基于PLC的电梯控制系统的研究

梅桂静 卢艳楠 王树宝 岳立喜

摘要：PLC控制系统由于运行可靠，使用维修方便，抗干扰强，设计和调试周期短等，已成为电梯控制系统中常用方式。本设计基于PLC和变频器实现电梯常规控制的基础上，利用旋转编码器发出的脉冲信号构成位置反馈，连在电梯电机轴头的旋转编码器用来检测电梯的运行速度和运行方向，实现电梯精确位移控制。

关键词：PLC 电梯控制系统 硬件设计 软件设计

1 硬件设计

1.1 电梯系统结构框及其工作原理

工作原理：本设计选用安川VS616-G5变频器、三菱FX2N PLC控制系统进行研究。PLC接收井道的信号和变频器分频发出的脉冲，根据轿厢所处的位置变换楼层，电梯运行时编码器将电梯的实际运行速度反馈给变频器，变频器将实际速度与变频器内部的给定速度相比较，从而调节变频器的输出频率及电压，使电梯的实际速度跟随变频器内部的给定速度，达到调节电梯速度的目的。

1.2 安全回路设计

安全回路设计：KTT-停机开关，KTJ-安全窗开关，KXJ-安全钳开关，ZT-轿顶停止开关，KDT-底坑停止开关，JHK-轿厢侧缓冲器开关，DHK-对重侧缓冲器开关，KSB-限速器断绳开关，7KW-下极限开关，8KW-上极

限开关，KSV-超速保护开关，KFS-机房停止开关，JXW-

相序继电器，KMJ-轿门开关，（1-n）KMT-厅门开关，INV-变频器，JCZ-电子称重装置，GM-光幕装置，

JSQ-计数器，KM1-电源接触器，KM2-运行接触器，

KM3-抱闸继电器，KM4-门锁继电器，KM5-节能继电

器，KM6-启动继电器。

只有当KTT、KTJ、KXJ、ZT、KDT、JHK、DHK、KSB、7KW、

8KW、KSV、KFS、JXW全部吸合時，KM1才得电。当所有的厅门及轿门全部关好时，电梯才能运行。如果停电，应急电源工作，使不在平层位置停止的电梯驶往最近层，开门后停止电梯使用。

1.3 门电路设计

门电路设计：MJ-前门门机，MJ1-后门门机，KM7-前门开门继电器，KM8-前门关门继电器，KM9-后门开门继电器，KM10-后门关门继电器。当KM7、KM8吸合时前门门机MJ得电，前门吸合或打开。MJ1与MJ分析相似。

1.4 照明电源设计

照明电源电路设计：ZK-照明电源开关，RD1-2-熔断器，KZM-轿内照明开关，KFA-轿内风扇开关，KDD-轿顶照明开关，KDM-底坑照明开关，KJD-井道照明开关，AJ-警铃按钮，D1-轿内照明灯，D2-轿内节能照明灯，D3-轿顶照明灯，D4-底坑照明灯，D5-井道照明灯，D6-应急照明灯，FS-轿内风扇，JL-警铃，YP-应急电源。

从三相电源中取一相即AC220V作为照明电路的电源，不用控制回路提供电源，因为当控制回路断电时，应保证照明回路能够正常工作。

1.5 控制电路设计

控制电路设计：PLC-可编程控制器，YMQ-平层开关，GM-光幕装置，KGB-安全触板开关，KM4-门锁继电器，INV-变频器，KSJ-司机自动转换开关，KXF-消防开关，KTT-停机开关，1KW-向下多层强迫减速开关，2KW-向上多层强迫减速开关，3KW-向下单层强迫减速开关，4KW-向上单层强迫减速开关，5KW-向下端站限位开关，6KW-向上端站限位开关，AKM-开门按钮，AGM-关门按钮，KGT-满载开关，ZGT-超载开关，JCZ-电子称重装置，KTS-调试开关，KM6-启动继电器，KQH-前后门开关，KAD-轿顶检修开关，KAG-机房检修开关，KAN-轿内检修开关，ADS-轿顶向上按钮，ADX-轿顶向下开关，AGS-机房向上按钮，AGX-机房向下按钮，ANS-轿内向上按钮，ANX-轿内向下按钮。通过外部的开关动作控制PLC的输入继电器动作，PLC根据这些外部信号执行内部程序控制变频器进而控制轿厢工作。

