基于PLC的電梯自動調度控制系統設計

摘 要：針對傳統電梯控制系統采用電磁開關所暴露出來的不足與問題，文章設計了基于PLC和變頻器實現的電梯控制系統，給出了控制系統的軟硬件設計方案，并就其中的調度運行控制盒遠程監控探討了可行的技術方案，對于進一步提高電梯運行控制系統的安全性、可靠性和穩定性具有較好的指導借鑒意義。

關鍵詞：電梯；PLC；自動控制；遠程調度

中圖分類號：TU857 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）3-0080-02

隨著建筑物高度的逐漸增高，很多建筑物都啟用了電梯作為運載和提升人、貨的重要工具，而隨著電梯使用頻率的逐漸頻繁，對于電梯的高效控制、安全運行等方面的要求也逐漸提高，過去采用傳統的電磁開關實現的電梯運行與控制的模式，很顯然已經逐漸不適合于現代化的電梯運行控制要求。為此，必須要采用新的技術實現對電梯的智能化控制和調度。

由于PLC具有強大的順序邏輯控制功能，非常適合控制電梯運動與調度，如果采用PLC與變頻器配合使用，則能夠明顯提高電梯的運行效益，一方面能夠保護電梯不致過度運行而出現安全隱患或者提前報廢；另一方面，對于提高電梯的遠程調度控制能力，提高節能效益也有明顯的效果。因此，本文采用PLC和變頻器配合使用，將其應用于電梯的智能化控制與調度，以期能夠實現電梯運行的高效化和智能化，以此和廣大同行專家分享。

1 系統設計

1.1 硬件設計

采用基于PLC和變頻器實現的電梯運行控制系統，其系統硬件控制結構如下圖1所示，整個系統硬件結構主要由電機、變頻器、PLC和相應的傳感器和顯示裝置構成。

①檢測單元——傳感裝置

利用相應的傳感器實現對電梯運行過程中的環境參數、工況參數等實時監測，并且將相應的數據實時傳輸給系統控制中心——PLC單元，由PLC進行數據的分析和處理。傳感檢測裝置就好比是整個控制系統的“眼睛”，為控制系統的穩定可靠運行提供基礎數據。

②控制單元——PLC

PLC作為整個控制系統的“大腦”，對來自各方的檢測數據進行分析處理和計算，從而明確當前電梯的運行狀態，并根據當前電梯的運行狀態給出合理的控制指令，確保電梯安全穩定運行。

③動力單元——變頻器+電機

利用電機對電梯轎廂進行牽引，從而實現電梯的提升與下降。通過變頻器的引入，能夠極大的改善電梯控制系統在啟停瞬間的電流沖擊，從而是電梯控制系統運行的更加平穩，有助于提升電梯運行的安全性和可靠性，同時對于提高電梯運行的經濟效益也是十分明顯的。

④人機交互單元——輸出顯示裝置

人機交互單元的目的就是為電梯轎廂內的乘客提供良好的信息交互，通過液晶屏顯示當前電梯所處的樓層信息，以及其他呼叫信息，從而實現用戶和PLC之間的信息交換，提高了人機交互性。

1.2 軟件設計

整個電梯運行控制系統的軟件，采用模塊化的設計思路，將整個電梯運行控制的全部功能，按照運行控制流的思維劃分為若干個模塊，這樣的程序設計，既能夠提高程序運行的效率，同時也極大的提高了整個軟件程序的健壯性，縱使一旦某個軟件程序發送故障，也不會影響到電梯運行控制的其他功能模塊，從而保證了整個電梯運行的安全。

從電梯運行控制的功能角度來說，整個電梯運行控制的軟件程序主要劃分為如下幾個功能模塊進行設計：

①位置檢測模塊

借助于位置傳感器的實時檢測，能夠對電梯在當前所處的位置進行實時監測，從而將樓層位置傳輸至PLC控制單元，有利于實時掌握電梯運行的位置情況。

②PLC運行模塊

PLC運行模塊主要是實現數據的采集、分析、計算和輸出。整個電梯運行控制系統所涉及到的數據主要包括來自位置傳感器的位置數據信息，電機運行數據信息，變頻器運行數據信息等，將這些數據進行分析、計算，以發出實時的控制指令給變頻器，或者控制電機提高功率或降低轉速，從而實現對電梯運行的實時控制。

