龐大智

（蒂森電梯有限公司廣州分公司，廣東 廣州 510000）

可編程控制器 (PLC,Program-mable Logic Controller)是以計算機微處理器為基礎(chǔ)的工業(yè)自動控制裝置，隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，它的功能越來越完善，也越來越強，被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自動控制裝置之中，PLC集三電一體，具有良好的控制精度和可靠性。PLC的生產(chǎn)廠家、型號、種類繁多，不同型號有不同的使用方法和編程語言。

1 PLC應(yīng)用在電梯控制系統(tǒng)中的優(yōu)點

為了保證電梯運行既高效節(jié)能又安全可靠，必須改進電梯控制方式。根據(jù)順序邏輯控制的需要發(fā)展起來的可編程控制器 (PLC)，它是專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置?？删幊炭刂破鳎≒LC）作為一種工業(yè)控制微型計算機，它以其編程方便、操作簡單尤其是它的高可靠性等優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。它應(yīng)用大規(guī)模集成電路，微型機技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展成果，逐步形成了具有多種優(yōu)點和微型，中型，大型，超大型等各種規(guī)格的系列產(chǎn)品，應(yīng)用于從繼電器控制系統(tǒng)到監(jiān)控計算機之間的許多控制領(lǐng)域。PLC在電梯升降控制上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在它的邏輯開關(guān)控制功能。由于PLC具有邏輯運算，計數(shù)和定時以及數(shù)據(jù)輸入輸出的功能。在電梯升降過程中，各種邏輯開關(guān)控制與PLC很好的結(jié)合，很好的實現(xiàn)了對升降的控制。因此，可編程控制器（PLC）控制得到廣泛使用，采用PLC組成的控制系統(tǒng)可使電梯運行更加安全、方便、舒適，尤其在層數(shù)和控制功能較少的場合，采用PLC控制較為有利。

2 電梯PLC的基本結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 電梯PLC的基本結(jié)構(gòu)

PLC是一種專門為工業(yè)環(huán)境設(shè)計的通用控制裝置，可以完成大型而復(fù)雜的控制任務(wù)，以可靠性高、通用性強、體積小、成本低著稱，成為工業(yè)自動化的技術(shù)支柱之一，在工業(yè)自動控制領(lǐng)域占有十分重要的地位 。電梯PLC控制系統(tǒng)分兩個方面：邏輯控制系統(tǒng)和拖動控制系統(tǒng)。其基本結(jié)構(gòu)圖見圖1。

邏輯控制系統(tǒng)由PLC軟件實現(xiàn)，其功能有轎內(nèi)指令與廳外召喚的登記和消號、定向選層、順向截梯、換速、平層、開關(guān)門運行等程序控制。拖動控制系統(tǒng)中，電梯當(dāng)前工作狀態(tài)的反饋信號直接送給PLC，由PLC向拖動系統(tǒng)發(fā)出速度切換、起動、平層等控制信號，目前電梯的拖動方式由原來的直流調(diào)速逐漸過渡到了交流調(diào)速，PLC控制技術(shù)結(jié)合交流調(diào)速技術(shù)已成為現(xiàn)代電梯行業(yè)發(fā)展的一個趨勢。

2.2 電梯PLC的工作原理

電梯PLC有兩種工作狀態(tài)，即運行（RUN）狀態(tài)和停止（STOP）狀態(tài)。對電梯的運行狀態(tài)控制分為：上行，下行，停車以及各個指示燈的控制。為了使PLC的輸出及時地響應(yīng)隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執(zhí)行1次，而是不斷地重復(fù)執(zhí)行，直到PLC停機或切換到STOP工作狀態(tài)。

3 PLC交流雙速電梯控制系統(tǒng)設(shè)計

交流雙速電梯控制系統(tǒng)不論是按照控制方式還是組成結(jié)構(gòu)的分類，電梯的組成結(jié)構(gòu)都基本相同，主要包括電力拖動系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、門系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、安全保護系統(tǒng)和重量平衡系統(tǒng)。以5層電梯為例，用西門子可編程控制器實現(xiàn)交流雙速集選控制電梯。

3.1 PLC選型、硬件系統(tǒng)的配置及I/O點數(shù)計算

根據(jù)I/O點數(shù)和輸入、輸出類型，考慮I/O點數(shù)要保留一定余量，選用目前通用的西門子315-2DP可編程控制器（總共80個輸出、輸入點）。由于是交流雙速電梯需要保留原線路中主回路接觸器和門機繼電器；考慮安全設(shè)計需要，控制部分保留安全回路繼電器（急停繼電器）和門鎖繼電器。對5層/5站集選電梯，根據(jù)輸入信號及輸出信號的數(shù)量，經(jīng)過初略計算，輸入點數(shù)為35點，輸出點數(shù)為32點，輸入、輸出信號都是數(shù)字量，輸出電壓220VAC，110VDC，24VDC。

