淺談PLC電梯控制系統的實現

摘要：本文論述了PLC電梯控制系統的基本結構和軟件開發，以及PLC在電梯控制系統中的優勢。

關鍵詞：電梯 PLC 節能

引言

隨著科學技術的不斷發展，城市的高層建筑越來越多，高層建筑的發展必然帶來電梯行業的快速發展。人們安全意識和環保意識的增強，對電梯的運行與控制也提出了更高的要求。首先，要保證電梯運行的安全性；其次，電梯的響應、運行速度要快，運行過程中要有更高的舒適度；再次，電梯也要做到綠色環保與節能。

1、PLC在電梯控制系統中的優勢

PLC是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計，是一種專門的工業控制裝置，它具有強大的控制功能和抗干擾能力，具有體積小、可靠性高、易操作、易維修、編程簡單等優點，在交通、電力、機械等領域獲得了廣泛的應用。

傳統的電梯控制系統主要采用繼電器—接觸器進行控制，存在以下缺點：

1）系統結構龐大，能耗較高，機械動作噪音大；

2）普通控制電器難實現較復雜的控制功能，技術水平很難提高；

3）電磁機構及觸點動作速度慢，機械和電磁慣性大，控制精度很難提高；

4）控制線路復雜，易出現故障，保養維修工作量大，費用高；

5）系統觸點繁多，接線復雜，觸點容易燒壞磨損，造成接觸不良，故障率較高，降低了電梯的可靠性和安全性。

而采用PLC組成的電梯控制系統，可以很好地解決上述問題：

1）采用PLC作為控制器，可用軟件實現電梯運行的自動控制，電梯的可靠性能大大提高，同時減少了噪音污染；

2）去掉大部分繼電器、接觸器，外部線路簡化，控制系統結構簡單，更改控制方案時不需改動硬件接線；

3）PLC可實現各種復雜的控制系統，方便地增加或改變控制功能；

4）PLC可進行故障自動檢測報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修；

5）用于群控調配和管理，可提高電梯的運行效率，節約能源。

2、PLC電梯控制系統的基本結構

PLC電梯控制系統主要由信號控制系統和拖動控制系統兩部分組成。主要硬件包括PLC主機及外圍擴展器件、機械系統、轎廂操作按鈕、層外呼叫按鈕、層號指示燈、門機、調速裝置與主拖動系統等。系統的控制核心為PLC主機，通過輸入口將內、外指令信號及光電脈沖送入PLC，按PLC存儲器中存儲的程序進行邏輯運算處理，再經過輸出口發出指令信號，使拖動和門機控制系統按照指令要求運行。

電梯控制系統可以實現的功能：

1）一臺電動機拖動轎廂上升和下降，各層設上、下呼叫開關；

2）電梯到位后，具有手動或自動開門、關門功能；

3）電梯內設有方向指示燈、電梯當前層號指示器及樓層指令按鈕，警鈴、風扇及照明燈等；

4）當電梯在某層停車待客時，按下層外呼叫按鈕，應能自動開門，延時后應自動關門；

5）完成全部轎廂內指令，又無層外呼叫信號時，電梯應自動關門，并在設定時間內自動關閉轎廂照明；

6）一般情況下，電梯停站4-6s應能自動關門，在延時時間內，若按下關門按鈕，門將不經延時提前實現關門動作；

7）在電梯啟動前，開關過程中或門關閉后，按下操縱盤上開門按鈕，門將打開；

8）當轎廂內操縱盤上有多個選層指令時，電梯應能按順序停靠車門，并能至設定時間，自動確定運行方向；

9）當轎廂內操縱盤上的選層指令相對于電梯位置具有不同的方向時，電梯應能按先后順序，自動確定運行方向；

10）當電梯完成全部順向指令后，應能自動換向，應答相反方向的信號；

11）電梯在運行中應能記憶外部呼叫信號，對符合運行方向的呼叫，應能自動逐一停靠應答；

12）當設有基站時，電梯在完成全部指令后，自動駛回基站。

3、系統的軟件開發

在電梯控制中，各種信號都需要PLC進行處理，根據運行要求及保護要求由PLC來實現邏輯控制，電梯控制系統由呼叫到響應形成一次工作循環。工作過程又分為自檢、正常工作、強制工作等三種狀態。電梯在三種工作狀態之間來回切換，構成了完整的電梯工作過程。由于電梯的運行是根據樓層和轎廂的呼叫信號、行程信號進行控制的，而樓層和轎廂的呼叫是隨機的，因此，應采用隨機邏輯控制，即在以順序邏輯控制實現電梯的基本控制要求的基礎上，根據隨機的輸入信號，以及電梯的相應狀態適時地控制電梯的運行。轎廂的位置是由脈沖編碼器的脈沖數確定，并送PLC的計數器來進行控制。同時，每層樓設置一個接近開關用于檢測樓層信號。

電梯控制系統的軟件設計方案：

1）采用優先級隊列。根據電梯所處的位置和運行方向，采用了四個優先級隊列，即上行優先級隊列、上行次優先級隊列、下行優先級隊列、下行次優先級隊列。其中，上行優先級隊列為電梯向上運行時，在電梯所處位置以上樓層所發出的向上運行的呼叫信號。控制系統在電梯運行中實時排列的四個優先級隊列，為實現隨機邏輯控制提供了基礎。采用先進先出隊列，根據電梯的運行方向，將同向的優先級隊列中的非零單元（有呼叫時此單元為非零單元，無呼叫時則此單元為零）送入寄存器隊列，利用先進先出讀出指令，將第一個單元中的數據送入比較寄存器。

2）采用隨機邏輯控制。當電梯以某一運行方向接近某樓層的減速位置時，判別該樓層是否有同向的呼叫信號，如有，將相應的寄存器的脈沖數與比較寄存器進行比較，如相同，則在該樓層減速停車；如果不相同，則將該寄存器數據送入比較寄存器，并將原比較寄存器數據保存。該動作完畢后，將被保存的數據重新送入比較寄存器，以實現隨機邏輯控制。

3）采用軟件顯示。系統利用行程判斷樓層，并轉化成BCD碼輸出，通過硬件接口電路用LED顯示。

4）對變頻器的控制。PLC根據隨機邏輯控制的要求，可向變頻器發出正向運行、反向運行、減速以及制動信號，再由變頻器根據一定的控制規律和控制算法來控制拖動電機。同時，當系統出現故障時，PLC向變頻器發出信號。

結束語

采用PLC控制電梯系統，會使系統性能更加穩定，電梯運行更加平穩，使用維護簡單，系統的可靠性高，因而具有良好的經濟效益，能達到安全可靠、環保節能的要求。

參考文獻：

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[2]劉宏鑫，元建新.提高電梯運行舒適感的有效途徑[J].變頻器世界，2007.12