電梯PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

牛東海

摘 要：我們分析可編程控制器PLC在電梯控制中的應(yīng)用，以五層電梯的可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案與組成作為基點(diǎn)，闡釋了響應(yīng)的硬件電路與電梯控制梯形圖，同時(shí)提供了系統(tǒng)構(gòu)建構(gòu)架與程序流程圖表，依附于分析及處理關(guān)系，給出可編程控制器編程。

關(guān)鍵詞：電梯；PLC；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

中圖分類號：TU229 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）24-0096-02

眾所周知PLC即為可編程控制器，經(jīng)邏輯參數(shù)、順序控制、限時(shí)以及計(jì)數(shù)等程序，利用數(shù)字及模擬式的輸入輸出去控制相應(yīng)的機(jī)械裝置。伴電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)科技的全面進(jìn)程，可編程控制器具備了較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)的功能，不但可以達(dá)到邏輯控制，同時(shí)具備較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理及通信能力。其外觀小巧、維護(hù)便捷、編程方便，同時(shí)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性與抗干擾性，目前已被工業(yè)控制領(lǐng)域所青睞?，F(xiàn)階段可編程控制器應(yīng)用側(cè)重于下述幾點(diǎn)：首先是順序控制，此為編程控制器最廣泛應(yīng)用范疇，可編程控制器取代了常規(guī)的繼電設(shè)備順序控制，舉例說明，裝配生產(chǎn)流水線與電梯控制；其次，工序控制，在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，有一些長時(shí)間的變量，其中包括壓力、溫度以及流量，可編程控制設(shè)備具備A/D與D/A轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，因此可編程控制器能夠擇取模擬量，進(jìn)而完善工序控制；最后即數(shù)據(jù)處理，通?？删幊炭刂圃O(shè)備均都未具備四則運(yùn)算指令，能夠?qū)ιa(chǎn)程序的參數(shù)予以處理，可編程控制器能夠構(gòu)成有效的監(jiān)控模式，予以參數(shù)搜集與處理。同時(shí)相對前沿的可編程控制設(shè)備均具備位置控制系統(tǒng)，可以有效的匹配于控制步進(jìn)電動機(jī)與伺服電動機(jī)，進(jìn)而達(dá)到對相應(yīng)機(jī)械的區(qū)域控制。

1 PLC在電梯控制系統(tǒng)的優(yōu)勢

近年來，電梯的控制機(jī)制大多以繼電設(shè)備控制模式以及可編程控制器控制系統(tǒng)為主。通過繼電設(shè)備構(gòu)建的控制模式是較為落后的電梯控制舉措。伴隨電梯安全性與穩(wěn)定性的提高，繼電設(shè)備控制的內(nèi)置問題逐漸顯著，繼電設(shè)備控模式存在較高的故障率，同時(shí)穩(wěn)定性不佳、接線繁瑣、缺乏通用性等問題；微機(jī)控制的特點(diǎn)為控制系統(tǒng)體積小、并具有節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，不過缺乏抗干擾性；而可編程控制器控制十分便捷、且具有較強(qiáng)的抗干擾性及穩(wěn)定性，可以達(dá)到多種運(yùn)行狀態(tài)故障綜合顯示的要求。所以，PLC在各領(lǐng)域得到了廣泛的推廣，擇取可編程控制器所構(gòu)建的控制機(jī)制能夠使電梯運(yùn)行更為穩(wěn)定、安全。

2 電梯PLC的核心構(gòu)架與基本原理

電梯可編程控制器系統(tǒng)包括下述兩點(diǎn)：邏輯控制機(jī)制與拖動控制機(jī)制。其構(gòu)架見圖1。

邏輯控制機(jī)制通過可編程控制器軟件實(shí)現(xiàn)，功能主要包括轎內(nèi)指令及廳外傳輸?shù)怯浥c定向選層、轎廂區(qū)域評定、順向截梯、平層以及開關(guān)門運(yùn)行等系統(tǒng)控制。而拖動控制機(jī)制內(nèi)，電梯現(xiàn)階段狀態(tài)的傳輸信號直接輸送至可編程控制器，在此基礎(chǔ)上向拖動機(jī)制傳輸速度切換以及起動等控制數(shù)據(jù)，現(xiàn)階段電梯的拖動系統(tǒng)從以往的直流調(diào)速慢慢轉(zhuǎn)型為交流調(diào)速，可編程控制器控制技術(shù)匹配于交流調(diào)速技術(shù)已成為目前電梯領(lǐng)域發(fā)展的側(cè)重點(diǎn)。