3.2 I/O地址分配及外圍接線圖

根據(jù)選用的的輸入、輸出點數(shù)分配情況及計算I/O點數(shù)實際情況，綜合分析，畫出I/O地址分配及外圍接線圖?？刂葡到y(tǒng)核心為PLC主機，通過PLC輸入接口將信號送入PLC，按PLC存儲器中存儲的程序進行運算處理，然后經(jīng)輸出接口分別向指層器、召喚指示燈、驅(qū)動系統(tǒng)等發(fā)出顯示信號及控制信號。

3.3 程序設(shè)計思路

所設(shè)計的電梯模型共有5層，電梯的每一層面均有升降及轎廂所在樓層的指示燈顯示；1-5所對應(yīng)的指示燈表示樓層信號，每一層的樓廳均有輸入（分上行和下行）按鈕召喚電梯，工作中的電梯主要對各種呼梯信號和當(dāng)時的運行狀態(tài)進行綜合分析，再確定下一個工作狀態(tài)，為此它要求具有自動定向、順向截車、反向保號、外呼記憶、自動開/關(guān)門、停梯消號及自動達(dá)層等功能。電梯對控制信號的響應(yīng)要求如下：（1）電梯啟動后，轎廂在一樓，若一樓有呼梯信號，則開門。

（2）當(dāng)有呼梯信號的樓層高于當(dāng)前樓層時，電梯則上升，反之則下降。

（3）電梯運行時只響應(yīng)順向呼梯信號，反之信號只作記憶。

3.4 軟件設(shè)計流程圖

PLC程序設(shè)計是電梯控制系統(tǒng)設(shè)計成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在設(shè)計過程中，一要堅持功能完善、面面俱到的原則，保證電梯安全有效地運行；二要遵循結(jié)構(gòu)簡單、易讀易改的原則，盡量減少程序量，采用模塊化設(shè)計，充分利用PLC中的各種指令優(yōu)化程序，縮短PLC程序掃描時間，保證電梯的精度；三是存在很多不確定的因素，有大量的自鎖、互鎖關(guān)系，因此各個參量之間邏輯關(guān)系復(fù)雜，這就決定了在電梯的控制系統(tǒng)中，各個邏輯關(guān)系判斷應(yīng)占主要部分。

3.5 各個控制回路實現(xiàn)的梯形圖及其運行指令

3.5.1 指層控制回路

指層控制線路的功能是指示電梯轎廂目前所在層樓的位置和將要運行的方向。此例中樓層信號是通過安裝于每層井道內(nèi)的感應(yīng)器及安裝在轎頂?shù)母舸虐鍋韺崿F(xiàn)的。但是，由于獲得的樓層信號不連續(xù)，因而需要通過程序?qū)崿F(xiàn)，X33-X55分別為1-5樓的樓層感應(yīng)器在PLC的輸入地址。

3.5.2 電梯的定向選層線路

電梯的定向是在綜合考慮電梯的運行方式、轎內(nèi)指令、廳外召喚及電梯所處樓層的位置的基礎(chǔ)上，確定電梯的運行方向。選層是在有轎內(nèi)指令或廳外召喚信號的情況下，電梯應(yīng)響應(yīng)哪個信號；電梯即將到達(dá)有轎內(nèi)指令登記或與電梯運行方向相同的廳外召喚信號的樓層時，發(fā)出換速信號。在有司機正常運行狀態(tài)下，由轎內(nèi)指令及電梯所處的位置來確定電梯的運行方向；在無司機正常運行狀態(tài)下，由廳外召喚信號根據(jù)電梯所處的位置來參與電梯的定向。程序中M100為PLC內(nèi)部輔助繼電器，代表電梯的上行方向繼電器，M101為PLC內(nèi)部輔助繼電器，代表下行方向繼電器；X7為有/無司機時開關(guān)在PLC輸出端的地址。Y23，Y24為上行、下行方向指示燈在PLC輸出端的地址。

3.5.3 電梯的開關(guān)門運行回路

按照雙開門有無司機控制來設(shè)計，主要完成電梯的手動開門、無司機狀態(tài)下的本層開門、電梯運行到達(dá)目的層站的自動開門、手動關(guān)門、無司機狀態(tài)下的自動延時關(guān)門、基站外啟動時的開關(guān)門等功能。

結(jié)束語

總之，PLC控制系統(tǒng)由于運算性、速度等越來越好、容易擴展、維修方便、抗干擾強、系統(tǒng)穩(wěn)定、調(diào)試周期短等優(yōu)點，成為了當(dāng)前電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式，當(dāng)然，電梯控制系統(tǒng)的信號輸入點數(shù)較多，就初期投入來講，PLC控制系統(tǒng)比繼電器的成本要高，不過可以采用節(jié)省輸入點的方法解決成本較高的問題。

[1]林瑾.PLC在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2009年02期.

[2]連志勇.電梯模型PLC控制系統(tǒng)設(shè)計[D].西安建筑科技大學(xué)，2005年.