电梯控制系统软件设计

四、电梯控制系统软件设计

（一）程序设计思路

所设计的电梯模型共四层，电梯的每一层均有电梯升降指示灯，每层的搂厅均设有按钮召唤电梯；电梯内部设有按钮以便乘客选择要到达的楼层，还设有开关门按钮，方便乘客进出电梯。工作中的电梯控制系统的主要任务是对各种呼梯信号和当前电梯运行状态进行综合分析，再确定下一个工作状态。为实现电梯自动控制，要求控制系统具有自动定向，顺向截梯，反向保号，外呼指令记忆，停梯销号，自动开关门，自动报警，手动开关门，到层指示功能等。

（二）主要程序设计流程图

图五：开关门程序流程图

开关门程序流程简介：

当停层信号到达时，电梯停层，门电机正转，轿箱门打开，系统等待开门到位信号到达，接受到信号后，箱门保持打开延时状态；开门延时完毕后电梯开始关门，首先判断有无红外信号，若有，电梯延时2秒，没有信号则继续关门，直到关门到位，然后响应接下来的信号。主程序流程图简要介绍：

电梯系统上电后，系统首先判断，电梯处于哪个楼层，若电梯处于一楼，然后判断电梯是否有向上召唤信号，若有响应信号，若没有，则保持电梯门关闭状态。

当电梯处于二楼时，首先判断电梯处于上升状态还是下降状态，若处于上升状态时，记忆向下呼叫信号，响应上升信号；若电梯处于下降状态时，它将记忆向上呼叫的信号，响应向下呼叫的信号；若无呼叫信号存在，电梯则将保持门毕状态。

当电梯处于三楼时，首先判断电梯处于上升状态还是下降状态，若处于上升状态时，记忆向下呼叫信号，响应上升信号；若电梯处于下降状态时，它将记忆向上呼叫的信号，响应向下呼叫的信号；若无呼叫信号存在，电梯则将保持门毕状态。

当电梯处于四楼时，首先判断有无向下呼叫信号；有向上呼叫信号，向上运行灯亮；没有电梯将保持门毕状态。

图六：主程序简易图

（三）主要程序设计

1．电梯开关门控制

基本控制要求：，电梯运行至某呼叫层活乘客需要去的某层后，电梯门打开，乘客进，出完毕后，电梯门自动关闭，也可以手动开，关电梯门。根据以上要求，设计出4层电梯开,关门的控制梯形图如下：

图七：电梯开关门梯形图

图八：电梯开关门指令流程图

A：手动开门时，当电梯运行到位后，按下SB1，X000闭合，Y001得电，电动机正转，轿箱门打开，开门到位后，行程开关SQ1动作，X002常闭触点断开，Y001失电，电梯开门过程结束。

B：手动关门时，当按下SB2时，X001闭合，Y002得电并自锁，驱动关门接触器使电动机反转，轿箱门关闭，关门到位后，关门行程开关SQ2动作，常闭触点断开，Y002失电，关门过程结束。

C：自动开门时，当电梯运行到位后，相应的楼层接近行程开关SQ6或SQ7或SQ8或SQ9被压下，即X010或X011或X012或X013闭合。T0开始计时，延时3秒后，T0触点闭合，Y000输出，轿箱门打开。

D：自动关门程序的实现由定时器T1来控制。当电梯开门到位后Y000常开触点闭合，T1开始计时，延时5秒后Y001输出有效，轿箱门自动关闭。

E：在自动关门时轿箱门可能会夹住乘客，因此在轿箱门两侧均装有红外线检测装置SL1和SL2。当有人在轿箱门关闭过程中进出电梯时，由SL1和SL2发出信号使得X006和X007闭合，辅助继电器M0得电闭合并自锁，T2定时器开始计时，延时2秒后再关闭。

F:当快速接触器或慢速接触器有输出时，Y005或Y006输出便有效，辅助继电器M1得电，电梯运行。

2．电梯到层指示

电梯到层的梯形图如下所：

图九：电梯到层指示梯形图

电梯到层指示指令图如下图十所示：

本段程序设计说明如下：

图十

X010，X011，X012和X013分别是一,二,三和四层的接近开关SQ6,SQ7,SQ8和SQ9的输入点，Y012,Y013,Y014和Y015分别是一,二,三和四层楼面的指示灯HL3,HL4,HL5和HL6的输出点。辅助继电器M2和M3起的是单,双层指示灯互锁功能控制。当电梯到达某一楼层后，只有该层电梯的指示灯亮。

