電梯控制系統應用與設計探析

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摘要：可編程控制器（PLC）具有較強的可維護性、可靠性，設計架構簡單易懂，因此在程序控制領域得到了廣泛地應用。基于PLC實現電梯控制系統，旨在提高電梯控制系統的高度可控性和運維便捷性，滿足電梯智能控制的工作要求。本文分析了PLC在電梯控制系統設計與實現中的關鍵技術，論證了PLC可以提高電梯控制運行穩定性、動作實時性、持續安全性，具有重要的作用和意義。

關鍵詞：PLC；電梯控制；I/O接口；循環掃描

0.引言

隨著城市化進程的加快，高層建筑不斷增多，電梯作為一種承載、運輸工具，已經在高層建筑使用過程中得到廣泛應用，成為人們日常生活的必須工具。一般地，電梯部署于兩條垂直的導軌之間，采用電力作為提升、下降動力，運輸轎廂裝載的人或物。PLC是一種數字運算操作器，使用多種精良的電子器件集成在一起使用，活動部件比較少，易于運行維護，編程語言較為精簡，出錯率較低，可以提高電梯控制的性能，具有重要的作用和意義。

1.PLC工作原理及應用優勢

PLC作為一種工業控制器，其研發的主要目的是為了能夠替代繼電器控制系統，自身是一個計算機系統，除了具備繼電器控制系統和微型計算機功能之外，還可以利用程序完成操作控制功能，具有較高的自適應性。PLC主要組成內容包括中央處理單元（CPU）、存儲器、I/O接口、電源和編程設備等，這些設備構成了可以構成電梯邏輯控制系統和拖動控制系統，電梯邏輯控制系統可以采用PLC編程實現，該系統主要功能為定向選層、換速、判定轎廂所在位置、開啟轎廂門和關閉轎廂門。與此同時，電梯拖動控制系統可以在運行、工作過程中利用PLC控制系統監測工作狀態，從而確保相關的控制信號準確傳輸和響應。電梯PLC控制系統主要包括兩種工作狀態，分別是運行狀態（RUN）和停止狀態（STOP）。PLC處于STOP工作狀態包括內部處理和通信處理兩個關鍵階段；PLC處于RUN工作狀態時，采用循環掃描的模式進行業務處理。PLC控制系統處理指令可以從第一條指令開始，在無中斷或跳轉控制的情況下，按照程序存儲的地址讀取控制程序和執行每一條命令，直到程序末尾，接著從頭開始掃描，循環重復執行。可編程控制器工作處理階段包括內部處理、通信處理、輸入掃描、執行程序、輸出處理5個內容，掃描周期的長短與用戶程序長短、掃描速度存在關系。

2.PLC在電梯控制系統設計中具有以下幾個方面的優勢

（1）編程簡單，使用非常方便PLC實現電梯控制程序時可以利用梯形圖、功能表圖、布爾助記符、功能模塊圖等符號進行程序描述，具有較強的靈活性、多樣性、可塑性。

（2）PLC接線簡單，通信性較強PLC控制關鍵的設備具有即插即卸的特點，接線操作較為簡單，工作量非常少，I/O輸入輸出均采用標準接口模式，連接外部設備通用性強，用戶界面交互性強，方便電梯控制技術人員開發。

（3）易于安裝，便于運行管理和維護PLC硬件設備體積非常小，并且采用模塊化設計結構，電梯控制系統設計與實現中只需要連接I/O輸入輸出接口，即可實現電梯控制系統數據信號的發送和接收，并且預留的空閑接口能夠便于系統擴展，方便電梯控制系統運行管理時改裝和升級維護。

（4）PLC可靠性高，具有較強的抗干擾能力PLC采用微電子技術，電子器件達到工業級、軍用級，連接線不多，活動部件較少，系統組成簡單，具有較強的可靠性。PLC程序設計語言精簡，編程出錯率較低，具有較強的自適應性和可修改性，同時具有較強的抗震、抗沖擊能力，瞬間斷電也能保持電梯正常運行。

3.基于PLC的電梯控制系統設計

本文根據某住宅小區5層電梯中PLC控制系統設計實例，旨在歸納和研究PLC在電梯控制系統中的關鍵技術。5層電梯PLC控制系統如圖2所示。

（1）PLC控制系統硬件及I/O接入接口配置PLC電梯控制系統工作時，安全性、可靠性、穩定性最為重要，因此控制系統需要擁有門鎖繼電器裝置、急停繼電器裝置，保證電梯突發事故時能夠確保安全，最小化損失。I/O接入口數目適當增多，保留電梯控制系統的可擴展性。5層5站電梯的硬件輸入信號量接口數設置為35點，輸出信號量接口點設置為32點，PLC控制系統的輸出電壓可以設置為220VAC/110VDC。

（2）I/O地址分配及PLC外圍接線方式PLC電梯控制系統I/O接口輸入點和輸出點設置完畢之后，可以按照相關的數目分配I/O地址，設計一個合理的外圍線接入模式。PLC主機是電梯控制系統的核心組成部分，其可以利用輸入接口將信號傳輸至PLC主機，讀取存儲中心的指令數據，完成指令數據運算，將指令處理結果利用輸出接口發送至電梯驅動系統、指層器，發出關鍵的控制信號，完成電梯運行動作控制。

（3）指層控制回路工作指令設計PLC電梯控制系統最為關鍵的功能就是指層控制回路，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。該功能實現需要借助于部署于電梯井、轎廂頂部隔磁板上的傳感器，能夠準確地感知電梯轎廂狀態，并且將信號發送至顯示板和PLC控制系統。

（4）定向選層線路指令設計選層是PLC控制系統的一個關鍵功能，PLC控制系統發出廳外召喚指令或轎內指令，電梯動力裝置可以根據指令完成關聯操作。電梯正常工作且有人控制時，轎內指令可以控制電梯裝置上行/下行方向，判斷轎廂實時位置；無人控制時，可以按照廳外召喚指令判定轎廂位置，確定電梯轎廂的上行/下行方向。

（5）電梯開門、關門運行回路設計5層電梯采用雙開門模式，電梯運行不存在司機控制，因此電梯開門、關門運行回路的主要功能是完成電梯轎廂手動式開門、當前層開門、目的樓層自動開門/手動開門、自動延時關門等。

結語

隨著電子元器件的持續改進，PLC控制系統功能越來越完善，已經在多個領域取得了顯著的應用成效。電梯控制系統采用PLC技術，可以采用軟件編程實現電梯控制功能，精簡大部分繼電接觸器，簡化電梯控制系統結構和外部線路接入數量，實現一個復雜的電梯控制系統，完成電梯運行時自動化的系統檢測、報警功能，提高電梯運行的可靠性、穩定性、安全性。

參考文獻

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作者：劉曉雅 單位：廣東省佛山南海技師學院