而電梯可編程控制器有下述幾類工作模式，其中包括運(yùn)行模式與停止模式。在運(yùn)行模式下，可編程控制器經(jīng)執(zhí)行反饋控制要求的用戶系統(tǒng)去實(shí)現(xiàn)整體控制。為了讓可編程控制器的輸出第一時(shí)間匹配于可能變化的輸入?yún)?shù)，用戶程序并非僅執(zhí)行一次，而是反復(fù)的予以執(zhí)行，直至可編程控制器停機(jī)或轉(zhuǎn)變?yōu)橥Ｖ範(fàn)顟B(tài)?？删幊炭刂破鞴ぷ髟硪妶D2。

3 可編程控制器雙速電梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

舉例說明，五層電梯擇取西門子PLC達(dá)到交流雙速集選控制電梯目的。從電梯控制系統(tǒng)的硬件需要、可編程控制器的I/0數(shù)值計(jì)算、可編程控制器機(jī)型擇取、I/0點(diǎn)數(shù)的配置、相關(guān)下屬系統(tǒng)程序達(dá)到制衡。

依附于I/0數(shù)值與輸入種類，分析I/0數(shù)值要留存一些余量，因此擇取現(xiàn)階段西門子315-2DP PLC。因?yàn)槭墙涣麟p速電梯需要留存以往線路內(nèi)主回路接觸設(shè)備與門機(jī)繼電設(shè)備；考慮穩(wěn)定設(shè)計(jì)的相關(guān)要求，控制部分留存回路繼電設(shè)備與門鎖繼電設(shè)備。對五層集選電梯，依附于輸入信號和輸出信號，通過換算，輸入數(shù)值為三十五，輸出數(shù)值為三十二，輸入、輸出信號均為數(shù)字量，輸出電壓二百二十伏。

依附于輸入、輸出點(diǎn)數(shù)分配狀態(tài)與I/0點(diǎn)數(shù)的相應(yīng)情況，全面分析。而控制機(jī)制的主體即可編程控制器主機(jī)，經(jīng)可編程控制器輸入接口把信號傳輸至可編程控制器，根據(jù)可編程控制器存儲器內(nèi)存儲的程序予以換算，在此基礎(chǔ)上通過輸出接口向指層器、召喚指示燈以及驅(qū)動機(jī)制發(fā)出相應(yīng)的信號。

此次分析的電梯模型共為五層，而電梯的各層都安裝了升降與轎廂所在樓層的指示；一至五層所配置的指示燈即為樓層信號，每一層的樓廳都安裝輸入鍵去使用電梯，工作環(huán)節(jié)主要對相應(yīng)的呼梯信號與運(yùn)行情況予以全面分析，在此基礎(chǔ)上明確下個環(huán)節(jié)的工作，所以其需具備自動定向、順向攔截以及反向保號等功能。而電梯對控制信號的響應(yīng)需要包括下述幾點(diǎn)：第一，電梯在完成啟動時(shí)，轎廂在1層，如果1層有呼梯信號，那么門就會開啟；第二，在有呼梯信號的樓層超過過目前樓層時(shí)，那么電梯就會上升；第三，在電梯運(yùn)行過程中，僅響應(yīng)順向呼梯信號，反之信號僅為記憶。

可編程控制器程序設(shè)計(jì)為電梯控制機(jī)制設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，我們要遵循功能完善且整體的基本理念，確保電梯穩(wěn)定的運(yùn)行；同時(shí)在結(jié)構(gòu)上盡可能做到易讀易改，要降低程序量，擇取模塊化結(jié)構(gòu)，全面通過可編程控制器內(nèi)的相應(yīng)指令完善程序，減少可編程控制器程序掃描耗時(shí)，確保電梯的精準(zhǔn)性；其內(nèi)部存在著一些不確定的因素，同時(shí)具備很多自鎖與互鎖關(guān)系，所以相關(guān)參量間邏輯關(guān)系繁瑣，這在一定程度上影響電梯的控制系統(tǒng)。

