马德光

（广西轻工技师学院，广西 南宁530031）

本文采用西门子1200 系列PLC，从电梯机构、电梯的控制流程设计、PLC 选型、PLC 控制系统设计、电梯电动机控制线路设计等方面对七层楼电梯的控制系统进行设计，将西门子PLC控制方案融入电梯控制系统中去。

1 电梯的结构设计

电梯的主要功能是在垂直方向上进行运输作业，是一直特殊的运输设备。它主要由轿厢、配重、拖动电动机、减速传动机构、井道及井道设备组成。轿厢的主要功能是载人或载物，配重的主要功能是用来改变电梯电动机负载的特性，以此提升电梯的安全性能。如图1 所示，为电梯拖动系统示意图。电梯轿厢及配重分别安装在钢丝绳的两端，电动机及减速机构通过拖拽钢丝绳对轿厢的运动进行控制，控制轿厢上下运动时的加速、减速、停止等。

图1 电梯拖动系统示意图

2 电梯控制系统PLC 的选型

7 层电梯控制系统需要设计由交流双速电动机控制的七层工作站，针对这一要求，本设计选用西门子S7-1200 系列PLC中的CPU 1214C AC/DC/Rly，该PLC 提供了14 个输入点和10个输出点，其输入点的存储器地址为I0.0-I1.3（共14 个点），输出点的存储器地址为Q0.0-Q1.1（共10 个点），由于本设计需要用到40 个输入点和38 个输出点，为满足设计要求，需要对其进行扩展，设计选用西门子数字I/O 扩展模块SM1223。SM1223 输入输、出模块的数字量输入/输出为16 点输入/16 点继电器输出。本次设计中选用2 个SM1223 模块做为设计扩展模块。

3 基于西门子PLC 电梯控制系统的设计

根据电梯控制的设计要求，PLC 控制系统的设计组成如图2 所示。

图2 PLC 控制系统组成

4 基于西门子PLC 输入、输出信号的设计

4.1 输入端口的设计

电梯轿厢内包括各层的楼层选择按钮，7 层楼应设计有7个楼层按钮，需用到7 个输入点，开关轿厢门需要用到2 个开关按钮，需用到2 个输入点，出于安全的考虑，电梯轿厢门应设计有防夹保护，电梯门在未关好的情况下应禁止启动，轿厢门限位开关用到2 个输入点，为防止轿厢冲顶以及冲底，还应在电梯顶部和底部设计有上下限位开关（需要用到2 个输入点），共计13 个输入点。井道内每层都应设置传感器，以便感知轿厢当前所在楼层，7 层楼安装7 个传感器，共需分配7 个输入点，为确保电梯到达楼层时不出现错层现象，需要应用上下平层传感器进行楼层对正，需分配9 个输入点。每个楼层门厅等候区都需要设计上行和下行两个按钮，考虑到底层只需设计1 个上行按钮、顶层只需设计1 个下行按钮，总共需要分配12 个输入点，当轿厢无操作时，需要预设自动、检修等六个功能，需分配6 个输入点。综上所述，本设计共需分配40 个输入点。

4.2 输出端口的设计

在本设计中，三相异步电动机为电梯控制系统的主要控制对象，电动机正反转控制着电梯的上下行，需要分配2 个输出点，电梯为变频器分段调速控制，控制电梯速度需要分配2 个输出点，启动加速、3 级制动减速共需4 个输出点，轿厢开关门控制需要分配2 个输出点，7 层楼分别需要7 个指示灯显示当前楼层位置，需要分配7 个输出点，上下行指示灯显示需分配2 个输出点，电梯的上下行记忆点显示需分配12 个输出点，轿厢内显示已选择的楼层，需要设计7 记忆灯，需分配7 个输出点，本设计共需要分配38 个输出点。

5 电梯的控制流程设计

电梯系统PLC 控制实际上就是处理好呼叫输入信号与输出信号的逻辑关系。根据实际需要电梯控制流程设计如下：

（1）轿厢内关门信号按下时，电梯门锁定功能解除，轿厢门自动关闭，电梯门关闭到位后，电梯允许接收上、下行信号。

（2）电梯上下行到指定楼层后，轿厢自动停止，并通过楼层传感器对楼层进行对层检测，对层无误后轿厢门自动打开，轿厢门打开后无操作的情况下等待20 秒后自动关门，并等待电梯系统的呼叫信号。

（3）为了解决呼叫冲突的问题，电梯运行时，只响应与轿厢运行方向相同的呼叫信号。

（4）电梯运行时自动比较当前轿厢内所选择的楼层信号，当到达所选择的最高楼层时，电梯自动停止，并切换运行方向，轿厢下行返回底层。

（5）电梯系统接收到的电梯外部呼叫信号需进行记忆，只有在完成呼叫任务后才清除该信号存储。

（6）电梯轿厢内以及电梯门厅处都应设计有电梯运行当前楼层数的数值显示。

（7）当多个楼层同时呼叫电梯时，电梯系统根据信号呼叫时序的先后，安排电梯运行的顺序，最先呼叫信号的执行级别最高，优先执行该呼叫所要求的上行或下行任务。在确定了当前上下行任务后，再确定执行与该任务同向的呼叫任务。

（8）当执行完一个方向的任务要进行换向时，根据最远站换向原则来进行运行方向的转换。

（9）当电梯进行维修时，要将所有楼层的电梯门关闭，以防止行人误入。

6 结论

本设计中将三相交流异步电动机、继电器、接触器、行程开关、按钮、发光指示器和PLC I/O 接口组合成一个完整的控制系统。并且在整个系统中应用西门子PLC 应用模块化程序设计的方法设计出相应的逻辑控制程序以实现对电梯的升降、加减速、平层、起动、制动等进行控制。应用基于西门子PLC 设计的电梯控制系统使得整个电梯的结构更加的简单、运行效率更高、运行稳定性更好。