基于PLC的電梯控制系統(tǒng)應(yīng)用與設(shè)計

劉曉雅（廣東省佛山南海技師學(xué)院，廣東　佛山　528000）

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基于PLC的電梯控制系統(tǒng)應(yīng)用與設(shè)計

劉曉雅
（廣東省佛山南海技師學(xué)院，廣東佛山528000）

摘要：可編程控制器（PLC）具有較強(qiáng)的可維護(hù)性、可靠性，設(shè)計架構(gòu)簡單易懂，因此在程序控制領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用?；赑LC實現(xiàn)電梯控制系統(tǒng)，旨在提高電梯控制系統(tǒng)的高度可控性和運維便捷性，滿足電梯智能控制的工作要求。本文分析了PLC在電梯控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)中的關(guān)鍵技術(shù)，論證了PLC可以提高電梯控制運行穩(wěn)定性、動作實時性、持續(xù)安全性，具有重要的作用和意義。

關(guān)鍵詞：PLC；電梯控制；I/O接口；循環(huán)掃描

0. 引言

隨著城市化進(jìn)程的加快，高層建筑不斷增多，電梯作為一種承載、運輸工具，已經(jīng)在高層建筑使用過程中得到廣泛應(yīng)用，成為人們?nèi)粘Ｉ畹谋仨毠ぞ摺Ｒ话愕?，電梯部署于兩條垂直的導(dǎo)軌之間，采用電力作為提升、下降動力，運輸轎廂裝載的人或物。PLC是一種數(shù)字運算操作器，使用多種精良的電子器件集成在一起使用，活動部件比較少，易于運行維護(hù)，編程語言較為精簡，出錯率較低，可以提高電梯控制的性能，具有重要的作用和意義。

1. PLC工作原理及應(yīng)用優(yōu)勢

PLC作為一種工業(yè)控制器，其研發(fā)的主要目的是為了能夠替代繼電器控制系統(tǒng)，自身是一個計算機(jī)系統(tǒng)，除了具備繼電器控制系統(tǒng)和微型計算機(jī)功能之外，還可以利用程序完成操作控制功能，具有較高的自適應(yīng)性。PLC主要組成內(nèi)容包括中央處理單元（CPU）、存儲器、I/O接口、電源和編程設(shè)備等，這些設(shè)備構(gòu)成了可以構(gòu)成電梯邏輯控制系統(tǒng)和拖動控制系統(tǒng)，電梯邏輯控制系統(tǒng)可以采用PLC編程實現(xiàn)，該系統(tǒng)主要功能為定向選層、換速、判定轎廂所在位置、開啟轎廂門和關(guān)閉轎廂門。與此同時，電梯拖動控制系統(tǒng)可以在運行、工作過程中利用PLC控制系統(tǒng)監(jiān)測工作狀態(tài)，從而確保相關(guān)的控制信號準(zhǔn)確傳輸和響應(yīng)，如圖1所示。

電梯PLC控制系統(tǒng)主要包括兩種工作狀態(tài)，分別是運行狀態(tài)（RUN）和停止?fàn)顟B(tài)（STOP）。PLC處于STOP工作狀態(tài)包括內(nèi)部處理和通信處理兩個關(guān)鍵階段；PLC處于RUN工作狀態(tài)時，采用循環(huán)掃描的模式進(jìn)行業(yè)務(wù)處理。PLC控制系統(tǒng)處理指令可以從第一條指令開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按照程序存儲的地址讀取控制程序和執(zhí)行每一條命令，直到程序末尾，接著從頭開始掃描，循環(huán)重復(fù)執(zhí)行?？删幊炭刂破鞴ぷ魈幚黼A段包括內(nèi)部處理、通信處理、輸入掃描、執(zhí)行程序、輸出處理5個內(nèi)容，掃描周期的長短與用戶程序長短、掃描速度存在關(guān)系。

2. PLC在電梯控制系統(tǒng)設(shè)計中具有以下幾個方面的優(yōu)勢

（1）編程簡單，使用非常方便

PLC實現(xiàn)電梯控制程序時可以利用梯形圖、功能表圖、布爾助記符、功能模塊圖等符號進(jìn)行程序描述，具有較強(qiáng)的靈活性、多樣性、可塑性。

（2）PLC接線簡單，通信性較強(qiáng)

PLC控制關(guān)鍵的設(shè)備具有即插即卸的特點，接線操作較為簡單，工作量非常少，I/O輸入輸出均采用標(biāo)準(zhǔn)接口模式，連接外部設(shè)備通用性強(qiáng)，用戶界面交互性強(qiáng)，方便電梯控制技術(shù)人員開發(fā)。

（3）易于安裝，便于運行管理和維護(hù)

