PLC在電梯中的應用

摘 要：目前對于PLC在電梯上面應用的研究僅限于一臺PLC驅動一臺電梯。這大大地浪費了資源，在多臺電梯同時工作的時候無法做到統一調配，限制了電梯的使用效率。本文提出了一種新的硬件電路的設計和PLC控制方法，可以做到多臺多層電梯很好的協調控制。

關鍵詞：PLC 電梯 變頻器 西門子 控制

中圖分類號：TN451 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（a）-0015-02

目前對于PLC在電梯方面的研究還停留在樓層低或者臺數少這些方面，有的還是一臺PLC控制一臺電梯[1，2]，在多臺電梯同時工作的時候，很難做到非常協調的工作，一次效率低下。主要原因是電梯在應用中涉及到的輸入輸出點數比較多，由于PLC點數擴展一般和內部的存儲空間和驅動能力有關，所以按照傳統的電梯控制方法很難做到多層多臺同時運作。另外對于傳統的電梯控制也沒有提出一個很好的控制策略，所以編程一般很繁雜。鑒于此，本文提出了一種新的多路復用的硬件連接方法，并且借此來判斷電梯的各個樓層，檢測電梯的輸入信號；另外提出了一種新的電梯控制方法，使電梯的編程控制相對簡單明了，使多個電梯可以很好的協調工作。

1 硬件組成

1.1 電梯控制要求

對于一個運行完美的電梯，要能夠滿足以下的工作要求。

（1）電梯無司機駕駛，完全自動響應門廳和轎廂內。（2）電梯起動后，若有呼梯信號，則到達指定位置開門。（3）到站自動平層開門，延時自動關門。（4）按內、外召喚指令信號自動定向，要求優化使任何召喚都在最短時間內響應。（5）電梯運行途中有順向截梯功能，對反向呼梯信號只作記憶。（6）電梯到達頂層或底層時，自動停止并變換運行。（7）門廳和轎內有樓層顯示和運行方向顯示。（8）在高層時可以進行變速處理，提高電梯的運行效率。

基于這樣的要求，并且結合現在主流的PLC產品性能，我們知道一般都可以滿足這些要求，如現在流行的西門子和三菱等產品。對于電梯的變速處理可以通過變頻器來實現，現在主流的變頻器基本上都可以滿足最少兩種變速的要求，即最高速度和最低速度。

1.2 電梯的硬件電路設計

電梯需要檢測的信號有以下這些：轎廂內的主要信號有，層選信號，電梯編號，電梯變速信號；外部門廳輸入到PLC的信號有，電梯限位信號，即到達這一點時，電梯停止動作，這個信號還可以作為門廳的外部樓層顯示信號，向上和向下的按鈕信號以及檢測是哪一臺電梯在運行的電梯編號；輸入PLC的硬件電路如圖1所示，在本圖中是以單臺八層電梯，PLC以西門子CPU226為例，如果需要多臺電梯同時控制，只要在這個基礎上進行必要的擴展就可以了，其中轎廂內的請求信號和門廳的樓層信號是多臺電梯共同復用的。

1.3 控制信號的處理

從圖1中可以看出，轎廂要上升到的樓梯高度分別輸入到I0.0～I0.7，對應的樓層值為Mj，本例中共為為八層，當有多個電梯同時使用的時候，需要一個電梯選擇信號，在這里使用了K0，K0為SB01～SB08的并聯信號，在圖中限于篇幅沒有畫出，也就是說，當在門廳內按下按鈕表達要到達的樓層時，一方面這個信號輸給PLC，作為樓層的值Mj；另外一方面，取這個信號作為哪一個電梯的梯選信號；當有多臺電梯時候，由于每臺電梯之間同時請求的可能性不大，另外PLC的響應時間非常快，所以在PLC內部只要判斷樓層信號和梯選信號同時到達的時候就可以確定是那臺電梯請求要上升到多少層，由于人手按下的時間比較長，所以在實際當編程當中還要用到一些特殊的指令，這些指令在現在流行的PLC當中都提供了，如西門子的正負跳變指令[EU/EN]。SQ13是作為變速信號的一個檢測信號，當檢測到這個信號的時候，在滿足條件的時候，給變頻器變速，以提高電梯運行效率。

