基于PLC控制的電梯檢修選向回路設計

汪 凱

（1.遼寧廣播電視大學，遼寧 沈陽110034；2.遼寧裝備制造職業技術學院，遼寧 沈陽110161）

0 引言

隨著我國社會經濟發展，城市建設發展速度大幅提高，表現在高層建筑越來越多，這就需要安裝大量的電梯。同時人們對舒適度追求的提高，傳統多層建筑、老舊小區的改造、旅游景點的服務設施，都提出加建或改建電梯，數量十分巨大。電梯的安裝是一次性工程，因為電梯屬于特種設備，按國內電梯行業的“特種設備安全監察條例”的規定，要求定期定項進行年檢，使得維修和保養成為電梯運行任務中的重中之重。

在維修和保養過程中，要考慮到設備的安全使用狀況和負責檢修人員的安全狀況。特別是檢修人員的安全。如何保證維修人員及用戶的安全，成為首要問題，基于對人身安全及物質財產的保護，要把電梯檢修時的運行狀態作為電梯日常運轉中常態的一種模式，在電梯設施中要考慮到此種狀態下的軟、硬件的設計，一般有控制箱、曳引輪、轎廂和夾繩器等組成，曳引輪銜接著若干鋼絲繩作為驅動，使得轎廂在電梯井內上下行駛，通過輪座固定在機房內，在輪座上連接有夾繩器，故障時抱死鋼絲繩，把轎廂停在電梯井中。通常意味著，保護裝置和多個磁感觸發的，觸發裝置被安裝在轎廂的側壁上，在轎廂的中間位置時，門均勻地分布在電梯井的每個部分的層中的各個位置，在電梯豎井中的均勻磁場的基礎上，每一個在門的中間位置的層，與觸發器對應。而磁力座與夾繩器連接。保證控制效果好，停靠位置準確。在軟件設計上要根據電梯控制的不同方式，使用不同的語言進行編程。當下，電梯控制模式兩種，一是以單片機控制，通過信號的采集，運行狀態和功能，完成電梯的主動調度和采集操作功能，然后驅動電機拖動控制；二是以可編程控制器（PLC）替代單片機進行控制，但在國內市場上，廠家大多選擇應用可編程控制器（PLC）替代微機，可能考慮到生產規模問題，本身不具備自己開發控制系統的能力，同時認為生產微機控制裝置投入巨大；而可編程控制器（PLC）有具有一定可靠性高、程序進行設計一個簡單實用，設計方式多種多樣、具有較強抗干擾能力、運行安穩等特點，所以選擇可以依托可編程控制器 （PLC）來實現電梯運行中的軟件工程設計。梯形圖語言是工程人員和操作人員最喜歡的編程語言，它可以對應于傳統的電氣原理圖，與繼電器控制過程相似，人員掌握容易。

選定在PLC支撐下控制電梯的運轉，就要分別考慮到電梯的正常運行狀態、電梯人為駕駛運行狀態和電梯檢修時運行狀態三種模式，本文僅研究在電梯檢修時的運行狀態，這里就涉及選向回路設計。在PLC控制的電梯中選向回路的設計尤為重要，電梯升降的選向管控是關乎到電梯啟動、運轉、停止等重要控制要素，如果選向管控電路設計有缺陷，考慮因數不全面，會導致電梯存在安全隱患，用戶使用中會造成生命危險[1]。本方案用西門子S7-200 SMART系列PLC作為控制器，設計了電梯自然運轉，即電梯的常態運行狀態[2-3]。強迫運行，即電梯人為駕駛運行狀態。檢修狀態，即電梯檢修時運行狀態。三種選向回路的設計，從而為電梯系統故障維修提供安全保證。

1 整體設計

在電梯的日常使用中，根據電梯當前位置和下達指令、客戶呼喚信號等，進而比較判斷電梯的運轉指向，是向上行駛還是向下行駛。電梯運行方位的判斷，就是將下達指令和呼喚信號與電梯當前方位進行比較，如果與在向上（垂直取向）的電梯中，相對的向下行駛的比較操作的結果。電梯的駛向：一是由層樓當前繼電器可以形成選向鏈；二是把每層樓運轉控制指令和客戶進行呼喚一一對應。

在實際運轉中，確定電梯的運轉方式有三種狀況，一是自然運行選向，電梯依據自己判斷來選擇運行方向；二是強迫運行選向，如果電梯處于運行模式，可以人為地控制控制箱中的上下按鈕，以管控電梯的真實駛向，讓電梯向上行駛或向下行駛；三是選擇出的檢查操作時，如果電梯在維修作業時，操作者必須把與電梯的運行狀況和行駛速度在向上或向下運行維護狀態使用向上或向下。

2 硬件設計

2.1 控制器的選擇

根據設計模型控制要求，選向回路中輸入輸出點數共12個 （輸入4點，輸出8點）。 一般可以考慮10%～15%的余量。結合Siemens s7-200SMART PLC的特點，選擇SMART SR30，其輸入端和輸出端點共12個，可滿足管控需求，如圖1所示。

圖1 系統連接圖

在考慮經濟上，每增加一個點、一個功能、一個模塊能會提高成本。

2.2 I/O分配

電梯功能設計時考慮到具有向上和向下強返開關、開關門限位、向上和向下呼梯等31個輸入信號，利用4個輸入點對應控制按鈕或運行狀態；8個輸出點顯示電梯的當前狀態。

3 軟件設計

3.1 編程語言

有幾種編程語言，順序功能圖可以很容易地轉化為梯形圖。梯形圖通俗易懂。與繼電器控制是非常相似的，特別適合數字邏輯控制。按邏輯關系運算。接通與斷開與繼電器觸點類似，線圈用于表示數據的輸出狀態。通過編程軟件可將梯形圖編譯后直接下入PLC中。功能塊圖是數字邏輯門電路的編程語言，目前只有通過西門子公司的“LOGO!”，應用場景少。指令表是類似于匯編的語言，被稱為的指示命令表 （指令表）。指令表程序閱讀困難，如果手持編程器，必須轉換成一個指令列表然后寫PLC。結構文本一個復雜的數學學習運算，編寫的程序可以非常具有簡潔和緊湊。根據電梯行業從業人員的基本情況，選擇梯形圖這種編程語言，簡單直觀，被大眾認可度高。

3.2 編程方法選擇

在本設計中選用了功能模塊設計法，依據功能可分為不同的模塊，包括廳門開關進行管控模塊，選層模塊，電梯運行成本控制信息模塊，呼梯顯示控制模塊等。電梯根據梯形圖框架，把功能相同的放在一起，易于調試及查看。同一功能可能有多種方式實現，選擇最簡潔的。

3.3 程序設計

根據控制要求梯形圖如圖2所示。圖中M0.0是上方向選擇，M0.1是下方向選擇，M0.2是上方向控制繼電器，M0.3是上方向控制繼電器，M0.4是強迫向上，M0.5是強迫向上，M0.6是運行繼電器。

圖2 選向回路梯形圖

4 結論

依據設計目標，從選擇控制器方式、PLC選型、硬件組態，到選擇編程語言和編程方法。保證選向回路的設計，完成了電梯檢修期間的控制性能，可以保證維修人員和用戶生命財產安全。針對新型規的電氣設計方案種類繁多，在本文中僅介紹了一種基本的功能設計方案。伴隨電梯電氣控制技術的不斷改進，安全保障將不斷完善，為人們舒適、安全、便捷的乘坐提供保障。