電梯PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計探析

孫玉峰

（濟南職業(yè)學院機械制造學院，山東 濟南 250010）

隨著城市規(guī)模的不斷擴大，高層建筑不斷增多，電梯作為高層建筑的重要組成部分，具有重要運輸作用。電梯作為一種交通工具，具有運輸速度快、安全穩(wěn)定且操作方便的優(yōu)勢。繼電器控制是電梯控制的常用模式，但是，繼電器控制也存在較多的缺陷，例如，故障發(fā)生率高、能耗大且編程復雜等問題，因此這種控制系統(tǒng)逐漸被淘汰。PLC（可編程序控制器）在電梯控制中具有較好的應用價值，具有編程簡單、易于維護、抗干擾能力好且穩(wěn)定性高的優(yōu)勢，能夠有效提高電梯乘坐的安全性，縮短電梯維護時間，同時，能夠節(jié)省能耗。PLC控制系統(tǒng)在電梯控制中得到了推廣應用，主要得益于其邏輯開關控制功能，在控制過程中能夠?qū)Ω鞣N邏輯開關進行有效控制，從而實現(xiàn)對電梯的控制，在傳統(tǒng)的電梯控制功能上，優(yōu)化了選層、選向等功能，比傳統(tǒng)的繼電器系統(tǒng)更容易完成復雜指令，有助于提高電梯系統(tǒng)的運行效率，提高其市場競爭力。

1 電梯PLC控制系統(tǒng)概述

電梯是人們生活中常見的運輸工具，20世紀40年代末期在電梯控制中就開始應用電子技術(shù)，使得電梯控制獲得了快速的發(fā)展；70年代，數(shù)字化電路的應用使得電梯控制的穩(wěn)定性與精確性得到了顯著提升；80年代，隨著計算機技術(shù)以及數(shù)字調(diào)節(jié)技術(shù)的普及使用，電梯速度調(diào)節(jié)技術(shù)獲得快速發(fā)展；90年代，變頻系統(tǒng)在電梯控制中得到了推廣應用，而發(fā)展到現(xiàn)在，PLC控制系統(tǒng)在電梯控制中得到了大量使用，使得電梯的穩(wěn)定性、安全性大幅提升。

目前，我國大部分建筑電梯中使用的是曳引式電梯，通常是由曳引鋼絲繩通過導向輪向下或向上拉伸電梯轎廂，曳引鋼絲繩主要是由多股優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼絲制成的繩子，但是，長期使用或超過荷載極限時，容易發(fā)生“墜梯”，因此需要定期檢查也應鋼絲繩的狀態(tài)。隨著現(xiàn)代人們生活水平的提升，對電梯的功能性與舒適性提出了更高的要求，因此，需要根據(jù)用戶的需求設計不同的控制系統(tǒng)。

目前，PLC開發(fā)主要有兩個方向，一是應用于單機控制的小型PLC，具有規(guī)格小、經(jīng)濟實惠以及性能好的優(yōu)勢，可在電器柜中使用，從而優(yōu)化布局結(jié)構(gòu)，便于維護和管理，且成本較低，因此應用范圍廣。二是應用于多處理器控制的大型PLC，具有運算速度快、功能強大且兼容性好的優(yōu)勢，此類PLC通常具有較好的儲存能力，能夠?qū)崿F(xiàn)自動化控制。目前，電梯控制系統(tǒng)中使用的通暢是大型PLC，其具有以下優(yōu)勢：（1）可控性好：PLC控制系統(tǒng)相比繼電器控制系統(tǒng)來說，其活動部件以及連線較少，維護簡單且設計合理，易于控制；相比計算機控制系統(tǒng)來說，PLC編程簡單因此差錯少，能夠完成自動化控制。PLC在惡劣環(huán)境中也能夠穩(wěn)定運行，在-20～65℃環(huán)境中也能夠正常運行，并且具有較好的抗震能力，因此在電梯控制中具有較好的適應性。（2）編程簡單：PLC編程語言比較靈活、多樣，具有較好的適應性，能夠適用于不同類型的電梯控制，對硬件設施的要求較低，這也是PLC控制系統(tǒng)取代繼電器控制系統(tǒng)的重要原因之一。PLC編程語言比較簡單，因此容易理解和應用。（3）接線簡單：PLC控制設備通常是即插即用，因此接線拆線比較容易，相比繼電器系統(tǒng)，具有更加便捷的優(yōu)勢，且外部設備的連接也更加簡單，方便檢修人員應用。PLC控制系統(tǒng)的交互界面也比較友好，能夠給用戶提供便利，并且兼容性較好，能夠與其他控制器組成局域網(wǎng)絡。（4）易于安裝：由于PLC體積較小，可以在系統(tǒng)現(xiàn)場接線，減少安裝時間。同時，診斷指示器可安裝在電路的各個部位，因此故障檢測也比較簡單。

2 電梯PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計

隨著現(xiàn)代人們安全意識的不斷提升，人們對建筑電梯的穩(wěn)定性、安全性以及舒適性都提出了更高的要求。近年來，PLC技術(shù)不斷發(fā)展，將其應用于電梯控制系統(tǒng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)集成選控、并聯(lián)集成控制、群體控制等功能，從而大幅提升電梯的舒適性與安全性，從而為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務。

