PLC在电梯控制系统中的应用

摘要：PLC控制技术是一种基于计算机技术基础上的新型工业自动化控制装置，是当前电梯控制系统中应用最多的控制方式。文章介绍了电梯控制系统的组成、PLC的定义及发展趋势，PLC电梯控制系统的基本结构、工作原理及功能和在电梯中应用的流程图等，并以PLC对电梯常见故障的成功检测实例说明了PLC在电梯控制系统中具有较强的实用性。

关键词：PLC；电梯控制系统；电梯故障诊断

中图分类号：TM571 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）06-0076-03

电梯是高层建筑不可缺少的一种垂直运输工具，使用的领域越来越广泛，是现代城市物质文明的一个标志。电梯的控制系统在很大程度上决定了它的好坏。由于传统的电梯自动控制系统采用的是继电器-接触器控制路线，其缺点是易出故障、维修工作量大、可靠性差、占用空间大、通用性差等，从技术发展来看，这种系统将逐渐被淘汰。PLC组成的控制系统则可以解决上述问题，具有可靠性高、通用性强、编程简单、成本低、抗干扰能力强、使用方便等优点。因此，PLC得到广泛应用，采用PLC控制系统使得电梯运行更方便、安全、舒适。

一、电梯控制系统的组成

电梯的控制系统主要由电力拖动系统和逻辑控制系统组成。为了能够得到较好的舒适感，需要电动机的输出转矩总能在其选定的调速方式下达到负载转矩的要求。电梯拖动系统如图1所示，电梯的轿厢及配重系统在钢丝绳的两端，钢丝绳跨挂在曳引轮上，电机经减速机构拖动曳引轮，形成轿厢的上下运动。

1-电动机；2-减速机构；3-曳引轮；4-钢丝绳；5-轿厢；6-配重

图1 电梯拖动系统示意图

逻辑控制系统是由几十个散安装的电器元件组成，包括控制柜、召唤箱、操纵箱、层楼指示及曳引电动机等，它们分别在电梯井道内外和各相关电梯部件。电力拖动系统的工作程序由逻辑控制系统通过电路进行控制，实现各种逻辑动作功能，从而保障电梯的安全运行。

电梯电力拖动系统与逻辑控制系统相比，变化范围比较小。当一台电梯的类别、额定运行速度和额定载重确定后，电力拖动系统各零部件就基本上确定了，而逻辑控制系统的选择范围则会比较大，需要根据电梯乘载的对象、安装的地点进行认真选择，这样才能最大限度地发挥电梯的使用效益。

二、PLC简介

（一）PLC的定义

可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC）是计算机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是一种专为工业领域中数字控制的电子设备。它通过内部逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等指令，并通过数字或模拟信号的输入、输出来控制各种类型的机电设备或生产过程的设备。

（二）PLC的发展趋势

1．向超小型、超大型发展。当前中小型PLC较多，为了适应市场的多种需求，PLC要向多品种方向发展，尤其是向超大或超小规模两个方向发展。小型PLC配置更加灵活，为了市场的需要已有各种简易的超小型微型PLC开发出来。

2．大力发展智能模块，加强联网通信能力。近年来，为了满足各种自动化控制系统的要求，许多功能模块已被开发出来，这些模块使用方便灵活，且PLC功能和应用范围都得到了扩展。加强PLC联网通信功能，使PLC控制器在技术上更进一步。

3．增强外部故障的检测与处理能力。根据统计资料显示：在PLC控制系统的故障中，属于PLC内部故障的CPU和I/O接口故障占20%，可通过PLC本身的硬、软件实现检测、处理，而其余占80%的输入设备、输出设备、线路故障属于PLC的外部故障。

三、PLC电梯控制系统

（一）PLC电梯控制系统的基本结构

PLC电梯控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。主要硬件设备包括PLC主机及扩展、轿厢操纵盘、机械系统、厅外呼梯盘、门机、调速装置、层号指示灯与主拖动系统等，其中系统控制的核心是PLC主机。信号控制系统通过PLC软件实现，包括轿内指令、门区、厅外召唤、运行控制、顺向截梯、平层信号、换速、开关门运行等程序控制。在拖动控制系统中，电梯当前工作状态的反馈信号直接送入PLC，再由PLC向拖动系统发出平层、速度切换、起动等控制信号。

