用比較指令改造四層電梯控制

楊偉斌

【摘 要】 方案采用了較為簡便的PLC控制技術，通過程序改編，利用PLC的比較指令（即比較指令CMP、觸點比較指令）編寫四層電梯的控制程序。通過比較指令的使用，大大簡化了控制程序，使程序語言簡潔、可讀性強且移植性好、易于二次開發，使控制系統結構明了，外部線路精簡，大幅度提高控制方案的穩定性和可靠性，達到改造的目的。

【關鍵詞】 四層電梯 PLC 比較指令CMP 觸點比較指令

1 引言

現代社會，伴隨著新技術的產生和發展，如計算機控制系統，自動控制系統以及電力電子技術的出現并迅速發展，電梯行業也進入新的發展時期，就電梯的運行工藝過程而言，電梯控制技術主要有三種：（1）繼電器-接觸器控制系統。（2）工業用微機（PLC）控制系統。（3）一般微機控制。

開發利用工業微機電梯控制系統，即可編程控制器（PLC）的電梯控制系統，是生產生活強烈需求，因為PLC控制技術具有較強的抗噪能力，使用情境與其穩定性關聯不大，無條件匹配戶外干擾強烈的場合，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也是以四層電梯為設計主體。

2.1 改造方案的基礎工具選擇

通過控制技術的比較以及可編程控制器（PLC）和現代電梯的發展方向，以及人們對于電梯越來越高的要求，選擇用可編程控制技術控制電梯運行。方案需要做如下工作：

（1）需要PLC實現四層樓電梯控制的功能，如啟動、停止、響應各個樓層的呼叫以及實現運行的各種顯示功能。考慮到對硬件的熟悉程度，本方案選擇的是三菱FX2N-48MR可編程控制器。

（2）使用GX developer PLC編程軟件設計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）當電梯靜止在某樓層時，另外三層任意樓層都允許呼叫。

（2）當電梯有呼梯信號到來時，轎廂響應呼梯信號，運行至該樓層時，轎廂停運并停在該層，該層的樓層指示燈亮，轎廂門在3秒內打開，延時4秒后，又在3秒內關門。

（3）在電梯運行過程當中，即轎廂上升（或降落）途中，任何反方向降落（或上升）的呼梯信號均有響應。

（4）當電梯停在某一層樓，其他樓層同時有呼叫時，由于本控制方案所設置的呼叫信號只有一個，不區分上行或下行，所以電梯先響應最快呼梯的那一層，然后運行過程中，由近及遠地響應同方向的每一個信號，最后響應最遠的及反方向的樓層呼叫。

（5）電梯轎廂平層并且停止運行后，該樓層呼梯按鈕不起作用。

（6）電梯轎廂內，可以用樓層呼叫按鈕，使電梯啟動運行到目的層。

2.2.2 PLC控制功能分解

本方案需要PLC來實現電梯的信號控制部分，根據控制要求，明確在電梯控制系統運行過程中需要實現的控制功能有：

（1）電梯達到呼梯樓層主動停運并平層，然后開門。

（2）電梯轎廂延時關門，等待梯外其他樓層召喚。

（3）順著電梯行進方向上的樓層呼梯都有響應。

（4）電梯轎廂達到頂層或底層時，停止運行并更改運行方向。

（5）各樓層與電梯轎廂內裝有樓層指示燈。

（6）各樓層與電梯轎廂可實現呼梯并有指示燈。

2.2.3 電梯控制改造的模型實例

本方案關鍵是改造重新編寫一個精簡的四層電梯控制電路：

（1）電梯的上升和降落由一臺電動機拖曳。正轉時電梯上升；反轉時電梯下降。

（2）電梯轎廂開門和關門由二號電動機實現。正轉時電梯開門；反轉時電梯關門。

（3）各個樓層都置一個呼喚按鈕、一個呼喚指示燈、一組樓層指示燈、一組電梯上行下行指示燈，各層設一個限位行程開關。

（4）電梯轎廂內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例：

電梯停在三樓，三樓樓層指示燈HL3亮，當一樓先呼叫，指示燈HL1亮，稍后二樓，即指示燈HL2亮。根據設計方案，電梯應先響應最先呼叫樓層，電梯應向下運行，指示燈HL6亮，電梯離開三樓向一樓運行，同時三樓樓層指示燈HL3熄滅，轎廂到達二樓，碰合樓層行程開關SQ2，二樓呼叫指示燈HL2熄滅，轎廂在二樓有電梯門開關動作，完成后繼續下行，同時二樓樓層指示燈HL2熄滅，當轎廂到達一樓碰合一樓行程開關SQ1，一樓樓層指示燈HL1亮，一樓呼叫指示燈HL1熄滅，電梯向下運行指示燈HL6也熄滅，并隨之有電梯門開關動作，并停止在該層。

2.3 改造方案的具體實施

2.3.1 用比較指令改造控制程序的具體實施

（1）對比一般電梯控制程序。對一般性或者說是傳統的電梯控制程序編寫，往往以大量的起保停電路為基礎。在此以三向公司提供的實驗程序為例分析，這一程序段是從中截取的是關于呼梯按鈕對應輸出呼叫指示燈的程序，可見雖然程序結構很簡單，但是運用聯系到大量的計時器和繼電器，這就可能會造成程序步數多，結構層次繁雜，可閱讀性差，往往樓層越高，涉及到的計時器和繼電器就會越多，編號越復雜。

