可編程控制器在電梯控制方面的應用

電梯是人員和物流的主要運輸工具，現代人們對生活品質的追求越來越高，人們對電梯的整體美感、安全性、舒適平穩性提出了更高的要求。隨著先進技術的發展，市場上出現了可編程控制器PLC，由于它具有編程靈活性高、抗干擾能力強、可靠性好、功能完善、適用性強、體積小、重量輕、能耗低等一系列的優點，因此應用到電梯的控制系統當中，可滿足當今人們對電梯提出的高要求。

可編程控制系統（Programmable Logic Controller）是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作電子系統。它采用一種可編程的存儲器，在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，通過數字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設備或生產過程。

可編程控制器是計算機技術與自動化控制技術相結合而開發的一種適用工業環境的新型通用自動控制裝置，是作為傳統繼電器的替換產品而出現的。隨著微電子技術和計算機技術的迅猛發展，可編程控制器更多地具有了計算機的功能，不僅能實現邏輯控制，還具有了數據處理、通信、網絡等功能。由于它可通過軟件來改變控制過程，而且具有體積小、組裝維護方便、編程簡單、可靠性高、抗干擾能力強等特點，已廣泛應用于工業控制的各個領域，大大推進了機電一體化的進程。

電梯是高層建筑不可缺少的運輸工具，用于垂直運送乘客和貨物，傳統的電梯控制系統主要采用繼電器--接觸器進行控制，其缺點是觸點多，故障率高、可靠性差、維修工作量大等，而采用 PLC組成的控制系統可以很好地解決上述問題，使電梯運行更加安全、方便、舒適。目前在電梯行業已得到廣泛應用。在層數和控制功能較少的場合，采用PLC控制較為有利。

1、可編程控制器（PLC）

可編程邏輯控制器是一種小型可操作邏輯運算、順序控制、計數、定時等程序，通過數字或模擬量輸入、輸出控制各種預期要實現的過程或結果的裝置?？删幊炭刂破鳎≒LC）是繼電器和計算機控制的結合體，是有效地把自動化技術、計算機技術和通信技術融為一體的新型工業自動化控制裝置，目前廣泛應用于各種場合中的檢測、監控和控制的自動化過程中，也可以用于各種大型控制復雜的機電一體化設備中，包括自動扶梯、電梯、機床、民用設施以及環境保護設施等。

2、PLC控制系統的優點

PLC控制系統具有以下優點：

（1）結構緊湊簡單，減少了數學運算部分，加強了直接控制需要的邏輯運算功能和定時等功能，并將輸入輸出信號標準化，與各控制器組合在一塊，應用于各種現代化設備的控制中。

（2）可靠性高，穩定性好，具有很強的抗干擾能力并具有多重保護功能，一旦發生故障能迅速使電梯停止。

（3）編程簡單，使用方便，可操作性強。PLC采用梯形圖的方式進行編程，易于電梯操作技術人員所接受。此外還可以進行監控，通過在編程軟件中顯示電路的運行情況可以方便地找出實際中出現的故障，具有寫入和打印等功能。

（4）維修維護方便。PLC具有完善的監視診斷功能，其工作狀態和通訊I/O 狀態、異常狀態等都有明顯的顯示。目前PLC采用智能型I/O模塊后，可以診斷和檢測機器故障，大大提高了設備的維修效率。

（5）采用模塊化結構，擴展容易，改造靈活。

3、PLC控制電梯的優越性

（1）在電梯控制系統中采用PLC控制，用軟件控制電梯的運行，使電梯運行的安全性大大提高。

（2）去掉了大量的繼電器，提高了控制系統的空間利用率，簡化了系統的接線。

（3）PLC可用于復雜電梯系統的控制，簡便地增加和改變系統的控制功能。

（4）PLC可以進行故障自動檢測和報警顯示，提高了電梯的安全性，同時也便于檢修并提高了電梯的運行效率。

（5）當改變控制功能時只需要改變控制程序就可以，不需要改變硬件線路的接線。

4、PLC應用于電梯的實況模擬

PLC的結構和微機控制基本相同，用戶可通過編程實現預期的控制要求，將編制的程序指令固化在ROM 存儲器中?？蛇M行周期性的循環掃描，由PLC的輸出端傳送至執行元件來完成整個過程的掃描，電梯的PLC輸入指令信號包括轎內選層、層站召呼、各類安全開關、平層位置信號等，其輸出執行元件包括曳引機、轎廂照明、通訊設施、轎門門系統等。電梯使用PLC進行控制，使電梯具備完善的自動檢測、自動診斷、自動保護功能，確保電梯投入運行的安全性大大提高。而且電梯是按照理想的運行曲線運行，通過矢量控制軟件對電動機進行精確調節，使電梯運行平穩、舒適、安全可靠。

