基于ＰＬＣ技術的商場電梯控制

[摘 要] 在現代化商場建設中，商場內部的電梯已經成為商場必備的設施。本文介紹了一種基于PLC技術的商場電梯控制系統，對系統的硬件組成和軟件設計作了較為詳細的闡述。

[關鍵詞] PLC 商場電梯

隨著我國科技水平的不斷提高，可編程控制器(PLC)控制技術已經進入一個嶄新的時代，其應用越來越廣泛，而電梯作為現代高層建筑的垂直交通工具，與人們的生活緊密相關。在現代社會，電梯已像汽車、輪船一樣，成為人類不可缺少的交通運輸工具，在現代化商場建設中，商場內部的電梯已經成為商場必備的設施，電梯的使用量已成為衡量商場現代化程度的標志之一。傳統電梯的電氣控制系統采用的是繼電器邏輯控制，由于觸點多、故障率高、可靠性差、體積大等缺點，正逐漸被淘汰。隨著人們對生活水平要求的提高，電梯得到了快速發展，使電梯的電氣控制進入了一個新的發展時期，其邏輯控制也由PLC代替原來的繼電器控制。本文采用PLC對電梯進行控制，闡述了其在電梯控制中的應用。

一、電梯的電氣控制要求(以三層電梯為例）

1.接受每個呼叫按鈕(包括內部和外部的呼叫）的呼叫命令，并做出相應的響應；

2.電梯停在某一層(例如2層)時，此時按動該層(2層)的呼叫按鈕(上呼叫或下呼叫），則相當于發出打開電梯門命令，進行開門的動作過程；若此時電梯的轎箱不在該層(在1、3層），則等到電梯關門后，按照不換向原則控制電梯向上或向下運行；

3.電梯運行的不換向原則是指電梯優先響應不改變現在電梯運行方向的呼叫，直到這些命令全部響應完畢后才響應使電梯反方向運行的呼叫。例如現在電梯的位置在1層和2層之間上行，此時出現了1層上呼叫、2層下呼叫和3層下呼叫，則電梯首先響應三層下呼叫，然后再依次響應2層下呼叫和1層上呼叫；

4.電梯在每一層都有1個行程開關，當電梯碰到某層的行程開關時，表示電梯已經到達該層；

5.當按動某個呼叫按鈕后，相應的呼叫指示燈亮并保持，直到電梯響應該呼叫為止；

6.當電梯停在某層時，在電梯內部按動開門按鈕，則電梯門打開，按動電梯內部的關門按鈕，則電梯門關閉。但在電梯行進期間電梯門是不能被打開的；

7.當電梯運行到某層后，相應的樓層指示燈亮，直到電梯運行到前方一層時樓層指示燈改變；

8.電梯在到達指定樓層后，電梯門會自動打開，經一段延時自動關閉，在此過程中，支持手動開門或關門。

二、電梯系統的硬件設計

根據該三層電梯控制系統的控制要求，其輸入設備有1個開門按鈕、1個關門按鈕;內部一、二、三層呼叫按鈕；外部一層上呼叫按鈕，二層上、下呼叫按鈕，三層下呼叫按鈕；一、二、三行程開關;開門、關門行程開關。其執行器件共有7個呼叫指示燈;3個位燈;2個上、下指示燈;電梯開門、關門、上升、下降4個接觸器線圈。因此該電梯控制系統采用PLC控制需要有14個輸入點，16個輸出點，在設計過程中我們選用三菱F1-40MR系列PLC作為電梯的電氣控制核心，其輸入24點、輸出16點能滿足控制要求。具體的I/O地址分配見表1;

