PLC电梯控制系统的设计与应用

1、PLC 电梯控制系统的设计与应用摘要：随着电梯在日中生活中地位的提高，其对人们 生活的影响也日益显著，因此务必提高电梯系统的性能，保 证电梯高效节能安全可靠的运行。本文采用可编程控制器(PLC )代替传统的继电器接触，从硬件设计和软件设计分 两个方便介绍了电梯的设计方法，初步实现了电梯运行的基 本功能，从而提高了电梯的控制水平，实现了提高电梯控制 效率、故障检测与维修的方便性。关键字：电梯；PLC ;硬件设计；软件设计中图分类号： TU8570 引言随着各地高楼大厦雨后春笋般的矗立，电梯已经成为高 层建筑不可或缺的垂直交通工具，承担着货物的运输、负担 着人员的交通。针对飞速发展的电梯产业，提供

2、安全、高效 的电梯控制系统，成为电梯产业得以健康发展、人们的日常 生活得以正常进行的重要保证。今年来，人们对乘坐电梯的 安全性和舒适性提出了更高的要求，这就要求电梯的研究者 和开发者不断提高电梯控制技术，以满足人们对于乘坐电梯 日益增长的要求。本文针对当前电梯控制系统的发展趋势和潮流，采用可 编程控制器（ PLC ）设计电梯控制系统，实现对电梯运行的 信号控制，使得电梯的运行能够满足人们对于安全性和舒适 性的要求。1 可编程控制器（ PLC ）1.1 PLC 简介可编程控制器 （ Programmable Controller ）是现代制造业 为了适应市场需求和提高竞争力，在生产设备和自动化生

3、产 线在柔性、可靠性和产能上提出的更高要求的背景下应用而 生的新型工业控制装置。它综合了计算机技术、自动控制技 术和通信技术等，实现了控制装置的三电一体化，在工业生 产中得到了广泛应用。 PLC 具有可靠性高、抗干扰能力强、 灵活性强、编程简单、使用方便、维修控制系统易于实现等 显著特点，目前在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、 电力、建材、机械制造等众多行业。作为工业控制计算机， PLC 的硬件结构主要由中央处理 单元（CPU ）、存储器（RAM、ROM ）、输入输出器件（I/O 接口）、电源及编程设备等部分组成，其基本结构框架如图 1-1 所示。图 1-1 PLC 硬件结构框架图1.2

4、PLC 工作原理可编程控制器（PLC）的基本工作状态分为运行 （RUN ） 状态和停止（STOP）状态两种。当 PLC工作在停止状态下 时，扫描过程只包括内部处理和通信处理两个阶段；当 PLC 在进入运行状态之后，采用循环扫描方式工作。从初始指令 开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储的地址号 递增的顺序逐条执行程序，即按顺序逐条执行程序，直到程 序结束。然后再从头开始扫描，并周而复始的重复进行。其 扫描过程包括内部处理、通信处理、输入扫描、程序执行、 输出处理五个阶段。 PLC 程序的执行过程一般分为输入采 样、程序执行和输出刷新三个主要阶段，在实际工作过程中 还要进行自诊断、与外设（

5、如编程器、上位计算机）进行通 信等处理。2 电梯控制系统的硬件设计和选型 随着工业自动化技术的发展，电梯的控制技术经历了由 继电器控制系统向 PLC 控制系统转变的过程。 PLC 电梯控制 系统主要有信号控制系统和拖动控制系统两大部分组成，主 要硬件包括 PLC 主机及扩展、 机械系统、 轿厢操作盘、 厅外 呼梯盘、楼层指层器、门机、调速装置与住拖动系统等。系 统控制核心为 PLC 主机，操作盘、 呼梯盘、 井道及安全保护 等信号通过 PLC 输入接口送入 PLC 中去，然后通过软件程 序控制向拖动系统发出信号，以满足电梯实现启动加速、制 动减速、上下方向运行等功能。电梯系统中的主要电气设备

6、包括：牵引电动机、自动门机、楼层指示灯、呼梯盒、操纵 箱、平层及开门装置、轿厢位置检测装置（简称层选器）电动机是驱动电梯上下运行的动力源，其运行情况比较 复杂。运行过程中需要频繁的起动、制动、正转、反转，而 且负载变化都很大，经常工作在重复短时状态、电动状态、 再生制动状态的情况下。因此，要求电动机不但应能适应频 繁起动和制动要求，而且要求起动电流小、起动力矩大、机 械特性硬、噪声小，当供电电压在额定电压7%的范围内变化时，还能正常起动和运行。交流双速电动机就能满足这种 要求，因此本设计选用交流双速电动机作为电梯运行的动力 源。交流双速电梯的主驱动系统的结构原理是三相交流异步 电动机定子内具有

7、两个不同极对数的绕组，国内一般为 6 极 （同步转速为 1000r/min ）和 24 极（同步转速为 250r/min ） 的两个绕组。 这两个绕组可以是各自独立的双绕组 （例如 JTD 系列电动机），也可以是单绕组双速（通过工艺改变接线法 使一个绕组获得两种极对数，例如 YTD 系列电动机） 。这种 主驱动系统的工作过程如下所述，快速绕组（ 6 极）作为起 动和稳速（即额定速度）运行之用；而慢速绕组（ 24 极）作 为制动，减速平层停车之用。起动按时间原则，串电阻电抗 一极加速；而减速制动也按时间原则进行两极在发电制动减 速，以慢速绕组进行低速稳定运行，直到平层停车。3 电梯控制系统的软件设计 在电梯控制系统中，有大量的逻辑信号需要处理，这部 分工作是由 PLC 来完成的， 系统中的软件能根据电梯的运行 要求及保护要求由 PLC 来实现逻辑信号的控制。 电梯的运行 主要可分为正常工作和强制工作两种状态。3.1 正常工作状态PLC 通电后，其中的梯形图程序就已开始运行，但因为 电梯上位读入任何输入信号的数据，也就无法在收到请求信 号后通过固化在 PLC 中的程序作出响应。 为满足处于响应呼 叫就绪状态这一条件，必须使电梯处于平层状态已知楼层的 位置且电梯门处于关闭状态。从而电梯完成一个正常呼叫响