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(jì)算機(jī)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(qiáng)，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(diǎn)

為了保證電梯運(yùn)行既高效節(jié)能又安全可靠，必須改進(jìn)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(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。可編程控制器（PLC）作為一種工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)，它以其編程方便、操作簡單尤其是它的高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，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(jī)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(diǎn)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(jì)算機(jī)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(yùn)算，計(jì)數(shù)和定時(shí)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(shí)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(yùn)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(jì)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(qiáng)、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(gè)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(shí)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(yùn)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(gè)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(yùn)行（RUN）狀態(tài)和停止（STOP）狀態(tài)。對電梯的運(yùn)行狀態(tài)控制分為：上行，下行，停車以及各個(gè)指示燈的控制。為了使PLC的輸出及時(shí)地響應(yīng)隨時(shí)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(jī)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(jì)

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(hù)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(shí)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(diǎn)數(shù)計(jì)算

根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)和輸入、輸出類型，考慮I/O點(diǎn)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(gè)輸出、輸入點(diǎn)）。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(jī)繼電器；考慮安全設(shè)計(jì)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(jì)算，輸入點(diǎn)數(shù)為35點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為32點(diǎn)，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(diǎn)數(shù)分配情況及計(jì)算I/O點(diǎn)數(shù)實(shí)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(jī)，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(jìn)行運(yùn)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(jì)思路

所設(shè)計(jì)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(shí)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合分析，再確定下一個(gè)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(shí)，電梯則上升，反之則下降。

（3）電梯運(yùn)行時(shí)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(jì)流程圖

PLC程序設(shè)計(jì)是電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在設(shè)計(jì)過程中，一要堅(jiān)持功能完善、面面俱到的原則，保證電梯安全有效地運(yùn)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(jì)，充分利用PLC中的各種指令優(yōu)化程序，縮短PLC程序掃描時(shí)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(gè)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(gè)邏輯關(guān)系判斷應(yīng)占主要部分。

3.5 各個(gè)控制回路實(shí)現(xiàn)的梯形圖及其運(yùn)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(yùn)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?shí)現(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(yùn)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(yùn)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(gè)信號；電梯即將到達(dá)有轎內(nèi)指令登記或與電梯運(yùn)行方向相同的廳外召喚信號的樓層時(shí)，發(fā)出換速信號。在有司機(jī)正常運(yùn)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(yùn)行方向；在無司機(jī)正常運(yùn)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(jī)時(shí)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(yùn)行回路

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

結(jié)束語

總之，PLC控制系統(tǒng)由于運(yùn)算性、速度等越來越好、容易擴(kuò)展、維修方便、抗干擾強(qiáng)、系統(tǒng)穩(wěn)定、調(diào)試周期短等優(yōu)點(diǎn)，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(diǎn)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(diǎn)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(jì)[D].西安建筑科技大學(xué)，2005年.