用比較指令改造四層電梯控制

楊偉斌

（茂名市高級(jí)技工學(xué)校，廣東茂名 525000）

用比較指令改造四層電梯控制

楊偉斌

（茂名市高級(jí)技工學(xué)校，廣東茂名 525000）

方案采用了較為簡(jiǎn)便的PLC控制技術(shù)，通過(guò)程序改編，利用PLC的比較指令（即比較指令CMP、觸點(diǎn)比較指令）編寫(xiě)四層電梯的控制程序。通過(guò)比較指令的使用，大大簡(jiǎn)化了控制程序，使程序語(yǔ)言簡(jiǎn)潔、可讀性強(qiáng)且移植性好、易于二次開(kāi)發(fā)，使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)明了，外部線(xiàn)路精簡(jiǎn)，大幅度提高控制方案的穩(wěn)定性和可靠性，達(dá)到改造的目的。

四層電梯 PLC 比較指令CMP 觸點(diǎn)比較指令

1　引言

現(xiàn)代社會(huì)，伴隨著新技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，如計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，自動(dòng)控制系統(tǒng)以及電力電子技術(shù)的出現(xiàn)并迅速發(fā)展，電梯行業(yè)也進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期，就電梯的運(yùn)行工藝過(guò)程而言，電梯控制技術(shù)主要有三種：（1）繼電器-接觸器控制系統(tǒng)。（2）工業(yè)用微機(jī)（PLC）控制系統(tǒng)。（3）一般微機(jī)控制。

開(kāi)發(fā)利用工業(yè)微機(jī)電梯控制系統(tǒng)，即可編程控制器（PLC）的電梯控制系統(tǒng)，是生產(chǎn)生活強(qiáng)烈需求，因?yàn)镻LC控制技術(shù)具有較強(qiáng)的抗噪能力，使用情境與其穩(wěn)定性關(guān)聯(lián)不大，無(wú)條件匹配戶(hù)外干擾強(qiáng)烈的場(chǎng)合，是比較理想的電梯控制方案。

2　使用比較指令改造電梯控制

由于日常教學(xué)接觸到電梯模型都是四層的，所以本方案的比較指令法控制程序編寫(xiě)也是以四層電梯為設(shè)計(jì)主體。

2.1改造方案的基礎(chǔ)工具選擇

通過(guò)控制技術(shù)的比較以及可編程控制器（PLC）和現(xiàn)代電梯的發(fā)展方向，以及人們對(duì)于電梯越來(lái)越高的要求，選擇用可編程控制技術(shù)控制電梯運(yùn)行。方案需要做如下工作：

（1）需要PLC實(shí)現(xiàn)四層樓電梯控制的功能，如啟動(dòng)、停止、響應(yīng)各個(gè)樓層的呼叫以及實(shí)現(xiàn)運(yùn)行的各種顯示功能。考慮到對(duì)硬件的熟悉程度，本方案選擇的是三菱FX2N-48MR可編程控制器。

（2）使用GX developer PLC編程軟件設(shè)計(jì)比較指令法的電梯控制梯形圖。

2.2控制方案的總體改造思路

2.2.1控制要求分析

（1）當(dāng)電梯靜止在某樓層時(shí)，另外三層任意樓層都允許呼叫。

（2）當(dāng)電梯有呼梯信號(hào)到來(lái)時(shí)，轎廂響應(yīng)呼梯信號(hào)，運(yùn)行至該樓層時(shí)，轎廂停運(yùn)并停在該層，該層的樓層指示燈亮，轎廂門(mén)在3秒內(nèi)打開(kāi)，延時(shí)4秒后，又在3秒內(nèi)關(guān)門(mén)。

（3）在電梯運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，即轎廂上升（或降落）途中，任何反方向降落（或上升）的呼梯信號(hào)均有響應(yīng)。

（4）當(dāng)電梯停在某一層樓，其他樓層同時(shí)有呼叫時(shí)，由于本控制方案所設(shè)置的呼叫信號(hào)只有一個(gè)，不區(qū)分上行或下行，所以電梯先響應(yīng)最快呼梯的那一層，然后運(yùn)行過(guò)程中，由近及遠(yuǎn)地響應(yīng)同方向的每一個(gè)信號(hào)，最后響應(yīng)最遠(yuǎn)的及反方向的樓層呼叫。

