基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

黃瀟 歸凱

基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

黃瀟 歸凱

（青島市特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)研究院 山東青島 266000）

針對(duì)基于PLC的電梯控制問(wèn)題，簡(jiǎn)要介紹了可編程控制器、電梯控制系統(tǒng)以及PLC在電梯控制系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)。闡述了基于PLC的電梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以5層電梯為例，分別論述了PLC機(jī)型選擇、I/O地址分配及外圍接線等。軟件設(shè)計(jì)方面，分別論述了指層控制、定向選層、開(kāi)關(guān)門控制等功能的實(shí)現(xiàn)方法，并給出了梯形圖。PLC的應(yīng)用能夠提高電梯運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性和時(shí)效性。

電梯；PLC控制；硬件設(shè)計(jì)；軟件分析

1 PLC及電梯控制系統(tǒng)

1.1 PLC技術(shù)概述

可編程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）綜合了微處理、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)等多種技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種可進(jìn)行編程的邏輯控制器。通常情況下，PLC采用模塊化設(shè)計(jì)，常用模塊主要包括中央處理單元（CPU）、功能模塊、輸入/輸出接口、存儲(chǔ)器、電源、通信模塊等。可實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序控制、程序代碼存儲(chǔ)、計(jì)數(shù)、數(shù)學(xué)運(yùn)算等功能，用戶可根據(jù)相應(yīng)的指令結(jié)合數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)交換電路進(jìn)行各類生產(chǎn)過(guò)程的控制。PLC控制系統(tǒng)以其開(kāi)發(fā)周期短、抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電梯等控制領(lǐng)域。

1.2 PLC在電梯控制系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)

（1）基于PLC的電梯控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)電梯的自動(dòng)控制，提高控制系統(tǒng)的精度、抗干擾能力、可靠性。

（2）基于PLC的電梯控制系統(tǒng)，不需要選層器及大量的繼電器，外部線路進(jìn)一步簡(jiǎn)化使得控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積較小。

（3）PLC功能十分強(qiáng)大，即使復(fù)雜的控制系統(tǒng)同樣可以滿足其要求，用戶根據(jù)需求可自主增加、減少、更改某些功能。

（4）PLC本身可進(jìn)行故障檢測(cè)與報(bào)警，運(yùn)行安全性、可靠性較高；安裝、維護(hù)方便，便于檢修，無(wú)需改變硬件結(jié)構(gòu)即可更改控制方案。

（5）便于進(jìn)行群控調(diào)配或管理，在某種程度上提高了電梯運(yùn)行效率。綜上所述，基于PLC控制系統(tǒng)的電梯裝置具有舒適、方便、安全等特點(diǎn)。

1.3 功能要求

（1）控制電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)電梯的升降功能，并安裝對(duì)應(yīng)上下操作、開(kāi)關(guān)門操作、設(shè)定樓層的按鈕開(kāi)關(guān)。

（2）電梯能夠及時(shí)、正確地響應(yīng)操作指令并做出相應(yīng)的動(dòng)作。例如：電梯運(yùn)行過(guò)程中，某一樓層的乘客按下了下行或上行按鈕，在有限延時(shí)的情況下控制系統(tǒng)能夠保證電梯正常打開(kāi)電梯門。

（3）大多數(shù)情況下，電梯運(yùn)行過(guò)程中會(huì)在同一個(gè)時(shí)間內(nèi)接收到眾多不同的控制信號(hào)，控制系統(tǒng)應(yīng)具有綜合判斷、自動(dòng)處理能力、優(yōu)先級(jí)處理能力，確保每個(gè)動(dòng)作都是有效的，進(jìn)而保證電梯的正常運(yùn)行。

2 電梯控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

通常情況下，電梯存在兩種工作狀態(tài)，即停止（STOP）狀態(tài)和運(yùn)行（RUN）狀態(tài)。運(yùn)行狀態(tài)下，PLC可通過(guò)執(zhí)行用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)特定功能以滿足控制要求。為保證PLC輸出能夠快速地響應(yīng)不斷變化的輸入信號(hào)，用戶程序需不斷地重復(fù)執(zhí)行而不僅僅執(zhí)行1次，直到控制系統(tǒng)切換到STOP狀態(tài)或停機(jī)。

2.1 PLC選型、硬件系統(tǒng)配置及I/O點(diǎn)數(shù)計(jì)算

本文以5層電梯為例，選用西門子可編程控制器搭建電梯控制系統(tǒng)。下面將從PLC機(jī)型選擇、I/O點(diǎn)數(shù)分配、各子系統(tǒng)功能程序?qū)崿F(xiàn)等幾個(gè)方面進(jìn)行闡述。

