基于PLC的电梯控制系统的设计与实现

基于PLC的电梯控制系统的设计与实现

【摘 要】电梯的出现无意改变了人类的生活，而与电梯有关的类似设计却在公元前256年的古希腊就已经出现了。1955年，世界上第一台计算机控制的电梯被发明，它采用的是真空管控制，七年之后，美国发明了速度能够达到8米/秒地超高速电梯。虽然目前电梯已经进入了控时代，但是基于PLC控制的电梯系统仍然有其可以运用的一面，所以本文在PLC程序的基础上，对电梯控制系统的设计和实现进行了分析。

【关键词】PLC；电梯；控制；设计；实现

电梯的运行原理并不是很复杂，它是由外部按钮呼叫结合自身所处的位置响应呼叫，而响应呼叫的系统由一个人机交互系统来进行控制，来决定电梯如何运作。这个人机交互系统并不是简单的由顺序控制或者逻辑控制组成的，而是采用的随机逻辑控制方式进行的控制。

1.基于PLC的电梯控制系统简述

从目前已有的电梯控制系统来看，大致都是采用两种控制方式，其一是运用可编程控制器（PLC）取代微型计算机来进行信号的采集、功能设定以及运行状态的控制。其拥有如下优点：（1）可靠性高， PLC的平均无故障时间（MTBF）一般可达5~5万小时，而且PLC的环境适应性也很强，它能在工业环境下可靠地工作；（2）编程简单，PLC最常用的编程语言是梯形图语言，这种编程语言形象直观，摈弃了微机常用的计算机编程语言的表达方式，以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观、方便易学、调试和查错都很容易，不需要专门的计算机知识，便于广大现场工程技术人员掌握。当工作流程需要改变时，可以现场改变程序，使用方便、灵活；（3）体积小、结构紧凑、安装、维修方便，PLC的体积小，重量轻，便于安装。一般PLC都具有自诊断、故障报警、故障种类显示等功能。可编程控制器不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电气维护人员的技能和习惯。第二种控制则是采用微型计算机作为信号的控制系统，统一对电梯的信号采集、功能设定以及运行状态进行控制，并根据外部呼叫对电梯进行自动调度。微电脑在电梯控制系统中得到日益广泛的运用，从而取代了传统的数量众多的继电器有触点控制系统，大大缩小了控制柜的尺寸，减少了机房占地面积，这在高层电梯上尤为显著。除电梯安全规范规定的安全保护回路必须由有触点电器元件组成外，其余大部分控制电路都是采用了微电子集成电路。提高了电梯的运行性能和使用效率，减少了乘客的等候时间，使得乘用电梯变得更方便、更快捷。

2.电梯控制系统总体设计与分析

电梯控制系统的基本原理并不是很复杂，电梯控系统是由四个主要组成部分构成的，它们分别是：（1）电梯控制系统；（2）层站召唤系统；（3）电梯监视与

指令系统；（4）控制器。其中，电梯控制系统是整个运行控制的基本单元；层站召唤系统是整个控系统在各个楼层设置的人机交互界面的重要组成部分，并且负有收集召唤信号和显示应答的职责；电梯监视与指令系统主要的功能是对电梯内部的状态进行监控和查询，并且负责电梯的参数设置，对电梯进行后台管理等；控制器则是整个是电梯控制系统的一个核心组成部分，它的主要功能在于对每一个层站的召唤信号进行采集，并对此进行分析，按照一定的规则调度各个电梯的工作，使得不同的电梯能够协调运作，从一定意义上来说，电梯的服务性能的优良基本上就取决于控制器的控制策略。

电梯控制器是整个电梯控系统的中心。它的作用主要体现在如下两个方面，第一是通过周期性的与整个系统内部的层站召唤系统的系统交换，分配层站召唤资源，更新电梯的调度规则，最大限度的提高电梯的运行效率；第二是通过接收来自外部的用户指令，设置电梯运行的有关参数，并且根据电梯运行的实际需要，向外部输出有关的信息，以方便专业人员对其进行维修保养和调整。电梯的监视与指令系统的作用主要是监视电梯中的所有电梯的即时运行状态以及轿厢内选和厅外外呼信号的状态，是电梯安全系统的一个重要构成部分。通过电梯的监视与指令系统能够便于专业人员掌握电梯的运行情况，及时的发现电梯的运行问题，消除安全隐患，确保乘客的乘梯安全。一般而言，目前的电梯的监视与指令系统一般都与标准的个人电脑相配备，这样的配置一方面有利于进行操作，同时也能够便于整个系统的升级和维护。

以四层电梯控制为例，设计的电气控制系统主回路原理中，M1、M2为曳引电机和门电机；交流接触器KM1~KM4通过控制两台电动机的运行来控制轿厢和厅门，从而进行对电梯的控制；FR1，FR2为起过载保护作用的热继电器，用于电梯运行过载时断开主电路；FU1为熔断器，起过电流保护作用。

交通流产生模块是用来模拟轿厢内选信号系统和各个层站厅外外呼系统，仿真产生建筑物内的各种客流需求。电梯中乘客的进入信号模拟生成以后，还要生成乘客的出发层站和目的层站的模拟信号。根据电梯交通流模式和特征，把各个楼层乘客的厅外外呼模拟信号需求转化为出发层站概率，使用0到1之间的随机数来确定乘客的出发层站；把乘客轿厢内选需求模拟信号转换为目的层站概率，依然使用0到1之间的随机数来确定乘客的目的层站。在乘客的出发层站和目的层站确定以后，就可以得到乘客的移动方向。乘客的出发层站和目的层站必须不同。

3.总结

main是程序的组件，它的主要作用在于完成硬件的初始化，并对程序进行调度。TOSBaseM可以完成协议之间的互相转化，并且能够StdControl接口，实现串口和内网协议的初始化，或者对串口和内网协议进行启动和停止，除此之外，它还可以分别实现无线模块和串口的发送及接收功能，其中UART组件的上层加了FramerM组件起到字节流控制作用。

【参考文献】

［１］吴明亮.蔡夕忠.可编程控制器实训教程.化学工业出版社，2005.8．

［２］王整风，谢云敏.可编程控制器原理与实践教程.上海：上海交通大学出版社，2007.

［３］西门子(中国)有限公司，深入浅出西门子S7－200 plc.北京航空航天大学出版社，2005.2．