魏國軍

摘 要：伴隨經(jīng)濟(jì)社會(huì)現(xiàn)代化水平的不斷提升，高層建筑逐漸得到普及化應(yīng)用，也帶動(dòng)了電梯技術(shù)現(xiàn)代化的發(fā)展。城市電梯作為重要的運(yùn)輸工具，在維持城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)方面發(fā)揮著重要的作用。尤其是90年代以來，人們對其質(zhì)量、安全性能的要求也越來越高，因此也需在發(fā)展中不斷完善技術(shù)，基于PLC的電梯控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用極大方便了現(xiàn)在對電梯技術(shù)的需求，保證了我們在電梯系統(tǒng)中的安全穩(wěn)定性運(yùn)行。該文在綜合分析PLC應(yīng)用于電梯控制系統(tǒng)的優(yōu)勢與功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)之上，對于電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行了硬件、軟件設(shè)計(jì)，并對系統(tǒng)做了進(jìn)一步的調(diào)試與仿真。

關(guān)鍵詞：電梯控制系統(tǒng) PLC技術(shù) 設(shè)計(jì)與仿真

中圖分類號：TU85 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）03（b）-0058-03

電梯控制系統(tǒng)的發(fā)展伴隨著現(xiàn)階段我國高層建筑的普及式發(fā)展而來，對于電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也在不斷優(yōu)化、完善，實(shí)現(xiàn)更新?lián)Q代。最初對于電梯系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制的是繼電器組成的順序控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)中暴露的諸如高故障率等問題也促使控制系統(tǒng)的繼續(xù)完善優(yōu)化；微機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展建立在繼電器控制系統(tǒng)之上，雖然在智能控制方面有較強(qiáng)大的功能，但也存在抗干擾性差，系統(tǒng)設(shè)計(jì)較復(fù)雜等問題，限制了微機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用的廣泛性。90年代以來，可編程序控制器（PLC）作為一種基于順序邏輯控制的需要逐漸發(fā)展起來，逐漸廣泛應(yīng)用于現(xiàn)階段的電梯控制系統(tǒng)中。現(xiàn)在PLC技術(shù)的使用極大地方便了電梯系統(tǒng)的安全運(yùn)行。PLC技術(shù)結(jié)合變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代電梯的使用中發(fā)揮了重要的作用。

1 PLC應(yīng)用于電梯控制系統(tǒng)的優(yōu)勢與功能實(shí)現(xiàn)

1.1 PLC技術(shù)概述

可編程控制器PLC（Programmable Logic Controller），是結(jié)合了現(xiàn)在的多種計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和微處理技術(shù)發(fā)展出來的一種可以進(jìn)行編輯的邏輯控制器。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，主要結(jié)構(gòu)構(gòu)成包括電源、中央處理單元（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口、功能模塊以及通信模塊，進(jìn)行內(nèi)部程序的存儲(chǔ)，邏輯運(yùn)算的執(zhí)行，順序控制，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并且會(huì)利用數(shù)字或者是模擬進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的交換進(jìn)而控制各類機(jī)械的生產(chǎn)和過程。PLC控制系統(tǒng)以其運(yùn)行可靠性高，安裝維護(hù)便捷，抗干擾能力強(qiáng)以及設(shè)計(jì)和調(diào)試周期較短等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。

1.2 PLC在電梯控制系統(tǒng)中的優(yōu)勢

（1）將PLC技術(shù)引入電梯控制系統(tǒng)應(yīng)用中，可以實(shí)現(xiàn)電梯系統(tǒng)的自控程度及精度，提升控制系統(tǒng)的抗干擾能力及可靠性。

（2）由于系統(tǒng)去掉了選層器及大部分繼電器，使得控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及外部線路進(jìn)一步簡化，體積變小。

（3）PLC的功能是很強(qiáng)大的，對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)PLC都可以滿足其要求，可以根據(jù)需求很自由地增加或者改變各種功能。

（4）PLC可進(jìn)行故障自動(dòng)檢測與報(bào)警顯示，提高運(yùn)行安全性，安裝維護(hù)便捷，易于檢修且更改控制方案時(shí)不需改動(dòng)硬件接線。

（5）適用于群控調(diào)配和管理，一定程度上可以提高電梯運(yùn)行效率，在此基礎(chǔ)之上所運(yùn)行的電梯裝置有著更為安全、方便及舒適的特點(diǎn)。

