三菱PLC的四層站電梯控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

肖志釗

摘 要： 文章介紹三菱FXCPC系列FX3U類型可編程控制器（PLC）在四層站電梯控制系統(tǒng)中的應用，以及三菱可編程控制器控制四層站電梯的控制系統(tǒng)設備硬件組成和控制軟件程序設計，提出了一整套的四層站電梯可編程控制器（PLC）自動控制系統(tǒng)解決方案，該方案提出了總體流程設計，并闡述了設計的思路和要點等。另外，在四層站電梯模型上對該方案控制系統(tǒng)的基本功能做了有效測試和驗證，其結果體現(xiàn)了該控制系統(tǒng)滿足無司機電梯的自動控制要求，能作為一種安全性高、可靠性強的四層站電梯控制系統(tǒng)。

關鍵詞： PLC控制;電梯;系統(tǒng)設計;無司機控制

中圖分類號：TU857 文獻標志碼：B 文章編號：

隨著城市化以及城鎮(zhèn)化的發(fā)展，現(xiàn)代化建筑工程數(shù)量也逐年增多，電梯已成為現(xiàn)代化建筑中不可缺少的一部分，更是人民日常生活中息息相關且無法脫離的通行工具。電梯的安全穩(wěn)定地運行，在電梯控制程序設計中體現(xiàn)得非常重要。為此，設計一套完整可靠、普適性強，并且具有代表性的控制系統(tǒng)能給相關從事行業(yè)人員或著研究人員提供一定的參考。可編程控制器（PLC）的出現(xiàn)，在電梯控制技術中的得到了廣泛的應用和發(fā)展，PLC的控制系統(tǒng)相對體積小、使用壽命長、穩(wěn)定可靠、易于維修和控制、經濟成本相對低廉，因此在電梯控制系統(tǒng)中，PLC的控制系統(tǒng)逐步取代了先前的繼電-接觸器控制系統(tǒng)并成為電梯控制系統(tǒng)的主流。本文將PLC，即可編程控制器應用于四層站電梯的邏輯控制系統(tǒng)中，提供并設計一套四層站電梯控制系統(tǒng)的解決方案，本方案已通過模型電梯驗證其基本控制功能，解決了電梯控制系統(tǒng)不穩(wěn)定，可拓展性差，故障率高等一些問題，同時也可以實現(xiàn)更復雜更多的控制功能。

1 電梯控制系統(tǒng)總體設計方案

方案的設計要以人為本，需要考慮乘客群體的日常思維方式、行為習慣，以及乘客乘坐電梯時的不確定性或隨機性、突發(fā)性等因素，宜采用數(shù)字化的智能邏輯控制，體現(xiàn)以人為本的思想。系統(tǒng)邏輯控制圖如圖1所示。并做到遵循以下電控要求：

1）電梯無司機控制，由乘客自行控制;

2）電梯運行中同時出現(xiàn)外呼梯信號和內選信號時，順向優(yōu)先;

3）電梯接近所需要停靠的層站時減速運行，準確平層停靠樓層;

4）上下行自動控制與顯示;

5）樓層自動控制與顯示;

6）轎廂內及層站候梯處有上下行箭頭指示燈和層樓數(shù)顯示燈;

7）滿載關門，超載開門;

8）電梯各層設有上行和下行呼叫按鈕，按壓按鈕時信號被記憶，相應的指示燈亮（上升指示燈或下降指示燈亮）;

9）電梯上行時有外呼梯信號，若信號在現(xiàn)行位置上層則電梯分別到達上面層相應信號燈滅并且電梯門打開，若信號在現(xiàn)行位置下層則電梯在下一次上行時響應;

10）電梯下行時有外呼梯信號，若信號在現(xiàn)行位置下層則電梯分別到達下面層相應信號燈滅并且電梯門打開，若信號在現(xiàn)行位置上層則電梯在下一次下行時響應;

11）電梯停止時，轎內按鈕可直接控制開門和關門，電梯停穩(wěn)3s后開門，開門5s后無關門信號則自動關門;

12）電梯在層站停靠時，層站候梯處上行、下行按鈕能控制開門;

13）電梯運行時不能開門，梯門關閉后才能運行;

14）電梯門設有紅外防夾功能;

15）每一層電梯都設有一個行程開關，當電梯碰到樓層的行程開關時，表示電梯已經到達該層 。

2 硬件系統(tǒng)