5、電梯技術的發展趨勢

近年來，國內電梯行業快速發展，其電梯產品在技術、性能、質量上和國外電梯發展基本一致，與進口電梯相比具有明顯的價格優勢。從國際情況來看，當電梯保有量趨于飽和后，綠色環保電梯、智能化、信息化和高速電梯將成為電梯行業發展的新方向。

5.1超高速電梯

電梯今后會向多用途、全功能、超高速方面發展。對于超高速電梯而言，其將會繼續采用超大容量變頻電動機、高性能控制器、減振措施、新型滾輪導靴和安全鉗、超高速電動機、通訊救援設施和噪聲消除系統等，使得未來超高速電梯的舒適感、平穩性、安全性有顯著的提高。

5.2藍牙技術

藍牙技術是一種全球開放的、短距無線通訊技術規范，它可通過短距離無線通訊，將電梯的各種電子設備連接起來，無需縱橫交錯的電纜線，可實現無線組網。該技術如果應用于電梯中可以大大減少電梯的安裝周期，提高電梯的安裝精度和控制精度，更好地解決電梯安裝中的布線問題。

5.3綠色電梯

2008年奧運會和2010年世博會的成功舉辦，促進了電梯向環保節能方向發展，節能環保也是近年來電梯發展的一個大的方向。有專業人士說過“誰最先推出綠色產品并搶占市場，誰就掌握市場競爭主動權”，今后新的電梯產品推出都要向環保節能這方面靠攏，因此也加大了國內外行業人士對這方面技術的深入研究，綠色電梯要求電梯節能環保、油污染小、噪聲低、壽命長，以及采用綠色材料等。

隨著微電子技術和計算機技術的迅速發展，PLC（即可編程控制器）在工業控制領域內得到十分廣泛地應用。PLC是一種基于數字計算機技術、專為在工業環境下應用而設計的電子控制裝置，它采用可編程序的存儲器，用來存儲用戶指令，通過數字或模擬的輸入/輸出，完成一系列邏輯、順序、定時、記數、運算等確定的功能，來控制各種類型的機電一體化設備和生產過程。本文介紹了利用可編程控制器編寫的一個五層電梯的控制系統，檢驗電梯PLC控制系統的運行情況。實踐證明，PLC可遍程控制器和MCGS組態軟件結合有利于PLC控制系統的設計、檢測，具有良好的應用價值。

電梯是隨著高層建筑的興建而發展起來的一種垂直運輸工具。多層廠房和多層倉庫需要有貨梯;高層住宅需要有住宅梯;百貨大樓和賓館需要有客梯，自動扶梯等。在現代社會，電梯已像汽車、輪船一樣，成為人類不可缺少的交通運輸工具。據統計，美國每天乘電梯的人次多于乘載其它交通工具的人數。當今世界，電梯的使用量已成為衡量現代化程度的標志之一。追溯電梯這種升降設備的歷史，據說它起源于公元前236年的古希臘。當時有個叫阿基米德的人設計出--人力驅動的卷筒式卷揚機。

1858年以蒸汽機為動力的客梯，在美國出現，繼而有在英國出現水壓梯。1889年美國的奧梯斯電梯公司首先使用電動機作為電梯動力，這才出現名副其實的電梯，并使電梯趨于實用化。1900年還出現了第一臺自動扶梯。1949年出現了群控電梯，首批4～6臺群控電梯在紐約的聯合國大廈被使用。1955年出現了小型計算機（真空管）控制電梯。1962年美國出現了速度達8米/秒的超高速電梯。1963年一些先進工業國只成了無觸點半導體邏輯控制電梯。1967年可控硅應用于電梯，使電梯的拖動系統筒化，性能提高。1971年集成電路被應用于電梯。第二年又出現了數控電梯。1976年微處理機開始用于電梯，使電梯的電氣控制進入了一個新的發展時期。

