電梯的種類繁多，按電機拖動系統來分有交流單速、雙速拖動電梯，直流發電機一電動機拖動電梯，交流調壓和交流變頻調壓電梯等；按控制方式可分為信號控制電梯、集選控制電梯等。而交流雙速電梯是一種常用的電梯，它具有簡單、經濟、速度可變且舒適感較好等特點。本文中電子開發網小編將以交流雙速集選電梯為例，介紹PLC在五層電梯上的應用。 以下例子使用西門子S7-200 plc進行設計

    1．交流雙速電梯的工作原理

    (1)電梯的基本原理  下面艾特貿易小編介紹電梯的基本原理及控制要求。

    1)電梯基本原理。電梯是機械、電氣緊密結合的大型機電產品。主要由機房、井道、轎廂、門系統和電氣控制系統組成。

    井道中安裝有導軌，轎廂和對重有曳引鋼絲繩連接，曳引鋼絲繩在曳引輪上，曳引輪由曳引電動機拖動。轎廂和對重都裝有各自的導靴，導靴卡在導軌上。曳引輪運轉帶動轎廂和對重沿各自導軌做上下相對運動，轎廂上升，對重下降。這樣可通過控制曳引電動機來控制轎廂的起動、加速、運行、減速和平層停車，實現對電梯運行的控制。圖11-29為1：1傳動方式電梯的原理示意圖。

    圖11-29    電梯傳動方式原理示意圖

    2)電梯的控制方式有：轎內手柄開關控制、轎內按鈕開關控制、轎外按鈕開關控制、信號控制、集選控制和群控等幾種。

    集選控制方式是將廳外召喚箱發出的外召喚信號與轎內操縱箱發出的內指令信號進行記憶，并和其他專用信號（如層樓、減速、平層和安全等信號）加以綜合分析后，由電梯司機或乘用人員控制電梯運行的控制方式。

    主要控制要求如下：

    ①有司機或無司機控制。

    ②自動開關門。

    ③到達預定停靠層站，提前減速，平層停車時自動開門。

    ④到達上、下端站，提前強迫減速。

    ⑤廳外有召喚裝置，轎內有指令裝置，能自動記憶召喚和指令，響應之后，能自動將召喚和指令消除（召喚和指令的記憶和消除）。

    ⑥能自動選擇運行方向，在司機操縱下，能強迫決定運行方向（選向）。

    ⑦能根據指令和召喚的位置，自動選擇停靠層站，并自動平層停車（選層、平層）。

    ⑧廳外和轎內有指示電梯運行方向和所在位置的指示信號（層樓檢測與指層）。

    (2)交流雙速電梯的工作原理  為了限制電梯的起動電流，改善乘坐的舒適感和防止對轎廂的沖擊，一般在定子電路中串入電抗、電阻與電抗的組合體，實現降壓起動。隨著速度的上升，逐漸將電阻或電抗器短接切除，使電梯逐步加速，最后進入穩速運行。在起動過程中，往往采用一次或二次短接切除電阻或電抗。

    減速時電機由高速繞組轉到低速繞組。為了限制其制動電流和降低速度，通常按二級或三級串入電抗。

    交流雙速電梯的電機拖動電路如圖11-30所示，該電路采用電抗起動，二級電阻電抗減速。

    圖11-30    交流雙速電梯的電機的主電路

    Q-電源開關MD-交流雙速電動機LS-起動電抗器

    KF-快速接觸器  KS-慢速接觸器  KM1-上行接觸器

    KM2-下行接觸器  K1-加速接觸器  K2-第一減速接觸器

    K3-第二減速接觸器LD、R-減速電抗器及電阻

    工作原理：起動時串入電抗LS，經一段時間后K1接觸器接通，電動機轉入固有特性運轉。減速時KF斷開，KS接通，慢速繞組電抗LD和電阻R運行。延時一定時間后，K2接通，短接R，電動機處于串入電抗LD運行，在延時一段時間后，K3接通，電動機在慢速固有特性上運行。直到KM1或KM2斷開，電機停止運行。

