電梯PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

葉俊杰

摘 要簡而言之，PLC就是一種可編程序的存儲器裝置，有關(guān)數(shù)據(jù)信息的算計運(yùn)算、邏輯運(yùn)算以及控制等相關(guān)的問題，都可以在可編程序的存儲器之中完成，同時還可以通過數(shù)字或者是模擬的方式，呈現(xiàn)出來。本文在分析PLC電梯控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與原理的基礎(chǔ)上，對于電梯PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行探討，希望可以滿足今后對電梯的整體性需求。

【關(guān)鍵詞】電梯 PLC 設(shè)計 實(shí)現(xiàn)

PLC本身屬于可編程的存儲器，其擁有計算機(jī)功能，不但可以實(shí)現(xiàn)邏輯控制，同時也具備網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理以及通信功能。其體積小、編程簡單、可靠性高、組裝維護(hù)方便、抗干擾能力強(qiáng)，被廣泛應(yīng)用到工業(yè)控制領(lǐng)域之中。

1 PLC電梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理

電梯PLC控制系統(tǒng)包含了邏輯和拖動兩個部分，相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)示意圖見圖1所示。其中，借助PLC控制軟件可以實(shí)現(xiàn)邏輯控制功能，其中包含了轎廂位置判定、定向選層、開啟或者是關(guān)閉轎門等。另外，在運(yùn)行拖動控制系統(tǒng)時，借助PLC控制系統(tǒng)就可以傳輸電梯實(shí)時工作狀態(tài)之下的反饋信號，這樣也可以將對應(yīng)的控制信號加以明確。

就PLC控制系統(tǒng)原理來看，其運(yùn)行包含了RUN和STOP兩種。在RUN狀態(tài)下，PLC就可以接觸反應(yīng)控制要求的用戶程序執(zhí)行處理，進(jìn)而滿足電梯控制功能的操作。另外，為了確保輸出可以及時的響應(yīng)電梯運(yùn)行可能發(fā)生變化的輸入信號，針對用戶程序執(zhí)行，并且1次就可以完成，而是需要重復(fù)性的多次執(zhí)行，這樣的執(zhí)行直至處于STOP狀態(tài)之下。其工作原理圖見圖2所示。

2 電梯PLC控制系統(tǒng)總體設(shè)計內(nèi)容

2.1 可靠性設(shè)計

可靠性設(shè)計是整體的重要組成部分，主要包含了硬件和軟件兩個方面。系統(tǒng)任何部分出現(xiàn)故障，都會影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，所以，需要基于可靠性的分配原則進(jìn)行設(shè)計?？煽啃栽O(shè)計內(nèi)容包含了系統(tǒng)安裝工作環(huán)境設(shè)計、冗余設(shè)計等，其中，冗余設(shè)計主要是利用冷后備或者是熱后備的方式。針對PLC來說，冗余系統(tǒng)包含了電源系統(tǒng)、CPU、通信單元和存儲單元等，系統(tǒng)工作環(huán)境應(yīng)該滿足振動、溫度、沖擊和濕度等要求。

2.2 安全性設(shè)計

安全性指的是緊急異常狀態(tài)下系統(tǒng)處于安全狀態(tài)。所以，在系統(tǒng)設(shè)計過程中，系統(tǒng)就應(yīng)該擁有處理事故和故障的功能。在主要設(shè)備和回路中設(shè)置好事故按鈕或者是緊急停車按鈕，亦或是設(shè)計好安全回路。這里所說的安全回路是非半導(dǎo)體的機(jī)電元件，主要是通過硬接線的方式來構(gòu)成，屬于獨(dú)立同PLC工作的，并且還可以保護(hù)好現(xiàn)場的設(shè)備和工作人員。在任何控制系統(tǒng)設(shè)計的時候，安全性都不能忽視，這一點(diǎn)就希望引起足夠的重視。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計

對于系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計而言，滿足國際標(biāo)準(zhǔn)的元件和系統(tǒng)，都可以方便日常的控制系統(tǒng)維護(hù)，同時也可以用于將來的規(guī)模擴(kuò)展和升級，這樣就可以將不必要的沖突降低，提升系統(tǒng)本身的兼容性。

3 電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

3.1 PLC單臺電梯控制系統(tǒng)工作流程

圖3為單臺控制系統(tǒng)的流程圖，從圖可以看出，對于一臺電梯正常運(yùn)行的控制，需要指令信號、控制信號、召喚信號、層樓信號以及消防信號。這些信號來至于層面控制按鈕、井道行程開關(guān)、轎廂控制面板以及層面火警開關(guān)。井道形成開關(guān)的層樓信號可以定位層樓，并且自動開展定向，同時，也可以將所在的層樓位置顯示出來。轎廂控制面板的指令信號以及在層面控制按鈕中的召喚信號主要是用于指令和召喚兩個方面的登記處理，主要包含了開/關(guān)門、上/下行以及停站。當(dāng)消防控制信號從火警開關(guān)發(fā)出后，就會將指令和召喚登記消除，直接控制電梯下至底樓并開門。控制電梯運(yùn)行的同時，還需要進(jìn)行運(yùn)行的顯示和驅(qū)動電動機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，也就是實(shí)現(xiàn)電梯的上行與下行處理。

3.2 一般設(shè)計步驟

在系統(tǒng)程序設(shè)計之前，需要對控制要求進(jìn)行全面的掌握和分析，這樣才可以制定準(zhǔn)確合理的設(shè)計方案，為滿足預(yù)期目標(biāo)的要求從而提出針對性措施，其一般設(shè)計步驟見圖4所示。