三、系統軟件設計

在系統軟件設計過程中，首先根據系統控制要求，利用經驗設計法對電梯內部PLC程序進行設計，然后對電梯外部PLC程序進行設計。

1.電梯內部PLC程序的設計。(1)三層樓的內呼叫燈PLC程序。電梯內部的三個呼叫按鈕，指定的是電梯的運行目標，因此在電梯未到達指定目標時，該層呼叫燈應一直有顯示，所以輸出時就應該使用保持繼電器。另外，當電梯達到指定樓層時，呼叫燈應該滅掉，即保持繼電器斷開。以一層內呼叫燈為例，程序如圖1所示。(2)電梯內的樓層顯示器。樓層顯示器是以電梯是否碰到行程開關來決定的，顯示同樣有保持特性，另外要替換某一顯示器的值，需要電梯接觸到其上層或下層的行程開關。以二層顯示器為例，程序如圖2。（3)電梯內的電梯升降顯示器。升降顯示器的狀態共3種:顯示上升、顯示下降、或都不顯示。另外無論上升還是下降，都與電梯的呼叫有密切關系。上升包括了以第一層到第三層的上升運動，下降也同樣如此，以電梯從第二層到第三層的上升為例。若3層有呼叫，包括兩種情況:電梯內呼叫、電梯外呼叫。若電梯由第二層上行至第3層，此時Y536亮，Y537滅，下降觸點Y535斷開，上升觸點Y534閉合。并列的條件還有2層外部上呼叫閉合(Y434）、3層下呼叫閉合(Y436）、3層內部呼叫按鈕(Y432)的閉合，這些條件同樣使得2層顯示器改變，因此在編程時都要考慮。2層升至3層的升降顯示器PLC程序如圖3所示。（4)電梯到達樓層后的停止。由于在電梯外部有上升呼叫和下降呼叫，按照不換向原則，當呼叫方向與電梯運行方向相同時，電梯才能停止。下面以向下呼叫停止M201為例說明，而上升呼叫停止M200的編程思路與下降呼叫停止M201相似，當電梯一直顯示向下運行，即Y537接通時，只有當每層樓的向下呼叫即Y435、Y431和該層的行程開關接通時，電梯到達各層后M201才接通，否則不接通。另外，如果電梯一直停在某一層，不顯示上升與下降，該層的上呼叫接通時M201也接通。（即實現電梯停在某一層時，此時按動該層的呼叫按鈕(上呼叫或下呼叫）則相當于發出打開電梯門命令，進行開門的動作過程）。電梯到達呼叫樓層后停止的PLC程序如圖4所示。（5)電梯的開關門程序。以電梯的開門Y532程序為例說明，首先，只有當電梯既不上升也不下降時才能進行開門，即Y532才能輸出。無論電梯的上升停止或下降停止只要M200或M201有一個輸出，電梯經過延時后都會自動開門。如果電梯停在某一層，按下該層的外部呼叫也會輸出M200或M201，電梯門也會打開。電梯開、關門的PLC程序如圖5所示。2.電梯外部PLC程序的設計。（1)外部呼叫。電梯外部呼叫與內部。

呼叫是類似的，一個呼叫燈的接通對應于相應的外部呼叫接通，其關閉條件為相應行程開關閉合，相應升降指示燈閉合，另外，外部呼叫同樣有保持特性，故也應使用保持繼電器作為輸出，需要指出的是第一、第三層的呼叫是單向的，故其關閉條件也相應變為行程開關閉合“AND”電梯升降斷開。2層以2層外部上呼叫為例，如圖6所示;1層、3層以1層為例，如圖7所示。（2)樓層的電梯位置指示燈。外部樓層的電梯位置指示燈與電梯內的位置指示燈相同。（3)電梯的上升與下降。設電梯從1層到3層上升，由于電梯在第1層，此時構成電梯上升的因素包括：2層上/下呼叫 3層下呼叫、內2層呼叫燈，內3層呼叫燈，這5種條件對于電梯的上升是一種邏輯“OR”的關系，而這些條件的產生的前提條件則是電梯此時在1層，即1層位燈Y437有輸出，可見Y437與前5個“OR”邏輯是“AND”關系。電梯由2層上升到3層的編程思路與1層上升到3層相似，不同之處為上升條件同2層位燈邏輯“AND”運算之后，還應排除電梯下降指示的情況。這里將電梯下降指示Y537的常閉觸點與之串聯，另外由于電梯上升，電梯門應關閉。電梯下降線圈Y535應斷電，這又是和以上程序塊取邏輯“AND”與的過程。電梯從1層到3層及從2層到3層上升的程序如圖8所示。電梯上升與下降都是建立在開門和關門繼電器線圈不接通的情況下，因此在電梯上升與下降的過程中，要將這兩個因素考慮在內。以電梯上升為例，如圖9所示。

本文將PLC技術應用于商場電梯控制系統中，并對其設計思想作了介紹，對系統的硬件組成和軟件設計作了較為詳細的闡述。并在PLC實驗室利用電梯模擬演示裝置準確虛擬了三層電梯內部、外部的各種輸入輸出信號，形象、直觀地描述了電梯各個功能、動作及所在的位置。該設計所做的研究和開發工作對相同或類似電梯控制系統都有一定的參考價值。

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