周旭華，伍懿美，馮海彬，馮大輝

（河源職業(yè)技術學院，廣東河源，517000）

0 引言

隨著科學技術及我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人民生活水平也得到了很大的提高，電梯已成為人民生活中不可缺少的一部分，我國電梯以每年80 萬臺的新增數(shù)量快速地發(fā)展，因此，對于電梯技術人員的需求也非常大，基于此，很多院校均開設了電梯技術的相關課程，本文詳細地分析設計了一套的智能電梯的控制系統(tǒng)以及組態(tài)設計程序，對電梯技術人員學習理解電梯的控制系統(tǒng)具有很好的參考價值。

1 智能電梯控制系統(tǒng)總體設計

電梯的硬件按空間來劃分主要有四大空間，分別為安裝曳引機和其他有關設備的機房、為轎廂和對重裝置運行而設置的井道、運載乘客或其他載荷的部件轎廂以及電梯在各樓層的?？空緦诱?。按照功能來劃分主要包括8 個子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)不是獨立工作。具體功能和組成如表1 所示。

表1 電梯八大系統(tǒng)

電梯運行時首先需要進行初始化流程即回到基站，當電梯在基站等待時有外呼信號或內(nèi)呼信號就要進行樓層的判斷，當外呼或內(nèi)呼信號是轎廂所在的樓層，這時電梯只執(zhí)行開門，5s 后關門繼續(xù)等待呼梯信號，若電梯的呼梯信號與轎廂所在樓層是不同樓層就要進行判斷，呼梯信號在轎廂下方時，轎廂下行。當呼梯信號在轎廂上方時，轎廂上行，電梯整體控制流程圖如圖1 所示。

圖1 電梯控制整體流程圖

2 智能電梯控制系統(tǒng)的設計

■2.1 PLC 控制硬件設計

PLC 的中文名稱是可編程邏輯控制器。PLC 是一種具微處理器的自動化控制的數(shù)字運算控制器，可執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設備或生產(chǎn)過程，減小了控制線路的電氣回路和控制電氣設備。本電梯采用的是三菱FX3U 系列PLC，控制原理圖如圖2 所示。

圖2 電梯PLC 控制原理圖

■2.2 程序設計

一套完整的電梯的控制程序主要包含11 個功能程序，初始樓層定位與自復位、信號登記與消除；樓層信號收集、樓層顯示與切換、五大運行邏輯、運行方向顯示、曳引機運行與速度控制、平層停梯部分、開門程序、關門程序、照明與風扇。下面對重點功能程序設計進行講述。

電梯剛投入運行時，轎廂的位置不一定在最底層位置，因此控制器PLC 并不知道電梯處于什么位置，此時應當對電梯進行樓層定位，該功能為初始樓層定位；此外，電梯在運行的過程中可能會出現(xiàn)各種故障導致斷電，使電梯無法正常工作運行，其中不乏一些令電梯無法處于正常平層位置的情況，此時應當對電梯進行自復位，令其運行至最底層平層處停梯。程序設計如圖3 所示。

圖3 初始樓層定位與自復位程序

2.2.2 信號登記與消除

信號登記主要用于召喚電梯或者指定電梯運行；值得注意的是，對于內(nèi)呼信號，在電梯處于某平層時，該層的內(nèi)呼信號不予登記；信號消除則是對已登記信號進行銷號處理，代表電梯已經(jīng)達到信號樓層或者不需要電梯運行至該信號所在樓層位置。銷號又分為錯誤銷號和自動銷號，錯誤銷號指的是對于登記錯誤信號的處理方法，常用于內(nèi)呼信號。自動銷號指的是電梯到達信號所在樓層，并且滿足信號消除時所做出的信號處理；內(nèi)外呼信號均可使用。內(nèi)呼信號登記如圖4 所示，銷號程序如圖5 所示。

圖4 內(nèi)呼信號登記

圖5 自動銷號程序

2.2.3 五大運行邏輯程序

五大運行邏輯分別有先按定向、同向響應、順向截梯、最遠端反向截梯、就近停梯。

①先按定向：先按的信號即為最開始輸入的信號，定向即為固定方向。電梯在沒有信號不運行的狀態(tài)下會根據(jù)先輸入的信號固定運行方向，不限樓層，不限轎廂所在位置。

②同向響應：電梯在運行期間，若有其他樓層信號輸入，且該信號需要電梯運行的方向與電梯現(xiàn)運行的方向相同，則響應該信號；若該信號需要電梯運行的方向與電梯現(xiàn)運行的方向不相同，則暫不響應該信號。

最后，重視行業(yè)轉(zhuǎn)型的最根本支撐的參與，即員工群體的與時俱進性、“互聯(lián)網(wǎng)+”大數(shù)據(jù)思維的培養(yǎng)等。企業(yè)與行業(yè)的轉(zhuǎn)型與升級，不能僅僅依靠企業(yè)領導一人，或者一個企業(yè)，而是需要調(diào)動企業(yè)所有員工，傳統(tǒng)行業(yè)中所有企業(yè)的積極性、自主力、創(chuàng)新性等。需要企業(yè)所有員工及行業(yè)中所有企業(yè)共同進步，不斷吸納新的見解和知識，并形成智慧型學習組織。此方面可借鑒艾米·雷丁在美國最大投資機構任職期間創(chuàng)造的“無限創(chuàng)新”計劃。此計劃以激勵和引導全員參與創(chuàng)新為目標，力主利用員工的創(chuàng)新與士氣，在“互聯(lián)網(wǎng)+”大數(shù)據(jù)的帶動下，尋找企業(yè)和行業(yè)發(fā)展的新經(jīng)濟增長點等。