③變頻控制模塊

變頻器控制模塊程序也依賴于PLC運行模塊的參與控制，當PLC控制單元發出相應的控制指令之后，變頻控制模塊接受相應的控制數據或者控制指令，并實時傳遞給變頻器，從而實現對電梯運行的速度、提升功率的動態監測與控制，從而提高電梯運行的效益和效率。

④樓層顯示模塊

利用位置傳感器采集到的位置信息，經過PLC控制單元的處理和分析，得到了電梯轎廂當前所處的位置信息，并將其傳輸給液晶顯示模塊，從而實現了對樓層信息的實時顯示。

⑤安保監視模塊

作為電梯安全運行的重要保障，安保監視模塊的主要作用在于實時監控安全保障硬件模塊的運行情況，如纜繩拉力監測模塊、轎廂下沉式脫鉤保護器等安保模塊；通過對安保硬件模塊的實時監測，極大的提高了電梯運行的安全性和可靠性。

2 電梯智能調度的實現

2.1 調度運行與控制

倘若一幢建筑物只有一部電梯，那么其調度運行策略是比較簡單的，但是現在一幢建筑物往往不止一部電梯，這就牽涉到了多部電梯之間的調度運行策略問題。如何讓多部電梯同時運行卻又保持較高的經濟效益，這是需要研究和探討的問題。

2.1.1 多部電梯聯動運行

當某個樓層出現呼叫時，距離該樓層較近的電梯運行以響應該呼叫，而其他距離該樓層較遠的電梯則不響應該呼叫，這就是聯動運行。聯動運行的最大好處便是提高了電梯運行的效益，節約了大量運行電力。要實現電梯聯動運行，就需要實時對每一部電梯當前所處的樓層位置，以及外部呼叫電梯所處的樓層位置進行比較，并且要合理規劃好每一部電梯可能出現的運行情況，從而實現聯動。

2.1.2 多部電梯差動運行

當某部電梯只能?？繂螌訕菍?，而另外一部電梯只能?？侩p層樓層，這就是差動運行。要實現差動運行非常簡單，只需要將控制單元PLC內部程序中的樓層加以固定即可。電梯差動運行最大的好處就是提高了運行效率，有效的分流了人群量。

2.2 遠程監控

對于電梯運行實施遠程監控是十分有必要的。遠程監控主要包括兩個方面：

2.2.1 電梯轎廂內的視頻遠程監控

電梯轎廂內的視頻遠程監控，只需要采用具有聯網通信功能的攝像頭即可實現。通過采用聯網攝像頭的方案對電梯轎廂內進行視頻遠程監控，能夠極大的提高電梯運行過程中轎廂內的安全。

2.2.2 電梯運行工況的遠程監控

電梯運行工況的遠程監控，主要是將影響到電梯運行的安全性、經濟性等的數據信息進行聯網調度和分析，這可以通過兩個技術手段來實現，其一，可以為控制系統PLC安裝聯網通信模塊，這樣就能夠將PLC接收到的各種運行數據直接聯網進行遠程傳輸，從而有助于提高電梯運行的遠程化控制；其二，可以采用支持聯網傳輸數據的傳感檢測裝置，直接從數據源處實現數據的聯網輸出和共享，從而達到對電梯實施遠程監控的目的。

3 結 語

不管是3層、5層的小型建筑物，還是高達上百層的建筑物，電梯的運行都離不開智能控制調度系統。本文從電梯運行的安全和效益兩個角度出發，論述了電梯運行控制系統的設計方案，給出了PLC和變頻器聯合控制電梯運行的方案，并結合遠程智能調度控制探討了電梯智能化控制的實現，對于提高電梯運行的安全性、可靠性以及運行效益，都有較好的指導和借鑒意義。本論文對于電梯運行智能化控制的設計方案，無論是在理論研究還是在實踐應用方面，都有一定的價值，是值得推廣應用的。

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