基于PLC和模糊控制的电梯智能控制系统研究

科技信息 SCⅢNCE＆TECHN0L0GY附 0RMATION 2010年 第 l9期 基于 PLC和模；糊控制的电梯 智能控制系统研究 刘东枭 (安徽省特种设备检测院蚌埠：分院 安徽 蚌埠 233000) 【摘 要】本文研究 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 了基于PLC的电梯智能控制系统，并将模糊控制技术应用于电梯群控系统中，给出了系统的硬件设计结构和软件 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图。并通过仿真对控制效果进行了实验 ，结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明该系统是有效地、可靠的。 【关键词】PLC；模糊控制；MATLAB仿真 Based on PLC and Fuzzy Control Intelligent Elevator Control System LIU Dong-xiao (Bengbu，Anhui Branch of Special Equipment Inspection Institute，Bengbu Anhui，233000) 【Abstract]The design of PLC based intelligent elevator control system，and fuzzy control technology applied to elevator group control system， given the system hardware design and software flow chart．and the simulatien results of contro1 experiments were earried out The results show that the system is effective and reliable． 【K words】PLC；Fuzzy Control；MATLAB Simulation O 引言 随着高层建筑的不断涌现，电梯已经成为我们日常生活中不可或 缺的交通工具，传统的电梯控制系统采用继电器逻辑控制，存在触点 多、故障率高、可靠性差等缺点。新型电梯控制系统主要由逻辑控制部 分和调速部分组合构成．其逻辑控制部分广泛采用可编程序控制器实 现，调速部分采用矢量控制变频器配合光电编码盘，构成闭环控制系 统。该系统具有运行稳定、舒适性强、便于维护等特点。本文研究设计了 一 种以西门子 S7—226可编程序控制器为核心的电梯控制系统 ，给出 了系统硬件结构图和软件 流程图 学校统计工作流程图儿科流程图质量监督工作流程图首诊负责制流程图车辆维修流程图 ，并对系统控 制效果进行 了仿真实验。 1 系统硬件结构 本系统由PLC控制单元、变频器、控制箱 、光电编码盘、显示器等 构成。其中PLC用以实现电梯的逻辑控制 ，是整个系统的核心，电路 组成结构图如图1所示。 } L 豢L l 粥 器 1 一 譬l L l盘j 胃 } r一 m r一 』 一 一 — 一 撤糟电 { 一 一— } l} f 图 1 控制系统硬件结构 图 Fig 1 Control system hardware structure 1．1 信号输入系统设计 系统主要的信号输入源由梯内楼层选择信号、呼梯信号、光电编 码器输人信号、电压和电流检测信号、其他输入信号等组成。 呼梯信号和楼层选择信号通过如图2所示的键盘扫描电路将信 号输送给 PLC进行逻辑处理。图中BC7281B是 128段显示及64键键 盘控制芯片，该芯片可以和各种外部电路配合，适用于各种数码管 ，其 连接键盘矩阵后内部具有去抖动功能，并且具有占用资源少的特点。 系统采用增量式光电编码器作为速度检测元件，它将采集到的速 度信 号作为 2个 相位 差为 9O度的方波脉冲信号经施 密特电路整形后输出，再 经光 电耦 合器 送入 PLC 中，对脉冲进行计数并用 T／M法计算速度反馈值。 图2 键盘扫描电路框图 Fig．