电梯PLC控制系统设计研究
摘 要
社会经济快速发展促进了国民经济的增加，进而推动了城市现代化进程，高层建筑数量在短时间内急速增加，而作为高层建筑交通工具的电梯数量也明显增加，与此同时人们对于电梯运行安全也极度关注。基于此种形势，笔者在分析PLC控制系统优势的基础上，详细分析了电梯中PLC控制系统的具体应用。
【关键词】PLC控制系统 技术优势 设计研究
电梯不是简单的机械运行系统，而是一个复杂的机电一体系统。在设计过程中除了要考虑外观美观、运行舒适感及运行安全等问题，还需要考虑电气、建筑、机械传动等工程领域的问题。现代电梯设计过程中需要考虑的最重要的问题就是安全性。现实中所有电梯都有不止一道保护措施，随着科技发展PLC控制系统已经被普及到电梯系统设计中。
1 电梯控制系统运行原理及优势
电梯控制系统组成部分主要包括组态软件、PLC、数据传输模块等。组态软件是一种可在Windows系统上运行的组态软件，能够方便地生成计算机监控系统，能够实时采集现场数据，可通过数据报表、曲线、动画等多种形式显示采集结果，实现工况监控、数据分析、故障报警等多种功能。PLC负责所有现场数据采集和电梯全部控制任务。计算机的主要功能为创建人机交互界面，具体包括数据收发、参数设置、进程控制、信息显示等。
PLC在电梯上的应用具有以下几点优点。
（1）PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能；
（2）用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率；
（3）用PLC来实现电梯控制可以提升系统设计效率；
（4）PLC的控制端丰富，可以通过加入报警及检测等部件来提升电梯的稳定性和安全性；
（5）PLC为控制中心的电梯控制系统，接线简单，方便维修；
（6）更改控制方案时不需改动硬件接线。
2 电梯PLC控制系统设计的具体方法
2.1 电梯PLC控制要求
我们通过控制对象的要求如数字、模拟信号、联网需要等以及I/O点数来选择PLC。本系统应用于一个4层的电梯楼。
电梯开关门要实现自动控制。该功能设计包括了开门、关门动作及其时间设置，从电梯运行的一般需要考虑，我们将开门时间设置为5.5s，关门时间设置为5s。如果在5s内未收到关闭信号，电梯门将无法关闭，此时电梯重新执行打开命令。电梯启动加速、制动减速和自动停车应实现自动控制。当某层发出呼梯请求命令时，电梯加速，而当电梯即将到达目的层时，电梯减速，减速后执行自动命令。电梯能够在超载时报警并停止启动。
2.2 基于PLC控制系统的硬件设计
电梯PLC控制系统硬件系统由微处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出设备构成及电源部分等构成。其中微处理器为控制器的核心，输入输出设备为连接现场设备与CPU之间的接口电路。
微处理器（CPU）可使用8位的处理器，若不能满足要求则采用16位处理器。存储器分系统存储器和用户存储器，系统存储器为只读存储器，用户存储器一般用RAM存储固化在只读存储器中，输入输出设备与PLC控制器连接，对输入输出接口的要求：要有良好的抗干扰能力；对各类输入输出信号（包括开关量、模拟量、直流量、交流量等）的匹配能力要强。电梯控制系统要根据输入输出信号的不同来设置输入输出设备。开关量的接口要采取抗干扰措施，电梯运行环境复杂，要求抗干扰能力强。还要有很强的防抖和抗外部干扰的能力，对于输出量开关输出电流一般不能超过2A。
2.3 变频调速设计
首先在PLC寄存器中写入理想的给定速度曲线，电梯在实际运行时，可以通过查表，找出理想曲线对应的速度数值，进行数模转换，再将模拟信号输入变频器控制器频率达到控制电梯速度的目的。西门子MM440交流变频器具有如下特点：
（1）将斜坡的上升和下降时间适当调长以减轻乘客启动的冲击感，提高变速的平滑度和乘坐的舒适度；
（2）选择工频为快车频率以提高系统工作效率，但适当降低其爬行频率，以减轻电梯停止的失重感；
（3）设定零速为0ft。
电梯是一个启停频率很高的设备，变频调速设计的好坏决定了电梯的运行效率和舒适度。最佳状态即所谓的“无速停车包闸”，指的是电梯能够在平层的刹那速度刚好降至0。这要求降速信号有一定的准确性，按照距目标层距离的大小对速度曲线进行精准矫正。
2.4 组态软件设计
MCGS是一款优秀的组态软件，其具有很强的实用性，能够实时监控电梯的运行情况，界面清晰易懂，画面表现方式丰富。先进的数据采集功能和信息处理能力，网络功能强大，报警功能完备，安全可靠，方便维护。支持很多硬件设备，可扩展性好，并行执行多种任务，管理功能强大等。该设计首先进行通讯设备的选择，于MCGS组态软件中添加FX2-80MRPLC并对其属性进行了设置。
通过对MCGS中数据设备通道连接的合理设定，便能够成功将组态软件和PLC连接起来。根据MCGS的实际需要，通过正确的驱动程序驱动PLC串口，让计算机响应PLC。于软件的操作界面上创建一个动画界面。对不同控件属性进行设定，模拟实际情况对控件进行控制，以检测PLC的控制性能的实际工作效果。MCGS主要包括三个窗口，分别为主控窗口、用户窗口及设备窗口，其可以对各种各样对象进行组态调控，形成生动的界面，方便对信息的可视化处理。
3 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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作者单位
鞍山市特种设备监督检验所 辽宁省鞍山市 114004
