簡述PLC電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計

【摘要】電梯現(xiàn)已成為高層建筑的必備運輸設(shè)施之一。隨著高層建筑的不斷增多，電梯技術(shù)的發(fā)展日益加快。電梯的控制系統(tǒng)由早期的繼電器控制逐步向微機控制發(fā)展?？删幊炭刂破鱌LC因其可靠性高、功能強、操作簡便等優(yōu)點，現(xiàn)已成為微機控制系統(tǒng)的核心。

【關(guān)鍵詞】電梯；PLC；控制系統(tǒng)

1.電梯的基本結(jié)構(gòu)

電梯屬于機與電相融合的產(chǎn)品之一，主要由機械部分和電氣部分組成。從空間角度劃分，電梯可劃分為如下四部分：

①機房部分，包括電源開關(guān)、曳引機、減速器、限速器、控制柜、機座、導向輪和抱閘裝置等；

②井道部分，包括導軌、對重、緩沖器、張緊裝置、電纜、底坑和井道照明裝置等；

③層站部分，包括樓層顯示裝置、開關(guān)門裝置、門鎖裝置、呼叫裝置等；

④轎廂部分，包括轎廂、安全裝置、平層裝置、指示燈及通訊、報警裝置等[1]。

2.電梯的運行過程

乘客進入轎廂后，根據(jù)實際需要按下相應(yīng)選層按鈕，電梯自動決定其運行方向。關(guān)閉電梯門，電梯開始啟動、加速、直至勻速運行。在運行過程中，若門廳召喚電梯且乘梯方向與電梯運行方向一致，則電梯被截停。電梯的所有同向指令執(zhí)行完畢后，若有反向廳外召喚信號，則電梯自動換向應(yīng)答反向信號；若沒有反向信號輸入，電梯自動關(guān)門停機或返回基站待命。

3.PLC簡介

PLC可編程控制器，是一種用于工業(yè)自動控制的專用計算機。它與普通計算機一樣，以CPU作為處理器，實現(xiàn)運算與存儲功能。PLC主要由中央處理器CPU、存儲器、編程器、輸入和輸出、其他外部設(shè)備等部分組成。其中，CPU是PLC的核心部分，其性能的好壞直接決定PLC的整體機能[2]。

PLC作為核心的電梯控制系統(tǒng)現(xiàn)已逐步取代繼電器-接觸器控制。PLC電梯控制系統(tǒng)主要依靠軟件程序控制。在保證電梯正常工作的基礎(chǔ)上，控制系統(tǒng)更改簡便、維修和排故容易，同時有效的克服手動操作的人為干擾因素，逐步成為電梯控制系統(tǒng)中最常用的控制方式。

3.1 PLC控制電梯的優(yōu)點

采用PLC控制電梯優(yōu)點：PLC用軟件實現(xiàn)對電梯的自動控制，且編程語言簡單易懂，可靠性大大提高；PLC可實現(xiàn)復雜控制系統(tǒng)要求且方便改變控制功能，不必改變硬件設(shè)施；PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化；PLC具備故障自主檢測功能，提高電梯運行的安全性，且便于排故與維修；適用群控管理，提高電梯運行效率。

3.2 PLC的工作原理

PLC在系統(tǒng)軟件的控制下，依次掃描各輸入端口的狀態(tài)；根據(jù)輸入狀態(tài)中的指令執(zhí)行相關(guān)程序和運算；根據(jù)運算結(jié)果輸出相應(yīng)控制信號，實現(xiàn)所要求的各種控制功能。每執(zhí)行一次該過程，稱為一個掃描周期。為了提高電梯的可靠性，除完成上述步驟外，PLC通常要進行自診斷，及時發(fā)現(xiàn)問題所在。

4.電梯的控制要求

為保證電梯的安全運行，電梯控制有如下要求[3]：

（1）電梯位置顯示與確定

電梯轎廂內(nèi)與門廳中都設(shè)有以顯示電梯位置的裝置。除此以外，為滿足電梯制動停車等控制需要，電梯還需要更為準確的位置信號。這主要有井道中的位置開關(guān)（門區(qū)磁感器）提供。當井道中的分布在每層的隔磁板插入感應(yīng)器時，發(fā)出門區(qū)信號，這也是PLC位置控制的基準信號。