（5）電梯轎廂平層并且停止運(yùn)行后，該樓層呼梯按鈕不起作用。

（6）電梯轎廂內(nèi)，可以用樓層呼叫按鈕，使電梯啟動(dòng)運(yùn)行到目的層。

2.2.2PLC控制功能分解

本方案需要PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)電梯的信號(hào)控制部分，根據(jù)控制要求，明確在電梯控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中需要實(shí)現(xiàn)的控制功能有：

（1）電梯達(dá)到呼梯樓層主動(dòng)停運(yùn)并平層，然后開(kāi)門(mén)。

（2）電梯轎廂延時(shí)關(guān)門(mén)，等待梯外其他樓層召喚。

（3）順著電梯行進(jìn)方向上的樓層呼梯都有響應(yīng)。

（4）電梯轎廂達(dá)到頂層或底層時(shí)，停止運(yùn)行并更改運(yùn)行方向。

（5）各樓層與電梯轎廂內(nèi)裝有樓層指示燈。

（6）各樓層與電梯轎廂可實(shí)現(xiàn)呼梯并有指示燈。

2.2.3電梯控制改造的模型實(shí)例

本方案關(guān)鍵是改造重新編寫(xiě)一個(gè)精簡(jiǎn)的四層電梯控制電路：

（1）電梯的上升和降落由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖曳。正轉(zhuǎn)時(shí)電梯上升；反轉(zhuǎn)時(shí)電梯下降。

（2）電梯轎廂開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)由二號(hào)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)。正轉(zhuǎn)時(shí)電梯開(kāi)門(mén)；反轉(zhuǎn)時(shí)電梯關(guān)門(mén)。

（3）各個(gè)樓層都置一個(gè)呼喚按鈕、一個(gè)呼喚指示燈、一組樓層指示燈、一組電梯上行下行指示燈，各層設(shè)一個(gè)限位行程開(kāi)關(guān)。

（4）電梯轎廂內(nèi)置有一組樓層指示燈、一組樓層呼喚按鈕，一組樓層呼喚指示燈，一組電梯上行下行指示燈。

四層電梯控制方案模型實(shí)例：

電梯停在三樓，三樓樓層指示燈HL3亮，當(dāng)一樓先呼叫，指示燈HL’1亮，稍后二樓，即指示燈HL’2亮。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，電梯應(yīng)先響應(yīng)最先呼叫樓層，電梯應(yīng)向下運(yùn)行，指示燈HL’6亮，電梯離開(kāi)三樓向一樓運(yùn)行，同時(shí)三樓樓層指示燈HL3熄滅，轎廂到達(dá)二樓，碰合樓層行程開(kāi)關(guān)SQ2，二樓呼叫指示燈HL’2熄滅，轎廂在二樓有電梯門(mén)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，完成后繼續(xù)下行，同時(shí)二樓樓層指示燈HL2熄滅，當(dāng)轎廂到達(dá)一樓碰合一樓行程開(kāi)關(guān)SQ1，一樓樓層指示燈HL1亮，一樓呼叫指示燈HL’1熄滅，電梯向下運(yùn)行指示燈HL’6也熄滅，并隨之有電梯門(mén)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，并停止在該層。

2.3改造方案的具體實(shí)施

2.3.1用比較指令改造控制程序的具體實(shí)施

（1）對(duì)比一般電梯控制程序。對(duì)一般性或者說(shuō)是傳統(tǒng)的電梯控制程序編寫(xiě)，往往以大量的起保停電路為基礎(chǔ)。在此以三向公司提供的實(shí)驗(yàn)程序?yàn)槔治觯@一程序段是從中截取的是關(guān)于呼梯按鈕對(duì)應(yīng)輸出呼叫指示燈的程序，可見(jiàn)雖然程序結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，但是運(yùn)用聯(lián)系到大量的計(jì)時(shí)器和繼電器，這就可能會(huì)造成程序步數(shù)多，結(jié)構(gòu)層次繁雜，可閱讀性差，往往樓層越高，涉及到的計(jì)時(shí)器和繼電器就會(huì)越多，編號(hào)越復(fù)雜。

為了解決這一難題，發(fā)現(xiàn)通過(guò)比較指令的使用就能比較好的改造或者說(shuō)是精簡(jiǎn)原來(lái)的控制程序，能達(dá)到控制目的，又能大幅度的縮減程序步數(shù)，精簡(jiǎn)程序結(jié)構(gòu)，使得程序語(yǔ)言簡(jiǎn)潔，閱讀方便，調(diào)試、修改便捷等。

