張國旭 王振輝

摘 要：隨著電梯行業(yè)的發(fā)展，市面上的電梯性能較傳統(tǒng)電梯有了較大改變。傳統(tǒng)的繼電器電梯穩(wěn)定性不高，靈活性不強，且觸點多，不易后期維護。而用PLC控制取代繼電器控制，不僅提高了電梯運行的穩(wěn)定性和可靠性，且易于實現(xiàn)可編程控制，節(jié)約生產(chǎn)成本，使用方便。

關(guān)鍵詞：電梯系統(tǒng)；繼電器；PLC

中圖分類號：TM922 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）07-0035-02

Research on Elevator Control System Based on PLC

ZHANG Guoxu WANG Zhenhui

（Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300222）

Abstract： With the development of the elevator industry， the performance of the elevator on the market has been greatly changed than that of the traditional elevator. The traditional relay elevator is not stable， the flexibility is not strong， and the contact is many， it is not easy to maintain in the later period. Instead of relay control， PLC control not only improves the stability and reliability of elevator operation， but also realizes programmable control easily， saves production cost and is easy to use.

Keywords： elevator system；relay；PLC

1 研究背景

隨著電梯的普及與發(fā)展，其在性能上和功能上有了較大提升。對于電梯設(shè)計來說，電梯系統(tǒng)應(yīng)盡可能簡化，因為電梯系統(tǒng)功能越復(fù)雜，其故障率越高，會給后期維修維護帶來較大麻煩。我國諸多建筑大多采用進口電梯，但這些國外電梯品牌也并非完美。國外電梯在中國建筑中雖然占據(jù)著較大市場，但設(shè)備故障仍是我們面臨的技術(shù)難關(guān)。

電梯系統(tǒng)的性能直接影響電梯質(zhì)量，也關(guān)系著日后維修及維護成本。因此，要大力研發(fā)電梯控制系統(tǒng)，改善電梯系統(tǒng)控制方式，以大大提高電梯的運行質(zhì)量。由PLC控制的電梯系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，不僅彌補了傳統(tǒng)繼電器故障率高、機械結(jié)構(gòu)及電路復(fù)雜等缺陷，而且使PLC自身的優(yōu)越性能實現(xiàn)最大化：PLC的處理速度極快、可靠性高及機械性能相對穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)也相對簡單等[1]。

基于PLC控制的電梯系統(tǒng)，其性能遠比老式電梯的控制系統(tǒng)穩(wěn)定，成為現(xiàn)代電梯行業(yè)發(fā)展的主流。

2 基于PLC控制的電梯系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

2.1 電梯變頻系統(tǒng)

電梯控制系統(tǒng)由轎廂操縱盤、變頻器、PLC、廳門信號和調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成，具體如圖1所示。

圖1中，變頻器只負責調(diào)速，而整個過程的邏輯控制由PLC來實現(xiàn)的。PLC接受來自外部的控制信號，如開關(guān)門、上升下降和起停位置。PLC將處理好的信號發(fā)送給變頻器，由變頻器驅(qū)動電機，完成最終的起停，并實現(xiàn)每個階段的轉(zhuǎn)速變化。在該過程中，并不是單向的順序控制，而是將電機轉(zhuǎn)動的狀態(tài)及參數(shù)作為輸入信號反饋給PLC，PLC對反饋的數(shù)據(jù)進行分析處理，這樣就形成了速度閉環(huán)和位置閉環(huán)控制[2]。

2.2 信號控制系統(tǒng)

電梯信號控制也是由PLC來實現(xiàn)的，電梯控制系統(tǒng)如圖2所示。

輸入到PLC的控制信號有：開關(guān)門信號、選層信號、安全保護信號、運行控制信號、運行方式選擇和門區(qū)或平層信號等。

3 基于PLC控制的電梯系統(tǒng)的軟件設(shè)計

3.1 軟件設(shè)計

電梯在運行過程中，其行程是隨機的。每個乘客在乘坐電梯時會有不同的需求，這就使得電梯轎廂在哪停、運行行程如何都是隨機的，因此電梯的控制系統(tǒng)也應(yīng)用隨機邏輯控制來實現(xiàn)。此外，電梯轎廂的位置是由脈沖編碼器的脈沖數(shù)確定的，計數(shù)器每接到一次脈沖信號，其計數(shù)值便累計一次。根據(jù)計數(shù)器的實際脈沖數(shù)，計算出電梯轎廂的位置。

