基于PLC和变频器的电梯控制系统的设计与实现

基于PLC和变频器的电梯控制系统的设计与实现刘洋12（武汉电力职业技术学院电力工程系，湖北武汉430079）序流程图，用PLC和变频器实现了电梯控制系统的设计。

电梯作为运输工具，承载着大量的人流和物流的输送，其在人与物传送中的作用是至关重要的。目前电梯普遍采用两种控制方式：第种是以微机作为信号控制单元完成电梯的信号采集、运行状态及其功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行等功能，其中拖动控制由变频器来完成；第二种则是用可编程控制器取代微机以实现信号集选控制的种控制方式。国内大部分电梯都是采用的第二种控制方式，主要因为采用PLC控制具有可靠性高、编程简单、体积小、结构紧凑等优点，并且PLC般都具有自诊断、故障种类显示和故障报警等功能。这样采用PLC控制实现对电梯的控制，不仅简化了外部接线，而且提高了电梯的安全性和可靠性，为以后的功能扩展也提供了方便。

电梯结构示意图电梯的主要任务是通过响应外界的输入，经过PLC运算后，决定电梯的运行方式。电梯1次完整的运行过程，就是曳引电动机从启动、匀速运行到减速停车的过程，其工作过程示意图如所不。

启动一输入指令一上行/下行一郅达楼层一停止电梯工作过程示意图二、电梯控制系统的硬件设计本控制系统以三层楼电梯为基础进行设计，系统的硬件构成为欧姆龙的CP1H型PLC，变频器（欧姆龙3G3MZ），通过对应的编程软件，可以在电脑上进行编程、调试，在电梯的运行过程中，也可通过PLC和电脑上面的程序监控来显示电梯的运行状态。

在硬件设计中，首先根据PLC的输入点和输出点进行I/O地址分配，使每个输入信号对应PLC内部的输入继电器，每个输出信号对应PLC内部的输出继电器。

输入信号：控制系统的控制按钮应位于电梯的操作面板上，对应于每层，都应有选层指令按钮，控制电梯到达某层的行程开关输入，共6个输入，乘客位于楼层召唤时，顶层需要一个向下召唤按钮，底层需要一个向上召唤按钮，第2层需要向上和向下召唤按钮各1个，共4个输入，1个手动开门按钮输入和1个手动关门按钮输入，1个开门行程开关，1个关门行程开关，1个电梯上行限位，1个电梯下行限位，共16个输入点3.输出信号：乘客位于楼层召唤时，顶层需要一个向下召唤按钮显示，底层需要一个向上召唤按钮显示，第二层需要向上和向下召唤按钮显示各1个，共4个输出；每层需要楼层信号显示1个，轿厢楼层按钮显示1个，共3层，6个输出量；此外还需要1个上行指示输出，1个下行指示输出；1个电动机正转输出，1个反转输出，1个开门输出，个关门输出，共需输出量16个。

电梯控制系统主要包括PLC、变频器、光电旋转编码器、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、门机及其他电气元件等，其结构框图如所示4.智能电梯控制系统主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。主要硬件设备包括PLC主机及扩展、轿厢操纵盘、机械系统、厅外呼梯盘、门机、调速装置、层号指示灯与主拖动系统等，其中系统控制的核心是PLC主机。信号控制系统通过PLC软件实现，包括轿内指令、门区、厅外召唤、运行控制、顺向截梯、平层信号、开关门运行等程序控制。在拖动控制系统中，电梯当前工作状态的反馈信号直接送入PLC，再由PLC向拖动系统发出平层、速度切换、起动等控制信号。m PLC电梯控制系统结构框图三、电梯控制系统的软件设计电梯控制系统的软件设计是控制系统设计的关键环节。电梯控制系统实际上是个人机交互式的系统，并且电梯在运行中各种输入信号是随机出现的，即存在很多不确定因素，同时又有大量的自锁、互锁关系，所以电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。PLC接收来自操纵盘和每层的呼叫信号，轿厢和厅门系统的功能信号以及井道和变频器的状态信号，经程序判断与运算实现电梯的集选控制。PLC在输出显示和监控信号的同时，根据随机逻辑控制的要求，向变频器发出运行方向启动、减速运行和制动停梯等信号0，完成电梯的工作全过程控制。

电梯运行的循环过程为：检测呼叫和选层信号，判断电梯的运行方向，启动运行，在运行过程中要进行顺向截梯、呼梯和轿内选择记忆等操作，到达层站时执行开门/关门程序。电梯在实际运行中的PLC控制功能流程图如所示。电梯的运行情况可分为静止和运动两个状态。

（1）在静止状态下电梯停于某层，这时电梯所接受的信号有两类：来自其它层的呼叫信号，PLC根据呼叫信号的响应流程，做出上行或下行的决定，使曳引电机得电上升或下降；电梯停靠的本层有呼叫信号，则执开关门的程序，而后根据选层信号，电梯上行或下行。

（2）电梯正在运行状态，如果是下行，只响应上行或下行的状态指示，这样可以使轿厢内外的乘轿厢下层的呼梯信号，上行过程中只响应轿厢上层客清楚地知道电梯的运行状态。0的呼梯信号。电梯在运行过程中具有楼层指示和电梯控制系统模型已经制造成功，根据流程图编写电梯的上行、下行程序，电梯的开门关门程序，设置变频器的参数，根据这些程序组合后，经调试运行良好，达到了控制目的。采用PLC进行电梯的运行控制，控制系统的硬件结构大为简化，同时由于采用的是‘’软接线“方法的程序控制，系统的可靠性和灵活性都大大提高，当然，电梯控制系统的信号输入点数较多，就初期投入来讲，控制系统比继电器的成本要高，不过可以采用节省输入点的方法解决成本较高的问题。