基于PLC电梯控制系统的设计
2021-09-10刘丹妮都伟涛
刘丹妮 都伟涛
摘要：本设计针对目前我国电梯业的现状，采用PLC对电梯进行逻辑控制，考虑了电梯的可靠性、可维护性、灵活性、使用寿命以及电梯的开发周期等方面，设计的控制系统具备楼层指示、呼梯指令登记、选层选向、自动运行和检修运行等功能，具有集选控制的特点。而所设计的电梯电动机交流变频器的调速技术是如今节电、改善工艺流程、提高产品质量、推动技术进步、改善环境的一种重要手段。本文在介绍了电梯基本结构的基础上还深入分析了电梯的工作原理。
关键词：电梯控制系统;PLC;变频调速
1. 引言
近半个世纪以来，电梯技术从原始的模型升降机发展到能满足人类需要的高级智能化电梯。最初的电梯是由司机操作控制的，然而这样不但浪费人力还很浪费财力。于是，为了解决这个问题，便在旅馆和住宅楼里采用了简易的自动控制方式来控制电梯。而随着电梯技术的逐步改良，其控制性能与自身功能已无法满足和适应电梯控制的要求和发展，利用它已很难设计出质量上乘的电梯控制系统，不过可编程控制器的使用则为电梯的控制提供了更为广阔的空间。
2. 硬件系统的设计
西门子小型S7-200PLC适用于各种场合中的检测、监测以及自动化控制，它的强大功能使其无论是独立运行，还是相连成网络都能够实现复杂的控制功能。7-200系列的出色表现主要体现在以下几个方面：高可靠性;丰富的指令集;便于掌握;操作方便;內置集成功能丰富等。因此本次使用S7-200PLC作为控制核心。
电梯控制系统由轿厢操作盘、安全装置、井道装置、厅外呼叫厅、指挥层、调整期、拖动控制、门机控制、接入接口、PLC主机、CPU存储器跟输出接口组成。通过PLC控制电机的运行来实现电梯控制系统的组成。
3. 基本控制逻辑
1、开始时，电梯处于任意一层。
2、当有外呼梯信号时，电梯响应该外呼信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门打开，延时15秒后自动关门;当有内呼梯信号时，电梯响应该内呼信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门打开，延时15秒后自动关门。行车方向主要由内呼信号决定，同一顺序优先行车;
3、在电梯运行过程，即电梯上升或下降的途中，对任何反方向的下降或上升的外呼信号都不响应。但是如果收到反向外呼信号前没有其它内、外呼梯信号时，则电梯响应该外呼信;行车途中如果遇到的呼梯信号是与行车方向相同的，则响应该信号并截车，反之不截车;
4、具有最远反向外呼信号响应功能。例如：电梯在一楼，二层向下外呼信号、三层向下外呼信号、四层向下外呼信号同时发出，则电梯先去四楼响应四层向下外呼信号;
5、内呼信号和外呼信号都具有记忆功能，在任务执行后该记忆自动消除;
6、内呼信号、外呼信号、行车方向、行车所达楼层位置均由信号灯指示;
7、停层时可以对自动开门和手动开门进行延时，在关门过程中，如果有外呼信号，则该外呼信号和本层同向时电梯开门，反之不开;关门动作执行完毕，遇到任何外呼信号都不开门;
8、有内呼信号时自动关门延时，关门后延时自动行车;
9、无内呼信号时延时15s自动关门，但不能自动行车，只有内呼信号响应时才可行车;
10、电梯未平层或运行时，不能手动开门或本层呼梯开门，开门按钮和关门按钮也都不起作用。只有电梯平层且停止运行后，开关门按钮才起作用。
4. 软件系统设计
自动定向的具体原则就是要遵从先入为主，简单地讲也就是当我们在电梯中选择的层数跟指令在不同方向的时候，遵从最先的指令，自动确定运行方向[11]。假设电梯停在N（N=1，2，3，4，5，6）楼，M楼有信号，Y>N时，电梯上行;Y 轿厢开门、关门要求：电梯到站后，自动开门;无轿厢指令后，5～8s实现轿厢的自动关门;若在延时时间内按下开门/关门按钮，门将进行开门/关门动作;并且当门关闭动作时，为保证乘客的安全，门间来人会使光电传感器产生信号，控制系统发出开门信号。顺向截停要求响应最远反向呼梯要求当有多个层外呼梯指令时，电梯应先顺向进行停靠，再到达最远指令层站，依次对符合运行方向的召唤进行逐一停靠应答。 （1）电梯位置控制 指层控制回路在PLC电梯控制系统中的作用至关重要，该功能可以判定电梯轿厢当前位置，指示轿厢的上行、下行方向。判断电梯位置程序分析如图4所示，电梯的位置信号通过传感器转换成相应的信号送到寄存器D1中。若电梯在1层，把常数1赋予D1;若电梯在2层，把常数2赋予D1;三层、四层同理。 （2）电梯呼叫信号控制 根据不同的按钮动作把信号转换成数值存入寄存器D0中。该环节可以实现轿内及厅外呼叫指令的登记及消除。控制梯形图如图1所示; （3）自动选向控制 电梯上下行控制，需比较呼叫信号D0与位置信号D1的大小，来决定电梯动作。当D0 （4）电梯平层控制 要想完成电梯的平层该控制，就得经过I/O的分配，其中的X24、X25分别对应上、下平层信号。只有当电梯处于平层位置的时候，电动机才能脱离电源并抱闸制动，否则通过程序自动调整位置。 （5）开关门控制 电梯完全平层后，控制电动机的正反转完全停机，电梯进入自动开关门环节，详见图2所示。 5.总结 本设计采用S7-200PLC对电梯进行逻辑控制，考虑了电梯的可靠性、可维护性、灵活性、使用寿命以及电梯的开发周期等方面，设计的控制系统具备楼层指示、呼梯指令登记、选层选向、自动运行和检修运行等功能，具有集选控制的特点。本设计在实现较高自动化水平的同时，还能确保乘客的安全乘坐以及大大减小了乘坐时间，增加了经济效益。 参考文献 [1]崔涛.电梯制动器电气控制及检验方法[J].化学工程与装备，2020（04）： 224-225. [2]施宇斌.电梯检验中控制系统的常见问题分析[J].装备维修技术， 2020（02）：192. [3]何伟杰.电梯控制电源回路故障诊断方法研究[J].机电信息，2020（11）： 42-43.
