吳浩

摘 要 電梯是現(xiàn)代生活、工作中一種非常重要的工具。本文首先對(duì)電梯控制系統(tǒng)的組成部分進(jìn)行了簡單的介紹，然后分析了電梯運(yùn)行的工作原理及功能要求，根據(jù)功能的要求，相應(yīng)地設(shè)計(jì)出了電梯的硬件與軟件程序，最后用仿真軟件GX simulator 6.0對(duì)設(shè)計(jì)程序進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該程序能夠較好地滿足電梯的穩(wěn)定運(yùn)行的要求。

關(guān)鍵詞 電梯；PLC；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；研究

中圖分類號(hào) TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363（2017）07-0019-02

1 電梯控制系統(tǒng)的組成

電梯控制系統(tǒng)主要可分為兩部分，即：可編程的邏輯控制部分、電機(jī)拖動(dòng)動(dòng)力部分。一般電梯動(dòng)力部分要求電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩能在可調(diào)要求下，達(dá)到負(fù)載所需轉(zhuǎn)矩要求。通常的電梯設(shè)計(jì)為轎廂與配重系統(tǒng)分別位于曳輪兩側(cè)，電機(jī)拖動(dòng)曳輪，從而使得電梯轎廂的上下位置移動(dòng)。

可編程邏輯控制部分包含有控制柜、召喚箱、操縱箱、樓層顯示及曳輪電機(jī)等，可編程邏輯控制部分控制電機(jī)拖動(dòng)動(dòng)力部分，按照編好的既定程序，控制電梯的運(yùn)動(dòng)，使得電梯安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。

2 基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 工作原理與功能

電梯的運(yùn)行是采用可編程邏輯控制器PLC進(jìn)行控制的，電梯運(yùn)行時(shí)，用戶隨機(jī)輸入相關(guān)運(yùn)行信號(hào)，通過相應(yīng)的接口，將該信號(hào)傳送至PLC主機(jī)上，PLC內(nèi)部按照事先編好的程序，在CPU內(nèi)進(jìn)行運(yùn)算處理，后將處理好的信號(hào)發(fā)出至執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)，從而控制電梯的運(yùn)行狀態(tài)。

電梯控制系統(tǒng)主要功能要求如下：

1）合理配置一臺(tái)功率相當(dāng)?shù)碾姍C(jī)，控制電梯運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)電梯的上升與下降，各樓層也應(yīng)配置上升或下降的指令開關(guān)。

2）電梯獲取一切指令后，在一定時(shí)間內(nèi)，在沒有收到其他指令時(shí)，電梯能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)關(guān)門，并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)開啟燈光與空調(diào)系統(tǒng)開關(guān)。

3）用戶按下上升或下降按鈕，電梯在接收到請(qǐng)求后，上升或下降至指定樓層，電梯能夠自動(dòng)開門，方便用戶的出入。

4）用戶按下多個(gè)樓層按鈕后，電梯能夠分別存儲(chǔ)下用戶的指令，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，按照相應(yīng)的順序，依次?？坑诟鳂菍拥墓δ?。

5）電梯運(yùn)行時(shí)，能夠接收轎廂外用戶指令并存儲(chǔ)，自動(dòng)校對(duì)指令信息與自身運(yùn)行方向是否一致，并相應(yīng)地逐一?？?。

6）在電梯門開關(guān)時(shí)或關(guān)閉狀態(tài)下，可按下開啟按鈕，打開電梯轎廂門。

7）電梯在接收到轎廂內(nèi)部指令與外界樓層請(qǐng)求指令時(shí)，能夠按照先入為主的規(guī)則自動(dòng)確定運(yùn)行方向。

8）如果電梯轎廂內(nèi)沒有任何指令請(qǐng)求，電梯在一段時(shí)間內(nèi)可自行關(guān)門。

9）電梯在一定時(shí)間內(nèi)未接收到任何請(qǐng)求命令，電梯能夠自動(dòng)運(yùn)行至電梯基站處，保持待客停機(jī)狀態(tài)。

這9項(xiàng)基本功能是保障電梯高效、穩(wěn)定運(yùn)行的基本要求，因此，在設(shè)計(jì)電梯時(shí)應(yīng)重視這些要求，必須較好地滿足相關(guān)要求，從而設(shè)計(jì)出一部較好的電梯。

