隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，高層建筑如雨后春筍般拔地而起，電梯作為一種獨(dú)特的交通運(yùn)輸工具得到了迅速發(fā)展。電梯是一種技術(shù)含量較高的機(jī)電一體化產(chǎn)品，由于它充分利用了計(jì)算機(jī)和電工電子技術(shù)，因此具有技術(shù)含量高、發(fā)展快的特點(diǎn)。然而相當(dāng)一部分從業(yè)人員跟不上發(fā)展要求，許多安裝、維修保養(yǎng)人員對(duì)新的微電腦控制電梯技術(shù)不夠熟悉。這就需要培訓(xùn)出合格的電梯安裝、維修和保養(yǎng)人員。實(shí)物電梯對(duì)該專(zhuān)業(yè)的教學(xué)起到了很大作用，但在教學(xué)過(guò)程中有許多不盡如人意之處。電梯的操作、調(diào)試和故障排除要靠機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)，把實(shí)物電梯放入教室是不可能的。只有研制體積較小，功能較全的模擬電梯才是完善教學(xué)手段的最好辦法。

電梯控制的PLC程序設(shè)計(jì)

根據(jù)電梯的運(yùn)行情況和控制要求，模擬電梯控制系統(tǒng)的PLC程序分成開(kāi)關(guān)門(mén)環(huán)節(jié)、樓層信號(hào)的產(chǎn)生與清除環(huán)節(jié)、停層信號(hào)的接收記憶與消除環(huán)節(jié)、外呼信號(hào)的接收記憶與消除環(huán)節(jié)、電梯的定向環(huán)節(jié)、自動(dòng)運(yùn)行時(shí)啟動(dòng)加速和穩(wěn)定運(yùn)行環(huán)節(jié)、停車(chē)制動(dòng)環(huán)節(jié)來(lái)設(shè)計(jì)，以下是具體設(shè)計(jì)過(guò)程。

1.PLC的輸入、輸出分配

表1是模擬電梯控制系統(tǒng)的輸入、輸出的具體分配。

2.開(kāi)關(guān)門(mén)環(huán)節(jié)

電梯的開(kāi)關(guān)門(mén)存在以下幾種情況：

（1）電梯投入運(yùn)行前的開(kāi)門(mén)。

（2）呼梯開(kāi)門(mén)。

（3）電梯自動(dòng)運(yùn)行停層時(shí)開(kāi)門(mén)。電梯在停層時(shí)，至平層位置，M140接通，電梯應(yīng)開(kāi)始開(kāi)門(mén)。

（4）電梯關(guān)門(mén)過(guò)程中的重新開(kāi)門(mén)。

（5）電梯檢修時(shí)的開(kāi)關(guān)門(mén)。檢修狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)門(mén)均為手動(dòng)狀態(tài)，由開(kāi)關(guān)門(mén)按鈕SB1、SB2實(shí)施開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)。

（6）電梯自動(dòng)運(yùn)行時(shí)的關(guān)門(mén)。停站時(shí)間繼電器T450延時(shí)結(jié)束后，電梯自動(dòng)關(guān)門(mén)。

（7）電梯停用后的關(guān)門(mén)。

M102：自動(dòng)運(yùn)行時(shí)開(kāi)門(mén)禁止；M100：開(kāi)門(mén)輔助繼電器；Y10：開(kāi)門(mén)輸出；M101：關(guān)門(mén)輔助繼電器；Y11：關(guān)門(mén)輸出（參見(jiàn)下頁(yè)圖1、圖2）。

3.樓層信號(hào)的產(chǎn)生與清除環(huán)節(jié)

當(dāng)電梯位于某一層時(shí)，指層感應(yīng)器（1KR--5KR）通過(guò)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)樓層的信號(hào)來(lái)控制樓層燈的狀態(tài)，而當(dāng)電梯離開(kāi)該樓層時(shí)，則其信號(hào)將被新的樓層信號(hào)（上一層或是下一層）所取代。程序中當(dāng)層的層樓輔助繼電器是用上層或是下層的樓層信號(hào)關(guān)斷的。

M110——M114：1到5層記憶燈輔助；Y14——Y20：1到5層記憶燈控制輸出（見(jiàn)圖3）。

4.停層信號(hào)的接收記憶與消除環(huán)節(jié)

