电梯系统中对可编程逻辑控制器（PLC）的应用分析

马学礼

摘要：文章依据笔者多年工作经验，从电梯的工作原理与系统结构入手做了介绍，另外分析了可编程逻辑控制器（PLC），由于其在电梯系统中应用十分之广泛，并且有着举足轻重的作用，以此展開讨论仅供同行参考、借鉴。

关键词：可编程逻辑控制器；PLC；电梯系统

1、电梯工作原理和系统结构

1.1 电梯工作原理

利用滑轮系统和力的平衡把曳引钢丝绳的一头连在轿厢上，另一头连着对重，然后把曳引钢丝绳和曳引轮以及导向轮缠绕在一起，曳引用的电动机在通过减速器的变速后，带动曳引轮的转动，曳引绳和曳引轮通过摩擦能够产生牵引力，从而实现轿厢升、对重降或者轿厢降、对重升的滑轮运动，完成对高层建筑的运输。

1.2 电梯的系统结构

1）轿厢：轿厢即电梯厢，是对货物或者乘客完成运输的载体。

2）门系统：门系统是为了保护轿厢里乘客的安全，封闭入口，使电梯在运行中形成一个封闭的安全控件。

3）平衡重量系统：平衡重量系统是为了维持轿厢和对重之间的重量差在一定的安全范围内，保证电梯正常的运行。

4）曳引系统：曳引系统的作用是提供动力，然后通过系统的运行把动力传递出去。

5）导向系统：导向系统是用来对电梯的自由度进行限制，让轿厢和对重只能依照制定的轨道进行升降运动。

6）电力拖动系统：电力拖动系统是为电梯提供动力，对电梯的牵引速度进行控制。包括曳引电动机、电动机调速装置、速度反馈装置和供电系统。

7）电气控制系统：电气控制系统是用来操纵和控制电梯的运行。包括位置显示装置、选层器、操纵装置、控制柜和平层装置。

8）安全保护系统：安全保护系统是为电梯里的乘客提供安全保护的相关设备，避免发生事故，保障电梯的安全运行。

2、PLC在电梯系统中的应用

2.1 PLC的工作原理

当可编程逻辑控制器（PLC）投入使用后，它的工作原理主要涉及到三个方面，分别是采样的输入、执行相应的用户程序以及输出刷新。所谓一个扫描周期就是按照顺序完成一次以上的三个工作。在电梯的运行阶段中，PLC的CPU就会保持一定的运行速度不停地完成一个个扫描周期。

2.2 PLC系统的主要功能

1）条件控制功能。传统的继电器进行开关控制，是通过触点串联、并联和其他的各种逻辑连接，来达到控制条件的，而PLC则通过简单的“或、与、非”指令替代了这些控制条件，直接对开关进行控制。

2）定时、计数控制功能。传统电梯在完成定时、计数功能时，需要分别采用定时继电器和计数继电器来分别完成，而PLC则是直接通过程序设定的定时器、计数器发出指令来完成所需要的定时或者计数的功能。

3）步进控制功能。传统电梯在控制多道加工工序中，是通过硬件构成的步进控制器来实现的，只有上一步的工序成功完成后，才能开始控制下一道工序，而PLC系统则可以直接通过设定步进指令来实现这些多道工序的逻辑控制。

4）数据处理功能。PLC系统在对数据的处理上，具有对数据进行传输、比较和位移的功能，还能够进行数制之间的转换，并进行逻辑与算数运算和编码译码等操作。

5）A/D和D/A之间的转换功能。A/D和D/A之间的转换功能就是PLC系统利用A/D模块和D/A模块，对模拟量和数字量进行相互之间的转换。

6）运动控制功能。PLC系统编制出一个高速计数模块和一个位置控制模块，来对单轴、多轴进行相应的控制，从而实现PLC系统的运动控制功能。

7）过程控制功能。PLC系统通过PID的控制指令对温度、压力、流浪和速度等物理参数进行闭环控制，从而实现PLC系统的过程控制功能。

8）远程输入/输出功能。远程输入/输出功能是PLC系统通过远程输入/输出单元，将PLC系统的主机与分散在不同位置的各种输入和输入设备进行连接，从而实现远程控制，能够对输入信号进行接收，对输出信号进行传出。