4 基于PLC的電梯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.1 調(diào)試流程

結(jié)合電梯PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)程序，在編譯、下載、實(shí)驗箱接線等步驟之后，就可以調(diào)試整個系統(tǒng)。其流程如下：

（1）調(diào)試簡單指令，對最簡單的功能進(jìn)行檢查。

（2）調(diào)試單層，對層與層之間的功能進(jìn)行檢查。

（3）調(diào)試復(fù)雜指令，對各個功能進(jìn)行檢查。

因為五層電梯指令程序相對復(fù)雜，在考慮到現(xiàn)實(shí)條件后，在具體的調(diào)試中選擇選層選向功能的指令程序。在實(shí)驗之中選擇三菱PLC機(jī)型，首先是將OMRON C60P型之中的PLC直接轉(zhuǎn)換成為三菱PLC指令代碼。然后再將指令程序輸入到PLC的綜合實(shí)驗學(xué)習(xí)機(jī)主機(jī)之中，這樣可以對設(shè)計的可行性進(jìn)行驗證。

4.2 I/O分配表

在PLC控制的I/O分配表繪制之下，首先需要將PLC輸入和輸出點(diǎn)的具體點(diǎn)數(shù)確定，主要是從下面兩個方面進(jìn)行考慮：

4.2.1 輸入點(diǎn)

主要是針對各層的門廳以及轎廂的控制按鈕。其中，門連鎖開關(guān)一個、一到四層門廳上行的按鈕為4個，二到五層門廳的下行方向的按鈕為4個，另外，還有一個門鑰匙的開關(guān)。其次，通過對于電梯運(yùn)行位置的檢測反映信號，主要包含了相對應(yīng)的接觸器和向上向下的慢性按鈕，另外還有從一到五層向外顯示的位置信號5個。

4.2.2 輸出點(diǎn)

主要是針對一到五層選層指令信號以及門連鎖開關(guān)，繼電器6個。有司機(jī)的時候，需要針對上行與下行選向的2個點(diǎn)；相對的控制包含了上行與下行的2個繼電器。

總而言之，在PLC控制系統(tǒng)之中，輸入點(diǎn)數(shù)2-5個，輸出點(diǎn)數(shù)10個，根據(jù)實(shí)際的要求，其分配點(diǎn)見表1所示。

4.3 指令程序

本電梯控制選擇乘客操作、手動檢修和司機(jī)操作三種。乘客操作，主要是按下所需要到達(dá)的樓層，在按下按鈕之后，就會選擇最優(yōu)的運(yùn)行方式前往樓層。當(dāng)電梯停穩(wěn)之后，就會亮起樓層顯示燈。手動檢修，主要是根據(jù)檢修任務(wù)，調(diào)節(jié)控制電梯的運(yùn)行速度。司機(jī)操作，則是內(nèi)部的按鈕完全由司機(jī)的控制完成，等待電梯到達(dá)需要的樓層之后，就會亮起顯示燈，并且顯示樓層號。另外，通過上慢行和下慢行按鈕，也可以有效的控制電梯的實(shí)際運(yùn)行。根據(jù)具體的控制方式，還可以編輯選層選向的指令程序。

4.4 梯形圖

電梯需要對廳外召喚信號、轎廂指令等進(jìn)行全方面的考慮。當(dāng)接到指令或者是召喚信號的時候，電梯應(yīng)該執(zhí)行具體的操作，實(shí)現(xiàn)減速，滿足選層的要求。其PLC控制梯形圖見圖5所示。

4.5 調(diào)試過程

本次試驗選擇的司機(jī)控制，所以，不會考慮到召喚指令。其中，Y31-Y35屬于內(nèi)部的輔助繼電器，是一道五層選層控制信號的實(shí)現(xiàn)。X08-X11，X400-X403表示的召喚指令的登記信號；X03-X07屬于對應(yīng)層樓的轎內(nèi)選層指令登記信號。另外，Y39屬于下行的選向控制信號繼電器，Y38輸上行，而X00屬于門連鎖信號。其中，常開的接點(diǎn)之中，X00，Y38，Y39三者是相互并聯(lián)的，并且可以進(jìn)行相應(yīng)的控制。一般來說，Y30是在Y31-Y35控制回路之中分別串聯(lián)的，并且X00，Y38，Y39在平時都是保持開斷狀態(tài)，因為，召喚指令還無法控制選層以及選項控制。

在控制系統(tǒng)之中Y32-Y35和X411-X502分別串聯(lián)，形成回路，這樣就可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)前位置同選層信號之間的自動選向的合理控制。將同一層的指層信號和選層信號相互串聯(lián)，然后將串聯(lián)支路和高一層的選層信號相互并聯(lián)，通過這樣的方式，執(zhí)行到第二層。這樣的模式，就可以實(shí)現(xiàn)Y38上行選向控制功能，同時Y39的下行也可以得到滿足。

通過對調(diào)試過程的分析，選層選向PLC控制程序的實(shí)驗論證具有極高的可行性。

5 結(jié)語

總而言之，隨著電力電子科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，國民經(jīng)濟(jì)的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中都開始應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)以及相對應(yīng)的裝置。這對于高層建筑之中電梯的普及也是一樣。所以，未來的電梯控制系統(tǒng)中，PCL控制系統(tǒng)就成為一種必然的發(fā)展趨勢。

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作者單位

廣州市輕工職業(yè)學(xué)校 廣東省廣州市 510000