华信精工电梯（佛山）有限公司
摘要：随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，交流变频调速技术已经进入一个崭新的时代，其应用越来越广。而电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具，与人们的生活紧密相关，随着人们对其要求的提高，电梯得到了快速发展，其拖动技术已经发展到了调频调压调速，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制。
关键词：电梯控制；可编程序控制器；PLC控制系统
引用：
电梯是一种垂直起重运输设备，又是比较复杂的机电一体化的大型工业产品，它既有完善的机械专用构造，又有复杂的电气控制系统。电梯的材质由黑白到彩色，样式由直式到斜式，在操纵控制方面更是步步出新――手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等，多台电梯还出现了并联控制，智能群控；双层轿箱电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势，变速式自动人行道扶梯大大节省了行人的时间；不同外形的扇形、三角形、半棱形、圆形观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。展望未来电梯发展的方向，将朝着电梯群控系统将更加智能化、超高速电梯速度越来越高、蓝牙技术在电梯上广泛应用、绿色电梯将普及等方面发展。
一、电梯的定义与简介
1.1 电梯的定义。
一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯。服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15°的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。习惯上不论其驱动方式如何，将电梯作为建筑物内垂直交通运输工具的总称。
1.2 电梯的组成。
（1）曳引系统：主要功能是输出与传递动力，使电梯运行。曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。
（2）导向系统：主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。导向系统主要由导轨，导靴和导轨架组成。
（3）轿厢：是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的工作部分。轿厢由轿厢架和轿厢体组成。
（4）门系统：主要功能是封住层站入口和轿厢入口。门系统由轿厢门，层门，开门机，门锁装置组成。
（5）重量平衡系统：主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内，保证电梯的曳引传动正常。系统主要由对重和重量补偿装置组成。
（6）电力拖动系统：功能是提供动力，实行电梯速度控制。电力拖动系统由曳引电动机，供电系统，速度反馈装置，电动机调速装置等组成。
（7）电气控制系统：主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制。电气控制系统主要由操纵装置，位置显示装置，控制屏（柜），平层装置，选层器等组成。
（8）安全保护系统：保证电梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故发生。由限速器，安全钳，缓冲器，端站保护装置组成。
1.3 电梯主要参数。
主参数指额定载荷和额定速度。
额定载荷Q（Kg）是制造电梯所依据的载荷或卖方保证正常运行的载荷。
额定速度v（m/s）是制造电梯所依据的并由卖方保证正常运动的轿厢速度。
1.4 电梯的工作原理。
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曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中偏斜或摆动。常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。轿厢是运载乘客或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。补偿装置用来补偿曳引绳运动中的张力和重量变化，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。安全装置保证电梯运行安全。
二、电梯控制系统构成
2.1 电梯控制系统。
主要由轿箱内指令电路、门厅呼叫电路、主拖动电机电路、开关门电路、档层显示电路、按钮记忆灯电路、楼层检测与平层检测传感器及PLC电路等组成的。