（2）應(yīng)用比較指令CMP和觸點(diǎn)比較指令作程序改造。

1）通過(guò)比較指令CMP確定電梯運(yùn)行狀態(tài)。將1、2、3、4層呼叫按鈕進(jìn)行編號(hào)（也就是各層呼叫指示燈的亮與熄滅狀態(tài)）記錄為一組二進(jìn)制碼存入D10寄存器中，同時(shí)1、2、3、4層各樓層指示燈的點(diǎn)亮與熄滅狀態(tài)（也就是電梯轎廂所在樓層狀態(tài)），也記錄為一組二進(jìn)制碼，并存入D20寄存器中。利用PLC中的比較指令［CMP D10 D20 M0］確定電梯的動(dòng)作方向（上升、下降或者靜止）。根據(jù)比較指令的功能，控制的輸出有：

①程序輸出M0時(shí)，程序解讀為第一個(gè)按下呼叫按鈕的樓層要比電梯轎廂現(xiàn)在所處的樓層高，電梯需要上行；

②程序輸出M1時(shí)，程序解讀為呼叫樓層與電梯轎廂所在樓層處于同一層或樓層沒(méi)有呼叫，電梯停層，不運(yùn)行；

③程序輸出M2時(shí)，程序解讀為第一個(gè)按下呼叫按鈕的樓層要比電梯轎廂現(xiàn)在所處的樓層低，電梯需要向下運(yùn)行。

這段程序的主要作用就是通過(guò)M0、M1、M2的輸出情況來(lái)確定電梯的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)比一般程序編寫(xiě)這種方法就要簡(jiǎn)單很多，結(jié)構(gòu)也明了，步數(shù)也只需寥寥幾步。

2）通過(guò)觸點(diǎn)比較指令確定電梯停止條件。四層電梯控制程序轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)比較程序，通過(guò)比較指令（CMP和觸點(diǎn)比較指令）實(shí)現(xiàn)電梯的控制功能。

在電梯上行運(yùn)行時(shí)，把樓層的呼叫指示燈Y7、Y6、Y5、Y4的狀態(tài)，以4位二進(jìn)制碼的形式寫(xiě)入K1M31單元中，即呼叫按鈕X7、X6、X5、X4驅(qū)動(dòng)輔助繼電器M34、M33、M32、M31，把樓層指示燈Y3、Y2、Y1、Y0的狀態(tài)，以4位二進(jìn)制碼的形式寫(xiě)入K1Y0單元中。

在電梯上行階段，隨著電梯的上行，樓層指示燈由下往上逐個(gè)被復(fù)位，M31、M32、M33、M34也相應(yīng)地由高電平（1）轉(zhuǎn)為低電平（0）。運(yùn)用觸點(diǎn)比較指令［＜ K1Y0 K1M31 ］進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)，即比較K1Y0和K1M31的大小，若 K1M31 ＞ K1Y0，程序解讀為高于電梯橋箱所在的樓層還有呼叫，觸點(diǎn)比較指令獲得導(dǎo)通電梯繼續(xù)上行；若 K1M31 =＞ K1Y0時(shí)，程序解讀為電梯橋箱所在的樓層與呼叫樓層相同，電梯停止上行。

在電梯下降運(yùn)行時(shí)，把樓層指示燈Y0、Y1、Y2、Y3的狀態(tài)，以4位二進(jìn)制碼的形式寫(xiě)入K1M20單元中，即行程開(kāi)關(guān)X0、X1、X2、X3驅(qū)動(dòng)M20、M21、M22、M23。把各樓層的呼叫指示燈Y4、Y5、Y6、Y7的狀態(tài)，以4位二進(jìn)制碼的形式寫(xiě)入K1M41單元中，即呼叫按鈕X7、X6、X5、X4驅(qū)動(dòng)輔助繼電器M44、M43、M42、M41。

與電梯上行階段情況原理相同，在電梯下行階段，運(yùn)用觸點(diǎn)比較指令［＜ K1M20 K1M41 ］，比較K1M20和K1M41的數(shù)據(jù)大小，獲得電梯是否繼續(xù)下行的控制指令。

改造后的程序，通過(guò)比較指令（CMP和觸點(diǎn)比較）的應(yīng)用，確定了電梯的運(yùn)行方向以及停止運(yùn)行的條件，對(duì)比一般電梯控制程序，大大簡(jiǎn)化了程序的結(jié)構(gòu)和省掉了大量的繼電器，同時(shí)也為復(fù)雜電梯程序設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。