2 Keyboa~ scan circuit diagram 系统用磁平衡式霍尔传感器检测输出的相电流和相电压．并对定 子电流进行采样 ，从而获得定子电流的实时信息。 对于如楼层到位信号、楼层减速信号、蹲低保护信号、冲顶保护信 号、关门到位信号、开门到位信号等其他输入信号，系统也设计通过 BC7281B、74HC164组成的键盘扫描电路输入到可编程序控制器中． 从而节省 PI C的 I／O点 。 2 控 制系统软件设计 由于电梯控制系统需要满足多位置、多控制的要求 ，电梯在接收 用户信号的同时，还要处理各种离散信号 ，所以电梯控制具有复杂性。 针对电梯的循环动作过 程 ：开 门— 关 门一 选 层一 换 向一 启 动一 加 速 运动— 快慢速切换— 平 层一停车。系统的软件 流程图如图3所示。 电梯启动时首先对 工作方式进行选择 ，检 修 时 可 以 进 行 点 动 控 制 ，正 常运行 时 ，遵循 轿 内指令优先、顺向截车、 就 近停靠 的原则 。 电梯 门 又 轿 厢 门和 厅 门 组 成 ，轿厢 门 由专门 的门 电动机拖动，并带动厅 门开关。到层指示用于 反 映 电梯实际所 在 位 置 ，根据高速计数器对 PG卡所产生脉冲数的 累加．用累计值实时与 楼 层 计数 点对应 的脉 冲 图3 电梯控制系统软件流程图 Fig．3 Elevator control system software flow chart 数进行比较，相等时发出楼层计数信号，上行加 1，下行减 1，即可反映 电梯位置。层呼叫指示将轿箱内的指令和厅外召唤信号记忆并指示 ， 当电梯响应后将 自动删除。 3 模糊控制在电梯控制中的应用 电梯交通系统是一个具有多输入、多输出、非线性的、不确定的系 统 ，系统中含有许多模糊地、不完整的信息，这些模糊信息需要用模糊 集来描述。带模糊逻辑的电梯群控系统 ，平均候梯时间减少 15％～ 25％，超过 lmin的长侯梯率减少 30％～40％，大大优于常规电梯群控 系统。电梯群控系统中模糊逻辑的应用主要有以下几个方面，其模糊 控制流程图如图4所示。 3．1 模糊推理 。根据专家制订的模糊规则进行推理选出响应层站呼 梯信号的最佳轿厢。 3．2 模糊预测。对电梯的状态进行预测。 3．3 交通识别模式。根据客流密度、进出人数、层间(下转第 152页J 151 2010年 第 19期 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION 0机械与电子0 科技信J|L 同步发电机工作原理及接线端子极性的确定 1 同步发 电机工作原理 范 炜 (山东工贸职业学院筹备处 山东 邹城 273500) (1)主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的 励磁磁场，即建立起主磁场。 (2)载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组 ，成为感应电势 或者感应电流的载体。 (3)切割运动：原动机拖动转子旋转(给电机输入机械能)，极性相 间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组(相当于绕组的 导体反向切割励磁磁场)。 (4)交变电势的产生 ：由于电枢绕组与主磁场之闻的相对切割运 动．电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变 电势。通过引出线，即可提供交流电源 工作时。转子线圈通以直流电形成直流恒定磁场，在汽机的带动下 转子快速旋转，恒定磁场也随之旋转，定子的线圈被磁场磁力线切割产 生感应电动势，发电机就发出电来。转子及其恒定磁场被汽机带动快 速旋转时，在转子与定子之间小而均 匀的间隙中形成一个旋转的磁 场，称为转子磁场或主磁场。平常工作时发电机的定子线圈即电枢都 接有负载，定子线圈被磁场磁力线切割后产生的感应电动势通过负载 形成感应电流，此电流流过定子线圈也会在间隙中产生一个磁场，称为 定子磁场或电枢磁场。这样在转子、定子之间小而均匀的间隙中出现 了转子磁场和定子磁场，这两个磁场相互作用构成一个合成磁场。