电梯PLC智能控制系统设计

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摘 要：电梯plc智能控制系统的运用使得电梯在运行过程中能严格按照程序指令执行操作，及时监测系统潜在的安全隐患并发出警报。本文分析了PLC智能控制系统的结构原理和相关问题，提出了电梯PLC智能控制系统的设计应用。

关键词：电梯PLC；智能控制系统；设计方案

1.电梯PLC智能控制的主要优点

1.1结构方面

可编程控制器的结构组成较为简单且安装调试工作量较小，操控难度小。PLC不会受到外在条件的限制，适应性比较强，只要保持正常供电则能创建网络。这种结构特点让PLC在电梯控制系统中的运用更加灵活。

1.2传输方面

PLC的数据传输效率较高，接口模块功能强，品种多。由于带宽条件比较稳定，使得系统内部的数据能按照编制好的程序运行，可靠性高，抗干扰能力比较强。

1.3控制方面

控制程序可变，硬件配置方便。在生产工艺流程改变或者生产线设备更新的情况下可通过硬件扩充或少量的改变配置与接线，以及改变内部程序来满足要求，从而避免大量的硬件线路更改与安装工作。在控制方面，可编程控制器不仅能单独控制使用，也可以和其它网络结构互相连接运行。

2.电梯PLC智能控制的原理

现有的电梯PLC智能控制系统主要构成是“模糊控制”，也是智能化系统的核心技术，其原理如图1。

所谓模糊控制，即这种控制不需要很确切地找准被控制对象，也不用创建相应的数字模型，只需根据电梯构造及人员操控经验则可对系统进行调配。利用模糊控制方法除了掌握相关的信息，对内部结构进行协调控制外，还可以对电梯的运行状态详细监测，有助于电梯故障的及时处理，使得电梯内部各部件稳定运行。设计者通过对电梯PLC智能控制系统更新改进之后，在之前的控制程序指令的基础上，增加了PLC装置、操纵盘装置、井道等常用装置，这些条件为智能系统的模糊控制提供了保证。

3.电梯PLC智能控制的应用与设计

电梯PLC智能控制系统主要包括：控制系统模块、信号控制模块、变频调速模块三大块，三个模块紧密联系，电梯PLC智能控制的应用与设计也主要从以上三个方面考虑。

3.1控制系统

在编制PLC操控指令时需采用以数据传输为核心的智能电梯控制系统。这种智能电梯控制系统，包括电梯控制中心、电梯管理模块、楼层控制键盘、功能设备和监控计算机，具体如图2所示。从数据传输结构图可以看出，其PLC智能控制流程包括：

①输入采样阶段。利用PLC电梯管理模块，PLC可以采用扫描方式录入所有输入状态和数据，然后利用处理器对所录入的资料和信息存储。这一功能的实现还需要通讯接口模块的作用。

②程序执行阶段。PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序，根据所获取的信息自动分析电梯所要到达的目的楼层，并运用PLC计算到达目的楼层的精确行程。

③输出刷新阶段。当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段，通过刷新，将所要到达的目的楼层电梯需要运行的行程转换为精确的PLC系统控制信号。

3.2信号控制

电梯智能控制系统的电梯信号均是靠PLC程序完成的。系统程序主流程见图3，其主要运行的程序有：

其主要功能有：

①运行状态程序②保护程序③上下行程序④呼叫信号程序⑤轿厢与厅指层信号程序⑥开关门程序⑦换速程序。

3.3变频调速

变频调速是PLC智能控制系统中为了实现电梯运行转速的调控。图4是电梯速度运行曲线，其中启动和制动阶段是关系到电梯运行舒适度指标的主要阶段。这就要求电梯在启动阶段和制动阶段能平顺减速，在完全停止时能够准确平层。技术的关键是准确发出减速信号，例如在系统的制动段，一方面要对减速度进行控制，另一方面要保证减速平缓，要严格地按电梯运行的速度曲线来控制，以保证平层的精度。为了保证以上要求，应该采取以加速度对时间控制为主，同时根据在每一制动距离上实际转速与理论转速的偏差来修正加速度给定曲线的方法，即在接近层楼面时按距离精确地自动矫正速度给定曲线。如果电梯在日常运行中被其它因素干扰，对电梯上下运行速度会造成较大的变化影响，传感器可及时收获误差值范围，而控制器则能对电梯加以调整控制。[3]

说明：在0～t3时间内电梯加速起动阶段，其中0～t1和t2～t3时间内为抛物线速度曲线，在t1～t2时间内为直线速度曲线；t3～t4时间内为稳速运行阶段；t4～T时间内为减速制动阶段。减速制动阶段速度曲线与加速起动启动阶段对称。

3.4系统设计步骤

3.4.1根据电梯PLC系统需要实现的系统控制目标、系统调速方式、安全系数等的全面分析，对电梯的硬件系统（如接触器、继电器、PLC型号、调速器等）进行总体安排。这种安排需要考虑电梯硬件系统的参数，例如要考虑电梯电动机型号、曳引机功率、传感器型号等。

3.4.2计算PLC的I/O点数。根据电梯层数、控制功能及安全系数，可以计算出控制系统的输入及输出信号的个数，这里要强调的是，要同时计算输入输出信号是模拟量还是数字量，然后根据计算结果将各输入输出量的电压类型、等级大小、数量多少分类。

3.4.3根据内存利用率、开关量I/O数量及模拟量I/O总数，结合输入输出类型，选择PLC内存等。

3.4.4控制电路图的设计。设计主电路图―应结合系统控制目标和电梯硬件分布图，合理布置电路图；信号控制电路―根据主电路图和电梯PLC控制系统硬件图，绘制信号控制电路；PLC的I/O电路―根据I/O输入输出点数分配情况及数量，合理分配I/O地址及接线图。

3.4.5梯形图设计。充分利用PLC模块化设计，对各控制功能部分设计梯形图。这样会使结构比较清晰，程序比较简单方便。需要注意的是，PLC控制系统各模块间并不是独立的，各模块间存在相互联系及影响，有些模块间还会有连锁指令。

4.结论

电梯PLC智能控制系统相对于传统的电梯控制系统有着明显的优势，通过使用智能控制方法，能使电梯安全平稳地运行。在设计PLC 智能控制系统的时候，一定要从控制系统、信号控制、变频调速三个方面着手，在安装完成之后也要进行相对应的调试和检测，才能保证安装的安全性。

参考文献：

[1]何峰峰.电梯基本原理及安装维修全书[M].机械工业出版社，2006.

[2]张文修.模糊控制与系统[M].西安.西安交通大学出版社，2004.

[3]谢丽萍.高性能变频调速及其典型控制系统[M].人民邮电出版社，2009.