試論P(yáng)LC電梯系統(tǒng)的機(jī)電一體化技術(shù)

任洪山

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)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。

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)

近年來新型的工業(yè)自動(dòng)控制一體化技術(shù)得到人們的廣泛關(guān)注，其中PLC頻頻出現(xiàn)在人們的視線中，PLC包括了自動(dòng)化以及計(jì)算、通信技術(shù)為一體，這種技術(shù)不僅編程性良好，更具有抗干擾性的特點(diǎn)，能改造傳統(tǒng)一體化產(chǎn)品，還可以在生產(chǎn)過程中起到控制的作用。PLC不僅可以減少硬件的改動(dòng)，還能對(duì)電流、裝置和驅(qū)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行全面控制，為更多技術(shù)增加了支持與改進(jìn)的空間。

一、PLC電梯系統(tǒng)

1.PLC電梯系統(tǒng)的相關(guān)概述。PLC電梯系統(tǒng)是現(xiàn)階段電梯系統(tǒng)中的重要組成部分，具有體積小、可編程能力強(qiáng)、控制效果好等特點(diǎn)，還能有效規(guī)避各類外界因素的影響。PLC電梯系統(tǒng)中，采用PLC控制，可使電梯的控制能力得到提升，可以對(duì)電梯轎廂的升降、呼救、停止、制動(dòng)等進(jìn)行控制，使電梯的安全系數(shù)得到有效的提升。

2.PLC電梯控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。（1）電梯系統(tǒng)中的升降機(jī)械裝置組，主要是實(shí)現(xiàn)電梯的曳引、導(dǎo)向等功能，使電梯可以完成升降活動(dòng)，主要是負(fù)責(zé)電梯轎廂的上下活動(dòng)。由PLC電梯控制系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行控制，可使電梯的平衡系統(tǒng)、引導(dǎo)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，提高電梯的安全性。（2）電梯系統(tǒng)的電氣裝置組是電梯的重要組成部分，是電梯穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。為了提高電梯系統(tǒng)電氣裝置運(yùn)行的有效性，應(yīng)科學(xué)地對(duì)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用。集選控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯高度的制動(dòng)控制，并根據(jù)停站的位置對(duì)電梯轎廂的開關(guān)門等進(jìn)行控制，并滿足不同停站用戶叫梯的需求，促使電梯的應(yīng)用質(zhì)量得到進(jìn)一步的提升。故障檢測(cè)系統(tǒng)，主要是通過PLC控制中的數(shù)據(jù)采集裝置對(duì)電梯的各項(xiàng)構(gòu)件的運(yùn)行狀況的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行收集，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而明確電梯的故障位置和故障點(diǎn)，由故障排除人員對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的處理，提高電梯運(yùn)行的安全性與可靠性。

二、電梯的電氣控制系統(tǒng)

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)。

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)、門電機(jī)、減速器、制動(dòng)器及各種限位開關(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)。（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，并進(jìn)行綜合分析處理的高度自動(dòng)控制系統(tǒng)。通過集選控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)停站延時(shí)自動(dòng)關(guān)門起動(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。（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。（3）停電時(shí)緊急操作系統(tǒng)。通過設(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)開啟備用電源，并將電梯運(yùn)行到指定樓層后待機(jī)。

三、PLC電梯系統(tǒng)的一體化技術(shù)

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)，通過系統(tǒng)帶動(dòng)設(shè)備動(dòng)作，屬于無觸點(diǎn)運(yùn)行，使用次數(shù)沒有限制。電梯系統(tǒng)通過使用PLC編程，可以為編程人員提供較為完整的編程語言來完善電梯在實(shí)際環(huán)境和操作過程中的不同要求。PLC為編程者提供了順序功能、功能塊圖、指令表和結(jié)構(gòu)文本等文本編程語言及梯形圖等圖形編程語言。編程人員可通過編程軟件Step來進(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.電梯PLC控制方式。使用PLC對(duì)電梯進(jìn)行控制，主要是通過其輸出輸入的即運(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。

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。主要對(duì)其脈沖選層功能的實(shí)現(xiàn)做以簡述。（1）脈沖選層功能的脈沖來源及傳遞。脈沖選層通過端子的計(jì)數(shù)脈沖線，通過高速計(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）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)荷過大，計(jì)數(shù)混亂的現(xiàn)象。因此，為了解決這個(gè)問題，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分頻器控制在這個(gè)頻率范圍內(nèi)，以保證其正常工作。（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)的過程中，每經(jīng)過一平層，其層高對(duì)應(yīng)的脈沖值開始減計(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。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)，以使平層開門前層顯對(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。

總之，為了實(shí)現(xiàn)電梯的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，需要科學(xué)地對(duì)電梯的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，PLC電梯系統(tǒng)，主要是基于PLC控制的電梯系統(tǒng)，通過PLC電梯系統(tǒng)的機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，使PLC控制與電梯形成一個(gè)整體，使電梯的運(yùn)行效率和安全系數(shù)得到全面的提升，規(guī)避安全隱患的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)電梯的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

李向.基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).2017.

[2]張非.淺談PLC電梯系統(tǒng)的機(jī)電一體化技術(shù).2017.

（作者單位：通力電梯有限公司大連分公司）