基于PLC的电梯控制系统设计与仿真

魏国军

摘 要：伴随经济社会现代化水平的不断提升，高层建筑逐渐得到普及化应用，也带动了电梯技术现代化的发展。城市电梯作为重要的运输工具，在维持城市正常运转方面发挥着重要的作用。尤其是90年代以来，人们对其质量、安全性能的要求也越来越高，因此也需在发展中不断完善技术，基于PLC的电梯控制系统应运而生。这项技术的应用极大方便了现在对电梯技术的需求，保证了我们在电梯系统中的安全稳定性运行。该文在综合分析PLC应用于电梯控制系统的优势与功能实现的基础之上，对于电梯控制系统进行了硬件、软件设计，并对系统做了进一步的调试与仿真。

关键词：电梯控制系统 PLC技术 设计与仿真

中图分类号：TU85 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）03（b）-0058-03

电梯控制系统的发展伴随着现阶段我国高层建筑的普及式发展而来，对于电梯控制系统的设计也在不断优化、完善，实现更新换代。最初对于电梯系统实现控制的是继电器组成的顺序控制系统，该系统中暴露的诸如高故障率等问题也促使控制系统的继续完善优化；微机控制系统的发展建立在继电器控制系统之上，虽然在智能控制方面有较强大的功能，但也存在抗干扰性差，系统设计较复杂等问题，限制了微机控制系统应用的广泛性。90年代以来，可编程序控制器（PLC）作为一种基于顺序逻辑控制的需要逐渐发展起来，逐渐广泛应用于现阶段的电梯控制系统中。现在PLC技术的使用极大地方便了电梯系统的安全运行。PLC技术结合变频调速技术已经在现代电梯的使用中发挥了重要的作用。

1 PLC应用于电梯控制系统的优势与功能实现

1.1 PLC技术概述

可编程控制器PLC（Programmable Logic Controller），是结合了现在的多种计算机技术、自动化技术和微处理技术发展出来的一种可以进行编辑的逻辑控制器。它采用一类可编程的存储器，主要结构构成包括电源、中央处理单元（CPU）、存储器、输入/输出接口、功能模块以及通信模块，进行内部程序的存储，逻辑运算的执行，顺序控制，计数与算术操作等面向用户的指令，并且会利用数字或者是模拟进行各种数据的交换进而控制各类机械的生产和过程。PLC控制系统以其运行可靠性高，安装维护便捷，抗干扰能力强以及设计和调试周期较短等优点，广泛应用于工业控制领域。

1.2 PLC在电梯控制系统中的优势

（1）将PLC技术引入电梯控制系统应用中，可以实现电梯系统的自控程度及精度，提升控制系统的抗干扰能力及可靠性。

（2）由于系统去掉了选层器及大部分继电器，使得控制系统结构及外部线路进一步简化，体积变小。

（3）PLC的功能是很强大的，对于复杂的控制系统PLC都可以满足其要求，可以根据需求很自由地增加或者改变各种功能。

（4）PLC可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，安装维护便捷，易于检修且更改控制方案时不需改动硬件接线。

（5）适用于群控调配和管理，一定程度上可以提高电梯运行效率，在此基础之上所运行的电梯装置有着更为安全、方便及舒适的特点。

1.3 功能要求

基于PLC的电梯控制系统的功能要求主要包括以下几方面。

（1）应用电动机部分去完成电梯的升降功能，并且在相应的楼层里安装可以进行上下操作的按钮开关。

（2）电梯可以及时地做出相应的动作。当电梯在运行的过程中有乘客在某一楼层按下了上行或者下行按钮的时候，控制系统要保证电梯在延时的情况下可以正常地打开电梯门。除此之外，在电梯完成了上一个指令以后在没有任何楼层输入上行或者下行的指令时要保证电梯及时地完成梯门的自动关闭动作。

（3）在电梯的运行过程中不可避免地会在同一个时间内接受到很多不同的信号，此时控制系统要自动地做出相应的处理进而保证电梯的正常运行，确保每个动作都是有效的。

1.4 异步电动机变频调速的节能原理

想要实现变频调速是有一定的条件的，它是要以变频器为基础并由变频器给交流电动机提供电量进而形成开环或者闭环的系统。为了谨防在生产过程中出现什么突发的情况，需要在各种设计机械分配动力驱动的时候都要留出一定的富余量。要尽量避免电机在满负荷下工作除非特殊情况下有特殊的要求，在满负荷下会产生多余的力矩进而加大功率的消耗给电能造成了很大的损失，除此之外在电压很高的情况下还会有可能降低电机的运行速度，所以要尽可能地使电机在恒压下工作，与此同时还节省了电能。