本方案主要使用了三菱PLC（型號：FX3U-64MR）和四層電梯模型。FX3U-64MR 是日本三菱公司的第三代可編程控制器（PLC），繼電器輸輸入32點，輸出32點.FX3U 是FX系列中功能最強、速度最高的微型PLC，內置用戶存儲器64Kb ，最大可擴展到256個I/O點，可有多種特殊功能擴展，實現(xiàn)多種特殊控制功能（PID、高速計數(shù)、A/D、D/A、等）。有功能很強的數(shù)學指令集。通過通信擴展板或特殊適配器可實現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)鏈接，同時也可以實現(xiàn)CC-Link通信。在實際使用的電梯中四層電梯的控制輸入點如下：

1）外選呼梯按鈕：共6個，其中一層基站和頂層各一個，二層和三層上呼和下呼各一個;

2）內選呼梯按鈕：共4個，轎廂內每層各一個;

3）電梯啟動、停止、檢修按鈕各一個;

4）平層傳感器：每層井道各一個，用于選向和選層;

5）極限位開關：井道頂層和底坑各一個，防止轎廂沖頂;

6）限位開關：井道頂層和底坑各一個，防止轎廂沖頂;

7）超載開關：轎頂一個，防止電梯超載。

3 軟件系統(tǒng)

本系統(tǒng)以穩(wěn)定性、智能性、可維護性原則進行模塊化設計，設置PLC的I/O端口分配表（軟元器件分配表）、梯形圖。I/O端口分配表如下所示：

電梯的上下行控制采用樓層數(shù)值比較法。當前呼梯存儲單元寄存器D1的賦值與當前層站存儲單元寄存器D0中賦值做比較。如果D1大于D0，則電梯上行;如果D1=D0，則電梯保持停止;如果D1小于D0，則電梯下行。電梯運行方向的程序設計如圖3-1所示，假設電梯初始位置在一樓層站，四樓層站有人呼梯，此時，D0被賦值1，D1被賦值4，則D1大于D0，即電梯上行。

如果此時有多個層站呼梯按鈕被按下，電梯堅持順向優(yōu)先原則，順向呼梯的按鈕被按下后被選中登記。即當電梯從一樓上四樓過程中二樓上呼按鈕被按下時電梯會順向截停，逆向等待，電梯運行過程受到安全保護，由于安全回路為串聯(lián)方式，其它安全保護裝置共用安全開關，呼梯優(yōu)先的控制程序如圖3-2所示。

電梯的呼梯信號有內呼和外呼之分，為了能實現(xiàn)到達統(tǒng)一目標層站并對呼梯信號優(yōu)先排隊，需把呼梯信號綜合起來比較排隊，部分程序如圖3-3所示。

電梯外部的6個呼梯按鈕與內部的4個呼梯按鈕對應的邏輯應有區(qū)分，內呼按鈕被按下后呼梯被登記并點亮指示燈，直至被再次操作或得到平層信號后該操作被取消，因此可以用各層站行程開關作為平層裝置反饋平層信號。外呼與內呼登記程序相似，區(qū)別在于中間層站的呼梯信號應作反向保護，防止逆向截停，這里用中間繼電器M0、M2分別作為上行標志和下行標志。部分呼梯信號登記程序如下圖3-4和圖3-5所示

當電梯達到另外一層樓并觸碰到行程開關時信號更換為當前所在樓層的數(shù)值。數(shù)碼管采用七段碼顯示指令SEGD顯示，PLC輸出采用Y030到Y037顯示。電梯在運行停止時、停車時按手動開門按鈕或呼梯按鈕執(zhí)行開門動作，電梯開門到位延時延時關門，停車時可手動關門，部分開關門程序如下圖3-6所示。

電梯檢修開關打開時，電梯進入檢修昨天，按下手動運行按鈕使電梯進行檢修運行，此時電梯依然受到安全保護。部分檢修程序如下圖3-7所示

4 結束語

本文介紹了三菱可編程控制器（PLC），型號：FX2N-48MR，在四層電梯模型實驗系統(tǒng)的應用，詳細描述了四層電梯控制的方案設計流程及硬件、軟件的設計應用，軟件采用PLC梯形圖程序的控制方式，在電梯模型實驗系統(tǒng)中實現(xiàn)其基本功能，并且系統(tǒng)穩(wěn)定可控，能很好控制無司機電梯的使用，滿足常用低層電梯的使用要求。

參考文獻：

[1] [1]孟少凱.電梯技術與工程務實[J].北京.宇航出版社，2002，04：164-186.

[2] [2]李中年.電控技術與PLC[J].北京.清華大學出版社，2014，12：467-479.

[3] [3]段晨東.電梯控制技術[J].北京.清華大學出版社，2015，04：118-119.

[4] [4]陳家盛.電梯結構原理及安裝維修[J].北京.機械工業(yè)出版社，2015，07：95-99.

[5] [4]馬宏騫.電梯及控制技術[J].北京.電子工業(yè)出版社，2013，05：114-136..