具体控制过程如下：

A：当一层或三层电梯的接近开关按下时，X010或X012动作，辅助继电器M2输出有效信号并自锁。当一层电梯的接近开关动作时X010闭合，同时辅助继电器M2的触点闭合，和一楼接近开关触点串联在的二,三和四楼的楼层指示灯的触点都是常闭的，因此一楼指示灯输出Y012有效。同理当三层电梯的接近开关动作时X012闭合同时辅助继电器M2的触点闭合，和三楼接近开关触点串联在的一,二和四楼的楼层指示灯的触点都是常闭的，因此一楼指示灯输出Y014有效。

B：电梯的接近开关按下时，X011或X013动作，辅助继电器M3输出有效信号并自锁。当二层电梯的接近开关动作时X011闭合，同时辅助继电器M3的触点闭合，和二楼接近开关触点串联在的一,三和四楼的楼层指示灯的触点都是常闭的，因此二楼指示灯输出Y013有效。同理当四层电梯的接近开关动作时X013闭合同时辅助继电器M3的触点闭合，和四楼接近开关触点串联在的一,二和三楼的楼层指示灯的触点都是常闭的，因此四楼指示灯输出Y015有效。

3．层呼叫层指示灯控制

层呼叫指示灯程序设计说明：

当有乘客在轿箱外的某一层按下呼叫按钮SB7,SB8,SB9,SB10,SB11或SB12中的任何一个按钮后，对应的输入点X018,X020,X021,X022,X023或X024中的某一个就会闭合，同时所对应的层指示灯就亮，指示有人在那一层呼叫，呼叫信号会一直保持到电梯到达该层，该层的

接近开关X010,X011,X012或X013中的某一个动作时呼叫信号指示才会消失。

层呼叫指示灯控制过程：当有乘客在一楼按下上行开关时，X021触点闭合，门锁输入信号的常闭触点闭合，上行输出的常闭触点也是闭合状态，此时Y024输出有效并自锁，一层上行指示灯亮，当电梯运行过程中压下一层接近开关时X011常闭触点断开，Y024 输出无效，一层上行指示灯灭。

当拨动二层上行旋转按钮时，触点X022闭合，此时门锁输入信号的触点为常闭有效，二层指示灯输出有效，二层上行指示灯亮，Y025输出有效并自锁，当电梯运行出二层时二层指示灯灭，当电梯运行中碰到二层接近行程开关时，接近开关的常开触点闭合，常闭触点断开，X013断开，Y025输出无效。

同理，三层上行指示控制过程也是如此。拨动三层上行旋转按钮时，触点X023闭合，此时门锁输入信号的触点为常闭有效，三层指示灯输出有效，三层上行指示灯亮，Y026输出有效并自锁，当电梯运行出三层时三层指示灯灭，当电梯运行中碰到二层接近行程开关时，接近开关的常开触点闭合，常闭触点断开，X013断开，Y026输出无效。

图十一

图十二

当有乘客在四楼扭动下行旋转开关时，下行旋转开关闭合，X024常开触点闭合，四层呼叫指示输出有效并自锁，四层呼叫指示灯亮；当四层行程接近开关被按下X014触点断开，四层呼叫指示输出Y030无效，灯灭。

当有乘客在三楼扭动下行旋转开关时，下行旋转开关闭合，X025常开触点闭合，三层呼叫指示输出信号Y031输出有效并自锁，三层呼叫指示灯亮。当电梯向上运行时Y011常闭触点断开同时电梯停留在三层时Y031的自锁功能无效，Y031输出无效，指示灯灭；当电梯运行过程中压下三层接近开关时，其常闭触点X013断开，Y031输出也无效。

同理当有乘客在二楼扭动下行旋转开关时动作过程类似。当有乘客在二楼扭动下行旋转开关时，下行旋转开关闭合，X026常开触点闭合，二层呼叫指示输出信号Y032输出有效并自锁，二层呼叫指示灯亮。当电梯向上运行时Y011常闭触点断开同时电梯停留在二层时Y031的自锁功能无效，Y031输出无效，指示灯灭；当电梯运行过程中压下二层接近开关时，其常闭触点X012断开，Y032输出也无效。

