基于PLC控制的电梯检修选向回路设计

汪 凯

（1.辽宁广播电视大学，辽宁 沈阳110034；2.辽宁装备制造职业技术学院，辽宁 沈阳110161）

0 引言

随着我国社会经济发展，城市建设发展速度大幅提高，表现在高层建筑越来越多，这就需要安装大量的电梯。同时人们对舒适度追求的提高，传统多层建筑、老旧小区的改造、旅游景点的服务设施，都提出加建或改建电梯，数量十分巨大。电梯的安装是一次性工程，因为电梯属于特种设备，按国内电梯行业的“特种设备安全监察条例”的规定，要求定期定项进行年检，使得维修和保养成为电梯运行任务中的重中之重。

在维修和保养过程中，要考虑到设备的安全使用状况和负责检修人员的安全状况。特别是检修人员的安全。如何保证维修人员及用户的安全，成为首要问题，基于对人身安全及物质财产的保护，要把电梯检修时的运行状态作为电梯日常运转中常态的一种模式，在电梯设施中要考虑到此种状态下的软、硬件的设计，一般有控制箱、曳引轮、轿厢和夹绳器等组成，曳引轮衔接着若干钢丝绳作为驱动，使得轿厢在电梯井内上下行驶，通过轮座固定在机房内，在轮座上连接有夹绳器，故障时抱死钢丝绳，把轿厢停在电梯井中。通常意味着，保护装置和多个磁感触发的，触发装置被安装在轿厢的侧壁上，在轿厢的中间位置时，门均匀地分布在电梯井的每个部分的层中的各个位置，在电梯竖井中的均匀磁场的基础上，每一个在门的中间位置的层，与触发器对应。而磁力座与夹绳器连接。保证控制效果好，停靠位置准确。在软件设计上要根据电梯控制的不同方式，使用不同的语言进行编程。当下，电梯控制模式两种，一是以单片机控制，通过信号的采集，运行状态和功能，完成电梯的主动调度和采集操作功能，然后驱动电机拖动控制；二是以可编程控制器（PLC）替代单片机进行控制，但在国内市场上，厂家大多选择应用可编程控制器（PLC）替代微机，可能考虑到生产规模问题，本身不具备自己开发控制系统的能力，同时认为生产微机控制装置投入巨大；而可编程控制器（PLC）有具有一定可靠性高、程序进行设计一个简单实用，设计方式多种多样、具有较强抗干扰能力、运行安稳等特点，所以选择可以依托可编程控制器 （PLC）来实现电梯运行中的软件工程设计。梯形图语言是工程人员和操作人员最喜欢的编程语言，它可以对应于传统的电气原理图，与继电器控制过程相似，人员掌握容易。

选定在PLC支撑下控制电梯的运转，就要分别考虑到电梯的正常运行状态、电梯人为驾驶运行状态和电梯检修时运行状态三种模式，本文仅研究在电梯检修时的运行状态，这里就涉及选向回路设计。在PLC控制的电梯中选向回路的设计尤为重要，电梯升降的选向管控是关乎到电梯启动、运转、停止等重要控制要素，如果选向管控电路设计有缺陷，考虑因数不全面，会导致电梯存在安全隐患，用户使用中会造成生命危险[1]。本方案用西门子S7-200 SMART系列PLC作为控制器，设计了电梯自然运转，即电梯的常态运行状态[2-3]。强迫运行，即电梯人为驾驶运行状态。检修状态，即电梯检修时运行状态。三种选向回路的设计，从而为电梯系统故障维修提供安全保证。

1 整体设计

在电梯的日常使用中，根据电梯当前位置和下达指令、客户呼唤信号等，进而比较判断电梯的运转指向，是向上行驶还是向下行驶。电梯运行方位的判断，就是将下达指令和呼唤信号与电梯当前方位进行比较，如果与在向上（垂直取向）的电梯中，相对的向下行驶的比较操作的结果。电梯的驶向：一是由层楼当前继电器可以形成选向链；二是把每层楼运转控制指令和客户进行呼唤一一对应。

在实际运转中，确定电梯的运转方式有三种状况，一是自然运行选向，电梯依据自己判断来选择运行方向；二是强迫运行选向，如果电梯处于运行模式，可以人为地控制控制箱中的上下按钮，以管控电梯的真实驶向，让电梯向上行驶或向下行驶；三是选择出的检查操作时，如果电梯在维修作业时，操作者必须把与电梯的运行状况和行驶速度在向上或向下运行维护状态使用向上或向下。

2 硬件设计

2.1 控制器的选择

根据设计模型控制要求，选向回路中输入输出点数共12个 （输入4点，输出8点）。 一般可以考虑10%～15%的余量。结合Siemens s7-200SMART PLC的特点，选择SMART SR30，其输入端和输出端点共12个，可满足管控需求，如图1所示。

图1 系统连接图

在考虑经济上，每增加一个点、一个功能、一个模块能会提高成本。

2.2 I/O分配

电梯功能设计时考虑到具有向上和向下强返开关、开关门限位、向上和向下呼梯等31个输入信号，利用4个输入点对应控制按钮或运行状态；8个输出点显示电梯的当前状态。

3 软件设计

3.1 编程语言

有几种编程语言，顺序功能图可以很容易地转化为梯形图。梯形图通俗易懂。与继电器控制是非常相似的，特别适合数字逻辑控制。按逻辑关系运算。接通与断开与继电器触点类似，线圈用于表示数据的输出状态。通过编程软件可将梯形图编译后直接下入PLC中。功能块图是数字逻辑门电路的编程语言，目前只有通过西门子公司的“LOGO!”，应用场景少。指令表是类似于汇编的语言，被称为的指示命令表 （指令表）。指令表程序阅读困难，如果手持编程器，必须转换成一个指令列表然后写PLC。结构文本一个复杂的数学学习运算，编写的程序可以非常具有简洁和紧凑。根据电梯行业从业人员的基本情况，选择梯形图这种编程语言，简单直观，被大众认可度高。

3.2 编程方法选择

在本设计中选用了功能模块设计法，依据功能可分为不同的模块，包括厅门开关进行管控模块，选层模块，电梯运行成本控制信息模块，呼梯显示控制模块等。电梯根据梯形图框架，把功能相同的放在一起，易于调试及查看。同一功能可能有多种方式实现，选择最简洁的。

3.3 程序设计

根据控制要求梯形图如图2所示。图中M0.0是上方向选择，M0.1是下方向选择，M0.2是上方向控制继电器，M0.3是上方向控制继电器，M0.4是强迫向上，M0.5是强迫向上，M0.6是运行继电器。

图2 选向回路梯形图

4 结论

依据设计目标，从选择控制器方式、PLC选型、硬件组态，到选择编程语言和编程方法。保证选向回路的设计，完成了电梯检修期间的控制性能，可以保证维修人员和用户生命财产安全。针对新型规的电气设计方案种类繁多，在本文中仅介绍了一种基本的功能设计方案。伴随电梯电气控制技术的不断改进，安全保障将不断完善，为人们舒适、安全、便捷的乘坐提供保障。