基于PLC的六部十层电梯控制系统设计及其仿真

基于PLC的六部十层电梯控制系统设计及仿真目录TOC\o"1-4"\h\z\u248361引言 摘要：为了进一步优化现有的电梯群控策略并提高系统的安全性，本论文设计了基于实时优先级规则下最小候梯时间调度的群控策略，并以西门子博图软件作为设计平台、SIMATICS7-1200PLC为电梯控制器。结合电梯运行状态、乘客的等待时间、负载情况和紧急情况等多种因素，系统将电梯总体呼梯状态进行范围划分，通过群控策略进行调度计算。选取相对候梯时间最小的电梯进行分配。并将其与现有的群控策略进行比较选择，并进行程序编写和调试。最后，利用电梯仿真软件进行实验对比，证明了本次对六部十层电梯的群控策略的系统设计不仅能稳定运行，而且具有更高的安全性和可靠性。关键词:PLC；电梯控制系统；群控调度；安全；实时监控；1引言1.1电梯控制系统的研究意义近些年来，随着城市化的推进和高层建筑的不断增加，电梯控制领域取得了长足的发展和壮大。伴随着近些年来人口密度的增加，对于多步多层电梯智能控制程序的需求也逐渐加大[1-2]。与此同时，电梯出现意外的可能性也会随着控制程序的复杂性而逐渐提高。所以，一个运输更智能且可以随时对电梯的工作状况进行检测，并对故障电梯进行实时控制的电梯程序，对于提高人们的出行效率，维护人民的生命和财产安全至关重要。传统的电梯控制系统通常通过继电器来接触控制电路，但是这种控制容易出现故障，维护不便，运行寿命短，占地空间大，正逐步被淘汰[3]，PLC作为工业设备，控制能力好，稳定性强，以PLC为载体的控制系统性能稳定，并具有较好的监控能力，非常适合电梯控制程序的改进和应用[4]。基于PLC的智能交互电梯控制系统，可以通过对电梯运行状态的实时监测和控制，及时发现电梯故障并进行处理，同时还可以实现电梯的智能化控制，如根据人流量、时间等因素，自动调整电梯的运行模式，提高电梯的运行效率和人员的出行体验[5]。1.2电梯控制系统发展现状传统的电梯安全控制系统采用简单的逻辑控制方式，通常基于有限状态机或类似的算法[6]。虽然这些系统能够确保基本的运行安全，但其处理复杂情况的能力有限，存在一定的安全隐患。近年来，各种调度算法在电梯安全控制系统中得到了广泛应用，如最短响应时间优先（SSTF）和最短寻路时间优先（SCAN）等。这些算法能够优化电梯的调度，提高系统的效率和安全性[7-8]。智能化电梯安全控制系统利用人工智能和机器学习技术，通过学习乘客行为模式和流量分布，实现动态调整电梯的运行策略，从而提高系统的安全性和乘客的舒适度[9]。大型建筑中常存在多部电梯并行运行的情况，为提高系统的安全性和效率，多电梯联合控制系统应运而生[10]。这些系统能够实现多部电梯之间的协同运行，避免拥堵和空载等安全隐患。利用环境感知技术，如传感器、视频监控等，可以实现更智能化的电梯安全控制系统[11]。图像识别技术与电梯调度系统的相互结合是今后的发展方向。这些系统能够实时监测乘客的异常行为（电梯乘客异常行为是指乘客在电梯内做出的威胁设备正常运行以及乘客生命安全的一系列危险动作）、电梯的运行状态以及周围环境的情况，为安全控制提供更精准的信息和反馈。由于需要部署大量的传感器和数据采集设备，并实现对数据的实时处理和分析，系统的建设和运维成本相对较高。1.3控制器和相关仿真软件用来实现电梯安全控制系统设计的控制器为S7-1200系列PLC，该系列PLC拥有模块化的设计，用户能按照个人需求来配置相对应的输入/输出模块。其处理性能强大，响应速度快，能胜任各种复杂控制任务，并且该PLC内置多种通信接口，支持多种通信协议，能够与其他设备和系统实现高效数据的交换和集成[12]。