2.1 PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

PLC設備是一種控制裝置，內(nèi)部自帶編程儲存器，能夠完成各項指令，具有開發(fā)周期短、穩(wěn)定性高且安全性高的優(yōu)勢，因此能夠完成比較復雜的控制任務。PLC控制系統(tǒng)在電梯控制中的應用能夠完成各種復雜控制指令，包括數(shù)字運算、邏輯運算等，通過信號傳輸，能夠完成電梯運行控制，從而提高電梯的靈活性與可靠性，延長其使用周期。電梯PLC控制系統(tǒng)主要分為信號控制模版與拖動控制模版，主要組成設備為PLC主機、CPU儲存器、井道、安全裝置、拖動設備、控制系統(tǒng)、轎廂操作盤等設備。指揮系統(tǒng)、操作盤、安全裝置、井道等設備發(fā)出信號傳入PLC設備，然后，相關軟件處理傳入信號后通過輸出接口向拖動設備發(fā)出指令，從而完成電梯的開啟、調(diào)速以及升降等方面的控制。用戶進入轎廂后，按下操作盤的控制按鈕，儲存器能夠?qū)π盘栠M行采樣，然后，完成指令讀取以及邏輯運算，驅(qū)動PLC相應控制指令，并驅(qū)使電梯向指定層次運行，在到了指定樓層后，能夠進行周期性刷新輸入信號，從而完成實時控制指令。

2.2 PLC控制系統(tǒng)軟件設計

在電梯控制軟件設計中，需要根據(jù)電梯功能進行編程，通過預設的程序完成對電梯的控制。軟件程序主要分為以下幾個模塊。

（1）電梯開關門、故障顯示以及安全模塊；（2）轎廂操作指令的發(fā)生、消除以及顯示模塊；（3）輸入信號的發(fā)生、消除與顯示；（4）樓層選擇的發(fā)生、消除以及顯示模塊；（5）電梯運行方向控制模塊；（6）電梯啟動、加速與穩(wěn)定運行模塊；（7）停層信息的發(fā)生、消除與控制模塊。

舉例來說，樓層選擇過程中，當用戶進入轎廂并按下目標樓層按鈕后，系統(tǒng)能夠通過讀取信號并由PLC進行指令控制直到到達指定樓層，并通過數(shù)碼管顯示。而電梯運行方向控制只需要PLC通過對比指令的運行方向即可判斷；在快到達指定樓層時，需要控制電梯減速制動。由于城市高層建筑較多，因此為了提高運行速度，只有達到指定樓層的檢測點才會進行減速制動。

2.3 PLC控制系統(tǒng)優(yōu)化

為了進一步提高PLC控制系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。在系統(tǒng)設計過程中，需要根據(jù)運行環(huán)境以及冗余設計來提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，對核心組件進行冗余設計。在設計過程中，還需要考慮環(huán)境溫度濕度以及振動幅度對PLC元件的影響，減少系統(tǒng)故障的發(fā)生率?？紤]到電梯運行的安全性，還需要讓電梯在緊急情況下保持安全狀態(tài)。因此，在系統(tǒng)設計過程中需要確保故障處理能力，例如，通過設計安全回路來提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，將安全回路與PLC相連接，在電梯出現(xiàn)緊急情況時，能夠通過安全回路完成緊急制動。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷發(fā)展，軟硬件更行速度快，因此，在設計過程中還需要采取標準化的設備，提高PLC控制系統(tǒng)的兼容性，能夠有助于系統(tǒng)未來的升級與改造，提高系統(tǒng)的應用價值。

2.4 PLC在電梯故障診斷中應用

PLC技術(shù)除了能夠?qū)﹄娞菹到y(tǒng)進行控制外，還能夠?qū)﹄娞葸\行狀態(tài)進行有效監(jiān)測，以此實現(xiàn)對故障檢測和診斷。對于診斷程序構(gòu)成，主要是由故障信號采集、故障位置搜尋。故障分離和故障輸出幾個部分組成。當電梯出現(xiàn)故障時，PLC能夠?qū)⑦@種狀態(tài)從指針寄存器發(fā)出，然后經(jīng)過輸出寄存器輸出。這樣維修人員就能夠通過數(shù)字顯示器對故障進行判斷。這就能夠提高電梯故障維修的效率，保證電梯處于一個良好的運行狀態(tài)。

3 結(jié)語

電梯運行具有快捷、安全、方便的優(yōu)勢，是現(xiàn)代建筑中的常用運輸工具，隨著現(xiàn)代人們思想觀念的變化，對電梯服務的要求越來越多，因此，需要根據(jù)電梯PLC控制系統(tǒng)的特點，完成系統(tǒng)優(yōu)化，從而提高電梯運行效率，為用戶提供更加舒適的運輸服務。實際應用中，PLC技術(shù)快速發(fā)展，為電梯控制系統(tǒng)帶來了更多的控制功能，比如，待客自動開門、自動關門待客等。在這過程中，為了更好地保證這種技術(shù)的應用，技術(shù)人員需要根據(jù)實際需求，對PLC電梯控制系統(tǒng)進行合理設計，以此來充分PLC技術(shù)控制作用。此外，在電梯故障診斷中，PLC技術(shù)也有著較好的應用。通過這種技術(shù)應用可以提高故障診斷效率，保證電梯良好地運行。