基于PLC與組態(tài)王的電梯系統(tǒng)可行性研究

電梯作為現(xiàn)代城市物質(zhì)文明的一種標(biāo)志，逐漸成為老百姓生活中不可或缺的一部分，為當(dāng)今社會(huì)高層建筑人流和物流的輸送提供了便利條件。電梯的出現(xiàn)為人們的生活節(jié)省了大量的時(shí)間、體力等等，使我們的生活質(zhì)量有了很大的提高。然而，近幾年，全國(guó)各地接連發(fā)生電梯傷亡事故，再次觸動(dòng)了公眾對(duì)電梯安全的敏感神經(jīng)。

針對(duì)這些問(wèn)題，筆者認(rèn)為，電梯應(yīng)能提供實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)控，并在電梯出現(xiàn)故障時(shí)自行判斷，從而進(jìn)行自行保護(hù)，做到對(duì)乘客的最大保護(hù)。解決方法要有針對(duì)性：利用可編程控制器（PLC）和電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)，來(lái)滿足乘客的舒適感和保證平穩(wěn)的精度，降低功耗；利用組態(tài)王對(duì)電梯運(yùn)行監(jiān)控，對(duì)電梯的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。利用PLC編程的靈活性、組態(tài)軟件的增強(qiáng)圖形界面，對(duì)電梯的平順性和安全性進(jìn)行優(yōu)化和改善，使其達(dá)到最好的平衡點(diǎn)。

一 電梯控制系統(tǒng)的演變

隨著科技的發(fā)展，電梯的控制系統(tǒng)已經(jīng)由機(jī)電式過(guò)渡到電子式。傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)由繼電器接觸器控制邏輯組成，存在著電氣元件多、功能弱、電氣故障頻繁，可靠性差和工作壽命短等缺陷。PLC是根據(jù)順序邏輯控制的需要發(fā)展起來(lái)的，是集自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)于一體的一種新型工業(yè)控制裝置，是專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。鑒于此，目前電梯的繼電器控制方式已逐漸被PLC控制代替。同時(shí)由于電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動(dòng)方式已由原來(lái)直流調(diào)速逐漸過(guò)渡到了交流變頻調(diào)速，不僅能滿足乘客的舒適感和保證平穩(wěn)的精度，還可以降低功耗、節(jié)約能源，減少運(yùn)行費(fèi)用。PLC加變頻調(diào)速控制技術(shù)已成為現(xiàn)代電梯發(fā)展的熱點(diǎn)。可編程控制器是集自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)于一體的一種新型工業(yè)控制裝置，現(xiàn)在已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱（PLC、機(jī)器人和CAD/CAM）之一。選用PLC控制系統(tǒng)作為電梯電氣控制系統(tǒng)，去掉了選層器及大部分繼電器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部線路簡(jiǎn)化，且可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能。PLC控制系統(tǒng)可進(jìn)行自檢測(cè)與報(bào)警顯示，提高了電梯運(yùn)行的安全性，便于電梯故障檢修；也可用于群控調(diào)配管理，提高了電梯運(yùn)行效率。

二 組態(tài)軟件與PLC結(jié)合的電梯控制系統(tǒng)的設(shè)想與實(shí)施

隨著工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展，組態(tài)軟件已逐漸應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制監(jiān)控系統(tǒng)。組態(tài)軟件具有強(qiáng)大的界面顯示組態(tài)功能，有豐富的圖形控件和工礦圖庫(kù)；有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)，配有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，可存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)；有可編程的命令語(yǔ)言，用戶可以根據(jù)自己的需要編寫程序，增強(qiáng)圖形界面。組態(tài)王作為國(guó)產(chǎn)新型的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，它以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。具有實(shí)用性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。

因此，基于PLC與組態(tài)軟件的電梯控制系統(tǒng)研究具有重要意義，將PLC編程控制和組態(tài)王界面控制合理地運(yùn)用到電梯控制上，必然能得到一個(gè)非常理想的控制結(jié)果。

使用PLC設(shè)計(jì)兩套多層電梯控制系統(tǒng)并使用組態(tài)王設(shè)計(jì)其監(jiān)控系統(tǒng)。任務(wù)實(shí)施時(shí)，利用了PLC這種工業(yè)專用計(jì)算機(jī)，利用它面向用戶的指令，利用它編程方便和靈活的特性。PLC能完成邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)操作，還具有數(shù)字量，模擬量輸入/輸出控制的能力，并且容易與工業(yè)控制系統(tǒng)連為一體，易于擴(kuò)充。