③順向截梯：在電梯運行期間，若有比電梯現(xiàn)響應的樓層信號更為靠前的信號輸入，且該信號的方向與電梯現(xiàn)運行的方向一致，并且電梯還未經(jīng)過該樓層時，該信號應能實現(xiàn)攔截電梯并且進行完整的響應流程。

④最遠端反向截梯：在電梯沒有信號不運行時，若有其他樓層信號輸入，且此信號的方向與需要電梯運行的方向相反，并且沒有比之更靠后的信號輸入時，該信號應能實現(xiàn)攔截電梯并且進行完整的響應流程；若電梯在運行時，此時輸入其他樓層信號，且此信號需要電梯運行的方向與電梯現(xiàn)運行的方向一致，但信號方向與電梯運行方向相反，并且沒有比之更靠后的信號輸入時，該信號應能實現(xiàn)攔截電梯并且進行完整的響應流程。

⑤就近停梯：對于能夠手動消除的內(nèi)呼信號，應在信號消除時能夠在最近的樓層停下電梯運行并且開門。但此邏輯分為多種情況：

（1）取消內(nèi)呼時，沒有其他樓層信號輸入；

（2）取消內(nèi)呼時，有其他樓層信號輸入，并且還未經(jīng)過該信號所在樓層；

（3）取消內(nèi)呼時，有其他樓層信號輸入，但已經(jīng)經(jīng)過該信號所在樓層；

對于情況（1）（3）應能執(zhí)行就近停梯邏輯；對于情況（2）應取消就近停梯邏輯。程序如圖6 所示。

圖6 五大運行邏輯部分程序

2.2.4 開門程序

電梯開門是電梯運行之中的重要一環(huán)，若電梯無法正常開門，則轎廂內(nèi)乘梯人員無法出來，廳外候梯人員無法進入轎廂內(nèi)乘梯；為保證轎廂內(nèi)乘梯人員安全，特此設立延時開門模塊。若電梯處于正常平層狀態(tài)且無需自檢，則當電梯上電時自動執(zhí)行一次開門；若電梯正常響應信號，則電梯在停梯過后執(zhí)行延時開門，且電梯在停梯后無法立即開門；當轎廂超載或者光幕檢測到被遮擋時，自動執(zhí)行開門；電梯在運行、未平層及開門到位時，無法執(zhí)行開門；出于安全考慮，若電梯斷電或者進入檢修狀態(tài)，此時電梯若處于開門狀態(tài)，可開門到位，也可手動開門，但當電梯關門到位后，則無法再次開門。程序設計如圖7 所示。

圖7 開門程序

2.2.5 關門程序

關門程序也為電梯運行中重要的一環(huán)，若電梯未關門或者未關好門，都會導致電梯無法正常運行。當電梯開門到位時，進行自動關門計時，在開門到位三秒后執(zhí)行自動關門（具體時間看程序設計者的需求）；若檢測到電梯未關好門，在電梯上電時會自動執(zhí)行一次關門；在電梯開門到位時，無需等待三秒也可執(zhí)行手動關門；在電梯處于開門狀態(tài)或者處于關門限位（即關好門）的狀態(tài)時，無法執(zhí)行關門。具體程序如圖8 所示。

圖8 關門程序

3 測試

根據(jù)設計需求，根據(jù)以下方案對四層電梯進行了測試：

（1）開始時，電梯處于任意一層，若轎廂位置處于非平層位置，可利用M600 作為一樓登記信號，使M1 輔助繼電器（1F 收集信號）輸出，讓電梯下行至一樓，并觸碰下強迫換速開關，給予樓層顯示一樓信息；若轎廂位置處于平層位置，并已知轎廂位置，初始運行時可利用M600 觸發(fā)傳送（MOV 指令）轎廂所處的位置樓層信號；

（2）輸入按鈕帶有指示燈。當按呼梯按鈕時，指示燈亮，到達呼梯樓層后，呼梯信號解除，指示燈滅。對同時有多個內(nèi)選信號與外呼信號，響應原則為“先按定向，同向響應，順向截梯，最遠端反向截梯”。

（3）打開電梯鎖（梯鎖有信號）時，電梯在平層后，消除外呼登記，響應內(nèi)呼已經(jīng)登記的信號，響應結(jié)束后自動回到一樓，并開門9s 后自動關門，關閉樓層顯示信息，此時不響應所有內(nèi)呼和外呼信號，等關閉電梯鎖時電梯恢復正常工作。

（4）電梯運行過程中如因停電等原因停在非平層區(qū)域情況下，再次上電時電梯轎廂應先自動回到一樓平層位置，之后電梯正常工作。電梯具有檢修功能，檢修狀態(tài)下能點動控制電梯以檢修速度慢上或慢下運行。并且檢修恢復正常后，如果不在平層位置，能夠自動復位一樓。

（5）電梯錯誤登記信號取消功能。當轎廂內(nèi)指令登記錯誤時，只要長按登記按鈕2s 以上，即可取消該登記樓層，從而避免電梯不必要的停層。若電梯運行方向上最后的響應層站是內(nèi)呼信號時，該內(nèi)呼信號被取消時能夠就近停梯，并且平層。

通過測試本文設計的程序能夠很好地滿足四層電梯的運行功能。

4 結(jié)論及應用

本文設計了一種基于三菱PLC 的電梯控制軟件程序，本文將電梯程序模塊分為17 部分，五個運行邏輯，詳細敘述了程序含義。程序除了具有基本的電梯功能外，還具有錯誤登記消號功能，節(jié)能功能，自回基站功能，梯鎖功能和自復位功能。