電梯微機控制系統運行原理

摘要：隨著社會的進步，建筑業、工業、科技、通訊和計算機等方面的發展，高樓大廈如雨后春筍般拔地而起，引領著電梯行業飛速前進。電梯作為生產和生活中的運載工具，使用已十分普遍，且以各種各樣的形式存在，方便生活，服務大眾。文章主要介紹了電梯微機控制系統運行原理，讓更多的人了解電梯，在電梯非正常運行時，能夠解決一般故障問題。

關鍵詞：電梯微機；控制系統；運行原理；變頻器

中圖分類號：TH703 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）32-0064-02

電梯是機電合一的大型復雜產品，機械部分相當于人的軀體，電氣部分相當于人的神經。機與電的高度合一，使電梯成了現代科學技術的綜合產品，尤其是計算機和電力電子的發展引領著電梯的成就，促使電梯的控制系統發生翻天覆地的變化。從早期的繼電器—接觸器控制系統，雖然所有控制功能及信號處理均由硬件實現，線路直觀，易于理解和掌握，保養維修無需較高的技術和特殊的工具，但是系統觸點繁多，接線復雜，難以實現較復雜的控制功能，故障率較高，噪音大，保養維修工作量大；到可編程控制器（PLC）控制系統，它是一種專用于工業自動化控制的，以CPU作為字處理器，實現通道的運算和數據存儲，另還有布爾處理器，進行點運算與控制，這樣PLC就具有了可靠性高、易操作、靈活性強、編程簡單的特點，但其并行通訊，外圍線路多且較為復雜，為安裝和維護帶來不便，且在高層或超高層建筑中，要增加PLC的輸入輸出端口，成本更高，線路更復雜；再到現在的微機控制系統，通過程序存儲器中的程序來完成控制運行，具有更靈活的算術和邏輯運算功能以及很強的通訊和可擴展功能，可實現更完善的自動控制，對于不同功能的電梯控制系統，只要改變程序存儲器中的指令即可，無需變更或增減硬件系統的元件或布線，這樣使整個系統的體積減小，可靠性高，使用壽命延長，還簡化了安裝調試和維護維修的工作量，整個電梯的運行安全可靠、成本低。

現在電梯控制系統都以微機控制主板與交流變壓變頻調速器（VVVF）為主流進行演變，現有的32位微機控制主板、64位微機控制主板、VVVF和一體化驅動控制器，都是用微機控制主板來控制電梯的運行，以變壓變頻技術來實現曳引機的驅動。具體的微機控制系統運行原理圖如圖1

所示：

圖1 微機控制系統運行原理圖

1 電梯微機控制部分——主板

主板是電梯的中樞神經系統，它包括輸入部分、輸出部分、通訊部分和檢測部分。

1.1 輸入部分

它是控制的必要前提，也是信號的收集者，它包括運行信號輸入、編碼器分頻信號輸入、井道信號輸入和轎內信號輸入等。運行信號輸入反映的是電梯運行的指令，只要電梯能正常運行，輸入指令都能得到保存，直至運行到目的地，輸入指令才消除，但在控制柜檢修和轎內信號控制的情況下，只能按其指令運行，而不能響應運行信號的輸入。編碼器分頻信號輸入是將變頻器中設置好的編碼器分頻控制信號輸入到主板中，主板根據此分頻信號和運行指令來控制電梯的速度，不同的分頻信號對應著不同的電梯速度。井道信號輸入是電梯安全信號的輸入，是電梯運行的首要條件，其大部分都是安全部件，只有安全部件全都正常了，主板才沒有故障，電梯才能安全運行，安全部件的開關不能被短接，如果被短接，主板就沒有故障指示，在運行中的電梯發生異常時，安全開關動作與否不能斷開安全回路，電梯異常情況不能終止，易造成事故發生。轎內信號是將轎廂的運行狀態和所在的位置輸入給主板，讓主板給出指令如何運行，方便轎內人員操作電梯。