控制软件为TotallyIntegratedAutomationPortalV18，此软件是西门子公司推出的工业自动化软件平台的最新版本。随着工业互联网的普及，安全性成为越来越重要的考虑因素[13]。它提供的对新硬件设备的支持、性能提升、功能改进、安全性增强以及与其他系统集成，使得设计、编程和调试工业自动化系统更加高效。仿真软件使用的是ElevatorSimulationPro，该软件是一款专业的电梯系统模拟软件，主要用于模拟和分析不同环境下电梯系统的运行情况[14]，包括商业大厦、住宅楼或工业设施等场景，允许用户模拟电梯系统的运行，包括乘客流量、电梯移动和停靠等操作，这种模拟功能能够帮助使用者评估不同场景下电梯系统的性能和效率。ElevatorSimulationPro还支持不同场景和条件的建模，用户可以模拟高峰期、紧急情况或维护计划等不同情况，以评估电梯系统在不同工作条件下的表现；该软件具有直观的可视化界面，显示电梯系统的运行状态、乘客流动、电梯位置等信息，这种可视化表示有助于使用者更直观地了解电梯系统运行情况[15]。2电梯控制系统框架及原理2.1电梯控制系统的组成部分（1）传感器和输入信号电梯控制系统通常会使用各种传感器来检测电梯运行状态和乘客需求，例如上/下平层传感器传感器、门开关传感器、负载传感器等。这些传感器会向控制系统发送输入信号，提供电梯当前的状态信息。（2）控制算法控制算法是电梯控制系统的核心部分，其目标是根据输入信号和预设的运行策略，确定电梯的运行方式和调度顺序。常见的控制算法包括基于调度算法（如最短路径算法、最小等待时间算法）、基于优先级的算法（如VIP优先级、紧急情况优先级）等。（3）电梯运行状态监控控制系统会持续监控电梯的运行状态，包括轿厢位置、门状态、负载情况等。通过传感器提供的实时数据，控制系统可以了解电梯当前的位置和状态，以便做出相应的调度和控制决策。（4）门控制电梯门的开关控制是电梯控制系统的重要功能之一。控制系统需要根据乘客的请求和电梯的运行状态，合理地控制电梯门的开启和关闭，以确保乘客的安全和便利。（5）调度和分配控制系统会根据乘客的请求和电梯的运行状态，动态地调度和分配电梯资源，以实现最优的运行效率和乘客体验。这涉及到电梯的停靠楼层选择、乘客的优先级分配等问题。（6）故障处理和安全保护控制系统需要具备故障处理和安全保护功能，以及时应对电梯运行中可能出现的故障和紧急情况，保障乘客的安全。电梯的安全保护功能包括紧急停车、应急通信、火灾报警等。2.2六部十层电梯系统结构及工作原理2.2.1电梯结构电梯控制系统的结构一般由电梯控制器、电梯传感器、电梯执行器和电梯操作面板等组成。每部电梯都包括轿厢、门系统、电动机、控制器、传感器和用户界面等组件。传感器包含上/下平层传感器、门开关传感器、上/下端站限位传感器等。上/下平层传感器用于检测电梯当前位置，门开关传感器用于监测门的状态，上/下端站限位传感器用于检测电梯轿厢运行时位置是否超过限位。主控制器根据传感器信号和乘客请求，执行相应的调度算法，控制电梯的运行[16]。电动机和相应的驱动系统一般放置于楼层顶部，用于驱动电梯进行上升和下降运动。电动机通常采用曳引电动机，通过传感器和控制器的指令来控制电梯的运行。电梯还要求配备有安全装置，如限速器、安全门边缘装置和紧急停车按钮等。这些装置可以在紧急情况下立即停止电梯运行，保障乘客的安全。每个楼层和电梯内部都设有用户界面，包括按钮和显示屏。乘客可以通过按钮选择目标楼层，显示屏则显示电梯的当前状态和运行信息，以便乘客了解电梯的动态。电梯外形及部分工作原理如图2-1、图2-2、图2-3、图2-4所示。