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【摘要】电梯发明以来，人们对其控制方式的研究就没有停下来过。从继电器控制到微机控制，再到可编程控制器控制，电梯的控制方式向稳定、高效、集成化方向不断发展。
本文详细介绍了PLC技术在电梯控制中的运用，包括PLC控制的特点、原理、结构等，为未来电梯设计提供有效的参考。
【关键词】电梯；PLC；自动控制；
1前言
过去大部分电梯的控制结构主要由接触器、继电器组成。由于继电器和接触器是通过触点工作，其体积较大，使用周期短，容易发生故障。近年来电梯频繁出现的安全问题使用户对这类电梯的质量产生了担忧，我们需要用其它控制方式来代替传统的继电器、接触器系统。目前主流的方法是采用微机控制或可编程控制器（PLC）控制。相比之下PLC控制系统具有体积小、功能强大、编程简单、抗干扰能力强、成本低等优点，是电梯行业的必然选择。
2 PLC技术
2.1 PLC的特点
（1）可靠度高
PLC作为电子设备，其电路集成度较好，抗干擾能力较强。PLC的结构和设计较为可靠，相比之下其开关和接线数是继电器、接触器系统的千分之一，因此其可靠度也大大提高。
（2）编程简单
为电梯设计的PLC的编程语言较为简单，方便非专业编程人员使用，其编程形式参考继电器的梯形图形式。
（3）体积小、能耗低
PLC的集成度高，体积小，重量轻，易于运输安装，且能耗极低。其参数相比继电器型和微机型控制系统具有很大的优越性。
故障自诊能力强
PLC发生故障时故障信息会自动储存在CPU中，同时会发出相应的报警信号。维修人员可以容易得调阅这些信息并迅速查明故障原因。
2.2 PLC的分类
PLC按实现的功能和价格大致分为低、中、高三档。低档PLC只具有基础的运算、控制功能，模块少，运算速度慢，价格便宜只适合简单的工业控制。中档PLC在此基础上加入了较为复杂的科学运算，模块较多，运算速度较快，运算、控制能力有所增强，价格较高，适用于中等规模的系统。高档PLC的运算、控制功能最强，模块最多，运算速度最快，价格最高，一般用于大型工业生产中。
2.3 PLC的基本结构
PLC发展至今有很多型号、类别和适用方向，但其基本结构仍由CPU、储存器、输入装置、输出装置等基本元件组成。
3 电梯PLC控制系统设计
3.1 PLC系统设计
3.1.1 收集资料
设计之前，首先要全面了解PLC所控制的对象的具体情况，包括对象的工艺流程、控制任务等等。对于电梯自动控制而言，首先要掌握电梯设计要求，确定电梯的设计运行方式，以及楼层数、呼梯逻辑，是否与控制中心联网等。
3.1.2 确定控制方案
根据收集的资料，可以初步确定PLC的控制方案。PLC构成的控制系统有单机控制系统、远程I/O系统和分布式控制系统等。我们应根据实际情况和经济性来综合选择。
3.1.3 硬件设计
通过控制方案可以确定PLC的电压级、I/O点数量、输入输出模块、扩展模块、存储器容量、通讯协议等，随后可以根据控制方案和控制的规模进行PLC型号的选择。一般来说民用低、中层建筑采用低档PLC即可满足需求，高层建筑、超高层建筑和复杂的公共建筑可采用中档PLC，其具体型号和参数还要依据方案要求来选择。
另外，PLC的电源和变频器也要根据控制方案单独进行选择。
3.2 PLC选型
PLC的选型应从全方位满足控制系统要求的角度出发，本着满足需要即可的思路，最后所选择的PLC应能满足系统设计所规定的功能要求、响应速度、存储容量、通信联网等内容。
从功能角度看，小型PLC功能较少，但能满足部分电梯自动控制系统的要求。中型、大型PLC功能较强，可以用于复杂的工业控制系统，在电梯行业一般用于较为复杂的高层建筑电梯或者有通信需求的电梯。
从结构看，PLC有整体式和模块式两种。模块式结构较为复杂，I/O点较为灵活，I/O模块的种类和数量选择余地大，因而其系统灵活性和扩展性较强，缺点是价格较高。整体式的结构较为简单，I/O固定，价格便宜，缺点是I/O模块种类不可选，扩展性低。目前电梯行业普遍选择的是模块式PLC。
