基于PLC的電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

 引言

　　電梯是高層建筑不可缺少的垂直方向的交通運(yùn)輸工具。

　　隨著經(jīng)濟(jì)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(gè)標(biāo)志。由于傳統(tǒng)的電梯運(yùn)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(hù)不便、運(yùn)行壽命較短、占用空間大等缺點(diǎn)。

　　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(jì)的通用控制裝置，可以完成大型而復(fù)雜的控制任務(wù)，以可靠性高、通用性強(qiáng)、體積小、成本低著稱，成為工業(yè)自動(dòng)化的技術(shù)支柱之一，在工業(yè)自動(dòng)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(jìn)行邏輯控制，設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)了其基本功能，大大提高了電梯可靠性、可維護(hù)性以及靈活性，延長了使用壽命，同時(shí)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(fù)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(shí)現(xiàn)的。

　　1 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

　　程序總體設(shè)計(jì)時(shí)，需要充分考慮到乘客乘坐電梯時(shí)的隨機(jī)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(xí)慣動(dòng)作等因素，采用智能邏輯控制策略，實(shí)現(xiàn)電梯的全數(shù)字化控制，其目的是使電梯的運(yùn)行能反映人的智慧。整個(gè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(hào)和外呼梯信號(hào)決定，順向優(yōu)先執(zhí)行；

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

　　4）停層時(shí)有自動(dòng)開門信號(hào)；

　　5）平層精確定位控制；

　　6）樓層自動(dòng)控制與顯示；

　　7）上、下行自動(dòng)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(diǎn)

　　三層電梯的輸入點(diǎn)如下：

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

　　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(gè)； 用于選向、選層、指層，內(nèi)選召喚、外選召喚的消號(hào)；

　　4）電梯啟動(dòng)和停止按鈕各一個(gè)。

　　共12個(gè)輸入點(diǎn)。

　　2.2 三層電梯的輸出點(diǎn)

　　三層電梯的輸出點(diǎn)如下：

　　1）正反向繼電器：共兩個(gè)，用于控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向；

　　2）內(nèi)選指示燈：對(duì)應(yīng)內(nèi)選召喚按鈕，共兩個(gè)；

　　3）外呼指示燈：對(duì)應(yīng)外呼召喚按鈕，共四個(gè)；

　　4）樓層顯示：每層一個(gè)，共三個(gè)；

　　5）上下行顯示：共兩個(gè)，表示電梯的運(yùn)行狀態(tài)。

　　共14個(gè)輸出點(diǎn)。

　　本文采用的PLC 為S7- 200 CPU226,I /O 點(diǎn)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(duì)電梯的運(yùn)行狀態(tài)控制進(jìn)行分類：上行，下行，停車以及各個(gè)指示燈的控制。文中采用模塊化控制，將啟動(dòng)/停止，上行，下行，停車，指示燈，定時(shí)器以及臨時(shí)變量的存儲(chǔ)，分別做成對(duì)應(yīng)的梯形圖網(wǎng)絡(luò)，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)清晰，可維護(hù)性強(qiáng)，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(dòng)/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(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)電梯為停止?fàn)顟B(tài)，按下啟動(dòng)按鈕系統(tǒng)開始掃描各個(gè)按鍵的狀態(tài)為電梯的運(yùn)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(gè)上行信號(hào)，為了保證按鍵狀態(tài)不丟失，用按鍵對(duì)應(yīng)的燈的狀態(tài)來表示按鍵的狀態(tài)。當(dāng)電梯在1樓時(shí)情況較簡單，由平層信號(hào)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(dāng)電梯在2樓時(shí)情況復(fù)雜，有優(yōu)先級(jí)的考慮。為了保證順向優(yōu)先，用了兩個(gè)中間繼電器M 2.0和M2.1 存儲(chǔ)電梯停在2樓之前的運(yùn)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(shí)即電梯原來狀態(tài)為上行時(shí)，在2樓即2樓平層信號(hào)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(jì)。采用了梯形圖編程的程序控制方式，設(shè)計(jì)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(jì)方案并通過三層電梯模型實(shí)現(xiàn)了其基本功能。最后對(duì)本文所設(shè)計(jì)的電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)調(diào)試，能夠很好的實(shí)現(xiàn)電梯控制，滿足設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)行車方向由內(nèi)選信號(hào)和外呼梯信號(hào)決定，順向優(yōu)先執(zhí)行，無論電梯運(yùn)行于何種狀態(tài)，只有內(nèi)選信號(hào)時(shí)，優(yōu)先相應(yīng)內(nèi)選行車方向，平層定位控制精確。