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2引言
作为特种设备的电梯，具有一套安全、高效的控制系统是非常有必要的。传统的继电器-接触器控制有触点多、故障率高、体积大、可靠性差和不易于维修和修改等问题，正逐步被淘汰。基于此，设计一套适用于电梯的PLC控制系统是非常有必要的。
1电梯控制系统要求
PLC控制系统的整体要求：总体控制方案安全、可靠，满足现实生活的要求；控制系统硬件和软件的稳定度、响应速度和控制精度达到设计要求。
具体包括：控制系统的检测和控制信号及其响应准确、安全和可靠，确保电梯的安全运行；控制系统有防止误操作的电路连锁和控制保护功能；电梯停止的位置准确；启动和停止时有减速过程。
电梯控制系统操作过程：
（1）电梯在某一楼层静止不动时，按了上或下按钮后，电梯接收召唤信号，电梯的拽引机启动到达电梯轿厢所在楼层后停止，电梯响铃、电梯门和轿厢门同时打开。
（2）人进入轿厢，超重检测装置工作，检测重量是否超过电梯的设定值，若超过重量值，超重保护报警；若没有超过重量值，电梯正常运行。
（3）在人进入轿厢后，超重装置未报警，计时器开始计时，5s后未出现异常，电梯门和轿厢门自动关闭；若电梯门和轿厢门受到一定压力，设置在电梯门和轿厢门的压力传感器工作，电梯门和轿厢门开启并重新开始计时。
（4）按下选层按钮，选择需要去的楼层，电梯拽引机启动，在此期间接收到其他楼层的召唤信号，若选层器楼层在需要去的楼层的路线上，电梯到达选层器楼层后停止，重复步骤(1）—（3）；若选层器楼层不在需去楼层的路线上，电梯拽引机将人送至选择层。
（5）电梯到达选择层，响铃后，电梯门、轿厢门同时打开，电梯进行其他响应工作。
3实现的功能
（1）电梯内外当前楼层显示。（2）待客召唤自动开门，电梯在某层时，按下召唤信号自动开门。（3）各层厅外召唤按钮。（4）轿厢内楼层选择指令键。（5）交流电动机拽引轿厢上升和下降；（6）当电梯门和轿厢门传感器感受到压力时，自动重新开关门。（7）当电梯到站时，电梯响铃提示，5s后自动关门。（8）当轿厢接受多个指令时，电梯能够按照正常顺序停靠相关电梯门，并选择最佳运行方向和方式；当电梯运行时，遇到顺向召唤信号能停靠应答。（9）当电梯完成全部轿厢指令且无其他召唤时，电梯能够自动关门且复位到最底层进行原位待客。（10）当电梯运行到最顶层和最底层时，能够自动换向。
4硬件设计
电梯控制系统硬件结构如图1所示，PLC为核心控制器，拽引机为动力源，变频器为电梯调速装置。
使用PLC及变频器相结合，对分别安装于电梯轿厢内的称重传感器、轿厢门压力传感器以及电机转速数据进行采集，监视重量、速度以及压力等参数；在电梯井道内安装行程开关，用以确定轿厢停靠位置，并相互校验，实现停轿厢位置的精确控制。
图1 电梯控制系统硬件结构
4.1 PLC选择
综合考虑功能、经济等因素，选择西门子S7-200PLC作为核心控制单元，它具有强大的处理速度，具有最优模块化方式、开放式通信、结构紧凑小巧、极其快速和精确的操作顺序和过程控制、通过时间中断完整控制对时间要求严格的流程等优点。
4.2 变频器选择及参数设置
综合考虑功能等方面的因素，选用M440变频器。 M440适用于三相电动机速度控制和转矩控制，功率范围120~200kW(恒转矩方式)/250kW(变转矩方式),符合电梯控制系统需求。
对M440变频器进行参数设置时，需考虑以下几方面：
（1）电梯在，启动和减速过程中，会产生很大的冲击力，为降低这些冲击力，提高运行舒适感，其斜坡上升时间和下降时间应设置稍长。
（2）为了提高电梯运行效率，将加速频率选定为工频，减速频率尽量设置低点，减小电梯运行减速冲击。
（3）零速设置为Oft。