人員通過(guò)對(duì)1——5層的選層按鈕的操作來(lái)選擇需要到達(dá)的樓層。當(dāng)選擇樓層的信號(hào)被記憶下后，對(duì)應(yīng)樓層的指示燈亮，當(dāng)電梯到達(dá)所選樓層后，停層信號(hào)即被消除，對(duì)應(yīng)的指示燈也熄滅。程序中各內(nèi)選層輔助繼電器支路中串入層樓輔助繼電器的動(dòng)斷觸點(diǎn)。

M120——M124：內(nèi)選1到5層輔助繼電器；Y23——Y27：內(nèi)選1到5層記憶燈控制輸出（見(jiàn)圖4）。

5.外呼信號(hào)的接收記憶與消除環(huán)節(jié)

人員在門(mén)外按下樓層按鈕時(shí)，對(duì)應(yīng)的輔助繼電器接通，樓層按鈕的指示燈亮，表示呼梯要求已被電梯接收并記憶。而該信號(hào)的消除環(huán)節(jié)由當(dāng)層信號(hào)的動(dòng)斷觸點(diǎn)與運(yùn)行方向信號(hào)的動(dòng)斷并聯(lián)構(gòu)成。這樣安排是由電梯運(yùn)行中只響應(yīng)同方向呼梯的原則決定的。

M130：1層上行輔助；M131：2層上行輔助；M132：2層下行輔助；M133：3層上行輔助；M134：3層下行輔助；M135：4層上行輔助；M136：4層下行輔助；M137：5層上行輔助；Y30——Y37：1到5層外呼記憶燈控制輸出（見(jiàn)圖5）。

6.電梯的定向運(yùn)行環(huán)節(jié)

電梯定向運(yùn)行只有上行和下行兩種情況。在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，電梯首先應(yīng)確定運(yùn)行方向，即需將電梯所處的位置和接受到的呼梯信號(hào)進(jìn)行比較，確定是上行還是下行。一旦確定運(yùn)行方向后，如果呼梯信號(hào)沒(méi)有滿(mǎn)足電梯順向運(yùn)行的條件，則信號(hào)不被消除。梯形圖中M103及M104分別為定上行及定下行輔助繼電器，其線(xiàn)圈的工作條件觸點(diǎn)塊由內(nèi)外呼信號(hào)及電梯位置信號(hào)組成，前文中所說(shuō)的“比較”是通過(guò)電梯位置信號(hào)對(duì)呼梯信號(hào)的“屏蔽”實(shí)現(xiàn)的，比如當(dāng)電梯上行且位于2層時(shí)，M111的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)，1層的內(nèi)呼外喚都不再能影響上行狀態(tài)。

梯形圖中，M103及M104在電梯上行及下行的全過(guò)程中，存在不能全程接通的情況，如上行至5樓時(shí)，一旦5樓層樓繼電器M114接通，M103則立即斷開(kāi)，而此時(shí)電梯仍處于上行狀態(tài)，至5樓平層位置時(shí)才能停止。為解決這一問(wèn)題，引入M143——M146，使上行與下行繼電器接通時(shí)間延長(zhǎng)至上行及下行的全過(guò)程。若不使用M143——M146，可能會(huì)發(fā)生下述情況：4樓向上的外呼信號(hào)（不存在其他外呼及內(nèi)選層信號(hào)）使電梯上行，電梯至4樓位置，M13使M103斷開(kāi)，從電梯至4樓位置到電梯停層開(kāi)門(mén)，人員進(jìn)行轎廂內(nèi)選5層之間的時(shí)間內(nèi)，1、2、3樓的外呼及內(nèi)選層信號(hào)可以使電梯在未完成4樓向上的運(yùn)動(dòng)之前定下行方向。

M103：定上行；M144：上行；Y21：上行指示；M104：定下行；M146：下行；Y22：下行指示（見(jiàn)圖6）。

7自動(dòng)運(yùn)行時(shí)的啟動(dòng)加速和穩(wěn)定運(yùn)行環(huán)節(jié)

電梯自動(dòng)運(yùn)行的啟動(dòng)條件為：電梯門(mén)已關(guān)好和運(yùn)行方向已確定。其梯形圖只考慮接觸器的通電，而沒(méi)有考慮其斷電與互鎖等問(wèn)題。其梯形圖如“啟動(dòng)加速和穩(wěn)定運(yùn)行環(huán)節(jié)梯形圖”（見(jiàn)圖7）。

