基于PLC与DDC的电梯监控系统

1 引言
    早期安装的电梯多为继电器控制方式，其缺点是系统触点繁多、线路复杂、控制功能不易增加、能耗高、噪音大、尤其是故障率高、可靠性低。而安全性是电梯运行的首要条件，对这类控制系统的更新换代和技术改造势在必行。PLC(可编程控制器)作为新一代工业控制器，以其高可靠性和技术先进性，在电梯控制中得到了日趋广泛的应用，己成为当前电梯控制技术改造的热点之一。而近几年，随着经济的发展，楼宇自动化正发展成为一个新兴的技术产业，广泛应用于各种楼宇，电梯监视控制系统已成为楼宇设备控制系统的一部分。本文以深圳八卦岭工业区某电梯为例，介绍PLC及DDC在电梯监控系统中的应用。
2 电梯控制系统概述
    该电梯系统是一个六层六站的系统，井道内设有轿厢、安全窗、对重、安全钳、感应器、平层、楼层隔磁板、端站打板及各种动作开关，轿厢底部设有超载、满载开关，井道外每层设有楼层显示、呼梯按钮及指示、一层设基站电锁，井道顶部有机房，内设机房检修按钮、慢上、慢下开关、曳引机、导向轮和限速器，并道底部设有底坑，缓冲器、限速器绳轮；轿厢内设有厅门、轿门、门机机构、门刀机构、门锁机构、门机供电电路、安全触板、轿顶急停、检修、慢上、慢下开关及轿顶照明、轿顶接线厢，轿门和厅门上方设有楼层显示，轿门右侧设有内选按钮及指示、开关门按钮、警铃按钮、超载、满载指示。本文的重点是先将原由继电器控制的电梯控制柜进行改造，用PLC取代继电器进行电梯控制，以提高电梯的可靠性和安全性；然后将电梯的信号通过DDC采集送工作站进行电梯运行情况的监视。?
3 PLC选型及输入输出连接图
    该电梯原需专职司机控制，为节省人力、物力、财力，现由PLC自动控制。电梯控制系统主电路基本采用原来的继电器主电路，不需要很多的改动，而原来继电器的控制电路部分则完全由PLC取代，注意需要将主电路的工作状态及部分信号反馈送入PLC，由PLC向主电路发出速度指令切换、起动、运行、换速、平层等控制信号。由电梯运行情况，计算出该系统共有46个输入信号，35个输出信号，根据点数够用又不浪费，投资尽量少的原则，选用日本三菱公司的FX2N-64MR可编程控制器，该控制器功能齐全、使用方便、性能可靠，有32个输入点，32个输出点，在此基础上再扩展一片FX-16MR模块(8点输入，8点输出)和一片FX-8EYR模块(8点输出)，共计48点输入，40点输出，能满足电梯点数要求。PLC控制电梯的符号说明见表1，PLC的输入连接图见图1，PLC的输出连接图见图2。

符号含义符号含义符号含义TSK基站电锁GZK超载开关XC下行接触器1，2，3，4，5，6NA轿内指示按钮SPG上平层感应器SFD上方向指示灯1，2，3，4，5SA厅外上呼按钮XPG下平层感应器XFD下方向指示灯2，3，4，5，6XA左外下呼按钮1，2，3，4，5，6LG层楼感应器1，2，3，4，5，6ND轿内指令指示灯GMA关门按钮MK机房检修开关1，2，3，4，5SD厅外上呼指示灯KMA开门按钮MK1轿顶检修开关2，3，4，5，6XD厅外下呼指示灯SHK上强迫换速XFK消防按钮abcdefg数码楼层指示灯XHK下强迫换速APK安全触板GZD超载指示灯NSA机房慢上按钮KC快车接触器JL警铃NXA机房慢下按钮MC慢车接触器YJ电压继电器JLA警铃按钮1KC快车辅助接触器MSJ门连锁继电器DSA轿顶慢上按钮1ZC慢一辅助接触器GMJ关门继电器DXA轿顶慢下按钮2ZC慢二辅助接触器KMJ开门继电器MZK满载开关SC上行接触器

