电梯控制系统应用与设计探析

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摘要：可编程控制器（PLC）具有较强的可维护性、可靠性，设计架构简单易懂，因此在程序控制领域得到了广泛地应用。基于PLC实现电梯控制系统，旨在提高电梯控制系统的高度可控性和运维便捷性，满足电梯智能控制的工作要求。本文分析了PLC在电梯控制系统设计与实现中的关键技术，论证了PLC可以提高电梯控制运行稳定性、动作实时性、持续安全性，具有重要的作用和意义。

关键词：PLC；电梯控制；I/O接口；循环扫描

0.引言

随着城市化进程的加快，高层建筑不断增多，电梯作为一种承载、运输工具，已经在高层建筑使用过程中得到广泛应用，成为人们日常生活的必须工具。一般地，电梯部署于两条垂直的导轨之间，采用电力作为提升、下降动力，运输轿厢装载的人或物。PLC是一种数字运算操作器，使用多种精良的电子器件集成在一起使用，活动部件比较少，易于运行维护，编程语言较为精简，出错率较低，可以提高电梯控制的性能，具有重要的作用和意义。

1.PLC工作原理及应用优势

PLC作为一种工业控制器，其研发的主要目的是为了能够替代继电器控制系统，自身是一个计算机系统，除了具备继电器控制系统和微型计算机功能之外，还可以利用程序完成操作控制功能，具有较高的自适应性。PLC主要组成内容包括中央处理单元（CPU）、存储器、I/O接口、电源和编程设备等，这些设备构成了可以构成电梯逻辑控制系统和拖动控制系统，电梯逻辑控制系统可以采用PLC编程实现，该系统主要功能为定向选层、换速、判定轿厢所在位置、开启轿厢门和关闭轿厢门。与此同时，电梯拖动控制系统可以在运行、工作过程中利用PLC控制系统监测工作状态，从而确保相关的控制信号准确传输和响应。电梯PLC控制系统主要包括两种工作状态，分别是运行状态（RUN）和停止状态（STOP）。PLC处于STOP工作状态包括内部处理和通信处理两个关键阶段；PLC处于RUN工作状态时，采用循环扫描的模式进行业务处理。PLC控制系统处理指令可以从第一条指令开始，在无中断或跳转控制的情况下，按照程序存储的地址读取控制程序和执行每一条命令，直到程序末尾，接着从头开始扫描，循环重复执行。可编程控制器工作处理阶段包括内部处理、通信处理、输入扫描、执行程序、输出处理5个内容，扫描周期的长短与用户程序长短、扫描速度存在关系。

2.PLC在电梯控制系统设计中具有以下几个方面的优势

（1）编程简单，使用非常方便PLC实现电梯控制程序时可以利用梯形图、功能表图、布尔助记符、功能模块图等符号进行程序描述，具有较强的灵活性、多样性、可塑性。

（2）PLC接线简单，通信性较强PLC控制关键的设备具有即插即卸的特点，接线操作较为简单，工作量非常少，I/O输入输出均采用标准接口模式，连接外部设备通用性强，用户界面交互性强，方便电梯控制技术人员开发。

（3）易于安装，便于运行管理和维护PLC硬件设备体积非常小，并且采用模块化设计结构，电梯控制系统设计与实现中只需要连接I/O输入输出接口，即可实现电梯控制系统数据信号的发送和接收，并且预留的空闲接口能够便于系统扩展，方便电梯控制系统运行管理时改装和升级维护。

（4）PLC可靠性高，具有较强的抗干扰能力PLC采用微电子技术，电子器件达到工业级、军用级，连接线不多，活动部件较少，系统组成简单，具有较强的可靠性。PLC程序设计语言精简，编程出错率较低，具有较强的自适应性和可修改性，同时具有较强的抗震、抗冲击能力，瞬间断电也能保持电梯正常运行。

3.基于PLC的电梯控制系统设计

本文根据某住宅小区5层电梯中PLC控制系统设计实例，旨在归纳和研究PLC在电梯控制系统中的关键技术。5层电梯PLC控制系统如图2所示。

（1）PLC控制系统硬件及I/O接入接口配置PLC电梯控制系统工作时，安全性、可靠性、稳定性最为重要，因此控制系统需要拥有门锁继电器装置、急停继电器装置，保证电梯突发事故时能够确保安全，最小化损失。I/O接入口数目适当增多，保留电梯控制系统的可扩展性。5层5站电梯的硬件输入信号量接口数设置为35点，输出信号量接口点设置为32点，PLC控制系统的输出电压可以设置为220VAC/110VDC。

（2）I/O地址分配及PLC外围接线方式PLC电梯控制系统I/O接口输入点和输出点设置完毕之后，可以按照相关的数目分配I/O地址，设计一个合理的外围线接入模式。PLC主机是电梯控制系统的核心组成部分，其可以利用输入接口将信号传输至PLC主机，读取存储中心的指令数据，完成指令数据运算，将指令处理结果利用输出接口发送至电梯驱动系统、指层器，发出关键的控制信号，完成电梯运行动作控制。

（3）指层控制回路工作指令设计PLC电梯控制系统最为关键的功能就是指层控制回路，该功能可以判定电梯轿厢当前位置，指示轿厢的上行、下行方向。该功能实现需要借助于部署于电梯井、轿厢顶部隔磁板上的传感器，能够准确地感知电梯轿厢状态，并且将信号发送至显示板和PLC控制系统。

（4）定向选层线路指令设计选层是PLC控制系统的一个关键功能，PLC控制系统发出厅外召唤指令或轿内指令，电梯动力装置可以根据指令完成关联操作。电梯正常工作且有人控制时，轿内指令可以控制电梯装置上行/下行方向，判断轿厢实时位置；无人控制时，可以按照厅外召唤指令判定轿厢位置，确定电梯轿厢的上行/下行方向。

（5）电梯开门、关门运行回路设计5层电梯采用双开门模式，电梯运行不存在司机控制，因此电梯开门、关门运行回路的主要功能是完成电梯轿厢手动式开门、当前层开门、目的楼层自动开门/手动开门、自动延时关门等。

结语

随着电子元器件的持续改进，PLC控制系统功能越来越完善，已经在多个领域取得了显著的应用成效。电梯控制系统采用PLC技术，可以采用软件编程实现电梯控制功能，精简大部分继电接触器，简化电梯控制系统结构和外部线路接入数量，实现一个复杂的电梯控制系统，完成电梯运行时自动化的系统检测、报警功能，提高电梯运行的可靠性、稳定性、安全性。

参考文献

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作者：刘晓雅 单位：广东省佛山南海技师学院