PLC的电梯意外移动保护装置系统设计论述

PLC的电梯意外移动保护装置系统设计论述

刘宁强

身份证号码：43012419891004xxxx

摘要：通过对实地现场考察，并与电梯特检部门负责人的沟通，作者了解到从危害的角度来看，危害性最大的是：当电梯门层打开时，人在进出时，轿厢发生了意外移动。电梯事故最严重的是在电梯门层打开时发生的意外移动，这种移动是最危险的，因为当门层打开的时候，电梯轿厢倘若移动这种情况一旦发生，受害者非伤即残。本文决定制作一套装置包括检测装置及制动保护装置，安装在电梯机房的曳引机架上，与曳引机形成冗余，给电梯设下双层保险。本检查装置尤其针对老旧的电梯以及人群密集群的电梯更具备实际意义。

关键词：PLC；电梯意外移动保护装置；系统设计

1、电梯意外移动检测装置介绍

检测装置设计安装于机房曳引机的安装架上，为了考虑检测的稳定性，减小检测误差，检测装置考虑安装在曳引钢丝绳导向性好，在轿厢运动过程中钢丝绳晃动幅度较小的地方，考虑到装置的通用性，故安装也需要一定的通用性。通过调研发现在机房曳引机的安装架上有合适的位置。本设计实现一种通用性好，独立于现有电梯控制系统，不需要改变现有电梯结构，只需从控制元件读取信号，适当增加传感器与制停部件，就能够有效检测电梯轿厢意外移动并采取措施防止事故发生的装置。检测装置应该满足便于安装、空间利用率较大、至少两组检测装置同时检测形成自检互检、装置安装与制动装置配合形成冗余的一套完整装置。本文通过将意外移动的信息经过编码器连接U型槽轮并配合电梯曳引钢丝绳传递出轿厢在开门状态的位移信息，判断轿厢是否在开门状态时发生了意外移动，同时将数据与制停距离的要求进行对比，进一步判断是否采取制动，倘若轿厢在发生意外移动并达到国家标准规定的制停距离时，制动装置（电梯夹绳器）工作，同时切断电梯电源，电梯曳引轮系统采取抱闸措施，并向电梯维修人员发送报警短信进而保证电梯使用者的人身安全。如图1所示。

图1检测装置安装位置图

2、检测装置检测原理

2.1检测软件简介

通过对主流品牌PLC的了解和比较，同时根据我们要应用所需的功能要求，最终选定了西门子S7-200系列的PLC，选定型号为224XP14DI/10DO+2AI/1AO（14个数字量输入口，10个数字量输出口，2个模拟量输入，1个模拟量输出）两个RS485通讯口。

2.2检测器件简介

结合科研实力及开发周期，选用编码器作为位移检测器件。编码器可用于测量速度、位置、转速、距离、角度等物理量。综合分析增量型和绝对值型所适用的各项特点，本文选用增量型编码器。对于增量型编码器按输出类型分，有电压输出型、NPN开路集电极输出型、线性驱动型、PNP开路集电极输出。考虑到我们设计的装置工作环境，故决定采用抗干扰能力强的NPN输出型的编码器。

2.3检测信号通讯模块

为实现实现分布式系统的远程无线监控，本文选用MD720-3型GPRS无线数据通讯模块。本系统由SINAUTMD720-3GPRS调制解调器、天线和GPRS通讯管理软件SINAUTMICROSC（集成OPCServer）等组成，具有远程服务功能，可通过短信自动向服务人员提供信息。当轿厢发生意外移动时，向维护人员发送消息，根据意外移动的不同状况进行报障报警。

3、电梯移动信号检测方案设计

本文以西门子S7-200PLC作为下位机进行检测控制，PLC作为新型工业控制装置具用通用性强、使用方便、适用面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。IPC性能可靠、软件丰富、价格低廉、抗干扰能力强、可靠性高适用于工业控制现场，故作为上位机用组态进行监控联系下位控制，下位机PLC进行信号采集，然后进行信号分析，通过逻辑计算进行轿厢意外移动判断。上位机通过组态软件进行电梯运行状态显示。系统所需采集的模拟量信息及IPC输出信号为：

①PLC须获取的信号（输入信号）：电机运行接触器信号；抱闸接触器信号；电梯轿厢开关门信号；编码器的脉冲信号。②PLC的输出控制信号：制动器的抱闸信号；给通讯模块的控制信号。③IPC组态的输出信号：通过液晶显示器显示；当前轿厢位置；轿厢的开关门状态；当前轿厢的运行速度；运行状态（正常？/意外移动？/超速？）。

4、检测装置硬件连接结构

本文通过研究垂直电梯运行控制硬件和执行器件的机械结构及其工作原理，并对轿厢意外移动进行判断，根据电梯运行的流程归纳了电梯轿厢意外移动的研究方法，进而设计出了轿厢意外移动的检测方法，通过本团队不断的尝试与探索，检测装置已基本能完成电梯轿厢意外移动检测，并且在一定程度上具有一定的可靠性，检测装置能够实现自检互检从而保证装置运行监测的可靠性，后续过程中该装置还需要进行试验调整。同时，本装置还预留了一些可扩展功能，如在电梯轿厢内增加语音播报功能，在电梯发生意外移动时能对轿厢内的乘客进行安抚告知乘客电梯目前的状况以及解决办法。装置具体接线图电梯意外移动检测装置接线图如图2所示。

图2电梯意外移动检测装置接线图

结束语

随着城市的迅速发展，电梯的应用也越发广泛，同时其安全性越来越被人们所重视。垂直电梯轿厢意外移动十分容易造成剪切、挤压等事故。若发生此类事故，将直接损害到人们的生命财产安全，所以，对轿厢的意外移动的检测并通过保护装置及时采取安全保护措施具有十分重要的意义。因此对轿厢意外移动检测保护装置的可靠性和通用性成为了本设计研究的重心。

参考文献：

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[2]解增昆.基于PLC技术的电梯教学实验实训平台的研究与设计[D].中国海洋大学，2015.

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[4]陈家茜.基于PLC的电梯控制系统设计[J].自动化应用，2017.