楊滋新等

摘 要：隨著當今社會的快速發(fā)展，高樓林立，電梯已成為城市現(xiàn)代化的一項重要標志。就現(xiàn)今而言，我國電梯控制系統(tǒng)主要分為繼電器控制、PLC控制和微機控制。其中，繼電器控制系統(tǒng)由于其可靠性差、耗電量大，故障多等缺點已經(jīng)逐步退出激烈的競爭市場；微機控制系統(tǒng)雖然在智能控制方面展示出較大優(yōu)勢，但是因其系統(tǒng)設計復雜，使維修人員很難掌握技術要點，故使用也存在一定的局限性。PLC控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)軟件對電梯的自動控制且外部線路簡化，控制系統(tǒng)結構簡單，不僅提高了電梯運行的可靠性，更使維護、維修過程更加簡便易行，因此應用廣泛。

關鍵詞：PLC；電梯；控制系統(tǒng)

1 編程控制器（PLC）的定義

可編程控制器（PLC）的英文全稱為Programmable Logic Controller--是一種數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)。采用一類可編程的存儲器，用于內(nèi)部存儲程序執(zhí)行順序控制、邏輯運算和定時等指令，并通過數(shù)字量與模擬量的相互轉(zhuǎn)換（輸入/輸出）來達到控制各類機械設備運行或生產(chǎn)過程控制等目的[1]。

2 PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)勢

（1）控制方式：PLC采用軟接線的連接方式，通過改變控制程序即可更改邏輯方式和功能變更，簡單易行。（2）工作方式：PLC采用串行工作方式，相互獨立、互不干擾。（3）控制速度：PLC采用半導體控制方式，速度快。（4）準確性：PLC由晶振產(chǎn)生時鐘脈沖，精度高。（5）可靠性：PLC無觸點，有自我診斷功能，可靠、壽命長。（6）簡單易用：常用的PLC編程方式是梯形圖編程方式，編寫簡便、易懂易改。

3 PLC控制系統(tǒng)的基本組成

電梯PLC控制系統(tǒng)主要由信號控制系統(tǒng)和拖運控制系統(tǒng)組成。系統(tǒng)核心主要包括PLC主機、CPU存儲器、呼梯盤、操縱盤、井道裝置、安全裝置等。信號通過PLC輸入接口輸入PLC，來完成各種控制動作。

4 PLC控制系統(tǒng)的原理

電梯的運行主要依據(jù)樓層的呼叫信號和轎廂的升降信號來進行控制的，某一層呼叫轎廂的信號是隨機的。因此，系統(tǒng)控制采用的是隨機邏輯控制，也就是說根據(jù)隨機輸入的信號和電梯當時的狀態(tài)來進行電梯控制。電梯運行控制主要依靠PLC來完成。

PLC采用循環(huán)掃描即順序掃描的工作方式，PLC運行時，CPU根據(jù)存儲器中的程序進行按序周期性掃描，從第一條指令開始，到最后一條指令，順序執(zhí)行，周而復始。在此階段，PLC還進行自診斷，通訊服務、輸入處理、程序執(zhí)行和輸出處理[3]。

4.1 自診斷

在每次程序掃描前，PLC會執(zhí)行自診斷程序。自診斷內(nèi)容包括：I/O口，存儲器和CPU等。若發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，會停機并顯示異常；若未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，則繼續(xù)執(zhí)行程序。

4.2 通訊服務

PLC檢查是否存在與計算機、編程器等的通訊要求。

通常自診斷個通訊服務統(tǒng)稱為監(jiān)視服務。

4.3 輸入處理

首先進行輸入采樣，即PLC按序掃描輸入存儲器中的數(shù)據(jù)，并將其暫存于輸入映像區(qū)中并關閉輸入端口，進入程序執(zhí)行過程。此時，即便輸入端口有任何變化，輸入映像區(qū)中的數(shù)據(jù)也不會發(fā)生變化。只有在下一輸入采樣過程發(fā)生時，發(fā)生變化的輸入端口數(shù)據(jù)才會被讀入。