图2-1电梯模型原理示意图图2-2七段数码管图2-3电梯控制系统外形图图2-4六部十层电梯整体外形图2.2.2电梯工作原理当乘客在某个楼层按下上行或下行按钮或在轿厢内部按楼层按钮时，传感器将检测到乘客的请求，并将信号传送到控制器。控制器根据当前电梯的位置和运行状态，执行相应的调度算法，决定哪部电梯应该响应乘客的请求。被选中的电梯将启动并移动到乘客所在的楼层，开启门让乘客进入。随后，根据乘客选择的目标楼层，电梯将启动并按照设定的路径运行到目标楼层，再次开启门让乘客出入[17]。整个过程中，传感器和控制器持续监测电梯状态，并确保运行安全和有效，其工作原理如图2-5所示。图2-5电梯工作原理图2.2.3电梯设定参数电梯模型为六部十层，为了使实验具有普适性，需要分别设置客梯和货梯，并使他们的不同载重能够满足不同场景下的运输需求。750/1050kg的客梯载重量可以轻松应对一般的乘客运输，而1200kg的货梯载重量则适用于货物运输等特殊场景。考虑电梯在高峰期的运载能力，单步定员设计为10人，保证电梯系统在繁忙时段能够高效运行，减少乘客等待时间，提高出行效率。这一设计还能够确保乘客在电梯内有足够的空间，提升了乘坐体验和舒适度。通过合理设置载重和定员，可以确保电梯系统在运行过程中不会超载，保障乘客的安全。同时，遵循标准规范的设计也有助于降低潜在风险，确保电梯系统的稳定性和可靠性[18]。表2-1六部十层电梯设计参数名称设计参数名称设计参数客梯数量6个客梯层数10层单步载重客梯750/1050kg货梯1200kg单步定员10人3单步电梯控制程序设计3.1上下行当电梯处于静止/运行状态时，还未进入电梯乘客会通过电梯大厅内的上行/下行按钮召唤电梯，而处于电梯内部的乘客会按下电梯轿厢内部的选层按钮。电梯接收到向上运动到达指定楼层/向下运动到达指定楼层的请求后，电梯启动并向上/下运行，途中可能会停靠其他楼层接收乘客或放下乘客。电梯上下行与高低速、指示灯、三级制动、开关门等模块联系密切。当单步电梯处理上下行任务时，在电梯未超载的前提下，如果“电梯正在向上运行”或者“电梯在未接到外层呼梯任务前，电梯内部有人按下了比当前电梯位置更高的楼层对应的内选按钮”，那么它会优先去接距离自己当前位置最近且想要去上层的乘客；反之，如果“电梯正在向下运行”或者“电梯在未接到外层呼梯任务前，电梯内部有人按下了比当前电梯位置更低的楼层对应的内选按钮”，那么它会优先去接距离自己当前位置最近且想要去下层的乘客。在电梯上下运行的过程中，将在其会经过的楼层停止并开门使想要到达该楼层的乘客离开轿厢。电梯上行情况范例：电梯当前处于第1层且无任务，若第2层电梯门口有人按下了上行呼梯按钮/下行呼梯按钮，或者电梯内部有人按下了2层内选按钮，那么电梯会收到到达并停在2层的指令，此时电梯打开上行接触器向上层运动。同理，电梯当前若停留在3层，那么当其收到到达并停在2层的指令后，电梯将打开下行接触器向下层运动。上行接触器与下行接触器为互锁状态，不能同时工作。电梯上/下行对应程序如图3-1、图3-2。3.2高低速通常在电梯没有乘客时，或者在高峰时段，电梯将高速运动到达目标楼层以快速接送乘客。高速运行时，电梯加速和减速较快，节省时间。电梯运行过程中有乘客时，或者在低峰时段，通常采用低速运行。低速运行时，电梯加速和减速较慢，可以给乘客提供更加舒适的乘坐体验。一般情况下，当电梯到达目标楼层的前一楼层时，由高速转为低速，即关闭高速接触器并同时打开低速接触器，而后在停梯前开始三级制动减速停梯。高速接触器和低速接触器应该为互锁状态，以保证乘客乘梯安全。3.3按钮与指示灯按钮分为外部按钮和内部按钮。