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PLC实现电梯防坠保护完整方案(辅助安全级)

️  最重要的安全声明
本方案是PLC层面的辅助防坠监控和保护,绝对不能替代电梯强制要求的机械安全装置(限速器、安全钳、缓冲器、安全回路等)。符合GB 7588电梯安全规范的机械安全系统才是防坠的核心,PLC仅作为冗余补充保护,不能单独作为防坠手段使用。
乘客电梯必须使用安全认证的安全PLC(如西门子F系列、ABB安全PLC),普通PLC仅可用于货梯、杂物梯的辅助防护。

一、PLC防坠的核心实现原理

PLC不直接阻止坠梯,而是通过多信号冗余判定实时检测轿厢是否发生意外坠落/溜车,一旦判定异常,立刻触发三个层级的保护:
强制闭合曳引机抱闸
切断主回路电源
触发安全钳动作(如果是电气触发式安全钳)

同时输出报警信号,锁定故障,必须人工复位才能恢复。

核心判定逻辑(满足任意一条即判定为坠梯/溜车)

判定条件
触发阈值
说明
1. 无运行指令异常移动
无运行指令时,轿厢移动超过50mm
防止停层时溜车
2. 超速运行
实际速度超过额定速度1.2倍,持续100ms以上
防止运行中失控下坠
3. 抱闸闭合后异常移动
抱闸反馈已经闭合,轿厢移动超过30mm
防止抱闸失效溜车
4. 安全回路断开
安全回路任意节点断开
安全回路触发时同步执行保护

二、硬件配置和IO点分配

以最常用的三菱FX3U系列PLC为例,需要额外配置高速计数模块接编码器:

输入点(X)

IO点
信号名称
信号类型
说明
X0
编码器A相
NPN
轿厢位置/速度检测,接高速计数
X1
编码器B相
NPN

X2
限速器超速信号
常闭
机械限速器触发信号
X3
安全钳动作反馈
常闭
安全钳已经触发的反馈
X4
抱闸闭合反馈
常闭
曳引机抱闸已经闭合的信号
X5
电梯运行指令
常开
电梯正在执行上行/下行指令
X6
上极限开关
常闭

X7
下极限开关
常闭

X10
故障复位按钮
常开
人工复位故障

输出点(Y)

IO点
信号名称
说明
Y0
强制抱闸闭合
触发后立刻闭合曳引机抱闸
Y1
切断主回路电源
触发后断开变频器/曳引机主电源
Y2
安全钳触发输出
电气式安全钳触发信号
Y3
声光报警输出
现场报警灯/警铃
Y4
故障信号给上位机
通知中控/物业

关键设计:所有安全输入信号全部用常闭触点,断线即触发保护,避免断线失效。

三、详细实现步骤

步骤1:硬件接线和安全回路确认

编码器安装在曳引机主轴上,确保1圈脉冲数≥1000,精度足够检测微小移动
所有安全信号全部接常闭,接线完成后先测试断线是否会触发报警
确认机械安全回路(限速器、安全钳、限位)正常工作后,再接PLC的保护回路

步骤2:PLC参数配置

高速计数器设置:C251作为双相高速计数器,对应X0/X1,计数模式设为AB相
速度换算:根据编码器脉冲数和曳引比,计算出1mm对应的脉冲数,比如1mm=10个脉冲
额定速度换算:比如额定速度1m/s=1000mm/s,1.2倍超速阈值就是1200mm/s

步骤3:分级测试

静态测试
:电梯停在平层,手动推轿厢模拟溜车,看PLC是否触发保护
空载测试
:井道最低层,空载电梯,手动断开抱闸模拟溜车,测试保护是否正常触发
带载测试
:加额定载荷测试,确认不会误触发、也不会漏触发
干扰测试
:变频器运行时测试,确认编码器没有干扰导致误判

四、关键设计说明(避免误触发/漏触发)

1. 冗余判定逻辑

绝对不能只靠单个信号判定坠梯,必须多信号冗余:
所有判定都加了延时防抖(50-100ms),避免干扰导致的误触发
速度信号和位置信号交叉验证,不会因为编码器单个脉冲错误触发

2. 常闭信号设计

所有安全输入全部用常闭触点:
断线、接触不良都会直接触发保护,不会出现"信号断了还不知道"的情况
符合安全系统的"失效安全"原则:任何失效都导向安全状态

3. 触发后自锁

一旦触发保护,必须人工手动复位才能恢复,绝对不能自动复位,避免故障反复出现。

五、测试和使用注意事项

测试必须有防护
:所有测试都要在井道最低层进行,下方放缓冲垫,绝对不能一开始就载人测试
机械安全优先
:每次触发保护后,先检查机械安全装置是否正常,再检查PLC逻辑
定期测试
:每个月手动测试一次保护逻辑,确保没有因为接线松动、编码器干扰导致失效
符合规范
:最终方案必须符合当地电梯安全规范,经过电梯检验机构验收合格才能投入使用

常见坑避坑指南

不要只用编码器一个信号判定:编码器被干扰、断线都会导致误判,必须配合抱闸反馈、运行指令等信号
不要不加延时防抖:变频器启动、电梯启停的瞬间冲击很容易导致误触发,必须加50-100ms的防抖
不要用常开触点接安全信号:常开触点断线了你根本不知道,出事了也不会触发,必须用常闭
不要用普通PLC做乘客电梯的主安全保护:乘客电梯必须用认证的安全PLC和安全回路

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