電梯門機PLC應用分析與實例設計

張海軍

摘 要：本文首先對電梯門機控制系統的基本原理、PLC在電梯門機系統中的應用及所起作用進行了簡單分析和介紹，然后提出了一種基于PLC的自動開關門測試應用實例和實現方案，并開發出了PLC端應用程序。最后，利用現有變頻器、門電機及開門機搭建了電梯門機PLC自動開關門測試系統，對所設計PLC端程序進行了功能驗證。整套系統實驗運行結果表明，本文所提出的PLC在電梯門機控制系統的一種自動開關門測試方案可行，運行平穩可靠，其在提高測試效率的同時，對產品質量監控和管理有著積極的作用。

關鍵詞：PLC；電梯；門機控制；

0 引言

電梯門機控制系統主要分為調速部分和邏輯控制部分。調速部分的性能是對電梯門機運行時轎門層門的開啟和加減速起作用，故大多選用高性能門機專用變頻器。而電梯門機控制系統的邏輯控制單元一般優選PLC邏輯控制模塊。可編程控制器PLC是根據順序邏輯控制的需要發展起來專門為工業環境應用而設計的數字運算操作的電子裝置，PLC控制技術加變頻調速是現代電梯行列的一個熱點[1]。

1 電梯門機控制系統基本原理

電梯門機控制系統主要由門機變頻器、PLC邏輯控制單元、變頻調速回路和輸入輸出模塊構成，用來管理和控制電梯開關門機的啟停、加減速、安全保護動作、運行方向、智能等待等指令輸出。其中，兩相交流電源 AC1、AC2 經接線端子進入變頻器為其回路和控制回路供電，變頻器輸出端 U、V、W 對應接入同步門電機的三相繞組，旋轉編碼器用來檢測門電機的運行速度和運行方向；變頻器將實際速度與變頻器內部的給定速度進行一次比較，通過正反饋調節變頻器的輸出頻率及電壓，使轎門的實際速度跟隨變頻器內部的給定速度，達到調節轎門開門速度的目的。運行中，運行信號輸出端通知 PLC正常輸出；零速信號輸出端即轎門運行速度為零時，通知 PLC 完成停止、再開門、再關門等動作；輸入PLC對開關門按鈕功能進行模擬來控制轎門的開閉，廳門隨轎門的聯動同時動作。

2電梯門機PLC自動開關門測試系統應用設計

PLC模塊為電梯門機控制系統的邏輯單元核心部分，要使門機變頻器根據電梯開門機需要的速度曲線調節運行方向和速度，并實現自動開關門、自動掌握關停時間、消除集選控制等功能[2]，則需要通過對PLC 合理編程，來輸出門機變頻器的運行方向和速度指令。

PLC共有5種程序設計語言可供編程使用，其中有三種圖形語言，即梯形圖、功能塊圖和順序功能圖，兩種文本語言，即結構化文本和指令表。本文所選用的PLC采用以繼電器梯形圖為基礎的簡單指令形式，首先分成幾個環節進行，然后再將這些環節組合在一起形成完整的梯形圖，以使門機運行程序編制更加直觀。在運行時， 根據用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號或地址號作周期性循環掃描，如無跳轉指令，則從第一條指令開始逐步順序執行用戶程序，直到程序結束[3]。電梯門機PLC自動開關門測試系統對PLC模塊的基本要求是其能按照一定的邏輯持續不斷的輸出開門、關門、停止信號，由門機變頻器接收后進行持續的自動開關門動作，從而達到對整體系統的穩定運行進行監控和管理功能。

2.1 PLC軟硬件介紹

本次PLC應用實例所用編程軟件為信捷XC系列LPC編程控制軟件3.3版本，其梯形圖編程語言最大的特點是與電氣操作原理圖相對應，與原有繼電器控制相一致，具體版本號無錫信捷電氣公司出品的信捷XC3-19AR-E。

在電梯門系統中， 需要合理選擇開門保持時間，原因在于：開門的保持時間過長會影響電梯整體的運行效率；保持時間過短不能保證乘客全部安全的進人轎廂。總體原則為在保證乘客全部安全進出電梯的情況下， 盡可能地縮短電梯開關門時間[4]。

一般，自動開關門的要求為：（1）待客自動開門，當電梯在某曾停梯待客時，按下層外召喚按鈕，應能自動開門；（2）自動關門與提早關門，在一般情況下，電梯停站4-6s內應能自動關門。考慮實際運行時的載荷，本次實例中T0與T1的延時信號時間設定為3秒。

2.2 PLC梯形圖設計

電梯門機PLC自動開關門測試系統包含有兩個邏輯，即開門邏輯和關門邏輯。

開門輸出指令運行釋義如下：

（1）當開門到位時，開門到位信號常閉觸點斷開，整個回路斷開，停止給開門指令；

（2）當有關門指令時，關門指令信號常閉觸點斷開，整個回路斷開，停止給開門指令；

（3）無開門到位指令且無關門指令則延時3秒開門；

（4）無開門到位指令且無關門指令時關門過程堵轉立刻執行開門動作。

（6）當關門且有堵轉現象發生時，回路接通，M103輸出自保持；

（7）當開門到位時，M103斷開輸出。

3 PLC 在電梯門機控制系統的實際運行和總結

電梯門機PLC自動開關門測試系統搭建完成如圖1所示：

其中PLC的電源輸入端子L、N接入220V電源，信號輸入端子X1、X2分別接入開關門到位光電傳感器信號線，輸出端子Y0、Y1分別接出到門機變頻器的開關門插接接口中。實際測試中，當給PLC和門機變頻器上電后，門電機轉動帶動轎門開啟，直至開門到位后停止；約3.3s后，門電機反向轉動帶動轎門關門，直至關門到位后停止；約3s后轎門再次開門。之后繼續循環上述現象。至此，整套電梯門機PLC自動開關門測試系統安全平穩運行方案可行。截至筆者完稿前，該套測試運行系統運行次數約76萬次，見圖2所示。

本文通過分析PLC邏輯單元對電梯開關門機的起動、自動運行、停止等指令的管理和控制功能，借助公司現有變頻器、門電機及開門機搭建了電梯門機PLC自動開關門測試系統，并對所設計PLC端程序進行了功能驗證。最后通過實驗運行結果表明，本文所提出的PLC 在電梯門機控制系統的一種自動開關門測試方案可行，運行平穩可靠，其在提高測試效率的同時，對產品質量監控和管理有著積極的作用。目前已成功運用在客梯開門機系統長期壽命測試中，使質量和性能上了一個新的臺階。

參考文獻：

[1]何曉燕.基于可編程控制器的電梯變頻調速系統的研究[D].武漢：華中科技大學，2006：1.

[2]高春林.德維森V80系列PLC在電梯控制系統中的應用[J].農業科技與信息，2008，（10）：70.

[3]吳鵬. 用SPLC與變頻器實現電梯門的速度控制[J].中國新技術新產品，2010，（23）：146.

[4]萬榮飛. 基于DSP的電梯門控伺服系統的研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2005：4-5.