外部按钮位于电梯大厅轿厢门旁，用于乘客召唤电梯，分为上行呼梯按钮和下行呼梯按钮；内部按钮位于电梯内部的按钮面板，用于乘客选择目标楼层。指示灯也分为外部指示灯和内部指示灯。外部指示灯包含上下行指示和上下行呼梯按钮指示灯，位于每个楼层的电梯门旁，用来指示电梯的运行方向（上行或下行）和乘客希望上楼或下楼；内部指示灯包含电梯内选按钮指示灯和七段数码管，位于电梯内部按钮旁，用于指示电梯当前所在楼层和乘客选择的目标楼层。如果有一位乘客在电梯内同时登记了多个楼层，控制系统会根据检测到的轿厢内乘客重量，自动取消这些楼层；乘客还可以在短时间内反复按压已登记的楼层按钮来主动取消已登记的楼层，从而避免电梯无效运行、浪费能源。按钮与指示灯对应程序如图3-3、图3-4所示。图3-1电梯上行程序图3-2电梯下行程序图3-3内选按钮指示灯程序图3-4七段数码管程序3.4计算楼层数电梯需要能够准确地计算楼层数，以便在乘客选择目标楼层时准确到达目的地。电梯内部有上下平层传感器，用于检测电梯位置。电梯运行前需要进行初始化，初始化过后电梯方能确认自己当前所在楼层，然后由电梯内部程序根据传感器检测到的楼层位置通过电梯内部相应的编程逻辑进行计算和更新，再然后通过电梯内部的七段数码管显示当前所在楼层。计算楼层数程序如图3-5所示。图3-5计算楼层数程序3.5开关门电梯的开关门是确保乘客进出安全的重要部分，一般由电动机和门机构组成，负责控制门的打开和关闭。在门的开关区域安装有传感器，用于检测是否有人或物体阻碍门的关闭，以避免夹伤事故。电梯门通常装有安全装置，如光电开关或压力传感器，用于检测门口的安全情况，并在必要时停止门的关闭动作。当电梯需要开门时，给开门继电器输出信号，开门继电器工作；同理，当电梯需要开关门时，给关门继电器输出信号，关门继电器工作，开关门继电器保持互锁。开关门程序如图3-6所示。图3-6开关门部分3.6初始化当电梯PLC变频程序开始运行时，程序初始化最主要的步骤就是给通信以及数据赋予最初的数值，以确保系统正常运行，常见的初始化步骤包括系统检测、校准位置和系统复位。初始化时电梯系统会进行各种检测，包括传感器、门机构、电动机等是否正常工作。电梯会通过向上/向下初始化到达第一限位，然后重置电梯当前位置，确保系统知道电梯所在的准确楼层位置。在初始化过程中，电梯系统会将各个部件和参数恢复到初始状态，以确保电梯处于可用状态。电梯初始化过程如图3-7所示。图3-7电梯初始化过程3.7三级制动为了确保电梯在运行过程中的安全性，通常要采用三级制动系统，以应对不同的紧急情况，当电梯检测到紧急情况（如电梯速度异常或系统故障）时，会立即启动一级制动，切断电梯的动力源，使电梯停止运行。如果一级制动无法解决问题，电梯会自动启动制动系统，例如通过应用电梯轿厢的摩擦制动器来减速和停止电梯。如果二级制动也失败，电梯会启动最终的紧急制动系统，通过紧急缓冲装置或安全制动系统来确保电梯安全停止，最大限度地减少事故风险。4六部十层电梯程序设计4.1电梯载客模型分析6部10层电梯模型预设安置在一栋写字楼里，写字楼包含超市楼层，办公楼层，以及会客室。预估人流量较大，电梯目标乘客类型复杂，且会有早晚高峰。因此电梯程序设计应偏向于提升效率，保障安全。电梯的调度分配以内护信号和外呼信号作为目标变量，将运行方向和电梯当前载重量视为干扰变量，通过计算电梯接送乘客所需花费的时间来分配任务，规划路线，以此来减少乘客平均候梯时间，提升乘客出行效率。4.2电梯调度算法电梯调度算法采用“平均最小侯梯时间调度”。即通过电梯外呼信号，电梯内选信号以及电梯当前所处位置和载重量来判断派哪一部电梯去接乘客在整体上效率最高。