淺談PLC電梯系統(tǒng)的機(jī)電一體化技術(shù)

張華明　佟非

摘 要：PLC是集自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置，具有較好的可編程性和抗干擾性。它既可以用于傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品的一體化改造，又可以應(yīng)用于進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程控制。就PLC在電梯控制系統(tǒng)的應(yīng)用而言，它可以在盡量減少硬件改動(dòng)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)較為穩(wěn)定的使驅(qū)動(dòng)設(shè)備及相關(guān)裝置實(shí)現(xiàn)電流、位移和速度方面的全面控制。為電梯的精細(xì)化控制提供了技術(shù)支持與改進(jìn)空間。

關(guān)鍵詞：PLC電梯系統(tǒng)；電梯技術(shù)；一體化技術(shù)；控制系統(tǒng)

PLC是集自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置，具有較好的可編程性和抗干擾性。它既可以用于傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品的一體化改造，又可以應(yīng)用于進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程控制。[1]就PLC在電梯控制系統(tǒng)的應(yīng)用而言，它可以在盡量減少硬件改動(dòng)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)較為穩(wěn)定的使驅(qū)動(dòng)設(shè)備及相關(guān)裝置實(shí)現(xiàn)電流、位移和速度方面的全面控制。接下來(lái)，文章從電梯的電氣控制系統(tǒng)和PLC電梯系統(tǒng)的一體化技術(shù)等方面來(lái)對(duì)其進(jìn)行介紹與分析。

1 電梯的電氣控制系統(tǒng)

1.1 電梯系統(tǒng)中的升降機(jī)械裝置組

在電梯系統(tǒng)中，電梯轎廂連接的鋼絲繩通過(guò)一系列靜、動(dòng)滑輪組，曳引輪與對(duì)重相連接，并分布于曳引輪的兩側(cè)，通過(guò)輪與鋼絲繩間的摩擦力進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)。按其功能不同可以分為：導(dǎo)向系統(tǒng)、曳引系統(tǒng)、轎廂門(mén)系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)、引導(dǎo)系統(tǒng)等子系統(tǒng)以及機(jī)械安全保護(hù)裝置系統(tǒng)。

1.2 電梯系統(tǒng)的電氣裝置組

目前市面上的電梯大多數(shù)是電力驅(qū)動(dòng)牽引繩牽引結(jié)構(gòu)的電梯。其電氣裝置主要由控制柜、曳引電動(dòng)機(jī)、門(mén)電機(jī)、減速器、制動(dòng)器及各種限位開(kāi)關(guān)組成。以這種電梯為例，將其電氣控制系統(tǒng)可分為：司機(jī)操作系統(tǒng)、集選控制系統(tǒng)、下行集選、獨(dú)立操作系統(tǒng)、特別樓層優(yōu)選控制系統(tǒng)等分支操作電氣系統(tǒng)。接下來(lái)，就對(duì)這幾項(xiàng)系統(tǒng)分別作以簡(jiǎn)介。

1.2.1 集選控制系統(tǒng)

集選控制系統(tǒng)是將電梯系統(tǒng)中的轎廂內(nèi)指令與電梯外召喚等信號(hào)集中起來(lái)，并進(jìn)行綜合分析處理的高度自動(dòng)控制系統(tǒng)。通過(guò)集選控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)停站延時(shí)自動(dòng)關(guān)門(mén)起動(dòng)運(yùn)行、對(duì)廳外召喚登記、對(duì)同向轎廂運(yùn)行指令逐一應(yīng)答、轎廂運(yùn)行指令等轎廂動(dòng)作的控制。

1.2.2 故障檢測(cè)系統(tǒng)

故障檢測(cè)系統(tǒng)可以將電梯系統(tǒng)的故障記錄儲(chǔ)存在微機(jī)內(nèi)存中，通?？纱嫒?至20條故障信息，同時(shí)系統(tǒng)可以用數(shù)碼代號(hào)來(lái)顯示故障性質(zhì)并對(duì)故障進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)故障數(shù)量達(dá)到一定值時(shí)，使電梯可以停止運(yùn)行，提醒工作人員進(jìn)行檢修。當(dāng)故障排除后，需清除內(nèi)存故障記錄，使電梯安全運(yùn)行。

1.2.3 停電時(shí)緊急操作系統(tǒng)

通過(guò)設(shè)置停電時(shí)緊急操作系統(tǒng)，可以使電梯在電網(wǎng)停電時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟備用電源，并將電梯運(yùn)行到指定樓層后待機(jī)。

2 PLC電梯系統(tǒng)的一體化技術(shù)

2.1 PLC與電梯控制

PLC是一種采用巡回掃描方式進(jìn)行各項(xiàng)任務(wù)分時(shí)處理的專用型計(jì)算機(jī)。通過(guò)PLC對(duì)電梯進(jìn)行控制，需要有一系列的專項(xiàng)控制系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)帶動(dòng)設(shè)備動(dòng)作，屬于無(wú)觸點(diǎn)運(yùn)行，使用次數(shù)沒(méi)有限制。

電梯系統(tǒng)通過(guò)使用PLC編程，可以為編程人員提供較為完整的編程語(yǔ)言來(lái)完善電梯在實(shí)際環(huán)境和操作過(guò)程中的不同要求。PLC 為編程者提供了順序功能、功能塊圖、指令表和結(jié)構(gòu)文本等文本編程語(yǔ)言及梯形圖等圖形編程語(yǔ)言。編程人員可通過(guò)編程軟件Step來(lái)進(jìn)行編程，為電梯系統(tǒng)中相關(guān)的通訊處理器和功能模板的相關(guān)參數(shù)賦值，形成功能強(qiáng)制處理和多處理器模式，進(jìn)行全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊。

