五层双部并联电梯的PLC设计

王红

山东金光集团，山东德州经济开发区 253000

前言

由于经济的快速发展和生产生活的需要，城市高层建筑如雨后春笋般拔地而起。与此相应，电梯作为一种可以垂直升降运输的工具也得到迅猛的发展。作为目前电梯主要的控制方式，PLC控制系统具有运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点，备受人们重视，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式。一般来说，电梯都是单部控制，但是随着高层越来越多，一部电梯明显不够用，因此，出现了多部电梯并联控制，而且应用越来越广泛。

1 电梯的拖动与控制原理

目前，常用电梯拖动大多为交流拖动。交流调速的方法很多，在电梯领域里应用较为广泛的有交流变极调速、交流调压调速以及变压变频调速。

交流变极调速是通过改变电机定子极对数来达到调速目的；交流调压调速是通过改变定子电压来实现；变压变频调速（VVVF）是目前电梯拖动中应用最为普及的拖动技术。目前电梯中所用的变压变频调速器大多是交-直-交电压源变频器；只有同时改变交流电动机电源的电压和频率，才能保证磁通φm基本保持不变；通过脉宽调制技术（PWM）来实现VVVF控制是通过改变矩形脉冲的宽度来控制逆变器输出交流基波电压的幅值，通过改变调制周期来控制逆变器的输出频率。

随着计算机技术在工业控制系统中的广泛应用，由可编程控制器（PLC）取代继电器而构成的电梯控制系统开始大量涌现。通过PLC可以实现由继电器实现的逻辑控制功能，而且最主要的是PLC的“可编程”功能，使得当改变电梯的控制功能时，只要更改程序即可，而不需要像继电器控制系统那样改变硬件和接线。与继电器电梯控制系统相比，PLC控制系统可靠性提高、故障率下降、维修方便、噪声降低。

2 运行方案设计

电梯PLC的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。主要硬件由轿厢、开门机构、曳引机构、控制系统等组成。此处仅列出单部电梯系统结构框图，对于双部电梯只要把A部、B部同时连接到同一个PLC上即可。

对于双部电梯来讲，控制功能包括：上电启动状态的设置，空闲状态的设置，先到先行设置，A梯与B梯同向(同时向上)，A梯与B梯同向(同时向下)，A与B异向(A上、B下)，A与B异向(A下、B上)，A无呼梯信号与B有呼梯且向上，A无呼梯信号与B有呼梯且向下，B无呼梯信号与A有呼梯且向上，B无呼梯信号与A有呼梯且向下。

上电启动状态的设置是指PLC上电启动后，A梯下到一层作为基梯，在一层待命；B梯上升至五层作为自由梯，在五层待命。

空闲状态的设置是指空闲情况下，一台梯（A梯）在底层待命，另一台梯（B梯）停留在最后停靠的层楼，此梯常称自由梯或称忙梯。某层有召唤信号，则忙梯立即定向运行去接某层的客人。

3 硬件电路及电梯控制系统程序设计

3.1 电梯曳引电机及门电机电路图

根据设计要求，本次设计的A梯电气控制系统主回路原理图如图1所示，B梯与此类似。图中M1，M2为曳引电机和门电机，交流接触器KM1~KM4通过控制两台电动机的运行来控制轿厢和厅门，从而进行对电梯的控制。

图1 电气控制系统主回路原理图

图2 双部电梯存在一电梯空闲时的控制

3.2 PLC中I/O分配

根据电梯的层站数、梯型、控制方式、应用场所及具体控制要求，计算出PLC的输入信号与输出信号的数量。

现场输入信号。电梯作为一种多层站、长距离运行的大型运输设备，在井道、厅外及轿厢内有大量的信号要通过输入接口送入PLC，现以双部五层电梯电梯为对象分析其I/O信号。

3.3 模块设计举例

并联调度原则是保证两台并联的电梯能够自动分配响应电梯的召唤信号，调度运行达到提高运行效率，节约能源的目的。明白了单梯运行的基本原则之后，加上一定的并联调度规则，就可实现电梯的并联控制。

这里以空闲情况下，一台梯（A梯）在底层待命，另一台梯（B梯）停留在最后停靠的层楼为例设计该控制模块。某层有召唤信号，则忙梯立即定向运行去接某层的客人。设计程序如图2。

4 总结

本文以双部五层电梯为对象，研究了基于PLC的双电梯并联控制系统，文中主要讨论研究了PLC控制部分，分析了双电梯并联控制系统的总体要求,确定了电梯控制系统的基本功能,在此基础上,依据电梯的控制原理进行了PLC的I/O分配。对多层电梯的控制具有一定的启发意义。

[1]孟少凯,尚贵林,张存荣. 电梯技术与工程务实[M]. 北京.宇航出版社,2002: 6～7

[2]叶安丽. 电梯技术基础[M]. 北京.中国电力出版社, 2004:17～34, 144～145