使用该方法首先要计算每部电梯响应外呼信号所需运动的距离，举例说明：设电梯响应呼梯信号的运动距离为s，电梯当前楼层数为a，电梯执行下行任务停留的最远端楼层数为b，电梯执行上行任务时停留的最远端楼层数为c。当电梯在任一楼层处于停止状态，不用向上/向下移动执行任务或者电梯正在1层接客等待上行时，计算电梯响应一层上呼信号的运动距离所需的公式为：s=|a−1|（4-1）当电梯向下执行任务时，计算其响应1层上呼信号的运动距离的公式为：s=|a−b|+|b−1|（4-2）当电梯正在执行向上的任务且电梯当前楼层数大于1时，计算电梯响应一层上呼运动距离的公式为：s=|a−c|+|1−b|+|b−c|（4-3）计算楼层数程序段如图4-1所示。图4-1计算运动距离计算电梯响应外呼信号所需运动的距离的同时，还要计算电梯执行该任务之前所需完成的任务数量。将“电梯响应一层上呼信号”以及“电梯有一层内选信号”合并为一个任务，任务名称为“1上含内选”，同理得“2上含内选”“2下含内选”“3上含内选”“3下含内选”等；将“电梯响应1层上呼信号”作为任务“1上”，同理得“2上”“3上”“2下”“3下”等。令“停1上含内”为int型信号，若执行“1上含内选任务”即电梯在之后的运动过程中会在1层停靠，则令“停1上含内”等于1，反之则令其等于0，同理有“停2上含内”“停3上含内”等。电梯当前楼层数等于2时，令“电梯下行含内停梯次数”的值等于“停1上含内”；电梯当前楼层数等于3时，令“电梯下行含内停梯次数”的值等于“停1上含内”+“停2下含内”。当电梯位于其它楼层时，重复上述操作。由类似方式可求得“电梯上行含内停梯次数”。求得以上变量后可在程序内通过加法计数器计算电梯在不同位置响应不同呼梯信号前所需完成的任务数量。计算电梯执行任务前所需完成的任务数量的部分程序段如图4-2、图4-3、图4-4所示。图4-2计算电梯执行任务前所需完成的任务数量（第一部分）图4-3计算电梯执行任务前所需完成的任务数量（第二部分）图4-4计算电梯执行任务前所需完成的任务数量（第三部分）变量设定如下：（1）“电梯高速前进一层所需时间”=IN1；（2）“电梯高速转低速后制动所需时间”=IN2；（3）“电梯停梯接人所需时间”=IN3；（4）“电梯执行1层上呼任务前所需完成的任务数量”=IN4；（5）“电梯响应1层上呼运动距离”=IN5；（6）“1.0”=IN6；（7）“电梯响应1层上呼所需时间”=OUT由此可得OUT=(IN5-IN4-IN6)*IN1+IN3*IN4+(IN4+IN6)*IN2程序段如图4-5所示：图4-5计算电梯响应任务所需时间同理，可求得电梯在任意位置响应不同任务所需时间。4.3电梯调度分配求得六部电梯响应各个外呼任务所需时间时，对六部电梯进行实时调度分配。在电梯未满载且楼层信号尚未被分配的情况下，不同楼层外呼信号分别分配给到达并处理其任务时间最短的电梯，分配程序如图4-6所示。电梯会实时判断当前是否处于早晚高峰时间，若出现早高峰，即短时间内出现大量乘客按下一楼上行呼梯按钮，但二层以上外呼信号较少的时候，所有电梯都会响应一层上行呼梯信号，在内选任务结束后，优先前往一楼去接乘客，以此提高乘客出行效率。图4-6电梯调度分配程5安全性设计5.1安全问题电梯故障，一般集中在机械和电气两个方面，但人为因素也不容忽视。电梯系统中可能发生的机械故障包括电梯突然坠落、电梯门失控夹人、电梯停滞等情况，可能导致乘客伤亡。电气故障可能导致电梯无法正常运行或发生火灾等安全事故。乘客的错误操作、恶意破坏等人为因素也是电梯系统发生安全问题的隐患。5.2解决方法(1)故障预测与预防系统电梯运行安全问题的根本原因主要是电梯监控技术的稳定性不高，只有提升整个系统的监控稳定性，才能保证电梯安全稳定地运行。