用比较指令改造四层电梯控制

杨伟斌

【摘 要】 方案采用了较为简便的PLC控制技术，通过程序改编，利用PLC的比较指令（即比较指令CMP、触点比较指令）编写四层电梯的控制程序。通过比较指令的使用，大大简化了控制程序，使程序语言简洁、可读性强且移植性好、易于二次开发，使控制系统结构明了，外部线路精简，大幅度提高控制方案的稳定性和可靠性，达到改造的目的。

【关键词】 四层电梯 PLC 比较指令CMP 触点比较指令

1 引言

现代社会，伴随着新技术的产生和发展，如计算机控制系统，自动控制系统以及电力电子技术的出现并迅速发展，电梯行业也进入新的发展时期，就电梯的运行工艺过程而言，电梯控制技术主要有三种：（1）继电器-接触器控制系统。（2）工业用微机（PLC）控制系统。（3）一般微机控制。

开发利用工业微机电梯控制系统，即可编程控制器（PLC）的电梯控制系统，是生产生活强烈需求，因为PLC控制技术具有较强的抗噪能力，使用情境与其稳定性关联不大，无条件匹配户外干扰强烈的场合，是比较理想的电梯控制方案。

2 使用比较指令改造电梯控制

由于日常教学接触到电梯模型都是四层的，所以本方案的比较指令法控制程序编写也是以四层电梯为设计主体。

2.1 改造方案的基础工具选择

通过控制技术的比较以及可编程控制器（PLC）和现代电梯的发展方向，以及人们对于电梯越来越高的要求，选择用可编程控制技术控制电梯运行。方案需要做如下工作：

（1）需要PLC实现四层楼电梯控制的功能，如启动、停止、响应各个楼层的呼叫以及实现运行的各种显示功能。考虑到对硬件的熟悉程度，本方案选择的是三菱FX2N-48MR可编程控制器。

（2）使用GX developer PLC编程软件设计比较指令法的电梯控制梯形图。

2.2 控制方案的总体改造思路

2.2.1 控制要求分析

（1）当电梯静止在某楼层时，另外三层任意楼层都允许呼叫。

（2）当电梯有呼梯信号到来时，轿厢响应呼梯信号，运行至该楼层时，轿厢停运并停在该层，该层的楼层指示灯亮，轿厢门在3秒内打开，延时4秒后，又在3秒内关门。

（3）在电梯运行过程当中，即轿厢上升（或降落）途中，任何反方向降落（或上升）的呼梯信号均有响应。

（4）当电梯停在某一层楼，其他楼层同时有呼叫时，由于本控制方案所设置的呼叫信号只有一个，不区分上行或下行，所以电梯先响应最快呼梯的那一层，然后运行过程中，由近及远地响应同方向的每一个信号，最后响应最远的及反方向的楼层呼叫。

