摘要：伴随着城市规模的不断扩大，高层建筑已经成为了城市发展过程中的重要标志。电梯作为高层建筑进行运输的重要工具，其质量如何直接会影响到住户的日常生活。传统的电梯系统主要是以继电器、卫星计算机进行控制，这些控制系统的接线较为复杂，而且故障率比较高，可靠性较差。PLC电梯系统的出现，在一定程度上解决了继电器和卫星计算机控制中存在的问题。本文主要结合电梯系统控制的特点、PLC的相关概念，对PLC电梯控制系统进行设计，以期能够更好地促进电梯控制系统的发展。
关键词：电梯控制系统；PLC；设计
1 PLC的相关概念分析
PLC主要是指编程控制器，是通过微处理机作为基础而产生的一种新型的自动化控制系统。一般情况下，PLC是由输入接口部件、输出接口部件、中央处理器和电源部件几个部分组成。因为PLC在应用的过程中存在着一定的优势，因此在工业领域受到了青睐，近年来在工业设备上使用较为普遍。在电梯行业的发展过程中，PLC也受到了极大的关注，随着通信技术和集成电路的快速发展，PLC在电梯行业的应用越来越广泛。在电梯行业使用PLC进行系统的控制，不仅仅投资比较小，而且见效比较快，同时也能够使得电梯运行的可靠性得到大大的提升，因而具有很好的应用前景。在电梯的设计和运营过程中，控制系统起着决定性的作用，传统的电梯控制系统中存在着很多的缺点，比如系统的接线非常复杂，系统的故障率比较高，系统的可靠性比较差等，这些都在很大程度上影响到了系统的安全运行。PLC控制系统不存在传统电梯控制系统的这些问题，不仅仅编程比较简单，而且使用过程中灵活性很高，很方便进行电梯的控制，最为关键的是PLC可以很好地保障电梯的运行安全，减少故障的发生。
2电梯控制系统
电梯的控制系统融合了很多先进技术，结构还是比较复杂的，是机械和电气共同发展的结果。电梯控制系统中主要有3种方式：PLC控制、继电器—接触器控制和计算机控制。早期是以继电器—接触器控制为主，但是这种方法有很多的缺点，比如发生故障的频率比较高，而且维修起来比较困难，所以逐渐被淘汰。随后发展的计算机控制系统虽然功能比较强大，但是本身设计系统比较复杂，而且抗干扰能力不够，出现的故障维修比较困难而且维修费用较高，这种方式比较适合在智能化程度较高的系统中使用。
之后出现了PLC技术，现在已经逐渐成熟，而且应用十分广泛。PLC控制系统有很多的优点，比如它的性能十分稳定，简单的结构，不仅不容易出现故障，即便出现故障，维修起来也比较方便。PLC控制系统将编程和修改单独分开，应用在电梯控制系统后，电梯系统的需要得到了更好地满足，传统的控制系统逐渐被淘汰。
电梯控制系统结构见图1，选择其中三层作为研究对象。在电梯系统中，电机是主要的动力来源，随着电梯运输需求的提高，要求电梯可以承受更大的重量，所以用来连接的钢丝绳，一端加装了配重，另一端是桥厢，配重的作用就是根据电梯的实际重量进行相应地调整。
图1电梯控制系统结构
2.1硬件设计
PLC和变频器共同组成了控制系统（图2），由图可见，系统中包含了很多的元件，其中变频器主要是用来控制电梯的调控速度部分，在检测电机速度时，应用的是光电编码器，将其设置成一个相对封闭的环路控制系统。
图2系统原理
2.2软件设计
电梯控制系统设计见图3。其中软件系统是用来控制电梯的开关和启停的，还能对信号进行检测记录，保证信号的传递。另外，软件系统还能够控制电梯时到什么位置停、关门还是开门等操作。
电梯系统中会设置一个紧急按钮，当乘客遇到危险的时候，电梯可能会出现断电，其他信号无法输入，但是这个按钮还会运行，只要按下这个按钮，电梯就会自动停止运行，在系统中将电梯所在位置设置成电梯运行的终点。在电梯运行过程中，对于所有按上下行的按钮操作，电梯运行的终点都是最上端；对于所有按下下行的按钮操作时，电梯的运行重点都是最下层。当电梯在向上或者向下运行的过程中，所有和电梯运行方向一致的按钮信号都成为了电梯的临时停靠点。当电梯运行到终端时就会停止操作，等待下一次按钮的信号。
图3软件控制系统流程
3 PLC的电梯控制系统设计具体内容
3.1 PLC单台电梯控制系统工作流程