4．箱内指令指示控制

图十三

程序设计说明：如上图所示，按箱内某层按钮SB3,SB4,SB5或SB6响应X015，X016，X017或X020闭合并且自锁。例如去二层箱内按钮SB4，X016闭合，二层指示灯接触器Y021闭合并自锁，去二层箱内指示灯亮；当天体运行到二层时，二层接近开关X012动作，Y021得电闭合，使在Y021中的常闭触点断开，Y012断电，故二层箱内指令指示灯熄灭。5．电梯方向选择，启动控制和过载保护

控制要求：

方向选择控制，即当电梯上行时，上行指示灯亮，下行呼叫指令存储起来；当电梯下行时，下行指示灯亮，上行指令存储起来。

启动控制时，即电梯方向运行确定后，在关门信号和门锁信号符合要求的情况下，电梯运行

2秒后加速，在接近目标楼层时开始转为慢速运行，直到电梯到目标楼层停止。电梯方向的选择PLC控制梯形图如下图所示：

图十四

电梯启动控制和过载保护程序设计说明如下：如下图所示X021，X022,X023是电梯上行至某层的按下按钮，X024，X025，X026是电梯下行至某层的按钮，它们的作用是当电梯上行至某层的下层接近开关时，电梯开始减速，以便平稳地在目标层停止。同理，当电梯下行至某层的上层接近开关时，电梯也开始减速，同样使电梯平稳地停在目标层。在门锁信号X010，门关信号Y002和过载保护信号符合要求的前提下，M4闭合，Y003闭合，电梯快速运行，经过2秒后，电梯加速运行。当电梯接近二层时，二层的上下层接近开关X030与Y021接通Y006，或X034与Y021接通Y006，电梯慢速行驶。当电梯到达二层时Y014动作，电梯停止。

当电梯过载时X037常开触点闭合Y035输出有效，报警灯亮，X037常闭触点断开电梯启动失败，电梯停止运行。

当电梯在向上运行或向下运行时，电梯超出行程，会压下行程开关SQ16或SQ17，常闭触点X035或X036断开，电梯启动程序停止，同时常开触点X035或X036闭合，Y033或Y034触点闭合，报警电路输出有效，报警灯闪亮。

图十五

图十六

电梯启动控制和过载保护指令流程图如下图十七所示：

图十七

五、施工设计

施工时应特别注意安装要安全，正确，可靠，合理，特别要注意提高系统的抗干扰能力。（一）曳引电动机主电路电路图设计

设计思路：曳引电机正转时，KM3闭合，当KM7，KM5触点闭合，电机加速运行，此时串联电阻和电抗的支路电流逐渐增大，当速度达到要求后，KM7触点断开，电梯快速运行；当电梯压下层接近开关时KM6触点闭合，电路电流突然增大，根据电抗的反抗特性，电路电流反相流通，电机反制，速度降低，降到一定时由速度继电器起作用，电机停转，达到电梯停车的要求。

图十八

（二）门电机主电路电路图

门电机主电路的控制过程：

当KM1触点闭合，电机正转，轿箱门打开；当KM2闭合，电机反转，轿箱门关闭。（三）电器柜布线图

现在只给出了电器柜布线的示意图。

图十九

电器柜布线简略图

图二十：门电路主控电路图

六、安装与调试

PLC电梯控制系统时强电与弱电的混合系统，因此在控制柜的元件布置和走线上应有相应的考虑。PLC主机应尽量远离发热设备即变频器，尽量将发热设备安置在PLC的上方。动力线与PLC的输入,输出线分开，接触器和PLC相隔一定的距离，以减少电磁干扰。并联阻容吸收装置或放电二极管，以消除电磁噪声。调试主要包括一下方面：

A：电动机转向调整：轿箱放置于中间层站，在检修状态下，点动验证电动机转向是否正确。

B：检修运行：利用上行,下行开关，试验电梯上,下电气限位是否起作用，试验超载开关。检查其他机械部分安装是否合适。

C：快车运行：包括单层运行,多层运行，箱内召唤指令，厅外召唤指令，舒适感等