3.2 軟件設(shè)計特點

3.2.1 采用優(yōu)先級隊列。在電梯控制系統(tǒng)編程過程中，應(yīng)該考慮實際運行過程中會出現(xiàn)的四種情況，方向向上會有多個指令請求，要按照最優(yōu)先級和次優(yōu)先級依次排列；方向向下時也是如此，故設(shè)四個優(yōu)先級隊列來實現(xiàn)電梯的正常運轉(zhuǎn)。

3.2.2 采用先進先出隊列。電梯運行過程中，把按下的按鈕稱為待運行單元，其開關(guān)數(shù)字量為“1”，相反，沒有被按下的樓層代碼，規(guī)定其開關(guān)數(shù)字為“0”，按照先進先出的原則，把方向相同、優(yōu)先級相同的待運行單元送入寄存器隊列。

3.2.3 采用隨機邏輯控制。電梯運行過程中，轎廂運行到每一樓層的減速帶時，將相應(yīng)的寄存器的脈沖數(shù)與比較寄存器進行比較，若寄存器脈沖數(shù)與比較寄存器中的數(shù)值相同，則執(zhí)行停車功能，即相應(yīng)樓層有停車需求，電梯執(zhí)行?？棵?。若脈沖數(shù)與比較寄存器比較后，發(fā)現(xiàn)其數(shù)值并不相同，這時執(zhí)行繼續(xù)保持原狀態(tài)運行。

3.2.4 對變頻器的控制。在電梯運行過程中，PLC會根據(jù)乘客的需求實現(xiàn)各種邏輯控制功能，其信號直接傳遞給變頻器，在變頻器的轉(zhuǎn)化和驅(qū)動作用下，負載電機的運行狀態(tài)（如啟動、加速、減速、停車、反向等）[3]。

4 電梯功能的實驗仿真

①模擬電梯由一層到三層，按下開關(guān)SB3、SB4，此時發(fā)光二極管L3、L5、L6亮，電梯從基站（一層）向上運行；經(jīng)過2s后L3滅，1秒后L2亮2s，達到預(yù)設(shè)時間值時（仿真接近三層減速點時），開始減速，直到達到預(yù)設(shè)時間值時，L6燈滅，2s后上升指示燈L5滅，電梯處于待運行狀態(tài)。仿真結(jié)果如圖3所示。

②為仿真選層功能，同時按下SB3、SB4、SB5，L3、L5、L6、L7燈亮。經(jīng)過2s后L3滅，1秒后電梯到達二層，二樓指示燈L2亮2s，L7滅，同時模擬電梯開、關(guān)門指令，8s后開始加速運轉(zhuǎn)，直到4s后到達三層，電動機停止運轉(zhuǎn)，L6燈滅，2s后L1、L5燈滅，電梯處于待運行狀態(tài)。仿真結(jié)果如圖4所示。

③仿真都功能，若10s后無操作，電梯自動回到一層。

5 結(jié)語

基于PLC控制的電梯調(diào)速系統(tǒng)，其穩(wěn)定性更高，且在不同的應(yīng)用場合，對硬件設(shè)備技術(shù)要求不高，只需要針對不同的客戶需求，改變PLC控制程序即可實現(xiàn)，大大節(jié)約了生產(chǎn)成本，且后期維護方便。同時，PLC程序也具有復(fù)用性，在規(guī)模生產(chǎn)中，減少了程序的設(shè)計開發(fā)。

參考文獻：

[1]石超坤，韓強.PLC在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究[J].電子技術(shù)，2015（2）：177-178.

[2]任艷，王運江.基于PLC電梯控制系統(tǒng)變頻調(diào)速的研究探索[J].電子世界，2016（5）：115-155.

[3]陳元勇.PLC控制電機變頻調(diào)速試驗系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].濟南：山東大學，2008.