上海電機(jī)學(xué)院　韓　洋　呂騰飛　翁逸亭　關(guān)　鵬

智能、高效、節(jié)能的新型電梯控制系統(tǒng)

上海電機(jī)學(xué)院韓洋呂騰飛翁逸亭關(guān)鵬

本論文主要敘述了當(dāng)前電梯業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r和傳統(tǒng)的PLC電梯控制系統(tǒng)的不足之處，并且針對(duì)其不足，提出了其解決此問題的可行方法。本發(fā)明提出的解決方法是針對(duì)當(dāng)前控制系統(tǒng)中的轎廂內(nèi)外控制系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。通過重新設(shè)計(jì)此控制系統(tǒng)，使得轎廂內(nèi)外控制系統(tǒng)能夠有條件的分離控制或者共同控制，從而實(shí)現(xiàn)電梯控制系統(tǒng)的更加智能、高效、節(jié)能。

電梯；PLC；內(nèi)外控制系統(tǒng)

0　引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展，電梯工業(yè)也隨之日新月異的發(fā)展起來，電梯不僅是生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的主要設(shè)備，更是人們生活中的必須設(shè)備。在今后的生活中，對(duì)電梯的探索和研究將會(huì)變得越來越重要［1］。并且，隨著智能化建筑的發(fā)展，電梯系統(tǒng)作為智能建筑三大子系統(tǒng)中樓宇自動(dòng)化的重要模塊，它的智能化也日益被重視起來。作為一項(xiàng)被廣泛應(yīng)用，不可或缺的設(shè)備，電梯的智能化發(fā)展，將會(huì)對(duì)當(dāng)今的高效、節(jié)能理念產(chǎn)生巨大推動(dòng)作用［2］。

當(dāng)今是個(gè)高速發(fā)展的時(shí)代，用PLC控制的電梯可靠性高、維護(hù)方便、開發(fā)周期短，這種電梯運(yùn)行更加可靠，并且具有很大的靈活性［3］?？梢酝瓿筛鼮閺?fù)雜的控制任務(wù)，已成為電梯控制的發(fā)展方向，其許多功能是傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)的。

但是對(duì)于當(dāng)前的傳統(tǒng)電梯系統(tǒng)來說，其智能化程度雖然在不斷進(jìn)步，但仍然不盡如意，由此也造成了一系列的資源、時(shí)間等的浪費(fèi)［4］。本課題研究的內(nèi)容就是如何改進(jìn)現(xiàn)有的控制系統(tǒng)，使其更加智能化。

本設(shè)計(jì)主要通過新提出的電梯系統(tǒng)運(yùn)行控制要求，針對(duì)性的進(jìn)行設(shè)計(jì)，以完成課題目標(biāo)。

1　本控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理

本項(xiàng)目將著重研究如何智能的控制電梯的?？?，從而省略掉那些多余的步驟。此電梯控制系統(tǒng)擬采用的PLC為西門子S7-200。PLC程序設(shè)計(jì)采用模塊化編程思想，即根據(jù)各功能實(shí)現(xiàn)的條件及原則設(shè)計(jì)各個(gè)功能模塊。設(shè)計(jì)的程序要求完成電梯自動(dòng)運(yùn)行功能如：內(nèi)選外召喚信號(hào)的登記、到層自動(dòng)開門、內(nèi)外信號(hào)獨(dú)立控制運(yùn)行、延時(shí)自動(dòng)運(yùn)行等，并且合理分配轎廂內(nèi)指令的執(zhí)行和廳外召喚的應(yīng)答。

1.1本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)在于，將電梯控制系統(tǒng)的內(nèi)外兩層呼叫信號(hào)隔離，使轎廂內(nèi)部控制系統(tǒng)可以在某些信號(hào)（滿載或者空間已滿）產(chǎn)生后獨(dú)立工作，當(dāng)這些信號(hào)消失，又會(huì)自動(dòng)的恢復(fù)內(nèi)外層系統(tǒng)同時(shí)控制。而當(dāng)轎廂內(nèi)控制系統(tǒng)獨(dú)立工作時(shí)，外部的控制系統(tǒng)依然會(huì)接受呼叫信號(hào)，但是不對(duì)當(dāng)前轎廂產(chǎn)生作用，只是把呼叫信號(hào)保留，等待條件允許時(shí)執(zhí)行這個(gè)呼叫信號(hào)［5］。

1.2擬采取的措施

電梯PLC的控制系統(tǒng)和其他類型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號(hào)控制系統(tǒng)和拖曳控制系統(tǒng)兩部分組成。本設(shè)計(jì)主要針對(duì)信號(hào)控制系統(tǒng)，如附圖（a）所示，主要對(duì)PC主機(jī)和CPU內(nèi)的程序進(jìn)行改進(jìn)，使得行外呼梯信號(hào)與轎廂信號(hào)區(qū)分開來。

圖（a） 電梯PLC控制系統(tǒng)的信號(hào)流通圖

通過對(duì)當(dāng)前PLC電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，分析總結(jié)其優(yōu)缺點(diǎn)，然后按照內(nèi)外控制系統(tǒng)分離的指標(biāo)，設(shè)計(jì)并整合整體控制程序。本設(shè)計(jì)中，轎廂呼叫系統(tǒng)將與行外呼叫系統(tǒng)分別獨(dú)立，通過轎廂內(nèi)部的重力，空間傳感器所反饋的信號(hào)，來決定兩個(gè)呼叫系統(tǒng)是否共同作用或者轎廂呼叫系統(tǒng)具有高優(yōu)先級(jí)，行外呼叫系統(tǒng)暫時(shí)隔離出控制［6］。當(dāng)重力信號(hào)，空間信號(hào)返回值表明超載或者空間已滿，則會(huì)使得行外呼叫系統(tǒng)暫時(shí)隔離，失去控制作用，但是仍能輸入呼叫信號(hào)，并將該信號(hào)進(jìn)行保留，等待控制能力恢復(fù)［7］如果重力信號(hào)，空間信號(hào)返回值表明未超載而且空間未滿，則使得轎廂呼叫系統(tǒng)與行外呼叫系統(tǒng)共同作用，共同控制轎廂運(yùn)行。兩個(gè)控制系統(tǒng)是否分離，將會(huì)根據(jù)重力信號(hào)，空間信號(hào)返回值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的決定。信號(hào)執(zhí)行完畢，由輸出系統(tǒng)清除已執(zhí)行過的信號(hào)［8］。