在具体选型时，需要对I/O点的数量进行估算。I/O点数量是PLC的重要参数，也是PLC价格的重要影响因素。我们在估算时要列出自动控制系统的设备数和被控元件数，并在得到的统计结果上再增加15%备用I/O点作为PLC选型的依据。
3.3 系统程序设计
硬件部分设计完毕后，开始软件编程设计。编程时首先要根据控制方案画出电梯工作流程图，为I/O点编号，然后用编程软件编写程序。PLC的常用程序设计语言一般有梯形图语言、功能表图语言、功能模块语言、结构化语句描述语言和布尔助记符语言5种。
3.3.1梯形图语言
梯形图语言是PLC编程语言中最基础的语言之一，它运用梯形图的符号来对程序进行描述。这种语言具有因果逻辑性，事件、动作的发生先后顺序用梯形图的梯级来表示。
梯形图语言具有下面几种特点：①.图形直观、明了，与电气操作原理图相似；②.图形逻辑与传统继电器系统相似；③.编程时梯形图中的继电器节点可以反复使用，能常开也能常闭；梯形图语言的缺点在于仅能描述出结构较简单的控制系统程序，不能描述清楚一些复杂的控制系统。用梯形图语言编写的程序需要反复调试，且很难获得最佳方案。
3.3.2.布尔助记符语言
布尔助记符语言是通过布尔助记符来描述程序。布尔助记符是用来代替常用的PLC操作功能的字符组合，它可以方便编程者记忆和提高编程效率。布尔助记符的特点如下：①.可以表示PLC的具体操作，理解记忆容易；②.输入方便，可以在不使用计算机的情况下直接用助记符编简单程序；③.方便技术人员检查。 3.3.3功能表图语言
功能表图语言又叫顺序功能图。该语言是目前公认的PLC最好用的编程语言。功能表图语言的原理是运用功能表图来描述程序。功能表图把一个工序或工业过程划分成多个连续的阶段，这些阶段称为“步”，每一“步”就代表一个工位状态。
功能表图语言的特点如下：①逻辑清晰；②所编程序的结构灵活，设计与调试的时间大幅度减少；③两个“步”必须用一个转移连接，两个连接之间必须有至少一个“步”；④图中必须存在初始“步”，作为系统待机时起始状态；⑤该语言所编的程序的扫描时间较短。
3.3.4功能模块图语言
功能模块图语言是实现模块功能的前提，通过对功能模块输入、输出端的特定连接来实现程序功能。功能模块图语言适用于控制参数变化较大的应用系统，其连接改变和控制方案改变都很容易。
功能模块图语言的具体特点如下：①圖形化语言方便技术人员理解和操作；②对于规模较大的复杂系统而言，该语言的编程效率高，调试耗时较少；③.功能模块长时间运行，需要占据一定内存，对内存容量要求较高。
3.3.5结构化语言
结构化语言结合自然语言和程序设计语言，用结构化的语句来描述程序。该语言一般用于中型、大型的控制系统编程。
结构化语言的特点如下：①语言复杂，不便于理解记忆②.语言高级，可以实现较为复杂的功能要求；③.可以用在控制目标较难实现的方案中；
3.4调试运行
PLC正式交付使用前要经过两道调试。第一道是模拟调试，将前面编写好的程序进行模拟运行，观察程序能否正常运行并满足所有控制任务要求，若发现问题则对软件进行修复。第二道是现场调试，PLC导入正确程序并准确接线后，在现场对PLC工作情况进行观察调试。如果现场调试通过，程序应被固化在存储器中。
3.5编制技术文件
在PLC自动控制系统交付使用时，其配套的说明书、外部接线图、元件型号表、技术手册等文件应一并交付给客户，以便客户使用、维护或培训他人使用。因此我们在设计阶段就应留下详细的技术资料，并及时编制相应技术文件以供及时交付。
4 结束语
本文详细介绍了PLC技术在电梯自动控制中的应用，包括PLC技术应用的可行性和PLC控制系统设计的方法。事实证明，采用PLC控制的电梯具有噪声小、故障率低、易于检修、乘坐舒适的特点，是目前电梯自动控制的最佳选择方案之一。未来电梯必然还会向超高速、无机房方向发展，我们有必要不断钻研新的电梯控制方式，为用户提供更舒适便捷的乘梯体验。以上是本人的粗浅之见，文中如有不当之处还望相关专业人士批评指正。
参考文献：
[1]常晓玲.电气控制系统与可编程控制器[M].北京：机械工业出版社，2004.
[2]周美兰.PLC电气控制与组态设计[M].北京：科学出版社，2003.
[3]张梧香.电气控制与PLC应用[M].北京：化学工业出版社，2003.
