基于PLC的電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

 引言

　　電梯是高層建筑不可缺少的垂直方向的交通運輸工具。

　　隨著經(jīng)濟和技術(shù)的發(fā)展，電梯的使用領(lǐng)域越來越廣，電梯已成為現(xiàn)代物質(zhì)文明的一個標志。由于傳統(tǒng)的電梯運行邏輯控制系統(tǒng)采用的是繼電器邏輯控制線路。采用這種控制線路，存在易出故障、維護不便、運行壽命較短、占用空間大等缺點。

　　從技術(shù)發(fā)展來看，這種系統(tǒng)將逐漸被淘汰。

　　PLC是一種專門為工業(yè)環(huán)境設(shè)計的通用控制裝置，可以完成大型而復雜的控制任務(wù)，以可靠性高、通用性強、體積小、成本低著稱，成為工業(yè)自動化的技術(shù)支柱之一，在工業(yè)自動控制領(lǐng)域占有十分重要的地位 。本文將可編程序控制器（PLC）應(yīng)用于三層電梯進行邏輯控制，設(shè)計了一套完整的電梯控制系統(tǒng)方案并通過三層電梯模型實現(xiàn)了其基本功能，大大提高了電梯可靠性、可維護性以及靈活性，延長了使用壽命，同時縮短了電梯的開發(fā)周期。這種電梯控制系統(tǒng)較原有電梯控制系統(tǒng)可以更容易的完成更為復雜的控制任務(wù)，其許多功能是傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)的。

　　1 控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案

　　程序總體設(shè)計時，需要充分考慮到乘客乘坐電梯時的隨機性、突發(fā)性和不確定性：也需充分考慮到乘客的思維方式與習慣動作等因素，采用智能邏輯控制策略，實現(xiàn)電梯的全數(shù)字化控制，其目的是使電梯的運行能反映人的智慧。整個控制系統(tǒng)的設(shè)計遵循如下原則：

　　1）電梯由乘客控制執(zhí)行；

　　2）行車方向由內(nèi)選信號和外呼梯信號決定，順向優(yōu)先執(zhí)行；

　　3）無論電梯運行于何種狀態(tài)，只要有內(nèi)選信號時，優(yōu)先響應(yīng)內(nèi)選行車方向；

　　4）停層時有自動開門信號；

　　5）平層精確定位控制；

　　6）樓層自動控制與顯示；

　　7）上、下行自動控制與顯示。

　　2 硬件系統(tǒng)

　　硬件系統(tǒng)主要包括PLC、三層電梯模型。

　　硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

　　2.1 三層電梯的輸入點

　　三層電梯的輸入點如下：

　　1）內(nèi)選召喚按鈕：位于轎廂內(nèi)，對應(yīng)每層各有一個；

　　2）外選召喚按鈕：一層只有上呼，二層有上呼和下呼，三層只有下呼；

　　3）平層電磁傳感器檢測：位于井道內(nèi)每一層的相應(yīng)位置上，每層各有一個； 用于選向、選層、指層，內(nèi)選召喚、外選召喚的消號；

　　4）電梯啟動和停止按鈕各一個。

　　共12個輸入點。

　　2.2 三層電梯的輸出點

　　三層電梯的輸出點如下：

　　1）正反向繼電器：共兩個，用于控制電機的旋轉(zhuǎn)方向；

　　2）內(nèi)選指示燈：對應(yīng)內(nèi)選召喚按鈕，共兩個；

　　3）外呼指示燈：對應(yīng)外呼召喚按鈕，共四個；

　　4）樓層顯示：每層一個，共三個；

　　5）上下行顯示：共兩個，表示電梯的運行狀態(tài)。

　　共14個輸出點。

　　本文采用的PLC 為S7- 200 CPU226,I /O 點數(shù)為：24 輸入/16輸出。完全滿足要求。

　　PLC 外部接線圖如圖2所示。

　　3 軟件系統(tǒng)

　　軟件系統(tǒng)的整體思路為：對電梯的運行狀態(tài)控制進行分類：上行，下行，停車以及各個指示燈的控制。文中采用模塊化控制，將啟動/停止，上行，下行，停車，指示燈，定時器以及臨時變量的存儲，分別做成對應(yīng)的梯形圖網(wǎng)絡(luò)，這樣做的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)清晰，可維護性強，調(diào)試簡單易行。為各種情況的觸發(fā)條件列表，見表1。電梯控制程序流程圖如圖3所示。

　　3.1 啟動/停止控制網(wǎng)絡(luò)

　　該網(wǎng)絡(luò)為系統(tǒng)的上電控制網(wǎng)絡(luò)。當系統(tǒng)上電時電梯為停止狀態(tài)，按下啟動按鈕系統(tǒng)開始掃描各個按鍵的狀態(tài)為電梯的運行決策提供依據(jù)。

　　3.2 所有上行情況的網(wǎng)絡(luò)

　　在這里把所有的上行情況并聯(lián)起來，共同產(chǎn)生一個上行信號，為了保證按鍵狀態(tài)不丟失，用按鍵對應(yīng)的燈的狀態(tài)來表示按鍵的狀態(tài)。當電梯在1樓時情況較簡單，由平層信號KL1確定電梯在一樓，再根據(jù)表1把所有的觸發(fā)條件并聯(lián)起來。當電梯在2樓時情況復雜，有優(yōu)先級的考慮。為了保證順向優(yōu)先，用了兩個中間繼電器M 2.0和M2.1 存儲電梯停在2樓之前的運行狀態(tài)，即記錄了電梯是從1樓上去的還是從3樓下來的。M2.0得電時即電梯原來狀態(tài)為上行時，在2樓即2樓平層信號KL2得電，若3樓有呼叫則上行線圈得電電梯上行。

　　3.3 所有下行情況的網(wǎng)絡(luò)

　　所有下行情況并聯(lián)于此，為電梯下行提供決策。其情況與上行類似，不再贅述。

　　4 結(jié)論

　　本文介紹了西門子公司S7 - 200 系列可編程控制器（PLC）在三層電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，給出了可編程控制器控制三層電梯電氣控制系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計。采用了梯形圖編程的程序控制方式，設(shè)計了一套完整的基于可編程控制器（PLC）的三層電梯控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案并通過三層電梯模型實現(xiàn)了其基本功能。最后對本文所設(shè)計的電梯控制系統(tǒng)進行了相關(guān)調(diào)試，能夠很好的實現(xiàn)電梯控制，滿足設(shè)計要求，實現(xiàn)行車方向由內(nèi)選信號和外呼梯信號決定，順向優(yōu)先執(zhí)行，無論電梯運行于何種狀態(tài)，只有內(nèi)選信號時，優(yōu)先相應(yīng)內(nèi)選行車方向，平層定位控制精確。