一、引言

電梯在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。為了適應(yīng)電梯的迅速發(fā)展，我們開(kāi)發(fā)了二套模擬電梯系統(tǒng)。由于可編程控制器（PLC）具有編程軟件采自易學(xué)易懂的梯形圖語(yǔ)言、控制靈活方便、抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，現(xiàn)在的電梯控制多采用可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上電梯是根據(jù)外部呼叫信號(hào)以及自身控制規(guī)律等運(yùn)行的，而呼叫是隨機(jī)的，電梯實(shí)際上是一個(gè)人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)，單純用順序撞制或邏輯控制是不能滿足控制要求的，因此，系統(tǒng)采用隨機(jī)邏輯方式控制。

二、電梯控制系統(tǒng)介紹

1、系統(tǒng)的控制要求

該模擬電梯由模擬五層電梯裝置、變頻器及電梯控制系統(tǒng)等組成，其中模擬電梯高3m，每層高0.5m。由于電梯的運(yùn)行是根據(jù)樓層和轎廂的呼叫信號(hào)、行程信號(hào)進(jìn)行控制，而樓層和轎廂的呼叫是隨機(jī)的，因此，系統(tǒng)控制應(yīng)采用隨機(jī)邏輯控制。即在以順序邏輯控制實(shí)現(xiàn)電梯的基本控制要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)隨機(jī)的輸入信號(hào)，以及電梯的相應(yīng)狀態(tài)適時(shí)的控制電梯的運(yùn)行。另外，

（1）轎廂的位置是由脈沖編碼器的脈沖數(shù)確定，并送PLC的計(jì)數(shù)器來(lái)進(jìn)行控制。同時(shí)，每層樓設(shè)置一個(gè)接近開(kāi)關(guān)以利平層。

（2）為便于觀察，對(duì)電梯的運(yùn)行方向以及電梯所在的樓層進(jìn)行顯示，我們采用LED和發(fā)光管顯示，而對(duì)樓層和轎廂的呼叫信號(hào)以指示燈顯示(開(kāi)關(guān)上帶有指示燈)。

（3）為了提高電梯的運(yùn)行效率和平層的精度，系統(tǒng)要求PLC能對(duì)轎廂的加、減速以及制動(dòng)進(jìn)行有效的控制。根據(jù)轎廂的實(shí)際位置以及交流調(diào)速系統(tǒng)的控制算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。④為了電梯的運(yùn)行安全，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置可靠的故障保護(hù)和相應(yīng)的顯示。

2、PLC與系統(tǒng)的硬件配置

考慮到以下幾方面，我們選用了FLN PLC。


（l）FX2N配置靈活，除主機(jī)單元外，還可以擴(kuò)展I/0模塊，A/D模塊，D/A模塊和其它特殊功能模塊。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)需I/0 52點(diǎn)(輸入28點(diǎn)，輸出24點(diǎn))。主機(jī)采用小型化基本單元FX2N -64MR。

（2）FX2N指令功能豐富，有各種指令性107條，且指令執(zhí)行速度快。

（3）FX2N PLC可用內(nèi)部輔助繼電器M，膚態(tài)繼電器S，定時(shí)器T，寄存器D，計(jì)數(shù)器C的功能和數(shù)量滿足了系統(tǒng)控制要求的需要，尤其是高速計(jì)數(shù)器(C235等)能接受脈沖編碼器的脈沖。

（4）FX2N PLC的體積比FX2 PLC小50%以上，但控制功能和性能相同。

（5）FX2N PLC的編程，可用編程器，也可以在PC機(jī)上使用三菱公司的專(zhuān)用編程軟件包MELSE MEDOC進(jìn)行。編程語(yǔ)言可用梯形圖或指令表。尤其是可用PC機(jī)對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控。為調(diào)試和維護(hù)提供了極大的方便。該控制系統(tǒng)的硬件配置如圖l所示。

三、軟件的設(shè)計(jì)及特點(diǎn)

