浅谈PLC电梯系统的机电一体化技术

张华明　佟非

摘 要：PLC是集自动化技术、计算机技术、通信技术为一体的新型工业自动控制装置，具有较好的可编程性和抗干扰性。它既可以用于传统机械产品的一体化改造，又可以应用于进行生产过程控制。就PLC在电梯控制系统的应用而言，它可以在尽量减少硬件改动的同时，实现较为稳定的使驱动设备及相关装置实现电流、位移和速度方面的全面控制。为电梯的精细化控制提供了技术支持与改进空间。

关键词：PLC电梯系统；电梯技术；一体化技术；控制系统

PLC是集自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置，具有较好的可编程性和抗干扰性。它既可以用于传统机械产品的一体化改造，又可以应用于进行生产过程控制。[1]就PLC在电梯控制系统的应用而言，它可以在尽量减少硬件改动的同时，实现较为稳定的使驱动设备及相关装置实现电流、位移和速度方面的全面控制。接下来，文章从电梯的电气控制系统和PLC电梯系统的一体化技术等方面来对其进行介绍与分析。

1 电梯的电气控制系统

1.1 电梯系统中的升降机械装置组

在电梯系统中，电梯轿厢连接的钢丝绳通过一系列静、动滑轮组，曳引轮与对重相连接，并分布于曳引轮的两侧，通过轮与钢丝绳间的摩擦力进行升降运动。按其功能不同可以分为：导向系统、曳引系统、轿厢门系统、平衡系统、引导系统等子系统以及机械安全保护装置系统。

1.2 电梯系统的电气装置组

目前市面上的电梯大多数是电力驱动牵引绳牵引结构的电梯。其电气装置主要由控制柜、曳引电动机、门电机、减速器、制动器及各种限位开关组成。以这种电梯为例，将其电气控制系统可分为：司机操作系统、集选控制系统、下行集选、独立操作系统、特别楼层优选控制系统等分支操作电气系统。接下来，就对这几项系统分别作以简介。

1.2.1 集选控制系统

集选控制系统是将电梯系统中的轿厢内指令与电梯外召唤等信号集中起来，并进行综合分析处理的高度自动控制系统。通过集选控制系统可以实现停站延时自动关门起动运行、对厅外召唤登记、对同向轿厢运行指令逐一应答、轿厢运行指令等轿厢动作的控制。

1.2.2 故障检测系统

故障检测系统可以将电梯系统的故障记录储存在微机内存中，通常可存入8至20条故障信息，同时系统可以用数码代号来显示故障性质并对故障进行计数，当故障数量达到一定值时，使电梯可以停止运行，提醒工作人员进行检修。当故障排除后，需清除内存故障记录，使电梯安全运行。

1.2.3 停电时紧急操作系统

通过设置停电时紧急操作系统，可以使电梯在电网停电时自动开启备用电源，并将电梯运行到指定楼层后待机。

2 PLC电梯系统的一体化技术

2.1 PLC与电梯控制

PLC是一种采用巡回扫描方式进行各项任务分时处理的专用型计算机。通过PLC对电梯进行控制，需要有一系列的专项控制系统，通过系统带动設备动作，属于无触点运行，使用次数没有限制。

电梯系统通过使用PLC编程，可以为编程人员提供较为完整的编程语言来完善电梯在实际环境和操作过程中的不同要求。PLC 为编程者提供了顺序功能、功能块图、指令表和结构文本等文本编程语言及梯形图等图形编程语言。编程人员可通过编程软件Step来进行编程，为电梯系统中相关的通讯处理器和功能模板的相关参数赋值，形成功能强制处理和多处理器模式，进行全局数据通讯。

2.2 电梯PLC控制方式

使用PLC对电梯进行控制，主要是通过其输出输入的即运行状态和停止状态进行控制，对于其运行状态控制有上行、下行、停车之分，同时要兼顾相应的指示灯变化控制。为了使输出指令及时地响应，编出的程序需要不断的重复执行，直到接到工作状态的变化后，进行工作状态执行模式，以适应可能随时变化的输入指令。[2]

2.3 PLC电梯系统的控制技术

PLC可以执行多种电梯系统中需要进行处理的问题，主要有对电梯指令、召唤的处理，对选向功能的处理，对楼层信号的处理和对选层功能的处理。文章主要对其脉冲选层功能的实现做以简述。

2.3.1 脉冲选层功能的脉冲来源及传递

脉冲选层通过端子的计数脉冲线，通过高速计数器，对井道高度的脉冲计数，以实现对电梯的位移控制。由于电梯系统的曳动系统使用的主要为三相交流电源、变频器、接触器和驱动电机构成，旋转编码器与电动机同轴连接，随之产生两相输出脉冲。在输出的脉冲进入变频器后，在软件程序的识别下形成速度反馈，从而形成有效的速度闭环控制。在这个闭环中，变频器可以对旋转编码器发出的脉冲进行分频，并形成可以同电梯位移及电机转数有函数相关的脉冲数，以使PLC的高速计数器可以对其脉冲计数，并按照系统要求的不同分别进行计数，并形成指令的集成与传输。

2.3.2 脉冲选层功能的脉冲处理方法

由于电梯系统在动作过程中，输出的脉冲次数相当多，容易造成计数负荷过大，计数混乱的现象。因此，为了解决这个问题，我们需要对输出的脉冲在进入高速计数器前进行处理，以满足其正常工作负荷。通常情况下，高速计数器为16位，其响应速度一般为5KHz，因此需将输出的脉冲通过分频器控制在这个频率范围内，以保证其正常工作。

2.3.3 脉冲选层功能的防乱层技术

脉冲选层功能的防乱层措施主要体现在采用相对坐标进行计数，当电梯从一个平层点开始计数到下一个平层点为止时，其高速计数器随之复位。在电梯运动的过程中，每经过一平层，其层高对应的脉冲值开始减计数，直到其高速计数器的累计值与设定值相同后，发出中断信号，进行换速。[3]在此基础上，为达到防乱层还需要将编程时程序中自学习的层高脉冲数同步为累计层高脉冲数，并设置预警脉冲数，以使平层开门前层显对应的累计层高脉冲数与实际运行的累计层高脉冲数进行比对，当比对结果超过设置的预警脉冲数时，发出中断信号，并发出自动返回基站的指令，使其自动校正层高。

通过以上对电梯电气控制系统、PLC在电梯系统的应用及PLC电梯系统的控制技术的介绍，使人们对PLC在电梯系统中的应用有了更深一步的了解，也使人们看到了这个方向上更深远的发展。希望可以通过文章的简介，可以为技术人员提供改进方向和研究深度，共同推进我国PLC电梯系统的发展与进步。

参考文献

[1]张汉达，王锡仲，朱学莉.现代电梯控制技术[M].黑龙江：哈尔滨工业大学出版，2001，3.

[2]朱德文，杨祯山，张筠莉.智能控制电梯控制系统[M].北京：中国电力出版社，2005.

[3]陈金华，等.可编程序控制器（PC）应用技术[M].北京：电子工业出版社，1995.