電梯系統中對可編程邏輯控制器（PLC）的應用分析

馬學禮

摘要：文章依據筆者多年工作經驗，從電梯的工作原理與系統結構入手做了介紹，另外分析了可編程邏輯控制器（PLC），由于其在電梯系統中應用十分之廣泛，并且有著舉足輕重的作用，以此展開討論僅供同行參考、借鑒。

關鍵詞：可編程邏輯控制器；PLC；電梯系統

1、電梯工作原理和系統結構

1.1 電梯工作原理

利用滑輪系統和力的平衡把曳引鋼絲繩的一頭連在轎廂上，另一頭連著對重，然后把曳引鋼絲繩和曳引輪以及導向輪纏繞在一起，曳引用的電動機在通過減速器的變速后，帶動曳引輪的轉動，曳引繩和曳引輪通過摩擦能夠產生牽引力，從而實現轎廂升、對重降或者轎廂降、對重升的滑輪運動，完成對高層建筑的運輸。

1.2 電梯的系統結構

1）轎廂：轎廂即電梯廂，是對貨物或者乘客完成運輸的載體。

2）門系統：門系統是為了保護轎廂里乘客的安全，封閉入口，使電梯在運行中形成一個封閉的安全控件。

3）平衡重量系統：平衡重量系統是為了維持轎廂和對重之間的重量差在一定的安全范圍內，保證電梯正常的運行。

4）曳引系統：曳引系統的作用是提供動力，然后通過系統的運行把動力傳遞出去。

5）導向系統：導向系統是用來對電梯的自由度進行限制，讓轎廂和對重只能依照制定的軌道進行升降運動。

6）電力拖動系統：電力拖動系統是為電梯提供動力，對電梯的牽引速度進行控制。包括曳引電動機、電動機調速裝置、速度反饋裝置和供電系統。

7）電氣控制系統：電氣控制系統是用來操縱和控制電梯的運行。包括位置顯示裝置、選層器、操縱裝置、控制柜和平層裝置。

8）安全保護系統：安全保護系統是為電梯里的乘客提供安全保護的相關設備，避免發生事故，保障電梯的安全運行。

2、PLC在電梯系統中的應用

2.1 PLC的工作原理

當可編程邏輯控制器（PLC）投入使用后，它的工作原理主要涉及到三個方面，分別是采樣的輸入、執行相應的用戶程序以及輸出刷新。所謂一個掃描周期就是按照順序完成一次以上的三個工作。在電梯的運行階段中，PLC的CPU就會保持一定的運行速度不停地完成一個個掃描周期。

2.2 PLC系統的主要功能

1）條件控制功能。傳統的繼電器進行開關控制，是通過觸點串聯、并聯和其他的各種邏輯連接，來達到控制條件的，而PLC則通過簡單的“或、與、非”指令替代了這些控制條件，直接對開關進行控制。

2）定時、計數控制功能。傳統電梯在完成定時、計數功能時，需要分別采用定時繼電器和計數繼電器來分別完成，而PLC則是直接通過程序設定的定時器、計數器發出指令來完成所需要的定時或者計數的功能。

3）步進控制功能。傳統電梯在控制多道加工工序中，是通過硬件構成的步進控制器來實現的，只有上一步的工序成功完成后，才能開始控制下一道工序，而PLC系統則可以直接通過設定步進指令來實現這些多道工序的邏輯控制。

4）數據處理功能。PLC系統在對數據的處理上，具有對數據進行傳輸、比較和位移的功能，還能夠進行數制之間的轉換，并進行邏輯與算數運算和編碼譯碼等操作。

5）A/D和D/A之間的轉換功能。A/D和D/A之間的轉換功能就是PLC系統利用A/D模塊和D/A模塊，對模擬量和數字量進行相互之間的轉換。

6）運動控制功能。PLC系統編制出一個高速計數模塊和一個位置控制模塊，來對單軸、多軸進行相應的控制，從而實現PLC系統的運動控制功能。

7）過程控制功能。PLC系統通過PID的控制指令對溫度、壓力、流浪和速度等物理參數進行閉環控制，從而實現PLC系統的過程控制功能。

8）遠程輸入/輸出功能。遠程輸入/輸出功能是PLC系統通過遠程輸入/輸出單元，將PLC系統的主機與分散在不同位置的各種輸入和輸入設備進行連接，從而實現遠程控制，能夠對輸入信號進行接收，對輸出信號進行傳出。