1.3 功能要求

基于PLC的電梯控制系統(tǒng)的功能要求主要包括以下幾方面。

（1）應(yīng)用電動(dòng)機(jī)部分去完成電梯的升降功能，并且在相應(yīng)的樓層里安裝可以進(jìn)行上下操作的按鈕開關(guān)。

（2）電梯可以及時(shí)地做出相應(yīng)的動(dòng)作。當(dāng)電梯在運(yùn)行的過程中有乘客在某一樓層按下了上行或者下行按鈕的時(shí)候，控制系統(tǒng)要保證電梯在延時(shí)的情況下可以正常地打開電梯門。除此之外，在電梯完成了上一個(gè)指令以后在沒有任何樓層輸入上行或者下行的指令時(shí)要保證電梯及時(shí)地完成梯門的自動(dòng)關(guān)閉動(dòng)作。

（3）在電梯的運(yùn)行過程中不可避免地會(huì)在同一個(gè)時(shí)間內(nèi)接受到很多不同的信號，此時(shí)控制系統(tǒng)要自動(dòng)地做出相應(yīng)的處理進(jìn)而保證電梯的正常運(yùn)行，確保每個(gè)動(dòng)作都是有效的。

1.4 異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的節(jié)能原理

想要實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速是有一定的條件的，它是要以變頻器為基礎(chǔ)并由變頻器給交流電動(dòng)機(jī)提供電量進(jìn)而形成開環(huán)或者閉環(huán)的系統(tǒng)。為了謹(jǐn)防在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)什么突發(fā)的情況，需要在各種設(shè)計(jì)機(jī)械分配動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的時(shí)候都要留出一定的富余量。要盡量避免電機(jī)在滿負(fù)荷下工作除非特殊情況下有特殊的要求，在滿負(fù)荷下會(huì)產(chǎn)生多余的力矩進(jìn)而加大功率的消耗給電能造成了很大的損失，除此之外在電壓很高的情況下還會(huì)有可能降低電機(jī)的運(yùn)行速度，所以要盡可能地使電機(jī)在恒壓下工作，與此同時(shí)還節(jié)省了電能。

2 電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)是很復(fù)雜的，它結(jié)合了當(dāng)今先進(jìn)技術(shù)，是機(jī)械和電氣結(jié)合的結(jié)果。如今的電梯控制系統(tǒng)主要有3種方式：繼電器-接觸器控制、PLC控制、計(jì)算機(jī)控制。在早些的時(shí)候多采用的是第一種，但是由于其具有很多的缺點(diǎn)而被最終淘汰，比如發(fā)生故障的頻率很高并且維修起來很困難且運(yùn)行不穩(wěn)定等。計(jì)算機(jī)控制功能很強(qiáng)大但是由于其設(shè)計(jì)系統(tǒng)很復(fù)雜所以其自身的抵抗干擾的能力很差，一旦發(fā)生故障維修起來比較麻煩，除此之外，其設(shè)計(jì)系統(tǒng)的費(fèi)用也是很高的，這種系統(tǒng)一般用于智能化很高的系統(tǒng)之中。

但是隨著PLC技術(shù)的不斷成熟，其在我們的生活中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。PLC控制系統(tǒng)具有很多的優(yōu)點(diǎn)，其性能是很穩(wěn)定的，結(jié)構(gòu)也很簡單便于維護(hù)和維修，其編程和修改也很方便，并且運(yùn)用于電梯控制系統(tǒng)中可以滿足電梯系統(tǒng)的要求，所以逐漸地取代了老式的電梯控制系統(tǒng)。

電梯控制系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示，我們選取了3層作為實(shí)例。電動(dòng)機(jī)是電梯系統(tǒng)的動(dòng)力來源。為了使電梯能夠承受更大的重量，我們在鋼絲繩的另一端加裝了配重而另一點(diǎn)端是橋廂，配重會(huì)根據(jù)電梯的重量發(fā)生相應(yīng)的變化。

2.1 硬件設(shè)計(jì)

