電梯微機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行原理

摘要：隨著社會的進(jìn)步，建筑業(yè)、工業(yè)、科技、通訊和計算機(jī)等方面的發(fā)展，高樓大廈如雨后春筍般拔地而起，引領(lǐng)著電梯行業(yè)飛速前進(jìn)。電梯作為生產(chǎn)和生活中的運(yùn)載工具，使用已十分普遍，且以各種各樣的形式存在，方便生活，服務(wù)大眾。文章主要介紹了電梯微機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行原理，讓更多的人了解電梯，在電梯非正常運(yùn)行時，能夠解決一般故障問題。

關(guān)鍵詞：電梯微機(jī)；控制系統(tǒng)；運(yùn)行原理；變頻器

中圖分類號：TH703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）32-0064-02

電梯是機(jī)電合一的大型復(fù)雜產(chǎn)品，機(jī)械部分相當(dāng)于人的軀體，電氣部分相當(dāng)于人的神經(jīng)。機(jī)與電的高度合一，使電梯成了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的綜合產(chǎn)品，尤其是計算機(jī)和電力電子的發(fā)展引領(lǐng)著電梯的成就，促使電梯的控制系統(tǒng)發(fā)生翻天覆地的變化。從早期的繼電器—接觸器控制系統(tǒng)，雖然所有控制功能及信號處理均由硬件實現(xiàn)，線路直觀，易于理解和掌握，保養(yǎng)維修無需較高的技術(shù)和特殊的工具，但是系統(tǒng)觸點(diǎn)繁多，接線復(fù)雜，難以實現(xiàn)較復(fù)雜的控制功能，故障率較高，噪音大，保養(yǎng)維修工作量大；到可編程控制器（PLC）控制系統(tǒng)，它是一種專用于工業(yè)自動化控制的，以CPU作為字處理器，實現(xiàn)通道的運(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲，另還有布爾處理器，進(jìn)行點(diǎn)運(yùn)算與控制，這樣PLC就具有了可靠性高、易操作、靈活性強(qiáng)、編程簡單的特點(diǎn)，但其并行通訊，外圍線路多且較為復(fù)雜，為安裝和維護(hù)帶來不便，且在高層或超高層建筑中，要增加PLC的輸入輸出端口，成本更高，線路更復(fù)雜；再到現(xiàn)在的微機(jī)控制系統(tǒng)，通過程序存儲器中的程序來完成控制運(yùn)行，具有更靈活的算術(shù)和邏輯運(yùn)算功能以及很強(qiáng)的通訊和可擴(kuò)展功能，可實現(xiàn)更完善的自動控制，對于不同功能的電梯控制系統(tǒng)，只要改變程序存儲器中的指令即可，無需變更或增減硬件系統(tǒng)的元件或布線，這樣使整個系統(tǒng)的體積減小，可靠性高，使用壽命延長，還簡化了安裝調(diào)試和維護(hù)維修的工作量，整個電梯的運(yùn)行安全可靠、成本低。

現(xiàn)在電梯控制系統(tǒng)都以微機(jī)控制主板與交流變壓變頻調(diào)速器（VVVF）為主流進(jìn)行演變，現(xiàn)有的32位微機(jī)控制主板、64位微機(jī)控制主板、VVVF和一體化驅(qū)動控制器，都是用微機(jī)控制主板來控制電梯的運(yùn)行，以變壓變頻技術(shù)來實現(xiàn)曳引機(jī)的驅(qū)動。具體的微機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行原理圖如圖1

所示：

圖1 微機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行原理圖

1 電梯微機(jī)控制部分——主板

主板是電梯的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，它包括輸入部分、輸出部分、通訊部分和檢測部分。

1.1 輸入部分

它是控制的必要前提，也是信號的收集者，它包括運(yùn)行信號輸入、編碼器分頻信號輸入、井道信號輸入和轎內(nèi)信號輸入等。運(yùn)行信號輸入反映的是電梯運(yùn)行的指令，只要電梯能正常運(yùn)行，輸入指令都能得到保存，直至運(yùn)行到目的地，輸入指令才消除，但在控制柜檢修和轎內(nèi)信號控制的情況下，只能按其指令運(yùn)行，而不能響應(yīng)運(yùn)行信號的輸入。編碼器分頻信號輸入是將變頻器中設(shè)置好的編碼器分頻控制信號輸入到主板中，主板根據(jù)此分頻信號和運(yùn)行指令來控制電梯的速度，不同的分頻信號對應(yīng)著不同的電梯速度。井道信號輸入是電梯安全信號的輸入，是電梯運(yùn)行的首要條件，其大部分都是安全部件，只有安全部件全都正常了，主板才沒有故障，電梯才能安全運(yùn)行，安全部件的開關(guān)不能被短接，如果被短接，主板就沒有故障指示，在運(yùn)行中的電梯發(fā)生異常時，安全開關(guān)動作與否不能斷開安全回路，電梯異常情況不能終止，易造成事故發(fā)生。轎內(nèi)信號是將轎廂的運(yùn)行狀態(tài)和所在的位置輸入給主板，讓主板給出指令如何運(yùn)行，方便轎內(nèi)人員操作電梯。