1.6 层楼显示设计

层楼显示电路设计：

DL-蜂鸣器，DGT-超载指示灯，YM-译码器。

PLC输出端与七段数码管相连，由PLC软件进行七段译码，驱动数码管显示层楼数。

1.7 指令登记

在指令登记电路中，A1N-A4N-轿内指令按钮 ，A1S-A3S-向上召唤按钮，A2X-A4X-向下召唤按钮，D1N-D4N-轿内指令灯，D1S-D3S-向上召唤指示灯，D2X-D4X-向下召唤指示灯，PLC可编程控制器。

乘客按下轿内指令按钮，轿内指令灯点亮进行选层，PLC根据乘客所选的控制电梯上行或下行，当上行时向上召唤指示灯亮，反之，向下召唤指示灯亮。电梯每到所选的楼层实现自动消号。

2 系统软件设计

2.1 PLC I/O选择 所选PLC取决于控制系统对输入，输出点的需求量和控制过程的难易程度。系统的输入点有34个，I/O点数为34/34，可编程控制器FX2N的CPU226输入，输出点数为64/64，足以满足要求。

2.2 程序设计 程序结构见图2。

2.3 楼层计数

楼层计数器（CNT46）为一双向计数器。系统通过相对计数方式记录层数。运行前，通过自学习方式对相应楼层高度脉冲数进行测试，对应四层电梯分别存入三个内存单元DM06∽DM8，电梯运行时到达各层的楼层计数点时，按照运行方向加1或减1来计算层数。

2.4 选层、召唤及定向系统

电梯楼层数用n表示。按下电梯轿厢内选层按钮后指示灯亮，说明电梯停靠在该层；当厅外有人呼梯，按下厅门外召唤按钮时轿厢内和厅门外的指示灯会亮起，同时蜂鸣器响，此时电梯控制系统会根据选层信号及层站信号设定电梯运行方向，指挥电梯上行或下行。

2.5 开关门系统

电梯停层后门应自动打开，按下轿厢内操纵盘上开门按钮或一楼厅门电锁转向开门方向，均应有开门信号，开门接触器KMC动作，开门完成信号由轿门上限位开关发出，开门完成后，KMC应断电复位，关门信号由轿厢内操纵盘上关门按钮或一楼厅门电锁发出，关门接触器GMC动作，关门完成信号由轿门上关门限位开关发出，GMC继电器复位，电梯在运行过程中应切断开门回路，以确保安全运行。

2.6 起动、换速控制系统

当设置在各门上的关门到位行程开关均被压合后，产生一门联锁信号，表明各楼层门均已关好，电梯若已定向，则上行接触器SC或下行接触器XC动作，抱闸线圈通电，开闸，电梯开始起动，待起动过程结束，电梯进入匀速运行阶段。

3 结论

本文采用三菱FX2N-128C可编程控制器设计电梯的控制系统完成电梯的轿内指令、厅外召唤指令、楼层位置指示、平层换速控制、开门控制等控制任务。实践证明， 逻辑控制部分用可编程控制器（PLC）取代了传统的继电器控制，提高了系统的可靠性，降低了故障率，节省了控制柜的空间，增加了控制功能。同时，PLC的所有输入、输出电都有发光二极管指示，便于判断故障，利于调试和维修。

参考文献：

[1]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2]路林吉.可编程序控制器原理及应用[M].北京：清华大学出版社，2002.

[3]陈在平，赵相宾.可编程序控制器技术与应用系统设计[M].北京：机械工业出版社，2002.

[4]郭宗仁.可编程序控制器应用系统设计及通信网络技术[M].北京：人民邮电出版社，2002.

[5]徐德，孙同景.可编程控制器（PLC）技术应用[M].山东：山东科技出版社，2000.

[6]廖常初等.PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2001.