基于PLC的电梯控制系统设计与实现

黄潇 归凯

基于PLC的电梯控制系统设计与实现

黄潇 归凯

（青岛市特种设备检验检测研究院 山东青岛 266000）

针对基于PLC的电梯控制问题，简要介绍了可编程控制器、电梯控制系统以及PLC在电梯控制系统中的优势。阐述了基于PLC的电梯控制系统结构，以5层电梯为例，分别论述了PLC机型选择、I/O地址分配及外围接线等。软件设计方面，分别论述了指层控制、定向选层、开关门控制等功能的实现方法，并给出了梯形图。PLC的应用能够提高电梯运行的稳定性、安全性和时效性。

电梯；PLC控制；硬件设计；软件分析

1 PLC及电梯控制系统

1.1 PLC技术概述

可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）综合了微处理、自动化、计算机等多种技术发展起来的一种可进行编程的逻辑控制器。通常情况下，PLC采用模块化设计，常用模块主要包括中央处理单元（CPU）、功能模块、输入/输出接口、存储器、电源、通信模块等。可实现逻辑运算、顺序控制、程序代码存储、计数、数学运算等功能，用户可根据相应的指令结合数字或模拟数据交换电路进行各类生产过程的控制。PLC控制系统以其开发周期短、抗干扰能力强、运行可靠性高等优点，广泛应用于电梯等控制领域。

1.2 PLC在电梯控制系统中的优势

（1）基于PLC的电梯控制系统，可实现电梯的自动控制，提高控制系统的精度、抗干扰能力、可靠性。

（2）基于PLC的电梯控制系统，不需要选层器及大量的继电器，外部线路进一步简化使得控制系统结构简单、体积较小。

（3）PLC功能十分强大，即使复杂的控制系统同样可以满足其要求，用户根据需求可自主增加、减少、更改某些功能。

（4）PLC本身可进行故障检测与报警，运行安全性、可靠性较高；安装、维护方便，便于检修，无需改变硬件结构即可更改控制方案。

（5）便于进行群控调配或管理，在某种程度上提高了电梯运行效率。综上所述，基于PLC控制系统的电梯装置具有舒适、方便、安全等特点。

1.3 功能要求

（1）控制电动机实现电梯的升降功能，并安装对应上下操作、开关门操作、设定楼层的按钮开关。

（2）电梯能够及时、正确地响应操作指令并做出相应的动作。例如：电梯运行过程中，某一楼层的乘客按下了下行或上行按钮，在有限延时的情况下控制系统能够保证电梯正常打开电梯门。

（3）大多数情况下，电梯运行过程中会在同一个时间内接收到众多不同的控制信号，控制系统应具有综合判断、自动处理能力、优先级处理能力，确保每个动作都是有效的，进而保证电梯的正常运行。

2 电梯控制系统基本结构

通常情况下，电梯存在两种工作状态，即停止（STOP）状态和运行（RUN）状态。运行状态下，PLC可通过执行用户程序来实现特定功能以满足控制要求。为保证PLC输出能够快速地响应不断变化的输入信号，用户程序需不断地重复执行而不仅仅执行1次，直到控制系统切换到STOP状态或停机。

2.1 PLC选型、硬件系统配置及I/O点数计算

本文以5层电梯为例，选用西门子可编程控制器搭建电梯控制系统。下面将从PLC机型选择、I/O点数分配、各子系统功能程序实现等几个方面进行阐述。

根据I/O接口的输入、输出类型及数量，考虑到系统的扩展性，I/O接口要有一定余量，所以选用西门子315-2DP可编程控制器。该控制器普遍使用且包含80个输出、输入接口。一般情况下，电梯需要保留门机继电器和主回路接触器。因此，出于安全考虑，PLC电梯控制系统必须保留门锁继电器和安全回路继电器。

2.2 I/O地址分配及外围接线图

根据I/O接口数量、实际情况以及输入、输出接口的分配情况，综合考虑各种因素，可得输入、输出的I/O地址分配及外围接线图，。所述控制系统的核心为PLC，反馈等信号经输入接口传送至PLC控制器，根据预先存储的程序对接收到信号进行运算处理生成控制指令，控制指令通过输出接口分别发送至驱动系统、指层器、召唤指示灯等。

3 程序设计

如上所述，被控电梯总共5层，每层均有轿厢所在楼层和升降指示灯；1-5指示灯分别对应楼层信号；每一层楼厅均设置了上行召唤和下行召唤按钮；电梯运行过程中，首先对当前运行状态和各种呼唤信号进行系统分析，进而确定下一时刻工作状态；具体地讲，电梯控制系统应具有自动达层、停梯消号、自动开/关门、外呼记忆、反向保号、顺向截车、自动定向等基本功能。

3.1 指层控制

作为整个PLC控制系统比较关键的功能，指层控制主要用于指示当前时刻电梯轿厢所处楼层位置以及电梯的运行方向，即上行、下行。在现有技术条件下，可通过安装在轿厢顶部隔磁板或井道内的感应器等装置实现楼层信号的指示。另外，可通过PLC程序控制实现电梯运行方向的预计。

3.2 定向选层

电梯定向是在综合分析电梯所处楼层、厅外召唤、轿内指令、运行方式等因素的基础上，确定下一时刻电梯的运行方向。电梯选层是指厅外召唤信号和轿内指令同时存在的情况下，电梯应该响应哪个信号并做出相应的处理。与此同时，电梯即将到达有厅外召唤指令或轿内指令楼层时，需做减速处理。当电梯处于司机正常运行状态时，根据电梯轿厢所处位置以及电梯轿内指令来判定电梯运行方向；当电梯处于无司机正常运行状态时，根据电梯轿厢所处位置以及厅外召唤指令来判定电梯运行方向。

3.3 开关门控制

对于电梯开关门控制，本文以比较常见的双开门且运行无司机控制的电梯为例进行阐述。在电梯整个运行过程中，开关门控制主要包括本层开门、轿厢手动开门、自动延时关门、电梯运行至目的楼层的手动和自动开门、基站外启动时开关门处理等。

4 结语

随着电力电子技术和控制技术的不断发展，基于PLC的控制系统及应用设备已广泛地应用于生产、生活的各个方面。鉴于PLC的稳定性、智能性、易开发等特点，其在高层建筑电梯中使用已日趋成熟。换句话说，可编程控制器（PLC）已成为新型电梯控制系统的首选。基于PLC的电梯控制系统，不仅可以简化控制系统的硬件结构，而且能够大大提高控制系统的可靠性和灵活性。虽然其开发成本比继电器稍高，不过可以通过减少输入、输出节点来降低成本，除此之外，从安全性方面考虑，PLC的使用具有比较重要的现实意义。

[1]魏国军.基于PLC的电梯控制系统设计与仿真[J].科技资讯，2016（8）：58～60.

[2]吴萍.基于PLC技术的电梯控制系统关键技术研究[J].电子技术与软件工程，2015（22）：153.

TP273

A

1004-7344（2016）31-0269-01

2016-10-14