浅谈PLC自动控制系统在电梯中的应用与实践

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摘要：随着经济的迅速发展，高层建筑及超高层建筑是我们身边必不少见的建筑物体，电梯在高层建筑已经成为我们电梯是中比不可少的交通工具，本文介绍了plc电梯控制的特点外，从实践层面详细介绍了PLC的选型、控制系统硬件平台设计和软件设计，以及在此基础上实现电梯控制。然后对控制系统的安装调试做了简单的介绍，具有很强的实用性。

关键词：高层建筑PLC控制系统可编程逻辑控制器 电梯

1 电梯PLC控制系统优点及特点

在电梯控制系统中PLC 是一种用于工业自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式，具有可靠性高、易操作、维修。编程简单、灵活性强等特点。其优点主要体现在以下几个层面：在电梯控制中采用了PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。同时，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，并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。而且当用于群控调配和管理时，显著提高电梯运行效率，更改控制方案时也不需改动硬件接线。

2 PLC选择及系统开发

电梯控制系统硬件由轿厢操纵盘、厅门信号、PLC、变频器、调速系统构成，控制系统结构图如图1所示。

图中变频器只完成调速功能，而逻辑控制部分是由PLC完成的。PLC 负责处理各种信号的逻辑关系，从而向变频器发出起停信号，同时变频器也将本身的工作状态输送给PLC，形成双向联络关系。系统还配置了与电动机同轴连接旋转编码器及PG 卡，完成速度检测及反馈，形成速度闭环和位置闭环。

2.1 硬件设计

任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。电梯控制系统主要包括几个部分：

（1）信号控制系统：电梯信号控制基本由PLC 软件实现。电梯信号控制系统如图1所示，输入到PLC 的控制信号有：运行方式选择（如自动、有/无司机、检修、消防运行方式等）、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信息、旋转编码器、光电脉冲、开关门及限位信号、门区和平层信号等。

（2）电梯控制系统实现的功能：1）一台电机控制上升和下降，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及电梯当前层号指示灯及层楼指令键，警铃风扇及照明按键。4）待客自动开门，当电梯在某层停梯待客时，按下层外召唤按钮，应能自动开门迎客。自动关门待客。当完成全部轿厢内指令，又无层外呼梯信号时，电梯应自动关门在调定时间内自动关闭轿厢照明。5）自动关门与提早关门，在一般情况下，电梯停站4～6 s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。6）按钮开门。在开关过程中或门关闭后，电梯启动前，按下操纵盘上开关按钮，门将打开。7）内指

令记忆、自动定向、呼梯记忆与顺向截停、自动返基站。

（3）电梯操作方式：单台电梯的操作方式有手柄操纵控制、按钮控制、信号控制和集选控制等。在乘客电梯中几乎全部采用集选控制方式。

（4）速度给定曲线：为了满足舒适感，提高运输效率及正确平层要求，电梯的速度给定曲线是一个关键环节。人们对于速度变化的敏感度主要是加速度的变化率，舒适感就意味着要平滑的加速和减速。

（5）减速及平层控制：电梯的工作特点是频繁起制动，为了提高工作效率、改善舒适感，要求电梯能平滑减速至速度为零时，准确平层，即“无速停车抱闸”，不要出现爬行现象或

低速抱闸，即直接停止。

本控制系统是采用VS-616G5 型变频器和三菱FX2N-80MR 型PLC 组成的变频调速电梯控制系统，如图2所示，它由曳引电机、门电机、变频器、可编程控制器PLC 及其他电气元件构成。电梯的调速部分选用高性能的矢量控制变频器，利用光电编码器测量曳引电机的转速，构成闭环矢量控制系统。电路的逻辑部分由PLC 来实现，PLC 接受来自现场的呼叫、转速、楼层、位置等信号。发给调速系统的速度信号、门机的开关门信号、楼层显示及呼叫显示信号。

2.2 软件设计

在电梯控制中，有大量的逻辑信号需要处理，这部分工作是由PLC 来完成的，系统软件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，电梯工作过程又细致分为自检、正常工作、强制工作等3种工作状态。电梯在3种工作状态之间来回切换，构成了完整的电梯工作过程。

系统是集选式控制系统，控制比较复杂，适合采用模块化编程方法，将各个输出信号的属性分类，模块与模块之间的衔接可以用中间寄存器来传递信息。系统软件大致分为：楼层检测电路模块、控制七段数码管显示楼层电路模块、电梯选向电路模块、减速点信号产生电路模块、电梯轿厢开关门电路模块和按钮记忆灯显示电路模块等几大模块。楼层检测电路模块主要是读入楼层编码并将该记忆信号存入对应的中间寄存器，直到楼层改变为此，如图3所示。

3 调试与安装

电梯PLC 程序应在未带载情况下模拟调试好，在接触器等输出状态正确后，再将电机接上，模拟调试完成后，则进行现场安装，安装调试过程是一个比较复杂且耗时间的过程，首先要确定器件型号，还要考虑经济实用及美观问题，接着就要考虑互相干扰的问题，确保无误后，就可以调试了。其大体调试流程为：

（1）单指令运行调试：这是一种最简单的调试方法，检查所设计的程序在完成其最简单的控制功能时是否会发生错误。若各种调试无错误，则再用复杂的方法进行调试。

（2）单层运行调试：单指令运行调试之后，再下来就是单 层调试，以确保程序再多条指令运行时的正确性。

（3）复杂运行调试：此种调试是在呼梯也就是无规律呼梯时看电梯的运行, 这种调试最容易发现一些潜在的开始不易发现的问题。

总之，采用PLC 控制电梯系统，会使得系统性能更加稳定，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，能达到绿色、节能的要求。如果和上位计算机建立通信，则可以进行实时监控。