通过传感器实时监测电梯各个部件的运行状态，利用机器学习和数据分析技术，预测电梯可能出现的故障或异常情况，并提前采取预防措施，避免事故发生。(2)智能监控与诊断系统建立电梯运行状态的实时监控系统，包括电梯轿厢内部和电梯井道外部的监控摄像头、传感器等设备，实时监测电梯的运行情况，并通过智能诊断系统分析数据，提供故障诊断和处理建议。实时信号监控如图5-1、图5-2所示。图5-1PLC输入信号监控图5-2PLC输出信号监控(3)紧急救援与远程监控系统开发智能紧急救援装置，当电梯发生故障或事故时，能够自动发送报警信号，并提供相对准确的位置信息。同时建立远程监控与指挥系统，实时监测电梯运行状态，远程控制电梯救援操作，提高救援效率和安全性。实验通过“电梯当前楼层数细化”来判断电梯当前所处的位置，而“电梯当前楼层数细化”的计算则通过程序来实现，将1层与2层之间的楼层细化为1.25层（电梯在1层开始上行时上平层信号消失但下平层信号仍在/电梯在2层开始下行时有了下平层信号却还没有上平层信号的位置）、1.5层（电梯在1层和2层之间但没有上下平层信号的位置）、1.75层（电梯在2层开始下行时下平层信号消失但上平层信号仍在/电梯在1层开始上行时有了上平层信号却还没有下平层信号的位置），方便救援人员定位电梯当前位置。电梯紧急救援相关程序图如图5-3、图5-4、图5-5所示。图5-3电梯紧急救援相关程序图5-4电梯紧急救援相关程序图图5-5电梯紧急救援相关程序图智能安全门系统设计智能安全门系统，通过高精度传感器和智能控制算法，实现电梯门口的安全监控和控制，避免乘客夹伤事故的发生。当电梯停梯时，在未超重且电梯内部有乘客的情况下连续七次开关门后，使电梯强制保持开门状态。(5)数据驱动的安全管理利用大数据和数据分析技术，建立电梯运行数据的数据库和分析平台，实现对电梯运行状态的全面监测和管理，及时发现问题并采取措施解决。人机交互与用户体验设计人性化的用户界面和交互方式，提高乘客对电梯安全的感知和信任，增强乘客的安全意识和行为规范。人机交互界面通过WinCC实现，WinCC界面分别显示电梯运行方向、电梯当前楼层、电梯轿厢门开关状态以及电梯当前载重量，管理员可以在后台监查电梯实时状态，在检测到故障信号后，及时排查问题。人机交互界面显示图如图5-6所示。图5-6电梯人机交互界面显示图智能化维护与保养系统开发智能化的维护与保养系统，通过远程监测和预测性维护技术，实现对电梯设备的定期检修和保养，提高电梯设备的可靠性和使用寿命。6仿真验证在六部十层的电梯模型中，以总人数500人且有早晚高峰的工程进行模拟载客，仿真时间共35分钟，前15分钟为早高峰时段，后10分钟为晚高峰时段，中间时段乘客较少且分布平均，以不同调度算法在同一工程模型中进行多次仿真实验，取其实验结果中“运输乘客数量”，“乘客平均候梯时间”，“乘客平均乘梯时间”，“乘客长时间候梯率”的平均值作对比，以此判断不同调度算法的总体性能。实验数据如图6-1、图6-2、图6-3所示。图6-1实验数据1图6-2实验数据2图6-3实验数据3具体实验数据对比如表6-1所示。表6-1实验结果对比调度算法运输乘客数量（人）乘客平均候梯时间（秒）乘客平均乘梯时间（秒）乘客长时间候梯率总和得分分区调度算法43532.3460.120.1873.27最短响应距离调度算法46727.7557.350.1575.66最短响应时间调度算法48925.6355.140.1088.92最短响应时间调度算法在多次仿真中，平均载客489人。乘客平均候梯时间25.63秒，乘客平均乘梯时间55.14秒，乘客长时间候梯率为0.1。各项指标都优于最短路程调度的群控算法和分区调度的群控算法。