PLC在电梯控制中的运用

庞大智

（蒂森电梯有限公司广州分公司，广东 广州 510000）

可编程控制器 (PLC,Program-mable Logic Controller)是以计算机微处理器为基础的工业自动控制装置，随着PLC技术的发展，它的功能越来越完善，也越来越强，被广泛应用于各种工业自动控制装置之中，PLC集三电一体，具有良好的控制精度和可靠性。PLC的生产厂家、型号、种类繁多，不同型号有不同的使用方法和编程语言。

1 PLC应用在电梯控制系统中的优点

为了保证电梯运行既高效节能又安全可靠，必须改进电梯控制方式。根据顺序逻辑控制的需要发展起来的可编程控制器 (PLC)，它是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。可编程控制器（PLC）作为一种工业控制微型计算机，它以其编程方便、操作简单尤其是它的高可靠性等优点，在工业生产过程中得到了广泛的应用。它应用大规模集成电路，微型机技术和通讯技术的发展成果，逐步形成了具有多种优点和微型，中型，大型，超大型等各种规格的系列产品，应用于从继电器控制系统到监控计算机之间的许多控制领域。PLC在电梯升降控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。由于PLC具有逻辑运算，计数和定时以及数据输入输出的功能。在电梯升降过程中，各种逻辑开关控制与PLC很好的结合，很好的实现了对升降的控制。因此，可编程控制器（PLC）控制得到广泛使用，采用PLC组成的控制系统可使电梯运行更加安全、方便、舒适，尤其在层数和控制功能较少的场合，采用PLC控制较为有利。

2 电梯PLC的基本结构及工作原理

2.1 电梯PLC的基本结构

PLC是一种专门为工业环境设计的通用控制装置，可以完成大型而复杂的控制任务，以可靠性高、通用性强、体积小、成本低着称，成为工业自动化的技术支柱之一，在工业自动控制领域占有十分重要的地位 。电梯PLC控制系统分两个方面：逻辑控制系统和拖动控制系统。其基本结构图见图1。

逻辑控制系统由PLC软件实现，其功能有轿内指令与厅外召唤的登记和消号、定向选层、顺向截梯、换速、平层、开关门运行等程序控制。拖动控制系统中，电梯当前工作状态的反馈信号直接送给PLC，由PLC向拖动系统发出速度切换、起动、平层等控制信号，目前电梯的拖动方式由原来的直流调速逐渐过渡到了交流调速，PLC控制技术结合交流调速技术已成为现代电梯行业发展的一个趋势。

2.2 电梯PLC的工作原理

电梯PLC有两种工作状态，即运行（RUN）状态和停止（STOP）状态。对电梯的运行状态控制分为：上行，下行，停车以及各个指示灯的控制。为了使PLC的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行1次，而是不断地重复执行，直到PLC停机或切换到STOP工作状态。

3 PLC交流双速电梯控制系统设计

交流双速电梯控制系统不论是按照控制方式还是组成结构的分类，电梯的组成结构都基本相同，主要包括电力拖动系统、导向系统、门系统、电气控制系统、安全保护系统和重量平衡系统。以5层电梯为例，用西门子可编程控制器实现交流双速集选控制电梯。

3.1 PLC选型、硬件系统的配置及I/O点数计算

根据I/O点数和输入、输出类型，考虑I/O点数要保留一定余量，选用目前通用的西门子315-2DP可编程控制器（总共80个输出、输入点）。由于是交流双速电梯需要保留原线路中主回路接触器和门机继电器；考虑安全设计需要，控制部分保留安全回路继电器（急停继电器）和门锁继电器。对5层/5站集选电梯，根据输入信号及输出信号的数量，经过初略计算，输入点数为35点，输出点数为32点，输入、输出信号都是数字量，输出电压220VAC，110VDC，24VDC。