[4]朱渔.基于UML的PLC电梯控制系统的研究与设计[D].华东师范大学.2010-04-01. 22-31
[5]拜贺.基于PLC的电梯控制系统设计及实现[D].电子科技大学.2010-05-01. 22-25
作者简介：马卫民，男，1973.11，汉族，江苏宜兴，工程硕士，讲师，研究方向：电气自动化。
本文详细介绍了PLC技术在电梯控制中的运用，包括PLC控制的特点、原理、结构等，为未来电梯设计提供有效的参考。
【关键词】电梯；PLC；自动控制；
1前言
过去大部分电梯的控制结构主要由接触器、继电器组成。由于继电器和接触器是通过触点工作，其体积较大，使用周期短，容易发生故障。近年来电梯频繁出现的安全问题使用户对这类电梯的质量产生了担忧，我们需要用其它控制方式来代替传统的继电器、接触器系统。目前主流的方法是采用微机控制或可编程控制器（PLC）控制。相比之下PLC控制系统具有体积小、功能强大、编程简单、抗干扰能力强、成本低等优点，是电梯行业的必然选择。
2 PLC技术
2.1 PLC的特点
（1）可靠度高
PLC作为电子设备，其电路集成度较好，抗干擾能力较强。PLC的结构和设计较为可靠，相比之下其开关和接线数是继电器、接触器系统的千分之一，因此其可靠度也大大提高。
（2）编程简单
为电梯设计的PLC的编程语言较为简单，方便非专业编程人员使用，其编程形式参考继电器的梯形图形式。
（3）体积小、能耗低
PLC的集成度高，体积小，重量轻，易于运输安装，且能耗极低。其参数相比继电器型和微机型控制系统具有很大的优越性。
故障自诊能力强
PLC发生故障时故障信息会自动储存在CPU中，同时会发出相应的报警信号。维修人员可以容易得调阅这些信息并迅速查明故障原因。
2.2 PLC的分类
PLC按实现的功能和价格大致分为低、中、高三档。低档PLC只具有基础的运算、控制功能，模块少，运算速度慢，价格便宜只适合简单的工业控制。中档PLC在此基础上加入了较为复杂的科学运算，模块较多，运算速度较快，运算、控制能力有所增强，价格较高，适用于中等规模的系统。高档PLC的运算、控制功能最强，模块最多，运算速度最快，价格最高，一般用于大型工业生产中。
2.3 PLC的基本结构
PLC发展至今有很多型号、类别和适用方向，但其基本结构仍由CPU、储存器、输入装置、输出装置等基本元件组成。
3 电梯PLC控制系统设计
3.1 PLC系统设计
3.1.1 收集资料
设计之前，首先要全面了解PLC所控制的对象的具体情况，包括对象的工艺流程、控制任务等等。对于电梯自动控制而言，首先要掌握电梯设计要求，确定电梯的设计运行方式，以及楼层数、呼梯逻辑，是否与控制中心联网等。
3.1.2 确定控制方案
根据收集的资料，可以初步确定PLC的控制方案。PLC构成的控制系统有单机控制系统、远程I/O系统和分布式控制系统等。我们应根据实际情况和经济性来综合选择。
3.1.3 硬件设计
通过控制方案可以确定PLC的电压级、I/O点数量、输入输出模块、扩展模块、存储器容量、通讯协议等，随后可以根据控制方案和控制的规模进行PLC型号的选择。一般来说民用低、中层建筑采用低档PLC即可满足需求，高层建筑、超高层建筑和复杂的公共建筑可采用中档PLC，其具体型号和参数还要依据方案要求来选择。
另外，PLC的电源和变频器也要根据控制方案单独进行选择。
3.2 PLC选型
PLC的选型应从全方位满足控制系统要求的角度出发，本着满足需要即可的思路，最后所选择的PLC应能满足系统设计所规定的功能要求、响应速度、存储容量、通信联网等内容。
从功能角度看，小型PLC功能较少，但能满足部分电梯自动控制系统的要求。中型、大型PLC功能较强，可以用于复杂的工业控制系统，在电梯行业一般用于较为复杂的高层建筑电梯或者有通信需求的电梯。
从结构看，PLC有整体式和模块式两种。模块式结构较为复杂，I/O点较为灵活，I/O模块的种类和数量选择余地大，因而其系统灵活性和扩展性较强，缺点是价格较高。整体式的结构较为简单，I/O固定，价格便宜，缺点是I/O模块种类不可选，扩展性低。目前电梯行业普遍选择的是模块式PLC。
在具体选型时，需要对I/O点的数量进行估算。I/O点数量是PLC的重要参数，也是PLC价格的重要影响因素。我们在估算时要列出自动控制系统的设备数和被控元件数，并在得到的统计结果上再增加15%备用I/O点作为PLC选型的依据。