（二）PLC电梯控制系统的工作原理及功能

1．PLC电梯控制系统的工作原理。电梯系统是采用随机逻辑控制，电梯在运行过程中各种输入信号是随机出现的，即信号的出现是不确定的，其控制作用是通过输入接口将光脉冲和内、外指令等信号输入到PLC主机内，利用PLC主机的相关软件，进行各种信号的逻辑运算和处理，再通过输出接口发出指令信号，以满足门机和拖动控制系统的实际运行要求。

2．PLC电梯控制系统的功能。

（1）一台相应功率的电动机控制轿厢的上升与下降，同时各层之间设有上、下呼叫开关；

（2）自动关门待客，当电梯完成所有轿厢指令后而没有收到任何层外呼叫信号时，应实现轿厢的自动关门，并按照调定时间自动关闭轿厢内的照明和通风设备；

（3）待客自动开门，当电梯在某一层停梯待客时，在层外召唤按钮被按下后，应能自动开门迎客；

（4）内指令记忆，当电梯的轿厢内同时有多个选层指令时，电梯应在调定时间内自动运行，并根据顺序自动停靠车门；

（5）呼梯记忆与顺向截停，电梯在运行中应能记忆层外的呼梯指令，并自动对符合运行方向的召唤进行逐一停靠应答；

（6）按钮开门，在开关过程中或门关闭后，在电梯启动前，若要将门打开，按下操纵盘上的开关按钮即可；

（7）自动定向，当轿厢内操纵盘上电梯位置相对于选层指令在不同方向时，电梯应能按先入为主的原则，自动确定运行方向；

（8）自动关门与提早关门，电梯一般停站4～6s应能完成自动关门，若在延时时间内按下关门按钮，门将提前进行关门动作；

（9）自动返基站，若电梯设有基站，电梯在完成所有指令后，会自动返回基站，停机待客。

（三）PLC在电梯控制系统中应用的流程图

PLC在电梯控制系统中应用的流程图如图2所示，描述了整个电梯自动运行的过程，能够清晰的掌握PLC控制器内部程序的设计要求。通过PLC控制器内部的程序进行逻辑判断，节省了以前继电器控制方式的大量接线，同时PLC控制器内部程序稳定，很少会出错，避免了继电器触点接触不良的情况，维修也方便。

四、PLC在电梯故障诊断中的程序设计与实施

采用PLC对电梯控制系统进行改造，改造后的系统从元器件中提取故障检测信号作为PLC的输入信号，这样PLC既完成了对电梯的控制，又能对电梯运行状态进行实时检测诊断。诊断程序主要由故障采集、故障搜寻、故障分离和故障输出构成。电梯在出现故障后，PLC将其状态从指针寄存器送给输出寄存器并输出，故障便能通过数字显示器上显示的故障信号判断出来。图3所示为设置了7种运行实时故障检测与诊断功能的电梯程序设计框图。

当送给PLC的某检测信号超过阈值或发生异常变化时，使得PLC内部某一继电器断电，其常闭触点断开使得输出继电器断开，运行电路的电源被切断，电梯因而停运；同时将故障标志经编码指令送入PLC，并实时判断出表明故障类别的故障编码信号；最后通过驱动显示电路，从而7种不同故障便经7个发光二极管显示出来。

五、结语

目前，电梯的控制方式普遍采用两种，一种是采用微机作为信号控制单元，采集电梯系统的信号及功能的设定，另一种是用PLC取代微机实现信号的控制。采用PLC电梯控制系统可实现各种复杂的控制，增加或改变控制功能方便，并且可进行故障自动检测报警提示，使得系统性能更加稳定，电梯运行也更加平稳，使用维护简单，具有良好的经济效益，能达到节能、绿色的要求。

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