譚對(duì)平

摘要：PLC控制技術(shù)是一種基于計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上的新型工業(yè)自動(dòng)化控制裝置，是當(dāng)前電梯控制系統(tǒng)中應(yīng)用最多的控制方式。文章介紹了電梯控制系統(tǒng)的組成、PLC的定義及發(fā)展趨勢(shì)，PLC電梯控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及功能和在電梯中應(yīng)用的流程圖等，并以PLC對(duì)電梯常見(jiàn)故障的成功檢測(cè)實(shí)例說(shuō)明了PLC在電梯控制系統(tǒng)中具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：PLC；電梯控制系統(tǒng)；電梯故障診斷

中圖分類(lèi)號(hào)：TM571 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）06-0076-03

電梯是高層建筑不可缺少的一種垂直運(yùn)輸工具，使用的領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，是現(xiàn)代城市物質(zhì)文明的一個(gè)標(biāo)志。電梯的控制系統(tǒng)在很大程度上決定了它的好壞。由于傳統(tǒng)的電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)采用的是繼電器-接觸器控制路線，其缺點(diǎn)是易出故障、維修工作量大、可靠性差、占用空間大、通用性差等，從技術(shù)發(fā)展來(lái)看，這種系統(tǒng)將逐漸被淘汰。PLC組成的控制系統(tǒng)則可以解決上述問(wèn)題，具有可靠性高、通用性強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、成本低、抗干擾能力強(qiáng)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。因此，PLC得到廣泛應(yīng)用，采用PLC控制系統(tǒng)使得電梯運(yùn)行更方便、安全、舒適。

一、電梯控制系統(tǒng)的組成

電梯的控制系統(tǒng)主要由電力拖動(dòng)系統(tǒng)和邏輯控制系統(tǒng)組成。為了能夠得到較好的舒適感，需要電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩總能在其選定的調(diào)速方式下達(dá)到負(fù)載轉(zhuǎn)矩的要求。電梯拖動(dòng)系統(tǒng)如圖1所示，電梯的轎廂及配重系統(tǒng)在鋼絲繩的兩端，鋼絲繩跨掛在曳引輪上，電機(jī)經(jīng)減速機(jī)構(gòu)拖動(dòng)曳引輪，形成轎廂的上下運(yùn)動(dòng)。

1-電動(dòng)機(jī)；2-減速機(jī)構(gòu)；3-曳引輪；4-鋼絲繩；5-轎廂；6-配重

圖1電梯拖動(dòng)系統(tǒng)示意圖

邏輯控制系統(tǒng)是由幾十個(gè)散安裝的電器元件組成，包括控制柜、召喚箱、操縱箱、層樓指示及曳引電動(dòng)機(jī)等，它們分別在電梯井道內(nèi)外和各相關(guān)電梯部件。電力拖動(dòng)系統(tǒng)的工作程序由邏輯控制系統(tǒng)通過(guò)電路進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)各種邏輯動(dòng)作功能，從而保障電梯的安全運(yùn)行。

電梯電力拖動(dòng)系統(tǒng)與邏輯控制系統(tǒng)相比，變化范圍比較小。當(dāng)一臺(tái)電梯的類(lèi)別、額定運(yùn)行速度和額定載重確定后，電力拖動(dòng)系統(tǒng)各零部件就基本上確定了，而邏輯控制系統(tǒng)的選擇范圍則會(huì)比較大，需要根據(jù)電梯乘載的對(duì)象、安裝的地點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)真選擇，這樣才能最大限度地發(fā)揮電梯的使用效益。

二、PLC簡(jiǎn)介

（一）PLC的定義

可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC）是計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種專(zhuān)為工業(yè)領(lǐng)域中數(shù)字控制的電子設(shè)備。它通過(guò)內(nèi)部邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬信號(hào)的輸入、輸出來(lái)控制各種類(lèi)型的機(jī)電設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程的設(shè)備。

（二）PLC的發(fā)展趨勢(shì)

1．向超小型、超大型發(fā)展。當(dāng)前中小型PLC較多，為了適應(yīng)市場(chǎng)的多種需求，PLC要向多品種方向發(fā)展，尤其是向超大或超小規(guī)模兩個(gè)方向發(fā)展。小型PLC配置更加靈活，為了市場(chǎng)的需要已有各種簡(jiǎn)易的超小型微型PLC開(kāi)發(fā)出來(lái)。

