基于PLC電梯控制系統(tǒng)的設計

劉丹妮 都偉濤

摘要：本設計針對目前我國電梯業(yè)的現(xiàn)狀，采用PLC對電梯進行邏輯控制，考慮了電梯的可靠性、可維護性、靈活性、使用壽命以及電梯的開發(fā)周期等方面，設計的控制系統(tǒng)具備樓層指示、呼梯指令登記、選層選向、自動運行和檢修運行等功能，具有集選控制的特點。而所設計的電梯電動機交流變頻器的調速技術是如今節(jié)電、改善工藝流程、提高產(chǎn)品質量、推動技術進步、改善環(huán)境的一種重要手段。本文在介紹了電梯基本結構的基礎上還深入分析了電梯的工作原理。

關鍵詞：電梯控制系統(tǒng);PLC;變頻調速

1. 引言

近半個世紀以來，電梯技術從原始的模型升降機發(fā)展到能滿足人類需要的高級智能化電梯。最初的電梯是由司機操作控制的，然而這樣不但浪費人力還很浪費財力。于是，為了解決這個問題，便在旅館和住宅樓里采用了簡易的自動控制方式來控制電梯。而隨著電梯技術的逐步改良，其控制性能與自身功能已無法滿足和適應電梯控制的要求和發(fā)展，利用它已很難設計出質量上乘的電梯控制系統(tǒng)，不過可編程控制器的使用則為電梯的控制提供了更為廣闊的空間。

2. 硬件系統(tǒng)的設計

西門子小型S7-200PLC適用于各種場合中的檢測、監(jiān)測以及自動化控制，它的強大功能使其無論是獨立運行，還是相連成網(wǎng)絡都能夠實現(xiàn)復雜的控制功能。7-200系列的出色表現(xiàn)主要體現(xiàn)在以下幾個方面：高可靠性;豐富的指令集;便于掌握;操作方便;內置集成功能豐富等。因此本次使用S7-200PLC作為控制核心。

電梯控制系統(tǒng)由轎廂操作盤、安全裝置、井道裝置、廳外呼叫廳、指揮層、調整期、拖動控制、門機控制、接入接口、PLC主機、CPU存儲器跟輸出接口組成。通過PLC控制電機的運行來實現(xiàn)電梯控制系統(tǒng)的組成。

3. 基本控制邏輯

1、開始時，電梯處于任意一層。

2、當有外呼梯信號時，電梯響應該外呼信號，到達該樓層時，電梯停止運行，電梯門打開，延時15秒后自動關門;當有內呼梯信號時，電梯響應該內呼信號，到達該樓層時，電梯停止運行，電梯門打開，延時15秒后自動關門。行車方向主要由內呼信號決定，同一順序優(yōu)先行車;

3、在電梯運行過程，即電梯上升或下降的途中，對任何反方向的下降或上升的外呼信號都不響應。但是如果收到反向外呼信號前沒有其它內、外呼梯信號時，則電梯響應該外呼信;行車途中如果遇到的呼梯信號是與行車方向相同的，則響應該信號并截車，反之不截車;

4、具有最遠反向外呼信號響應功能。例如：電梯在一樓，二層向下外呼信號、三層向下外呼信號、四層向下外呼信號同時發(fā)出，則電梯先去四樓響應四層向下外呼信號;

5、內呼信號和外呼信號都具有記憶功能，在任務執(zhí)行后該記憶自動消除;

6、內呼信號、外呼信號、行車方向、行車所達樓層位置均由信號燈指示;

7、停層時可以對自動開門和手動開門進行延時，在關門過程中，如果有外呼信號，則該外呼信號和本層同向時電梯開門，反之不開;關門動作執(zhí)行完畢，遇到任何外呼信號都不開門;

8、有內呼信號時自動關門延時，關門后延時自動行車;

9、無內呼信號時延時15s自動關門，但不能自動行車，只有內呼信號響應時才可行車;

10、電梯未平層或運行時，不能手動開門或本層呼梯開門，開門按鈕和關門按鈕也都不起作用。只有電梯平層且停止運行后，開關門按鈕才起作用。

4. 軟件系統(tǒng)設計

自動定向的具體原則就是要遵從先入為主，簡單地講也就是當我們在電梯中選擇的層數(shù)跟指令在不同方向的時候，遵從最先的指令，自動確定運行方向[11]。假設電梯停在N（N=1，2，3，4，5，6）樓，M樓有信號，Y>N時，電梯上行;Y

轎廂開門、關門要求：電梯到站后，自動開門;無轎廂指令后，5～8s實現(xiàn)轎廂的自動關門;若在延時時間內按下開門/關門按鈕，門將進行開門/關門動作;并且當門關閉動作時，為保證乘客的安全，門間來人會使光電傳感器產(chǎn)生信號，控制系統(tǒng)發(fā)出開門信號。順向截停要求響應最遠反向呼梯要求當有多個層外呼梯指令時，電梯應先順向進行?？浚俚竭_最遠指令層站，依次對符合運行方向的召喚進行逐一?？繎稹?/p>

（1）電梯位置控制

指層控制回路在PLC電梯控制系統(tǒng)中的作用至關重要，該功能可以判定電梯轎廂當前位置，指示轎廂的上行、下行方向。判斷電梯位置程序分析如圖4所示，電梯的位置信號通過傳感器轉換成相應的信號送到寄存器D1中。若電梯在1層，把常數(shù)1賦予D1;若電梯在2層，把常數(shù)2賦予D1;三層、四層同理。

（2）電梯呼叫信號控制

根據(jù)不同的按鈕動作把信號轉換成數(shù)值存入寄存器D0中。該環(huán)節(jié)可以實現(xiàn)轎內及廳外呼叫指令的登記及消除。控制梯形圖如圖1所示;

（3）自動選向控制

電梯上下行控制，需比較呼叫信號D0與位置信號D1的大小，來決定電梯動作。當D0D1，電梯在下，呼叫在上，電梯上行;當D0=D1，電梯在與呼叫在同一位置，可根據(jù)不同的樓層位置驅動自動門進行開關。

（4）電梯平層控制

要想完成電梯的平層該控制，就得經(jīng)過I/O的分配，其中的X24、X25分別對應上、下平層信號。只有當電梯處于平層位置的時候，電動機才能脫離電源并抱閘制動，否則通過程序自動調整位置。

（5）開關門控制

電梯完全平層后，控制電動機的正反轉完全停機，電梯進入自動開關門環(huán)節(jié)，詳見圖2所示。

5.總結

本設計采用S7-200PLC對電梯進行邏輯控制，考慮了電梯的可靠性、可維護性、靈活性、使用壽命以及電梯的開發(fā)周期等方面，設計的控制系統(tǒng)具備樓層指示、呼梯指令登記、選層選向、自動運行和檢修運行等功能，具有集選控制的特點。本設計在實現(xiàn)較高自動化水平的同時，還能確保乘客的安全乘坐以及大大減小了乘坐時間，增加了經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]崔濤.電梯制動器電氣控制及檢驗方法[J].化學工程與裝備，2020（04）： 224-225.

[2]施宇斌.電梯檢驗中控制系統(tǒng)的常見問題分析[J].裝備維修技術， 2020（02）：192.

[3]何偉杰.電梯控制電源回路故障診斷方法研究[J].機電信息，2020（11）： 42-43.