基于SPLC的教学用电梯模型设计

PLC可编程控制器是一种具有控制逻辑的控制系统，其简易的梯形图编辑让使用者更加方便。使用者可以透过梯形图快速的达到编辑、新增、删除的功能，可以说是控制界不可或缺的控制器。SPLC是台湾广宬贸易有限公司开发生产的一种新型的可编程控制器。其优点：工作电压范围广，安装方便，价格低廉。目前主要适用于小型控制系统。 阶梯图编辑器IrexMap是一简洁高功能的梯形图编辑器，它具有如下优点： 1. 完全标准梯形图编辑。 2. 使用者可自行定义组件图形及代表指令。 3. 直视组件库使用者可轻易使用。 4. 三组组件库，每组具51只组件共同时有153只组件库可使用。 5. 图形编辑可插入，删除，剪下，拷贝，删除一行，拷贝一行。 6. 图形编辑方式，图形定义完毕程序即写好。 7. 阶梯图可以存储，加载，打印。 由于SPLC点数的限制，电梯模型采用分模块方法设计、组合来完成电梯控制。系统共分四个模块：轿箱内选按钮控制模块、电梯外呼模块、轿箱开关门控制模块和开关门信号处理模块、SPLC字符显示模块。 一、 系统设计 电梯模型控制系统由电梯运行模型、控制器和LED显示组成。 （一）、电梯运行模型 该模型由底座、立柱及面板、主电路板等组成，其装配方法见图1。底座背部设有电源插座及险管座，保险管规格为250V1A。电源开关设置在底座正面。本装置电源电压为交流220V50Hz。应使用带保护接地的三芯单相插座。 图1 （二）、控制器和LED显示的构成 控制器主要由四块IREX SPLC mx系列的SPLC构成。其控制电路原理图如图2，显示电路原理图如图3 图2 图3 1、工作过程： 1）开始时，电梯处于任意一层。 2）当有外呼梯信号到来时，轿厢响应该呼梯信号，到达该楼层时，轿厢停止运行，轿厢门打开，延时3S后自动关门。 3）当有内呼梯信号到来时，轿厢响应该呼梯队信号，到达该楼层时，轿厢停止运行，轿厢门打开，延时3S自动关门。 4） 电梯轿厢运行过程中，轿厢上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信号均不响应，但如果反向外呼梯信号前方向无其它内、外呼梯信号时，则电梯响应该外呼梯信号。例如，电梯轿厢在一楼，将要运行到三楼，在此过程中可以响应二层向上外呼梯信号，但不响应二层向下外呼梯信号。同时，如果电梯到达三层，如果四层没有任何呼梯信号，则电梯 可以响应三层向下外呼梯信号。否则，电梯轿厢将继续运行至四楼，然后向下运行响应三层向下外呼梯信号。 5） 梯应具有最远反向外呼梯响应功能。例如，电梯轿厢在一楼，而同时有二层向下外呼梯，三层向下外呼梯，四层向下外呼梯，则电梯轿厢光去四楼响应四层向下外呼梯信号。 6） 电梯未平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。平层且电梯轿厢停止运行后，按开门按钮轿厢门打开，按关门钮轿厢门关闭。 2、实现方法 由于受单个SPLC点数限制，采用模块组合控制法实现。 分别包括：轿箱内选按钮控制模块、外呼上下控制模块、轿箱开关门控制模块、开关门信号处理模块、SPLC字符显示模块几个部分组成；通过使各个模块设定相同的时基达到互相协调工作。 3、模块分析 模块一：轿箱内选按钮控制模块 按照控制思路的指导实现各个逻辑功能的实现； 根据SPLC点数具体分配I/O设置。 I/O分配： 四层内选按钮：IN1 三层内选按钮：IN2 二层内选按钮：IN3 一层内选按钮：IN4 平层信号一：IN5 平层信号二：IN6 平层信号三：IN7 平层信号四：IN8 轿箱上升：OUT9 轿箱下降：OUT10 模块二：电梯外呼模块 由于考虑到SPLC的点数有限，也由于我们刚开始设计的时候没有特别全面的考虑，所以电梯的外呼功能我们只做了直接呼叫而没有区分上下呼功能。 