基于PLC的電梯自動(dòng)調(diào)度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要：針對(duì)傳統(tǒng)電梯控制系統(tǒng)采用電磁開關(guān)所暴露出來的不足與問題，文章設(shè)計(jì)了基于PLC和變頻器實(shí)現(xiàn)的電梯控制系統(tǒng)，給出了控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)方案，并就其中的調(diào)度運(yùn)行控制盒遠(yuǎn)程監(jiān)控探討了可行的技術(shù)方案，對(duì)于進(jìn)一步提高電梯運(yùn)行控制系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性具有較好的指導(dǎo)借鑒意義。

關(guān)鍵詞：電梯；PLC；自動(dòng)控制；遠(yuǎn)程調(diào)度

中圖分類號(hào)：TU857 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）3-0080-02

隨著建筑物高度的逐漸增高，很多建筑物都啟用了電梯作為運(yùn)載和提升人、貨的重要工具，而隨著電梯使用頻率的逐漸頻繁，對(duì)于電梯的高效控制、安全運(yùn)行等方面的要求也逐漸提高，過去采用傳統(tǒng)的電磁開關(guān)實(shí)現(xiàn)的電梯運(yùn)行與控制的模式，很顯然已經(jīng)逐漸不適合于現(xiàn)代化的電梯運(yùn)行控制要求。為此，必須要采用新的技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯的智能化控制和調(diào)度。

由于PLC具有強(qiáng)大的順序邏輯控制功能，非常適合控制電梯運(yùn)動(dòng)與調(diào)度，如果采用PLC與變頻器配合使用，則能夠明顯提高電梯的運(yùn)行效益，一方面能夠保護(hù)電梯不致過度運(yùn)行而出現(xiàn)安全隱患或者提前報(bào)廢；另一方面，對(duì)于提高電梯的遠(yuǎn)程調(diào)度控制能力，提高節(jié)能效益也有明顯的效果。因此，本文采用PLC和變頻器配合使用，將其應(yīng)用于電梯的智能化控制與調(diào)度，以期能夠?qū)崿F(xiàn)電梯運(yùn)行的高效化和智能化，以此和廣大同行專家分享。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 硬件設(shè)計(jì)

采用基于PLC和變頻器實(shí)現(xiàn)的電梯運(yùn)行控制系統(tǒng)，其系統(tǒng)硬件控制結(jié)構(gòu)如下圖1所示，整個(gè)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)主要由電機(jī)、變頻器、PLC和相應(yīng)的傳感器和顯示裝置構(gòu)成。

①檢測(cè)單元——傳感裝置

利用相應(yīng)的傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行過程中的環(huán)境參數(shù)、工況參數(shù)等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并且將相應(yīng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給系統(tǒng)控制中心——PLC單元，由PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和處理。傳感檢測(cè)裝置就好比是整個(gè)控制系統(tǒng)的“眼睛”，為控制系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

②控制單元——PLC

PLC作為整個(gè)控制系統(tǒng)的“大腦”，對(duì)來自各方的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理和計(jì)算，從而明確當(dāng)前電梯的運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)當(dāng)前電梯的運(yùn)行狀態(tài)給出合理的控制指令，確保電梯安全穩(wěn)定運(yùn)行。

③動(dòng)力單元——變頻器+電機(jī)

利用電機(jī)對(duì)電梯轎廂進(jìn)行牽引，從而實(shí)現(xiàn)電梯的提升與下降。通過變頻器的引入，能夠極大的改善電梯控制系統(tǒng)在啟停瞬間的電流沖擊，從而是電梯控制系統(tǒng)運(yùn)行的更加平穩(wěn)，有助于提升電梯運(yùn)行的安全性和可靠性，同時(shí)對(duì)于提高電梯運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益也是十分明顯的。

④人機(jī)交互單元——輸出顯示裝置

人機(jī)交互單元的目的就是為電梯轎廂內(nèi)的乘客提供良好的信息交互，通過液晶屏顯示當(dāng)前電梯所處的樓層信息，以及其他呼叫信息，從而實(shí)現(xiàn)用戶和PLC之間的信息交換，提高了人機(jī)交互性。

1.2 軟件設(shè)計(jì)

整個(gè)電梯運(yùn)行控制系統(tǒng)的軟件，采用模塊化的設(shè)計(jì)思路，將整個(gè)電梯運(yùn)行控制的全部功能，按照運(yùn)行控制流的思維劃分為若干個(gè)模塊，這樣的程序設(shè)計(jì)，既能夠提高程序運(yùn)行的效率，同時(shí)也極大的提高了整個(gè)軟件程序的健壯性，縱使一旦某個(gè)軟件程序發(fā)送故障，也不會(huì)影響到電梯運(yùn)行控制的其他功能模塊，從而保證了整個(gè)電梯運(yùn)行的安全。

從電梯運(yùn)行控制的功能角度來說，整個(gè)電梯運(yùn)行控制的軟件程序主要?jiǎng)澐譃槿缦聨讉€(gè)功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)：

①位置檢測(cè)模塊

借助于位置傳感器的實(shí)時(shí)檢測(cè)，能夠?qū)﹄娞菰诋?dāng)前所處的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而將樓層位置傳輸至PLC控制單元，有利于實(shí)時(shí)掌握電梯運(yùn)行的位置情況。

②PLC運(yùn)行模塊

PLC運(yùn)行模塊主要是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、分析、計(jì)算和輸出。整個(gè)電梯運(yùn)行控制系統(tǒng)所涉及到的數(shù)據(jù)主要包括來自位置傳感器的位置數(shù)據(jù)信息，電機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，變頻器運(yùn)行數(shù)據(jù)信息等，將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計(jì)算，以發(fā)出實(shí)時(shí)的控制指令給變頻器，或者控制電機(jī)提高功率或降低轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行的實(shí)時(shí)控制。