2.3 PLC的功能特點

1）使用便捷，技術要求不高。PLC運用的是簡單的梯形圖和邏輯圖，編程語言簡單，不需要專業的計算機知識。

2）價格便宜，性能優秀。

3）發展完善，配套齊全，使用靈活。

4）可靠性強，抗干擾能力強。

5）設計簡單、安裝方便、調試容易。

2.4 PLC指令電梯工作的遵循原則

1）電梯運行過程中，絕對不能開門，一旦門鎖斷開，立即停止電梯的運行，即電梯門關不上，電梯禁止運行。

2）電梯只有在樓層的層門處才能開門。

3）電梯開門優先于電梯關門，即當電梯開始執行關門指令時，避免后上電梯的人搶門時被電梯夾傷。

4）轎廂內指令優先于電梯外指令，定向優先。

5）同向停留，即下達的指令和電梯的運行方向相同，則可攔截下電梯。

6）超載不關門，當電梯出現超載現象，電梯發出警報聲，電梯門無法關閉，電梯不會運行。

2.5 實際應用

1）PLC系統對樓層信號的處理。只有知道電梯當前所在的樓層，才能對電梯進行下一步的控制，一般獲取樓層的位置信息都是通過感應器來完成的，樓層信號的作用是指示樓層、定向與選層，是電梯系統判斷上下運行方向和位置?？康闹饕蛩刂?。所以為了保證電梯運行的連續，樓層信號就必須保持連續性，不能在運行中間斷開信號，否則就會影響電梯的正常使用。比起傳統的繼電器控制，PLC系統更容易實現相應的控制，PLC只需要在轎廂的頂部安置2個感應器，當電梯減速即獲取減速點信號時，就能夠通過邏輯判斷同時獲取樓層的信號。

2）PLC系統對指令的處理。電梯的指令主要來自轎廂里的內指令和樓層電梯門口的外指令，PLC系統可以用keep指令來對內指令和外指令進行記憶和消除。當一個指令被下達時，如果電梯不在指令樓層，那么該信號就會被PLC系統的內部繼電器持續保持，然后通過相應的按鈕指示燈輸出點亮。當電梯成功到達指令樓層時，即滿足了停留條件，那么電梯就會停留在該層，并打開電梯門，同時消除相應的指令信號。當PLC系統調整為維修狀態時，所有的指令都無法得到記憶，同時所有的指令都會被消除。

3）PLC系統對方向的處理。當下達了有效的選向指令后，有效的選項指令所在的樓層與電梯的實際樓層比較，如果有效的選向指令所在的樓層在電梯實際層樓之上時，電梯選擇上方向運行，如果在電梯實際樓層之下，則電梯選擇下方向運行。當下達的選向指令與電梯的運行方向相反時，即第二序列，則電梯先執行既定方向，即第一序列，完成第一序列所有目標后，開始執行第二序列，電梯前往選項指令所在的樓層。

4）PLC系統對選層功能的實現。通過指令下達，PLC對選層功能的實現是遵循一定邏輯順序，按照先同向后反向、先近后遠的順序。當選層的指令下達后，如果指令的樓層高于電梯所在樓層，當電梯處于下行狀態時，則先執行下行狀態中所有的指令，當指令完成后，開始執行上行指令，前往指令樓層；當電梯處于上行狀態，則直接把指令加進執行序列中，按照同向就近原則開始執行。

3、結束語

可編程控制系統（PLC）相比起傳統的繼電器系統優勢很明顯，利用軟件的功能代替了一些硬件設備的功能，不僅降低了整個系統的成本，還提高了系統的穩定性，使電梯系統運行起來更加安全可靠，乘客乘坐起來也更加舒適快捷。

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