X5系列PLC在电梯控制系统中的应用

　　一、           前言
　　电梯控制系统主要由调速部分和逻辑控制部分构成。调速部分的性能对电梯运行时乘客的舒适感有着重要作用，目前，大多选用高性能的变频器，利用旋转编码器测量曳引电机转速，构成闭环矢量控制系统。通过对变频器参数的合理设置，不仅使电梯在运行超速和缺相等方面具备了保护功能，而且使电梯的起动、低速运行和停止更加平稳舒适。变频器自身的起动、停止和电机给定速度选择则都有逻辑控制部分完成，因此，逻辑控制部分是电梯安全可靠运行的关键。X5系列 PLC 以其可靠性高、运算速度快、产品成本低和电梯专用客制化服务等优点，已在多家电梯厂家中的电梯生产及改造中获得了应用。本文以一台 4 层 4 站的别墅电梯控制系统为例，阐述了 X5 系列 PLC 在电梯控制系统的设计思想和实现方案。
　　二、           电梯控制系统构成
　　电梯控制系统主要由变频调速主回路、输入输出单元以及PLC单元构成，由如图1所示，用来完成对电梯曳引电机及开关门机的起动，加减速，停止，运行方向，楼层显示，层站召唤，轿箱内操作，安全保护等指令信号进行管理和控制功能。
　　图一电梯控制系统原理图
　　PLC单元为电梯控制系统的核心部分，由PLC提供变频器的运行方向和速度指令，使变频器根据电梯需要的速度曲线调节运行方向和速度。通过PLC的合理编程，实现自动平层、自动开关门、自动掌握停站时间、内外呼信号的登记与消除、顺向截梯及自动换向等集选控制功能。
　　三、           PLC的I/O接口配置
　　PLC选用亿维自动化技术有限公司的X5系列，PLC的输入输出点数可根据需要配置，并可根据用户的要求增加并联功能。以编制一台4层4站的电梯为例，先根据控制要求计算所需要的I/O接口点数，其中输入点数为32，输出点数为24。选用X5系列PLC的一个CPU单元X5-1414RD和一个扩展单元E5-0016D来完成电梯控制系统的逻辑控制。
　　1、输入接口：
　　序号
　　输入接点
　　输入功能
　　序号
　　输入接点
　　输入功能
　　1
　　10001
　　安全回路
　　17
　　10017
　　四楼指令按钮
　　2  关门按钮
　　18
　　10018
　　一楼上召按钮
　　3
　　10003
　　检修开关
　　19
　　10019
　　二楼上召按钮
　　4
　　10004
　　门锁
　　20  二楼下召按钮
　　5
　　10005
　　消防开关
　　21  三楼上召按钮
　　6
　　10006
　　上强迫减速限位
　　22  三楼下召按钮
　　7
　　10007
　　下强迫减速限位
　　23  四楼下召按钮
　　8
　　10008
　　安全触板
　　24  80％满载
　　9
　　10009
　　上平层感应器
　　25
　　10033
　　110％超载
　　10
　　10010
　　下平层感应器
　　26
　　10034
　　抱闸反馈
　　11
　　10011
　　开门按钮
　　27
　　10035
　　变频器准备就绪
　　12  开门到位
　　28
　　10036
　　变频器运行中
　　13
　　10013
　　变频器故障
　　29
　　10037
　　零速
　　14
　　10014
　　一楼指令按钮
　　30
　　10038
　　泊梯开关
　　15
　　10015
　　二楼指令按钮
　　31
　　10039
　　旋转编码上行方向
　　16
　　10016
　　三楼指令按钮
　　32
　　10040
　　旋转编码上行方向
　　2、输出接口
　　序号
　　输出线圈
　　输出功能
　　序号
　　输出线圈
　　输出功能
　　1
　　<,, /SPAN>
　　00001
　　上行方向指示
　　13
　　00013
　　门区照明
　　2
　　00002