交流電梯，牽引電動機是交流異步電動機的有以下四類：

⑴ 交流單速電梯：牽引電機為交流單速異步電動機，梯速V≤0.4M/S。例如用于雜物梯等。

⑵ 交流雙速電梯：牽引電機為電梯專用的變極對數的交流異步電動機，梯速V≤1M/S，提升高度h≤50M。

⑶ 交流調速電梯：牽引電梯為電梯專用的單速或多速交流異步電機，而電動機的驅動控制系統在電梯的起動加速-穩速-制動減速（或僅是制動減速）的過程中采用調壓調速或渦流制動器調速或變頻變壓調速的方式，梯速V≤2M/S，提升高度h≤50M。

⑷ 交流高速電梯：牽引電機為電梯專用的低轉速的交流異步電動機。其驅動控制系統為變頻變壓加矢量的VVVF系統。其梯速V﹥2M/S，一般提升高度h≤120M。

直流電梯，牽引電動機是電梯專用直流電動機有以下兩類：

⑴ 直流快速電梯：牽引電動機給減速箱后驅動電梯，梯速V≤2.0M/S?，F在由直流發電機供電給直流電動機的一個直流快速電梯已被淘汰，今后若有直流快速電梯的話。將由晶閘管供電的直流快速電梯。一般提升高度h≤50M。

⑵ 直流高速電梯：牽引電動機為電梯專用的低轉速直流電動機。電動機獲得供電的方式是支流發電機組供電的，或是晶閘管供電的兩種形式，其梯速V》2.0M/S，一般的提升高度h≤120 m。

液壓電梯，電梯的升降是依靠液壓傳動的有以下兩類：

⑴ 柱塞直頂式：液壓缸柱塞直接支撐在轎廂底部。通過柱塞的升降而使轎廂升降的液壓提。梯速V≤1M/S，一般提升高度h≤20M。

⑵ 柱塞側頂式：（俗稱”背包式”）油缸柱塞設置于轎廂兩側，通過柱塞升降使轎廂升降的液壓梯，梯速V≤0.63。一般提升高度h≤15M。

20世紀90年代，調壓調頻調速電梯開始占領市場。調壓調頻調速電梯（簡稱VVVF電梯）的調速方法是調節電機定子繞組供電電壓的幅值及頻率。在VVVF電梯的傳動系統中，大量采用了微機控制技術及脈沖寬度調制技術，脈沖寬度調制器（簡稱PWM控制器）保證了由逆變器輸送至三相異步電機定子電壓波形為等效正弦波形。調壓調頻調速電梯傳動系統中還廣泛的采用了矢量變換技術。使交流電機轉速的控制類似直流電機。VVVF電梯由于其體積小。重量輕，運行效率高，又節約能源，幾乎包括了以往所用的電梯的優點，再加上極為完善的調速性能，因此它的應用幾乎完全可以和直流電梯相媲美。大家都知道交流電動機具有結構緊湊，維修簡單等特點。單雙速交流電動機拖動系統采用開環方式控制，線路簡單，價格較低，因此目前仍在電梯上廣泛應用。但它的缺點是舒適感較差，所以一般被用于載貨電梯上。這種系統控制的電梯速度在1米/秒以下。

交流電動機定子調壓調速拖動系統國外已大量應用于電梯。這種系統采用可控硅閉環調速，加上能耗或渦流等制動方式，使得它所控制的電梯能在中低速范圍內大量取代直流快速和交流雙速電梯。它的舒適感好，平層準確度高，而造價卻比直流電梯低，結構簡單，易于維護，多用于2米/秒以下的電梯。

直流電動機具有調速性能好，調速范圍大的特點，因此很早就應用于電梯，采用發電機-電動機組形式驅動。它控制的電梯速度達4米/秒，但是，機組結構體積大，耗電大，維護工作量較大，造價高，因此常用于對對速度，舒適感要求較高的建筑物中。

可控硅直接供電拖動系統在工業上早有應用，但用于電梯上卻要解決舒適感問題。（尤其是低速段）應此應用較晚，它幾乎與微機同時應用，比起電動機-發電機組形式的直流電梯，它有很多優點。如：機房占地節省35%，重量減輕40%，節能25%到35%。世界上最高速度的10米/秒電梯就是采用這種系統，其調速比達1:1200。

80年代初，VVVF變頻變壓系統控制的電梯問世。它采用交流電動機驅動，卻可以達到直流電動機的水平，目前控制速度已達6米/秒。它的體積小，重量輕，效率高，節省能源等幾乎包括了以往電梯的所有優點。是目前最新的電梯拖動系統。

總之，從理論上講，電梯是垂直運動的運輸工具，無需旋轉機構來拖動，更新的電梯拖動系統實際上就是直線電機拖動系統。