結(jié)合電梯結(jié)構(gòu)與工作原理，電梯的電氣控制系統(tǒng)的基本功能要求，為實(shí)現(xiàn)這些功能，再?gòu)挠布蛙浖蓚€(gè)方面入手設(shè)計(jì)：硬件方面，主要從PLC的選型、PLC輸入輸出的編址方面考慮；軟件方面，系統(tǒng)分為啟動(dòng)初始化、用戶呼叫指示、電梯到層指示、電梯開門控制、電梯上下行控制、和超載報(bào)警、限位保護(hù)等基本模塊。完成硬件和軟件部分的設(shè)計(jì)，整體工程就完成了重要的一部分，然后進(jìn)行組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

如何將PLC與電梯運(yùn)行結(jié)合在一起呢？首先簡(jiǎn)單了解一下電梯的運(yùn)行原則：（1）電梯開啟，初始化程序使之回到一樓，并初始化各項(xiàng)數(shù)據(jù)；（2）在電梯運(yùn)行過(guò)程中，響應(yīng)順向外呼叫，而不響應(yīng)反向外呼叫，只在無(wú)同向呼叫信號(hào)時(shí)才響應(yīng)反向呼叫；（3）電梯運(yùn)行方向由內(nèi)呼叫信號(hào)決定，順向時(shí)優(yōu)先執(zhí)行；（4）內(nèi)外呼叫信號(hào)都具有記憶保持功能，執(zhí)行一次后解除；（5）內(nèi)外呼叫信號(hào)、運(yùn)行方向以及行進(jìn)中的樓層均由信號(hào)燈指示；（6）到達(dá)某一樓層經(jīng)短暫延時(shí)后可自動(dòng)或手動(dòng)開門，超重報(bào)警時(shí)不能進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)關(guān)門，關(guān)門過(guò)程中，有本層順向外呼叫信號(hào)時(shí)響應(yīng)開門；（7）電梯上下行時(shí)不能手動(dòng)開關(guān)門，開門時(shí)也不能上下行。（8）電梯應(yīng)當(dāng)具有最遠(yuǎn)反向外呼叫響應(yīng)功能。

三 PLC與組態(tài)結(jié)合需注意的工作事項(xiàng)

利用PLC能夠很好地完成所要達(dá)到的目的，同時(shí)，還可以根據(jù)電梯使用者的親身體驗(yàn)及反應(yīng)情況，對(duì)電梯的平順性進(jìn)行合理調(diào)配；在組態(tài)建模方面也沒(méi)有太大問(wèn)題，但在組態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)一定要體現(xiàn)人性化，體現(xiàn)出應(yīng)急處理方面的優(yōu)勢(shì)。為了實(shí)現(xiàn)以上功能，要確保做好以下工作：（1）能夠選擇一臺(tái)合適可靠的可編程控制器作為電梯系統(tǒng)的中央控制器。并在程序設(shè)計(jì)中，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)繼電器電梯控制系統(tǒng)和微機(jī)電梯控制系統(tǒng)的對(duì)比，根據(jù)工業(yè)環(huán)境的特點(diǎn)以及電梯舒適性、可靠性的控制要求，達(dá)到所要實(shí)現(xiàn)的目的，并凸顯出所選擇可編程控制器的好處；（2）解決電梯最小等候時(shí)間算法，并結(jié)合到所編制的程序中去；（3）能夠設(shè)計(jì)出基于可編程控制器的電梯控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件程序，能夠建立電梯整體框架結(jié)構(gòu)和信號(hào)控制電路圖，能夠編寫各子模塊梯形圖；（4）結(jié)合實(shí)際需要繪制基于組態(tài)王的電梯監(jiān)控畫面，運(yùn)行調(diào)試結(jié)果符合電梯監(jiān)控要求；（5）能夠通過(guò)仿真和調(diào)試來(lái)表明運(yùn)行的正確性，能夠證明基于可編程控制器的變頻變壓調(diào)速電梯控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、平層準(zhǔn)確性，能夠提高電梯運(yùn)行的舒適度，且可通過(guò)電梯監(jiān)控畫面來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控電梯運(yùn)行狀態(tài)。

〔責(zé)任編輯：李爽〕