电梯PLC控制系统的优化设计探析

孙玉峰

（济南职业学院机械制造学院，山东 济南 250010）

随着城市规模的不断扩大，高层建筑不断增多，电梯作为高层建筑的重要组成部分，具有重要运输作用。电梯作为一种交通工具，具有运输速度快、安全稳定且操作方便的优势。继电器控制是电梯控制的常用模式，但是，继电器控制也存在较多的缺陷，例如，故障发生率高、能耗大且编程复杂等问题，因此这种控制系统逐渐被淘汰。PLC（可编程序控制器）在电梯控制中具有较好的应用价值，具有编程简单、易于维护、抗干扰能力好且稳定性高的优势，能够有效提高电梯乘坐的安全性，缩短电梯维护时间，同时，能够节省能耗。PLC控制系统在电梯控制中得到了推广应用，主要得益于其逻辑开关控制功能，在控制过程中能够对各种逻辑开关进行有效控制，从而实现对电梯的控制，在传统的电梯控制功能上，优化了选层、选向等功能，比传统的继电器系统更容易完成复杂指令，有助于提高电梯系统的运行效率，提高其市场竞争力。

1 电梯PLC控制系统概述

电梯是人们生活中常见的运输工具，20世纪40年代末期在电梯控制中就开始应用电子技术，使得电梯控制获得了快速的发展；70年代，数字化电路的应用使得电梯控制的稳定性与精确性得到了显著提升；80年代，随着计算机技术以及数字调节技术的普及使用，电梯速度调节技术获得快速发展；90年代，变频系统在电梯控制中得到了推广应用，而发展到现在，PLC控制系统在电梯控制中得到了大量使用，使得电梯的稳定性、安全性大幅提升。

目前，我国大部分建筑电梯中使用的是曳引式电梯，通常是由曳引钢丝绳通过导向轮向下或向上拉伸电梯轿厢，曳引钢丝绳主要是由多股优质碳素结构钢丝制成的绳子，但是，长期使用或超过荷载极限时，容易发生“坠梯”，因此需要定期检查也应钢丝绳的状态。随着现代人们生活水平的提升，对电梯的功能性与舒适性提出了更高的要求，因此，需要根据用户的需求设计不同的控制系统。

目前，PLC开发主要有两个方向，一是应用于单机控制的小型PLC，具有规格小、经济实惠以及性能好的优势，可在电器柜中使用，从而优化布局结构，便于维护和管理，且成本较低，因此应用范围广。二是应用于多处理器控制的大型PLC，具有运算速度快、功能强大且兼容性好的优势，此类PLC通常具有较好的储存能力，能够实现自动化控制。目前，电梯控制系统中使用的通畅是大型PLC，其具有以下优势：（1）可控性好：PLC控制系统相比继电器控制系统来说，其活动部件以及连线较少，维护简单且设计合理，易于控制；相比计算机控制系统来说，PLC编程简单因此差错少，能够完成自动化控制。PLC在恶劣环境中也能够稳定运行，在-20～65℃环境中也能够正常运行，并且具有较好的抗震能力，因此在电梯控制中具有较好的适应性。（2）编程简单：PLC编程语言比较灵活、多样，具有较好的适应性，能够适用于不同类型的电梯控制，对硬件设施的要求较低，这也是PLC控制系统取代继电器控制系统的重要原因之一。PLC编程语言比较简单，因此容易理解和应用。（3）接线简单：PLC控制设备通常是即插即用，因此接线拆线比较容易，相比继电器系统，具有更加便捷的优势，且外部设备的连接也更加简单，方便检修人员应用。PLC控制系统的交互界面也比较友好，能够给用户提供便利，并且兼容性较好，能够与其他控制器组成局域网络。（4）易于安装：由于PLC体积较小，可以在系统现场接线，减少安装时间。同时，诊断指示器可安装在电路的各个部位，因此故障检测也比较简单。

2 电梯PLC控制系统的优化设计

随着现代人们安全意识的不断提升，人们对建筑电梯的稳定性、安全性以及舒适性都提出了更高的要求。近年来，PLC技术不断发展，将其应用于电梯控制系统中，能够实现集成选控、并联集成控制、群体控制等功能，从而大幅提升电梯的舒适性与安全性，从而为用户提供更加优质的服务。

