基于PLC的五层电梯控制系统设计文献综述

基于PLC的五层电梯控制系统设计文献综述一.课题研究背景及意义随着我国经济的发展，城市中涌现出越来越多的高层建筑，而与之配套的电梯已成为人们日常生活中不可缺少的工具。

同时，由于城市老龄化问题的日益突出，多层建筑同样也有使用电梯的要求。

电梯作为现代智能建筑内的代步工具，方便了人们的生活、节省了时间和体力，也越来越显示出它的重要作用。

电梯质量的好坏在很大程度上取决于它的控制系统。

传统的电梯自动控制系统由继电器——接触器进行控制，其缺点是触点多、接线复杂、故障率高、可靠性差、维修工作量大等。

而采用PLC组成的控制系统很好地解决上述问题，它具有工作可靠性高、灵活性和通用性高、编程简单、使用方便、抗干扰能力强等优点，它是电梯运行更加安全、方便。

二．电梯控制研究相关情况尤翠英对电梯定义作了如下说明：一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。

也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯。

服务于规定楼层的固定式升降设备。

它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于l5。

的刚性导轨之间。

轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。

习惯上不论其驱动方式如何，将电梯作为建筑物内垂直交通运输工具的总称。

[1]李晓霞对其电梯控制系统的设计思路有如下描述：通过分析电梯的控制要求，首先选择合适的PLC。

PLC 是整个控制系统的核心部件，它对保证系统的技术指标和质量是至关重要的。

根据系统要求合理分配I／O接口，编制PLC 的I／O 地址分配表，并绘制I／0端子接线图，最后编写电梯控制系统的软件，其包括PLC控制软件和上位机控制软件。

编制PLC控制软件需要深入了解电梯控制要求与主要控制的基本方法以及系统应完成的动作、自动工作循环的组成和必要的保护等方面，可将电梯控制任务分解为独立的几个部分，利用结构化模块化方法进行编程。

[2]王锋、顾战松对电梯控制系统的I/O接口点数的确定有如下介绍：设建筑物共有N层，根据楼层数确定PLC的I／0点的原则，则该电梯控制系统所需要的输入输出I／O点数就能确定。

输入I／0点数：外呼梯按钮除第1层只有一个上呼梯按钮，第N层只有一个下呼梯按钮外，其余(N一2)层上下呼梯按钮各有一个；轿厢内控制盘包括1～N层按钮、开门按钮、关门按钮、报警按钮各一个；轿厢门控由两个限位开关实现；轿厢顶端有两个减速传感器，两个平层传感器；电梯井的底部和顶部各有两个防止轿厢冲出导轨限位传感器；编码器需要两个输入I／0点。

共计需要的输入I／0点为3N+l3个。

输出I／0点数：外呼梯按钮指示灯共2N一2个，内呼梯指示灯N个，上下行指示灯2个，4位BCD码指示需8个I／0点，控制变频器输出需3个I／0点，开门关门各1个。

共计需要输出I／0点3N+13个。

[3]毛卫兵对电梯PLC的两大控制系统有如下介绍：(一)信号控制系统在电梯中，它的信号控制系统大部分都是由PLC软件进行处理的，PLC已经取代了以往的机械选层器与继电器等设备。

在一个信号控制系统中，所有的功能都是通过程序控制来实现的。

对于电流不同的电梯，如直流电和交流电，除了部分的控制功能以及输人和输出信号有区别外，其他由PLC电梯信号控制的功能基本都相同，因而PLC控制系统具有很强的通用性。