仿真过程中，在人为加入干扰时，电梯会及时在WinCC界面报警，通过WinCC界面，管理员可以控制电梯是否继续运行或脱离调度，进行停梯检修。7结论与展望实验结果表明，基于时间调度的群控方案在电梯运行中具有显著的优势。该算法不仅能够有效降低乘客的等待时间，还能够适应电梯运行参数随机性变化的情况，实现实时决策的切换，提升了整个系统的运行效率和稳定性。且PLC系统可以实时监测电梯运行中的各种参数，并对可能存在的故障进行快速诊断。通过WINCC监控画面，管理员可以及时发现电梯运行中的异常情况，如电机过载、门系统故障等，从而及时采取相应的措施，确保乘客的安全。在研究过程中主要进行了以下几个方面的工作：（1）了解电梯的起源和发展历程，加深了对电梯运行过程和控制系统的认识，并掌握了西门子S7-1200系列PLC在电梯控制系统中的运用原理。（2）介绍了电梯PLC控制系统的硬件设计，包括电梯的电动机、传感器、开关门系统等，并简要说明了各部分的工作原理。（3）重点研究了控制系统的软件设计，使用西门子S7-1200系列PLC对输入和输出变量进行了定义和分配，根据主程序流程图和电梯的基本功能，以模块化编程思想设计了“上下行”、“高低速”、“初始化”等九个相互关联的梯形图程序。（4）利用ElevatorSimulationPro和WinCC对电梯运行时的模拟工程和可能发生的故障情况进行了仿真。仿真结果表明，设计的梯形图程序正确，符合电梯实际的运行规律。虽然PLC的电梯控制系统设计在电梯安全性方面具有部分提升，不过使用PLC技术来实现它的投入的成本较高，这会限制该系统在一些中小型建筑物中的推广应用。且该系统无法实现完全的自动化控制，在部分问题的处理方面，仍然需要管理员的决策。展望未来，基于PLC的电梯控制系统在提升安全性方面还有进一步的发展空间。随着物联网和人工智能技术的不断发展，可以将更多智能化的功能集成到PLC系统中，如人流监测、远程控制、自动化维护等，进一步提高电梯的安全性和便捷性。同时，还可以加强系统的数据分析和预测能力，通过大数据技术对电梯运行数据进行分析，及时发现潜在的安全隐患，并采取相应的预防措施，从而进一步提高电梯的安全性和可靠性。参考文献邹忠高.PLC变频节能在电气自动化设备中的应用探讨[J].中国设备工程,2023,(21):229-230.刘旭.基于PLC和模糊控制的电梯智能控制系统研究[J].特种设备安全技术,2023,(05):30-33.张洪成,张永林,潘薇等.基于图像的电梯群控系统优化调度的研究[J].计算机应用与软件,2023,40(10):185-190.李聪林,王琪冰,陆佳炜等.基于数字孪生的电梯乘客异常行为建模与识别方法[J].计算机工程与应用,2023,59(19):274-284.杨昊航.基于PLC的智能电梯控制系统设计[D].吉林建筑大学,2023.林捷晖.电梯节能技术探讨[J].科技创新与应用,2023,13(25):159-162.DOI:10.19981/j.CN23-1581/G3.2023.25.039蒋周柳,梁圣.基于PLC变频技术的电梯节能控制系统[J].自动化应用,2022,(03):33-35+39.DOI:10.19769/j.zdhy.2022.03.011王渊蛟,袁景峰.电梯故障检测与节能优化探究[J].中国设备工程,2023,(15):157-159.陈志民.电梯运行安全在线监控系统的设计与实现[D].杭州电子科技大学,2022.DOI:10.27075/ki.ghzdc.2022.001144宋鹤翔.基于模糊控制的智能电梯群控系统研究[D].华北电力大学,2021.DOI:10.27139/ki.ghbdu.2021