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摘要：电梯现已成为高层建筑的必备运输设施之一。随着高层建筑的不断增多，电梯技术的发展日益加快。电梯的控制系统由早期的继电器控制逐步向微机控制发展。可编程控制器PLC因其可靠性高、功能强、操作简便等优点，现已成为微机控制系统的核心。本文分析了PLC智能控制系统的结构原理和相关问题，提出了电梯PLC智能控制系统的设计应用。
关键词：电梯PLC；智能控制系统；设计
引言
现代社会中，电梯已经被广泛应用于各种高层建筑中，将PLC用于电梯控制系统之中，已经成为一种趋势。其大量的开关动作用无触点的半导体电路来完成，采用屏蔽、滤波、隔离等抗干扰措施，通过直观性很好的梯形图方式进行软件编程来实现控制任务，不仅简化了控制线路，缩小了电控装置的体积，提高了工作的可靠性，节约了电能，还提高了电梯系统的性能。随着PLC的发展，用PLC控制的电梯系统已经得到广泛应用，取得了良好的控制效果。
一、PLC简介
PLC可编程控制器，是一种用于工业自动控制的专用计算机。它与普通计算机一样，以CPU作为处理器，实现运算与存储功能。PLC主要由中央处理器CPU、存储器、编程器、输入和输出、其他外部设备等部分组成。其中，CPU是PLC的核心部分，其性能的好坏直接决定PLC的整体机能。
PLC作为核心的电梯控制系统现已逐步取代继电器-接触器控制。PLC电梯控制系统主要依靠软件程序控制。在保证电梯正常工作的基础上，控制系统更改简便、维修和排故容易，同时有效的克服手动操作的人为干扰因素，逐步成为电梯控制系统中最常用的控制方式。
1.PLC控制电梯的优点
（1）结构方面
可编程控制器的结构组成较为简单且安装调试工作量较小，操控难度小。PLC不会受到外在条件的限制，适应性比较强，只要保持正常供电则能创建网络。这种结构特点让PLC在电梯控制系统中的运用更加灵活。
（2）传输方面
PLC的数据传输效率较高，接口模块功能强，品种多。由于带宽条件比较稳定，使得系统内部的数据能按照编制好的程序运行，可靠性高，抗干扰能力比较强。
（3）控制方面
控制程序可变，硬件配置方便。在生产工艺流程改变或者生产线设备更新的情况下可通过硬件扩充或少量的改变配置与接线，以及改变内部程序来满足要求，从而避免大量的硬件线路更改与安装工作。在控制方面，可编程控制器不仅能单独控制使用，也可以和其它网络结构互相连接运行。
2.PLC的工作原理
PLC在系统软件的控制下，依次扫描各输入端口的状态；根据输入状态中的指令执行相关程序和运算；根据运算结果输出相应控制信号，实现所要求的各种控制功能。每执行一次该过程，称为一个扫描周期。为了提高电梯的可靠性，除完成上述步骤外，PLC通常要进行自诊断，及时发现问题所在。
二、电梯PLC智能控制的应用与设计
电梯PLC智能控制系统主要包括：控制系统模块、信号控制模块、变频调速模块三大块，三个模块紧密联系，电梯PLC智能控制的应用与设计也主要从以上三个方面考虑。
1.控制系统
在编制PLC操控指令时需采用以数据传输为核心的智能电梯控制系统。这种智能电梯控制系统，包括电梯控制中心、电梯管理模块、楼层控制键盘、功能设备和监控计算机，具体如图1所示。从数据传输结构图可以看出，其PLC智能控制流程包括：
图2 程序主流程图
其主要功能有：①运行状态程序②保护程序③上下行程序④呼叫信号程序⑤轿厢与厅指层信号程序⑥开关门程序⑦换速程序。
3.变频调速
变频调速是PLC智能控制系统中为了实现电梯运行转速的调控。图3是电梯速度运行曲线，其中启动和制动阶段是关系到电梯运行舒适度指标的主要阶段。这就要求电梯在启动阶段和制动阶段能平顺减速，在完全停止时能够准确平层。技术的关键是准确发出减速信号，例如在系统的制动段，一方面要对减速度进行控制，另一方面要保证减速平缓，要严格地按电梯运行的速度曲线来控制，以保证平层的精度。为了保证以上要求，应该采取以加速度对时间控制为主，同时根据在每一制动距离上实际转速与理论转速的偏差来修正加速度给定曲线的方法，即在接近层楼面时按距离精确地自动矫正速度给定曲线。如果电梯在日常运行中被其它因素干扰，对电梯上下运行速度会造成较大的变化影响，传感器可及时收获误差值范围，而控制器则能对电梯加以调整控制。
图3 电梯速度运行曲线图
说明：在0～t3时间内电梯加速起动阶段，其中0～t1和t2～t3时间内为抛物线速度曲线，在t1～t2时间内为直线速度曲线；t3～t4时间内为稳速运行阶段；t4～T时间内为减速制动阶段。减速制动阶段速度曲线与加速起动启动阶段对称。
4.系统设计步骤
（1）根据电梯PLC系统需要实现的系统控制目标、系统调速方式、安全系数等的全面分析，对电梯的硬件系统（如接触器、继电器、PLC型号、调速器等）进行总体安排。这种安排需要考虑电梯硬件系统的参数，例如要考虑电梯电动机型号、曳引机功率、传感器型号等。
（2）计算PLC的I/O点数。根据电梯层数、控制功能及安全系数，可以计算出控制系统的输入及输出信号的个数，这里要强调的是，要同时计算输入输出信号是模拟量还是数字量，然后根据计算结果将各输入输出量的电压类型、等级大小、数量多少分类。
（3）根据内存利用率、开关量I/O数量及模拟量I/O总数，结合输入输出类型，选择PLC内存等。
（4）控制电路图的设计。设计主电路图―应结合系统控制目标和电梯硬件分布图，合理布置电路图；信号控制电路―根据主电路图和电梯PLC控制系统硬件图，绘制信号控制电路；PLC的I/O电路―根据I/O输入输出点数分配情况及数量，合理分配I/O地址及外围接线图。
（5）梯形图设计。充分利用PLC模块化设计，对各控制功能部分设计梯形图。这样会使结构比较清晰，程序比较简单方便。需要注意的是，PLC控制系统各模块间并不是独立的，各模块间存在相互联系及影响，有些模块间还会有连锁指令。
结束语
随着建筑业不断的发展，尤其是高层建筑业不断的发展，电梯已经成为人们出入家门必不可少的工具。随着经济的发展，人们生活水平的提高，原有的电梯控制系统已经不能更的满足高层建筑住户需求。PLC电梯控制系统以其体积小、直观、灵活、易学、易用的优势受到广大建筑商和用户的青睐。随着时代的发展，人们对电梯控制系统的要求将会更高，为了不断满足人们的需求，就应该对PLC电梯控制系统进行相应研究和改进。
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论文作者:郝首成
论文发表刊物:《河南电力》2018年23期
论文发表时间:2019/7/16
标签：电梯论文; 控制系统论文; 系统论文; 程序论文; 信号论文; 阶段论文; 模块论文; 《河南电力》2018年23期论文;