　　下行方向指示
　　14
　　00014
　　报站钟
　　3
　　00003
　　开门继电器
　　15
　　00015
　　照明
　　4
　　00004
　　关门继电器
　　16
　　00016
　　主接触器控制
　　5
　　00005
　　速度编码1
　　17
　　00017
　　抱闸控制
　　6
　　00006
　　速度编码2
　　18
　　00018
　　七段码楼层显示A
　　7
　　00007
　　变频器使能
　　19
　　00019
　　七段码楼层显示B
　　8
　　00008
　　变频器复位
　　20
　　00020
　　七段码楼层显示C
　　9
　　00009
　　1楼召唤输出指示
　　21
　　00021
　　七段码楼层显示D
　　10
　　00010
　　2楼召唤输出指示
　　22
　　00022
　　七段码楼层显示E
　　11
　　00011
　　3楼召唤输出指示
　　23
　　00023
　　七段码楼层显示F
　　12
　　00012
　　4楼召唤输出指示
　　,
　　24
　　00024
　　七段码楼层显示G
　　四、           工作过程
　　电梯完成一个呼叫响应的步骤如下：
　　（1）电梯在检测到门厅或轿箱的召唤信号后将此楼层信号与轿箱所在楼层信号比较，通过选向模块进行运行选向。
　　（2）电梯开始起动，通过变频器驱动电机拖动轿箱运动。轿箱运动速度由低速转变为中速再转变为高速，并以高速运行至目标层。
　　（3）当电梯检测到目标层减速点后，电梯进入减速状态，由高速变为低速，并以低速运行至平层点停止。
　　（4）平层后，经过一定延时开门，直至碰到开门到位行程开关；再经过一定延时后关门，直到安全触板开关动作。
　　五、 控制系统软件设计
　　1．软件流程
　　图二PLC控制电梯工作流程图
　　2．模块化编程
　　电梯控制系统是集选式控制方式，适合采用模块化编程方法，下面介绍几个模块的梯形图程序：
　　（1）电梯自检模块：安全回路中各开关接触良好，安全回路信号（10001）输入，安全继电器（01169）闭合。当电梯开关门完成（01037），关门到位（01155）输出为ON，且处于非强制状态时，如果变频器无故障输入（10013），则电梯允许（01038）正常运行。
　　（3）平层检测和强迫减速模块：当电梯检测到上、下平层感应器（10009和10010）的输入信号时，表明电梯已经进入平层区。当电梯上行轿厢碰到上强迫换速开关（10006）时，上强迫换速开关动作，电梯由快速被强迫换速为慢速，并判断电梯的实际运行楼层（40400）是否运行到最顶层（＃00008）；当电梯下行轿厢碰到下强迫换速开关（10007）时，下强迫换速开关动作，电梯由快速被强迫换速为慢速，并判断电梯是否运行到最底层（＃00001）。
　　（4）楼层召唤灯指示模块：当有楼层召唤登记（如01001）或已有该楼层召唤灯输出（如00009）时，如果实际运行楼层（40400）不等于召唤楼层，则该楼层召唤灯输出显示亮；如果实际运行楼层（40400）不等于召唤楼层，则该楼层召唤灯输出熄灭。
　　六、           结束语
　　本文以亿维自动化技术有限公司生产的X5系列PLC为例，阐述了PLC在电梯控制系统中的应用，分别描述了电梯控制系统的构成及工作原理，并给出了PLC的I/O接口配置及其软件设计流程和梯形图的编写。
　　通过X5系列PLC在某型号电梯控制系统的现场应用，在广大电梯使用客户中获得了良好的评价，并得到了多家生产厂家对该系列PLC质量和性能的认可，该电梯控制系统只需要稍加改进即可应用于更高性能要求的电梯中。这一切都表明该系列PLC不仅可以满足电梯对高可靠性的实际需求，而且在控制水平和性能完全可以替代进口的同类产品，并将突破电梯领域应用到更为广泛的行业，未来前景将更为广阔