1.2 輸出部分

輸出部分直接與硬件相連，控制硬件，是指令的發出者，它包含方向、速度控制信號和繼電器、接觸器控制輸出。方向、速度控制信號是根據運行信號的輸入來作出的命令，輸送給變頻器，以控制曳引機的運行，使電梯運行時有較好的舒適感。繼電器、接觸器控制輸出控制電梯和其他部件的運行與停止，通過它們可以實現不同電壓的轉換控制，同時由于繼電器和接觸器的觸點較多，可以實現同一信號的多點在不同狀態的控制等。

1.3 通訊部分

通訊部分即人機交換部分，是電梯的聯絡網，是人與電梯溝通的橋梁，通過它乘客能正常地乘坐電梯上下樓層，否則乘客不能進入電梯。通訊部分涵蓋轎廂通訊和外呼通訊，轎廂通訊是將轎廂中的運行指令傳送給主板來控制電梯的運行，即乘客在轎廂內選擇自己需要到達的樓層，通過通訊系統傳輸到主板控制電梯運行，同時轎廂內還顯示電梯當前所在的樓層和電梯的運行狀態，讓乘客對電梯的狀態一目了然；外呼通訊，通過外呼的上下行按鈕與主板聯系，能夠實現對電梯的呼喚，同時顯示電梯上下運行的箭頭和當前運行在所在樓層，讓乘客對電梯的信息做到心中有數。

1.4 檢測部分

檢測部分是電梯的監視器，對電梯的所有部件進行檢測，并將檢測到的信號傳輸給主板確認其運行狀態，且發出精準的控制指令。它包括安全回路檢測、門鎖回路檢測、運行接觸器檢測、抱閘接觸器檢測、開門到位繼電器檢測和關門到位繼電器檢測，它們都在不同的檢測狀態和不同的檢測時段。在停止狀態，開門到位繼電器只能檢測開門狀態，若開門不到位，電梯會檢測出現故障；關門到位繼電器只能檢測關門狀態，若關門不到位，電梯不能運行；安全回路檢測、門鎖回路檢測、運行接觸器檢測和抱閘接觸器檢測，都在啟動時和運行狀態下進行檢測，且在啟動時的檢測具有時序，只有完成時序，電梯才能夠安全運行，否則電梯出現故障。

2 電梯的驅動部分——變頻器

變頻器的主要功能是將輸入的電壓通過改變電壓的頻率達到改變電壓的目的，即VVVF。由于曳引機直接啟動電流較大，對曳引機的線圈易造成損壞，減少曳引機的使用壽命，同時電梯的啟停頻率非常高，因此對電梯的啟動有相當高的要求，這樣變頻器就能完成，具體的變頻器工作運行原理見圖1。它是將輸入的動力電源，在主板給的方向、速度控制信號作用下，通過自身的變壓變頻作用，將調壓后的電壓在主板的作用下，通過接觸器使曳引機得到工作，曳引機再將通過編碼器檢測到的速度反饋給變頻器，以達到控制曳引機正常運轉的目的，然后變頻器將其運行、故障信號傳送給主板，讓主板檢測其運行情況，控制電梯的運行。這樣主板、變頻器和曳引機就組成了完整的閉環控制系統，能根據命令運行，也能根據其檢測情況自身調節，形成穩定的控制系統。

3 結語

電梯結構復雜，控制系統繁瑣，本文簡單地闡述了電梯微機控制系統運行原理，需詳細的原理還要了解專業的電梯控制技術書冊。時代在進步，技術在更新，電梯控制系統也在不斷地改進，希望在電梯領域的朋友們，相互交流心得，互相促進，共同進步，共創電梯輝煌！

參考文獻

[1] 葉安麗.電梯控制技術[M].北京：機械工業出版社，2008.

[2] 朱堅兒，王為民.電梯控制及維護技術[M].北京：電子工業出版社，2011.

作者簡介：馮小鐘（1987—），男，四川南充人，凱斯博電梯有限公司電氣工程師，助理工程師，研究方向：電梯控制及運行。