(二)拖动控制系统电梯里有两种不同类型的拖动方式，即直流和交流。

PLC控制的拖动制系统不需要做太大的变动。

拖动控制系统的工作情况及工作过程中的反馈信号可直接送入PLC，由PLC向拖动系统发出控制信号。

目前，随着变频器的出现和运用泛，很多建筑中多采用交流调速电梯，它包括半闭环控制和全闭环控制两种。

在工作过程中，PLC先给变频器发出的换速信号，然后由变频器控制主拖动电路，按照一定原则控制运行，达到调速目的。

这样看整个调速系统安全可靠又简单实用、便于操作。

[4]丁建峰对于电梯控制逻辑作了简单介绍：1）电梯行进方向由内选信号决定，顺向优先执行；2）电梯行进途中如遇呼梯信号时，顺向截车，反向不截车；3）内选信号、呼梯信号具有记忆功能，执行后解除；4）内选信号、呼梯信号、行车方向和行车楼层位置均由信号灯指示；5）停层时可延长自动关门、手动开门、（关门过程中）本层顺向呼梯开门；6）有内选信号时延时自动关门，关门后延时自动行车；7）无内选时延时5秒自动关门，但不能自动行车；8）行车时不能手动开门或本层呼梯开门，开门不能行车。

[5]赵迎春对电梯控制系统的调速部分有如下介绍：在拖动系统中，现在国内多采用电梯专用变频电机和与之相配套的专用变频器．专用变频器是为了满足电梯的灵活调速、控制及高精度平层等要求而专门设计的．变频器控制电梯变频电机按图1所示理想速度曲线运行．电机何时启动、换速以及电机转向是由PLC根据电梯呼梯、减速等信号做出决策，发出信号给变频器．当变频器接收到PLC 控制器发出的呼梯方向信号，变频器依据设定的速度及加速度值，启动电动机，达到最大速度后，匀速运行，在到达目的层的减速点时，PLC控制器发出切断高速度信号，变频器以设定的减速度将最大速度减至爬行速度．在减速运行过程中，变频器能够自动计算出减速点到平层点之间的距离，并计算出优化曲线，从而能够按优化曲线运行，使低速爬行时间缩短至0．3 S．在电梯的平层过程中变频器通过调整平层速度或制动斜坡来调整平层精度，即当电梯停得太早时，变频器增大低速度值或减少制动斜坡值，反之则减少低速度值或增大制动斜坡值．在电梯到距平层位置4～10 cm时，有平层开关自动断开低速信号，系统按优化曲线实现高精度的平层，从而达到平层的准确可靠．[6]图1 电梯理想速度曲线卢俊对电梯控制系统的程序编制作了简单分类：考虑到电梯运行的复杂性和无序性，可以把电梯的控制电路分为楼层感应、门厅召唤、轿厢内选、电梯选向、确定换速信号、电梯减速平层、开关门、检修运行等部分。

然后再针对每个部分设计相应的功能模块程序。

[7]林瑾对电梯控制系统的软件设计特点有如下介绍：采用优先级队列。

根据电梯所处的位置和运行方向，在编程中，采用了四个优先级队列，即上行优先级队列、上行次优先级队列、下行优先级队列、下行次优先级队列。

其中，上行优先级队列为电梯向上运行时，在电梯所处位置以上楼层所发出的向上运行呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的队列。

控制系统在电梯运行中实时排列的四个优先级队列，为实现随机逻辑控制提供了基础。

采用先进先出队列。

根据电梯的运行方向，将同向的优先级队列中非零单元（有呼叫时此单元为非零单元；无呼叫时则此单元为零）送入寄存器队列，我们利用先进先出独处指令，将第一个单元中数据送入比较寄存器。

采用随机逻辑控制。

当电梯以某一运行方向接近某层楼的减速位置时，判断该楼层是否有同向的呼叫信号，如有，将相应的寄存器的脉冲数与比较寄存器进行比较，如相同，则在该楼层减速停车；如果不相同，则将该寄存器数据送入比较寄存器，并将原比较寄存器数据保存，执行该楼层的减速停车。

