电梯控制系统优化设计

许益亮

摘 要

PLC（可编程控制器）作为一种工业控制微型计算机，随着社会的不断发展，楼房越来越高，而电梯成为了高层楼房的必须设备。由于PLC具有逻辑运算，计数和定时以及数据输入输出的功能。在电梯升降过程中，各种逻辑控制与PLC很好的结合，很好实现了对电梯的控制。

本文主要讨论研究利用FX2N PLC对电梯的升降进行控制。以七层电梯作为控制对象，以PLC作为工具对电梯控制系统进行了设计。在设计过程中，对七层电梯的硬件部分作分析，看需要什么样的开关，电机，接触器，信号灯等。然后,再根据控制要求列出I／O点数，确定所选PLC机型，画出控制原理图、主电路图，然后再进行软件设计，写出控制系统的流程图，编程PLC梯形图。

关键词：PLC控制器；电梯模型；程序设计 ；电气控制系

引言

随着科学技术和社会经济的发展，高层建筑已成为现代城市的标志。它起源于公元前236年的古希腊。当时阿基米德设计出一种人力驱动的卷筒式卷扬机，共造出三台，安装在妮罗宫殿里。1889年，美国奥得斯公司制造的由直流电动机通过蜗杆蜗轮减速器带动卷筒卷绕绳索悬挂并升降轿厢的电动升降机，构成了现代电梯的鼻祖。之后的一段发展过程中为可解决电梯的乘坐舒适性问题，工程技术人员不断的试验和研究。在电梯控制技术方面，直到PLC控制系统和变频技术的问世电梯舒适性得到了很好的改善。

1 电梯系统硬件优化设计

1.2 井道信号系统优化设计

本系统的平层停轿厢信号是由平层感应器发出的，平层感应器装在井道上，隔磁板安装在轿厢底上。电梯上升或者下降到平层时，平层感应发出型号停车。电梯的减速是由减速接近开关发出信号进行减速，一楼和七楼只有一个减速开关，其余的每层楼都有两个减速开关，分别在距离楼层500mm的上和下，隔磁板安装在轿厢底上

1.2 电梯控制系统优化设计

本控制系统是采用双速电机和三菱FX2N-80MR型PLC组成的电梯控制系统，它由曳引电机、门电机、可编程控制器PLC及其他电气元件构成。电梯的调速部分选用高性能的变频器，利用光电编码器测量曳引电机的转速，构成一个闭环矢量控制系统。控制的逻辑部分由PLC来实现，PLC用来感应来自轿厢、门厅、及传感器的信号，实现用户的召梯、选层、电梯的平层、减速、开门、关门、报警和保护等功能。

2 控制系统软件优化设计

2.2.1电梯开门优化控制

对开门状态和关门转台有特殊的处理，通过电梯的减速辅助和平层感应来判断是否要在该楼层开门，还有就是当电梯平层停止时还可以手动开门以及对应门厅召梯立即开门，红外幕感应防夹功能。比如当减速辅助M172接通并且M22平层时则在二楼开门；当门厅召梯召梯辅助M102接通并且电梯停止（Y30、Y31线圈失电）则电梯开门响应；当按下手动开门开关X34并且电梯停止状态下则电梯开门；当红外感应到信号时，则感应辅助M190接通，则电梯开门从而起到防夹作用。

2.2.2电梯关门优化设计

当电梯开门到位时等待30S电梯开门，当电梯称重传感器检测到超重时，电梯不能关门并且发出超重警报。下图2-1为关门程序:当电梯开到位后X36接通，则T2开始计时30S，计时时间到则电梯关门，关到位后行程开关X37接通，则常闭的X37断开，关门停止。当超重时，超重辅助M165的常闭断开，电梯不能关门，只有不超重时才能关门。