這個(gè)控制系統(tǒng)是利用變頻器和PLC組成的，其中電氣方面的硬件圖如圖2所示。

系統(tǒng)由很多元件構(gòu)成，其中有門電動(dòng)機(jī)、變頻器等等。關(guān)于電梯的調(diào)控速度的部分其是由性能優(yōu)越的專用變頻器控制，我們采用光電編碼器檢測電動(dòng)機(jī)的速度，構(gòu)成一個(gè)封閉的環(huán)路控制系統(tǒng)。采用PLC來完成電路邏輯部分的運(yùn)算，PLC會(huì)接收很多的信號包括人員之間的交流和位置信號、樓層信號等。硬件電路的設(shè)計(jì)具有很多的優(yōu)點(diǎn)，其設(shè)計(jì)起來較為簡單，在工作期間性能也很可靠。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)如圖3所示。軟件系統(tǒng)主要控制電梯的開關(guān)啟停。檢測并記錄和保持信號的傳遞。除此之外，電梯的上還是下在哪里停、開門還是關(guān)門也都是有軟件系統(tǒng)控制的。

當(dāng)我們遇到危險(xiǎn)的時(shí)候，電梯系統(tǒng)里有一個(gè)緊急按鈕，在沒有其他信號輸入的情況下，不論此時(shí)的電梯運(yùn)行情況是怎么樣的只要我們按下這個(gè)按鈕，這時(shí)電梯就會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行，這時(shí)電梯所在的位置就是電梯運(yùn)行的終點(diǎn)。在電梯的運(yùn)行過程中，所有按下上行的按鈕電梯的運(yùn)行終點(diǎn)是最上端，所有按下下行的按鈕時(shí)電梯的最下層是電梯運(yùn)行的終點(diǎn)，在電梯運(yùn)作過程中所有的和電梯運(yùn)行方向相同的信號都是電梯的隨時(shí)?？奎c(diǎn)。當(dāng)電梯運(yùn)行至終點(diǎn)時(shí)，下一次運(yùn)行就看輸入的新的信號。

3 系統(tǒng)調(diào)試與仿真

在電梯控制系統(tǒng)的調(diào)試過程中我們發(fā)現(xiàn)了一系列的問題。當(dāng)我們把樓層自鎖及換層信號放在指令信號和呼梯登記信號前面的時(shí)候，會(huì)發(fā)現(xiàn)此時(shí)電梯是不能夠正常按照預(yù)定的工況運(yùn)行的，電梯在指定的位置不能夠?qū)㈤T打開，在電梯順向運(yùn)行的時(shí)候電梯也不能夠?qū)崿F(xiàn)載車功能。為了防止電梯門連續(xù)、多次地進(jìn)行開關(guān)，所以禁止使用直接按停止動(dòng)作使電梯停止運(yùn)行，而是要經(jīng)過一些裝換后才可以去開電梯門。除此之外，為了使電梯平穩(wěn)地打開電梯門，我們要設(shè)定一定的延后時(shí)間。在電梯系統(tǒng)中脈沖信號的準(zhǔn)確無誤是很重要的，為了檢測脈沖信號是否正常我們設(shè)置了無脈沖信號和錯(cuò)的脈沖信號進(jìn)行檢測，通過實(shí)時(shí)的對脈沖信號進(jìn)行檢測進(jìn)而保證電梯的正常運(yùn)行。

4 結(jié)論與展望

最近幾年雖然電磁技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，但是現(xiàn)在的這些技術(shù)還沒有得到很好完善，技術(shù)還是不夠成熟，所以為了得到更加理想的結(jié)果我們需要進(jìn)一步地改進(jìn)技術(shù)將其逐漸趨于完善。

我們要對核磁技術(shù)進(jìn)行深入研究，使其更加地完善，更加地滿足現(xiàn)在的生活對于磁檢測技術(shù)的需求，并且要將這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行廣泛推廣并且作為提供理論的依據(jù)。目前國外已經(jīng)有了很先進(jìn)的技術(shù)，我們要根據(jù)本國的實(shí)際需求結(jié)合國際的先進(jìn)水平研發(fā)出一項(xiàng)適合本國的技術(shù)，開發(fā)出新一代的智能檢測技術(shù)。

在目前的情況，在水下的磁檢測技術(shù)和理論方面的研究還是不夠完善。自動(dòng)化、可視化、智能化還需要進(jìn)一步提升，儀器和檢測的操作大部分都需要人工進(jìn)行操作依靠技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為水下自動(dòng)化和智能化的實(shí)現(xiàn)都提供了更大的可能。

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