可以看出，在門廳內每一層都有上升和下降信號，上升和下降信號作為每臺電梯各有一個信號輸入到PLC內，在那一層呼叫的電梯，可以采用檢測上下信號和門廳的樓層信號來判斷那一層樓有呼喚電梯的要求，通過檢測與向上和向下方向是否同步來確定呼梯的上行還是下行要求；I1.4是作為門廳的電梯識別信號輸入端，用來判斷每一個電梯的具體位置。

電梯實際所在樓層可以采用軟件和硬件相結合的方法來實現，軟件方法是在最低層的時候做一個定標，然后每檢測到一個變速信號就做一下相應的加或減；硬件方面檢測樓層信號和門廳內的梯選信號是不是同步到達PLC，檢測原理和轎廂內檢測按下樓層號的檢測原理一樣。

當有多臺電梯在一起工作的時候，如果出現信號重復的現象，為了安全起見，可以不考慮相應；另外為了安全，還要考慮相應的一些保護措施，如急停等等，在此就不在贅述。

2 控制方法

通過上面的分析可以知道，硬件電路基本可以檢測到需要的信號，對于讀入的信號還要做一些處理，首先要對轎廂內按鈕輸入的信號進行賦值Mij，電梯所在的層為Nip，門廳內有呼叫電梯的樓層為Niq，下標i表示的是那一臺電梯，后面的j、q和p表示的是那一層，這些值全部為實際的值，根據實際情況而定。下面對電梯的控制從以下幾個方面進行分析。

（1）當電梯沒有工作的時候，有人呼梯或者有呼梯記錄的時候，按照的絕對值最小值原則來確定哪一臺電梯到達呼叫的樓層，如果有多臺電梯滿足要求，那么只要指定一臺就可以了。

（2）當電梯都在運行的時候，分為兩種情況，一種是向上運動；另一種是向下運動，現在以向上運動進行分析。當電梯向上運動的時候，首先滿足轎廂內部的需要，到達指定則層，在這個過程中，如果門廳有人呼梯，則可以截梯，判斷原則是≥；外部呼梯不滿足這個要求的，對于向下的呼梯只做記錄不予理睬。向下的判斷和向上的原理一樣，在此就不在贅述。

（3）當電梯部分運作部分停止的時候，先按照2.2判斷運行的電梯是否滿足要求，也就是判斷是否滿足截梯的要求，如果滿足就執行，否則按照2.1的要求判斷選擇動作電梯。

（4）對于長時間沒有使用的電梯，一般停放在頂層和底層。

對于電梯的控制還要考慮不同電梯間信號沖突和競爭等問題，如果遇到這種情況，可以考慮不予理睬和硬件復位等解決辦法；另外對于頂層和底層的程序設計也要注意，頂層和最底層的優先級別最高，第二層和頂層的下面一層的優先級別次之，以此類推確定優先級別。對于每一個電梯，到達所要到達的最高層和最底層的時候默認為停止狀態，下一個運動方向視具體情況而定。

在高層電梯的運行過程中，為了提高工作效率和滿足乘客的舒適度，往往需要提高電梯的運行速度，當在上升的時候滿足≥2的時候進行加速，滿足≥1時檢測到變速行程開關進行減速，其中在到達頂層以前都要進行減速，這個是默認的，在向下的時候采用相同的判斷方法，在到達起一層以前開始減速。

3 實驗

本實驗采用CPU226作為控制器，控制四臺電梯同時運作，最高層可以到達八樓，輸出的變頻器采用三菱的FR-F740，在編寫好程序以后，采用按鈕作為輸入信號，模擬電梯的各種信號，通過觀察變頻器的開啟和停止，可以發現，通過這種方法可以相對比較好的驅動多臺多層電梯的運轉。

4 結語

用這種方法，可以很好的驅動多臺多層電梯，大大的節約了硬件資源，提高了電梯的運行效率，相對于傳統的一臺PLC控制一臺電梯的方法，這種方法編程復雜，控制難度大，需要經過多次調試才能滿足要求。

參考文獻

[1]汪浩然.基于PLC控制技術的電梯控制系統的設計與實現[J].甘肅林業高職教育，2009（13）.

[2]宋麗君，布挺.基于S7-226型PLC的四層電梯控制系統的設計[J].科技信息， 2009（21）.

[3]S7-200，編程手冊，2004.

[4]S7-200，中文系統手冊2004.

[5]李道霖.電氣控制與PLC原理及應用[M].電子工業出版社，2006.