I/O分配： 四层外呼按钮：IN1 三层外呼按钮：IN2 二层外呼按钮：IN3 一层外呼按钮：IN4 平层信号一： IN5 平层信号二：IN6 平层信号三： IN7 平层信号四：IN8 轿箱上升： OUT9 轿箱下降：OUT10 模块三：轿箱开关门控制模块和开关门信号处理模块 I/O分配关系： 一层开门信号：IN1 二层开门信号：IN2 三层开门信号：IN2 四层开门信号：IN4 手动开门信号：IN5 手动关门信号：IN8 开门限位信号：IN6 关门限位信号：IN7 开门电机：OUT9 关门电机：OUT10 开关门信号处理模块： I/O分配设置： 二层平层信号：IN1 二层开门信号输出：OUT9 三层平层信号：IN3 三层开门信号输出：OUT10 四层平层信号：IN5 四层开门信号输出：OUT11 二层内、外呼信号：IN2 三层内、外呼信号：IN4 四层内、外呼信号：IN6 模块四：SPLC字符显示模块 I/O分配设置： 用一片SPLC对“SPLC”这四个字母的亮灭控制，通过SPLC的4、5、6、7四个输出引脚来控制数码管显示“S”、“P”、“L”、“C”四个字母， 数码管显示S：OUT9 数码管显示P：OUT10 数码管显示L：OUT11 数码管显示C：OUT12 二、 软件程序： 软件程序是整个控制系统的核心部分，是用梯形图语言编写的。整个软件分析设计针对四个模块分为五部分编写。 （一）轿箱内选按钮控制模块 电梯起动后，首先在一层，有呼叫则电梯上升，上升过程只响应大于等于当前楼层的内呼信号和外呼信号，且记忆其它信号，并到达指定楼层停止，并消除该楼层的呼叫信号。此后若无其他楼层内外呼叫信号，则停于此楼层，若有则继续运行。到达四楼后，有其他楼层呼叫信号则电梯下降，下降过程只响应小于等于当前楼层的呼叫信号，记忆其他信号并在内呼楼层和外呼楼层停止。此后若无内外呼信号则停于此楼层，若有则继续运行。到达一楼后，又重新开始上述循环。设定电梯匀速上升或下降，上升或下降一层楼需3s，而且保证电梯停留时间不少于两秒。程序梯形图如下 （二）电梯外呼模块 考虑到SPLC的点数限制，电梯的外呼功能仅限于直接呼叫。程序思路和内呼模块有相似之处，只是细节上稍有改变。 （三）轿箱开关门控制模块和开关门信号处理模块 该模块实现的功能是每到一层，只要给出一、二、三、四层的平层信号或者给出手动开门信号，轿箱就实现开门动作，并且延时后自动关门。为了实现电梯的记忆功能和智能化，即不能光凭系统给出平层信号就实现开关门动作，还要看该层的内外呼信号，基于此给出下面的设计程序 开门控制程序 关门控制程序略。 （四）SPLC字符显示模块 该部分用一片SPLC对“S、P、L、C”这四个字母的亮灭进行控制。通过SPLC的4、5、6、7四个输出引脚来控制数码管显示“S”、“P”、“L”、“C”四个字母。其显示电路程序略。 三、结束语 本文设计的教学用电梯模型以SPLC为基础，采用了分模块设计思想，改变了原来电梯模型设计时采用PLC点数多的方式，增加了教学的灵活性。 经过近期的教学与实践，通过教学小组的评判和学生的反馈，学生对该电梯模型的设计方法及思想很感兴趣，并把这种方法应用到其它方面，设计出许多新的模型,更进一步提高了学生的动手能力，和创新能力,总的来说取得了良好的教学效果。 参考文献: [1] IREX SPLC使用手册.上海智国电子科技有限公司.2004年9月. [2] 常斗南等.可编程控制器原理•应用•实验.机械工业出版社.2004年2月 [3] 宋家友等.集成电子线路设计手册.福建科学出版社.2002年1月 [4] 周希章等.电动机的起动、制动和调速.机械工业出版社.2003年1月 [5] 黄立培.电动机控制.清华大学出版社.2003年9月 [6] 史信芳等.电梯技术•原理•维修•管理.电子工业出版社.1990年3月