3.2 I/O地址分配及外围接线图

根据选用的的输入、输出点数分配情况及计算I/O点数实际情况，综合分析，画出I/O地址分配及外围接线图。控制系统核心为PLC主机，通过PLC输入接口将信号送入PLC，按PLC存储器中存储的程序进行运算处理，然后经输出接口分别向指层器、召唤指示灯、驱动系统等发出显示信号及控制信号。

3.3 程序设计思路

所设计的电梯模型共有5层，电梯的每一层面均有升降及轿厢所在楼层的指示灯显示；1-5所对应的指示灯表示楼层信号，每一层的楼厅均有输入（分上行和下行）按钮召唤电梯，工作中的电梯主要对各种呼梯信号和当时的运行状态进行综合分析，再确定下一个工作状态，为此它要求具有自动定向、顺向截车、反向保号、外呼记忆、自动开/关门、停梯消号及自动达层等功能。电梯对控制信号的响应要求如下：（1）电梯启动后，轿厢在一楼，若一楼有呼梯信号，则开门。

（2）当有呼梯信号的楼层高于当前楼层时，电梯则上升，反之则下降。

（3）电梯运行时只响应顺向呼梯信号，反之信号只作记忆。

3.4 软件设计流程图

PLC程序设计是电梯控制系统设计成功的关键环节，在设计过程中，一要坚持功能完善、面面俱到的原则，保证电梯安全有效地运行；二要遵循结构简单、易读易改的原则，尽量减少程序量，采用模块化设计，充分利用PLC中的各种指令优化程序，缩短PLC程序扫描时间，保证电梯的精度；三是存在很多不确定的因素，有大量的自锁、互锁关系，因此各个参量之间逻辑关系复杂，这就决定了在电梯的控制系统中，各个逻辑关系判断应占主要部分。

3.5 各个控制回路实现的梯形图及其运行指令

3.5.1 指层控制回路

指层控制线路的功能是指示电梯轿厢目前所在层楼的位置和将要运行的方向。此例中楼层信号是通过安装于每层井道内的感应器及安装在轿顶的隔磁板来实现的。但是，由于获得的楼层信号不连续，因而需要通过程序实现，X33-X55分别为1-5楼的楼层感应器在PLC的输入地址。

3.5.2 电梯的定向选层线路

电梯的定向是在综合考虑电梯的运行方式、轿内指令、厅外召唤及电梯所处楼层的位置的基础上，确定电梯的运行方向。选层是在有轿内指令或厅外召唤信号的情况下，电梯应响应哪个信号；电梯即将到达有轿内指令登记或与电梯运行方向相同的厅外召唤信号的楼层时，发出换速信号。在有司机正常运行状态下，由轿内指令及电梯所处的位置来确定电梯的运行方向；在无司机正常运行状态下，由厅外召唤信号根据电梯所处的位置来参与电梯的定向。程序中M100为PLC内部辅助继电器，代表电梯的上行方向继电器，M101为PLC内部辅助继电器，代表下行方向继电器；X7为有/无司机时开关在PLC输出端的地址。Y23，Y24为上行、下行方向指示灯在PLC输出端的地址。

3.5.3 电梯的开关门运行回路

按照双开门有无司机控制来设计，主要完成电梯的手动开门、无司机状态下的本层开门、电梯运行到达目的层站的自动开门、手动关门、无司机状态下的自动延时关门、基站外启动时的开关门等功能。

结束语

总之，PLC控制系统由于运算性、速度等越来越好、容易扩展、维修方便、抗干扰强、系统稳定、调试周期短等优点，成为了当前电梯控制系统中使用最多的控制方式，当然，电梯控制系统的信号输入点数较多，就初期投入来讲，PLC控制系统比继电器的成本要高，不过可以采用节省输入点的方法解决成本较高的问题。

[1]林瑾.PLC在电梯控制系统中的应用[J].黑龙江科技信息，2009年02期.

[2]连志勇.电梯模型PLC控制系统设计[D].西安建筑科技大学，2005年.