前言
電梯控制系統(tǒng)主要由調(diào)速部分和邏輯控制部分構成。調(diào)速部分的性能對電梯運行時乘客的舒適感有著重要作用，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(tǒng)。通過對變頻器參數(shù)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、低速運行和停止更加平穩(wěn)舒適。變頻器自身的起動、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鍵。
早期的電梯邏輯控制采用繼電器方式，存在故障率較高、可靠性差、接線復雜、通用性差等缺點，因此，繼電器已退出了歷史的舞臺，取而代之的是性能穩(wěn)定可靠、結構簡單且移植性好的PLC和微機控制系統(tǒng)。微機控制使得電梯控制系統(tǒng)體積減小、節(jié)省能源、可靠性提高，尤其是對群控、通訊等復雜電梯控制功能更具優(yōu)越性，因此，微機控制系統(tǒng)多應用在性能要求較高的高檔客梯中。
但是，目前許多電梯廠商所謂的“微機控制系統(tǒng)”只不過是制造商改型后的電梯專用PLC，從嚴格意義上講，它只是PLC家族中的一種，甚至其編程方式和硬件接口都可以兼容某種型號的PLC。而由于可編程控制器（PLC）既保留了繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、控制精度高、可靠性好、移植性好、控制程序可隨工藝改變、易于與計算機接口、維修方便等諸多優(yōu)點。因此，PLC在電梯控制領域得到了更為廣泛而深入的應用。
V80系列PLC以其可靠性高、運算速度快、產(chǎn)品成本低和電梯專用客制化服務等優(yōu)點，已在多家電梯廠家中的電梯生產(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(tǒng)為例，闡述了V80系列PLC在電梯控制系統(tǒng)的設計思想和實現(xiàn)方案。
二、電梯控制系統(tǒng)構成
電梯控制系統(tǒng)主要由變頻調(diào)速主回路、輸入輸出單元以及PLC單元構成，由如圖1所示，用來完成對電梯曳引電機及開關門機的起動，加減速，停止，運行方向，樓層顯示，層站召喚，轎箱內(nèi)操作，安全保護等指令信號進行管理和控制功能。
變頻調(diào)速主回路由三相交流輸入、變頻調(diào)速驅動、曳引機和制動單元構成，變頻器采用日本安川公司矢量控制電梯專用變頻器616G5，其具有良好的低速運行特性，適合在電梯控制系統(tǒng)中應用。三相電源R、S、T經(jīng)接線端子進入變頻器為其主回路和控制回路供電，輸出端U、V、W接電動機的快速繞組，外接制動單元減少了制動時間，加快制動過程。旋轉編碼器用來檢測電梯的運行速度和運行方向，變頻器將實際速度與變頻器內(nèi)部的給定速度相比較，從而調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率及電壓，使電梯的實際速度跟隨變頻器內(nèi)部的給定速度，達到調(diào)節(jié)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，通知控制系統(tǒng)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，此信號輸出有效并通知PLC完成抱閘、停車等動作；（4）故障信號，變頻器出現(xiàn)故障時，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(nèi)選層、樓層及方向指示、開關門、井道內(nèi)的上下平層、上下強迫換速開關、門鎖、安全保護繼電器、檢修、消防、泊梯、稱重等單元構成。輸入單元為：（1）廳外呼叫單元，用來對各層站的廳外召喚信號進行登記、記憶和消除，而且兼有無司機狀態(tài)的“本層廳外開門”功能，全集選方式的呼梯信號為2N-2個（N為層站數(shù)），下集選方式的呼梯信號為N個；（2）轎箱內(nèi)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(shù)為電梯停站層數(shù)N；（3）開關門按鈕，輸入PLC控制轎門的開閉（廳門也同時動作）；（4）上下平層裝置，用來保證電梯轎箱在各層?？繒r準確平層，通常設置在轎頂，電梯轎箱上行接近預選層站時，上平層感應器限進入遮磁板，電梯仍繼續(xù)慢速運行，當下平層感應器再進入遮磁板時，上行接觸器線圈失電，制動器抱閘停車；（5）上下限強迫換速開關，用于保護電梯的高速運行安全，避免電梯出現(xiàn)沖頂或蹲底事故，當電梯到達上下端站時，裝在轎廂邊的上下限強迫換速開關打板，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）門鎖裝置（或轎門和廳門聯(lián)鎖保護裝置），轎門閉合和各廳門閉合上鎖是電梯正常起動運行的前提；（7）安全回路，通常包括轎內(nèi)急停開關、轎頂內(nèi)急停開關、安全鉗開關、限速器斷繩開關、限速器超速開關、底坑急停開關、相序保護繼電器、上下限極限開關等；（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的慢速運行方式，消防運行有消防返回基站和消防員專用兩種運行狀態(tài)，泊梯狀態(tài)，消除內(nèi)選和外呼信號，自動返回泊梯層、關門并斷電；（9）稱重單元，用來檢測轎廂負荷，判斷電梯處于欠載、滿載或超載狀態(tài)，然后輸出數(shù)字信號給PLC，根據(jù)負載情況進行起動力矩補償，使電梯運行平穩(wěn)。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陣顯示方式，本系統(tǒng)為七段碼顯示方式；（2）開關門單元，用于控制電梯的廳門和轎門的打開和關閉，在自動定向完成或電梯平穩(wěn)停靠后，PLC給出相關指令，由變頻門機完成開關門動作。
PLC單元為電梯控制系統(tǒng)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(jù)電梯需要的速度曲線調(diào)節(jié)運行方向和速度。通過PLC的合理編程，實現(xiàn)自動平層、自動開關門、自動掌握停站時間、內(nèi)外呼信號的登記與消除、順向截梯及自動換向等集選控制功能。
三
、 PLC的I/O接口配置
PLC選用德維森科技（深圳）有限公司的V80系列，PLC的輸入輸出點數(shù)可根據(jù)需要配置，并可根據(jù)用戶的要求增加并聯(lián)功能。以編制一臺4層4站的電梯為例，先根據(jù)控制要求計算所需要的I/O接口點數(shù)，其中輸入點數(shù)為32，輸出點數(shù)為24。選用V80系列PLC的一個CPU單元M40DR和一個擴展單元E16DR來完成電梯控制系統(tǒng)的邏輯控制。
1、輸入接口：
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序號
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輸入接點
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輸入功能
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序號
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輸入接點
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輸入功能
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1
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10001
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安全回路
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17
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10017
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四樓指令按鈕
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2
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10002
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關門按鈕
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18
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10018
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一樓上召按鈕
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3
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10003
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檢修開關
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19
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