚按鈕，位于電梯的門廳口，除頂層只有下呼和底層只有上呼外，其余每層都有上、下呼按鈕。

    3)樓層感應(yīng)器，位于電梯井道每一層的相應(yīng)位置上，當(dāng)轎廂到達(dá)每一層的相應(yīng)位置時(shí)，樓層感應(yīng)器干簧管觸點(diǎn)因隔磁板插入而斷開，該觸點(diǎn)信號用于選向、選層、轎內(nèi)指令、門廳召喚的消號和指層電路等。

    4)平層感應(yīng)器，位于轎廂的頂部，用于準(zhǔn)確平層，由上平層感應(yīng)器、門區(qū)感應(yīng)器和下平層感應(yīng)器組成，共占3個(gè)輸入點(diǎn)。

    5)開關(guān)門有廳門、轎門電氣觸點(diǎn)開關(guān)（目的是保證電梯廳、轎門都關(guān)好后，開關(guān)接通電梯才能運(yùn)行）、關(guān)門極限開關(guān)、開門極限開關(guān)和手動(dòng)開關(guān)門按鈕等5個(gè)，共占5個(gè)輸入點(diǎn)。

    6)其他還有超載、上下極限、有司機(jī)/無司機(jī)方式選擇等輸入信號。

    輸出點(diǎn)有：上升接觸器KM1、下行接觸器KM2、快速接觸器KF、慢速接觸器KS、加速接觸器K1、第一減速接觸器K2、第二減速接觸器K3、開關(guān)門接觸器和樓層指示燈。

    根據(jù)上面輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)的分配，這5層電梯大約需要接近60點(diǎn)(401/200)的PLC進(jìn)行控制，可選用CPU224(141/100)+EM223 16DI/16 DO繼電器型+EM221  8DI擴(kuò)展模板或CPU226( 241/160)+EM223  8DI/DO繼電器型+EM221 8DI擴(kuò)展模板來完成控制。本書選用CPU226加擴(kuò)展模板完成控制。

    由PLC控制的電梯幾個(gè)主要部分的有關(guān)元素說明如下：

    輸入繼電器：

    I0.0～I(xiàn)0.4-1～5層上行樓層感應(yīng)干簧管觸點(diǎn)。

    I0.5～I(xiàn)1.1-1～5層下行樓層感應(yīng)干簧管觸點(diǎn)。

    I1.2～I(xiàn)1.6-轎內(nèi)指令按鈕(1～5)。

    I2.0～I(xiàn)2.3-1～4層上召喚按鈕。

    I2.4~I2.7-2~5層下召喚按鈕。

    I3. 0-有/無司機(jī)操作方式轉(zhuǎn)換開關(guān)（無司機(jī)方式I3.0接通，有司機(jī)方式I3.0斷開）。

    I3. 1-下平層感應(yīng)器觸點(diǎn)。

    I3. 2-上平層感應(yīng)器觸點(diǎn)。

    I3. 3-門區(qū)感應(yīng)器觸點(diǎn)。

    I3. 4-司機(jī)上行選擇按鈕。

    I3. 5-司機(jī)下行選擇按鈕。

    I3. 6-上行強(qiáng)迫換速開關(guān)（上極限）。

    I3. 7-下行強(qiáng)迫換速開關(guān)（下極限）。

    內(nèi)部輔助繼電器：

    M0.1~M0.5-1~5層樓層感應(yīng)繼電器。

    M1.1~M1.5-1～5層指層中間繼電器。

    M2.1~M2.5-轎內(nèi)指令中間繼電器(1~5)。

    M3.2~M3.5-2~5層向下召喚中間繼電器。

    M4.1~M4. 4-1～4層向上召喚中間繼電器。

    M5.0-上行中間繼電器。

    M6.0-下行中間繼電器。

    M7.0-司機(jī)選向上行中間繼電器。

    M7.1-司機(jī)選向下行中間繼電器。

    輸出繼電器：

    Q0.0-KM1上行接觸器。

    Q0.1-KM2下行接觸器。

    Q0. 2-KF快速接觸器。

    Q0. 3-KS慢速接觸器。

    Q0. 4-上行指示。

    Q0. 5-下行指示。

    4．電梯各主要部分的PLC梯形圖設(shè)計(jì)

    (1)樓層感應(yīng)控制的梯形圖設(shè)計(jì)  樓層感應(yīng)由感應(yīng)器干簧管的接通和斷開感應(yīng)樓層信號，用于指層、選向和門廳召喚的消號等。用S7-200設(shè)計(jì)的梯形圖程序如圖11-32所示，其中I0.0~I0.4為上行樓層感應(yīng)干簧管觸點(diǎn)；I0.5~I1.1為下行樓層感應(yīng)干簧管觸點(diǎn)。M1.1~M1.5為1～5層指層信號，M5.0、M6.0分別為上行和下行中間繼電器。

