電梯PLC控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

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1、電梯PLC控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì) 摘要：首先介紹了PLC的工作原理和將其運(yùn)用到電梯控制系統(tǒng)所產(chǎn)生的優(yōu)勢(shì)，然后，對(duì)電梯PLC控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、軟件程序設(shè)計(jì)流程進(jìn)行了詳細(xì)解析，并提出了PLC的選型和I/O配置方法，最后，從實(shí)際的角度出發(fā)，指出還應(yīng)對(duì)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行可靠性、安全性以及標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，對(duì)電梯行業(yè)的智能化發(fā)展有一定的借鑒意義。關(guān)鍵詞：電梯；PLC控制系統(tǒng)；優(yōu)化設(shè)計(jì)隨著我國(guó)高層建筑的增多，人們對(duì)高層運(yùn)輸交通工具-電梯的使用越來越頻繁。近年來，可編程控制技術(shù)的發(fā)展越來越迅速，利用PLC控制技術(shù)對(duì)電梯的控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)電梯進(jìn)行集成選控、并聯(lián)集成控制、群體控制等邏輯控制，能大幅提高電梯的拖動(dòng)技術(shù)和

2、安全性能，為人們的出行提供更加可靠、安全、舒適的服務(wù)。1PLC控制系統(tǒng)的工作原理可編程控制器（ProgammadbleControllre，PLC）是一種通用控制電子裝置,它內(nèi)部具有程序編制存儲(chǔ)器，可執(zhí)行各種計(jì)算指令，PLC具有開發(fā)周期短、可靠性強(qiáng)、安全性高等特點(diǎn)，因此，往往用于各類復(fù)雜、大型的控制任務(wù)。將PLC應(yīng)用于電梯控制系統(tǒng)，其內(nèi)部存儲(chǔ)器能對(duì)數(shù)字運(yùn)算、算式運(yùn)算和邏輯運(yùn)算等操作指令進(jìn)行較好的執(zhí)行，并且通過數(shù)字信號(hào)或模擬信號(hào)輸入和輸出，可以較好地控制電梯的運(yùn)行，也能增強(qiáng)電梯電梯的可維護(hù)性、運(yùn)行的安全性和靈活性，使電梯的使用周期得到延長(zhǎng)。2電梯PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電梯的PLC控制系統(tǒng)分為拖動(dòng)控

3、制系統(tǒng)和信號(hào)控制系統(tǒng)兩部分，系統(tǒng)核心由PLC主機(jī)與CPU存儲(chǔ)器組成，其他主要硬件設(shè)備還包括井道設(shè)備、安全裝置、門機(jī)、拖動(dòng)系統(tǒng)、調(diào)整系統(tǒng)、指揮系統(tǒng)、廳外呼梯盤、轎廂操作盤等。PLC控制系統(tǒng)總結(jié)構(gòu)圖如上圖1所示，指揮層、操作盤、安全保護(hù)、井道等外設(shè)裝置發(fā)出信號(hào)，經(jīng)輸入接口傳送入PLC中，CPU存儲(chǔ)器內(nèi)的相關(guān)軟件程序?qū)υ撔盘?hào)進(jìn)行處理后，PLC再經(jīng)輸出接口向拖動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出指令，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯啟動(dòng)、加減速、上下行等制動(dòng)控制，其具體流程如下：乘梯者進(jìn)入轎廂后，按動(dòng)操作盤內(nèi)的指令按鈕，CPU存儲(chǔ)器通過輸入接口對(duì)該信號(hào)進(jìn)行采樣，并進(jìn)行指令讀取和邏輯運(yùn)算，從而驅(qū)動(dòng)PLC的內(nèi)部呼喚信號(hào)處理程序?qū)Σ僮鲀?nèi)容進(jìn)行響應(yīng)，依指

4、令的層次運(yùn)行電梯，使電梯達(dá)到目標(biāo)層，且CPU還會(huì)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行周期性刷新，以驅(qū)動(dòng)外部機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)執(zhí)行指令，同時(shí)，PLC還會(huì)通過輸出接口對(duì)門機(jī)發(fā)出開關(guān)門指令，向調(diào)整器發(fā)出上下行指令、向各樓層的顯示燈、方向燈、呼梯信號(hào)燈發(fā)出顯示指令，從而控制電梯運(yùn)行。3PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)在進(jìn)行電梯的控制軟件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)電梯的功能需求，編寫相應(yīng)的程序段，并預(yù)設(shè)好主程序、子程序和中斷程序以實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯的控制，可將軟件程序可分為以下幾個(gè)子程序模塊：（1）電梯開關(guān)門、故障顯示和保護(hù)模塊；（2）轎廂內(nèi)操作信號(hào)的產(chǎn)生、消除和顯示模塊；（3）輸入信號(hào)的產(chǎn)生、消除和顯示模塊；（4）樓層選擇信息的產(chǎn)生、消除和數(shù)碼管顯示模塊；（5

5、）電梯的運(yùn)行方向控制和顯示模塊；（6）電梯的啟動(dòng)、加速和穩(wěn)定行駛模塊；（7）停層信息的產(chǎn)生、消除和制動(dòng)模塊。以樓層選擇信息的產(chǎn)生、消除和數(shù)碼管顯示模塊為例，如圖2所示，當(dāng)乘梯者進(jìn)入轎廂并發(fā)出相應(yīng)的樓層選擇指令后，系統(tǒng)會(huì)讀入該信號(hào)信息并將該指令存入對(duì)應(yīng)的中間繼電器中執(zhí)行，PLC則通過比較指令和加減指令對(duì)該執(zhí)行進(jìn)行控制直到達(dá)到指定樓層為止，而對(duì)應(yīng)的樓層信息則通過七段數(shù)碼管進(jìn)行顯示。又如電梯的運(yùn)行方向控制和顯示模塊，該模塊主要完成對(duì)電梯上、下行的控制和信息顯示，PLC需對(duì)電梯內(nèi)的呼叫做出響應(yīng)，并通過比較指令對(duì)電梯的上、下運(yùn)行方向做出判斷；停層信息的產(chǎn)生、消除和制動(dòng)模塊的功能是當(dāng)電梯運(yùn)行到指定樓層的檢

