基于PLC的电梯自动调度控制系统设计

摘 要：针对传统电梯控制系统采用电磁开关所暴露出来的不足与问题，文章设计了基于PLC和变频器实现的电梯控制系统，给出了控制系统的软硬件设计方案，并就其中的调度运行控制盒远程监控探讨了可行的技术方案，对于进一步提高电梯运行控制系统的安全性、可靠性和稳定性具有较好的指导借鉴意义。

关键词：电梯；PLC；自动控制；远程调度

中图分类号：TU857 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）3-0080-02

随着建筑物高度的逐渐增高，很多建筑物都启用了电梯作为运载和提升人、货的重要工具，而随着电梯使用频率的逐渐频繁，对于电梯的高效控制、安全运行等方面的要求也逐渐提高，过去采用传统的电磁开关实现的电梯运行与控制的模式，很显然已经逐渐不适合于现代化的电梯运行控制要求。为此，必须要采用新的技术实现对电梯的智能化控制和调度。

由于PLC具有强大的顺序逻辑控制功能，非常适合控制电梯运动与调度，如果采用PLC与变频器配合使用，则能够明显提高电梯的运行效益，一方面能够保护电梯不致过度运行而出现安全隐患或者提前报废；另一方面，对于提高电梯的远程调度控制能力，提高节能效益也有明显的效果。因此，本文采用PLC和变频器配合使用，将其应用于电梯的智能化控制与调度，以期能够实现电梯运行的高效化和智能化，以此和广大同行专家分享。

1 系统设计

1.1 硬件设计

采用基于PLC和变频器实现的电梯运行控制系统，其系统硬件控制结构如下图1所示，整个系统硬件结构主要由电机、变频器、PLC和相应的传感器和显示装置构成。

①检测单元――传感装置

利用相应的传感器实现对电梯运行过程中的环境参数、工况参数等实时监测，并且将相应的数据实时传输给系统控制中心――PLC单元，由PLC进行数据的分析和处理。传感检测装置就好比是整个控制系统的“眼睛”，为控制系统的稳定可靠运行提供基础数据。

②控制单元――PLC

PLC作为整个控制系统的“大脑”，对来自各方的检测数据进行分析处理和计算，从而明确当前电梯的运行状态，并根据当前电梯的运行状态给出合理的控制指令，确保电梯安全稳定运行。

③动力单元――变频器+电机

利用电机对电梯轿厢进行牵引，从而实现电梯的提升与下降。通过变频器的引入，能够极大的改善电梯控制系统在启停瞬间的电流冲击，从而是电梯控制系统运行的更加平稳，有助于提升电梯运行的安全性和可靠性，同时对于提高电梯运行的经济效益也是十分明显的。

④人机交互单元――输出显示装置

人机交互单元的目的就是为电梯轿厢内的乘客提供良好的信息交互，通过液晶屏显示当前电梯所处的楼层信息，以及其他呼叫信息，从而实现用户和PLC之间的信息交换，提高了人机交互性。

1.2 软件设计

整个电梯运行控制系统的软件，采用模块化的设计思路，将整个电梯运行控制的全部功能，按照运行控制流的思维划分为若干个模块，这样的程序设计，既能够提高程序运行的效率，同时也极大的提高了整个软件程序的健壮性，纵使一旦某个软件程序发送故障，也不会影响到电梯运行控制的其他功能模块，从而保证了整个电梯运行的安全。

从电梯运行控制的功能角度来说，整个电梯运行控制的软件程序主要划分为如下几个功能模块进行设计：

①位置检测模块

借助于位置传感器的实时检测，能够对电梯在当前所处的位置进行实时监测，从而将楼层位置传输至PLC控制单元，有利于实时掌握电梯运行的位置情况。

②PLC运行模块

PLC运行模块主要是实现数据的采集、分析、计算和输出。整个电梯运行控制系统所涉及到的数据主要包括来自位置传感器的位置数据信息，电机运行数据信息，变频器运行数据信息等，将这些数据进行分析、计算，以发出实时的控制指令给变频器，或者控制电机提高功率或降低转速，从而实现对电梯运行的实时控制。

③变频控制模块

变频器控制模块程序也依赖于PLC运行模块的参与控制，当PLC控制单元发出相应的控制指令之后，变频控制模块接受相应的控制数据或者控制指令，并实时传递给变频器，从而实现对电梯运行的速度、提升功率的动态监测与控制，从而提高电梯运行的效益和效率。

④楼层显示模块

利用位置传感器采集到的位置信息，经过PLC控制单元的处理和分析，得到了电梯轿厢当前所处的位置信息，并将其传输给液晶显示模块，从而实现了对楼层信息的实时显示。

⑤安保监视模块

作为电梯安全运行的重要保障，安保监视模块的主要作用在于实时监控安全保障硬件模块的运行情况，如缆绳拉力监测模块、轿厢下沉式脱钩保护器等安保模块；通过对安保硬件模块的实时监测，极大的提高了电梯运行的安全性和可靠性。

2 电梯智能调度的实现

2.1 调度运行与控制

倘若一幢建筑物只有一部电梯，那么其调度运行策略是比较简单的，但是现在一幢建筑物往往不止一部电梯，这就牵涉到了多部电梯之间的调度运行策略问题。如何让多部电梯同时运行却又保持较高的经济效益，这是需要研究和探讨的问题。

2.1.1 多部电梯联动运行

当某个楼层出现呼叫时，距离该楼层较近的电梯运行以响应该呼叫，而其他距离该楼层较远的电梯则不响应该呼叫，这就是联动运行。联动运行的最大好处便是提高了电梯运行的效益，节约了大量运行电力。要实现电梯联动运行，就需要实时对每一部电梯当前所处的楼层位置，以及外部呼叫电梯所处的楼层位置进行比较，并且要合理规划好每一部电梯可能出现的运行情况，从而实现联动。

2.1.2 多部电梯差动运行

当某部电梯只能停靠单层楼层，而另外一部电梯只能停靠双层楼层，这就是差动运行。要实现差动运行非常简单，只需要将控制单元PLC内部程序中的楼层加以固定即可。电梯差动运行最大的好处就是提高了运行效率，有效的分流了人群量。