電梯控制系統主要由調速部分和邏輯控制部分構成。調速部分的性能對電梯運行時(shí)乘客的舒適感有著(zhù)重要作用，目前，大多選用高性能的變頻器，利用旋轉編碼器測量曳引電機轉速，構成閉環(huán)矢量控制系統。通過(guò)對變頻器參數的合理設置，不僅使電梯在運行超速和缺相等方面具備了保護功能，而且使電梯的起動(dòng)、低速運行和停止更加平穩舒適。變頻器自身的起動(dòng)、停止和電機給定速度選擇則都有邏輯控制部分完成，因此，邏輯控制部分是電梯安全可靠運行的關(guān)鍵。UniMAT X5系列PLC以其可靠性高、運算速度快、產(chǎn)品成本低和電梯專(zhuān)用客制化服務(wù)等優(yōu)點(diǎn)，已在多家電梯廠(chǎng)家中的電梯生產(chǎn)及改造中獲得了應用。本文以一臺4層4站的別墅電梯控制系統為例，闡述了X5系列 PLC 在電梯控制系統的設計思想和實(shí)現方案。

二、電梯控制系統構成

　　電梯控制系統主要由變頻調速主回路、輸入輸出單元以及PLC單元構成，由如圖1所示，用來(lái)完成對電梯曳引電機及開(kāi)關(guān)門(mén)機的起動(dòng)，加減速，停止，運行方向，樓層顯示，層站召喚，轎箱內操作，安全保護等指令信號進(jìn)行管理和控制功能。

　　變頻調速主回路由三相交流輸入、變頻調速驅動(dòng)、曳引機和制動(dòng)單元構成，變頻器采用日本安川公司矢量控制電梯專(zhuān)用變頻器616G5，其具有良好的低速運行特性，適合在電梯控制系統中應用。三相電源R、S、T經(jīng)接線(xiàn)端子進(jìn)入變頻器為其主回路和控制回路供電，輸出端U、V、W接電動(dòng)機的快速繞組，外接制動(dòng)單元減少了制動(dòng)時(shí)間，加快制動(dòng)過(guò)程。旋轉編碼器用來(lái)檢測電梯的運行速度和運行方向，變頻器將實(shí)際速度與變頻器內部的給定速度相比較，從而調節變頻器的輸出頻率及電壓，使電梯的實(shí)際速度跟隨變頻器內部的給定速度，達到調節電梯速度的目的。變頻器輸入信號為：上、下行方向指令，零速、爬行、低速、高速、檢修速度等各種速度編碼指令，復位和使能信號。變頻器輸出信號為：（1）變頻器準備就緒信號，在變頻器運轉正常時(shí)，通知控制系統變頻器可以正常運行;（2）運行中信號，通知PLC變頻器正在正常輸出;（3）零速信號，當電梯運行速度為零時(shí)，此信號輸出有效并通知PLC完成抱閘、停車(chē)等動(dòng)作;（4）故障信號，變頻器出現故障時(shí)，此信號輸出有效并通知PLC作出響應，給變頻器斷電。

