電梯教學(xué)實訓(xùn)裝置控制功能優(yōu)化設(shè)計

張學(xué)凱+王成福

摘要：以實際電梯控制系統(tǒng)為依據(jù)，在現(xiàn)有電梯教學(xué)實訓(xùn)裝置功能的基礎(chǔ)上，增加編碼器樓層定位電路、電梯稱重控制電路和電梯應(yīng)急救援裝置，并對控制程序進行優(yōu)化設(shè)計，以滿足電梯維修與保養(yǎng)技術(shù)技能人才的培養(yǎng)需要。

關(guān)鍵詞：電梯教學(xué)；實訓(xùn)裝置；程序設(shè)計

針對現(xiàn)有電梯教學(xué)實訓(xùn)裝置普遍以行程開關(guān)作為樓層定位，控制功能相對簡化，電氣控制與實際電梯系統(tǒng)偏離較遠(yuǎn)，所進行的編程訓(xùn)練內(nèi)容相對較少，導(dǎo)致學(xué)生技能訓(xùn)練無法滿足電梯安裝、維修與保養(yǎng)要求等問題，我們以四層電梯控制系統(tǒng)為依據(jù)，增加編碼器樓層定位電路、稱重控制電路、應(yīng)急救援裝置，對原有的控制程序進行優(yōu)化設(shè)計，使模擬實訓(xùn)操作更加接近實際電梯的控制要求。

一、硬件電路的功能擴展

1.旋轉(zhuǎn)編碼器樓層定位電路。（1）編碼器的安裝方法。將旋轉(zhuǎn)編碼器直接安裝在曳引機輸出軸的軸端上，編碼器隨曳引機轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，這樣就可以從旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖輸出端獲得與電動機轉(zhuǎn)速成正比的脈沖信號，一是供變頻器反饋轉(zhuǎn)速，二是供電梯計算樓層之間的脈沖距離。（2）編碼器與控制系統(tǒng)的連接。對于只有A、B相兩相脈沖輸出的增量型編碼器，它有四條引線，其中兩條是脈沖輸出線，與PLC的高速計數(shù)端相連，一條是COM端線，一條是電源線，與電源的正極和負(fù)極相連。對于絕對型編碼器，它直接輸出脈沖個數(shù)的數(shù)字量，其信號輸出方式有并行輸出、串行輸出、總線輸出、變送為標(biāo)準(zhǔn)信號輸出等。

2.稱重控制電路。稱重控制電路由稱重傳感器和控制儀兩部分組成。稱重傳感器將重量信號轉(zhuǎn)換成電信號傳送給控制儀，由控制儀進行運算處理，完成電梯稱重。當(dāng)電梯轎廂內(nèi)重量變化時，控制儀根據(jù)要求可以輸出多組繼電器觸點信號，如0～10mA電流信號、0～10V或-10V～+10V電壓信號，超載時控制儀發(fā)出聲光報警信號，為電梯稱重及啟動提供精確的數(shù)據(jù)。

3.應(yīng)急救援裝置。當(dāng)電梯供電中斷（如停電、缺相等），或電梯自身出現(xiàn)軟故障（非電梯安全回路或門鎖回路故障），應(yīng)急救援裝置將自動投入應(yīng)急救援，將電梯轎廂慢速運行到就近層站停靠，打開轎門和廳門，放出受困的乘客。電梯應(yīng)急救援功能是電梯維修技術(shù)人員必須掌握的重要技能之一，因此電梯教學(xué)的實訓(xùn)裝置有必要設(shè)計應(yīng)急救援裝置。

二、軟件優(yōu)化設(shè)計

根據(jù)四層電梯的控制要求，進行控制程序的優(yōu)化設(shè)計，與原實訓(xùn)裝置功能相同部分的程序不做改動。

1.編碼器樓層定位程序。編碼器樓層定位程序根據(jù)輸入脈沖數(shù)計算電梯位置與運行速度的程序。在電梯運行前通過現(xiàn)場調(diào)試，將信號，如換速點位置、平層點位置、制動停車點位置等所對應(yīng)的脈沖數(shù)，分別存入相應(yīng)的內(nèi)存單元。在電梯運行過程中，通過旋轉(zhuǎn)編碼器檢測，使用軟件實時計算以下信號：電梯所在樓層位置、換速點位置、平層點位置，從而進行樓層計數(shù)，發(fā)出換速信號和平層信號，再通過變頻器實現(xiàn)換速、樓層定位以及廂門廳門的開關(guān)控制等。

2.稱重控制程序。稱重控制程序首先讀取壓力傳感器的載重信號，然后進行A/D轉(zhuǎn)換，并與內(nèi)存中的額定載重量進行比較。當(dāng)轎廂內(nèi)的重量達(dá)到或超過額定載重量（設(shè)定值）的95%時，輸出滿載信號，顯示電梯滿載，不再響應(yīng)呼梯信號；當(dāng)轎廂內(nèi)的重量達(dá)到或超過額定載重量（設(shè)定值）的102%時，控制超載繼電器動作，顯示超載信號，不能關(guān)閉廂門與廳門，直至退出超載狀態(tài)為止，以確保電梯安全可靠運行。

3.應(yīng)急救援程序。應(yīng)急救援程序首先判斷是聯(lián)機方式還是脫機方式，并進行分別處理。在脫機方式下，不使用應(yīng)急救援功能。在聯(lián)機方式下，當(dāng)外加電源正常時，硬件電路自動對蓄電池進行充電控制，并且用LED顯示快充、慢充、充電完成等狀態(tài)。當(dāng)外加電源斷電或缺相，以及電梯控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，應(yīng)急救援程序接管電梯的全部控制權(quán)，啟動逆變電路工作，將蓄電池的直流電壓逆變成三相交流電壓，向電梯供電，使電梯繼續(xù)保持慢速運行5～30分鐘，直至運行到最近的平層位置，開門使乘客安全撤離。在救援過程中，即使外加電源恢復(fù)正常供電，也不會影響應(yīng)急救援裝置的正常救援工作，直到救援工作結(jié)束后再恢復(fù)正常的電梯運行。為了避免外界干擾，當(dāng)外加電源發(fā)生故障時間少于3秒或者控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時間少于裝置設(shè)定時間時，應(yīng)急救援程序不響應(yīng)救援工作，確保電梯優(yōu)先運行。

三、結(jié)語

根據(jù)四層電梯的控制要求，結(jié)合現(xiàn)有電梯教學(xué)實訓(xùn)裝置的功能特點，我們在硬件上增加了編碼器樓層定位電路、稱重控制電路和應(yīng)急救援電路等，并在對原有控制程序所實現(xiàn)的功能保持不變的基礎(chǔ)上，增加編碼器樓層定位程序、電子稱重處理程序以及應(yīng)急處理程序，使電梯教學(xué)實訓(xùn)裝置的功能更加接近電梯的實際控制要求，讓學(xué)生更好地掌握電梯的工作原理與維修技能。

參考文獻(xiàn)：

[1]王成福.基于Q系列PLC的電梯教學(xué)實訓(xùn)裝置設(shè)計[J].工業(yè)和信息化教育，2015（12）：62-68.

[2]丁鑌.PLC控制四層電梯教學(xué)模型的設(shè)計[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2010（4）：33-35.