基于PLC的電梯控制系統的研究

梅桂靜 盧艷楠 王樹寶 岳立喜

摘要：PLC控制系統由于運行可靠，使用維修方便，抗干擾強，設計和調試周期短等，已成為電梯控制系統中常用方式。本設計基于PLC和變頻器實現電梯常規控制的基礎上，利用旋轉編碼器發出的脈沖信號構成位置反饋，連在電梯電機軸頭的旋轉編碼器用來檢測電梯的運行速度和運行方向，實現電梯精確位移控制。

關鍵詞：PLC 電梯控制系統 硬件設計 軟件設計

1 硬件設計

1.1 電梯系統結構框及其工作原理

工作原理：本設計選用安川VS616-G5變頻器、三菱FX2N PLC控制系統進行研究。PLC接收井道的信號和變頻器分頻發出的脈沖，根據轎廂所處的位置變換樓層，電梯運行時編碼器將電梯的實際運行速度反饋給變頻器，變頻器將實際速度與變頻器內部的給定速度相比較，從而調節變頻器的輸出頻率及電壓，使電梯的實際速度跟隨變頻器內部的給定速度，達到調節電梯速度的目的。

1.2 安全回路設計

安全回路設計：KTT-停機開關，KTJ-安全窗開關，KXJ-安全鉗開關，ZT-轎頂停止開關，KDT-底坑停止開關，JHK-轎廂側緩沖器開關，DHK-對重側緩沖器開關，KSB-限速器斷繩開關，7KW-下極限開關，8KW-上極

限開關，KSV-超速保護開關，KFS-機房停止開關，JXW-

相序繼電器，KMJ-轎門開關，（1-n）KMT-廳門開關，INV-變頻器，JCZ-電子稱重裝置，GM-光幕裝置，

JSQ-計數器，KM1-電源接觸器，KM2-運行接觸器，

KM3-抱閘繼電器，KM4-門鎖繼電器，KM5-節能繼電

器，KM6-啟動繼電器。

只有當KTT、KTJ、KXJ、ZT、KDT、JHK、DHK、KSB、7KW、

8KW、KSV、KFS、JXW全部吸合時，KM1才得電。當所有的廳門及轎門全部關好時，電梯才能運行。如果停電，應急電源工作，使不在平層位置停止的電梯駛往最近層，開門后停止電梯使用。

1.3 門電路設計

門電路設計：MJ-前門門機，MJ1-后門門機，KM7-前門開門繼電器，KM8-前門關門繼電器，KM9-后門開門繼電器，KM10-后門關門繼電器。當KM7、KM8吸合時前門門機MJ得電，前門吸合或打開。MJ1與MJ分析相似。

1.4 照明電源設計

照明電源電路設計：ZK-照明電源開關，RD1-2-熔斷器，KZM-轎內照明開關，KFA-轎內風扇開關，KDD-轎頂照明開關，KDM-底坑照明開關，KJD-井道照明開關，AJ-警鈴按鈕，D1-轎內照明燈，D2-轎內節能照明燈，D3-轎頂照明燈，D4-底坑照明燈，D5-井道照明燈，D6-應急照明燈，FS-轎內風扇，JL-警鈴，YP-應急電源。

從三相電源中取一相即AC220V作為照明電路的電源，不用控制回路提供電源，因為當控制回路斷電時，應保證照明回路能夠正常工作。

1.5 控制電路設計

控制電路設計：PLC-可編程控制器，YMQ-平層開關，GM-光幕裝置，KGB-安全觸板開關，KM4-門鎖繼電器，INV-變頻器，KSJ-司機自動轉換開關，KXF-消防開關，KTT-停機開關，1KW-向下多層強迫減速開關，2KW-向上多層強迫減速開關，3KW-向下單層強迫減速開關，4KW-向上單層強迫減速開關，5KW-向下端站限位開關，6KW-向上端站限位開關，AKM-開門按鈕，AGM-關門按鈕，KGT-滿載開關，ZGT-超載開關，JCZ-電子稱重裝置，KTS-調試開關，KM6-啟動繼電器，KQH-前后門開關，KAD-轎頂檢修開關，KAG-機房檢修開關，KAN-轎內檢修開關，ADS-轎頂向上按鈕，ADX-轎頂向下開關，AGS-機房向上按鈕，AGX-機房向下按鈕，ANS-轎內向上按鈕，ANX-轎內向下按鈕。通過外部的開關動作控制PLC的輸入繼電器動作，PLC根據這些外部信號執行內部程序控制變頻器進而控制轎廂工作。

