PLC電梯系統的機電一體化技術分析與討論

鄧文

摘要：隨著城鎮化進程的加快，當前城市高層建筑越來越多，使得電梯在城市生活中越來越普及。常有電梯事故見諸報端，這使得人們對電梯運行安全性能更加關注，為了有效解決傳統電梯控制系統存在的布線復雜、故障率高等問題，人們將PLC技術引入到電梯控制領域，簡化電梯控制線路，通過計算機軟件程序對電梯運行進行控制。目前，PLC在電梯控制系統中的應用已經成為主流趨勢，對其進行探討意義重大，本文對此展開分析探討。

關鍵詞：PLC;電梯系統;機電一體化;技術

隨著城鎮化進程的加快，當前城市高層建筑越來越多，使得電梯在城市生活中越來越普及。常有電梯事故見諸報端，這使得人們對電梯運行安全性能更加關注，為了有效解決傳統電梯控制系統存在的布線復雜、故障率高等問題，工程人員將PLC技術引入到電梯控制領域，簡化電梯控制線路，通過計算機軟件程序對電梯運行進行控制，從而顯著提高電梯運行安全性能。

1PLC概述

1.1PLC及其特點分析

PLC是可編程控制器的簡稱，是一種新型的工業控制裝置，它的出現有效滿足了現代生產設備和自動化生產線在柔性、可靠性和高產能方面的要求。PLC技術是多種現代化技術融合的產物，其中包括計算機技術、通信技術以及自動化控制技術等，其在現代工業生產中發揮的作用也更加顯著。PLC作為現代工業控制領域的專用設備，具有抗干擾性強、可靠性高、功能強大等特點。

1.2PLC的工作原理介紹

可編程控制器應用于工業生產控制時一般有兩種工作狀態，分別是運行（RUN）和停止（STOP）。在停止狀態下，PLC掃描分為內部處理和通信處理兩個環節。在運行狀態下，則轉換為循環掃描的方式，依照指令，按程序存儲的地址號以遞增的順序執行程序。一套程序完成后再重新開始掃描，往復不停。其掃描過程可以分為五個階段，先后依次是內部處理、通信處理、輸入掃描、程序執行以及輸出處理。在上述各個階段中，通信處理的內容包括自我診斷、外設通信。

2基于PLC的電梯控制系統設計

2.1電梯控制系統硬件設計

就目前來看，電梯控制系統設計中最常用的控制方式有兩種：（1）以微機作為信號控制單元，以此為依托設定功能，實現對電梯的自動調度，而電梯的拖動控制則有變頻器負責。（2）采用可編程控制器進行電梯信號的集選控制。相較而言，采用PLC的電梯控制系統在可靠性更加顯著。PLC電梯控制系統主要包括信號控制和拖動控制兩大系統，PLC主機為控制系統的核心，與操作盤、呼梯盤、井道等部位保持信號傳輸，通過軟件過程控制向拖動系統發出信號，控制電梯的運動方向、加減速以及制動啟動。

本系統采用的是轎廂外召喚、轎廂內按鈕控制的方式，通過安裝在轎廂外的指令按鈕進行操作，轎廂內指令依層次指令控制電梯運行。

電梯控制系統的硬件組成電梯控制系統的硬件組成如下：（1）牽引電動機，由驅動電機、減速器牽引輪、電磁制動器等部件構成，是電梯的提升機構。（2）自動門機，其功能控制電梯的開關門，由每層的廳門和轎廂的轎門兩部分構成。當電梯停靠時，廳門才會打開。廳門和轎們均關閉后，電梯才會啟動。（3）樓層指示燈，用于指示電梯運行方向以及所在樓層位置，通常安裝在每層后的站廳們上方以及轎廂內轎門的上方。（4）呼梯盒，其功能是產生呼叫信號，中間樓層包括上下兩個按鈕，底層和頂層分別只有上、下一個按鈕。（5）操縱箱，供乘客對電梯發出動作命令。（6）平層和開門裝置，由平層感應器和樓層感應器兩部分構成，后者負責發出減速停車信號，前者觸發信號則是電梯開門的先決條件。（7）選層器。也被稱作轎廂位置檢測裝置，其功能是對電梯轎廂運行狀態以及具體位置進行檢測，以此為依據向控制系統發出信號。通過選層器可以控制電梯的運行方向和目標樓層。

2.2PLC電梯控制系統設計

以四層四站模擬梯為對象，與三菱PLC構成控制系統，系統設備控制共涉及到的輸入和輸出節點分別為36個，因此可以選用整體式三菱FX2N-64MR系列PLC作為主控制器。

PLC在電梯控制系統中負責邏輯信號的處理，電梯控制的工作狀態有兩種，分別是正常工作狀態和強制工作狀態。在正常工作狀態下，PLC梯形圖程序啟動運行，此時由于不存在輸入信號數據，因此電梯處于呼叫就緒狀態，此時必須使電梯處于平層狀態。若是出現呼叫，則電梯會檢測到廳門和轎門信號，將其與當前樓層信號進行比較，之后通過定向模塊進行選向，之后拖動調速模塊驅動電動機拖動轎廂進行運動，在運動到平層點過程中電梯經歷了低速-高速-低速，平層后適當延時后關門，出發關門到位行程開關。

編寫梯形圖程序，使系統能正確響應任一樓層內選、外呼信號，電梯到達響應樓層后，電梯停止運行，電梯門自動打開，5s后電梯自動關門。

3PLC與新科技結合

3.1新興科技的結合

在現代網絡發展中，物聯網技術與機電連接日益緊密，我們致力于大數據的創建，這樣的大數據，需要新的處理模式，我們無法通過普通的軟件找到這些，新的處理器尤為重要，需要新的技術，提高電梯事故處理能力。我們不能忽視過去的人工檢測，但往往人工檢測沒有問題，故障依然頻繁。即使電梯運行監督耗費了人力、物力和財力，故障仍然難以存在，仍不能達到安全可靠、節省勞力、節省勞力的效果，導致電梯業主對電梯產品的不滿和機電一體化。技術正面臨挑戰。將PLC與新科技物聯網相結合，數據能及時傳輸，監控更方便，可以直接了解電梯情況，杜絕更危險的情況，減少人力、物力、財力的消耗。同時，當電梯發生故障時，能及時監控、幫助救援、監控救援。PLC的應用不僅增加了對運行的監控，降低了運行成本，而且有助于維修人員更快地找出故障原因，消除故障隱患。

3.2部件設計變更

借助物聯網數據，可編程控制器控制的電梯可以根據等候人群、乘客人數、性別、商場內停車人數等情況，調整和改變速度和停車時間，它極大地方便了購物人群，使電梯能有效地為業主和所需人員服務，部件設計的改變使機電一體化的發展更加廣泛。

3.3更可靠的電梯服務

電梯不是一種使用后可以使用的設備，而是一種需要工作人員大量操作和調試的產品。每一個調試記錄不僅需要觀察速度、時間、電梯的穩定性等，如果僅僅依靠人員的記錄，調試緩慢、費時費力，效率無法提高，同時，電梯的安全運行離不開調試，調試電梯的運行是非常重要。在人員記錄和調試方面存在許多不足，人員操作的安全性等問題需要改變。物聯網智能系統具有準確、高效、可靠的特點。數據傳輸及時，減少了電梯安裝時間，提高了安全性，極大地幫助了工作人員。

4結論

綜上所述，基于PLC的電梯控制系統設計可以大幅度的提升電梯控制水平，為故障檢測及維修提供便利，實現電梯運行安全性和效率的提高，為人們日常生活帶來便利。

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