基于PLC電梯控制系統的設計

劉丹妮 都偉濤

摘要：本設計針對目前我國電梯業的現狀，采用PLC對電梯進行邏輯控制，考慮了電梯的可靠性、可維護性、靈活性、使用壽命以及電梯的開發周期等方面，設計的控制系統具備樓層指示、呼梯指令登記、選層選向、自動運行和檢修運行等功能，具有集選控制的特點。而所設計的電梯電動機交流變頻器的調速技術是如今節電、改善工藝流程、提高產品質量、推動技術進步、改善環境的一種重要手段。本文在介紹了電梯基本結構的基礎上還深入分析了電梯的工作原理。

關鍵詞：電梯控制系統;PLC;變頻調速

1. 引言

近半個世紀以來，電梯技術從原始的模型升降機發展到能滿足人類需要的高級智能化電梯。最初的電梯是由司機操作控制的，然而這樣不但浪費人力還很浪費財力。于是，為了解決這個問題，便在旅館和住宅樓里采用了簡易的自動控制方式來控制電梯。而隨著電梯技術的逐步改良，其控制性能與自身功能已無法滿足和適應電梯控制的要求和發展，利用它已很難設計出質量上乘的電梯控制系統，不過可編程控制器的使用則為電梯的控制提供了更為廣闊的空間。

2. 硬件系統的設計

西門子小型S7-200PLC適用于各種場合中的檢測、監測以及自動化控制，它的強大功能使其無論是獨立運行，還是相連成網絡都能夠實現復雜的控制功能。7-200系列的出色表現主要體現在以下幾個方面：高可靠性;豐富的指令集;便于掌握;操作方便;內置集成功能豐富等。因此本次使用S7-200PLC作為控制核心。

電梯控制系統由轎廂操作盤、安全裝置、井道裝置、廳外呼叫廳、指揮層、調整期、拖動控制、門機控制、接入接口、PLC主機、CPU存儲器跟輸出接口組成。通過PLC控制電機的運行來實現電梯控制系統的組成。

3. 基本控制邏輯

1、開始時，電梯處于任意一層。

2、當有外呼梯信號時，電梯響應該外呼信號，到達該樓層時，電梯停止運行，電梯門打開，延時15秒后自動關門;當有內呼梯信號時，電梯響應該內呼信號，到達該樓層時，電梯停止運行，電梯門打開，延時15秒后自動關門。行車方向主要由內呼信號決定，同一順序優先行車;

3、在電梯運行過程，即電梯上升或下降的途中，對任何反方向的下降或上升的外呼信號都不響應。但是如果收到反向外呼信號前沒有其它內、外呼梯信號時，則電梯響應該外呼信;行車途中如果遇到的呼梯信號是與行車方向相同的，則響應該信號并截車，反之不截車;

4、具有最遠反向外呼信號響應功能。例如：電梯在一樓，二層向下外呼信號、三層向下外呼信號、四層向下外呼信號同時發出，則電梯先去四樓響應四層向下外呼信號;

5、內呼信號和外呼信號都具有記憶功能，在任務執行后該記憶自動消除;

6、內呼信號、外呼信號、行車方向、行車所達樓層位置均由信號燈指示;

7、停層時可以對自動開門和手動開門進行延時，在關門過程中，如果有外呼信號，則該外呼信號和本層同向時電梯開門，反之不開;關門動作執行完畢，遇到任何外呼信號都不開門;

8、有內呼信號時自動關門延時，關門后延時自動行車;

9、無內呼信號時延時15s自動關門，但不能自動行車，只有內呼信號響應時才可行車;

10、電梯未平層或運行時，不能手動開門或本層呼梯開門，開門按鈕和關門按鈕也都不起作用。只有電梯平層且停止運行后，開關門按鈕才起作用。

4. 軟件系統設計

自動定向的具體原則就是要遵從先入為主，簡單地講也就是當我們在電梯中選擇的層數跟指令在不同方向的時候，遵從最先的指令，自動確定運行方向[11]。假設電梯停在N（N=1，2，3，4，5，6）樓，M樓有信號，Y>N時，電梯上行;Y

轎廂開門、關門要求：電梯到站后，自動開門;無轎廂指令后，5～8s實現轎廂的自動關門;若在延時時間內按下開門/關門按鈕，門將進行開門/關門動作;并且當門關閉動作時，為保證乘客的安全，門間來人會使光電傳感器產生信號，控制系統發出開門信號。順向截停要求響應最遠反向呼梯要求當有多個層外呼梯指令時，電梯應先順向進行停靠，再到達最遠指令層站，依次對符合運行方向的召喚進行逐一停靠應答。

（1）電梯位置控制

指層控制回路在PLC電梯控制系統中的作用至關重要，該功能可以判定電梯轎廂當前位置，指示轎廂的上行、下行方向。判斷電梯位置程序分析如圖4所示，電梯的位置信號通過傳感器轉換成相應的信號送到寄存器D1中。若電梯在1層，把常數1賦予D1;若電梯在2層，把常數2賦予D1;三層、四層同理。

（2）電梯呼叫信號控制

根據不同的按鈕動作把信號轉換成數值存入寄存器D0中。該環節可以實現轎內及廳外呼叫指令的登記及消除。控制梯形圖如圖1所示;

（3）自動選向控制

電梯上下行控制，需比較呼叫信號D0與位置信號D1的大小，來決定電梯動作。當D0D1，電梯在下，呼叫在上，電梯上行;當D0=D1，電梯在與呼叫在同一位置，可根據不同的樓層位置驅動自動門進行開關。

（4）電梯平層控制

要想完成電梯的平層該控制，就得經過I/O的分配，其中的X24、X25分別對應上、下平層信號。只有當電梯處于平層位置的時候，電動機才能脫離電源并抱閘制動，否則通過程序自動調整位置。

（5）開關門控制

電梯完全平層后，控制電動機的正反轉完全停機，電梯進入自動開關門環節，詳見圖2所示。

5.總結

本設計采用S7-200PLC對電梯進行邏輯控制，考慮了電梯的可靠性、可維護性、靈活性、使用壽命以及電梯的開發周期等方面，設計的控制系統具備樓層指示、呼梯指令登記、選層選向、自動運行和檢修運行等功能，具有集選控制的特點。本設計在實現較高自動化水平的同時，還能確保乘客的安全乘坐以及大大減小了乘坐時間，增加了經濟效益。

參考文獻

[1]崔濤.電梯制動器電氣控制及檢驗方法[J].化學工程與裝備，2020（04）： 224-225.

[2]施宇斌.電梯檢驗中控制系統的常見問題分析[J].裝備維修技術， 2020（02）：192.

[3]何偉杰.電梯控制電源回路故障診斷方法研究[J].機電信息，2020（11）： 42-43.