6、測(cè)點(diǎn)時(shí)，PLC需要控制電梯減速制動(dòng)。高層建筑中的樓層較多，而每個(gè)樓層都會(huì)設(shè)置相應(yīng)的檢測(cè)點(diǎn)，PLC必須對(duì)樓層檢測(cè)點(diǎn)做出判斷，只有電梯運(yùn)動(dòng)到指定樓層的檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，PLC才會(huì)控制電梯進(jìn)行減速制動(dòng)；電梯開關(guān)門、故障顯示和保護(hù)模塊的功能是對(duì)電梯的開關(guān)門進(jìn)行控制以及電梯處于非正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，接通二極管電路進(jìn)行發(fā)光顯示和緊急制動(dòng)。在進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)時(shí)，將上述六個(gè)模塊進(jìn)行梯形圖編程，并把子程序按邏輯順序連接就構(gòu)成了電梯PLC控制系統(tǒng)的總程序。4PLC的選型PLC與輸入輸出設(shè)備依靠I/O接口進(jìn)行連接，判定PLC功能的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)就是I/O的點(diǎn)數(shù)和類型。因此，在進(jìn)行PLC選型時(shí)，首先，應(yīng)根據(jù)任務(wù)需求

7、，對(duì)PLC與各類硬件設(shè)備的輸入、輸出接口進(jìn)行分析，以確定所需I/O接口的類型；其次，對(duì)PLC的輸入、輸出的地址進(jìn)行編號(hào)，梳理出所需要的I/O數(shù)量。除此之外，還應(yīng)考慮未來對(duì)系統(tǒng)的調(diào)整和擴(kuò)充，因此，預(yù)留出15%左右的備用接口；最后，將以上信息進(jìn)行匯總，所需I/O接口的類型和數(shù)量，對(duì)PLC的容量進(jìn)行估算，選擇出適合的機(jī)型。5電梯PLC控制系統(tǒng)的其他優(yōu)化設(shè)計(jì)5.1可靠性設(shè)計(jì)可靠性是PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要組成部分，在電梯的運(yùn)行過程中，系統(tǒng)故障會(huì)導(dǎo)致電梯的運(yùn)行出現(xiàn)異常，因此，應(yīng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)，通過冗余設(shè)計(jì)、運(yùn)行環(huán)境設(shè)計(jì)等方式來提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性,對(duì)PLC系統(tǒng)內(nèi)的核心元件如電源系統(tǒng)、CPU存儲(chǔ)器、通信

8、原件應(yīng)進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)，而對(duì)運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮到PLC的內(nèi)部元件對(duì)環(huán)境溫度、濕度、振動(dòng)的適應(yīng)性，一般可采用增加熱后備或冷后備的設(shè)計(jì)方式。5.2安全性設(shè)計(jì)在對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)考慮系統(tǒng)的安全性，這里的安全性主要指當(dāng)電梯的運(yùn)行在緊急異常狀況下還能保持安全狀態(tài)，從而才能保證乘梯者的人身安全。因此，在進(jìn)行PLC的系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，必須保證系統(tǒng)具有及時(shí)處理事故或故障的功能，比如，可采用設(shè)計(jì)安全回路的方式提高系統(tǒng)的安全性，安全回路與PLC通過硬接線的方式獨(dú)立連接，當(dāng)電梯處于非正常運(yùn)行或出現(xiàn)緊急狀況時(shí)，PLC系統(tǒng)可通過安全回路對(duì)電梯進(jìn)行緊急制動(dòng)。5.3標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)現(xiàn)階段，可編程控制技術(shù)與各類軟、硬件的升級(jí)

9、換代都較快，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選擇標(biāo)準(zhǔn)件的硬件設(shè)備和通用的軟件系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)使得PLC系統(tǒng)的兼容性大幅度提高，對(duì)系統(tǒng)的日常維護(hù)帶來較多便利，也利于未來對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)化、升級(jí)和規(guī)模擴(kuò)展。6結(jié)語電梯具有軌道運(yùn)行、操作便捷、快速可靠等特點(diǎn)，是針對(duì)高層建筑出行的特殊運(yùn)輸工具，現(xiàn)階段，隨著科技的發(fā)展，人們對(duì)電梯的功能需求越來越多。本控制系統(tǒng)以PLC為核心，通過對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制軟件、PLC的選型、可靠性、安全性、標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，大幅提高了電梯的使用性能，為人們的出行提供了更加安全舒適的服務(wù)。參考文獻(xiàn)：1吳萍.基于PLC技術(shù)的電梯控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究J.電子技術(shù)與軟件工程，2015(22).2洪剛,楊益.電梯控制系統(tǒng)檢驗(yàn)常見問題及對(duì)策J.中國(guó)設(shè)備工程，2017(08).3李新月.基于組態(tài)軟件的PLC電梯控制和仿真研究J.電子世界，2018(12).4李金明.基于PLC的電梯管理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)D.吉林大學(xué)，2018.5張?zhí)m蘭.基于PLC的電梯智能控制與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)D.曲阜師范大學(xué)，2017.