发 电机就是由合成磁场的磁力线切割定子线圈而发电的。由于定子磁场 是由转子磁场引起的．且它们之间总是保持着一先一后并且同速的同 步关系，所以称这种发电机为同步发电机。同步发电机在机械结构和 电器性能上都具有许多优点。 2 同步发电机接线端子极性的确定 同步发电机发出的交流电，要严格按照 A相电压超前 B相电压 120。C电角度、B相超前 C相 120。C的原则，如果各相之间电角度不 准确或相序不正确，发电机及电网将受到很大的冲击和震荡，使发电 机损坏。因此同步发电机接线端子极性的确定是很重要的。 现在，同步发电机的极性确定常用小型异步电动机来检查 ，就是 试验测定法来确定．这种方法是间接测量．往往难以下结论．而同步发 电机的极性的确定是绝对可靠的，不能含糊，所以，实验测定法不宜作 为判断发电机的极性的依据。根据发电机定子外露的特点．通过观察 绕组布置及出线端子对绕组的连接位置，采用外部观察的方法确定极 性。 ． 2．1 复查极对数 P 发电机的极对数P从铭牌上查 到，可通过复查确认。以 1#接线端 子为基准 ．检查电流流经定 子一周 所经过的槽数，该槽数的一半即为 极对数 P．如图1所示的同步电动机 定子．电流流经一周经历 6槽，则 p=6／2=3． 2．2 计算相邻槽的电角度d 按公式 ，ct=P*3600。／z z——定子上的总槽数 ／ — — ＼ 图 1 确 定发 电机极对数的例 图 如P=3，电机上有36槽，则 ct=3"3600。／36=30。 相邻槽 间的电角度为 3O。 2．3 确定各接线端子对应基准 的电角度 以 1井接线端子所在 的槽为基准 ，将其定位 30。，再根据各接线端 子对应槽 相对基准槽确定各接 线端子 的电角度。电角度的超前 、滞后 标准为：顺时针旋转方向的计算为滞后．逆时针旋转方向计算的为超 前。 如 2#接线端子对应槽相对于 1 接线端子槽所间隔的槽数为4 个，且对应 2≠}槽顺着 1群的旋转方向ct=30。， 对应槽的电角度为一 120。． 2．4 确定各接线端子的极性 以 1#接线端子为A，根据 A、B、C依次滞后 120。的原则确定 B、C： 根据 x、Y、z与 A、B、C依次相差 180。电角度，确定 X、Y、Z的接线端 子号 。 用这种方法，各端子的极性全部都会弄清楚。 (上接第 151页)客流情况进行交通模式识别。 幕境 输入最 152 ～矗 。 蒜 } l 】 — — ———r—一 一 _ — 一 知泌库 ， 愉 n： ⋯ ¨ ． ～ ‘请晰 戢) 带模糊化 i塑 妻 ， 图 4 模糊控制流程图 Fig．4 Flow chart of fuzzy control 图 5 电梯启动速度仿真曲线 Fig．5 Speed elevator simulation curves start [责任编辑：张慧] 3．4 与人工神经网络相结合组成模糊神经网络。 3．5 在监视系统对图像理解和处理中使用模糊技术来确定乘客人数。 3．6 根据轿厢底部重量传感器所示重量。使用模糊技术确定轿厢内 乘客人数。 4 结语 根据系统控制结构在 MATLAB仿真软件中搭建模型．所得电梯 在启动时的速度曲线如图5所示。实验说明在各种负载条件下，电梯 控制系统均可控制电梯达到良好的调速性能和准确的停车性能，保证 平层精度，满足乘客的安全与舒适感，系统是可靠、有效地。 【参考文献】 l1]李惠异．电梯控制技术．北京：机械工业出版社．2003． 【2]朱德文．电梯交通系统的智能控制与应用．长春：吉林大学出版社．2002． [3]朱德文，梁质林．建筑设计电梯选型与配置实用指南．机械工业出版社．2005． 【4 JMichael V Farinola．M V Farinola．Performance Measurement of Vertieal Transportation Equipment．Elevator World．February．2001：142—146． 作者简介：刘东枭(1982一)，男，汉族，安徽蚌埠人，2004年7月毕业于安徽 理I大学自动化专业，现工作于安徽省特种设备检测院蚌埠分院机电室。 [责任编辑：曹明明]