基于PLC的电梯控制系统设计与研究

吴浩

摘 要 电梯是现代生活、工作中一种非常重要的工具。本文首先对电梯控制系统的组成部分进行了简单的介绍，然后分析了电梯运行的工作原理及功能要求，根据功能的要求，相应地设计出了电梯的硬件与软件程序，最后用仿真软件GX simulator 6.0对设计程序进行了仿真实验，仿真实验结果表明：该程序能够较好地满足电梯的稳定运行的要求。

關键词 电梯；PLC；控制系统；设计；研究

中图分类号 TP2 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）07-0019-02

1 电梯控制系统的组成

电梯控制系统主要可分为两部分，即：可编程的逻辑控制部分、电机拖动动力部分。一般电梯动力部分要求电机的输出转矩能在可调要求下，达到负载所需转矩要求。通常的电梯设计为轿厢与配重系统分别位于曳轮两侧，电机拖动曳轮，从而使得电梯轿厢的上下位置移动。

可编程逻辑控制部分包含有控制柜、召唤箱、操纵箱、楼层显示及曳轮电机等，可编程逻辑控制部分控制电机拖动动力部分，按照编好的既定程序，控制电梯的运动，使得电梯安全、稳定地运行。

2 基于PLC的电梯控制系统设计

2.1 工作原理与功能

电梯的运行是采用可编程逻辑控制器PLC进行控制的，电梯运行时，用户随机输入相关运行信号，通过相应的接口，将该信号传送至PLC主机上，PLC内部按照事先编好的程序，在CPU内进行运算处理，后将处理好的信号发出至执行机构电机，从而控制电梯的运行状态。

电梯控制系统主要功能要求如下：

1）合理配置一台功率相当的电机，控制电梯运行，实现电梯的上升与下降，各楼层也应配置上升或下降的指令开关。

2）电梯获取一切指令后，在一定时间内，在没有收到其他指令时，电梯能够实现自动关门，并在规定的时间内开启灯光与空调系统开关。

3）用户按下上升或下降按钮，电梯在接收到请求后，上升或下降至指定楼层，电梯能够自动开门，方便用户的出入。

4）用户按下多个楼层按钮后，电梯能够分别存储下用户的指令，在规定时间内，按照相应的顺序，依次停靠于各楼层的功能。

5）电梯运行时，能够接收轿厢外用户指令并存储，自动校对指令信息与自身运行方向是否一致，并相应地逐一停靠。

6）在电梯门开关时或关闭状态下，可按下开启按钮，打开电梯轿厢门。

7）电梯在接收到轿厢内部指令与外界楼层请求指令时，能够按照先入为主的规则自动确定运行方向。

8）如果电梯轿厢内没有任何指令请求，电梯在一段时间内可自行关门。

9）电梯在一定时间内未接收到任何请求命令，电梯能够自动运行至电梯基站处，保持待客停机状态。

这9项基本功能是保障电梯高效、稳定运行的基本要求，因此，在设计电梯时应重视这些要求，必须较好地满足相关要求，从而设计出一部较好的电梯。

2.2 硬件组成

电梯的安全、稳定运行主要是通过PLC控制技术与微机电的控制技术及交流电变频变压控制技术实现的。电梯控制系统硬件主要由可编程逻辑控制器PLC、电机、变频器、传感器、轿厢、曳轮信号灯等组成。PLC为电梯控制的大脑部分，主要通过PLC存储程序运行，处理相关信号，进而发出控制信号至变频器，通过变频器控制电机，从而控制轿厢的上下运动。PLC在接收信号后，按照程序进行集选式控制。电梯主要通过变频器的控制规律和算法进行调速控制，利用光编码器测量曳轮的转速，形成一个矢量的闭环控制系统。

2.3 程序设计

电梯控制的程序主要由八大模块组成，分别由电梯开关门及安全保障显示模块、楼层呼叫请求信号产生与消除和信息显示模块、电梯运行方向确定模块、电梯停靠楼层信号产生与消除模块、电梯制动停止模块、电梯自动加速运行与维稳运行模块等组成。

3 试验与仿真

本文采用日本三菱公司著名的PLC仿真软件GX simulator 6.0，在PLC编程软件里编写好试验程序后，再打开这个调试仿真软件平台，可实际仿真电梯运行启停等控制效果。

电梯的仿真调试工作主要为简单指令与复杂指令的操作仿真与调试工作。简单指令调试仿真主要是为了检查电梯在完成基本简单的功能控制时有没有错误，如果该调试仿真结果达到预期要求，没有任何错误产生，即可进行下一阶段的复杂指令调试仿真工作。电梯的复杂指令调试仿真主要是为了检查电梯在发出多条复杂请求指令后，电梯运行时的状态是否有误，通常复杂指令的调试会发现一些在简单指令里不能发现的隐藏的非安全的错误，也是仿真调试最困难的部分。

在通过了多次的电梯运行的简单指令与复杂指令的调试仿真运行试验后，分析的实验结果与电梯使用的相关运行规律的要求相符合，即实现了电梯的运行控制系统的功能。

按照上述仿真调试的方法，分别多次对实验电梯进行简单指令与复杂指令的仿真调试，得到如图1、2所示的实验仿真结果。实验仿真结果表明：该程序符合电梯运行基本规则，实现了电梯运行的各项功能，满足电梯稳定运行的相关要求。

4 结论

电梯是人们日常生活重要的一部分，满足了高层建筑人群的生活、工作的出行需求。电梯控制系统是可编程的控制系统部分与电机拖动动力系统部分相结合的系统，通过对电梯控制系统软、硬件的设计，程序的调试仿真后，实验的结果显示该程序符合电梯的运行规律，满足电梯稳定运行的功能要求。电梯行业是一个比较有前景的行业，电梯的控制系统的各种缺陷也会得到相应的完善，因此，对电梯性能的要求也会越来越高。电梯的安全、稳定、智能等特点一定会成为未来电梯发展的一个方向，更加人性化地为人们提供安全、舒适的服务。

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