智能、高效、節能的新型電梯控制系統

上海電機學院　韓　洋　呂騰飛　翁逸亭　關　鵬

智能、高效、節能的新型電梯控制系統

上海電機學院韓洋呂騰飛翁逸亭關鵬

本論文主要敘述了當前電梯業的發展狀況和傳統的PLC電梯控制系統的不足之處，并且針對其不足，提出了其解決此問題的可行方法。本發明提出的解決方法是針對當前控制系統中的轎廂內外控制系統進行重新設計。通過重新設計此控制系統，使得轎廂內外控制系統能夠有條件的分離控制或者共同控制，從而實現電梯控制系統的更加智能、高效、節能。

電梯；PLC；內外控制系統

0　引言

隨著我國經濟建設的迅猛發展，電梯工業也隨之日新月異的發展起來，電梯不僅是生產環節中的主要設備，更是人們生活中的必須設備。在今后的生活中，對電梯的探索和研究將會變得越來越重要［1］。并且，隨著智能化建筑的發展，電梯系統作為智能建筑三大子系統中樓宇自動化的重要模塊，它的智能化也日益被重視起來。作為一項被廣泛應用，不可或缺的設備，電梯的智能化發展，將會對當今的高效、節能理念產生巨大推動作用［2］。

當今是個高速發展的時代，用PLC控制的電梯可靠性高、維護方便、開發周期短，這種電梯運行更加可靠，并且具有很大的靈活性［3］。可以完成更為復雜的控制任務，已成為電梯控制的發展方向，其許多功能是傳統的繼電器控制系統無法實現的。

但是對于當前的傳統電梯系統來說，其智能化程度雖然在不斷進步，但仍然不盡如意，由此也造成了一系列的資源、時間等的浪費［4］。本課題研究的內容就是如何改進現有的控制系統，使其更加智能化。

本設計主要通過新提出的電梯系統運行控制要求，針對性的進行設計，以完成課題目標。

1　本控制系統的設計原理

本項目將著重研究如何智能的控制電梯的停靠，從而省略掉那些多余的步驟。此電梯控制系統擬采用的PLC為西門子S7-200。PLC程序設計采用模塊化編程思想，即根據各功能實現的條件及原則設計各個功能模塊。設計的程序要求完成電梯自動運行功能如：內選外召喚信號的登記、到層自動開門、內外信號獨立控制運行、延時自動運行等，并且合理分配轎廂內指令的執行和廳外召喚的應答。

1.1本設計的特點

本設計的特點在于，將電梯控制系統的內外兩層呼叫信號隔離，使轎廂內部控制系統可以在某些信號（滿載或者空間已滿）產生后獨立工作，當這些信號消失，又會自動的恢復內外層系統同時控制。而當轎廂內控制系統獨立工作時，外部的控制系統依然會接受呼叫信號，但是不對當前轎廂產生作用，只是把呼叫信號保留，等待條件允許時執行這個呼叫信號［5］。

1.2擬采取的措施

電梯PLC的控制系統和其他類型的電梯控制系統一樣主要由信號控制系統和拖曳控制系統兩部分組成。本設計主要針對信號控制系統，如附圖（a）所示，主要對PC主機和CPU內的程序進行改進，使得行外呼梯信號與轎廂信號區分開來。

圖（a） 電梯PLC控制系統的信號流通圖

通過對當前PLC電梯控制系統進行分析，分析總結其優缺點，然后按照內外控制系統分離的指標，設計并整合整體控制程序。本設計中，轎廂呼叫系統將與行外呼叫系統分別獨立，通過轎廂內部的重力，空間傳感器所反饋的信號，來決定兩個呼叫系統是否共同作用或者轎廂呼叫系統具有高優先級，行外呼叫系統暫時隔離出控制［6］。當重力信號，空間信號返回值表明超載或者空間已滿，則會使得行外呼叫系統暫時隔離，失去控制作用，但是仍能輸入呼叫信號，并將該信號進行保留，等待控制能力恢復［7］如果重力信號，空間信號返回值表明未超載而且空間未滿，則使得轎廂呼叫系統與行外呼叫系統共同作用，共同控制轎廂運行。兩個控制系統是否分離，將會根據重力信號，空間信號返回值實時動態的決定。信號執行完畢，由輸出系統清除已執行過的信號［8］。

