模块化电梯的设计

王鹏

摘 要：现今，电梯作为人们日常生活中不可缺少的的工具，且逐渐向“模块化”方面靠拢以方便工程技术人员的安装与维修。但是，在现实的学习中学生要掌握电梯的原理及维修都非常困难，所以，我们不得不设计出一些电梯模型来供学生实践操作。但是传统的电梯模型只是一种供学生参观的教学摆设。该课题是基于传统教学基础上设计的电梯模型。所以，整体设计遵循的是利于教学的方便，和尽可能接近实际电梯的原则。考虑到拆卸、安装与训练的方便。因为，电梯上的PLC可直接拆卸，它所引出的输入、输出口也可方便插拔，都为开放式结构。所以，可以用于其它装置的训练编程及硬件组装训练等。对于学生掌握知识有它独特的一面，学生在机电一体化训练方面也会得到一定的提高。它在市场销售方面非常可观。

关键词：电梯模型；模块化；PLC

前言

单台电梯模型的机械部分由曳引系统、导向系统、门系统、轿厢系统、重量平衡系统等组成，曳引系统由曳引系统机-单相永磁同步机、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、导轮和导轨架等组成。它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作稳定升降运动。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、由门扇和门导轨架等组成。轿厢的厢体由厢底、厢壁、厢顶等组成，轿厢内部设有轿厢控制器，其操纵按钮设在轿厢外部。

1 电梯模型硬件电路

1.1 单台电梯的构成

模块化电梯由几大电气模块组成：它们分别是楼层显示模块、动力驱动模块、变频调速模块、外选信号模块、内选信号模块等。在介绍这些框架之前我们首先要对电梯做出总体的规划与设计。

1.2 选择设备型号

1.2.1 可编程控制器PLC的选择

PLC是整个系统的大脑，在选择其型号时要满足。

（1）有足够的I/O（输入/输出）点。体积小、价格低廉、能够可靠运行。（2）PLC要能实现PC-LINK网络的连接。（3）PLC要具有读取旋转编码器输出脉冲的功能。

根据以上三点选择：松下FP∑-C32主机，该主机为晶体管输出方式，且可实现PC-LINK网络的连接，I/O点数足够。

1.2.2 变频器模块的选择。在该电梯模型中，电梯的所有调速都是通过变频器中接收到的PWM脉冲调节来实现的，考虑到变频器与PLC的匹配性，选择松下VF0变频器。

1.2.3 楼层定位模块的选择。这里选择OMRON光电编码器的E6B2系列增量式旋转编码器与交流电机同轴连接，准确实现楼层定位。E6B2编码器可以接受很宽的电压范围（5～24V），E6B2编码器还在主电路中进行了专门的设计，以防止在集电极开路输出和电压输出方式下，用户的误操作（短路以及防接线）对编码器电路造成的损坏。E6B2编码的分辨率比较高，可以保证较精确的测量。

1.2.4 触摸屏模块的选择。随着触摸屏技术日趋成熟，其应用面更加广泛。触摸屏的优势就在于它可利用软触点实现传统硬件触点上的功能、安全可靠且、可随心所欲通过其编程改变触点来满足需要。要求和与PLC的匹配，这里选择松下GT10触摸屏。

1.2.5 单片机模块的选择。单片机在群控电梯中要完成的任务是：实现电梯运行楼层的显示；电梯上下行的指示。考虑到经济性与可靠性这里选择AT89C51单片机，这款单片机在市面上的价格较低，基本功能都能实现。

2 功能模块的硬件连接

2.1 变频器模块的连接

Y2所接的变频器功能为：反转/停（由P08参数设置）

Y3所接的变频器功能为：PWM切换（由P19～21、P22～24参数设置）

Y0所接的变频器功能为：PWM输入（由P19～21、P22～24参数设置）

2.2 内选信号功能模块的连接

电梯内选信号不需占用PLC的输入、输出口，直接通过触摸屏串口发送与接收数据完成内呼控制。

2.3 楼层定位功能模块连接

旋转编码器连接时分别将茶色（+Vcc端）+5V；将青色接0V；将A相、B相分别接到-1至2楼电梯的PLC输入端口的X0与X1即可。

2.4 PC-LINK网络功能模块连接

将所有的硬件电路连接无误后，可以对单台电梯模型进行PC-LINK网络的连接，这样我们才能将电梯每一层数据进行连接起来共享。

3 参数设置

3.1 高速计数器设置

当系统连接完毕后要对系统参数进行软件设置以实现系统要求。

选择“选项”中的“PLC系统寄存器设置”接着选择“高速计数器”将“CH0”设置为“方向判别（X0，X1）”。

3.2 变频器的参数设置

变频器参数设置数据参数，实现电梯上下行及对PWM信号的正确读取。触摸屏内部参数设置、PC-LINK网络参数设置，点击“PC-LINK”项，出现“PC-LINK”对应不同站号的PLC进行相应的设置。

4 程序编写及系统调试

将连线及系统设置正确后，可以对单片机、PLC进行程序进行编写。在程序编写之前要知道我们想达到的具体目的。显示模块单片机程序的编写及调试：（1）显示模块功能；（2）单片机程序及硬件调试；（3）对PLC进行输入输出口分配。

5 结束语

目前，在现实的学习中学生要掌握电梯的原理及维修都非常困难，所以，我们不得不设计出一些电梯模型来供学生实践操作。但是传统的电梯模型只是一种供学生参观的教学摆设。该课题是基于传统教学基础上设计的电梯模型。所以，整体设计遵循的是利于教学的方便，和尽可能接近实际电梯的原则。

参考文献

[1]常斗南，李全利，等.可编程序控制器原理、应用、实验[M].北京： 机械工业出版社，1998.

[2]李广弟，朱月秀，等.单片机基础[M].北京：北京航空航天大学出版社，2001.

[3]康华光，陈大钦，等.电子技术基础模拟部分[M].北京：高等教育出版社，2005.

[4]康华光，邹寿彬，等.电子技术基础数字部分[M].北京：高等教育出版社，2005.

[5]周坚.单片机轻松入门[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004.

[6]汪小澄，袁立宏，等.可编程序控制器运动控制技术[M].北京：机械工业出版社，2006.

[7]李全利.可编程序控制器及其网络系统的综合应用设计[M].北京：机械工业出版社，2005.