　　輸入輸出單元為PLC的I/O接口部分，主要由廳外呼叫、轎箱內選層、樓層及方向指示、開(kāi)關(guān)門(mén)、井道內的上下平層、上下強迫換速開(kāi)關(guān)、門(mén)鎖、安全保護繼電器、檢修、消防、泊梯、稱(chēng)重等單元構成。輸入單元為：（1）廳外呼叫單元，用來(lái)對各層站的廳外召喚信號進(jìn)行登記、記憶和消除，而且兼有無(wú)司機狀態(tài)的“本層廳外開(kāi)門(mén)”功能，全集選方式的呼梯信號為2N-2個(gè)（N為層站數），下集選方式的呼梯信號為N個(gè);（2）轎箱內選層單元，負責對預選樓層指令的登記、消除和指示，呼梯信號數為電梯停站層數N;（3）開(kāi)關(guān)門(mén)按鈕，輸入PLC控制轎門(mén)的開(kāi)閉（廳門(mén)也同時(shí)動(dòng)作）;（4）上下平層裝置，用來(lái)保證電梯轎箱在各層?？繒r(shí)準確平層，通常設置在轎頂，電梯轎箱上行接近預選層站時(shí)，上平層感應器限進(jìn)入遮磁板，電梯仍繼續慢速運行，當下平層感應器再進(jìn)入遮磁板時(shí)，上行接觸器線(xiàn)圈失電，制動(dòng)器抱閘停車(chē);（5）上下限強迫換速開(kāi)關(guān)，用于保護電梯的高速運行安全，避免電梯出現沖頂或蹲底事故，當電梯到達上下端站時(shí)，裝在轎廂邊的上下限強迫換速開(kāi)關(guān)打板，信號輸入PLC，PLC發(fā)出換速信號強迫電梯減速運行到平層位置;（6）門(mén)鎖裝置（或轎門(mén)和廳門(mén)聯(lián)鎖保護裝置），轎門(mén)閉合和各廳門(mén)閉合上鎖是電梯正常起動(dòng)運行的前提;（7）安全回路，通常包括轎內急停開(kāi)關(guān)、轎頂內急停開(kāi)關(guān)、安全鉗開(kāi)關(guān)、限速器斷繩開(kāi)關(guān)、限速器超速開(kāi)關(guān)、底坑急停開(kāi)關(guān)、相序保護繼電器、上下限極限開(kāi)關(guān)等;（8）檢修、消防和泊梯，檢修、消防和泊梯為電梯的三種運行方式，檢修運行為電梯檢修時(shí)的慢速運行方式，消防運行有消防返回基站和消防員專(zhuān)用兩種運行狀態(tài)，泊梯狀態(tài)，消除內選和外呼信號，自動(dòng)返回泊梯層、關(guān)門(mén)并斷電;（9）稱(chēng)重單元，用來(lái)檢測轎廂負荷，判斷電梯處于欠載、滿(mǎn)載或超載狀態(tài)，然后輸出數字信號給PLC，根據負載情況進(jìn)行起動(dòng)力矩補償，使電梯運行平穩。輸出單元為：（1）樓層及方向指示單元，包括電梯上下行方向指示燈、層樓指示燈以及報站鐘等，目前的方向及層樓指示燈主要有七段碼顯示方式和點(diǎn)陣顯示方式，本系統為七段碼顯示方式;（2）開(kāi)關(guān)門(mén)單元，用于控制電梯的廳門(mén)和轎門(mén)的打開(kāi)和關(guān)閉，在自動(dòng)定向完成或電梯平穩?？亢?，PLC給出相關(guān)指令，由變頻門(mén)機完成開(kāi)關(guān)門(mén)動(dòng)作。

圖一電梯控制系統原理圖

　　PLC單元為電梯控制系統的核心部分，由PLC提供變頻器的運行方向和速度指令，使變頻器根據電梯需要的速度曲線(xiàn)調節運行方向和速度。通過(guò)PLC的合理編程，實(shí)現自動(dòng)平層、自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)、自動(dòng)掌握停站時(shí)間、內外呼信號的登記與消除、順向截梯及自動(dòng)換向等集選控制功能。

三、PLC的I/O接口配置

　　PLC選用億維自動(dòng)化技術(shù)有限公司的UniMAT X5系列，PLC的輸入輸出點(diǎn)數可根據需要配置，并可根據用戶(hù)的要求增加并聯(lián)功能。以編制一臺4層4站的電梯為例，先根據控制要求計算所需要的I/O接口點(diǎn)數，其中輸入點(diǎn)數為32，輸出點(diǎn)數為24。選用X5系列PLC的一個(gè)CPU單元X5-1414RD和一個(gè)擴展單元E5-0016D來(lái)完成電梯控制系統的邏輯控制。

　　1、輸入接口：

　　2、輸出接口

四、工作過(guò)程

　　電梯完成一個(gè)呼叫響應的步驟如下：

　?。?）電梯在檢測到門(mén)廳或轎箱的召喚信號后將此樓層信號與轎箱所在樓層信號比較，通過(guò)選向模塊進(jìn)行運行選向。

　?。?）電梯開(kāi)始起動(dòng)，通過(guò)變頻器驅動(dòng)電機拖動(dòng)轎箱運動(dòng)。轎箱運動(dòng)速度由低速轉變?yōu)橹兴僭俎D變?yōu)楦咚?，并以高速運行至目標層。