為了實現本課題的此項要求，本人設計了如圖（a）所示的信號流程圖。

1.3本設計運行控制要求

根據課題目標，為了體現出其智能、高效、節能的理念，特別提出了如下的控制要求：（a）信號接收單元接收第一呼叫信號和/或第二呼叫信號；（b）信號存儲單元存儲第一呼叫信號和/或第二呼叫信號；（c）信號分析處理單元判斷是否收到第一滿載信號和/或第二滿載信號，若是，則執行（d）；若不是，則執行步驟（i）；（d）信號分析處理單元判斷是否收到第二呼叫信號，若是，則執行步驟（e）；若不是，則執行步驟（f）；（e）信號分析處理單元隔離第二呼叫信號；（f）輸出控制單元執行第一呼叫信號；（g）執行第一呼叫信號后，輸出控制單元清除所述第一呼叫信號［9］；（h）信號分析處理單元再次判斷是否收到第一滿載信號或第二滿載信號，若是，則執行（e）；若不是，則執行步驟（i）；（i）信號分析處理單元從信號存儲單元調用第二呼叫信號，與第一呼叫信號共同計算，然后共同控制電梯運行；（j）輸出控制單元執行第一、二呼叫信號；（k）執行第一、二呼叫信號后，輸出控制單元清除已執行信號（第一呼叫信號或者第二呼叫信號）［10］。

控制要求中，第一呼叫信號代表樓層呼叫信號；第二呼叫信號代表轎廂呼叫信號；第一滿載信號代表超重信號；第二滿載信號代表滿空間信號［11］。

2　結論

綜上所述，分離轎廂的內外控制系統，并且有條件的實現其分別控制和共同控制此種方法是可行的，且具有較好的可實現性和應用性。

經過重新設計的電梯控制系統，能夠克服上述的不足之處，從而能夠極大地節約能源和時間，減少不必要的絕大部分浪費，擁有著良好的經濟效益和社會效益，符合現今的發展趨勢［12］。

［1］吳宗澤，羅圣國編.機械設計課程設計手冊第二版［M］.北京：高等教育出版社.

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［4］中國科學技術協會主編，中國機械工程學會編著.2006—2007機械工程學科發展報告［M］.北京：中國科學技術出版社，2007.

［5］王有國.從節能的角度談制動器的設計［J］.中國電梯，2003（7）.

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［7］張琦主編.現代電梯構造與使用［M］.北京：清華大學出版社，北京交通大學出版社，2004，9.

［8］劉載文等.電梯控制系統——繼電器與PC控制原理、設計及調試［M］.北京：電子工業出版社，1996.

［9］劉劍，朱德文，梁質林著.電梯電氣設計［M］.北京：中國電力出版社，2006.

［10］朱德文，張宗文著.升降機運行與控制［M］.北京：中國電力出版社，2005.

［11］陳立定，吳玉香，蘇開才編.電氣控制與可編程控制器［M］.廣州：華南理工大學出版社，200l.

［12］劉載文，李毫升，鐘亞林編.電梯控制技術［M］.北京：電子工業出版社，1996.

［13］范永勝等.電氣控制與PLC應用［M］.北京：中國電力出版社，2004.

韓洋（1991—），男，河南南陽人，就讀于上海電機學院自動化專業。

呂騰飛（1990—），男，河南許昌人，就讀于上海電機學院自動化專業。

翁逸亭（1989—），男，上海人，就讀于上海電機學院自動化專業。

關鵬（1989—），男，山西臨汾人，就讀于上海電機學院自動化專業。