PLC在电梯控制系统中的应用设计丁冬
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PLC在电梯控制系统中的应用设计 丁冬
发布时间：2023-06-01T08:01:45.630Z 来源：《中国科技人才》2023年6期 作者： 丁冬[导读] 在现代城市建设范围的不断扩大和人们对建筑功能需求的不断增长下
广州广日电梯工业有限公司
摘要：在现代城市建设范围的不断扩大和人们对建筑功能需求的不断增长下，电梯逐渐成为建筑项目中所必不可少的工具。而拥有自动化技术功能的PLC技术在电梯控制中的应用优势越来越得以凸显，其有着较高的可靠性，且操作简单、维修便利，但要想充分发挥PLC技术应用优势，则需要根据电梯的实际控制要求，合理进行程序设计，并结合电梯控制系统原理予以调整。本篇文章首先介绍电梯控制系统结构，再阐述PLC在电梯控制系统中应用的优势，最后针对PLC在电梯控制系统中实际应用相关设计思路作出简要探讨，以期能够为电梯控制系统的完善和改进提供几点参考。
关键词：PLC技术；电梯控制系统；应用分析
现代社会经济飞速发展，我国各地区城市建设范围不断扩大，但同时城市人口数量也在持续增长。随着城市居住空间愈发紧张，高层建筑成为现代城市中住宅建筑的主要类型，对电梯的需求和运行质量要求也越来越高。在不断进行功能强化和安全性保障要求的背景下，PLC技术在电梯控制中的应用优势也越来越得以凸显。一般来讲，电梯作为重要的垂直运输工具，其控制系统是决定运行质量和安全的重要核心，通常采用微机控制、继电器控制和PLC控制方式。其中PLC控制方式因其抗干扰性强、可靠性高、操作与维护简便而得以广泛应用。
一、电梯控制系统结构概述
电梯控制系统的核心主要包含调速和逻辑控制两个部分，其中调速主要是进行电梯整体运行速度的控制，需要做到平稳上行和下行，使乘客对曳引电梯运行初期震荡和抖动情况感受更低，从而提高其乘梯的舒适性。通常会使用一些性能较好的变频器来作为调速部分的主要配置，利用旋转编码器进行曳引电梯测量，从而形成较为封闭的矢量控制系统。既能够为电梯运行提供超速保护和运行缺相保护，还可保证电梯整体运行的舒适度和平稳度。电梯进行电机速度切换以及启停控制功能，主要是通过逻辑控制系统予以实现，而且PLC技术应用下的逻辑控制系统能够有效实现变频器参数的合理设置。如图1所示：
图1 电梯PLC控制系统结构示意图
在逻辑控制系统中，PLC技术所具有的功能在于对指令信号的管理和控制，其中包含了电梯曳引电机和启停装置、楼层显示与电梯运行方向及安全防护。利用PLC技术。可实现参照实际情况进行输入点和输出点设置，并依据用户实际需求增加一些并联功能[1]。
二、PLC在电梯控制系统中应用的优势及不足之处
（一）优势
第一，有着更为强大的功能。
考虑到电梯控制系统所使用的电路在整体设计上有着较高的复杂性，所以，继电器逻辑实现难度相对较高，而PLC技术在电梯控制系统当中的应用则能够衍生出多种不同的强大功能。另外，PLC技术还具有停电记忆功能，可以保证电梯在停电停止运行之前完成多项数据信息的记录和保存。
第二，安装与维护便利性更高。PLC电梯控制系统体积相对较小，所以，其所占空间较少，整体安装操作较为简单便利，只需要继电器控制箱约50%的空间即可，在对电梯继电器控制系统进行替换改造过程中，可以十分方便地进行PLC相应模块的安装与更换。而且PLC系统有着较高的适用性，线路连接也更为简单。另外，在进行维护维修时，只需进行模板及插入式元件更换即可实现根据诊断指示器来进行故障检测，通过对PLC各构成部件进行诊断观察，从而快速判断出故障隐患所在的位置，及时予以元件更换或维修。
第三，有着更高的灵活性。
相比于微机控制系统，PLC技术应用下的电梯控制系统有着极强的灵活性，所使用的编程器能够确保对电梯控制系统多项程序进行及时更改，当其中的输入或输出模块发生故障或存在问题时，可以利用编程器进行备用接口连接和调整，使电梯的故障得到很快处理，从而确保电梯运行的稳定性。
第四，较低的故障率。