2．大力發(fā)展智能模塊，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力。近年來(lái)，為了滿足各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)的要求，許多功能模塊已被開(kāi)發(fā)出來(lái)，這些模塊使用方便靈活，且PLC功能和應(yīng)用范圍都得到了擴(kuò)展。加強(qiáng)PLC聯(lián)網(wǎng)通信功能，使PLC控制器在技術(shù)上更進(jìn)一步。

3．增強(qiáng)外部故障的檢測(cè)與處理能力。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示：在PLC控制系統(tǒng)的故障中，屬于PLC內(nèi)部故障的CPU和I/O接口故障占20%，可通過(guò)PLC本身的硬、軟件實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、處理，而其余占80%的輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、線路故障屬于PLC的外部故障。

三、PLC電梯控制系統(tǒng)

（一）PLC電梯控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

PLC電梯控制系統(tǒng)和其他類(lèi)型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號(hào)控制系統(tǒng)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)兩部分組成。主要硬件設(shè)備包括PLC主機(jī)及擴(kuò)展、轎廂操縱盤(pán)、機(jī)械系統(tǒng)、廳外呼梯盤(pán)、門(mén)機(jī)、調(diào)速裝置、層號(hào)指示燈與主拖動(dòng)系統(tǒng)等，其中系統(tǒng)控制的核心是PLC主機(jī)。信號(hào)控制系統(tǒng)通過(guò)PLC軟件實(shí)現(xiàn)，包括轎內(nèi)指令、門(mén)區(qū)、廳外召喚、運(yùn)行控制、順向截梯、平層信號(hào)、換速、開(kāi)關(guān)門(mén)運(yùn)行等程序控制。在拖動(dòng)控制系統(tǒng)中，電梯當(dāng)前工作狀態(tài)的反饋信號(hào)直接送入PLC，再由PLC向拖動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出平層、速度切換、起動(dòng)等控制信號(hào)。

（二）PLC電梯控制系統(tǒng)的工作原理及功能

1．PLC電梯控制系統(tǒng)的工作原理。電梯系統(tǒng)是采用隨機(jī)邏輯控制，電梯在運(yùn)行過(guò)程中各種輸入信號(hào)是隨機(jī)出現(xiàn)的，即信號(hào)的出現(xiàn)是不確定的，其控制作用是通過(guò)輸入接口將光脈沖和內(nèi)、外指令等信號(hào)輸入到PLC主機(jī)內(nèi)，利用PLC主機(jī)的相關(guān)軟件，進(jìn)行各種信號(hào)的邏輯運(yùn)算和處理，再通過(guò)輸出接口發(fā)出指令信號(hào)，以滿足門(mén)機(jī)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行要求。

2．PLC電梯控制系統(tǒng)的功能。

（1）一臺(tái)相應(yīng)功率的電動(dòng)機(jī)控制轎廂的上升與下降，同時(shí)各層之間設(shè)有上、下呼叫開(kāi)關(guān)；

（2）自動(dòng)關(guān)門(mén)待客，當(dāng)電梯完成所有轎廂指令后而沒(méi)有收到任何層外呼叫信號(hào)時(shí)，應(yīng)實(shí)現(xiàn)轎廂的自動(dòng)關(guān)門(mén)，并按照調(diào)定時(shí)間自動(dòng)關(guān)閉轎廂內(nèi)的照明和通風(fēng)設(shè)備；

（3）待客自動(dòng)開(kāi)門(mén)，當(dāng)電梯在某一層停梯待客時(shí)，在層外召喚按鈕被按下后，應(yīng)能自動(dòng)開(kāi)門(mén)迎客；

（4）內(nèi)指令記憶，當(dāng)電梯的轎廂內(nèi)同時(shí)有多個(gè)選層指令時(shí)，電梯應(yīng)在調(diào)定時(shí)間內(nèi)自動(dòng)運(yùn)行，并根據(jù)順序自動(dòng)?？寇?chē)門(mén)；