為了實(shí)現(xiàn)本課題的此項(xiàng)要求，本人設(shè)計(jì)了如圖（a）所示的信號(hào)流程圖。

1.3本設(shè)計(jì)運(yùn)行控制要求

根據(jù)課題目標(biāo)，為了體現(xiàn)出其智能、高效、節(jié)能的理念，特別提出了如下的控制要求：（a）信號(hào)接收單元接收第一呼叫信號(hào)和/或第二呼叫信號(hào)；（b）信號(hào)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)第一呼叫信號(hào)和/或第二呼叫信號(hào)；（c）信號(hào)分析處理單元判斷是否收到第一滿載信號(hào)和/或第二滿載信號(hào)，若是，則執(zhí)行（d）；若不是，則執(zhí)行步驟（i）；（d）信號(hào)分析處理單元判斷是否收到第二呼叫信號(hào)，若是，則執(zhí)行步驟（e）；若不是，則執(zhí)行步驟（f）；（e）信號(hào)分析處理單元隔離第二呼叫信號(hào)；（f）輸出控制單元執(zhí)行第一呼叫信號(hào)；（g）執(zhí)行第一呼叫信號(hào)后，輸出控制單元清除所述第一呼叫信號(hào)［9］；（h）信號(hào)分析處理單元再次判斷是否收到第一滿載信號(hào)或第二滿載信號(hào)，若是，則執(zhí)行（e）；若不是，則執(zhí)行步驟（i）；（i）信號(hào)分析處理單元從信號(hào)存儲(chǔ)單元調(diào)用第二呼叫信號(hào)，與第一呼叫信號(hào)共同計(jì)算，然后共同控制電梯運(yùn)行；（j）輸出控制單元執(zhí)行第一、二呼叫信號(hào)；（k）執(zhí)行第一、二呼叫信號(hào)后，輸出控制單元清除已執(zhí)行信號(hào)（第一呼叫信號(hào)或者第二呼叫信號(hào)）［10］。

控制要求中，第一呼叫信號(hào)代表樓層呼叫信號(hào)；第二呼叫信號(hào)代表轎廂呼叫信號(hào)；第一滿載信號(hào)代表超重信號(hào)；第二滿載信號(hào)代表滿空間信號(hào)［11］。

2　結(jié)論

綜上所述，分離轎廂的內(nèi)外控制系統(tǒng)，并且有條件的實(shí)現(xiàn)其分別控制和共同控制此種方法是可行的，且具有較好的可實(shí)現(xiàn)性和應(yīng)用性。

經(jīng)過重新設(shè)計(jì)的電梯控制系統(tǒng)，能夠克服上述的不足之處，從而能夠極大地節(jié)約能源和時(shí)間，減少不必要的絕大部分浪費(fèi)，擁有著良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，符合現(xiàn)今的發(fā)展趨勢(shì)［12］。

［1］吳宗澤，羅圣國編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版［M］.北京：高等教育出版社.

［2］羅志群等.電梯驅(qū)動(dòng)技術(shù)的最新發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用［J］.經(jīng)營管理.2003（10）.

［3］朱德文.電梯技術(shù)改造的方向.中華新論［M］.中國科學(xué)技術(shù)出版社.Vol.1，2000.

［4］中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)主編，中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)編著.2006—2007機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展報(bào)告［M］.北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

［5］王有國.從節(jié)能的角度談制動(dòng)器的設(shè)計(jì)［J］.中國電梯，2003（7）.

［6］黃曉紅等.PLC在電梯變頻控制系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.機(jī)電工程技術(shù)，2004（1）.

［7］張琦主編.現(xiàn)代電梯構(gòu)造與使用［M］.北京：清華大學(xué)出版社，北京交通大學(xué)出版社，2004，9.

［8］劉載文等.電梯控制系統(tǒng)——繼電器與PC控制原理、設(shè)計(jì)及調(diào)試［M］.北京：電子工業(yè)出版社，1996.

［9］劉劍，朱德文，梁質(zhì)林著.電梯電氣設(shè)計(jì)［M］.北京：中國電力出版社，2006.

［10］朱德文，張宗文著.升降機(jī)運(yùn)行與控制［M］.北京：中國電力出版社，2005.

［11］陳立定，吳玉香，蘇開才編.電氣控制與可編程控制器［M］.廣州：華南理工大學(xué)出版社，200l.

［12］劉載文，李毫升，鐘亞林編.電梯控制技術(shù)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，1996.

［13］范永勝等.電氣控制與PLC應(yīng)用［M］.北京：中國電力出版社，2004.

韓洋（1991—），男，河南南陽人，就讀于上海電機(jī)學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)。

呂騰飛（1990—），男，河南許昌人，就讀于上海電機(jī)學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)。

翁逸亭（1989—），男，上海人，就讀于上海電機(jī)學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)。

關(guān)鵬（1989—），男，山西臨汾人，就讀于上海電機(jī)學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)。