電梯PLC控制系統的設計與實現

牛東海

摘 要：我們分析可編程控制器PLC在電梯控制中的應用，以五層電梯的可編程控制器系統設計方案與組成作為基點，闡釋了響應的硬件電路與電梯控制梯形圖，同時提供了系統構建構架與程序流程圖表，依附于分析及處理關系，給出可編程控制器編程。

關鍵詞：電梯；PLC；控制系統；設計

中圖分類號：TU229 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）24-0096-02

眾所周知PLC即為可編程控制器，經邏輯參數、順序控制、限時以及計數等程序，利用數字及模擬式的輸入輸出去控制相應的機械裝置。伴電子技術與計算機科技的全面進程，可編程控制器具備了較強的計算機的功能，不但可以達到邏輯控制，同時具備較強的數據處理及通信能力。其外觀小巧、維護便捷、編程方便，同時具有較強的穩定性與抗干擾性，目前已被工業控制領域所青睞。現階段可編程控制器應用側重于下述幾點：首先是順序控制，此為編程控制器最廣泛應用范疇，可編程控制器取代了常規的繼電設備順序控制，舉例說明，裝配生產流水線與電梯控制；其次，工序控制，在工業生產環節，有一些長時間的變量，其中包括壓力、溫度以及流量，可編程控制設備具備A/D與D/A轉換系統，因此可編程控制器能夠擇取模擬量，進而完善工序控制；最后即數據處理，通常可編程控制設備均都未具備四則運算指令，能夠對生產程序的參數予以處理，可編程控制器能夠構成有效的監控模式，予以參數搜集與處理。同時相對前沿的可編程控制設備均具備位置控制系統，可以有效的匹配于控制步進電動機與伺服電動機，進而達到對相應機械的區域控制。

1 PLC在電梯控制系統的優勢

近年來，電梯的控制機制大多以繼電設備控制模式以及可編程控制器控制系統為主。通過繼電設備構建的控制模式是較為落后的電梯控制舉措。伴隨電梯安全性與穩定性的提高，繼電設備控制的內置問題逐漸顯著，繼電設備控模式存在較高的故障率，同時穩定性不佳、接線繁瑣、缺乏通用性等問題；微機控制的特點為控制系統體積小、并具有節能的優點，不過缺乏抗干擾性；而可編程控制器控制十分便捷、且具有較強的抗干擾性及穩定性，可以達到多種運行狀態故障綜合顯示的要求。所以，PLC在各領域得到了廣泛的推廣，擇取可編程控制器所構建的控制機制能夠使電梯運行更為穩定、安全。

2 電梯PLC的核心構架與基本原理

電梯可編程控制器系統包括下述兩點：邏輯控制機制與拖動控制機制。其構架見圖1。

邏輯控制機制通過可編程控制器軟件實現，功能主要包括轎內指令及廳外傳輸登記與定向選層、轎廂區域評定、順向截梯、平層以及開關門運行等系統控制。而拖動控制機制內，電梯現階段狀態的傳輸信號直接輸送至可編程控制器，在此基礎上向拖動機制傳輸速度切換以及起動等控制數據，現階段電梯的拖動系統從以往的直流調速慢慢轉型為交流調速，可編程控制器控制技術匹配于交流調速技術已成為目前電梯領域發展的側重點。

而電梯可編程控制器有下述幾類工作模式，其中包括運行模式與停止模式。在運行模式下，可編程控制器經執行反饋控制要求的用戶系統去實現整體控制。為了讓可編程控制器的輸出第一時間匹配于可能變化的輸入參數，用戶程序并非僅執行一次，而是反復的予以執行，直至可編程控制器停機或轉變為停止狀態。可編程控制器工作原理見圖2。

3 可編程控制器雙速電梯控制系統結構

舉例說明，五層電梯擇取西門子PLC達到交流雙速集選控制電梯目的。從電梯控制系統的硬件需要、可編程控制器的I/0數值計算、可編程控制器機型擇取、I/0點數的配置、相關下屬系統程序達到制衡。

依附于I/0數值與輸入種類，分析I/0數值要留存一些余量，因此擇取現階段西門子315-2DP PLC。因為是交流雙速電梯需要留存以往線路內主回路接觸設備與門機繼電設備；考慮穩定設計的相關要求，控制部分留存回路繼電設備與門鎖繼電設備。對五層集選電梯，依附于輸入信號和輸出信號，通過換算，輸入數值為三十五，輸出數值為三十二，輸入、輸出信號均為數字量，輸出電壓二百二十伏。