原有电梯控制系统当中所使用的继电器控制系统体积相对较为庞大，所以，其所占据的空间较大，这也就意味着电梯控制系统的机械部分存在容易发生老化的情况，使用寿命较低，故障率更高。而PLC技术应用下的电梯控制系统则更为精密，重要的是其体积更小，不易发生故障，使用寿命较长[2]。
（二）不足之处
其一，无法用于主电路的断路器中，只能进行逻辑控制。
其二，价格比较昂贵，扩展比较有限。使用人员需要有熟练的操作技能，也要具备过硬的编程能力，且不同品牌的PLC产品之间可能无法通用。
三、PLC在电梯控制系统中的应用设计
（一）硬件部分应用设计
电梯控制系统当中，其核心在于逻辑控制部分和调速部分，两者的性能直接决定了电梯整体运行的稳定性和乘梯舒适性，所以，在实际设计过程当中，硬件部分需要选择使用一些性能较高的变频器，例如采用旋转编码器进行曳引电机转速的测量，形成闭环矢量控制系统，从而更好地进行变频器参数设置。
以某电梯PLC控制系统设计为例，其主要使用V80系列，变频调速系统主要由主回路和输入输出单元以及PLC单元构成。
PLC部分主要用于进行曳引电机和启动与停止系统设计，包括加速和减速运行、停止运行方向、控制楼层显示、电梯内操作以及安全防护等多项指令信号的管理和控制。
变频调速部分的设计主要由变频调速驱动与三相交流输入，以及曳引电机与电机制动单元构成。对于变频器输入的信号设计主要包括匀速、上行与下行方向、爬行与低速以及高速等多种编码指令信号，另外还包括复位和使能信号。
对于输入输出口配置主要采用V80系列，其输入与输出点数需要依据实际要求来予以设计，也可以根据使用者具体需求设计一些并联功能。
以四层电梯为例，先依据其实际控制计算标准参数进行接口点数的设置，输入点数可设计为32，而输出点数则可设置在24，CPU单元可采用M40RN和扩展单元E16DR，以此来实现逻辑控制[3]。
（二）软件部分的应用设计
电梯控制系统的设计过程当中，PLC技术的应用主要是体现在对逻辑信号方面的处理和控制，其软件部分需要严格依据电梯实际运行的标准要求。利用PLC技术，从逻辑方面来进行单独设计，如电梯呼叫响应系统，属于一项相对较为完整的循环工作体系，需要将软件设计为三种工作状态，包括正常运行、强制运行和自检，实际运行过程中可进行切换，形成完整的电梯运行服务体系。在这些软件设计过程中需要注意以下多个要点：
首先，需注意优先级队列，依据电梯所处的位置和整体运行方向，将编程设计分为四个优先级别队列，包括上行优先级和上行次优先级队列，以及下行优先级和下行次优先级队列。
其次，先进先出队列，电梯运行过程当中，需要依据其实际运行的方向，将同一方向优先级队列当中所设计的非零单元进行寄存，在发出先进先出队列指令之后，可先将首个单元数据传输到寄存器，再依据实际队列设计予以运行。
再次，随机逻辑控制模式，电梯实际运行时，如接近其中某一楼层需进行停止时，要提前进行减速，其主要依据在于目标楼层所发出的呼叫信号，将此时寄存器产生脉冲数与寄存器中数据信号进行比对，如比对成功，则需在此楼层提前进行减速，如不一致，按照优先级将寄存器数据送入比较寄存器，再依据相应的数据进行保存，当执行完这一楼层减速停止运行指令之后，再依据所保存数据重新录入，从而实现整体上优先级的逻辑控制[4]。
结束语：综上所述，现代高层建筑数量越来越多，对于电梯的应用也越来越广泛，既要充分满足用户实际需求，同时又要确保用户乘梯时的安全性和舒适性。PLC技术在电梯控制系统当中的应用有着故障率较低、灵活性较强、安装与维修便利以及控制系统可靠性较高的优势。在实际应用设计时，需注意把握多项设计要点，引入更加人性化、更高效节能、更安全可靠的设计新理念，制定合理科学的电梯设计方案，从而满足电梯对高可靠性、稳定性和舒适性的实际需求，使电梯在未来的应用前景变得更为广阔。
参考文献：
[1]郭亮，易荣伟.PLC技术在电梯控制系统的应用[J].数字技术与应用，2021，39（4）：19-21.
[2]王琳，肖军.基于PLC的电梯控制系统的研究与应用[J].电子设计工程，2019，27（2）：100-103.
[3]张辉.基于PLC的电梯控制系统的研究与应用[J].数码设计，2021，10（11）：22.
[4]闫敏娟.PLC技术在电梯自动控制中的应用[J].信息周刊，2020，11（1）：1.