4.4 程序執(zhí)行

在此階段，PLC根據(jù)用戶輸入的程序按序依次執(zhí)行指令。從輸入映像區(qū)讀取數(shù)據(jù)，經(jīng)相應的運算處理，將結果寫入輸出映像區(qū)。

4.5 輸出處理

與輸入處理類似，PLC輸出處理也存在輸出采樣過程，該過程同樣存在為了暫存數(shù)據(jù)的輸出映像區(qū)。當程序命令執(zhí)行完畢，輸出映像區(qū)中的相關指令被輸送到輸出鎖存器中，通過一定的方式輸出，從而推動外部設備或過程運轉(zhuǎn)。

每一次輸入、輸出采樣過程（掃描周期）即為一次I/O刷新過程。也就是所說的任何輸入、輸出的更改只有在下一掃描周期時才能被進行。

掃描周期的長度主要取決于三個因素：（1）CPU的運算速度；（2）每條程序指令的時間；（3）程序的總長度。CPU運算速度越快、每條程序指令時間越短、程序總長度越短，掃描周期越短，反之亦然。一個完整的掃描周期=（輸入一點時間*輸入點數(shù)）+（運算速度*程序步數(shù)）+（輸出一點時間+輸出點數(shù)）+監(jiān)視服務時間。一般PLC的掃描時間為10ms，滿足大部分客戶需求。對于控制時間要求嚴格、響應速度快的控制系統(tǒng)，對于編程要求高，必要時需采取特殊功能。

5 電梯控制系統(tǒng)的設計思路

在設計電梯控制系統(tǒng)時，首先應全面了解被控對象的機械機構、工藝要求、運動要求、運動方式和控制要求等。通過研究工藝過程、機械運動的各個步驟，確定控制系統(tǒng)的輸入、輸出信號的數(shù)量。明確區(qū)分由PLC輸入、輸出或驅(qū)動的端口。在此基礎上選擇恰當?shù)腜LC。PLC的可靠性、運行速度和成本等方面也應納入選型的考慮范疇中。然后，確定PLC元件的編號分配。確定PLC中被占用的輸入、輸出端點數(shù)，進行編號分配并設計出PLC外部線路圖。其次，是電梯控制系統(tǒng)設計過程中最為關鍵的一個步驟--程序設計。程序設計是整個控制系統(tǒng)的核心部分，其主要工作包括語句表程序的編寫和梯形圖的設計等。接著，進行模擬與調(diào)試過程，將編寫好的程序輸入PLC，進行逐條檢查與驗證，對發(fā)生的任何邏輯、語法和數(shù)據(jù)等錯誤進行改正之后，在實驗室中進行模擬與調(diào)試。觀察模擬過程是否符合相應的設計要求。對發(fā)現(xiàn)的問題及時修改，并將正確的程序重新輸入到PLC中。在執(zhí)行該過程時，可平行進行控制系統(tǒng)的其他設計部分，如裝配、安裝和接線等工作。最后，進行現(xiàn)場的運行和調(diào)試。將在實驗室中初步調(diào)試好的程序輸入到現(xiàn)場使用的PLC存儲器中，接入實際的輸入和負載信號再進一步進行調(diào)試。因為實驗室中的模擬與調(diào)試和現(xiàn)場實際中會存在些許差異，因此這一步不可省略。對現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的問題及時解決，直到滿足相關設計要求，方可交付使用。

隨著社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，高層建筑將越來越多。作為垂直方向的運輸設備，電梯與人們的生活聯(lián)系的越來越緊密。而作為人機交互的PLC控制系統(tǒng)，對于電梯運行至關重要，掌握PLC控制是電梯運行安全、高效、舒適的重要保證。

參考文獻

[1]王秀英，鄭海英.PLC技術在電梯運行中的應用[J].遼寧工業(yè)大學學報，1996

[2]劉載文，李豪升.鐘亞林.電梯控制技術[M].北京：北京電子工業(yè)出版社，1996.

[3]李景學，金廣業(yè).可編程控制其應用系統(tǒng)的設計方法[M].北京：北京電子工業(yè)出版社，1996.