变频器参数具体设置见表1。
表1 M440参数设置表
4.3 PLC I/O端口分布
以四层楼为例进行电梯控制系统硬件设计，I/O端口分布，如表2所示。
表2 四层楼电梯控制系统I/O设置
综合PLC的I/O端口和变频器的设置，设计电梯控制系统硬件接线图如图2所示。
图3 电梯控制系统硬件接口接线图
5 软件设计
控制系统软件行流程如图3所示。
图3 电梯软件流程
6 控制系统功能要求（以4层楼为例）
（1）电梯上行要求
1）电梯停于1楼或2楼，3楼呼叫，则上行，到3楼行程开关控制停止，同时轿厢门与厅门打开，3s后，轿厢门与厅门关闭。
2）电梯停于1楼，2楼呼叫，则上行，到2楼行程开关控制停止，同时轿厢门与厅门打开，3s后，轿厢门与厅门关闭。
3）电梯停于1楼，2楼、3楼同时呼叫，电梯上行到2楼，行程开关控制停止，同时轿厢门与厅门打开，3s后，轿厢门与厅门关闭，继续上行到3楼行程开关控制停止。
4）电梯停于1楼，3楼、4楼同时呼叫时，电梯上行到3楼，行程开关控制停止，同时轿厢门打开，3s后，轿厢门与厅门关闭，继续上行到4楼行程控制停止。
5）电梯停于1楼，2楼、4楼同时呼叫时，电梯上行到2楼，行程开关控制停止，同时轿厢门打开，3s后，轿厢门与厅门关闭，继续上行到4楼行程控制停止。
6）电梯停于1楼，2楼、3楼、4楼同时呼叫，电梯上行到2楼，行程开关控制停止，同时轿厢门与厅门打开，3s后，轿厢门与厅门关闭，继续上行到3楼行程开关控制停止，同时轿厢门打开，3s后，轿厢门与厅门关闭，继续上行到4楼行程控制停止。
7）电梯停于2楼，3楼、4楼同时呼叫，电梯上行到3楼，行程开关控制停止，同时轿厢门与厅门打开，3s后，轿厢门与厅门关闭。
8) 电梯停于1楼或2楼或3楼，4楼呼叫，电梯上行到4楼，行程开关控制停止，同时轿厢门与厅门打开，3s后，轿厢门与厅门关闭。
（2）电梯下行要求
1）电梯停于4楼，2楼呼叫时，则下行，到2楼行程开关控制停止，同时轿厢门与厅门打开，3s后轿厢门与厅门关闭。
2) 电梯停于4楼，3楼呼叫时，则下行，到3楼行程开关控制停止，同时轿厢门与厅门打开，3s后轿厢门与厅门关闭。
3) 电梯停于4楼，2楼、3楼同时呼叫，则下行，到3楼行程开关控制停止同时轿厢门与厅门打开，3s后轿厢门与厅门关闭，继续下行到2楼行程开关控制停止。
4）电梯停于4楼，1楼、3楼同时呼叫，则下行，到3楼行程开关控制停止，同时轿厢门与厅门打开，3s后轿厢门与厅门关闭，继续下行到1楼行程开关控制停止。
5）电梯停于4楼，1楼、2楼同时呼叫，则下行，到2楼行程开关控制停止，同时轿厢门与厅门打开，3s后轿厢门与厅门关闭，继续下行到1楼行程开关控制停止。
6）电梯停于4楼，1楼、2楼、3楼同时呼叫，则下行，到3楼行程开关控制停止，同时轿厢门与厅门打开，3s后轿厢门与厅门关闭：继续下行到2楼行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3s后轿厢门与厅门关闭，继续下行到1楼行程开关控制停止。
7）电梯停于4楼或2楼或3楼，1楼呼叫，则下行，到1楼的行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3s后轿厢门与厅门关闭。
（3）电梯呼叫、上行或下行均需信号指示。
（4）在电梯运行过程中，轿厢上升（或下降）途中，任何反方向呼叫信号均不响应；如果某反向呼梯信号前方再无其它呼梯信号，则电梯响应该呼梯信号。
（5）电梯具有最远反向呼梯响应功能。
7 结语
通过相关硬件进行验证，所编程序满足功能要求。
参考文献
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收稿日期：2014-08-18