江苏省特种设备监督检验研究院 江苏扬州 225000
摘要：近年来，伴随城市化进程的不断推进，城市中的高层建筑数量也在不断增加，电梯是高层建筑不可缺少的运输工具。文章主要介绍了PLC的优点、PLC的工作原理和PLC控制电梯的软、硬件设计。通过PLC对电梯系统的控制来实现电梯的基本功能。即按照电梯构造内轿厢的位置和务乘人员的目的楼层等综合确定轿厢的运行方向，以便实现轿厢平层缓慢上升的效果。文章研究了基于PLC的电梯系统自动化控制系统设计措施，以供相关设计工作人员参考。
关键词：PLC；电梯自动控制；设计方法
1、PLC工作原理及应用优势
PLC作为工业控制器的研究与开发，主要目的是取代继电器控制，系统本身就是一个计算机系统。此外，还可以使用程序完成操作控制工作，适应性很强。PLC的主要组成内容包括中央处理单元（CPU）、存储器、设备、I/O接口、电源和编程设备等。该设备构成电梯逻辑控制系统和拖动控制系统，电梯逻辑控制系统主要功能是PLC编程方向层选择，速度变化，确定电梯的位置，打开和关闭电梯门。在此过程中，采用PLC控制系统对工作状态进行监控。为了保证相关控制信号的准确传输和控制。电梯PLC控制系统主要包括两种状态、运行状态（运行）和停止停止状态（停止）。
2、基于PLC的电梯系统自动化控制系统设计
2.1控制分析
根据控制要求，电梯运动流程如图1-1。
图1电梯运动流程图
（1）假设电梯在任意一层停靠。
（2）当某个楼层有呼梯信号输入电梯控制系统时，呼梯信号被电梯响应，到达该楼层后，打开电梯门，电梯门打开3秒之后自动关闭电梯门。
（3）当有呼梯信号从电梯轿厢内输入电梯控制系统时，该呼梯信号被电梯响应，当电梯在该楼层停靠时，自动打开电梯门，开门3秒后自动关闭电梯门。
（4）电梯在升（降）过程中，对任何反向的外部呼梯信号都不响应，但是当反向的外部呼梯信号输入前均无其他内、外部的呼梯信号时，电梯对该外部呼梯信号产生响应。
（5）当电梯停靠在一楼时，如果向下外部呼梯信号在其余楼层都有产生，电梯最先响应顶层楼层呼梯信号。
（6）电梯在运行时，如果有同方向的外部呼梯信号，则响应同方向的外部呼梯信号。
（7）电梯在运行或者未停靠时，电梯不响应开、关门按钮的输入信号，当电梯停止运行或者已经停靠时，开、关门按钮才起作用。
2.2电梯控制系统的硬件设计
电梯控制系统的硬件电路开发包括3部分：输入接口电路、输出接口电路和PPLLCC系统，本文以五个楼层的电梯控制系统为例进行设计。
（1）输入接口电路设计。本文共设计24个输入端口。
（1）外部呼梯按钮输入端口设计。一层和顶层只设置上或下外部呼梯输入端口，其余层设置两个外部呼梯输入端口，共需要2N-2个输入端口，所以需要设计8个输入端口。
（2）电梯轿厢内输入端口设计。电梯轿厢内的输入信号包括两部分：楼层选择信号和开关门信号。楼层选择信号输入端口等于楼层数，即共5个输入端口。电梯轿厢内应设有开、关门按钮，需要2个输入端口。所以，电梯轿厢内共设计N+2即7个输入端口。
（3）电梯轿厢位置信号输入端口设计。电梯轿厢停靠楼层门洞地点安装有4个传感器产生，电梯不停靠在该层为开，当电梯停靠时为关。另外，还有一组开关门限位传感器。所以，总共需要6个输入端口。
（4）电梯井位置输入端口设计。在电梯井的上部和底部分别设置防止电梯轿厢过冲的位置开关传感器产生，所以，总共需要4个输入端口。
（5）电梯超速输入端口设计。为了防止电梯超速，总共需要1个输入端口。
（2）输出接口电路设计。本文共设计19个输出端口。