（5）电梯轿厢平层并且停止运行后，该楼层呼梯按钮不起作用。

（6）电梯轿厢内，可以用楼层呼叫按钮，使电梯启动运行到目的层。

2.2.2 PLC控制功能分解

本方案需要PLC来实现电梯的信号控制部分，根据控制要求，明确在电梯控制系统运行过程中需要实现的控制功能有：

（1）电梯达到呼梯楼层主动停运并平层，然后开门。

（2）电梯轿厢延时关门，等待梯外其他楼层召唤。

（3）顺着电梯行进方向上的楼层呼梯都有响应。

（4）电梯轿厢达到顶层或底层时，停止运行并更改运行方向。

（5）各楼层与电梯轿厢内装有楼层指示灯。

（6）各楼层与电梯轿厢可实现呼梯并有指示灯。

2.2.3 电梯控制改造的模型实例

本方案关键是改造重新编写一个精简的四层电梯控制电路：

（1）电梯的上升和降落由一台电动机拖曳。正转时电梯上升；反转时电梯下降。

（2）电梯轿厢开门和关门由二号电动机实现。正转时电梯开门；反转时电梯关门。

（3）各个楼层都置一个呼唤按钮、一个呼唤指示灯、一组楼层指示灯、一组电梯上行下行指示灯，各层设一个限位行程开关。

（4）电梯轿厢内置有一组楼层指示灯、一组楼层呼唤按钮，一组楼层呼唤指示灯，一组电梯上行下行指示灯。

四层电梯控制方案模型实例：

电梯停在三楼，三楼楼层指示灯HL3亮，当一楼先呼叫，指示灯HL1亮，稍后二楼，即指示灯HL2亮。根据设计方案，电梯应先响应最先呼叫楼层，电梯应向下运行，指示灯HL6亮，电梯离开三楼向一楼运行，同时三楼楼层指示灯HL3熄灭，轿厢到达二楼，碰合楼层行程开关SQ2，二楼呼叫指示灯HL2熄灭，轿厢在二楼有电梯门开关动作，完成后继续下行，同时二楼楼层指示灯HL2熄灭，当轿厢到达一楼碰合一楼行程开关SQ1，一楼楼层指示灯HL1亮，一楼呼叫指示灯HL1熄灭，电梯向下运行指示灯HL6也熄灭，并随之有电梯门开关动作，并停止在该层。

2.3 改造方案的具体实施

2.3.1 用比较指令改造控制程序的具体实施

（1）对比一般电梯控制程序。对一般性或者说是传统的电梯控制程序编写，往往以大量的起保停电路为基础。在此以三向公司提供的实验程序为例分析，这一程序段是从中截取的是关于呼梯按钮对应输出呼叫指示灯的程序，可见虽然程序结构很简单，但是运用联系到大量的计时器和继电器，这就可能会造成程序步数多，结构层次繁杂，可阅读性差，往往楼层越高，涉及到的计时器和继电器就会越多，编号越复杂。

为了解决这一难题，发现通过比较指令的使用就能比较好的改造或者说是精简原来的控制程序，能达到控制目的，又能大幅度的缩减程序步数，精简程序结构，使得程序语言简洁，阅读方便，调试、修改便捷等。

（2）应用比较指令CMP和触点比较指令作程序改造。

1）通过比较指令CMP确定电梯运行状态。将1、2、3、4层呼叫按钮进行编号（也就是各层呼叫指示灯的亮与熄灭状态）记录为一组二进制码存入D10寄存器中，同时1、2、3、4层各楼层指示灯的点亮与熄灭状态（也就是电梯轿厢所在楼层状态），也记录为一组二进制码，并存入D20寄存器中。利用PLC中的比较指令[CMP D10 D20 M0]确定电梯的动作方向（上升、下降或者静止）。根据比较指令的功能，控制的输出有：

①程序输出M0时，程序解读为第一个按下呼叫按钮的楼层要比电梯轿厢现在所处的楼层高，电梯需要上行；

②程序输出M1时，程序解读为呼叫楼层与电梯轿厢所在楼层处于同一层或楼层没有呼叫，电梯停层，不运行；

③程序输出M2时，程序解读为第一个按下呼叫按钮的楼层要比电梯轿厢现在所处的楼层低，电梯需要向下运行。

这段程序的主要作用就是通过M0、M1、M2的输出情况来确定电梯的运行状态，对比一般程序编写这种方法就要简单很多，结构也明了，步数也只需寥寥几步。

2）通过触点比较指令确定电梯停止条件。四层电梯控制程序转化为数据比较程序，通过比较指令（CMP和触点比较指令）实现电梯的控制功能。

在电梯上行运行时，把楼层的呼叫指示灯Y7、Y6、Y5、Y4的状态，以4位二进制码的形式写入K1M31单元中，即呼叫按钮X7、X6、X5、X4驱动辅助继电器M34、M33、M32、M31，把楼层指示灯Y3、Y2、Y1、Y0的状态，以4位二进制码的形式写入K1Y0单元中。