2.2 电梯控制系统的硬件结构。包括按钮编码输入电路、楼层传感器检测电路、发光二极管记忆灯电路、PWM控制直流电机无线调速电路、轿箱开关电路、楼层显示电路及一些其他辅助电路等。为减少PLC输入输出点数，采用编码的方式将31个呼叫及指层按钮编码五位二进制码输入PLC。
三、PLC电梯控制系统特点
目前来看，电梯控制系统有两种控制方式。一种控制方式是PLC电梯控制系统，一种控制方式是微型计算机控制系统。文中主要对PLC控制系统进行相应研究。PLC控制系统在实际应用过程中，其可靠性较高。正常情况下，PLC控制系统能保证电梯无故障的时间为五万小时，同时PLC环境适应性也比较强，其能在复杂的工业环境下进行相应工作；其编程也比较简单，其编程语言是梯形图语言，这种语言摒弃了原有计算机编程语言表达式，以继电器梯形图为基础，来编程相应语言和模块化软件结构。这种编程的优势是能使用户程序编制更加清晰、直观、灵活、且易学、易用，也不容易出现错误；电梯控制系统体积小、结构紧凑、安装、维修方便。PLC的体积较小、重量较轻，便于安装。正常情况下，其会通过PLC进行自动诊断、故障报警，以实现电梯功能。PLC控制系统可编程控制器在实际应用过程中，不仅能充分利用微处理器以满足工业领域实时控制要求，同时也便于对维修人员根据已有专业知识和技能进行相应维修服务。
四、硬件设计
4．1电机调速系统
电梯电机调速系统的主要作用在于实现电梯的启动加速和制动过程中的平稳性，只有平稳的启动和制动才不会使乘客感觉不适。依据所选用的VS一616G5变频器，利用设计资料中给定的参数，同时调节加速时间和s曲线的加速时间，制动曲线的调整方法与此相同。
4．2电梯控制系统
由前文的硬件选型可见，本文所阐述的电梯控制系统实际上是基于VS一616G5变频器~HFX2N一80MR的PLC电梯控制系统，组成部分主要包括：可编程控制器PLC、门电机、拽引电机、变频器等。其工作流程为：利用适量控制变频器实现调速部分的控制，拽引电机的转速测定由光电编码器来完成，通过上述两类转速的测定构成闭环控制。电梯控制系统的逻辑控制则交由PLC完成，有PLC实现对电梯使用过程中的楼层指令、电机转速、轿厢所在位置等的逻辑运算，并实现对调速系统的实时控制。
五、软件设计
在完成了硬件系统的选型和逻辑结构的安排后，剩下的工作就是利用PLC来实现对系统的逻辑控制，主要是通过编程来实现。本文中设计的电梯系统所选用的PLC型号为三菱公司生产的FX2N系列PLC，利用其中的基本逻辑命令来完成电梯控制的逻辑编程。这样过程中主要是针对输入输出命令、电路块的并联和串联命令和程序结束命令三类。由于源程序代码较为庞杂，在此不详细例举，仅给出程序的执行流程过程：开始一系统初始化一用户输入登记一通过传感器确定电梯系统的状态一判定轿厢门的开关状态和上下行状态一根据不同的状态执行相应的操作。程序设计各阶段的主要注意事项如下：
（1）电梯系统的初始化阶段
这一阶段的关键是在程序代码中明确电梯系统逻辑线的初始化定义，并初始化PLC存储器的初始值，按逻辑类型，选取“0”或“1”来表示状态。这一阶段的程序设计中还需明确系统的启动、主控失效和程序终止的逻辑判断结构。
（2）输入阶段
在电梯系统的实际运行过程中，电梯系统所接收的输入都是来自于用户，接收永固输入的场合可能在电梯轿厢内，也可能在门厅。因此需要对这两类不同的输入用不同的逻辑圈完成命令接收和命令执行。
（3）系统状态测定阶段
在这一阶段的程序设计关键是要避免系统中出现控制上的逻辑错误，如电梯在运行中就禁止开门、拽引电机的转向状态和电梯的运行方向是否搭配、复位开关和门铃的组合是否符合逻辑等。这些实际运行运行数据都由程序记录并交由存储器进行综合处理。
（4）轿厢门开关状态判断
电梯轿厢门的开关状态是通过调用相应的程序段来实现的，关键是要正确处理电梯的开关门状态程序和电梯轿厢的是否运行启动是否符合逻辑。只要是电梯处于关门或开门状态，轿厢就不允许移动。此外还应考虑到关门受阻的情况，此时应加入判断程序，判断电梯是选择开门还是转入故障状态。
（5）电梯是否空闲判断
电梯是否空闲的判断是通过选层按钮被按下的状态判定来实现的。程序中需明确各楼层按钮的逻辑状态来判断电梯系统的运行状态。
结束语：
分别描述了电梯控制系统的构成及工作原理，以及用PLC对电梯控制的整体思路。通过电梯控制系统的现场应用，该系统只需要稍加改进即可应用于更高性能要求的电梯中。这一切都表明PLC不仅可以满足电梯对高可靠性的实际需求，而且在控制水平和性能完全可以替代进口的同类产品，并将突破电梯领域应用到更为广泛的行业，未来前景将更为广阔。
参考文献：
[1] 孟雷.基于PLC的电梯模型控制系统及组态监控设计2016.8
[2] 梁丽秀.基于PLC的电梯控制系统设计2017.6
[3] 金海 .基于PLC的四层电梯控制系统的设计 2017.11
论文作者:许杰东
论文发表刊物:《防护工程》2019年第7期
论文发表时间:2019/7/8
标签：电梯论文; 控制系统论文; 系统论文; 逻辑论文; 电路论文; 状态论文; 载荷论文; 《防护工程》2019年第7期论文;