3.3 系统程序设计
硬件部分设计完毕后，开始软件编程设计。编程时首先要根据控制方案画出电梯工作流程图，为I/O点编号，然后用编程软件编写程序。PLC的常用程序设计语言一般有梯形图语言、功能表图语言、功能模块语言、结构化语句描述语言和布尔助记符语言5种。
3.3.1梯形图语言
梯形图语言是PLC编程语言中最基础的语言之一，它运用梯形图的符号来对程序进行描述。这种语言具有因果逻辑性，事件、动作的发生先后顺序用梯形图的梯级来表示。
梯形图语言具有下面几种特点：①.图形直观、明了，与电气操作原理图相似；②.图形逻辑与传统继电器系统相似；③.编程时梯形图中的继电器节点可以反复使用，能常开也能常闭；梯形图语言的缺点在于仅能描述出结构较简单的控制系统程序，不能描述清楚一些复杂的控制系统。用梯形图语言编写的程序需要反复调试，且很难获得最佳方案。
3.3.2.布尔助记符语言
布尔助记符语言是通过布尔助记符来描述程序。布尔助记符是用来代替常用的PLC操作功能的字符组合，它可以方便编程者记忆和提高编程效率。布尔助记符的特点如下：①.可以表示PLC的具体操作，理解记忆容易；②.输入方便，可以在不使用计算机的情况下直接用助记符编简单程序；③.方便技术人员检查。 3.3.3功能表图语言
功能表图语言又叫顺序功能图。该语言是目前公认的PLC最好用的编程语言。功能表图语言的原理是运用功能表图来描述程序。功能表图把一个工序或工业过程划分成多个连续的阶段，这些阶段称为“步”，每一“步”就代表一个工位状态。
功能表图语言的特点如下：①逻辑清晰；②所编程序的结构灵活，设计与调试的时间大幅度减少；③两个“步”必须用一个转移连接，两个连接之间必须有至少一个“步”；④图中必须存在初始“步”，作为系统待机时起始状态；⑤该语言所编的程序的扫描时间较短。
3.3.4功能模块图语言
功能模块图语言是实现模块功能的前提，通过对功能模块输入、输出端的特定连接来实现程序功能。功能模块图语言适用于控制参数变化较大的应用系统，其连接改变和控制方案改变都很容易。
功能模块图语言的具体特点如下：①圖形化语言方便技术人员理解和操作；②对于规模较大的复杂系统而言，该语言的编程效率高，调试耗时较少；③.功能模块长时间运行，需要占据一定内存，对内存容量要求较高。
3.3.5结构化语言
结构化语言结合自然语言和程序设计语言，用结构化的语句来描述程序。该语言一般用于中型、大型的控制系统编程。
结构化语言的特点如下：①语言复杂，不便于理解记忆②.语言高级，可以实现较为复杂的功能要求；③.可以用在控制目标较难实现的方案中；
3.4调试运行
PLC正式交付使用前要经过两道调试。第一道是模拟调试，将前面编写好的程序进行模拟运行，观察程序能否正常运行并满足所有控制任务要求，若发现问题则对软件进行修复。第二道是现场调试，PLC导入正确程序并准确接线后，在现场对PLC工作情况进行观察调试。如果现场调试通过，程序应被固化在存储器中。
3.5编制技术文件
在PLC自动控制系统交付使用时，其配套的说明书、外部接线图、元件型号表、技术手册等文件应一并交付给客户，以便客户使用、维护或培训他人使用。因此我们在设计阶段就应留下详细的技术资料，并及时编制相应技术文件以供及时交付。
4 结束语
本文详细介绍了PLC技术在电梯自动控制中的应用，包括PLC技术应用的可行性和PLC控制系统设计的方法。事实证明，采用PLC控制的电梯具有噪声小、故障率低、易于检修、乘坐舒适的特点，是目前电梯自动控制的最佳选择方案之一。未来电梯必然还会向超高速、无机房方向发展，我们有必要不断钻研新的电梯控制方式，为用户提供更舒适便捷的乘梯体验。以上是本人的粗浅之见，文中如有不当之处还望相关专业人士批评指正。
参考文献：
[1]常晓玲.电气控制系统与可编程控制器[M].北京：机械工业出版社，2004.
[2]周美兰.PLC电气控制与组态设计[M].北京：科学出版社，2003.
[3]张梧香.电气控制与PLC应用[M].北京：化学工业出版社，2003.
[4]朱渔.基于UML的PLC电梯控制系统的研究与设计[D].华东师范大学.2010-04-01. 22-31
[5]拜贺.基于PLC的电梯控制系统设计及实现[D].电子科技大学.2010-05-01. 22-25
作者简介：马卫民，男，1973.11，汉族，江苏宜兴，工程硕士，讲师，研究方向：电气自动化。