劉曉雅（廣東省佛山南海技師學(xué)院，廣東　佛山　528000）

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基于PLC的電梯控制系統(tǒng)應(yīng)用與設(shè)計(jì)

劉曉雅
（廣東省佛山南海技師學(xué)院，廣東佛山528000）

摘要：可編程控制器（PLC）具有較強(qiáng)的可維護(hù)性、可靠性，設(shè)計(jì)架構(gòu)簡(jiǎn)單易懂，因此在程序控制領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。基于PLC實(shí)現(xiàn)電梯控制系統(tǒng)，旨在提高電梯控制系統(tǒng)的高度可控性和運(yùn)維便捷性，滿足電梯智能控制的工作要求。本文分析了PLC在電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵技術(shù)，論證了PLC可以提高電梯控制運(yùn)行穩(wěn)定性、動(dòng)作實(shí)時(shí)性、持續(xù)安全性，具有重要的作用和意義。

關(guān)鍵詞：PLC；電梯控制；I/O接口；循環(huán)掃描

0. 引言

隨著城市化進(jìn)程的加快，高層建筑不斷增多，電梯作為一種承載、運(yùn)輸工具，已經(jīng)在高層建筑使用過(guò)程中得到廣泛應(yīng)用，成為人們?nèi)粘Ｉ畹谋仨毠ぞ摺Ｒ话愕?，電梯部署于兩條垂直的導(dǎo)軌之間，采用電力作為提升、下降動(dòng)力，運(yùn)輸轎廂裝載的人或物。PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作器，使用多種精良的電子器件集成在一起使用，活動(dòng)部件比較少，易于運(yùn)行維護(hù)，編程語(yǔ)言較為精簡(jiǎn)，出錯(cuò)率較低，可以提高電梯控制的性能，具有重要的作用和意義。

1. PLC工作原理及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

PLC作為一種工業(yè)控制器，其研發(fā)的主要目的是為了能夠替代繼電器控制系統(tǒng)，自身是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，除了具備繼電器控制系統(tǒng)和微型計(jì)算機(jī)功能之外，還可以利用程序完成操作控制功能，具有較高的自適應(yīng)性。PLC主要組成內(nèi)容包括中央處理單元（CPU）、存儲(chǔ)器、I/O接口、電源和編程設(shè)備等，這些設(shè)備構(gòu)成了可以構(gòu)成電梯邏輯控制系統(tǒng)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)，電梯邏輯控制系統(tǒng)可以采用PLC編程實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)主要功能為定向選層、換速、判定轎廂所在位置、開啟轎廂門和關(guān)閉轎廂門。與此同時(shí)，電梯拖動(dòng)控制系統(tǒng)可以在運(yùn)行、工作過(guò)程中利用PLC控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)工作狀態(tài)，從而確保相關(guān)的控制信號(hào)準(zhǔn)確傳輸和響應(yīng)，如圖1所示。

電梯PLC控制系統(tǒng)主要包括兩種工作狀態(tài)，分別是運(yùn)行狀態(tài)（RUN）和停止?fàn)顟B(tài)（STOP）。PLC處于STOP工作狀態(tài)包括內(nèi)部處理和通信處理兩個(gè)關(guān)鍵階段；PLC處于RUN工作狀態(tài)時(shí)，采用循環(huán)掃描的模式進(jìn)行業(yè)務(wù)處理。PLC控制系統(tǒng)處理指令可以從第一條指令開始，在無(wú)中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按照程序存儲(chǔ)的地址讀取控制程序和執(zhí)行每一條命令，直到程序末尾，接著從頭開始掃描，循環(huán)重復(fù)執(zhí)行。可編程控制器工作處理階段包括內(nèi)部處理、通信處理、輸入掃描、執(zhí)行程序、輸出處理5個(gè)內(nèi)容，掃描周期的長(zhǎng)短與用戶程序長(zhǎng)短、掃描速度存在關(guān)系。

2. PLC在電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)

（1）編程簡(jiǎn)單，使用非常方便

PLC實(shí)現(xiàn)電梯控制程序時(shí)可以利用梯形圖、功能表圖、布爾助記符、功能模塊圖等符號(hào)進(jìn)行程序描述，具有較強(qiáng)的靈活性、多樣性、可塑性。

（2）PLC接線簡(jiǎn)單，通信性較強(qiáng)

PLC控制關(guān)鍵的設(shè)備具有即插即卸的特點(diǎn)，接線操作較為簡(jiǎn)單，工作量非常少，I/O輸入輸出均采用標(biāo)準(zhǔn)接口模式，連接外部設(shè)備通用性強(qiáng)，用戶界面交互性強(qiáng)，方便電梯控制技術(shù)人員開發(fā)。

（3）易于安裝，便于運(yùn)行管理和維護(hù)