该工作完毕后，将被保存的数据重新送入比较寄存器，以实现随机逻辑控制。

采用软件显示。

系统利用行程判断楼层，并转化成BCD码输出，通过硬件接口电路以LED显示。

[8]杨晓玲，朱群雄等对电梯动作有如下定义：（1）单一的电梯运行一般来说，一个电梯有三种操作状态：正常模式，防火模式和维修模式。

维修模式有最高的优先权。

只有维修模式取消了，其他的操作模式才能执行。

下一个就是防火模式，当火警开关执行时，电梯必须立刻回到底层或基站台。

当火警开关重置时电梯才能转到正常的操作模式。

在正常操作模式下，控制系统的基本任务是控制每一个电梯上下移动、停或开始和门的开关。

但是也有一些如下的限制：每一个电梯在轿厢控制面板上都有一组九个按钮，每层楼一个。

当这些按钮被按下去的时候它们就会照亮，然后就引起电梯去访问相应的楼层，当楼梯访问到相应的楼层时照明就会被取消。

除了第一层和最高层，每一层楼在楼层控制面板上都有两个按钮，一个用来请求电梯上升，一个用来请求电梯下降。

当这些按钮被按下去的时候它们就会照亮，当电梯访问到相应的楼层时照明就会取消，然后电梯向预定的方向移动。

在轿厢控制面板或层楼控制面板上的这些按钮都是用来控制电梯的运动。

电梯不会错过有乘客想在那里下车的那层楼。

除非有人想在那层楼下，否则电梯就不会停在那。

直到电梯把所有在电梯里的乘客按当前的运行方向服务完了之后才能改变方向，并且当轿厢正在按相反的方向运行时，厅门呼叫是不能被服务的。

如果电梯没有请求信号，它就会停留在当前的楼层，并且门是关的。

（2）两个电梯并行运行在这种情况下，有两个电梯同时为这幢楼服务。

电梯每天从上午7点到9点、下午5点到7点运行。

当一个电梯到达平层时，它将会测试该停止是否有请求。

如果有停止请求它就会停在这个层面。

同时，为了平衡停止的数量，两个电梯的操作会遵循某种调度原则。

如果有一个电梯将要停在某层楼或已经停在某层楼，那么另外一个电梯就不会停在那了。

电梯的正常操作是通过它的电力传动系统和逻辑控制系统的配合来执行的。

四.电梯控制目前尚存在的问题电梯作为现代建筑中的重要交通工具，它与一般的交通工具有着较大的差别。

良好的电梯控制技术是电梯高质量运行的重要保障，电梯运行安全舒适、高效、节能控制器的性价比等都是电梯技术发展面临的重大问题。

节能问题越来越多的电梯进入高层建筑，电梯的节能运行是电梯开发和使用的关键。

从控制的角度来看，有效地改善供电电能的质量、充分地利用电能是一个良好的举措。

效率电梯作为一种位能型负载，运行过程中需要作频繁地升降运动，研究一种或多种电梯速度给定曲线，合理地选择运行速度曲线，是提高运行效率至关重要的一环，而目前国内生产的大多数电梯存在着给定速度曲线实现困难、资源耗用率高等系列不足等问题，极大地限制了电梯高效地运行。

控制器性价比低目前国内的电梯厂家采用的电梯控制核心设备大部分都是国外进口产品，核心技术和知识产权为国外大公司所有。

而少数自己开发的控制器也有开发周期长、开发成本高等缺点。

另外国内的绝大部分VVVF电梯采用的变频器都是电梯用专用变频器，这种变频器虽然使用起来很方便，但其价格却是同类通用变频器的1.5到2陪，使整个控制系统的性价比大大下降。

五.电梯未来发展趋势林瑾指出：随着现代经济的发展，日益增高的高层建筑已成为现代都市的重要标志。

电梯时服务于三分之一楼层的固定式升降设备，建筑的发展必然带来了电梯行业的快速发展。

据统计，全世界平均1000人有一台电梯，我国如果要达到这个水准，还要新装80万台。

到那时候，每年仅报废更新就需要6万台，电梯市场供需两旺，前景一片光明。

由此可见，电梯市场是个很大的市场。

首先，电梯的安全性要求很高；其次，用户们对电梯的响应、运行速度，以及运行过程中的舒适度都有很高的要求；再次，电梯一直是高层建筑的耗能大户，市场对新一代电梯提出了绿色、节能的要求。