基于PLC的電梯控制系統設計與研究

吳浩

摘 要 電梯是現代生活、工作中一種非常重要的工具。本文首先對電梯控制系統的組成部分進行了簡單的介紹，然后分析了電梯運行的工作原理及功能要求，根據功能的要求，相應地設計出了電梯的硬件與軟件程序，最后用仿真軟件GX simulator 6.0對設計程序進行了仿真實驗，仿真實驗結果表明：該程序能夠較好地滿足電梯的穩定運行的要求。

關鍵詞 電梯；PLC；控制系統；設計；研究

中圖分類號 TP2 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）07-0019-02

1 電梯控制系統的組成

電梯控制系統主要可分為兩部分，即：可編程的邏輯控制部分、電機拖動動力部分。一般電梯動力部分要求電機的輸出轉矩能在可調要求下，達到負載所需轉矩要求。通常的電梯設計為轎廂與配重系統分別位于曳輪兩側，電機拖動曳輪，從而使得電梯轎廂的上下位置移動。

可編程邏輯控制部分包含有控制柜、召喚箱、操縱箱、樓層顯示及曳輪電機等，可編程邏輯控制部分控制電機拖動動力部分，按照編好的既定程序，控制電梯的運動，使得電梯安全、穩定地運行。

2 基于PLC的電梯控制系統設計

2.1 工作原理與功能

電梯的運行是采用可編程邏輯控制器PLC進行控制的，電梯運行時，用戶隨機輸入相關運行信號，通過相應的接口，將該信號傳送至PLC主機上，PLC內部按照事先編好的程序，在CPU內進行運算處理，后將處理好的信號發出至執行機構電機，從而控制電梯的運行狀態。

電梯控制系統主要功能要求如下：

1）合理配置一臺功率相當的電機，控制電梯運行，實現電梯的上升與下降，各樓層也應配置上升或下降的指令開關。

2）電梯獲取一切指令后，在一定時間內，在沒有收到其他指令時，電梯能夠實現自動關門，并在規定的時間內開啟燈光與空調系統開關。

3）用戶按下上升或下降按鈕，電梯在接收到請求后，上升或下降至指定樓層，電梯能夠自動開門，方便用戶的出入。

4）用戶按下多個樓層按鈕后，電梯能夠分別存儲下用戶的指令，在規定時間內，按照相應的順序，依次停靠于各樓層的功能。

5）電梯運行時，能夠接收轎廂外用戶指令并存儲，自動校對指令信息與自身運行方向是否一致，并相應地逐一停靠。

6）在電梯門開關時或關閉狀態下，可按下開啟按鈕，打開電梯轎廂門。

7）電梯在接收到轎廂內部指令與外界樓層請求指令時，能夠按照先入為主的規則自動確定運行方向。

8）如果電梯轎廂內沒有任何指令請求，電梯在一段時間內可自行關門。

9）電梯在一定時間內未接收到任何請求命令，電梯能夠自動運行至電梯基站處，保持待客停機狀態。

這9項基本功能是保障電梯高效、穩定運行的基本要求，因此，在設計電梯時應重視這些要求，必須較好地滿足相關要求，從而設計出一部較好的電梯。

2.2 硬件組成

電梯的安全、穩定運行主要是通過PLC控制技術與微機電的控制技術及交流電變頻變壓控制技術實現的。電梯控制系統硬件主要由可編程邏輯控制器PLC、電機、變頻器、傳感器、轎廂、曳輪信號燈等組成。PLC為電梯控制的大腦部分，主要通過PLC存儲程序運行，處理相關信號，進而發出控制信號至變頻器，通過變頻器控制電機，從而控制轎廂的上下運動。PLC在接收信號后，按照程序進行集選式控制。電梯主要通過變頻器的控制規律和算法進行調速控制，利用光編碼器測量曳輪的轉速，形成一個矢量的閉環控制系統。

2.3 程序設計

電梯控制的程序主要由八大模塊組成，分別由電梯開關門及安全保障顯示模塊、樓層呼叫請求信號產生與消除和信息顯示模塊、電梯運行方向確定模塊、電梯停靠樓層信號產生與消除模塊、電梯制動停止模塊、電梯自動加速運行與維穩運行模塊等組成。

3 試驗與仿真

本文采用日本三菱公司著名的PLC仿真軟件GX simulator 6.0，在PLC編程軟件里編寫好試驗程序后，再打開這個調試仿真軟件平臺，可實際仿真電梯運行啟停等控制效果。

電梯的仿真調試工作主要為簡單指令與復雜指令的操作仿真與調試工作。簡單指令調試仿真主要是為了檢查電梯在完成基本簡單的功能控制時有沒有錯誤，如果該調試仿真結果達到預期要求，沒有任何錯誤產生，即可進行下一階段的復雜指令調試仿真工作。電梯的復雜指令調試仿真主要是為了檢查電梯在發出多條復雜請求指令后，電梯運行時的狀態是否有誤，通常復雜指令的調試會發現一些在簡單指令里不能發現的隱藏的非安全的錯誤，也是仿真調試最困難的部分。

在通過了多次的電梯運行的簡單指令與復雜指令的調試仿真運行試驗后，分析的實驗結果與電梯使用的相關運行規律的要求相符合，即實現了電梯的運行控制系統的功能。

按照上述仿真調試的方法，分別多次對實驗電梯進行簡單指令與復雜指令的仿真調試，得到如圖1、2所示的實驗仿真結果。實驗仿真結果表明：該程序符合電梯運行基本規則，實現了電梯運行的各項功能，滿足電梯穩定運行的相關要求。

4 結論

電梯是人們日常生活重要的一部分，滿足了高層建筑人群的生活、工作的出行需求。電梯控制系統是可編程的控制系統部分與電機拖動動力系統部分相結合的系統，通過對電梯控制系統軟、硬件的設計，程序的調試仿真后，實驗的結果顯示該程序符合電梯的運行規律，滿足電梯穩定運行的功能要求。電梯行業是一個比較有前景的行業，電梯的控制系統的各種缺陷也會得到相應的完善，因此，對電梯性能的要求也會越來越高。電梯的安全、穩定、智能等特點一定會成為未來電梯發展的一個方向，更加人性化地為人們提供安全、舒適的服務。

參考文獻

[1]國洪利.PLC電梯控制系統的設計及實踐[J].黑龍江科技信息，2012（19）：27.

[2]譚對平.PLC在電梯控制系統中的應用[J].科技尚品，2016（6）：76-77.

[3]郭葆文，丁彥賓.基于PLC的電梯控制系統的設計與仿真[J].應用能源技術，2014（8）：45-49.

[4]張文軍.基于PLC的電梯控制系統的設計與研究[J].現代電子技術，2012，35（23）：161-163.

[5]王宏，王子成，崔光照.基于組態軟件的PLC電梯控制和仿真研究[J].制造業自動化，2013，35（2）：109-112.