    2．電梯電氣控制系統

    電梯的控制電路主要由轎內指令電路、門廳召喚電路、定向選層電路、起動運行電路、平層電路、指層電路、開關門控制電路和安全保護電路等8個部分組成。這些電路的相互關系如圖11-31所示。

    以上這些電路可構成有司機/無司機控制、集選運行、消防運行和檢修運行等共7種工作方式，艾特貿易小編只介紹主要部分的控制。

    圖11-31    電氣控制系統框圖

    3．電梯PLC的I/O點數的分配和機型選擇

    I/O點數隨電梯層數的多少而不同。一般輸入點較多，可按電梯各部分來分：

    1)轎廂內指令按鈕，位于轎內的操縱箱上，每層各有一個。

    2)門廳呼喚按鈕，位于電梯的門廳口，除頂層只有下呼和底層只有上呼外，其余每層都有上、下呼按鈕。

    3)樓層感應器，位于電梯井道每一層的相應位置上，當轎廂到達每一層的相應位置時，樓層感應器干簧管觸點因隔磁板插入而斷開，該觸點信號用于選向、選層、轎內指令、門廳召喚的消號和指層電路等。

    4)平層感應器，位于轎廂的頂部，用于準確平層，由上平層感應器、門區感應器和下平層感應器組成，共占3個輸入點。

    5)開關門有廳門、轎門電氣觸點開關（目的是保證電梯廳、轎門都關好后，開關接通電梯才能運行）、關門極限開關、開門極限開關和手動開關門按鈕等5個，共占5個輸入點。

    6)其他還有超載、上下極限、有司機/無司機方式選擇等輸入信號。

    輸出點有：上升接觸器KM1、下行接觸器KM2、快速接觸器KF、慢速接觸器KS、加速接觸器K1、第一減速接觸器K2、第二減速接觸器K3、開關門接觸器和樓層指示燈。

    根據上面輸入點和輸出點的分配，這5層電梯大約需要接近60點(401/200)的PLC進行控制，可選用CPU224(141/100)+EM223 16DI/16 DO繼電器型+EM221  8DI擴展模板或CPU226( 241/160)+EM223  8DI/DO繼電器型+EM221 8DI擴展模板來完成控制。本書選用CPU226加擴展模板完成控制。

    由PLC控制的電梯幾個主要部分的有關元素說明如下：

    輸入繼電器：

    I0.0～I0.4-1～5層上行樓層感應干簧管觸點。

    I0.5～I1.1-1～5層下行樓層感應干簧管觸點。

    I1.2～I1.6-轎內指令按鈕(1～5)。

    I2.0～I2.3-1～4層上召喚按鈕。

    I2.4~I2.7-2~5層下召喚按鈕。

    I3. 0-有/無司機操作方式轉換開關（無司機方式I3.0接通，有司機方式I3.0斷開）。

    I3. 1-下平層感應器觸點。

    I3. 2-上平層感應器觸點。

    I3. 3-門區感應器觸點。

    I3. 4-司機上行選擇按鈕。

    I3. 5-司機下行選擇按鈕。

    I3. 6-上行強迫換速開關（上極限）。

    I3. 7-下行強迫換速開關（下極限）。

    內部輔助繼電器：

    M0.1~M0.5-1~5層樓層感應繼電器。

    M1.1~M1.5-1～5層指層中間繼電器。

    M2.1~M2.5-轎內指令中間繼電器(1~5)。

    M3.2~M3.5-2~5層向下召喚中間繼電器。

    M4.1~M4. 4-1～4層向上召喚中間繼電器。

    M5.0-上行中間繼電器。

    M6.0-下行中間繼電器。

    M7.0-司機選向上行中間繼電器。

    M7.1-司機選向下行中間繼電器。

    輸出繼電器：

    Q0.0-KM1上行接觸器。

    Q0.1-KM2下行接觸器。

    Q0. 2-KF快速接觸器。

    Q0. 3-KS慢速接觸器。

    Q0. 4-上行指示。

    Q0. 5-下行指示。

    4．電梯各主要部分的PLC梯形圖設計

    (1)樓層感應控制的梯形圖設計  樓層感應由感應器干簧管的接通和斷開感應樓層信號，用于指層、選向和門廳召喚的消號等。用S7-200設計的梯形圖程序如圖11-32所示，其中I0.0~I0.4為上行樓層感應干簧管觸點；I0.5~I1.1為下行樓層感應干簧管觸點。M1.1~M1.5為1～5層指層信號，M5.0、M6.0分別為上行和下行中間繼電器。