2.2 硬件組成

電梯的安全、穩(wěn)定運(yùn)行主要是通過PLC控制技術(shù)與微機(jī)電的控制技術(shù)及交流電變頻變壓控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。電梯控制系統(tǒng)硬件主要由可編程邏輯控制器PLC、電機(jī)、變頻器、傳感器、轎廂、曳輪信號(hào)燈等組成。PLC為電梯控制的大腦部分，主要通過PLC存儲(chǔ)程序運(yùn)行，處理相關(guān)信號(hào)，進(jìn)而發(fā)出控制信號(hào)至變頻器，通過變頻器控制電機(jī)，從而控制轎廂的上下運(yùn)動(dòng)。PLC在接收信號(hào)后，按照程序進(jìn)行集選式控制。電梯主要通過變頻器的控制規(guī)律和算法進(jìn)行調(diào)速控制，利用光編碼器測量曳輪的轉(zhuǎn)速，形成一個(gè)矢量的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

2.3 程序設(shè)計(jì)

電梯控制的程序主要由八大模塊組成，分別由電梯開關(guān)門及安全保障顯示模塊、樓層呼叫請(qǐng)求信號(hào)產(chǎn)生與消除和信息顯示模塊、電梯運(yùn)行方向確定模塊、電梯?？繕菍有盘?hào)產(chǎn)生與消除模塊、電梯制動(dòng)停止模塊、電梯自動(dòng)加速運(yùn)行與維穩(wěn)運(yùn)行模塊等組成。

3 試驗(yàn)與仿真

本文采用日本三菱公司著名的PLC仿真軟件GX simulator 6.0，在PLC編程軟件里編寫好試驗(yàn)程序后，再打開這個(gè)調(diào)試仿真軟件平臺(tái)，可實(shí)際仿真電梯運(yùn)行啟停等控制效果。

電梯的仿真調(diào)試工作主要為簡單指令與復(fù)雜指令的操作仿真與調(diào)試工作。簡單指令調(diào)試仿真主要是為了檢查電梯在完成基本簡單的功能控制時(shí)有沒有錯(cuò)誤，如果該調(diào)試仿真結(jié)果達(dá)到預(yù)期要求，沒有任何錯(cuò)誤產(chǎn)生，即可進(jìn)行下一階段的復(fù)雜指令調(diào)試仿真工作。電梯的復(fù)雜指令調(diào)試仿真主要是為了檢查電梯在發(fā)出多條復(fù)雜請(qǐng)求指令后，電梯運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)是否有誤，通常復(fù)雜指令的調(diào)試會(huì)發(fā)現(xiàn)一些在簡單指令里不能發(fā)現(xiàn)的隱藏的非安全的錯(cuò)誤，也是仿真調(diào)試最困難的部分。

在通過了多次的電梯運(yùn)行的簡單指令與復(fù)雜指令的調(diào)試仿真運(yùn)行試驗(yàn)后，分析的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與電梯使用的相關(guān)運(yùn)行規(guī)律的要求相符合，即實(shí)現(xiàn)了電梯的運(yùn)行控制系統(tǒng)的功能。

按照上述仿真調(diào)試的方法，分別多次對(duì)實(shí)驗(yàn)電梯進(jìn)行簡單指令與復(fù)雜指令的仿真調(diào)試，得到如圖1、2所示的實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果。實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果表明：該程序符合電梯運(yùn)行基本規(guī)則，實(shí)現(xiàn)了電梯運(yùn)行的各項(xiàng)功能，滿足電梯穩(wěn)定運(yùn)行的相關(guān)要求。

4 結(jié)論

電梯是人們?nèi)粘Ｉ钪匾囊徊糠?，滿足了高層建筑人群的生活、工作的出行需求。電梯控制系統(tǒng)是可編程的控制系統(tǒng)部分與電機(jī)拖動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)部分相結(jié)合的系統(tǒng)，通過對(duì)電梯控制系統(tǒng)軟、硬件的設(shè)計(jì)，程序的調(diào)試仿真后，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示該程序符合電梯的運(yùn)行規(guī)律，滿足電梯穩(wěn)定運(yùn)行的功能要求。電梯行業(yè)是一個(gè)比較有前景的行業(yè)，電梯的控制系統(tǒng)的各種缺陷也會(huì)得到相應(yīng)的完善，因此，對(duì)電梯性能的要求也會(huì)越來越高。電梯的安全、穩(wěn)定、智能等特點(diǎn)一定會(huì)成為未來電梯發(fā)展的一個(gè)方向，更加人性化地為人們提供安全、舒適的服務(wù)。

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