為了解決這一難題，發現通過比較指令的使用就能比較好的改造或者說是精簡原來的控制程序，能達到控制目的，又能大幅度的縮減程序步數，精簡程序結構，使得程序語言簡潔，閱讀方便，調試、修改便捷等。

（2）應用比較指令CMP和觸點比較指令作程序改造。

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

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

②程序輸出M1時，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有呼叫，電梯停層，不運行；

③程序輸出M2時，程序解讀為第一個按下呼叫按鈕的樓層要比電梯轎廂現在所處的樓層低，電梯需要向下運行。

這段程序的主要作用就是通過M0、M1、M2的輸出情況來確定電梯的運行狀態，對比一般程序編寫這種方法就要簡單很多，結構也明了，步數也只需寥寥幾步。

2）通過觸點比較指令確定電梯停止條件。四層電梯控制程序轉化為數據比較程序，通過比較指令（CMP和觸點比較指令）實現電梯的控制功能。

在電梯上行運行時，把樓層的呼叫指示燈Y7、Y6、Y5、Y4的狀態，以4位二進制碼的形式寫入K1M31單元中，即呼叫按鈕X7、X6、X5、X4驅動輔助繼電器M34、M33、M32、M31，把樓層指示燈Y3、Y2、Y1、Y0的狀態，以4位二進制碼的形式寫入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被復位，M31、M32、M33、M34也相應地由高電平（1）轉為低電平（0）。運用觸點比較指令[< K1Y0 K1M31 ]進行數據比對，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，觸點比較指令獲得導通電梯繼續上行；若 K1M31 => K1Y0時，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。

在電梯下降運行時，把樓層指示燈Y0、Y1、Y2、Y3的狀態，以4位二進制碼的形式寫入K1M20單元中，即行程開關X0、X1、X2、X3驅動M20、M21、M22、M23。把各樓層的呼叫指示燈Y4、Y5、Y6、Y7的狀態，以4位二進制碼的形式寫入K1M41單元中，即呼叫按鈕X7、X6、X5、X4驅動輔助繼電器M44、M43、M42、M41。

與電梯上行階段情況原理相同，在電梯下行階段，運用觸點比較指令[< K1M20 K1M41 ]，比較K1M20和K1M41的數據大小，獲得電梯是否繼續下行的控制指令。

改造后的程序，通過比較指令（CMP和觸點比較）的應用，確定了電梯的運行方向以及停止運行的條件，對比一般電梯控制程序，大大簡化了程序的結構和省掉了大量的繼電器，同時也為復雜電梯程序設計奠定了基礎。

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實現自鎖控制，Y0為一樓樓層指示燈，當Y0導通時Y4停止輸出。當X4接通，Y4輸出并形成自鎖，并把相應一樓呼叫指示燈信號寫進M31和M44單元中。

（2）片段二：M8000為運行監視，當程序一啟動便導通。M50為電梯轎廂門控制繼電器，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、K1Y000兩組二進制碼數據進行比較，當K1M31 > K1Y000時，M10有輸出為1；當K1M31 = K1Y000時，M11有輸出為1；當K1M31 < K1Y000時，M12有輸出為1，在這一程序語句中，由于Y11常閉繼電器存在，比較指令進行的是上行數據比較。同理，-[CMP K1M41 K1M20 M15 ]-進行的是下行數據比較，也就是說這是確定電梯上行、靜止或者下行的程序。

（3）片段三：當電梯選擇了上行或下行時，電梯還面臨著另外的一個選擇，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，當電梯上升時，M10接通，程序以Y10自鎖，觸點比較指令-[< K1Y000 K1M31 ]-表示只要當K1Y000 < K1M31時該觸點導通，程序有輸出，Y12為主電動機正轉輸出，電梯上升；若當K1Y000 = K1M31時該觸點不閉合，程序無輸出，電梯停止在該樓層。同理，下行的觸點比較指令同樣能實現電梯停層控制。

（4）片段四：這一段程序主要是控制電梯無論上行還是下降，只要在行進的過程中碰到有呼叫的樓層都輸出M50，并且利用時間繼電器T0來控制電梯轎廂門的開啟和關閉時間。由程序可知，在M50接通后需要在10000ms即10秒完成開門、等待和關門的動作，在前3秒，程序輸出Y20，Y20表示電梯門驅動電機正轉開門；中間有4秒，程序無輸出，電梯門無動作即延時等待；后3秒，程序輸出Y21，Y21表示電梯門驅動電機反轉關門。

3 結語

通過對四層電梯的程序方案提出了程序改造的思路，并通過了軟、硬件的模擬測試，應用比較指令達到了四層電梯的PLC控制。本程序具有普遍性，能用于任何規模的電梯控制系統；結構清晰簡便，程序語言簡潔，步數少，閱讀方便；調試和修改便捷，易于電梯程序的升級改造等特點。本程序運用比較指令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，大大精簡了梯形圖的繼電器、計時器，大幅縮減程序步數，并且更容易理解。

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