PLC硬件設(shè)備體積非常小，并且采用模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中只需要連接I/O輸入輸出接口，即可實(shí)現(xiàn)電梯控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)信號(hào)的發(fā)送和接收，并且預(yù)留的空閑接口能夠便于系統(tǒng)擴(kuò)展，方便電梯控制系統(tǒng)運(yùn)行管理時(shí)改裝和升級(jí)維護(hù)。

（4）PLC可靠性高，具有較強(qiáng)的抗干擾能力

PLC采用微電子技術(shù)，電子器件達(dá)到工業(yè)級(jí)、軍用級(jí)，連接線不多，活動(dòng)部件較少，系統(tǒng)組成簡(jiǎn)單，具有較強(qiáng)的可靠性。PLC程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言精簡(jiǎn)，編程出錯(cuò)率較低，具有較強(qiáng)的自適應(yīng)性和可修改性，同時(shí)具有較強(qiáng)的抗震、抗沖擊能力，瞬間斷電也能保持電梯正常運(yùn)行。

圖1　PLC硬件體系架構(gòu)

圖2電梯PLC控制系統(tǒng)工作流程

3. 基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文根據(jù)某住宅小區(qū)5層電梯中PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例，旨在歸納和研究PLC在電梯控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。5層電梯PLC控制系統(tǒng)如圖2所示。

（1）PLC控制系統(tǒng)硬件及I/O接入接口配置

PLC電梯控制系統(tǒng)工作時(shí)，安全性、可靠性、穩(wěn)定性最為重要，因此控制系統(tǒng)需要擁有門鎖繼電器裝置、急停繼電器裝置，保證電梯突發(fā)事故時(shí)能夠確保安全，最小化損失。I/O接入口數(shù)目適當(dāng)增多，保留電梯控制系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。5層5站電梯的硬件輸入信號(hào)量接口數(shù)設(shè)置為35點(diǎn)，輸出信號(hào)量接口點(diǎn)設(shè)置為32點(diǎn)，PLC控制系統(tǒng)的輸出電壓可以設(shè)置為220VAC/110VDC。

（2）I/O地址分配及PLC外圍接線方式

PLC電梯控制系統(tǒng)I/O接口輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)設(shè)置完畢之后，可以按照相關(guān)的數(shù)目分配I/O地址，設(shè)計(jì)一個(gè)合理的外圍線接入模式。PLC主機(jī)是電梯控制系統(tǒng)的核心組成部分，其可以利用輸入接口將信號(hào)傳輸至PLC主機(jī)，讀取存儲(chǔ)中心的指令數(shù)據(jù)，完成指令數(shù)據(jù)運(yùn)算，將指令處理結(jié)果利用輸出接口發(fā)送至電梯驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、指層器，發(fā)出關(guān)鍵的控制信號(hào)，完成電梯運(yùn)行動(dòng)作控制。

（3）指層控制回路工作指令設(shè)計(jì)

PLC電梯控制系統(tǒng)最為關(guān)鍵的功能就是指層控制回路，該功能可以判定電梯轎廂當(dāng)前位置，指示轎廂的上行、下行方向。該功能實(shí)現(xiàn)需要借助于部署于電梯井、轎廂頂部隔磁板上的傳感器，能夠準(zhǔn)確地感知電梯轎廂狀態(tài)，并且將信號(hào)發(fā)送至顯示板和PLC控制系統(tǒng)。

（4）定向選層線路指令設(shè)計(jì)

選層是PLC控制系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵功能，PLC控制系統(tǒng)發(fā)出廳外召喚指令或轎內(nèi)指令，電梯動(dòng)力裝置可以根據(jù)指令完成關(guān)聯(lián)操作。電梯正常工作且有人控制時(shí)，轎內(nèi)指令可以控制電梯裝置上行/下行方向，判斷轎廂實(shí)時(shí)位置；無(wú)人控制時(shí)，可以按照廳外召喚指令判定轎廂位置，確定電梯轎廂的上行/下行方向。

（5）電梯開門、關(guān)門運(yùn)行回路設(shè)計(jì)

5層電梯采用雙開門模式，電梯運(yùn)行不存在司機(jī)控制，因此電梯開門、關(guān)門運(yùn)行回路的主要功能是完成電梯轎廂手動(dòng)式開門、當(dāng)前層開門、目的樓層自動(dòng)開門/手動(dòng)開門、自動(dòng)延時(shí)關(guān)門等。

結(jié)語(yǔ)

隨著電子元器件的持續(xù)改進(jìn)，PLC控制系統(tǒng)功能越來(lái)越完善，已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域取得了顯著的應(yīng)用成效。電梯控制系統(tǒng)采用PLC技術(shù)，可以采用軟件編程實(shí)現(xiàn)電梯控制功能，精簡(jiǎn)大部分繼電接觸器，簡(jiǎn)化電梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和外部線路接入數(shù)量，實(shí)現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的電梯控制系統(tǒng)，完成電梯運(yùn)行時(shí)自動(dòng)化的系統(tǒng)檢測(cè)、報(bào)警功能，提高電梯運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性、安全性。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類號(hào)：TM76

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A