4 PLC梯形图设计
    电梯系统实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯采用顺序控制或逻辑控制是不能满是要求的，而应采用随机逻辑控制方式，但梯形图较复杂，因此在梯形图设计中采用模块化设计，将系统分成几个模块，对每个模块进行调试，然后将所有的模块组合在一起，就形成了完整的系统梯形图。下面对每个模块进行讲述。
4.1 层楼信号的产生与清除模块
    电梯位于某层，则产生某楼层的信号，输出至a-g数码楼层指示灯。
4.2 轿内信号的登记与消号模块
    乘客通过对轿内指令按钮1NA-6NA选择欲去楼层，轿内信号被登记，并通过轿内指示灯1ND-6ND指示。当到达所选楼层时，则消号，相应的轿内指示灯熄灭。
4.3 外呼信号的登记与消号模块
    乘客通过对厅外上呼按钮1SA-5SA或厅外下呼按钮2XA-6XA选择欲去楼层，厅外信号被登记并通过厅外指示灯1SD-5SD或2XD-6XD指示：当到达所选楼层时，则消号，相应的厅外指示灯熄灭。
4.4 开关门模块
    电梯开关门存在以下几种情况：?
        (1)电梯位于基站，将开关电梯钥匙插入基站电锁TSK内，旋转至开电梯位置，则电梯应自动开门。?
        (2)电梯在检修状态下，由开关门按钮KMA,GMA进行开关门。?
        (3)电梯停层至平层位置时，电梯应自动开门。?
        (4)电梯在关门过程中若按开门按钮KMA及触及安全触板APK，则电梯重新开门。?
        (5)电梯到达某层站后，若没人继续使用电梯，电梯停在该层待命，若有人在该层呼梯，电梯开门。若有人在其它层站呼梯，则先定向，到达呼梯楼层时按第(2)种情况开门。?
        (6)停站时间到了，电梯自动关门。?
        (7)电梯到达基站，乘客离开轿厢，将开关电梯钥匙插入基站电锁TSK旋至关门位置，电梯自动关门。
4.5 电梯的定向模块?
    在自动运行状态下电梯首先要定向，即上行或下行，电梯处于待命状态时，接受轿内信号和外呼信号，将其与电梯当前所处的位置比较，确定上行还是下行，一旦定向，轿内信号和外呼信号在不满足顺向运行要求的情况下，定向信号不消号。轿顶检修或机房检修时，由检修按钮来确定运行方向，无需定向。
4.6 电梯起动、加速、稳定运行、制动模块
    在运行方向已确定，门已关好的情况下，电梯起动，进行两级加速，然后稳定运行，在快到达停层楼层时，进行三级减速制动再停止。
5 DDC信号采集系统
    电梯监视系统通常监视的信号有：电梯运行状态(即上行、下行，2个信号)，轿门状态(即开门、关门，2个信号)、电梯所处楼层情况(即层楼信号，6个信号)，这十个信号全为数字输入点，本系统采用Honeywell Excel 50控制器进行信号采集，该控制器有8个模拟输入(万用的)，4个数字输入，4个模拟输出，6个数字输出。电梯运行状态从PLC输出的上升、下降继电器触点中采集信号，轿门状态从PLC输出的开门、关门继电器触点中采集信号，均为干节点信号，直接接DDC 50四个数字输入，六个层楼信号在电梯到达该楼层时有一负电压，而电梯不在该楼层时为0电压。这六个层楼信号输入到DDC 50的万用模拟输入端，外加一电压，使输入电压满足DDC 50模拟输入信号的要求，如图3示。下位DDC采用Honeywell Care软件进行编程，上位采用Honeywell EBI进行监视。