1、軟件設(shè)計(jì)方法

本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，按照?qǐng)D2所示的程序流程圖進(jìn)行編程。

2、軟件設(shè)計(jì)特點(diǎn)

（1）采用優(yōu)先級(jí)隊(duì)列。根據(jù)電梯所處的位置和運(yùn)行方向，在編程中，采用了四個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，即上行優(yōu)先級(jí)隊(duì)列、上行次優(yōu)先級(jí)隊(duì)列、下行優(yōu)先級(jí)隊(duì)列、下行次優(yōu)先級(jí)隊(duì)列。其中，上行優(yōu)先級(jí)隊(duì)列為電梯向上運(yùn)行時(shí)，在電梯所處位置以上樓層所發(fā)出的向上運(yùn)行的呼叫信號(hào)，該呼叫信號(hào)所對(duì)應(yīng)的樓層所具有的脈沖數(shù)存放的寄存器所構(gòu)成的陳列：上行次優(yōu)先級(jí)隊(duì)列為電梯向上運(yùn)行時(shí)，在電梯所處位置以下樓層所發(fā)出的向上運(yùn)行的呼叫信號(hào)，該呼叫信號(hào)所對(duì)應(yīng)的樓層所具有的脈沖數(shù)存放的寄存器所構(gòu)成的隊(duì)列。控制系統(tǒng)在電梯運(yùn)行中實(shí)時(shí)排列的四個(gè)優(yōu)先級(jí)陳列，為實(shí)現(xiàn)隨機(jī)邏輯控制提供了基礎(chǔ)。

（2）采用先進(jìn)先出隊(duì)列。根據(jù)電梯的運(yùn)行方向，將同向的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的非零單元(有呼叫時(shí)此單元為七零單元，無(wú)呼叫時(shí)則此單元為零)送入寄存器隊(duì)列(先進(jìn)先出隊(duì)列FIFO)，我們利用先進(jìn)先出讀出指令SFRDP指令，將FIFO第一個(gè)單元中的數(shù)據(jù)送入比較寄存器。

（3）采用隨機(jī)邏輯控制。當(dāng)電梯以某一運(yùn)行方向接近某樓層的減速位置時(shí)，判別該樓層是否有同向的呼叫信號(hào)(上行呼叫標(biāo)志寄存器為，下行呼叫標(biāo)志寄存器為，有呼叫請(qǐng)求時(shí)，相應(yīng)寄存器為l，否則為0)，如有，將相應(yīng)的寄存器的脈沖數(shù)與比較寄存器進(jìn)行比較，如相同，則在該樓層減速停車(chē)：如果不相同，則將該寄存器數(shù)據(jù)送入比較寄存器，并將原比較寄存器數(shù)據(jù)保存，執(zhí)行該樓層的減速停車(chē)。該動(dòng)作完畢后，將被保存的數(shù)據(jù)重新送入比較寄存器，以實(shí)現(xiàn)隨機(jī)邏輯控制。

（4）采用軟件顯示。本系統(tǒng)利用行程判斷樓層，并轉(zhuǎn)化成BCD碼輸出，通過(guò)硬件接口電路以LED顯示。

（5）對(duì)變頻器的控制。PLC根據(jù)隨機(jī)邏輯控制的要求，可向發(fā)出變頻器正向運(yùn)行、反向運(yùn)行、減速以及制動(dòng)信號(hào)，再由變頻器根據(jù)一定的控制規(guī)律和控制算法來(lái)控制電機(jī)。同時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，PLC向變頻器發(fā)出信號(hào)。

四、結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，系統(tǒng)的各項(xiàng)控制要求均己達(dá)到。為完成"晨光計(jì)劃"提供了必要的保證。同時(shí)，這套系統(tǒng)將來(lái)可用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是"自動(dòng)控制系統(tǒng)"實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)重要補(bǔ)充，亦可作為科研的一個(gè)控制對(duì)象。因此，該系統(tǒng)具有一定的推廣意義。(end)