1.6 層樓顯示設計

層樓顯示電路設計：

DL-蜂鳴器，DGT-超載指示燈，YM-譯碼器。

PLC輸出端與七段數碼管相連，由PLC軟件進行七段譯碼，驅動數碼管顯示層樓數。

1.7 指令登記

在指令登記電路中，A1N-A4N-轎內指令按鈕 ，A1S-A3S-向上召喚按鈕，A2X-A4X-向下召喚按鈕，D1N-D4N-轎內指令燈，D1S-D3S-向上召喚指示燈，D2X-D4X-向下召喚指示燈，PLC可編程控制器。

乘客按下轎內指令按鈕，轎內指令燈點亮進行選層，PLC根據乘客所選的控制電梯上行或下行，當上行時向上召喚指示燈亮，反之，向下召喚指示燈亮。電梯每到所選的樓層實現自動消號。

2 系統軟件設計

2.1 PLC I/O選擇 所選PLC取決于控制系統對輸入，輸出點的需求量和控制過程的難易程度。系統的輸入點有34個，I/O點數為34/34，可編程控制器FX2N的CPU226輸入，輸出點數為64/64，足以滿足要求。

2.2 程序設計 程序結構見圖2。

2.3 樓層計數

樓層計數器（CNT46）為一雙向計數器。系統通過相對計數方式記錄層數。運行前，通過自學習方式對相應樓層高度脈沖數進行測試，對應四層電梯分別存入三個內存單元DM06∽DM8，電梯運行時到達各層的樓層計數點時，按照運行方向加1或減1來計算層數。

2.4 選層、召喚及定向系統

電梯樓層數用n表示。按下電梯轎廂內選層按鈕后指示燈亮，說明電梯停靠在該層；當廳外有人呼梯，按下廳門外召喚按鈕時轎廂內和廳門外的指示燈會亮起，同時蜂鳴器響，此時電梯控制系統會根據選層信號及層站信號設定電梯運行方向，指揮電梯上行或下行。

2.5 開關門系統

電梯停層后門應自動打開，按下轎廂內操縱盤上開門按鈕或一樓廳門電鎖轉向開門方向，均應有開門信號，開門接觸器KMC動作，開門完成信號由轎門上限位開關發出，開門完成后，KMC應斷電復位，關門信號由轎廂內操縱盤上關門按鈕或一樓廳門電鎖發出，關門接觸器GMC動作，關門完成信號由轎門上關門限位開關發出，GMC繼電器復位，電梯在運行過程中應切斷開門回路，以確保安全運行。

2.6 起動、換速控制系統

當設置在各門上的關門到位行程開關均被壓合后，產生一門聯鎖信號，表明各樓層門均已關好，電梯若已定向，則上行接觸器SC或下行接觸器XC動作，抱閘線圈通電，開閘，電梯開始起動，待起動過程結束，電梯進入勻速運行階段。

3 結論

本文采用三菱FX2N-128C可編程控制器設計電梯的控制系統完成電梯的轎內指令、廳外召喚指令、樓層位置指示、平層換速控制、開門控制等控制任務。實踐證明， 邏輯控制部分用可編程控制器（PLC）取代了傳統的繼電器控制，提高了系統的可靠性，降低了故障率，節省了控制柜的空間，增加了控制功能。同時，PLC的所有輸入、輸出電都有發光二極管指示，便于判斷故障，利于調試和維修。

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