2.2 電梯PLC控制方式

使用PLC對(duì)電梯進(jìn)行控制，主要是通過(guò)其輸出輸入的即運(yùn)行狀態(tài)和停止?fàn)顟B(tài)進(jìn)行控制，對(duì)于其運(yùn)行狀態(tài)控制有上行、下行、停車(chē)之分，同時(shí)要兼顧相應(yīng)的指示燈變化控制。為了使輸出指令及時(shí)地響應(yīng)，編出的程序需要不斷的重復(fù)執(zhí)行，直到接到工作狀態(tài)的變化后，進(jìn)行工作狀態(tài)執(zhí)行模式，以適應(yīng)可能隨時(shí)變化的輸入指令。[2]

2.3 PLC電梯系統(tǒng)的控制技術(shù)

PLC可以執(zhí)行多種電梯系統(tǒng)中需要進(jìn)行處理的問(wèn)題，主要有對(duì)電梯指令、召喚的處理，對(duì)選向功能的處理，對(duì)樓層信號(hào)的處理和對(duì)選層功能的處理。文章主要對(duì)其脈沖選層功能的實(shí)現(xiàn)做以簡(jiǎn)述。

2.3.1 脈沖選層功能的脈沖來(lái)源及傳遞

脈沖選層通過(guò)端子的計(jì)數(shù)脈沖線，通過(guò)高速計(jì)數(shù)器，對(duì)井道高度的脈沖計(jì)數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯的位移控制。由于電梯系統(tǒng)的曳動(dòng)系統(tǒng)使用的主要為三相交流電源、變頻器、接觸器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)構(gòu)成，旋轉(zhuǎn)編碼器與電動(dòng)機(jī)同軸連接，隨之產(chǎn)生兩相輸出脈沖。在輸出的脈沖進(jìn)入變頻器后，在軟件程序的識(shí)別下形成速度反饋，從而形成有效的速度閉環(huán)控制。在這個(gè)閉環(huán)中，變頻器可以對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖進(jìn)行分頻，并形成可以同電梯位移及電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)有函數(shù)相關(guān)的脈沖數(shù)，以使PLC的高速計(jì)數(shù)器可以對(duì)其脈沖計(jì)數(shù)，并按照系統(tǒng)要求的不同分別進(jìn)行計(jì)數(shù)，并形成指令的集成與傳輸。

2.3.2 脈沖選層功能的脈沖處理方法

由于電梯系統(tǒng)在動(dòng)作過(guò)程中，輸出的脈沖次數(shù)相當(dāng)多，容易造成計(jì)數(shù)負(fù)荷過(guò)大，計(jì)數(shù)混亂的現(xiàn)象。因此，為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們需要對(duì)輸出的脈沖在進(jìn)入高速計(jì)數(shù)器前進(jìn)行處理，以滿足其正常工作負(fù)荷。通常情況下，高速計(jì)數(shù)器為16位，其響應(yīng)速度一般為5KHz，因此需將輸出的脈沖通過(guò)分頻器控制在這個(gè)頻率范圍內(nèi)，以保證其正常工作。

2.3.3 脈沖選層功能的防亂層技術(shù)

脈沖選層功能的防亂層措施主要體現(xiàn)在采用相對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)電梯從一個(gè)平層點(diǎn)開(kāi)始計(jì)數(shù)到下一個(gè)平層點(diǎn)為止時(shí)，其高速計(jì)數(shù)器隨之復(fù)位。在電梯運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，每經(jīng)過(guò)一平層，其層高對(duì)應(yīng)的脈沖值開(kāi)始減計(jì)數(shù)，直到其高速計(jì)數(shù)器的累計(jì)值與設(shè)定值相同后，發(fā)出中斷信號(hào)，進(jìn)行換速。[3]在此基礎(chǔ)上，為達(dá)到防亂層還需要將編程時(shí)程序中自學(xué)習(xí)的層高脈沖數(shù)同步為累計(jì)層高脈沖數(shù)，并設(shè)置預(yù)警脈沖數(shù)，以使平層開(kāi)門(mén)前層顯對(duì)應(yīng)的累計(jì)層高脈沖數(shù)與實(shí)際運(yùn)行的累計(jì)層高脈沖數(shù)進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)比對(duì)結(jié)果超過(guò)設(shè)置的預(yù)警脈沖數(shù)時(shí)，發(fā)出中斷信號(hào)，并發(fā)出自動(dòng)返回基站的指令，使其自動(dòng)校正層高。

通過(guò)以上對(duì)電梯電氣控制系統(tǒng)、PLC在電梯系統(tǒng)的應(yīng)用及PLC電梯系統(tǒng)的控制技術(shù)的介紹，使人們對(duì)PLC在電梯系統(tǒng)中的應(yīng)用有了更深一步的了解，也使人們看到了這個(gè)方向上更深遠(yuǎn)的發(fā)展。希望可以通過(guò)文章的簡(jiǎn)介，可以為技術(shù)人員提供改進(jìn)方向和研究深度，共同推進(jìn)我國(guó)PLC電梯系統(tǒng)的發(fā)展與進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

[1]張漢達(dá)，王錫仲，朱學(xué)莉.現(xiàn)代電梯控制技術(shù)[M].黑龍江：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版，2001，3.

[2]朱德文，楊禎山，張?bào)蘩?智能控制電梯控制系統(tǒng)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005.

[3]陳金華，等.可編程序控制器（PC）應(yīng)用技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，1995.