電梯教學實訓裝置控制功能優化設計

張學凱+王成福

摘要：以實際電梯控制系統為依據，在現有電梯教學實訓裝置功能的基礎上，增加編碼器樓層定位電路、電梯稱重控制電路和電梯應急救援裝置，并對控制程序進行優化設計，以滿足電梯維修與保養技術技能人才的培養需要。

關鍵詞：電梯教學；實訓裝置；程序設計

針對現有電梯教學實訓裝置普遍以行程開關作為樓層定位，控制功能相對簡化，電氣控制與實際電梯系統偏離較遠，所進行的編程訓練內容相對較少，導致學生技能訓練無法滿足電梯安裝、維修與保養要求等問題，我們以四層電梯控制系統為依據，增加編碼器樓層定位電路、稱重控制電路、應急救援裝置，對原有的控制程序進行優化設計，使模擬實訓操作更加接近實際電梯的控制要求。

一、硬件電路的功能擴展

1.旋轉編碼器樓層定位電路。（1）編碼器的安裝方法。將旋轉編碼器直接安裝在曳引機輸出軸的軸端上，編碼器隨曳引機轉動而轉動，這樣就可以從旋轉編碼器的脈沖輸出端獲得與電動機轉速成正比的脈沖信號，一是供變頻器反饋轉速，二是供電梯計算樓層之間的脈沖距離。（2）編碼器與控制系統的連接。對于只有A、B相兩相脈沖輸出的增量型編碼器，它有四條引線，其中兩條是脈沖輸出線，與PLC的高速計數端相連，一條是COM端線，一條是電源線，與電源的正極和負極相連。對于絕對型編碼器，它直接輸出脈沖個數的數字量，其信號輸出方式有并行輸出、串行輸出、總線輸出、變送為標準信號輸出等。

2.稱重控制電路。稱重控制電路由稱重傳感器和控制儀兩部分組成。稱重傳感器將重量信號轉換成電信號傳送給控制儀，由控制儀進行運算處理，完成電梯稱重。當電梯轎廂內重量變化時，控制儀根據要求可以輸出多組繼電器觸點信號，如0～10mA電流信號、0～10V或-10V～+10V電壓信號，超載時控制儀發出聲光報警信號，為電梯稱重及啟動提供精確的數據。

3.應急救援裝置。當電梯供電中斷（如停電、缺相等），或電梯自身出現軟故障（非電梯安全回路或門鎖回路故障），應急救援裝置將自動投入應急救援，將電梯轎廂慢速運行到就近層站停靠，打開轎門和廳門，放出受困的乘客。電梯應急救援功能是電梯維修技術人員必須掌握的重要技能之一，因此電梯教學的實訓裝置有必要設計應急救援裝置。

二、軟件優化設計

根據四層電梯的控制要求，進行控制程序的優化設計，與原實訓裝置功能相同部分的程序不做改動。

1.編碼器樓層定位程序。編碼器樓層定位程序根據輸入脈沖數計算電梯位置與運行速度的程序。在電梯運行前通過現場調試，將信號，如換速點位置、平層點位置、制動停車點位置等所對應的脈沖數，分別存入相應的內存單元。在電梯運行過程中，通過旋轉編碼器檢測，使用軟件實時計算以下信號：電梯所在樓層位置、換速點位置、平層點位置，從而進行樓層計數，發出換速信號和平層信號，再通過變頻器實現換速、樓層定位以及廂門廳門的開關控制等。

2.稱重控制程序。稱重控制程序首先讀取壓力傳感器的載重信號，然后進行A/D轉換，并與內存中的額定載重量進行比較。當轎廂內的重量達到或超過額定載重量（設定值）的95%時，輸出滿載信號，顯示電梯滿載，不再響應呼梯信號；當轎廂內的重量達到或超過額定載重量（設定值）的102%時，控制超載繼電器動作，顯示超載信號，不能關閉廂門與廳門，直至退出超載狀態為止，以確保電梯安全可靠運行。

3.應急救援程序。應急救援程序首先判斷是聯機方式還是脫機方式，并進行分別處理。在脫機方式下，不使用應急救援功能。在聯機方式下，當外加電源正常時，硬件電路自動對蓄電池進行充電控制，并且用LED顯示快充、慢充、充電完成等狀態。當外加電源斷電或缺相，以及電梯控制系統發生故障時，應急救援程序接管電梯的全部控制權，啟動逆變電路工作，將蓄電池的直流電壓逆變成三相交流電壓，向電梯供電，使電梯繼續保持慢速運行5～30分鐘，直至運行到最近的平層位置，開門使乘客安全撤離。在救援過程中，即使外加電源恢復正常供電，也不會影響應急救援裝置的正常救援工作，直到救援工作結束后再恢復正常的電梯運行。為了避免外界干擾，當外加電源發生故障時間少于3秒或者控制系統出現故障時間少于裝置設定時間時，應急救援程序不響應救援工作，確保電梯優先運行。

三、結語

根據四層電梯的控制要求，結合現有電梯教學實訓裝置的功能特點，我們在硬件上增加了編碼器樓層定位電路、稱重控制電路和應急救援電路等，并在對原有控制程序所實現的功能保持不變的基礎上，增加編碼器樓層定位程序、電子稱重處理程序以及應急處理程序，使電梯教學實訓裝置的功能更加接近電梯的實際控制要求，讓學生更好地掌握電梯的工作原理與維修技能。

參考文獻：

[1]王成福.基于Q系列PLC的電梯教學實訓裝置設計[J].工業和信息化教育，2015（12）：62-68.

[2]丁鑌.PLC控制四層電梯教學模型的設計[J].現代制造技術與裝備，2010（4）：33-35.