2 电梯控制系统设计

现在的电梯控制系统是很复杂的，它结合了当今先进技术，是机械和电气结合的结果。如今的电梯控制系统主要有3种方式：继电器-接触器控制、PLC控制、计算机控制。在早些的时候多采用的是第一种，但是由于其具有很多的缺点而被最终淘汰，比如发生故障的频率很高并且维修起来很困难且运行不稳定等。计算机控制功能很强大但是由于其设计系统很复杂所以其自身的抵抗干扰的能力很差，一旦发生故障维修起来比较麻烦，除此之外，其设计系统的费用也是很高的，这种系统一般用于智能化很高的系统之中。

但是随着PLC技术的不断成熟，其在我们的生活中得到了越来越广泛的应用。PLC控制系统具有很多的优点，其性能是很稳定的，结构也很简单便于维护和维修，其编程和修改也很方便，并且运用于电梯控制系统中可以满足电梯系统的要求，所以逐渐地取代了老式的电梯控制系统。

电梯控制系统的主要结构如图1所示，我们选取了3层作为实例。电动机是电梯系统的动力来源。为了使电梯能够承受更大的重量，我们在钢丝绳的另一端加装了配重而另一点端是桥厢，配重会根据电梯的重量发生相应的变化。

2.1 硬件设计

这个控制系统是利用变频器和PLC组成的，其中电气方面的硬件图如图2所示。

系统由很多元件构成，其中有门电动机、变频器等等。关于电梯的调控速度的部分其是由性能优越的专用变频器控制，我们采用光电编码器检测电动机的速度，构成一个封闭的环路控制系统。采用PLC来完成电路逻辑部分的运算，PLC会接收很多的信号包括人员之间的交流和位置信号、楼层信号等。硬件电路的设计具有很多的优点，其设计起来较为简单，在工作期间性能也很可靠。

2.2 软件设计

电梯控制系统的设计如图3所示。软件系统主要控制电梯的开关启停。检测并记录和保持信号的传递。除此之外，电梯的上还是下在哪里停、开门还是关门也都是有软件系统控制的。

当我们遇到危险的时候，电梯系统里有一个紧急按钮，在没有其他信号输入的情况下，不论此时的电梯运行情况是怎么样的只要我们按下这个按钮，这时电梯就会自动停止运行，这时电梯所在的位置就是电梯运行的终点。在电梯的运行过程中，所有按下上行的按钮电梯的运行终点是最上端，所有按下下行的按钮时电梯的最下层是电梯运行的终点，在电梯运作过程中所有的和电梯运行方向相同的信号都是电梯的随时停靠点。当电梯运行至终点时，下一次运行就看输入的新的信号。

3 系统调试与仿真

在电梯控制系统的调试过程中我们发现了一系列的问题。当我们把楼层自锁及换层信号放在指令信号和呼梯登记信号前面的时候，会发现此时电梯是不能够正常按照预定的工况运行的，电梯在指定的位置不能够将门打开，在电梯顺向运行的时候电梯也不能够实现载车功能。为了防止电梯门连续、多次地进行开关，所以禁止使用直接按停止动作使电梯停止运行，而是要经过一些装换后才可以去开电梯门。除此之外，为了使电梯平稳地打开电梯门，我们要设定一定的延后时间。在电梯系统中脉冲信号的准确无误是很重要的，为了检测脉冲信号是否正常我们设置了无脉冲信号和错的脉冲信号进行检测，通过实时的对脉冲信号进行检测进而保证电梯的正常运行。

4 结论与展望

最近几年虽然电磁技术得到了广泛的应用，但是现在的这些技术还没有得到很好完善，技术还是不够成熟，所以为了得到更加理想的结果我们需要进一步地改进技术将其逐渐趋于完善。

我们要对核磁技术进行深入研究，使其更加地完善，更加地满足现在的生活对于磁检测技术的需求，并且要将这项技术进行广泛推广并且作为提供理论的依据。目前国外已经有了很先进的技术，我们要根据本国的实际需求结合国际的先进水平研发出一项适合本国的技术，开发出新一代的智能检测技术。

在目前的情况，在水下的磁检测技术和理论方面的研究还是不够完善。自动化、可视化、智能化还需要进一步提升，仪器和检测的操作大部分都需要人工进行操作依靠技术人员的经验，先进的计算机技术和通信技术为水下自动化和智能化的实现都提供了更大的可能。

参考文献

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