    圖11-32    樓層感應控制的梯形圖

    層樓感應工作原理：當電梯在1樓時，M0.1接通M1.1接通，并保持；電梯到達2樓時M0.2接通M1.2接通，并保持，同時切斷M1.1。由此可見，電梯到達某一層時，相應的樓層指層中間繼電器接通，并同時切斷原先的指層信號。

    (2)轎內指令及門廳召喚控制的梯形圖設計  根據集選控制要求所設計的轎內指令控制的梯形圖程序如圖11-33所示。其中I1.2~I1.6分別為1~5層的轎內指令按鈕，M0.1~M0.5為前述的1～5層的樓層感應信號，M5.0、M6.0分別為上行和下行中間繼電器。轎內指令的工作原理是：進入轎廂內，當按下某層按鈕，電梯無論處于上行或下行狀態，都將記憶并保持該信號，直到達到該層才復位。

    圖11-33    轎內指令控制梯形圖

    在集選控制電梯中，電梯的執行方式是順向載應，逆向記憶。即對于門廳召喚指令采取的是順向載應，逆向記憶，也就是上行時應保留下行的信號，下行時應保留上行的信號。門廳召喚的部分梯形圖程序如圖11-34所示。

    圖11-34    門廳召喚控制部分梯形圖

    門廳召喚的工作原理為：當電梯位于1樓，如果2樓有門廳上、下呼信號，3樓有門廳上呼信號，即M3.2、M4.2、M3.3接通，當電梯同時出現上呼和下呼信號時，上呼信號優先，所以電梯上行，即M5.0接通，到達2層時，因為M5.0接通的原因，使得M3.2復位，M4.2記憶，在2層載應后繼續上行到3層，在此過程中如再無上行信號，電梯將返回2樓響應門廳下呼召喚。

    (3)電梯選向控制的梯形圖設計  改變電梯的運行方向，實際上就是改變電機的旋轉方向。無論是直流電梯還是交流電梯都是通過上行接觸器和下行接觸器來改變電梯的運行方向。用S7-200設計的選向梯形圖設計如圖11-35所示。其中，M5.0、M6.0分別為上行和下行中間繼電器。M7.0、M7.0分別為司機控制上行和下行中間繼電器，I3.4、I3.5分別為司機上、下選按鈕，I3.6、I3.7分別為上、下極限開關。

    選向控制原理為：當電梯位于3樓，則M1.3接通，如果按下5樓指令按鈕即M2.5接通，這時由于M1.3接通（位于3樓）而切斷下行中間繼電器M6.0，電梯的上行中間繼電器M5.0由M1.3的常開和M1.5常閉點而接通，選擇上行方向。反之，如果2樓指令按鈕按下即M2.2接通，向下方向繼電器M6.0接通，選擇下行。

    當電梯上、下方向均有指令時，例如，電梯已處于上行狀態（M5.0接通），當位于3樓時（M1.3接通），若2樓(M2.2)、4樓(M2.4)、5樓(M2.5)的轎內按鈕都有人按下。由于M5.0的接通而切斷下行中間繼電器M6.0，電梯選擇上行（M5.0的第一、二并聯支路均接通），響應完4樓信號后，由于M5.0的第一并聯支路仍然接通，使電梯繼續上行。最后才能選擇下行方向去響應2樓的指令信號（接通M6.0，到2層復位）。

    在有司機操作的情況下(I3.0=0)，司機可以強行使用上、下行按鈕(I3.4、I3. 5)去切斷原有的運行狀態。

    圖11-35    選向控制梯形圖