电梯控制系统中PLC的应用设计研究金俊

电梯控制系统中PLC的应用设计研究金俊

金俊

(浙江省特种设备科学研究院浙江杭州310012)

摘要：随着我国城市规模的不断扩大，高层建筑已经成为了城市发展过程中的重要标志。电梯作为高层建筑进行运输的重要工具，其质量如何直接会影响到住户的日常生活。传统的电梯系统主要是以继电器、卫星计算机进行控制，这些控制系统的接线较为复杂，而且故障率比较高，可靠性较差。本文就对电梯控制系统中PLC的应用设计进行研究。

关键词：电梯控制系统;PLC;继电器设计;微型计算机设计

随着我国高层建筑的逐渐普及，电梯控制系统也获得了快速发展，相关设计也在不断的进行完善和优化，更新换代的速度非常快。最开始是用由继电器组成的顺序控制系统来实现对电梯系统的控制，但是在这个系统中慢慢暴露出了很多问题，急需进行优化升级。随着继电器控制系统的发展，微机控制系统出现了，其优点就是智能控制性能更佳，缺点就是没有良好的抗干扰能力，在系统设计上也比较复杂，种种原因使得微机控制系统没有得到广泛应用。从20世纪90年代开始，PLC作为一种顺序逻辑控系统逐渐发展起来，后来在电梯控制系统中得到了广泛引用。目前PLC技术还在发展，其在电梯系统运行中发挥着不可磨灭的作用。

1、PLC可编程器件

PLC是ProgramLogicController的缩写，是一种可编程器件，在工业控制系统中被广泛应用，根据其主要功能主要体现在以下几方面的应用。第一，顺序控制。PLC可编程器件替代了传统的继电器装置，在顺序控制上具有灵活多变、稳定可靠的有点，在目前新型的数据机床、电梯控制系统以及装配生产流水线过程中被广泛应用。第二，过程控制。PLC可编程器件配备相关设备构成完成的控制系统，自身携带了很多A/D、D/A的器件，轻松实现温度、压力、湿度、流量等工业生产工程中的传感器和控制器，从而对各个过程中的连续参数变化进行感应和控制。第三，数据处理。PLC可编程器件配备的系统中有完成的四则运算指令，能够构建完成的监控系统，能够很容易实现工业生产过程中的伺服电机或步进电机的灵活有效的控制。PLC可编程器件根据环境和需求不同，有很多型号，但是其基本功能和构成是相同的，都是以微处理器为控制核心，依赖其他相关电路实现控制系统。一般的，PLC可编程器件最基本结构包括中央处理器CPU、存储器、I/O设备。其中，CPU是实现指令解读和运算的核心部件，它能够从内存中读取相关的数据从而获取外部装置目前的状态，并通过计算分析来生成相应的控制数据，从而完成相应指令操作，控制相应的输出设备，同时CPU还能够对外部的设备的突然请求进行相应，来满足特殊情况的处理。存储器包括两部分，ROM和RAM，其中ROM是生产长假存放到相应的设备驱动程序，包括系统管理、监控以及用户程序编译等基本程序，而RAM则存放用户自己的程序代码和数，实现用户对PLC的编程控制。I/O是PLC的输入/输出接口，是实现人机交互的关键设备，在工业生产过程中，输入设备能够将工业生产过程中的各种信息或状态，如按钮信息、继电器触点、开关或传感器数据等读取到内存中，输出设备则是PLC的CPU对相应电路的数据的改变，如指示灯、接触器、继电器等，通过I/O设备实现了PLC系统与人类的信息交互。