③變頻控制模塊

變頻器控制模塊程序也依賴于PLC運(yùn)行模塊的參與控制，當(dāng)PLC控制單元發(fā)出相應(yīng)的控制指令之后，變頻控制模塊接受相應(yīng)的控制數(shù)據(jù)或者控制指令，并實(shí)時(shí)傳遞給變頻器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行的速度、提升功率的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與控制，從而提高電梯運(yùn)行的效益和效率。

④樓層顯示模塊

利用位置傳感器采集到的位置信息，經(jīng)過PLC控制單元的處理和分析，得到了電梯轎廂當(dāng)前所處的位置信息，并將其傳輸給液晶顯示模塊，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)樓層信息的實(shí)時(shí)顯示。

⑤安保監(jiān)視模塊

作為電梯安全運(yùn)行的重要保障，安保監(jiān)視模塊的主要作用在于實(shí)時(shí)監(jiān)控安全保障硬件模塊的運(yùn)行情況，如纜繩拉力監(jiān)測(cè)模塊、轎廂下沉式脫鉤保護(hù)器等安保模塊；通過對(duì)安保硬件模塊的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，極大的提高了電梯運(yùn)行的安全性和可靠性。

2 電梯智能調(diào)度的實(shí)現(xiàn)

2.1 調(diào)度運(yùn)行與控制

倘若一幢建筑物只有一部電梯，那么其調(diào)度運(yùn)行策略是比較簡單的，但是現(xiàn)在一幢建筑物往往不止一部電梯，這就牽涉到了多部電梯之間的調(diào)度運(yùn)行策略問題。如何讓多部電梯同時(shí)運(yùn)行卻又保持較高的經(jīng)濟(jì)效益，這是需要研究和探討的問題。

2.1.1 多部電梯聯(lián)動(dòng)運(yùn)行

當(dāng)某個(gè)樓層出現(xiàn)呼叫時(shí)，距離該樓層較近的電梯運(yùn)行以響應(yīng)該呼叫，而其他距離該樓層較遠(yuǎn)的電梯則不響應(yīng)該呼叫，這就是聯(lián)動(dòng)運(yùn)行。聯(lián)動(dòng)運(yùn)行的最大好處便是提高了電梯運(yùn)行的效益，節(jié)約了大量運(yùn)行電力。要實(shí)現(xiàn)電梯聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，就需要實(shí)時(shí)對(duì)每一部電梯當(dāng)前所處的樓層位置，以及外部呼叫電梯所處的樓層位置進(jìn)行比較，并且要合理規(guī)劃好每一部電梯可能出現(xiàn)的運(yùn)行情況，從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。

2.1.2 多部電梯差動(dòng)運(yùn)行

當(dāng)某部電梯只能?？繂螌訕菍?，而另外一部電梯只能?？侩p層樓層，這就是差動(dòng)運(yùn)行。要實(shí)現(xiàn)差動(dòng)運(yùn)行非常簡單，只需要將控制單元PLC內(nèi)部程序中的樓層加以固定即可。電梯差動(dòng)運(yùn)行最大的好處就是提高了運(yùn)行效率，有效的分流了人群量。

2.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控

對(duì)于電梯運(yùn)行實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控是十分有必要的。遠(yuǎn)程監(jiān)控主要包括兩個(gè)方面：

2.2.1 電梯轎廂內(nèi)的視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控

電梯轎廂內(nèi)的視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控，只需要采用具有聯(lián)網(wǎng)通信功能的攝像頭即可實(shí)現(xiàn)。通過采用聯(lián)網(wǎng)攝像頭的方案對(duì)電梯轎廂內(nèi)進(jìn)行視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控，能夠極大的提高電梯運(yùn)行過程中轎廂內(nèi)的安全。

2.2.2 電梯運(yùn)行工況的遠(yuǎn)程監(jiān)控

電梯運(yùn)行工況的遠(yuǎn)程監(jiān)控，主要是將影響到電梯運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性等的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)調(diào)度和分析，這可以通過兩個(gè)技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)，其一，可以為控制系統(tǒng)PLC安裝聯(lián)網(wǎng)通信模塊，這樣就能夠?qū)LC接收到的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)直接聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，從而有助于提高電梯運(yùn)行的遠(yuǎn)程化控制；其二，可以采用支持聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)的傳感檢測(cè)裝置，直接從數(shù)據(jù)源處實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的聯(lián)網(wǎng)輸出和共享，從而達(dá)到對(duì)電梯實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。

3 結(jié) 語

不管是3層、5層的小型建筑物，還是高達(dá)上百層的建筑物，電梯的運(yùn)行都離不開智能控制調(diào)度系統(tǒng)。本文從電梯運(yùn)行的安全和效益兩個(gè)角度出發(fā)，論述了電梯運(yùn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，給出了PLC和變頻器聯(lián)合控制電梯運(yùn)行的方案，并結(jié)合遠(yuǎn)程智能調(diào)度控制探討了電梯智能化控制的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于提高電梯運(yùn)行的安全性、可靠性以及運(yùn)行效益，都有較好的指導(dǎo)和借鑒意義。本論文對(duì)于電梯運(yùn)行智能化控制的設(shè)計(jì)方案，無論是在理論研究還是在實(shí)踐應(yīng)用方面，都有一定的價(jià)值，是值得推廣應(yīng)用的。

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