1.2 輸出部分

輸出部分直接與硬件相連，控制硬件，是指令的發(fā)出者，它包含方向、速度控制信號和繼電器、接觸器控制輸出。方向、速度控制信號是根據(jù)運(yùn)行信號的輸入來作出的命令，輸送給變頻器，以控制曳引機(jī)的運(yùn)行，使電梯運(yùn)行時有較好的舒適感。繼電器、接觸器控制輸出控制電梯和其他部件的運(yùn)行與停止，通過它們可以實現(xiàn)不同電壓的轉(zhuǎn)換控制，同時由于繼電器和接觸器的觸點(diǎn)較多，可以實現(xiàn)同一信號的多點(diǎn)在不同狀態(tài)的控制等。

1.3 通訊部分

通訊部分即人機(jī)交換部分，是電梯的聯(lián)絡(luò)網(wǎng)，是人與電梯溝通的橋梁，通過它乘客能正常地乘坐電梯上下樓層，否則乘客不能進(jìn)入電梯。通訊部分涵蓋轎廂通訊和外呼通訊，轎廂通訊是將轎廂中的運(yùn)行指令傳送給主板來控制電梯的運(yùn)行，即乘客在轎廂內(nèi)選擇自己需要到達(dá)的樓層，通過通訊系統(tǒng)傳輸?shù)街靼蹇刂齐娞葸\(yùn)行，同時轎廂內(nèi)還顯示電梯當(dāng)前所在的樓層和電梯的運(yùn)行狀態(tài)，讓乘客對電梯的狀態(tài)一目了然；外呼通訊，通過外呼的上下行按鈕與主板聯(lián)系，能夠?qū)崿F(xiàn)對電梯的呼喚，同時顯示電梯上下運(yùn)行的箭頭和當(dāng)前運(yùn)行在所在樓層，讓乘客對電梯的信息做到心中有數(shù)。

1.4 檢測部分

檢測部分是電梯的監(jiān)視器，對電梯的所有部件進(jìn)行檢測，并將檢測到的信號傳輸給主板確認(rèn)其運(yùn)行狀態(tài)，且發(fā)出精準(zhǔn)的控制指令。它包括安全回路檢測、門鎖回路檢測、運(yùn)行接觸器檢測、抱閘接觸器檢測、開門到位繼電器檢測和關(guān)門到位繼電器檢測，它們都在不同的檢測狀態(tài)和不同的檢測時段。在停止?fàn)顟B(tài)，開門到位繼電器只能檢測開門狀態(tài)，若開門不到位，電梯會檢測出現(xiàn)故障；關(guān)門到位繼電器只能檢測關(guān)門狀態(tài)，若關(guān)門不到位，電梯不能運(yùn)行；安全回路檢測、門鎖回路檢測、運(yùn)行接觸器檢測和抱閘接觸器檢測，都在啟動時和運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行檢測，且在啟動時的檢測具有時序，只有完成時序，電梯才能夠安全運(yùn)行，否則電梯出現(xiàn)故障。

2 電梯的驅(qū)動部分——變頻器

變頻器的主要功能是將輸入的電壓通過改變電壓的頻率達(dá)到改變電壓的目的，即VVVF。由于曳引機(jī)直接啟動電流較大，對曳引機(jī)的線圈易造成損壞，減少曳引機(jī)的使用壽命，同時電梯的啟停頻率非常高，因此對電梯的啟動有相當(dāng)高的要求，這樣變頻器就能完成，具體的變頻器工作運(yùn)行原理見圖1。它是將輸入的動力電源，在主板給的方向、速度控制信號作用下，通過自身的變壓變頻作用，將調(diào)壓后的電壓在主板的作用下，通過接觸器使曳引機(jī)得到工作，曳引機(jī)再將通過編碼器檢測到的速度反饋給變頻器，以達(dá)到控制曳引機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的目的，然后變頻器將其運(yùn)行、故障信號傳送給主板，讓主板檢測其運(yùn)行情況，控制電梯的運(yùn)行。這樣主板、變頻器和曳引機(jī)就組成了完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)，能根據(jù)命令運(yùn)行，也能根據(jù)其檢測情況自身調(diào)節(jié)，形成穩(wěn)定的控制系統(tǒng)。

3 結(jié)語

電梯結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制系統(tǒng)繁瑣，本文簡單地闡述了電梯微機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行原理，需詳細(xì)的原理還要了解專業(yè)的電梯控制技術(shù)書冊。時代在進(jìn)步，技術(shù)在更新，電梯控制系統(tǒng)也在不斷地改進(jìn)，希望在電梯領(lǐng)域的朋友們，相互交流心得，互相促進(jìn)，共同進(jìn)步，共創(chuàng)電梯輝煌！

參考文獻(xiàn)

[1] 葉安麗.電梯控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[2] 朱堅兒，王為民.電梯控制及維護(hù)技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.

作者簡介：馮小鐘（1987—），男，四川南充人，凱斯博電梯有限公司電氣工程師，助理工程師，研究方向：電梯控制及運(yùn)行。