（2）轎廂內(nèi)運行信號與門廳召喚信號

轎廂內(nèi)進行的選層操作輸入的信號稱之為內(nèi)選信號，選層按鈕按下后，相應(yīng)的指示燈點亮，信號被記憶。門廳輸入的上行或下行召喚信號稱之為外呼信號。信號輸入時指示燈點亮，直到要求得到滿足。

（3）電梯自動運行時的信號響應(yīng)

電梯在自動運行時主要根據(jù)內(nèi)選和外呼信號，判斷電梯運行方向。一般情況下，電梯按照先上后下的原則運行，不響應(yīng)中途的反向信號。

（4）轎廂的啟動與運行

當轎廂門、層門都處于關(guān)閉狀態(tài)時，電梯啟動運行。運行初期是加速運行，隨后進入穩(wěn)定運行。

（5）轎廂的平層與停車

平層是指停車時，要求轎廂的底與門廳底相平齊。平層停車過程是先減速再制動。電梯平層信號由門區(qū)感應(yīng)器和隔磁板接收。門區(qū)感應(yīng)器位于轎廂頂部，隔磁板安裝在井道壁上。電梯上行時，門區(qū)感應(yīng)器先插入隔磁板下部，發(fā)出減速信號，當門區(qū)感應(yīng)器插入隔磁板的1/2左右時，發(fā)出停車開門信號，電動機此時停止工作，抱閘抱死；電梯下行時的工作狀態(tài)同理可得。

（6）安全保護

常見的安全保護包括沖頂與蹲底、逃生保護，消防運行、轎廂內(nèi)人員跌落、電梯鋼絲繩斷裂保護等。

5.電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計

PLC電梯控制系統(tǒng)設(shè)計前需要對電梯的控制要求及選用的PLC有全面的了解，并且在設(shè)計過程要遵循一定的設(shè)計準則。

5.1 電梯PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟

①分析總體的功能要求，確定系統(tǒng)的硬件配置。根據(jù)電梯所要實現(xiàn)的控制功能、調(diào)速方式和安全等多方面考慮，對電梯的硬件系統(tǒng)進行總體安排。硬件系統(tǒng)包括PLC、接觸器、繼電器和調(diào)速器等。

②計算PLC的輸入輸出（I/O）口。根據(jù)電梯控制方式、層站數(shù)等計算控制系統(tǒng)輸入信號和輸出信號的端口數(shù)量。設(shè)計時，注意考慮應(yīng)對輸入輸出端口留有一定的余量。

③選型。根據(jù)I/O口，選擇PLC的型號。在滿足要求的前提下，盡量降低成本。

④I/O接口電路的設(shè)計。PLC與井道、控制柜、操縱盤之間的連接主要依靠I/O電路。根據(jù)輸入信號的作用、類型進行I/O地址的分配。在分配I/O地址之后，繪制I/O接口線路圖。

⑤控制電路的設(shè)計?？刂齐娐分饕ㄐ盘柨刂齐娐?，拖動電路，I/O電路，操縱盤、井道和控制柜的原理圖和配線圖等。

⑥梯形圖的設(shè)計。根據(jù)PLC指令設(shè)計梯形圖，保證梯形圖結(jié)構(gòu)清晰、程序簡單明了。

5.2 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計關(guān)鍵點

電梯屬于多位置、多控制點的系統(tǒng)，其輸入點相對較多。減少輸入點的數(shù)量，是降低PLC成本的關(guān)鍵所在。常用的PLC系統(tǒng)設(shè)計要點：

①梯形圖盡量采用模塊化設(shè)計方法，模塊化的程序結(jié)構(gòu)清晰、調(diào)試方便；

②PLC采用循環(huán)掃描方式，所以應(yīng)注意各指令間的時序關(guān)系，以保證設(shè)計功能；

③將各串聯(lián)開關(guān)、聯(lián)動開關(guān)設(shè)置為一個輸入點；

④對于作用相同的開關(guān)信號并聯(lián)輸入PLC；

⑤編碼輸入。將輸入信號（如按鈕開關(guān)輸入信號）通過二進制編碼后在輸入到PLC中，這樣可大大減少PLC的輸入點。

參考文獻

[1]肖軍，孟令軍.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].北京：清華大學出版社，2008，7.

[2]陳在平.可編程控制器技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.

[3]張漢杰，王錫伸.現(xiàn)代電梯控制技術(shù)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2001.