对于一台电梯正常运行的控制，需要指令信号、控制信号、召唤信号、层楼信号以及消防信号。这些信号来至于层面控制按钮、井道行程开关、轿厢控制面板以及层面火警开关。井道形成开关的层楼信号可以定位层楼，并且自动开展定向，同时，也可以将所在的层楼位置显示出来。轿厢控制面板的指令信号以及在层面控制按钮中的召唤信号主要是用于指令和召唤两个方面的登记处理，主要包含了开/关门、上/下行以及停站。当消防控制信号从火警开关发出后，就会将指令和召唤登记消除，直接控制电梯下至底楼并开门。控制电梯运行的同时，还需要进行运行的显示和驱动电动机的正转和反转，也就是实现电梯的上行与下行处理。
3.2信号控制系统
基于PLC的电梯控制系统中，电梯的信号控制系统大部分都是由PLC软件来进行控制和处理的，PLC经过发展和应用，在电梯的控制系统中已经取代了以往的继电器设备和机械选层器，这大大提升了电梯运行的安全，减少了在运行过程中可能存在的故障率。在一个信号的控制系统中，所有的功能都是可以通过程序的运行来完成的。对于电流不同的电梯，比如直流电和交流电存在着一定的差别，除了一小部分的控制功能和输入意义及输出功能有差别之外，其他的PLC电梯信号控制的基本功能都是一样的，所以PLC控制系统在应用的过程中有着很强的通用性。
3.3指令程序
电梯控制选择乘客操作、手动检修和司机操作三种。乘客操作，主要是按下所需要到达的楼层，在按下按钮之后，就会选择最优的运行方式前往楼层。当电梯停稳之后，就会亮起楼层显示灯。手动检修，主要是根据检修任务，调节控制电梯的运行速度。司机操作，则是内部的按钮完全由司机的控制完成，等待电梯到达需要的楼层之后，就会亮起显示灯，并且显示楼层号。另外，通过上慢行和下慢行按钮，也可以有效的控制电梯的实际运行。根据具体的控制方式，还可以编辑选层选向的指令程序。
3.4拖动控制系统
在电梯里有着两种不同类型的拖动方式，一般可以分为直流和交流。PLC控制的拖动控制系统不需要做太大的变动，拖动控制的工作情况以及工作过程的反馈信息能够直接送入到PLC，然后再由PLC向拖动系统发挥控制的信号。目前，伴随着变频器的出现和广泛的应用，很多建筑都使用交流调速的电梯，这主要包含了全闭环控制和半闭环控制两种形式。在开展工作的过程中，PLC先给变频器发出一定的换速信号，然后由变频器来控制主拖动的电路，按照一定的原则进行运行，最终达到进行调速的目的。这样来看整个调速系统既简单实用，非常便于操作，也十分安全可靠。
3.5 PLC控制系统硬件及I/O接入接口配置
PLC电梯控制系统工作时，安全性、可靠性、稳定性最为重要，因此控制系统需要拥有门锁继电器装置、急停继电器装置，保证电梯突发事故时能够确保安全，最小化损失。I/O接入口数目适当增多，保留电梯控制系统的可扩展性。5层5站电梯的硬件输入信号量接口数设置为35点，输出信号量接口点设置为32点，PLC控制系统的输出电压可以设置为220VAC/110VDC。
3.6 指层控制回路工作指令设计
PLC电梯控制系统最为关键的功能就是指层控制回路，该功能可以判定电梯轿厢当前位置，指示轿厢的上行、下行方向。该功能实现需要借助于部署于电梯井、轿厢顶部隔磁板上的传感器，能够准确地感知电梯轿厢状态，并且将信号发送至显示板和PLC控制系统。
4 结语
电梯控制系统设计过程中应用PLC技术可以有效提高系统运行的安全可靠性，实际应用过程中PLC控制系统表现出体积小、操作简单等优点。电梯中使用该技术，可以实现电梯运行过程中的自动控制，同时还可以准确调节电梯速度，保证乘坐人员乘坐过程的舒适感。言而总之，电梯系统设计中应用PLC将会成为未来电梯控制设计系统的趋势。
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论文作者:梁家文
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/10/9
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