3.5 控制回路的梯形圖與運(yùn)行指令

我們所提及的指層控制線路功能即為指示電梯轎廂現(xiàn)階段所在的區(qū)域與所需運(yùn)行的區(qū)域。此次研究中樓層信號是經(jīng)裝置在各層井道中的感應(yīng)設(shè)備與轎頂?shù)母舸虐迦?shí)現(xiàn)的。不過，因?yàn)樗邮艿臉菍有盘柎嬖陂g斷的特點(diǎn)，所以我們要經(jīng)程序去完善，X33-X55為一至五樓的樓層感應(yīng)設(shè)備在可編程控制器的輸入?yún)^(qū)間。endprint

電梯的定向即在電梯整體的運(yùn)行機(jī)制、轎內(nèi)指令與廳外召喚區(qū)域的先決條件下，明確電梯的運(yùn)行動態(tài)。選層即為在轎內(nèi)指令與廳外召喚信號的狀態(tài)中，電梯需要響應(yīng)的相關(guān)信號；電梯在快要抵達(dá)有轎內(nèi)指令登記及電梯運(yùn)行方向一致的廳外召喚信號的區(qū)間時(shí)，傳輸換速信號。在有司機(jī)的工作情況下，通過轎內(nèi)指令與電梯所處的區(qū)域去明確電梯的運(yùn)行走勢；在沒有司機(jī)的運(yùn)行情況下，通過廳外召喚信號依附于電梯所處的區(qū)域去完成電梯定向。

此程序內(nèi)M 100即可編程控制器中的輔助繼電設(shè)備，也就是電梯的上行方向繼電設(shè)備，M101即可編程控制器中輔助繼電設(shè)備，表示下行繼電設(shè)備。X7表示有/無司機(jī)時(shí)開關(guān)在可編程控制器輸出的地址。Y23與Y24即上行和下行方向指示在可編程控制器輸出端的地址。

依附于雙開門有無司機(jī)控制去設(shè)計(jì)，要側(cè)重于電梯的手動開門以及無司機(jī)情況下的開門、電梯運(yùn)行至目標(biāo)的自動開門、手動關(guān)門、無司機(jī)情況下的自動延時(shí)關(guān)門、基站外啟動過程的開關(guān)門等功能。

4 結(jié)束語

綜上所述，繼電設(shè)備構(gòu)建的控制模式是較為落后的電梯控制舉措。伴隨電梯安全性與穩(wěn)定性的提高，繼電設(shè)備控制的內(nèi)置問題逐漸顯著，繼電設(shè)備控模式存在較高的故障率，同時(shí)穩(wěn)定性不佳、接線繁瑣、缺乏通用性等問題；微機(jī)控制的特點(diǎn)為控制系統(tǒng)體積小、并具有節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，不過缺乏抗干擾性；而可編程控制器控制十分便捷、且具有較強(qiáng)的抗干擾性及穩(wěn)定性，可以達(dá)到多種運(yùn)行狀態(tài)故障綜合顯示的要求。所以，PLC在各領(lǐng)域得到了廣泛的推廣，擇取可編程控制器所構(gòu)建的控制機(jī)制能夠使電梯運(yùn)行更為穩(wěn)定、安全。擇取可編程控制器予以電梯的運(yùn)行控制，其系統(tǒng)的硬件構(gòu)架被最大限度的簡化，且因?yàn)槭菗袢　败浗泳€”舉措的程序控制，其系統(tǒng)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性與靈活性。不過，電梯控制系統(tǒng)的信號輸入數(shù)值較多，因此可編程控制器控制系統(tǒng)相對于繼電器的投資要高一些，但是能夠擇取節(jié)省輸入點(diǎn)的舉措規(guī)避投資高的問題?？梢酝ㄟ^編碼/譯碼電路去降低可編程控制器的輸入點(diǎn)，縮減投資，不過要依附于實(shí)際情況，避免硬件電路太過繁瑣而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定。

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