电梯控制系统设计探讨
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关键词：电梯上下行；启停；自动和手动；PLC
引言
由于电梯的便捷性，在地铁站、火车站、飞机场、商场以及学校医院等人流密集的地方电梯的使用越来越广泛，电梯使用的安全性和方便性就显得越来越重要。传统电梯控制系统使用继电器触发，存在着体积大，可靠性差等缺点。而PLC在工业控制方面具有较大优势，它性能稳定，编程方便，易于安装，维护便捷［1］。因此，本设计使用PLC作为控制核心，对电梯系统进行控制。电路主要包括输入信号电路和响应电路。系统主要功能是控制电梯按照外部输入的指示信号要求，从一个楼层抵达另一个楼层。响应部分由电梯上下行模块和电梯开关门模块组成。通过优化电梯控制系统的程序提高运行效率，当故障发生时PLC本身的自诊断功能可以及时采取措施从而保证电梯运行安全［2］。
1系统总体设计
系统主要围绕电梯对PLC的输入信号和输出信号两个部分进行设计。输入信号由指令信号、呼梯信号和位置信号组成。输出信号由开关门信号、电梯上下行信号和指示灯信号组成。指令信号为在电梯内部进行楼层选择。呼梯信号表示乘客在电梯外部进行呼叫电梯。位置信号则是表示电梯的位置是否在本层。开关门信号包括电梯到达楼层后自动开关门以及在内部进行手动开关门。上下行信号和指示灯信号则根据指令信号和呼梯信号进行处理。系统设计框图如图1所示。
2系统硬件设计
主控制系统选用西门子S7-200PLC。乘客通过触摸屏或按键开关将位置信息、指令信息和呼叫信息输入到PLC，PLC控制电梯执行相应动作。PLC外部接线图如图2所示。本设计选用PLC22个输入端口和24个输出端口，其中，I0.0和I0.1分别为电梯开门和关门信号的控制端口；I0.2、I0.3、I0.4、I0.5、I0.6、I0.7、I1.0、I1.1是电梯外部呼叫信号的控制端口；I1.2、I1.3、I1.4、I1.5、I1.6是电梯内部呼叫信号的控制端口；I1.7和I2.0分别为开关门限位开关的控制端口；I2.1、I2.2、I2.3、I2.4、I2.5、I2.6是每层楼的平层限位信号的控制端口。输出信号部分与PLC的24个输出端口相连接，其中，Q0.0控制开门电机，Q0.1控制关门电机；Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6分别控制电梯到达一楼至五楼时的指示灯信号；Q0.7、Q1.0、Q1.1、Q1.2、Q1.3、Q1.4、Q1.5、Q1.6、Q1.7分别控制一楼至五楼外部选择上行和下行的指示灯信号；Q2.0、Q2.1、Q2.2、Q2.3、Q2.4分别控制电梯内部选择一楼至五楼的指示灯信号；Q2.7是控制电梯上行时阻止其下行的互锁信号；Q3.0是控制电梯下行时阻止其上行的互锁信号［3］。
3系统软件设计
系统软件部分由电梯的上下行控制、停车制动、电梯的手动开关门和自动开关门、呼叫信号的产生与消失等主要动作组成。电梯上行下行动作是在任意层呼叫时，判断电梯此刻是在该层上方还是下方，然后选择上行动作Q2.5或下行动作Q2.6。控制电梯上行或是下行即改变电机的正转和反转。电梯的启动制动动作是当电梯经过目标检测点时电梯开始减速并停车。一共有五个检测点。电梯的开关门动作分为自动开关门和手动开关门，自动开关门即开门定时5s后自动关门，需要在程序里加入一个延时定时器；手动开关门是在自动开关门程序中嵌套一个中断程序。电梯开关门程序如图3所示。楼层信号的产生与消除模块是将信号读入楼层信息，然后放入继电器中。当楼层信息改变时将该信号显示出来。如当检测到电梯到达某个楼层时传感器将信号输入到PLC中，PLC再将相应的信号输送到电梯中，从而使指示灯亮起；当电梯离开该楼层时，传感器信号中断，从而指示灯熄灭。电梯控制系统有一定的复杂性，进行程序设计过程中使用模块化的思想优化程序。在PLC与电脑联机并且程序已经下载到PLC后，用STEP7-Micro/WIN软件的程序状态监控功能，可观察程序的运行状态，以便修改程序［4-5］。顺序功能图如图4所示。
4结语
现代社会生活工作节奏加快，人们对电梯的运行效率和运行安全性要求很高。本设计选用西门子PLC对电梯的上下行、电梯启停、自动和手动开关门等功能进行优化设计。经测试，系统运行稳定，响应速度快，可操作性强。该系统电路简单，操作方便，能够有效增强电梯运行的安全性能，减少电梯故障的发生，具有较好的应用前景。
参考文献
[1]张文军.基于PLC的电梯控制系统的设计与研究[J].现代电子技术,2012(23):161-163.
[2]赵凯.基于PLC的电梯控制系统的研究[D].青岛：山东科技大学,2012.
[3]石云.基于PLC的电梯控制系统的设计与实现[J].工业控制计算机,2009(04):5-6.
[4]芦艳芳,朱贵宪.基于PLC的电梯控制系统设计[J].煤炭技术,2011(08):53-55.
[5]许少衡,张廷锋,莫文贞.基于PLC电梯控制系统设计的创新实验[J].中国现代教育装备,2011(03):127-129.
作者：陈家茜 喻伟闯 钱楷 周鑫 刘世焯 彭文章 单位：湖北民族学院信息工程学院 湖北民族学院科技学院