电梯门机PLC应用分析与实例设计

张海军

摘 要：本文首先对电梯门机控制系统的基本原理、PLC在电梯门机系统中的应用及所起作用进行了简单分析和介绍，然后提出了一种基于PLC的自动开关门测试应用实例和实现方案，并开发出了PLC端应用程序。最后，利用现有变频器、门电机及开门机搭建了电梯门机PLC自动开关门测试系统，对所设计PLC端程序进行了功能验证。整套系统实验运行结果表明，本文所提出的PLC在电梯门机控制系统的一种自动开关门测试方案可行，运行平稳可靠，其在提高测试效率的同时，对产品质量监控和管理有着积极的作用。

关键词：PLC；电梯；门机控制；

0 引言

电梯门机控制系统主要分为调速部分和逻辑控制部分。调速部分的性能是对电梯门机运行时轿门层门的开启和加减速起作用，故大多选用高性能门机专用变频器。而电梯门机控制系统的逻辑控制单元一般优选PLC逻辑控制模块。可编程控制器PLC是根据顺序逻辑控制的需要发展起来专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置，PLC控制技术加变频调速是现代电梯行列的一个热点[1]。

1 电梯门机控制系统基本原理

电梯门机控制系统主要由门机变频器、PLC逻辑控制单元、变频调速回路和输入输出模块构成，用来管理和控制电梯开关门机的启停、加减速、安全保护动作、运行方向、智能等待等指令输出。其中，两相交流电源 AC1、AC2 经接线端子进入变频器为其回路和控制回路供电，变频器输出端 U、V、W 对应接入同步门电机的三相绕组，旋转编码器用来检测门电机的运行速度和运行方向；变频器将实际速度与变频器内部的给定速度进行一次比较，通过正反馈调节变频器的输出频率及电压，使轿门的实际速度跟随变频器内部的给定速度，达到调节轿门开门速度的目的。运行中，运行信号输出端通知 PLC正常输出；零速信号输出端即轿门运行速度为零时，通知 PLC 完成停止、再开门、再关门等动作；输入PLC对开关门按钮功能进行模拟来控制轿门的开闭，厅门随轿门的联动同时动作。

2电梯门机PLC自动开关门测试系统应用设计

PLC模块为电梯门机控制系统的逻辑单元核心部分，要使门机变频器根据电梯开门机需要的速度曲线调节运行方向和速度，并实现自动开关门、自动掌握关停时间、消除集选控制等功能[2]，则需要通过对PLC 合理编程，来输出门机变频器的运行方向和速度指令。

PLC共有5种程序设计语言可供编程使用，其中有三种图形语言，即梯形图、功能块图和顺序功能图，两种文本语言，即结构化文本和指令表。本文所选用的PLC采用以继电器梯形图为基础的简单指令形式，首先分成几个环节进行，然后再将这些环节组合在一起形成完整的梯形图，以使门机运行程序编制更加直观。在运行时， 根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号或地址号作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐步顺序执行用户程序，直到程序结束[3]。电梯门机PLC自动开关门测试系统对PLC模块的基本要求是其能按照一定的逻辑持续不断的输出开门、关门、停止信号，由门机变频器接收后进行持续的自动开关门动作，从而达到对整体系统的稳定运行进行监控和管理功能。

2.1 PLC软硬件介绍

本次PLC應用实例所用编程软件为信捷XC系列LPC编程控制软件3.3版本，其梯形图编程语言最大的特点是与电气操作原理图相对应，与原有继电器控制相一致，具体版本号无锡信捷电气公司出品的信捷XC3-19AR-E。

在电梯门系统中， 需要合理选择开门保持时间，原因在于：开门的保持时间过长会影响电梯整体的运行效率；保持时间过短不能保证乘客全部安全的进人轿厢。总体原则为在保证乘客全部安全进出电梯的情况下， 尽可能地缩短电梯开关门时间[4]。

一般，自动开关门的要求为：（1）待客自动开门，当电梯在某曾停梯待客时，按下层外召唤按钮，应能自动开门；（2）自动关门与提早关门，在一般情况下，电梯停站4-6s内应能自动关门。考虑实际运行时的载荷，本次实例中T0与T1的延时信号时间设定为3秒。

2.2 PLC梯形图设计

电梯门机PLC自动开关门测试系统包含有两个逻辑，即开门逻辑和关门逻辑。

开门输出指令运行释义如下：

（1）当开门到位时，开门到位信号常闭触点断开，整个回路断开，停止给开门指令；

（2）当有关门指令时，关门指令信号常闭触点断开，整个回路断开，停止给开门指令；

（3）无开门到位指令且无关门指令则延时3秒开门；

（4）无开门到位指令且无关门指令时关门过程堵转立刻执行开门动作。

（6）当关门且有堵转现象发生时，回路接通，M103输出自保持；

（7）当开门到位时，M103断开输出。

3 PLC 在电梯门机控制系统的实际运行和总结

电梯门机PLC自动开关门测试系统搭建完成如图1所示：

其中PLC的电源输入端子L、N接入220V电源，信号输入端子X1、X2分别接入开关门到位光电传感器信号线，输出端子Y0、Y1分别接出到门机变频器的开关门插接接口中。实际测试中，当给PLC和门机变频器上电后，门电机转动带动轿门开启，直至开门到位后停止；约3.3s后，门电机反向转动带动轿门关门，直至关门到位后停止；约3s后轿门再次开门。之后继续循环上述现象。至此，整套电梯门机PLC自动开关门测试系统安全平稳运行方案可行。截至笔者完稿前，该套测试运行系统运行次数约76万次，见图2所示。

本文通过分析PLC逻辑单元对电梯开关门机的起动、自动运行、停止等指令的管理和控制功能，借助公司现有变频器、门电机及开门机搭建了电梯门机PLC自动开关门测试系统，并对所设计PLC端程序进行了功能验证。最后通过实验运行结果表明，本文所提出的PLC 在电梯门机控制系统的一种自动开关门测试方案可行，运行平稳可靠，其在提高测试效率的同时，对产品质量监控和管理有着积极的作用。目前已成功运用在客梯开门机系统长期寿命测试中，使质量和性能上了一个新的台阶。

参考文献：

[1]何晓燕.基于可编程控制器的电梯变频调速系统的研究[D].武汉：华中科技大学，2006：1.

[2]高春林.德维森V80系列PLC在电梯控制系统中的应用[J].农业科技与信息，2008，（10）：70.

[3]吴鹏. 用SPLC与变频器实现电梯门的速度控制[J].中国新技术新产品，2010，（23）：146.

[4]万荣飞. 基于DSP的电梯门控伺服系统的研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2005：4-5.