PLC硬件設(shè)備體積非常小，并且采用模塊化設(shè)計結(jié)構(gòu)，電梯控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)中只需要連接I/O輸入輸出接口，即可實現(xiàn)電梯控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)信號的發(fā)送和接收，并且預(yù)留的空閑接口能夠便于系統(tǒng)擴(kuò)展，方便電梯控制系統(tǒng)運行管理時改裝和升級維護(hù)。

（4）PLC可靠性高，具有較強(qiáng)的抗干擾能力

PLC采用微電子技術(shù)，電子器件達(dá)到工業(yè)級、軍用級，連接線不多，活動部件較少，系統(tǒng)組成簡單，具有較強(qiáng)的可靠性。PLC程序設(shè)計語言精簡，編程出錯率較低，具有較強(qiáng)的自適應(yīng)性和可修改性，同時具有較強(qiáng)的抗震、抗沖擊能力，瞬間斷電也能保持電梯正常運行。

圖1　PLC硬件體系架構(gòu)

圖2電梯PLC控制系統(tǒng)工作流程

3. 基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計

本文根據(jù)某住宅小區(qū)5層電梯中PLC控制系統(tǒng)設(shè)計實例，旨在歸納和研究PLC在電梯控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。5層電梯PLC控制系統(tǒng)如圖2所示。

（1）PLC控制系統(tǒng)硬件及I/O接入接口配置

PLC電梯控制系統(tǒng)工作時，安全性、可靠性、穩(wěn)定性最為重要，因此控制系統(tǒng)需要擁有門鎖繼電器裝置、急停繼電器裝置，保證電梯突發(fā)事故時能夠確保安全，最小化損失。I/O接入口數(shù)目適當(dāng)增多，保留電梯控制系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。5層5站電梯的硬件輸入信號量接口數(shù)設(shè)置為35點，輸出信號量接口點設(shè)置為32點，PLC控制系統(tǒng)的輸出電壓可以設(shè)置為220VAC/110VDC。

（2）I/O地址分配及PLC外圍接線方式

PLC電梯控制系統(tǒng)I/O接口輸入點和輸出點設(shè)置完畢之后，可以按照相關(guān)的數(shù)目分配I/O地址，設(shè)計一個合理的外圍線接入模式。PLC主機(jī)是電梯控制系統(tǒng)的核心組成部分，其可以利用輸入接口將信號傳輸至PLC主機(jī)，讀取存儲中心的指令數(shù)據(jù)，完成指令數(shù)據(jù)運算，將指令處理結(jié)果利用輸出接口發(fā)送至電梯驅(qū)動系統(tǒng)、指層器，發(fā)出關(guān)鍵的控制信號，完成電梯運行動作控制。

（3）指層控制回路工作指令設(shè)計

PLC電梯控制系統(tǒng)最為關(guān)鍵的功能就是指層控制回路，該功能可以判定電梯轎廂當(dāng)前位置，指示轎廂的上行、下行方向。該功能實現(xiàn)需要借助于部署于電梯井、轎廂頂部隔磁板上的傳感器，能夠準(zhǔn)確地感知電梯轎廂狀態(tài)，并且將信號發(fā)送至顯示板和PLC控制系統(tǒng)。

（4）定向選層線路指令設(shè)計

選層是PLC控制系統(tǒng)的一個關(guān)鍵功能，PLC控制系統(tǒng)發(fā)出廳外召喚指令或轎內(nèi)指令，電梯動力裝置可以根據(jù)指令完成關(guān)聯(lián)操作。電梯正常工作且有人控制時，轎內(nèi)指令可以控制電梯裝置上行/下行方向，判斷轎廂實時位置；無人控制時，可以按照廳外召喚指令判定轎廂位置，確定電梯轎廂的上行/下行方向。

（5）電梯開門、關(guān)門運行回路設(shè)計

5層電梯采用雙開門模式，電梯運行不存在司機(jī)控制，因此電梯開門、關(guān)門運行回路的主要功能是完成電梯轎廂手動式開門、當(dāng)前層開門、目的樓層自動開門/手動開門、自動延時關(guān)門等。

結(jié)語

隨著電子元器件的持續(xù)改進(jìn)，PLC控制系統(tǒng)功能越來越完善，已經(jīng)在多個領(lǐng)域取得了顯著的應(yīng)用成效。電梯控制系統(tǒng)采用PLC技術(shù)，可以采用軟件編程實現(xiàn)電梯控制功能，精簡大部分繼電接觸器，簡化電梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和外部線路接入數(shù)量，實現(xiàn)一個復(fù)雜的電梯控制系統(tǒng)，完成電梯運行時自動化的系統(tǒng)檢測、報警功能，提高電梯運行的可靠性、穩(wěn)定性、安全性。

參考文獻(xiàn)

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［3］羅鋒華，房馳.西門子S7-200PLC及變頻器在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.電機(jī)與控制應(yīng)用，2010，37（11）：42-45.

中圖分類號：TM76

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A