（1）呼梯信号输出端口设计。呼梯信号包括内呼梯信号和外呼梯信号。内呼梯信号输入端口有5个，接收轿厢内的呼梯信号，完成指令后，消失该信号。外呼梯信号有8个输出端口，表示外呼梯指令被接受，并在该指令完成后，使信号消失。
（2）运行输出端口设计。电梯轿厢的上、下行指令信号和电梯的上、下行时的指令信号，共4个输出端口。
（3）开关门信号输出端口设计，共需2个输出端口。
2.3电梯控制系统软件的设计
本文设计方案采用1个S7-300PLC控制器、1个电源模块、2个输入模块和2个输出模块。
（1）输入输出端口的地址分配。
（2）轿厢门开关程序。
轿厢门开关包括三个过程：开门、停止开门和关门三个过程。
第一，电梯开门，信号来自楼层的呼梯指令和轿厢内信号指令。
（1）轿厢在一楼层时，一楼层内、外呼梯上行信号。
（2）轿厢在四楼层时，四楼层内、外呼梯下行信号。
（3）轿厢在其余楼层时，楼层内、外呼梯上、下行信号。
（4）轿厢到达指定楼层并开门按钮被按。
第二，停止开门。
当开门动作完成后，让开门的动作停止，开门程序完成。
（1）开门按钮没有被按的同时按了关门按钮。
（2）关门输出置位，并且开门按钮没有按。
（3）开门限位到达，此时开门动作自动停止。
第三，关门。
开门结束后要将电梯门关上，此时有三种情况，分别是：
（1）经过3S的延时后，开始关门，达到关门限位后，结束关门，可以设置定时器（TIM001）。
（2）按下关门按钮。
（3）当关门动作未结束时如果有门电机开的信号或按了开门按钮，则取消关门。
（3）自动选向程序。该程序用辅助寄存器（AR）来表示电梯上行与下行部分，当上行条件或下行条件被满足时触发，开始执行上、下行程序。
第一，上行。
电梯上行条件包括：
（1）下行条件不满足。
（2）电梯停靠在一楼层时，电梯都上行；五楼时，都不上行。
（3）电梯停靠在其余楼层时，有楼层上行外呼梯信号和轿厢上行内呼梯信号。
第二，下行。
（1）上行条件不满足。
（2）电梯停靠在一楼层时，电梯都不下行；五楼时，都下行。
（3）电梯停靠在其余楼层时，有楼层下行外呼梯信号和轿厢下行内呼梯信号。
（4）呼梯软件设计。
第一，轿厢内呼梯信号。
（1）当轿厢在一楼层时，轿厢内按下呼梯按键后，将置位相应的内呼梯信号。
（2）一楼层和五楼层只能向上或者向下，楼道外的呼梯按钮被按下后，相应的外呼指令将会置位，要取消置位，电梯必须到达相应的楼层。
（3）其余楼层可以均可以向上或者向下，要取消外呼置位必须在电梯运行与外呼方向一致时。
结语
综上所述，基于PLC的电梯控制系统的设计与研究已成为当前电梯生产企业所重点研究的课题，PLC又被称之为可编程序控制器，其特点是方便学习和易与操控，语言控制灵活方便，抗干扰能力强，运行可靠稳定，因此不仅仅是电梯系统，现有许多大型机型设备都采用PLC控制系统。对于电梯系统来说，PLC控制系统的优点不仅仅体现于此，利用PLC的电梯控制系统其后期的维护保养费用更低，为此，基于PLC的电梯控制系统将成为未来发展和研究的主流。
参考文献
[1]郭玮，田录林，张永良等.基于嵌入式PLC软核的通用保护平台设计与实现[J].电力系统保护与控制，2014（16）：122-126.
[2]王宏，王子成，崔光照.基于组态软件的PLC电梯控制和仿真研究[J].制造业自动化，2013，35（2）：109-112.
论文作者:蒋通宇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/28
标签：电梯论文; 信号论文; 楼层论文; 端口论文; 控制系统论文; 关门论文; 按钮论文; 《建筑学研究前沿》2018年第32期论文;