試論PLC電梯系統的機電一體化技術

任洪山

摘要：PLC是集自動化技術、計算機技術、通信技術融為一體的新型工業自動控制裝置，具有較好的可編程性和抗干擾性。它既可以用于傳統機械產品的一體化改造，又可以應用于進行生產過程控制。就PLC在電梯控制系統的應用而言，它可以在盡量減少硬件改動的同時，實現較為穩定的使驅動設備及相關裝置實現電流、位移和速度方面的全面控制。

關鍵詞：PLC電梯系統；電梯技術；一體化技術；控制系統

近年來新型的工業自動控制一體化技術得到人們的廣泛關注，其中PLC頻頻出現在人們的視線中，PLC包括了自動化以及計算、通信技術為一體，這種技術不僅編程性良好，更具有抗干擾性的特點，能改造傳統一體化產品，還可以在生產過程中起到控制的作用。PLC不僅可以減少硬件的改動，還能對電流、裝置和驅動設備進行全面控制，為更多技術增加了支持與改進的空間。

一、PLC電梯系統

1.PLC電梯系統的相關概述。PLC電梯系統是現階段電梯系統中的重要組成部分，具有體積小、可編程能力強、控制效果好等特點，還能有效規避各類外界因素的影響。PLC電梯系統中，采用PLC控制，可使電梯的控制能力得到提升，可以對電梯轎廂的升降、呼救、停止、制動等進行控制，使電梯的安全系數得到有效的提升。

2.PLC電梯控制系統的基本結構。（1）電梯系統中的升降機械裝置組，主要是實現電梯的曳引、導向等功能，使電梯可以完成升降活動，主要是負責電梯轎廂的上下活動。由PLC電梯控制系統對其進行控制，可使電梯的平衡系統、引導系統穩定運行，提高電梯的安全性。（2）電梯系統的電氣裝置組是電梯的重要組成部分，是電梯穩定運行的重要保障。為了提高電梯系統電氣裝置運行的有效性，應科學地對PLC控制系統進行應用。集選控制系統，實現對電梯高度的制動控制，并根據停站的位置對電梯轎廂的開關門等進行控制，并滿足不同停站用戶叫梯的需求，促使電梯的應用質量得到進一步的提升。故障檢測系統，主要是通過PLC控制中的數據采集裝置對電梯的各項構件的運行狀況的數據參數進行收集，并對數據進行分析，從而明確電梯的故障位置和故障點，由故障排除人員對其進行及時的處理，提高電梯運行的安全性與可靠性。

二、電梯的電氣控制系統

1.電梯系統中的升降機械裝置組。在電梯系統中，電梯轎廂連接的鋼絲繩通過一系列靜、動滑輪組，曳引輪與對重相連接，并分布于曳引輪的兩側，通過輪與鋼絲繩間的摩擦力進行升降運動。按其功能不同可以分為：導向系統、曳引系統、轎廂門系統、平衡系統、引導系統等子系統以及機械安全保護裝置系統。

2.電梯系統的電氣裝置組。目前市面上的電梯大多數是電力驅動牽引繩牽引結構的電梯。其電氣裝置主要由控制柜、曳引電動機、門電機、減速器、制動器及各種限位開關組成。以這種電梯為例，將其電氣控制系統可分為：司機操作系統、集選控制系統、下行集選、獨立操作系統、特別樓層優選控制系統等分支操作電氣系統。（1）集選控制系統。集選控制系統是將電梯系統中的轎廂內指令與電梯外召喚等信號集中起來，并進行綜合分析處理的高度自動控制系統。通過集選控制系統可以實現停站延時自動關門起動運行、對廳外召喚登記、對同向轎廂運行指令逐一應答、轎廂運行指令等轎廂動作的控制。（2）故障檢測系統。故障檢測系統可以將電梯系統的故障記錄儲存在微機內存中，通?？纱嫒?至20條故障信息，同時系統可以用數碼代號來顯示故障性質并對故障進行計數，當故障數量達到一定值時，使電梯可以停止運行，提醒工作人員進行檢修。當故障排除后，需清除內存故障記錄，使電梯安全運行。（3）停電時緊急操作系統。通過設置停電時緊急操作系統，可以使電梯在電網停電時自動開啟備用電源，并將電梯運行到指定樓層后待機。