2、PLC电梯控制系统的主要功能以及工作原理

（1）PLC电梯控制系统的主要功能。如果电梯设置有基站，电梯再将所有的指令完成以后，会自动返回到基站，然后停机待客，即为自动返基站功能；如果轿厢中操纵盘显示电梯位置相比选层指令来说处于不同的方向，电梯可以根据所记忆的先后顺序，自行确定所运行的方向，即自动定向功能；在电梯门关闭以后或者是开门的过程中，在起动电梯以前，如果想要打开电梯门，只需在操纵盘中按下开关按钮，即为按钮开门功能；电梯通常在停站4-6s就能完全实现自动关门，如果在超时的时间之内将关门按钮按下，电梯门就能提前实行关门指令，即提早关门功能与自动关门功能；一台具有同一功率电动机在对轿厢的下降与上升进行控制的过程中，在各层间均设有下呼叫开关与上呼叫开关；如果电梯将轿厢内的所有指令完成，并且又受到层外的任何呼叫信号，轿厢可以实现自动关门，并且根据预先所调定好的时间，将轿厢中的通风以及照明设备等自动关闭，即自动关门待客；在某一层电梯停梯待客时，在外层按下召唤按钮以后，就能实现自动开门迎客，即待客自动开门功能；在电梯轿厢中如果同时有不同的选层指令出现，电梯应该在所调定的时间之内能够实现自动运行，并且按照先后顺序自动将门停靠；电梯在运行的过程中，可以根据记忆层之外的呼梯指令，能自动地对与运行方向相符合的召唤逐一地进行停靠应答。（2）PLC电梯控制系统工作原理。电梯控制系统主要是通过随机逻辑进行控制的，在运行的过程中电梯的不同输入信号的出现是随机的，也就是不能确定信号何时会出现，其主要的控制作用是经输入接口将内指令、外指令以及光脉冲等信号传输至PLC主机中，通过PLC主机有关软件，对不同逻辑信号进行处理与逻辑的运算，然后再经过输出接口将指令信号发出，进而使拖动控制系统与门机的实际运行需要得到满足。

3、系统的软件开发

3.1运用优先级的队列

按照电梯所处的位置进行电梯的运行，在整个编程体系中，运用了三个优先级的队列，即上行优先级和次优先级，下行优先级和次优先级队列。当上行优先级队列给电梯一个向上的运行方向的时候，那么电梯所在的地方之上的楼层，都将会朝着上方发出运行的信号，这个信号就是相对应的楼层中的脉冲数所进行的信息传递。在电梯运行的过程中，控制系统中永远会排列着这四个优先级的队列。给电梯的逻辑控制奠定了基础。

3.2运用先进先出队列

按照电梯所要运行的方位，把同一方向的优先级队列中的非零单元进行寄存，当通过先进先出的队列发出指令之后，并把首个单元数据传输到寄存器当中。

3.3运用随机逻辑控制的方式

每当电梯在运行的过程中，在靠近某一楼层的时候需要减速的时候，就要判定出楼层的呼叫信号，我们将寄存器出现的脉冲数和比较寄存器做对比，倘若出现一样的情况，那么在这个楼层要进行减速。倘若不一样，那么就要将这个寄存器的数据送入到比较寄存器当中，然后将产生的数据保存好，当执行这个楼层的减速停车动作完成好以后，把需要保存的数据重新录入比较寄存器当中，从而有效地实现逻辑控制。运用软件显示体系，运用行程对于楼层进行判断，同时系统会转化出BCD码进行输出，之后再通过硬件接口电路做出显示。针对变频器中的控制，PLC按照随机逻辑进行控制，能够朝着变频器发出正向、反向的运行信号，再由变频器来控制电机，与此同时，如果系统一旦发生故障，PLC向变频器发出信号。

4、系统模拟调试

对电梯的系统结构有了了解之后，在空载的情况下进行电梯的模拟调试，当接触器输出情况完全准确，我们再将电机接入系统后，这样就能够实现很大一部分的作用，比如说，电梯门厅的召唤的能力，对于轿厢内选层的一些作用，以及顺/反向截梯的作用，电梯也可以进行手动开门和关门。

5、结语

通过PLC来控制电梯的运行，大大简化了控制系统的硬件结构，而且因为在程序控制中采用的都是“软接线”方法，在很大程度上提高了系统的灵活性和可靠性。在电梯运行过程中，可能会出现很多的信号输入，在PLC运行初期，成本比传统继电器要高一点，但是后期可以通过节省输入点等方法来降低成本。虽然PLC技术的应用已经很广泛，但是其中仍然存在一些问题，还需要不断进行研究和探索，进一步提高PLC技术在电梯控制系统中的应用。

参考文献:

［1］白晓旭，陈广华，霍凯，等.基于PC-PLC的虚拟电梯控制系统设计［J］.计算机仿真，2017（6）：443-446.

［2］杨勇，马西仃，任国华，等.基于PLC和变频器的电梯控制系统设计［J］.工业仪表与自动化装置，2017（6）：54-57.

［3］李胜多.基于组态王和PLC的电梯控制系统设计［J］.青岛农业大学学报（自然科学版），2017（2）：168-171，175.