　?。?）當電梯檢測到目標層減速點(diǎn)后，電梯進(jìn)入減速狀態(tài)，由高速變?yōu)榈退?，并以低速運行至平層點(diǎn)停止。

　?。?）平層后，經(jīng)過(guò)一定延時(shí)開(kāi)門(mén)，直至碰到開(kāi)門(mén)到位行程開(kāi)關(guān);再經(jīng)過(guò)一定延時(shí)后關(guān)門(mén)，直到安全觸板開(kāi)關(guān)動(dòng)作。

五、控制系統軟件設計

　　1.軟件流程

圖二PLC控制電梯工作流程圖

　　2.模塊化編程

　　電梯控制系統是集選式控制方式，適合采用模塊化編程方法，下面介紹幾個(gè)模塊的梯形圖程序：

　?。?）電梯自檢模塊：安全回路中各開(kāi)關(guān)接觸良好，安全回路信號（10001）輸入，安全繼電器（01169）閉合。當電梯開(kāi)關(guān)門(mén)完成（01037），關(guān)門(mén)到位（01155）輸出為ON，且處于非強制狀態(tài)時(shí)，如果變頻器無(wú)故障輸入（10013），則電梯允許（01038）正常運行。

　?。?）電梯開(kāi)關(guān)門(mén)模塊： 安全繼電器（01069）線(xiàn)圈接通時(shí)，有開(kāi)門(mén)信號（10011）或有安全觸板動(dòng)作脈沖輸入，在進(jìn)入平層區1秒（02015）后，驅動(dòng)門(mén)機開(kāi)門(mén)，開(kāi)門(mén)繼電器接通;在開(kāi)門(mén)到位信號（10012）或開(kāi)門(mén)到位5秒后，關(guān)門(mén)繼電器輸出。

　?。?）平層檢測和強迫減速模塊：當電梯檢測到上、下平層感應器（10009和10010）的輸入信號時(shí)，表明電梯已經(jīng)進(jìn)入平層區。當電梯上行轎廂碰到上強迫換速開(kāi)關(guān)（10006）時(shí)，上強迫換速開(kāi)關(guān)動(dòng)作，電梯由快速被強迫換速為慢速，并判斷電梯的實(shí)際運行樓層（40400）是否運行到最頂層（#00008）;當電梯下行轎廂碰到下強迫換速開(kāi)關(guān)（10007）時(shí)，下強迫換速開(kāi)關(guān)動(dòng)作，電梯由快速被強迫換速為慢速，并判斷電梯是否運行到最底層（#00001）。

　?。?）樓層召喚燈指示模塊：當有樓層召喚登記（如01001）或已有該樓層召喚燈輸出（如00009）時(shí)，如果實(shí)際運行樓層（40400）不等于召喚樓層，則該樓層召喚燈輸出顯示亮;如果實(shí)際運行樓層（40400）不等于召喚樓層，則該樓層召喚燈輸出熄滅。

六、結束語(yǔ)

　　本文以?xún)|維自動(dòng)化技術(shù)有限公司生產(chǎn)的UniMAT X5系列PLC為例，闡述了PLC在電梯控制系統中的應用，分別描述了電梯控制系統的構成及工作原理，并給出了PLC的I/O接口配置及其軟件設計流程和梯形圖的編寫(xiě)。

　　通過(guò)X5系列PLC在某型號電梯控制系統的現場(chǎng)應用，在廣大電梯使用客戶(hù)中獲得了良好的評價(jià)，并得到了多家生產(chǎn)廠(chǎng)家對該系列PLC質(zhì)量和性能的認可，該電梯控制系統只需要稍加改進(jìn)即可應用于更高性能要求的電梯中。這一切都表明該系列PLC不僅可以滿(mǎn)足電梯對高可靠性的實(shí)際需求，而且在控制水平和性能完全可以替代進(jìn)口的同類(lèi)產(chǎn)品，并將突破電梯領(lǐng)域應用到更為廣泛的行業(yè)，未來(lái)前景將更為廣闊。