2.3.2程序分析

（1）片段一：以樓層一為例子，X4為一樓呼叫按鈕，Y4為一樓呼叫指示燈，并用Y4實(shí)現(xiàn)自鎖控制，Y0為一樓樓層指示燈，當(dāng)Y0導(dǎo)通時(shí)Y4停止輸出。當(dāng)X4接通，Y4輸出并形成自鎖，并把相應(yīng)一樓呼叫指示燈信號(hào)寫(xiě)進(jìn)M31和M44單元中。

（2）片段二：M8000為運(yùn)行監(jiān)視，當(dāng)程序一啟動(dòng)便導(dǎo)通。M50為電梯轎廂門(mén)控制繼電器，Y10為電梯上升指示燈，Y11為電梯下行指示燈。比較指令-［CMP K1M31 K1Y000 M10 ］-表示將K1M31、K1Y000兩組二進(jìn)制碼數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)K1M31 ＞ K1Y000時(shí)，M10有輸出為1；當(dāng)K1M31 = K1Y000時(shí)，M11有輸出為1；當(dāng)K1M31 ＜K1Y000時(shí)，M12有輸出為1，在這一程序語(yǔ)句中，由于Y11常閉繼電器存在，比較指令進(jìn)行的是上行數(shù)據(jù)比較。同理，-［CMP K1M41 K1M20 M15 ］-進(jìn)行的是下行數(shù)據(jù)比較，也就是說(shuō)這是確定電梯上行、靜止或者下行的程序。

（3）片段三：當(dāng)電梯選擇了上行或下行時(shí)，電梯還面臨著另外的一個(gè)選擇，就是電梯上升要升到何處停止，下行要降到何處停止。在這段程序里面再次用到比較指令，當(dāng)電梯上升時(shí)，M10接通，程序以Y10自鎖，觸點(diǎn)比較指令-［＜ K1Y000 K1M31 ］-表示只要當(dāng)K1Y000＜ K1M31時(shí)該觸點(diǎn)導(dǎo)通，程序有輸出，Y12為主電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)輸出，電梯上升；若當(dāng)K1Y000 = K1M31時(shí)該觸點(diǎn)不閉合，程序無(wú)輸出，電梯停止在該樓層。同理，下行的觸點(diǎn)比較指令同樣能實(shí)現(xiàn)電梯停層控制。

（4）片段四：這一段程序主要是控制電梯無(wú)論上行還是下降，只要在行進(jìn)的過(guò)程中碰到有呼叫的樓層都輸出M50，并且利用時(shí)間繼電器T0來(lái)控制電梯轎廂門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間。由程序可知，在M50接通后需要在10000ms即10秒完成開(kāi)門(mén)、等待和關(guān)門(mén)的動(dòng)作，在前3秒，程序輸出Y20，Y20表示電梯門(mén)驅(qū)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)開(kāi)門(mén)；中間有4秒，程序無(wú)輸出，電梯門(mén)無(wú)動(dòng)作即延時(shí)等待；后3秒，程序輸出Y21，Y21表示電梯門(mén)驅(qū)動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)關(guān)門(mén)。

3　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)四層電梯的程序方案提出了程序改造的思路，并通過(guò)了軟、硬件的模擬測(cè)試，應(yīng)用比較指令達(dá)到了四層電梯的PLC控制。本程序具有普遍性，能用于任何規(guī)模的電梯控制系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)清晰簡(jiǎn)便，程序語(yǔ)言簡(jiǎn)潔，步數(shù)少，閱讀方便；調(diào)試和修改便捷，易于電梯程序的升級(jí)改造等特點(diǎn)。本程序運(yùn)用比較指令CMP和比較指令編程與一般電梯控制程序（如三向公司提供的四層電梯程序）相比較，大大精簡(jiǎn)了梯形圖的繼電器、計(jì)時(shí)器，大幅縮減程序步數(shù)，并且更容易理解。

［1］劉勇，于磊.電梯技術(shù)［J］.北京理工大學(xué)出版社，2014年.

［2］梁耀光，余文烋.電工新技術(shù)教程［J］.中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007年.

［3］韓承江.PLC應(yīng)用技術(shù)［J］.中國(guó)鐵道出版社，2006年.

［4］陳家盛.電梯結(jié)構(gòu)原理及安裝維修［J］.機(jī)械工業(yè)出版社，2006年.

［5］何峰峰.電梯和自動(dòng)扶梯安裝維修技術(shù)與技能［J］.機(jī)械工業(yè)出版社，2013年.