三、PLC電梯系統的一體化技術

1.PLC與電梯控制。PLC是一種采用巡回掃描方式進行各項任務分時處理的專用型計算機。通過PLC對電梯進行控制，需要有一系列的專項控制系統，通過系統帶動設備動作，屬于無觸點運行，使用次數沒有限制。電梯系統通過使用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際環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、指令表和結構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來進行編程，為電梯系統中相關的通訊處理器和功能模板的相關參數賦值，形成功能強制處理和多處理器模式，進行全局數據通訊。

2.電梯PLC控制方式。使用PLC對電梯進行控制，主要是通過其輸出輸入的即運行狀態和停止狀態進行控制，對于其運行狀態控制有上行、下行、停車之分，同時要兼顧相應的指示燈變化控制。為了使輸出指令及時地響應，編出的程序需要不斷的重復執行，直到接到工作狀態的變化后，進行工作狀態執行模式，以適應可能隨時變化的輸入指令。

3.PLC電梯系統的控制技術。PLC可以執行多種電梯系統中需要進行處理的問題，主要有對電梯指令、召喚的處理，對選向功能的處理，對樓層信號的處理和對選層功能的處理。主要對其脈沖選層功能的實現做以簡述。（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數脈沖線，通過高速計數器，對井道高度的脈沖計數，以實現對電梯的位移控制。由于電梯系統的曳動系統使用的主要為三相交流電源、變頻器、接觸器和驅動電機構成，旋轉編碼器與電動機同軸連接，隨之產生兩相輸出脈沖。在輸出的脈沖進入變頻器后，在軟件程序的識別下形成速度反饋，從而形成有效的速度閉環控制。在這個閉環中，變頻器可以對旋轉編碼器發出的脈沖進行分頻，并形成可以同電梯位移及電機轉數有函數相關的脈沖數，以使PLC的高速計數器可以對其脈沖計數，并按照系統要求的不同分別進行計數，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。由于電梯系統在動作過程中，輸出的脈沖次數相當多，容易造成計數負荷過大，計數混亂的現象。因此，為了解決這個問題，我們需要對輸出的脈沖在進入高速計數器前進行處理，以滿足其正常工作負荷。通常情況下，高速計數器為16位，其響應速度一般為5KHz，因此需將輸出的脈沖通過分頻器控制在這個頻率范圍內，以保證其正常工作。（3）脈沖選層功能的防亂層技術。脈沖選層功能的防亂層措施主要體現在采用相對坐標進行計數，當電梯從一個平層點開始計數到下一個平層點為止時，其高速計數器隨之復位。在電梯運動的過程中，每經過一平層，其層高對應的脈沖值開始減計數，直到其高速計數器的累計值與設定值相同后，發出中斷信號，進行換速。在此基礎上，為達到防亂層還需要將編程時程序中自學習的層高脈沖數同步為累計層高脈沖數，并設置預警脈沖數，以使平層開門前層顯對應的累計層高脈沖數與實際運行的累計層高脈沖數進行比對，當比對結果超過設置的預警脈沖數時，發出中斷信號，并發出自動返回基站的指令，使其自動校正層高。

總之，為了實現電梯的持續穩定運行，需要科學地對電梯的控制系統進行設計，PLC電梯系統，主要是基于PLC控制的電梯系統，通過PLC電梯系統的機電一體化技術的應用，使PLC控制與電梯形成一個整體，使電梯的運行效率和安全系數得到全面的提升，規避安全隱患的發生，實現電梯的社會價值和經濟效益。

參考文獻

李向.基于PLC的電梯控制系統設計.2017.

[2]張非.淺談PLC電梯系統的機電一體化技術.2017.

（作者單位：通力電梯有限公司大連分公司）