图2-1 关门程序

2.2.3电梯运行速度优化设计

可编程控制器实现电梯速度控制功能的思路分析：电梯上行（或者下行）的过程中，当有用户顺向召梯时，则电梯到达到达该层减速接近开关时，则电梯减速，否则不减速。具体的实现过程程序分析如下：只有对应的召梯辅助中间继电器、相邻平层感应中间继电器以及对应的召梯方向及对应的减速感应同时得电时才能接通减速辅助中间继电器，PLC输出减速信号控制减速接触器闭合，电梯进行减速。取控制减速的部分程序进行介绍，其余的减速程序原理是一样的。下图2-2为内召梯时判断减速的程序，如一楼选层登记继电器M1接通、二楼平层感应辅助接通、电梯下行线圈Y31接通及下减速感应接近开关X33有感应接通时，则判断该电梯需要减速，有M148控制减速输出线圈Y35，从而控制减速接触器的闭合，电机开始减速。

图2-2 速度控制程序

2.2.4电源保护、电机保护、防夹功能及超重报警优化设计

(1)电源保护：当电源的电源小于额定电压的0.75倍时（即285V），执行电源欠压保护，当电源的电压高于额定电压的1.15倍时（即437V）时，执行电源过压保护；如下图2-3段程序所示，通过通道1（D0）检查电源电压模拟量的输入，当DO的值低于K590（即模拟电压2.85V）时即电源欠压保护辅助中间继电器（M160）得电从而Y36接通，断路器的线圈得电，从而断路器脱扣；当D0的值高于K874（即模拟电源4.37V）时即电源过电压保护辅助中间继电器（M162）得电从而Y36接通，断路器的线圈得电，从而断路器脱扣；当电源电压值在600-900时（即模拟电压3-4.5V）时M160、M162失电，Y36失电，断路器的线圈失电，从而断路器闭合，电源正常。

(2)电机保护：电机正常运行时，当电流超过额定电流的1.05倍时过流保护。由下图4-13程序的M195辅助继电器实现过流切断电机回路，即当通道4（D3）检测到的模拟电压信号大于K600（即模拟电压3V）时M195接通切断电机回路。从而电机停止运转，达到可靠保护电机的目的。

(3)防夹功能：电梯门有人时，电梯立即开门，并且不能关门，只有人体离开后才能关门，由下图2-3程序的M190辅助继电器实现，即当通道3(D2)检测到模拟电压信号大于K500时（即模拟电压2.5V），M190防夹辅助接通控制电梯门电机开门，并且断开关门回路，从而达到防夹的功能。

(4)超重报警：有称重传感器来实现信息的转换，当电梯的当前重量超过最大设定的承载重量时，报警器报警并且电梯不能关门，只有重量在允许范围内时，电梯才能关门报警自动解除。由下图2-3程序的M165辅助继电器实现，即当通道2（D1）检测的模拟电压信号大于K900（即模拟电压4.5V）时，M165接通控制报警器报警，并且切断关门回路。从而达到超重报警功能。

图2-3 模拟量控制程序

结束语

控制电梯的系统设计是一个漫长的很复杂的过程，要考虑到这个系统所涉及的甚至是可能涉及到的各种影响因素，只有协调各控制点的关系这个控制系统最后才可能有更好的价值，所以这需要在工程应用中不断的试验和技术改进。最早的电梯控制系统是由继电器组成的控制系统，由于可靠性低，接线复杂，控制不灵活，功耗大等缺点已经慢慢被淘汰。

在本设计中我采用可编程控制器(PLC)来进行逻辑控制，本设计的电梯具有最远方向召梯的功能，比如电梯轿厢在一楼，而同时有二层向下呼梯，五层向下呼梯，七层向下外呼梯，则电梯轿厢先去七楼响应七层向下外呼梯信号。还具有集选控制、开门延时、超重报警、电源欠压/过压保护、电机过流保护、速度控制、顺向截梯、反向不截梯、手动开门、手动关门、防夹功能等等。

参考文献

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[5] 宋伯生．可编程序控制器[M]，北京：中国劳动出版社，1993．