浅谈PLC电梯控制系统的实现
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摘要：本文论述了plc电梯控制系统的基本结构和软件开发，以及PLC在电梯控制系统中的优势。
关键词：电梯 PLC 节能
引言
随着科学技术的不断发展，城市的高层建筑越来越多，高层建筑的发展必然带来电梯行业的快速发展。人们安全意识和环保意识的增强，对电梯的运行与控制也提出了更高的要求。首先，要保证电梯运行的安全性；其次，电梯的响应、运行速度要快，运行过程中要有更高的舒适度；再次，电梯也要做到绿色环保与节能。
1、PLC在电梯控制系统中的优势
PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，是一种专门的工业控制装置，它具有强大的控制功能和抗干扰能力，具有体积小、可靠性高、易操作、易维修、编程简单等优点，在交通、电力、机械等领域获得了广泛的应用。
传统的电梯控制系统主要采用继电器―接触器进行控制，存在以下缺点：
1）系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大；
2）普通控制电器难实现较复杂的控制功能，技术水平很难提高；
3）电磁机构及触点动作速度慢，机械和电磁惯性大，控制精度很难提高；
4）控制线路复杂，易出现故障，保养维修工作量大，费用高；
5）系统触点繁多，接线复杂，触点容易烧坏磨损，造成接触不良，故障率较高，降低了电梯的可靠性和安全性。
而采用PLC组成的电梯控制系统，可以很好地解决上述问题：
1）采用PLC作为控制器，可用软件实现电梯运行的自动控制，电梯的可靠性能大大提高，同时减少了噪音污染；
2）去掉大部分继电器、接触器，外部线路简化，控制系统结构简单，更改控制方案时不需改动硬件接线；
3）PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能；
4）PLC可进行故障自动检测报警显示，提高运行安全性，并便于检修；
5）用于群控调配和管理，可提高电梯的运行效率，节约能源。
2、PLC电梯控制系统的基本结构
PLC电梯控制系统主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。主要硬件包括PLC主机及扩展器件、机械系统、轿厢操作按钮、层外呼叫按钮、层号指示灯、门机、调速装置与主拖动系统等。系统的控制核心为PLC主机，通过输入口将内、外指令信号及光电脉冲送入PLC，按PLC存储器中存储的程序进行逻辑运算处理，再经过输出口发出指令信号，使拖动和门机控制系统按照指令要求运行。
电梯控制系统可以实现的功能：
1）一台电动机拖动轿厢上升和下降，各层设上、下呼叫开关；
2）电梯到位后，具有手动或自动开门、关门功能；
3）电梯内设有方向指示灯、电梯当前层号指示器及楼层指令按钮，警铃、风扇及照明灯等；
4）当电梯在某层停车待客时，按下层外呼叫按钮，应能自动开门，延时后应自动关门；
5）完成全部轿厢内指令，又无层外呼叫信号时，电梯应自动关门，并在设定时间内自动关闭轿厢照明；
6）一般情况下，电梯停站4-6s应能自动关门，在延时时间内，若按下关门按钮，门将不经延时提前实现关门动作；
7）在电梯启动前，开关过程中或门关闭后，按下操纵盘上开门按钮，门将打开；
8）当轿厢内操纵盘上有多个选层指令时，电梯应能按顺序停靠车门，并能至设定时间，自动确定运行方向；
9）当轿厢内操纵盘上的选层指令相对于电梯位置具有不同的方向时，电梯应能按先后顺序，自动确定运行方向；
10）当电梯完成全部顺向指令后，应能自动换向，应答相反方向的信号；
11）电梯在运行中应能记忆外部呼叫信号，对符合运行方向的呼叫，应能自动逐一停靠应答；
12）当设有基站时，电梯在完成全部指令后，自动驶回基站。
3、系统的软件开发
在电梯控制中，各种信号都需要PLC进行处理，根据运行要求及保护要求由PLC来实现逻辑控制，电梯控制系统由呼叫到响应形成一次工作循环。工作过程又分为自检、正常工作、强制工作等三种状态。电梯在三种工作状态之间来回切换，构成了完整的电梯工作过程。由于电梯的运行是根据楼层和轿厢的呼叫信号、行程信号进行控制的，而楼层和轿厢的呼叫是随机的，因此，应采用随机逻辑控制，即在以顺序逻辑控制实现电梯的基本控制要求的基础上，根据随机的输入信号，以及电梯的相应状态适时地控制电梯的运行。轿厢的位置是由脉冲编码器的脉冲数确定，并送PLC的计数器来进行控制。同时，每层楼设置一个接近开关用于检测楼层信号。
电梯控制系统的软件设计方案：
1）采用优先级队列。根据电梯所处的位置和运行方向，采用了四个优先级队列，即上行优先级队列、上行次优先级队列、下行优先级队列、下行次优先级队列。其中，上行优先级队列为电梯向上运行时，在电梯所处位置以上楼层所发出的向上运行的呼叫信号。控制系统在电梯运行中实时排列的四个优先级队列，为实现随机逻辑控制提供了基础。采用先进先出队列，根据电梯的运行方向，将同向的优先级队列中的非零单元（有呼叫时此单元为非零单元，无呼叫时则此单元为零）送入寄存器队列，利用先进先出读出指令，将第一个单元中的数据送入比较寄存器。
2）采用随机逻辑控制。当电梯以某一运行方向接近某楼层的减速位置时，判别该楼层是否有同向的呼叫信号，如有，将相应的寄存器的脉冲数与比较寄存器进行比较，如相同，则在该楼层减速停车；如果不相同，则将该寄存器数据送入比较寄存器，并将原比较寄存器数据保存。该动作完毕后，将被保存的数据重新送入比较寄存器，以实现随机逻辑控制。
3）采用软件显示。系统利用行程判断楼层，并转化成BCD码输出，通过硬件接口电路用LED显示。
4）对变频器的控制。PLC根据随机逻辑控制的要求，可向变频器发出正向运行、反向运行、减速以及制动信号，再由变频器根据一定的控制规律和控制算法来控制拖动电机。同时，当系统出现故障时，PLC向变频器发出信号。
结束语
采用PLC控制电梯系统，会使系统性能更加稳定，电梯运行更加平稳，使用维护简单，系统的可靠性高,因而具有良好的经济效益，能达到安全可靠、环保节能的要求。
参考文献：
[1]刘爱国.电梯工程技术[M].郑州：河南科学技术出版社，2005.3
[2]刘宏鑫，元建新.提高电梯运行舒适感的有效途径[J].变频器世界，2007.12