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第２期（总第１３５期） 机械工程与自动化 Ｎｏ．２ ２００６年４月 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲ１ＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴｌＯＮ Ａｐｒ． 文章缩号：１６７２—６４１３（２００６）０２—００８４—０２ 基于ＰＬＣ的电梯模型控制系统设计 师素文 ，张广红。 （１．太原理工大学，山西 太原０３００２４；２．山西机电职业技术学院，山西 长治０４６０１１） 摘要；目前，电梯控制系统已基本上淘汰了传统的继电器控制方式，取而代之的是以ＰＬＣ和微控制器为核心 的数字控制系统。介绍了采用双ＰＬＣ及其ＰＣ ＬＩＮＫ网络设计的电梯模型控制系统，通过上位机软件对整个 系统的运行进行实时监控。实际运行证明，该系统性能可靠。 关键词：ＰＬＣ；电梯模型控制系统；触摸屏 中圈分类号：ＴＨ２２ ｌ ＴＰ２７３ 文献标识码：Ａ ０ 引育 （４）在电梯轿厢运行过程中，轿厢上升（或下 目前，电梯控制系统已基本上淘汰了传统的继电器 降）途中，对任何下降（或上升）的外呼信号均不响 控制方式，取而代之的是以ＰＬＣ和微控制器为核心的 应，但如果反向外呼梯信号前方无其它内、外呼梯信 数字控制系统 其中，ＰＬＣ由于编程简单、使用维护方 号时，则电梯响应该呼梯信号。如电梯轿厢在一楼，将 便、设计和调试周期短、抗干扰能力强、可靠性高等优 要运行到五楼，在此过程中可以响应二层、三层、四 点，倍受人们重视，被广泛地应用于电梯控制系统中。 层的向上呼梯信号，但不响应二层、三层、四层的向 １总体方案设计 下呼梯信号。同时，如果电梯到达五层，如果六层没 设计双ＰＬＣ控制、具有ＰＣ—ＬＩＮＫ网络的六层电 有任何呼梯信号，则电梯可以响应五层向下的信号｝否 梯模型的控制系统，完成变频器调速、光电编码器的楼 则，电梯轿厢将继续运行至六层，然后向下运行响应 层定位及速度检测、ＰＬＣ远程控制、ＰＬＣ网络、ＰＬＣ编 五层的向下呼梯信号。 程、触摸屏使用等各项任务。实现上位机监控功能，能 通过上位机观察电梯的运行情况、选择到达的楼层。 六层电梯模型控制系统的硬件是由三相电动机、变 频器、旋转编码器、触摸屏、ＦＰ∑（２台）等组成。采 用ＰＣ—ＬＩＮＫ网络实现了ＰＬＣ的远程控制，其ＰＬＣ 控制系统原理框图见图１。ＰＣ—ＬＩＮＫ网络系统由１＃ ＰＬＣ和２＃ＰＬＣ构成。轿厢内采用具有Ｒｓ一２３２通信 接口的触摸屏来实现控制；电梯调速采用ＰＬＣ控制变 频器完成，实现电梯的无级调速及准确定位。 ２电梯控制程序设计 （１）开始时，电梯处于任意一层。 （２）当有外呼梯信号到来时，轿厢响应该呼梯信 围１ 电梯模型的ＰＬＣ控制系统框田 号，到达该楼层时，轿厢停止运行，轿厢门打开，无 （５）电梯应具有最远反向外呼梯响应功能。如电 人操作时，延时一定时间后自动关门。 梯轿厢在一楼，而同时有二层向下外呼梯，三层向下 （３）当有内呼梯信号到来时，轿厢响应该呼梯信 外呼梯，四层向下外呼梯，五层向下外呼梯，六层向 号，到达该层时，轿厢停止运行，轿厢门打开，无人 下外呼梯，则轿厢先去六楼响应六层向下外呼梯信号。 操作时，延时一定时间后自动关门。 （６）电梯未平层即运行时，开门按钮和关门按钮 收稿日期：２ｏｏ５－１１－２０ 作者简介；师索文（１９７ｏ一）。女，山西长治人，讲师。硕士研究生，研究方向；电气自动化。 维普资讯 http://www.cqvip.com
２００６年第２期 师素文，等：基于ＰＬＣ的电梯模型控制系统设计 ・８５・ 均不起作用。平层且电梯轿厢响应停止后，按开门按 钮轿厢门打开，按关门按钮轿厢门关闭 地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能 根据自己的控制对象和控制目的任意组态，完成最终 的自动化控制工程。在本监控系统中，就是采用目前 采用松下电工的ＦＰ系列ＰＬＣ的ＦＰＷＩＮ—ＧＲ软 件完成相关程序的编写。 ３上位机监控软件及触摸屏软件设计 国内工业领域应用较多的组态软件一一组态王，完成 电梯上位机监控系统的编程，实现对电梯的实时监控 该电梯控制系统要求上位机能够实时监控电梯的 运行情况，即能够反映出电梯的外呼信号、到达的楼 和相关控制功能的。 ３．３ 电梯模型的硬件构成及ＰＬＣ连线 层、上行或下行状态、轿厢内的呼梯信号；要求触摸 屏能够和ＰＬＣ通信，实现轿厢内的楼层选定功能。 ３．１轿厢内选触摸屏软件设计 电梯模型由曳引系统、导向系统、门系统、轿厢 系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统、 安全保护系统等组成。 触摸屏由液晶板和触摸板组成，也叫可编程智能 操作面板。在屏上可以显示各种画面和文字等，只需 曳引系统由永磁同步机、曳引钢丝绳、导向轮等组 成，是电梯的动力源。导向系统由导轨、导轮和导轨架 按面板即可完成开关操作或输入数据。触摸屏作为一 种新的电脑输入设备，它是目前最简单、方便、自然 的一种人机交互方式。它赋予了多媒体以崭新的面貌， 等组成，它的作用是轿厢和对重的活动自由度，使 轿厢和对重只能沿着导轨做稳定升降运动。门系统由轿 厢门、开门机、联动机构等组成，轿厢门设在轿厢入口、 是极富吸引力的全新多媒体交互设备。触摸屏的应用 范围非常广阔，随着使用电脑作为信息来源的与日俱 增，触摸屏以其易于使用、坚固耐用、反应速度快、节 由门扇和门导轨架等组成。轿厢的厢体由厢底、厢壁、厢 ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｇ●●●●●‘ 顶等组成，轿厢内部设有轿厢控制器，其操纵按钮设在轿 们●●ｌ让 ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ １▲●●●● ０ ０ ｏ ｏ ｏ ｏ ＋●挹 厢外部。电力拖动系统由曳引电机、变频器等构成，１＃ ａ Ｏ ｏ ｏ ｏ ｅ ｏ ｏ ０ ｏ ｆ 省空间等优点，使得系统设计师们越来越多地感到使 用触摸屏的确具有相当大的优越性。在本系统中，就 是利用了ＧＴｗＩＮ软件完成对触摸屏ＧＴ０１的编程任 务，实现相关电梯轿厢内选功能。该触摸屏配备有 Ｃ０Ｍ端口和Ｔ０ＯＬ端口，ＣＯＭ端口用于与ＰＬＣ、上 位机、单片机等进行连接。ＴＯＯＬ端口通过专用电缆 （ＡＦＣ８５０３），用于与安装有画面制作工具软件 ＧＴＷＩＮ的计算机连接。 ３．２上位机监控软件设计 ＰＬＣ接线图见图２，２＃ＰＬＣ接线图见图３。 ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ 蛆 ●ｌ蚯 ｎ睁＋● ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ●●ｌ Ｏ ＨＩＯ 一Ｏ Ｏ¨一Ｏ 一Ｏ∞ ０一Ｏ —Ｏ抖 ０一Ｏ 一Ｏ 随着工业自动化水平的迅速提高和计算机在工业 ０一Ｏ —Ｏ谄 ！ ｇ 一 ０一Ｏ銎｛Ｏ蝎 Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ 堑盟竺旦垡望星里 Ｏ —Ｏ旦Ｏ挖 ｏ Ｏｏ ｏ Ｏ Ｏ ０（窖｝０《暮）０圆 领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高， 种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应 Ｏ。ｌ０妇ＩＯ西 ｇ３ 用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种 需求。通用工业自动化组态软件的出现为解决上述实 际工程问题提供了一种崭新的方法，因为它能够很好 图２ １＃ＰＬＣ接线图 ０ Ｏ Ｏ ０ ０ ０ Ｏ Ｏ ￡ 曼 曼 Ｑ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ ｄ５ ｄ６ ｄ４ ｄ７ ｄ３ ｄ８ ｄ２ ｄ９ ０ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ ｏ Ｏ Ｏ Ｏ ｂ１ ａ１ ｃ４ ｃ５ ｃ３ ｃ６ ｃ２ ｃ７ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ ａ５ ａ６ ａ４ ａ７ ａ３ ａ８ ａ２ ａ９ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ 图３ ２＃ＰＬＣ接线图 （下转第８９页） 维普资讯 http://www.cqvip.com
２００６年第２期 机械工程与自动化 ・８９・ ４结束语 参考文献： 本文提出了基于ＴＭｓ３２ＯＬＦ２４Ｏ７Ａ的三相异步 电机矢量控制变频调速系统的实现方案，该方案充分 利用了Ｃ２０００系列ＤＳＰ的高速运算能力和丰富的片 上资源，实现了高性能的矢量控制变频算法。同时，由 于所用的电子电力功率元件智能功率模块 （ＩＰＭ）集成了ＩＧＢＴ、具备驱动和保护电路，使系统 具有良好的安全性和抗干扰能力。 ［１］ 白晶，李志民．交流调速控制系统［Ｍ］．北京：电子工业出 版社，２００３． Ｅ２］王晓明，王玲．电动机的ＤＳＰ控制［Ｍ］．北京：北京航空航 天大学出版社，２００４． ［３］王璐刚．ＤＳＰＣ２０００程序员高手进阶［Ｍ］．北京：机械工业 出版社，２００５． ［４］孙冠先，熊恋学，张峰．ＤＳＰ数字交流调逮系统的硬件设 计ＬＪ］．电气传动，２００２（Ｉ）：１—２． Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ＡＣ Ｍｏｔｏｒ ｗｉｔｈ ＤＳＰ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｈｅｏｒｙ Ｘｕ Ｊｉａｎ，ＷＵ Ｘｉａｏ—ｄｏｎｇ，ＬＩＵ Ｃｈｕａｎ—ｌａｉ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｑｉｎｇｄａｏ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６０４２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｂｒｉｅｆｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＡＣ ｓｐｅｅｄ ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，ａｎｄ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｔｈｅ ｖｅｃｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｗｉｔｈ ＴＭＳ３２０２４０７ ＤＳＰ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｏｒｔｈ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｐｏｗｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ————ＩＰＭ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｉｔ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ａ ｇｅｎｅｒａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ａ ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＡＣ ｓｐｅｅｄ ａｄｊｕｓｔｉｎｇ；ＩＰＭ；ｖｅｃｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ （ｔ－接第８３页） Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｍｏｄｅｌ ｏｆ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒｅｃｕｒｒｅｎｔ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ ＬＩＵ Ｙｕｎ—ｘｉａ，ＬＩＮ Ｘｉａｏ—ｇｏｎｇ，ＷＡＮＧ Ｚｈｉ—ｘｕｅ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｅｎｅｒｇｙ．Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｈａｒｂｉｎ １５０００１・Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ａｎ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｖｅｈｉｃｌｅ（ＵＶ）ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａｎｄ ｔｈｅ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ（ＮＮ） ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｏ ｉｄｅｎｔｉｆｙ ｔｈｉｓ ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅ１．Ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｂｅｔｔｅｒ ａｃｃｕｒａｃｙ。ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｄｏｐｔｅｄ ｐａｒｔ～ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｅｌｍａｎ ＮＮ ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ａ ｌａｙｅｒ ｗｉｔｈ ａ ｓｅｌｆ—ｆｅｅｄｂａｃｋ ｍｏｄｕｌｕｓ ｔｏ ｒｅｍｅｍｂｅｒ ｔｈｅ ｆｏｒｍｅｒ ｏｕｔｐｕｔ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉｄｄｅｎ ｌａｙｅｒ Ｔｏ ｏｖｅｒｃｏｍｅ ｔｈｅ ｓ１ｏｗ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ＢＰ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ＢＰ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ａｎｄ ｇｅｎｅｔｉｃ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ（ＢＰ＆ＧＡ）ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ。ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｔｒａｉｎ ｔｈｅ ｗｅｉｇｈｔ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｔｗｏｒｋ．．Ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｄ ｔｈｅ ｍｏｔｉｏｎ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｔｏ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅ１． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｖｅｈｉｃｌｅ；ｓｙｓｔｅｍ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｎｅｌｌｒｆｌｌ ｎｅｔｗｏｒｋ（ＮＮ） ： 二 、 ｌ：！！ ＿ 、 ＶＶＶＶＶ、 ） （上接第８５页） ４结束语 将ＰＬＣ及其ＰＣ—Ｌ１ＮＫ网络用于电梯模型控制 参考文献： ［１］齐从谦，王士兰．ＰＩ Ｃ技术及应用［Ｍ］．北京：机械工业出 版社，２０００． 系统，通过上位机软件对整个系统的运行进行实时监 控，既实现了电梯的模拟运行，又实现了电梯的远程模 ［２］周万珍，高鸿斌．ＰＩ Ｃ分析与设计应用［Ｍ］．北京：电子。ｒ 业出版社，１９９５． 拟监控。实际运行证明，该系统性能可靠，维护简单。 ＰＬＣ－ｂａｓｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａｎ Ｅｌｅｖａｔｏｒ Ｍｏｄｅｌ ＳＨＩ Ｓｕ—ｗｅｎ‘．ＺＨＡＮＧ Ｇｕａｎｇ—ｈｏｎｇ （１．Ｔａｉｙｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ ０３００２４，Ｃｈｉｎａｌ２．Ｓｈａｎｘｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ・Ｃｈａｎｇｚｈｉ ０４６０１ｌ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ，ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｒｅｌａｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｗａｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｅｌｉｍｉｎａｔｅｄ ｂａｓｉｃａｌｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｅｌｅｖａｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ．Ｆｏｒ ｔｈｅ（：ｏｒｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｅｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ，ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ＰＩ Ｃ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｒｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｅｌｅｖａｔｏｒ ｅｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ａｎ ｅｌｅｖａｔｏｒ ｍｏｄｅｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｗｉｔｈ ｄｏｕｂｌｅ ＰＩ Ｃ ａｎｄ ＰＣ—Ｉ ＩＮＫ ｎｅｔｗｏｒｋ，ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｓｙｓｔｅｍ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｉｓ ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｐｒｏｖｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｓ ｒｅｌｉａｂｌｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＰＩ Ｃ；ｅｌｅｖａｔｏｒ ｍｏｄｅｌ ｅｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ；ｔｏｕｃｈ ｓｃｒｅｅｎ