在电梯上行阶段，随着电梯的上行，楼层指示灯由下往上逐个被复位，M31、M32、M33、M34也相应地由高电平（1）转为低电平（0）。运用触点比较指令[< K1Y0 K1M31 ]进行数据比对，即比较K1Y0和K1M31的大小，若 K1M31 > K1Y0，程序解读为高于电梯桥箱所在的楼层还有呼叫，触点比较指令获得导通电梯继续上行；若 K1M31 => K1Y0时，程序解读为电梯桥箱所在的楼层与呼叫楼层相同，电梯停止上行。

在电梯下降运行时，把楼层指示灯Y0、Y1、Y2、Y3的状态，以4位二进制码的形式写入K1M20单元中，即行程开关X0、X1、X2、X3驱动M20、M21、M22、M23。把各楼层的呼叫指示灯Y4、Y5、Y6、Y7的状态，以4位二进制码的形式写入K1M41单元中，即呼叫按钮X7、X6、X5、X4驱动辅助继电器M44、M43、M42、M41。

与电梯上行阶段情况原理相同，在电梯下行阶段，运用触点比较指令[< K1M20 K1M41 ]，比较K1M20和K1M41的数据大小，获得电梯是否继续下行的控制指令。

改造后的程序，通过比较指令（CMP和触点比较）的应用，确定了电梯的运行方向以及停止运行的条件，对比一般电梯控制程序，大大简化了程序的结构和省掉了大量的继电器，同时也为复杂电梯程序设计奠定了基础。

2.3.2 程序分析

（1）片段一：以楼层一为例子，X4为一楼呼叫按钮，Y4为一楼呼叫指示灯，并用Y4实现自锁控制，Y0为一楼楼层指示灯，当Y0导通时Y4停止输出。当X4接通，Y4输出并形成自锁，并把相应一楼呼叫指示灯信号写进M31和M44单元中。

（2）片段二：M8000为运行监视，当程序一启动便导通。M50为电梯轿厢门控制继电器，Y10为电梯上升指示灯，Y11为电梯下行指示灯。比较指令-[CMP K1M31 K1Y000 M10 ]-表示将K1M31、K1Y000两组二进制码数据进行比较，当K1M31 > K1Y000时，M10有输出为1；当K1M31 = K1Y000时，M11有输出为1；当K1M31 < K1Y000时，M12有输出为1，在这一程序语句中，由于Y11常闭继电器存在，比较指令进行的是上行数据比较。同理，-[CMP K1M41 K1M20 M15 ]-进行的是下行数据比较，也就是说这是确定电梯上行、静止或者下行的程序。

（3）片段三：当电梯选择了上行或下行时，电梯还面临着另外的一个选择，就是电梯上升要升到何处停止，下行要降到何处停止。在这段程序里面再次用到比较指令，当电梯上升时，M10接通，程序以Y10自锁，触点比较指令-[< K1Y000 K1M31 ]-表示只要当K1Y000 < K1M31时该触点导通，程序有输出，Y12为主电动机正转输出，电梯上升；若当K1Y000 = K1M31时该触点不闭合，程序无输出，电梯停止在该楼层。同理，下行的触点比较指令同样能实现电梯停层控制。

（4）片段四：这一段程序主要是控制电梯无论上行还是下降，只要在行进的过程中碰到有呼叫的楼层都输出M50，并且利用时间继电器T0来控制电梯轿厢门的开启和关闭时间。由程序可知，在M50接通后需要在10000ms即10秒完成开门、等待和关门的动作，在前3秒，程序输出Y20，Y20表示电梯门驱动电机正转开门；中间有4秒，程序无输出，电梯门无动作即延时等待；后3秒，程序输出Y21，Y21表示电梯门驱动电机反转关门。

3 结语

通过对四层电梯的程序方案提出了程序改造的思路，并通过了软、硬件的模拟测试，应用比较指令达到了四层电梯的PLC控制。本程序具有普遍性，能用于任何规模的电梯控制系统；结构清晰简便，程序语言简洁，步数少，阅读方便；调试和修改便捷，易于电梯程序的升级改造等特点。本程序运用比较指令CMP和比较指令编程与一般电梯控制程序（如三向公司提供的四层电梯程序）相比较，大大精简了梯形图的继电器、计时器，大幅缩减程序步数，并且更容易理解。

参考文献：

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