2.3 PLC的功能特点

1）使用便捷，技术要求不高。PLC运用的是简单的梯形图和逻辑图，编程语言简单，不需要专业的计算机知识。

2）价格便宜，性能优秀。

3）发展完善，配套齐全，使用灵活。

4）可靠性强，抗干扰能力强。

5）设计简单、安装方便、调试容易。

2.4 PLC指令电梯工作的遵循原则

1）电梯运行过程中，绝对不能开门，一旦门锁断开，立即停止电梯的运行，即电梯门关不上，电梯禁止运行。

2）电梯只有在楼层的层门处才能开门。

3）电梯开门优先于电梯关门，即当电梯开始执行关门指令时，避免后上电梯的人抢门时被电梯夹伤。

4）轿厢内指令优先于电梯外指令，定向优先。

5）同向停留，即下达的指令和电梯的运行方向相同，则可拦截下电梯。

6）超载不关门，当电梯出现超载现象，电梯发出警报声，电梯门无法关闭，电梯不会运行。

2.5 实际应用

1）PLC系统对楼层信号的处理。只有知道电梯当前所在的楼层，才能对电梯进行下一步的控制，一般获取楼层的位置信息都是通过感应器来完成的，楼层信号的作用是指示楼层、定向与选层，是电梯系统判断上下运行方向和位置停靠的主要因素之一。所以为了保证电梯运行的连续，楼层信号就必须保持连续性，不能在运行中间断开信号，否则就会影响电梯的正常使用。比起传统的继电器控制，PLC系统更容易实现相应的控制，PLC只需要在轿厢的顶部安置2个感应器，当电梯减速即获取减速点信号时，就能够通过逻辑判断同时获取楼层的信号。

2）PLC系统对指令的处理。电梯的指令主要来自轿厢里的内指令和楼层电梯门口的外指令，PLC系统可以用keep指令来对内指令和外指令进行记忆和消除。当一个指令被下达时，如果电梯不在指令楼层，那么该信号就会被PLC系统的内部继电器持续保持，然后通过相应的按钮指示灯输出点亮。当电梯成功到达指令楼层时，即满足了停留条件，那么电梯就会停留在该层，并打开电梯门，同时消除相应的指令信号。当PLC系统调整为维修状态时，所有的指令都无法得到记忆，同时所有的指令都会被消除。

3）PLC系统对方向的处理。当下达了有效的选向指令后，有效的选项指令所在的楼层与电梯的实际楼层比较，如果有效的选向指令所在的楼层在电梯实际层楼之上时，电梯选择上方向运行，如果在电梯实际楼层之下，则电梯选择下方向运行。当下达的选向指令与电梯的运行方向相反时，即第二序列，则电梯先执行既定方向，即第一序列，完成第一序列所有目标后，开始执行第二序列，电梯前往选项指令所在的楼层。

4）PLC系统对选层功能的实现。通过指令下达，PLC对选层功能的实现是遵循一定逻辑顺序，按照先同向后反向、先近后远的顺序。当选层的指令下达后，如果指令的楼层高于电梯所在楼层，当电梯处于下行状态时，则先执行下行状态中所有的指令，当指令完成后，开始执行上行指令，前往指令楼层；当电梯处于上行状态，则直接把指令加进执行序列中，按照同向就近原则开始执行。

3、结束语

可编程控制系统（PLC）相比起传统的继电器系统优势很明显，利用软件的功能代替了一些硬件设备的功能，不仅降低了整个系统的成本，还提高了系统的稳定性，使电梯系统运行起来更加安全可靠，乘客乘坐起来也更加舒适快捷。

参考文献：

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