2.1 PLC控制系统结构

PLC设备是一种控制装置，内部自带编程储存器，能够完成各项指令，具有开发周期短、稳定性高且安全性高的优势，因此能够完成比较复杂的控制任务。PLC控制系统在电梯控制中的应用能够完成各种复杂控制指令，包括数字运算、逻辑运算等，通过信号传输，能够完成电梯运行控制，从而提高电梯的灵活性与可靠性，延长其使用周期。电梯PLC控制系统主要分为信号控制模版与拖动控制模版，主要组成设备为PLC主机、CPU储存器、井道、安全装置、拖动设备、控制系统、轿厢操作盘等设备。指挥系统、操作盘、安全装置、井道等设备发出信号传入PLC设备，然后，相关软件处理传入信号后通过输出接口向拖动设备发出指令，从而完成电梯的开启、调速以及升降等方面的控制。用户进入轿厢后，按下操作盘的控制按钮，储存器能够对信号进行采样，然后，完成指令读取以及逻辑运算，驱动PLC相应控制指令，并驱使电梯向指定层次运行，在到了指定楼层后，能够进行周期性刷新输入信号，从而完成实时控制指令。

2.2 PLC控制系统软件设计

在电梯控制软件设计中，需要根据电梯功能进行编程，通过预设的程序完成对电梯的控制。软件程序主要分为以下几个模块。

（1）电梯开关门、故障显示以及安全模块；（2）轿厢操作指令的发生、消除以及显示模块；（3）输入信号的发生、消除与显示；（4）楼层选择的发生、消除以及显示模块；（5）电梯运行方向控制模块；（6）电梯启动、加速与稳定运行模块；（7）停层信息的发生、消除与控制模块。

举例来说，楼层选择过程中，当用户进入轿厢并按下目标楼层按钮后，系统能够通过读取信号并由PLC进行指令控制直到到达指定楼层，并通过数码管显示。而电梯运行方向控制只需要PLC通过对比指令的运行方向即可判断；在快到达指定楼层时，需要控制电梯减速制动。由于城市高层建筑较多，因此为了提高运行速度，只有达到指定楼层的检测点才会进行减速制动。

2.3 PLC控制系统优化

为了进一步提高PLC控制系统的可靠性与稳定性。在系统设计过程中，需要根据运行环境以及冗余设计来提高系统运行的稳定性，对核心组件进行冗余设计。在设计过程中，还需要考虑环境温度湿度以及振动幅度对PLC元件的影响，减少系统故障的发生率。考虑到电梯运行的安全性，还需要让电梯在紧急情况下保持安全状态。因此，在系统设计过程中需要确保故障处理能力，例如，通过设计安全回路来提高系统运行的稳定性，将安全回路与PLC相连接，在电梯出现紧急情况时，能够通过安全回路完成紧急制动。随着现代科学技术的不断发展，软硬件更行速度快，因此，在设计过程中还需要采取标准化的设备，提高PLC控制系统的兼容性，能够有助于系统未来的升级与改造，提高系统的应用价值。

2.4 PLC在电梯故障诊断中应用

PLC技术除了能够对电梯系统进行控制外，还能够对电梯运行状态进行有效监测，以此实现对故障检测和诊断。对于诊断程序构成，主要是由故障信号采集、故障位置搜寻。故障分离和故障输出几个部分组成。当电梯出现故障时，PLC能够将这种状态从指针寄存器发出，然后经过输出寄存器输出。这样维修人员就能够通过数字显示器对故障进行判断。这就能够提高电梯故障维修的效率，保证电梯处于一个良好的运行状态。

3 结语

电梯运行具有快捷、安全、方便的优势，是现代建筑中的常用运输工具，随着现代人们思想观念的变化，对电梯服务的要求越来越多，因此，需要根据电梯PLC控制系统的特点，完成系统优化，从而提高电梯运行效率，为用户提供更加舒适的运输服务。实际应用中，PLC技术快速发展，为电梯控制系统带来了更多的控制功能，比如，待客自动开门、自动关门待客等。在这过程中，为了更好地保证这种技术的应用，技术人员需要根据实际需求，对PLC电梯控制系统进行合理设计，以此来充分PLC技术控制作用。此外，在电梯故障诊断中，PLC技术也有着较好的应用。通过这种技术应用可以提高故障诊断效率，保证电梯良好地运行。