基于PLC的電梯故障診斷研究

摘要：近年來，電梯被廣泛的應用在高層建筑中，為人們的工作和生活帶來很多便利。而電梯在長時間的運行過程中，制動和起動負載變化頻繁，運行故障不斷增多，電梯控制系統的安全性和可靠性降低，易發生各種停運事故。為了提高電梯運行的穩定性和安全性，構建基于PLC的電梯故障診斷系統，利用可編程控制器技術實時監測電梯運行狀態，及時發現運行故障，及時進行診斷維修。本文分析了基于PLC的電梯故障診斷系統架構，闡述了基于PLC的電梯故障診斷過程。

關鍵詞：PLC；電梯故障；診斷

PLC是一種集通信技術、自動化技術和微機技術為一體的工業控制裝置，基于PLC的電梯故障診斷，可充分發揮可編程邏輯控制器的邏輯判斷功能，實時監測電梯的運行狀態，實時檢測運行故障，準確診斷故障位置，提高電梯運行故障診斷和維修效率。

1.基于PLC的電梯故障診斷系統架構

1.1 SYSMAC網絡連接系統

SYSMAC網絡連接系統通過網絡服務單元NSU、網絡服務板NBS、網絡鏈接單元連接計算機網絡和PLC構成電梯故障診斷系統的局域網絡系統[1]，該網絡連接系統由126個結點和3個線路服務器組成，線路服務器連接各個結點，控制整個PLC電梯故障診斷系統的通信。

1.2 PLC上位連接系統

在PLC電梯故障診斷系統中，計算機設備作為上位機，和PLC進行通信，構成PLC上位連接系統。計算機為PLC上位連接系統設置良好的人機交互界面，全面、實時的管理和控制電梯運行。PLC作為連接系統的下位機，進行高效、可靠的分散控制。在PLC電梯故障診斷系統中，計算機主要用于數據和圖形在線顯示、參數修改和設定、程序編程等功能，不直接對電梯運行進行現場控制，PLC是系統的執行者，因此即使計算機設備在應用過程中出現問題，也不會影響PLC電梯故障診斷過程，極大提高了電梯故障診斷效率和可靠性。

1.3 PLC下位連接系統

PLC和鏈接單元、遠程終端和遠程I/O單元等模塊鏈接，構成PLC下位連接系統。PLC電梯故障診斷系統的下位連接主要由傳感器控制器、遠程終端、I/O光纜傳送單元、I/O鏈接單元、I/O遠程從單元和主單元組成。

2.基于PLC的電梯故障診斷過程

2.1 PLC的故障診斷分級

根據電梯故障的響應時間要求和故障輕重緩急，可將電梯故障分為輕度故障、一般故障和嚴重故障。根據不同的故障等級，設置不同的PLC響應方式。其一，背景或定時處理，在PLC可編程控制器設置背景程序或者定時執行程序，在正常程序執行完成后，如果掃描時間有空余，可執行次要程序段，如果時間不足，則直接跳過，對于電梯的輕度故障或者一般故障可采用該響應方式；其二，正常程序掃描處理，PLC內部CPU運行速度很快，掃描電梯控制系統大型程序的時間也只有幾毫秒[2]，可滿足電梯發生嚴重故障對處理和響應速度的要求，并且可簡化PLC程序；其三，中斷處理，PLC輸入中斷主要包括高速計數器中斷、間隔定時器中斷、開關量觸發CPU執行中斷等，中斷處理通過停止PLC控制器的主程序執行，對中斷電梯嚴重故障有著重要作用。

2.2 PLC電梯故障診斷方法

2.2.1 PLC解析模型的故障診斷方法

基于電梯故障數學模型，按照數據統計方法處理被檢測信息，通過重構電梯故障運行狀態，結合電梯運行故障信息構建殘差序列，根據殘差序列，構造電梯故障解析模型，采用統計檢驗法，診斷電梯運行故障類型，進一步估計、分離和決策。通過應用解析模型的故障診斷方法，可實現對電梯故障的動態、實時診斷。在實際應用過程中，難以構建準確的電梯故障數學模型，并且解析模型包含電梯設備的大量非線性運算，因此在很大程度上限制了PLC解析模型故障診斷的使用效果和范圍。

2.2.2 PLC信號處理故障診斷方法

PLC故障診斷利用電梯運行故障的信息模型，如小波變換、自回歸滑動平均、頻譜、相關函數等，提取信號幅值、方差等特征值[3]，分析可監測信號，檢測電梯運行故障。PLC信號處理故障診斷方法簡單可行，但是電梯故障類型和故障原因存在著不確定性關系，使得電梯運行故障檢測易出現漏判、錯判等問題。

2.2.3遠程故障診斷方法

PLC電梯故障診斷系統應用遠程故障診斷方法，可有效提高故障診斷范圍。遠程故障診斷系統主要包括診斷專家、故障診斷系統和智能診斷中心。PLC遠程故障診斷系統通過智能診斷中心為電梯運行故障診斷搭建資源共享平臺，提供多種智能診斷方法和共享資源，和客戶進行溝通交互，將故障診斷資源保存在數據庫和知識庫。和智能診斷中心相比，PLC故障診斷系統主要是直接面對電梯設備，對電梯進行在線診斷服務，并且為智能診斷中心提供數據支持，為診斷專家和智能診斷中心提供電梯故障診斷的經驗和知識。診斷專家通過和故障診斷系統的寫作，整理和分析故障診斷系統關于電梯運行故障的診斷信息，根據電梯故障征兆和實際運行條件，準確診斷電梯故障。

3.結束語

電梯作為我們日常生活中的重要運輸工具，一旦發生運行故障，不僅給人們的生活帶來很多不便，甚至會發生嚴重的安全事故，因此必須積極采用先進的科學技術，加強電梯故障診斷，在未來的發展過程中，PLC技術將不斷完善，基于PLC的電梯故障診斷系統也將更加完善和成熟。

參考文獻：

[1]王麗華，周鋒，楊世鳳.基于PLC的電梯實時故障監測系統[J].電氣傳動，2011，04：48-49+53.

[2]王海，鞏亞東，王宛山.基于PLC的故障診斷及處理[J].組合機床與自動化加工技術，2012，02：66-68.

[3]喬久鵬.電梯故障檢測及診斷系統研究[D].哈爾濱工業大學，2010.

作者簡介：王瑀，江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院揚州分院，碩士。