基于PLC的电梯控制系统的设计与实现

    引言
    电梯是高层建筑不可缺少的垂直方向的交通运输工具。随着经济和技术的发展，电梯的使用领域越来越广，电梯已成为现代物质文明的一个标志。由于传统的电梯运行逻辑控制系统采用的是继电器逻辑控制线路。采用这种控制线路，存在易出故障、维护不便、运行寿命较短、占用空间大等缺点。从技术发展来看，这种系统将逐渐被淘汰。
    PLC是一种专门为工业环境设计的通用控制装置，可以完成大型而复杂的控制任务，以可靠性高、通用性强、体积小、成本低着称控制工程网版权所有，成为工业自动化的技术支柱之一，在工业自动控制领域占有十分重要的地位 。本文将可编程序控制器(PLC)应用于三层电梯进行逻辑控制，设计了一套完整的电梯控制系统方案并通过三层电梯模型实现了其基本功能，大大提高了电梯可靠性、可维护性以及灵活性，延长了使用寿命，同时缩短了电梯的开发周期。这种电梯控制系统较原有电梯控制系统可以更容易的完成更为复杂的控制任务，其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现的。
    1 控制系统总体设计方案
    程序总体设计时，需要充分考虑到乘客乘坐电梯时的随机性、突发性和不确定性：也需充分考虑到乘客的思维方式与习惯动作等因素，采用智能逻辑控制策略，实现电梯的全数字化控制，其目的是使电梯的运行能反映人的智慧。整个控制系统的设计遵循如下原则：
    1)电梯由乘客控制执行;
        2)行车方向由内选信号和外呼梯信号决定，顺向优先执行;
        3)无论电梯运行于何种状态，只要有内选信号时，优先响应内选行车方向;
        4)停层时有自动开门信号;
        5)平层精确定位控制;
        6)楼层自动控制与显示;
        7)上、下行自动控制与显示。
    2 硬件系统
    硬件系统主要包括PLC、三层电梯模型。硬件系统的结构图如图1所示。

    2.1 三层电梯的输入点
    三层电梯的输入点如下：
        1)内选召唤按钮：位于轿厢内，对应每层各有一个;
        2)外选召唤按钮：一层只有上呼，二层有上呼和下呼，三层只有下呼;
        3)平层电磁传感器检测：位于井道内每一层的相应位置上CONTROL ENGINEERING China版权所有，每层各有一个; 用于选向、选层、指层，内选召唤、外选召唤的消号;
        4)电梯启动和停止按钮各一个。
    共12个输入点。
    2.2 三层电梯的输出点
    三层电梯的输出点如下：
        1)正反向继电器：共两个，用于控制电机的旋转方向;
        2)内选指示灯：对应内选召唤按钮，共两个;
        3)外呼指示灯：对应外呼召唤按钮，共四个;
        4)楼层显示：每层一个，共三个;
        5)上下行显示：共两个，表示电梯的运行状态。
    共14个输出点。
    本文采用的PLC 为S7- 200 CPU226,I /O 点数为：24 输入/16输出。完全满足要求。
    PLC 外部接线图如图2所示。

    3 软件系统
    软件系统的整体思路为：对电梯的运行状态控制进行分类：上行，下行，停车以及各个指示灯的控制。文中采用模块化控制，将启动/停止，上行，下行，停车，指示灯，定时器以及临时变量的存储，分别做成对应的梯形图网络，这样做的优点是：结构清晰CONTROL ENGINEERING China版权所有，可维护性强，调试简单易行。为各种情况的触发条件列表，见表1。电梯控制程序流程图如图3所示。

    3.1 启动/停止控制网络
    该网络为系统的上电控制网络。当系统上电时电梯为停止状态，按下启动按钮系统开始扫描各个按键的状态为电梯的运行决策提供依据。
    3.2 所有上行情况的网络
    在这里把所有的上行情况并联起来，共同产生一个上行信号，为了保证按键状态不丢失，用按键对应的灯的状态来表示按键的状态。当电梯在1楼时情况较简单，由平层信号KL1确定电梯在一楼，再根据表1把所有的触发条件并联起来。当电梯在2楼时情况复杂，有优先级的考虑。为了保证顺向优先，用了两个中间继电器M 2.0和M2.1 存储电梯停在2楼之前的运行状态，即记录了电梯是从1楼上去的还是从3楼下来的。M2.0得电时即电梯原来状态为上行时控制工程网版权所有，在2楼即2楼平层信号KL2得电，若3楼有呼叫则上行线圈得电电梯上行。
    3.3 所有下行情况的网络
    所有下行情况并联于此，为电梯下行提供决策。其情况与上行类似CONTROL ENGINEERING China版权所有，不再赘述。
    4 结论
    本文介绍了西门子公司S7 - 200 系列可编程控制器(PLC)在三层电梯控制系统中的应用，给出了可编程控制器控制三层电梯电气控制系统的硬件组成和软件设计。采用了梯形图编程的程序控制方式，设计了一套完整的基于可编程控制器(PLC)的三层电梯控制系统总体设计方案并通过三层电梯模型实现了其基本功能。最后对本文所设计的电梯控制系统进行了相关调试，能够很好的实现电梯控制，满足设计要求，实现行车方向由内选信号和外呼梯信号决定，顺向优先执行，无论电梯运行于何种状态，只有内选信号时，优先相应内选行车方向，平层定位控制精确。