8.停車(chē)制動(dòng)環(huán)節(jié)

電梯在進(jìn)入停車(chē)制動(dòng)環(huán)節(jié)前，首先應(yīng)根據(jù)電梯的運(yùn)行方向及外呼信號(hào)的位置和內(nèi)選信號(hào)比較后，確定要?？康臉菍?，即確定其停層信號(hào)，其梯形圖如“停車(chē)環(huán)節(jié)梯形圖”（圖8）所示。梯形圖中，各層的停車(chē)觸發(fā)信號(hào)在下行下呼、上行上呼及內(nèi)選層信號(hào)存在時(shí)產(chǎn)生，這些都是符合前邊所談停車(chē)原則的。當(dāng)存在觸發(fā)信號(hào)電梯又運(yùn)行到當(dāng)層時(shí)產(chǎn)生停車(chē)信號(hào)。停車(chē)信號(hào)M105梯形圖支路中M103、M104動(dòng)斷觸點(diǎn)的作用是為了解決呼梯方向與電梯運(yùn)行方向相反時(shí)的停車(chē)問(wèn)題（如二樓向下的外呼信號(hào)，使電梯從一樓向上運(yùn)行時(shí)，M151不會(huì)被觸發(fā)，至二樓位置，靠M103、M104的動(dòng)斷觸點(diǎn)使M105接通）而設(shè)置的。而停車(chē)信號(hào)的消除是停車(chē)時(shí)間到，T50為停層時(shí)間定時(shí)器。

M150——M154：1至5樓停車(chē)觸發(fā)或復(fù)位；M105：停車(chē)信號(hào)。

停層信號(hào)產(chǎn)生后，通過(guò)與上下平層感應(yīng)器配合，電梯進(jìn)行停車(chē)制動(dòng)。因此，首先應(yīng)先產(chǎn)生停車(chē)制動(dòng)信號(hào)，然后由對(duì)應(yīng)的控制接觸器實(shí)現(xiàn)停車(chē)制動(dòng)。為了避免產(chǎn)生電梯進(jìn)入平層區(qū)間后才出現(xiàn)停車(chē)信號(hào)導(dǎo)致電梯過(guò)急停車(chē)的問(wèn)題，采用微分指令將X36及X37變成短信號(hào)。其梯形圖如“制動(dòng)過(guò)程環(huán)節(jié)梯形圖”（見(jiàn)圖9）。

M106：制動(dòng)過(guò)程。

將梯形圖“啟動(dòng)加速和穩(wěn)定運(yùn)行環(huán)節(jié)梯形圖”、“停車(chē)環(huán)節(jié)梯形圖”、“制動(dòng)過(guò)程環(huán)節(jié)梯形圖”進(jìn)行綜合，并考慮電梯在檢修狀態(tài)下的運(yùn)行情況以及限位保護(hù)等問(wèn)題，可以得到電梯“啟動(dòng)加速、穩(wěn)速運(yùn)行、停車(chē)制動(dòng)”的梯形圖（見(jiàn)圖10）。

M107：停層輔助；T50：停層時(shí)間（含制動(dòng)時(shí)間）；M140：停層開(kāi)門(mén)；Y0：上行；Y1：下行；Y2：高速；T51：?jiǎn)?dòng)延時(shí)；Y3：低速；T52--T54：減速延時(shí)；Y5——Y7：減速。

結(jié)論

針對(duì)這個(gè)五層電梯的模擬系統(tǒng)，采用三菱FX2N一48MT可編程控制器設(shè)置電梯的控制系統(tǒng)，完成電梯的轎廂內(nèi)指令、廳外召喚指令、樓層位置指示、平層換速控制、開(kāi)門(mén)控制等任務(wù)。將PLC中的串口驅(qū)動(dòng)程序與組態(tài)軟件的需求響應(yīng)相結(jié)合，加載驅(qū)動(dòng)，使設(shè)置的控件能夠按照真實(shí)的情況動(dòng)作，檢驗(yàn)和測(cè)試電梯PLC控制系統(tǒng)對(duì)電梯運(yùn)行狀態(tài)的控制效果。