（5）呼梯記憶與順向截停，電梯在運(yùn)行中應(yīng)能記憶層外的呼梯指令，并自動(dòng)對(duì)符合運(yùn)行方向的召喚進(jìn)行逐一?？繎?yīng)答；

（6）按鈕開(kāi)門(mén)，在開(kāi)關(guān)過(guò)程中或門(mén)關(guān)閉后，在電梯啟動(dòng)前，若要將門(mén)打開(kāi)，按下操縱盤(pán)上的開(kāi)關(guān)按鈕即可；

（7）自動(dòng)定向，當(dāng)轎廂內(nèi)操縱盤(pán)上電梯位置相對(duì)于選層指令在不同方向時(shí)，電梯應(yīng)能按先入為主的原則，自動(dòng)確定運(yùn)行方向；

（8）自動(dòng)關(guān)門(mén)與提早關(guān)門(mén)，電梯一般停站4～6s應(yīng)能完成自動(dòng)關(guān)門(mén)，若在延時(shí)時(shí)間內(nèi)按下關(guān)門(mén)按鈕，門(mén)將提前進(jìn)行關(guān)門(mén)動(dòng)作；

（9）自動(dòng)返基站，若電梯設(shè)有基站，電梯在完成所有指令后，會(huì)自動(dòng)返回基站，停機(jī)待客。

（三）PLC在電梯控制系統(tǒng)中應(yīng)用的流程圖

PLC在電梯控制系統(tǒng)中應(yīng)用的流程圖如圖2所示，描述了整個(gè)電梯自動(dòng)運(yùn)行的過(guò)程，能夠清晰的掌握PLC控制器內(nèi)部程序的設(shè)計(jì)要求。通過(guò)PLC控制器內(nèi)部的程序進(jìn)行邏輯判斷，節(jié)省了以前繼電器控制方式的大量接線，同時(shí)PLC控制器內(nèi)部程序穩(wěn)定，很少會(huì)出錯(cuò)，避免了繼電器觸點(diǎn)接觸不良的情況，維修也方便。

四、PLC在電梯故障診斷中的程序設(shè)計(jì)與實(shí)施

采用PLC對(duì)電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，改造后的系統(tǒng)從外圍元器件中提取故障檢測(cè)信號(hào)作為PLC的輸入信號(hào)，這樣PLC既完成了對(duì)電梯的控制，又能對(duì)電梯運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)診斷。診斷程序主要由故障采集、故障搜尋、故障分離和故障輸出構(gòu)成。電梯在出現(xiàn)故障后，PLC將其狀態(tài)從指針寄存器送給輸出寄存器并輸出，故障便能通過(guò)數(shù)字顯示器上顯示的故障信號(hào)判斷出來(lái)。圖3所示為設(shè)置了7種運(yùn)行實(shí)時(shí)故障檢測(cè)與診斷功能的電梯程序設(shè)計(jì)框圖。

當(dāng)送給PLC的某檢測(cè)信號(hào)超過(guò)閾值或發(fā)生異常變化時(shí)，使得PLC內(nèi)部某一繼電器斷電，其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)使得輸出繼電器斷開(kāi)，運(yùn)行電路的電源被切斷，電梯因而停運(yùn)；同時(shí)將故障標(biāo)志經(jīng)編碼指令送入PLC，并實(shí)時(shí)判斷出表明故障類(lèi)別的故障編碼信號(hào)；最后通過(guò)驅(qū)動(dòng)顯示電路，從而7種不同故障便經(jīng)7個(gè)發(fā)光二極管顯示出來(lái)。

五、結(jié)語(yǔ)

目前，電梯的控制方式普遍采用兩種，一種是采用微機(jī)作為信號(hào)控制單元，采集電梯系統(tǒng)的信號(hào)及功能的設(shè)定，另一種是用PLC取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的控制。采用PLC電梯控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制，增加或改變控制功能方便，并且可進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警提示，使得系統(tǒng)性能更加穩(wěn)定，電梯運(yùn)行也更加平穩(wěn)，使用維護(hù)簡(jiǎn)單，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，能達(dá)到節(jié)能、綠色的要求。

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（責(zé)任編輯：周加轉(zhuǎn)）