根據(jù)I/O接口的輸入、輸出類型及數(shù)量，考慮到系統(tǒng)的擴(kuò)展性，I/O接口要有一定余量，所以選用西門子315-2DP可編程控制器。該控制器普遍使用且包含80個(gè)輸出、輸入接口。一般情況下，電梯需要保留門機(jī)繼電器和主回路接觸器。因此，出于安全考慮，PLC電梯控制系統(tǒng)必須保留門鎖繼電器和安全回路繼電器。

2.2 I/O地址分配及外圍接線圖

根據(jù)I/O接口數(shù)量、實(shí)際情況以及輸入、輸出接口的分配情況，綜合考慮各種因素，可得輸入、輸出的I/O地址分配及外圍接線圖，。所述控制系統(tǒng)的核心為PLC，反饋等信號(hào)經(jīng)輸入接口傳送至PLC控制器，根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)的程序?qū)邮盏叫盘?hào)進(jìn)行運(yùn)算處理生成控制指令，控制指令通過(guò)輸出接口分別發(fā)送至驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、指層器、召喚指示燈等。

3 程序設(shè)計(jì)

如上所述，被控電梯總共5層，每層均有轎廂所在樓層和升降指示燈；1-5指示燈分別對(duì)應(yīng)樓層信號(hào)；每一層樓廳均設(shè)置了上行召喚和下行召喚按鈕；電梯運(yùn)行過(guò)程中，首先對(duì)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)和各種呼喚信號(hào)進(jìn)行系統(tǒng)分析，進(jìn)而確定下一時(shí)刻工作狀態(tài)；具體地講，電梯控制系統(tǒng)應(yīng)具有自動(dòng)達(dá)層、停梯消號(hào)、自動(dòng)開(kāi)/關(guān)門、外呼記憶、反向保號(hào)、順向截車、自動(dòng)定向等基本功能。

3.1 指層控制

作為整個(gè)PLC控制系統(tǒng)比較關(guān)鍵的功能，指層控制主要用于指示當(dāng)前時(shí)刻電梯轎廂所處樓層位置以及電梯的運(yùn)行方向，即上行、下行。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，可通過(guò)安裝在轎廂頂部隔磁板或井道內(nèi)的感應(yīng)器等裝置實(shí)現(xiàn)樓層信號(hào)的指示。另外，可通過(guò)PLC程序控制實(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行方向的預(yù)計(jì)。

3.2 定向選層

電梯定向是在綜合分析電梯所處樓層、廳外召喚、轎內(nèi)指令、運(yùn)行方式等因素的基礎(chǔ)上，確定下一時(shí)刻電梯的運(yùn)行方向。電梯選層是指廳外召喚信號(hào)和轎內(nèi)指令同時(shí)存在的情況下，電梯應(yīng)該響應(yīng)哪個(gè)信號(hào)并做出相應(yīng)的處理。與此同時(shí)，電梯即將到達(dá)有廳外召喚指令或轎內(nèi)指令樓層時(shí)，需做減速處理。當(dāng)電梯處于司機(jī)正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，根據(jù)電梯轎廂所處位置以及電梯轎內(nèi)指令來(lái)判定電梯運(yùn)行方向；當(dāng)電梯處于無(wú)司機(jī)正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，根據(jù)電梯轎廂所處位置以及廳外召喚指令來(lái)判定電梯運(yùn)行方向。

3.3 開(kāi)關(guān)門控制

對(duì)于電梯開(kāi)關(guān)門控制，本文以比較常見(jiàn)的雙開(kāi)門且運(yùn)行無(wú)司機(jī)控制的電梯為例進(jìn)行闡述。在電梯整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，開(kāi)關(guān)門控制主要包括本層開(kāi)門、轎廂手動(dòng)開(kāi)門、自動(dòng)延時(shí)關(guān)門、電梯運(yùn)行至目的樓層的手動(dòng)和自動(dòng)開(kāi)門、基站外啟動(dòng)時(shí)開(kāi)關(guān)門處理等。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的不斷發(fā)展，基于PLC的控制系統(tǒng)及應(yīng)用設(shè)備已廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面。鑒于PLC的穩(wěn)定性、智能性、易開(kāi)發(fā)等特點(diǎn)，其在高層建筑電梯中使用已日趨成熟。換句話說(shuō)，可編程控制器（PLC）已成為新型電梯控制系統(tǒng)的首選。基于PLC的電梯控制系統(tǒng)，不僅可以簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，而且能夠大大提高控制系統(tǒng)的可靠性和靈活性。雖然其開(kāi)發(fā)成本比繼電器稍高，不過(guò)可以通過(guò)減少輸入、輸出節(jié)點(diǎn)來(lái)降低成本，除此之外，從安全性方面考慮，PLC的使用具有比較重要的現(xiàn)實(shí)意義。

[1]魏國(guó)軍.基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真[J].科技資訊，2016（8）：58～60.

[2]吳萍.基于PLC技術(shù)的電梯控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015（22）：153.

TP273

A

1004-7344（2016）31-0269-01

2016-10-14