依附于輸入、輸出點數分配狀態與I/0點數的相應情況，全面分析。而控制機制的主體即可編程控制器主機，經可編程控制器輸入接口把信號傳輸至可編程控制器，根據可編程控制器存儲器內存儲的程序予以換算，在此基礎上通過輸出接口向指層器、召喚指示燈以及驅動機制發出相應的信號。

此次分析的電梯模型共為五層，而電梯的各層都安裝了升降與轎廂所在樓層的指示；一至五層所配置的指示燈即為樓層信號，每一層的樓廳都安裝輸入鍵去使用電梯，工作環節主要對相應的呼梯信號與運行情況予以全面分析，在此基礎上明確下個環節的工作，所以其需具備自動定向、順向攔截以及反向保號等功能。而電梯對控制信號的響應需要包括下述幾點：第一，電梯在完成啟動時，轎廂在1層，如果1層有呼梯信號，那么門就會開啟；第二，在有呼梯信號的樓層超過過目前樓層時，那么電梯就會上升；第三，在電梯運行過程中，僅響應順向呼梯信號，反之信號僅為記憶。

可編程控制器程序設計為電梯控制機制設計的主要內容，在設計環節，我們要遵循功能完善且整體的基本理念，確保電梯穩定的運行；同時在結構上盡可能做到易讀易改，要降低程序量，擇取模塊化結構，全面通過可編程控制器內的相應指令完善程序，減少可編程控制器程序掃描耗時，確保電梯的精準性；其內部存在著一些不確定的因素，同時具備很多自鎖與互鎖關系，所以相關參量間邏輯關系繁瑣，這在一定程度上影響電梯的控制系統。

3.5 控制回路的梯形圖與運行指令

我們所提及的指層控制線路功能即為指示電梯轎廂現階段所在的區域與所需運行的區域。此次研究中樓層信號是經裝置在各層井道中的感應設備與轎頂的隔磁板去實現的。不過，因為所接受的樓層信號存在間斷的特點，所以我們要經程序去完善，X33-X55為一至五樓的樓層感應設備在可編程控制器的輸入區間。endprint

電梯的定向即在電梯整體的運行機制、轎內指令與廳外召喚區域的先決條件下，明確電梯的運行動態。選層即為在轎內指令與廳外召喚信號的狀態中，電梯需要響應的相關信號；電梯在快要抵達有轎內指令登記及電梯運行方向一致的廳外召喚信號的區間時，傳輸換速信號。在有司機的工作情況下，通過轎內指令與電梯所處的區域去明確電梯的運行走勢；在沒有司機的運行情況下，通過廳外召喚信號依附于電梯所處的區域去完成電梯定向。

此程序內M 100即可編程控制器中的輔助繼電設備，也就是電梯的上行方向繼電設備，M101即可編程控制器中輔助繼電設備，表示下行繼電設備。X7表示有/無司機時開關在可編程控制器輸出的地址。Y23與Y24即上行和下行方向指示在可編程控制器輸出端的地址。

依附于雙開門有無司機控制去設計，要側重于電梯的手動開門以及無司機情況下的開門、電梯運行至目標的自動開門、手動關門、無司機情況下的自動延時關門、基站外啟動過程的開關門等功能。

4 結束語

綜上所述，繼電設備構建的控制模式是較為落后的電梯控制舉措。伴隨電梯安全性與穩定性的提高，繼電設備控制的內置問題逐漸顯著，繼電設備控模式存在較高的故障率，同時穩定性不佳、接線繁瑣、缺乏通用性等問題；微機控制的特點為控制系統體積小、并具有節能的優點，不過缺乏抗干擾性；而可編程控制器控制十分便捷、且具有較強的抗干擾性及穩定性，可以達到多種運行狀態故障綜合顯示的要求。所以，PLC在各領域得到了廣泛的推廣，擇取可編程控制器所構建的控制機制能夠使電梯運行更為穩定、安全。擇取可編程控制器予以電梯的運行控制，其系統的硬件構架被最大限度的簡化，且因為是擇取“軟接線”舉措的程序控制，其系統具有較強的穩定性與靈活性。不過，電梯控制系統的信號輸入數值較多，因此可編程控制器控制系統相對于繼電器的投資要高一些，但是能夠擇取節省輸入點的舉措規避投資高的問題。可以通過編碼/譯碼電路去降低可編程控制器的輸入點，縮減投資，不過要依附于實際情況，避免硬件電路太過繁瑣而影響系統的穩定。

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