    圖11-32    樓層感應(yīng)控制的梯形圖

    層樓感應(yīng)工作原理：當(dāng)電梯在1樓時(shí)，M0.1接通M1.1接通，并保持；電梯到達(dá)2樓時(shí)M0.2接通M1.2接通，并保持，同時(shí)切斷M1.1。由此可見，電梯到達(dá)某一層時(shí)，相應(yīng)的樓層指層中間繼電器接通，并同時(shí)切斷原先的指層信號。

    (2)轎內(nèi)指令及門廳召喚控制的梯形圖設(shè)計(jì)  根據(jù)集選控制要求所設(shè)計(jì)的轎內(nèi)指令控制的梯形圖程序如圖11-33所示。其中I1.2~I1.6分別為1~5層的轎內(nèi)指令按鈕，M0.1~M0.5為前述的1～5層的樓層感應(yīng)信號，M5.0、M6.0分別為上行和下行中間繼電器。轎內(nèi)指令的工作原理是：進(jìn)入轎廂內(nèi)，當(dāng)按下某層按鈕，電梯無論處于上行或下行狀態(tài)，都將記憶并保持該信號，直到達(dá)到該層才復(fù)位。

    圖11-33    轎內(nèi)指令控制梯形圖

    在集選控制電梯中，電梯的執(zhí)行方式是順向載應(yīng)，逆向記憶。即對于門廳召喚指令采取的是順向載應(yīng)，逆向記憶，也就是上行時(shí)應(yīng)保留下行的信號，下行時(shí)應(yīng)保留上行的信號。門廳召喚的部分梯形圖程序如圖11-34所示。

    圖11-34    門廳召喚控制部分梯形圖

    門廳召喚的工作原理為：當(dāng)電梯位于1樓，如果2樓有門廳上、下呼信號，3樓有門廳上呼信號，即M3.2、M4.2、M3.3接通，當(dāng)電梯同時(shí)出現(xiàn)上呼和下呼信號時(shí)，上呼信號優(yōu)先，所以電梯上行，即M5.0接通，到達(dá)2層時(shí)，因?yàn)镸5.0接通的原因，使得M3.2復(fù)位，M4.2記憶，在2層載應(yīng)后繼續(xù)上行到3層，在此過程中如再無上行信號，電梯將返回2樓響應(yīng)門廳下呼召喚。

    (3)電梯選向控制的梯形圖設(shè)計(jì)  改變電梯的運(yùn)行方向，實(shí)際上就是改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。無論是直流電梯還是交流電梯都是通過上行接觸器和下行接觸器來改變電梯的運(yùn)行方向。用S7-200設(shè)計(jì)的選向梯形圖設(shè)計(jì)如圖11-35所示。其中，M5.0、M6.0分別為上行和下行中間繼電器。M7.0、M7.0分別為司機(jī)控制上行和下行中間繼電器，I3.4、I3.5分別為司機(jī)上、下選按鈕，I3.6、I3.7分別為上、下極限開關(guān)。

    選向控制原理為：當(dāng)電梯位于3樓，則M1.3接通，如果按下5樓指令按鈕即M2.5接通，這時(shí)由于M1.3接通（位于3樓）而切斷下行中間繼電器M6.0，電梯的上行中間繼電器M5.0由M1.3的常開和M1.5常閉點(diǎn)而接通，選擇上行方向。反之，如果2樓指令按鈕按下即M2.2接通，向下方向繼電器M6.0接通，選擇下行。

    當(dāng)電梯上、下方向均有指令時(shí)，例如，電梯已處于上行狀態(tài)（M5.0接通），當(dāng)位于3樓時(shí)（M1.3接通），若2樓(M2.2)、4樓(M2.4)、5樓(M2.5)的轎內(nèi)按鈕都有人按下。由于M5.0的接通而切斷下行中間繼電器M6.0，電梯選擇上行（M5.0的第一、二并聯(lián)支路均接通），響應(yīng)完4樓信號后，由于M5.0的第一并聯(lián)支路仍然接通，使電梯繼續(xù)上行。最后才能選擇下行方向去響應(yīng)2樓的指令信號（接通M6.0，到2層復(fù)位）。

    在有司機(jī)操作的情況下(I3.0=0)，司機(jī)可以強(qiáng)行使用上、下行按鈕(I3.4、I3. 5)去切斷原有的運(yùn)行狀態(tài)。

    圖11-35    選向控制梯形圖