探究PLC電梯系統(tǒng)的機(jī)電一體化技術(shù)

紀(jì)宏 楊君

通力電梯有限公司天津分公司 天津 300051

在高層建筑領(lǐng)域中，電梯是屬于非常重要的交通工具，電梯運(yùn)行質(zhì)量的高低，直接影響到人們的出行及安全問題，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC電梯系統(tǒng)機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用能夠給電梯工程提供良好的幫助，因此對此類技術(shù)進(jìn)行研究，對提高電梯運(yùn)轉(zhuǎn)效率有著積極作用[1]。

1 機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀

機(jī)電一體化技術(shù)中融合了電子、機(jī)械、傳感、接口等很多先進(jìn)技術(shù)，這屬于綜合性技術(shù)類型，對于各個行業(yè)與領(lǐng)域的發(fā)展起到積極影響作用。機(jī)電一體化技術(shù)代表先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，雖然其包含很多技術(shù)，但是并不僅是簡單的拼湊組合，所以要和傳統(tǒng)的機(jī)械電氣的概念做出區(qū)分。機(jī)電一體化包含了技術(shù)和產(chǎn)品兩個方面，所以智能化是目前機(jī)電一體化技術(shù)的產(chǎn)品的主要特點(diǎn)。

當(dāng)前社會高速發(fā)展之下，信息化技術(shù)取得了很快的發(fā)展，對于我國工業(yè)領(lǐng)域有著很大的促進(jìn)作用。由于信息化技術(shù)的應(yīng)用需要通過計(jì)算機(jī)技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)，不斷延伸和發(fā)展就此形成信息技術(shù)。當(dāng)前我國機(jī)電一體化技術(shù)有了很快的發(fā)展，但是較之發(fā)達(dá)國家來說，還有很大的差距。結(jié)合相應(yīng)調(diào)查數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，我國信息技術(shù)產(chǎn)值只有30-40%，與其他發(fā)達(dá)國家的差距比較大，這就嚴(yán)重的阻礙了我國機(jī)電一體化領(lǐng)域的發(fā)展，所以要積極轉(zhuǎn)變思想觀念，調(diào)整發(fā)展戰(zhàn)略，促進(jìn)信息技術(shù)領(lǐng)域的全面發(fā)展。信息產(chǎn)業(yè)是現(xiàn)代社會的產(chǎn)物，前景非常的廣闊，市場發(fā)展?jié)摿Ρ容^大，如果能夠積極學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)，能夠降低運(yùn)行成本，促進(jìn)我國信息技術(shù)領(lǐng)域的全面發(fā)展。從機(jī)電一體化技術(shù)的實(shí)際情況展開分析，其將控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)融合起來，讓機(jī)電一體化技術(shù)取得很快的發(fā)展，促進(jìn)該技術(shù)的發(fā)展，推動集成電路領(lǐng)域的發(fā)展，給機(jī)電一體化領(lǐng)域的發(fā)展和進(jìn)步起到了積極的促進(jìn)作用。正是因?yàn)檫@些先進(jìn)技術(shù)的開發(fā)和利用，讓我國的機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展有了基礎(chǔ)和根本，不斷的完善、改革與進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)全面的發(fā)展和進(jìn)步，對于各個行業(yè)與領(lǐng)域的發(fā)展都存在積極的作用[2]。

2 機(jī)電一體化技術(shù)優(yōu)點(diǎn)分析

機(jī)電一體化應(yīng)用到電梯系統(tǒng)內(nèi)有著明顯的優(yōu)勢，從實(shí)際情況分析，其具體達(dá)到如下的要求：

2.1 提高生產(chǎn)力和工作質(zhì)量

現(xiàn)代社會科學(xué)技術(shù)發(fā)展速度較快，人們生活節(jié)奏加快，讓每日形成的信息量是非常龐大的，知識更新與技術(shù)發(fā)展速度高速進(jìn)行，極大的推動了我國機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。機(jī)電一體化技術(shù)廣泛的應(yīng)用到實(shí)踐中，讓產(chǎn)品自動化水平得到很大的提升，促進(jìn)生產(chǎn)效率和質(zhì)量的提高，人們工作強(qiáng)度得到降低，節(jié)約人力資源，給企業(yè)帶來較高的經(jīng)濟(jì)效益。機(jī)電一體化設(shè)備可以采集龐大的信息量，并且快速的處理信息數(shù)據(jù)，及時反饋到系統(tǒng)內(nèi)，改進(jìn)產(chǎn)品的缺陷，提高產(chǎn)品的總體性能水平，這是人所無法達(dá)到的。

2.2 安全性極高，可靠性良好

機(jī)電一體化技術(shù)還有一個非常明顯的特性，那就是安全性極高、可靠性良好，這是因?yàn)闄C(jī)電一體化設(shè)備在開發(fā)和運(yùn)行中，可以形成自我監(jiān)測系統(tǒng)，其可以隨時了解當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如果設(shè)備發(fā)生故障問題，系統(tǒng)會發(fā)布一系列的警示信號，同時系統(tǒng)內(nèi)自動開啟自我保護(hù)機(jī)制。當(dāng)然，機(jī)電一體化運(yùn)行中也不可避免的會出現(xiàn)意外的狀況，導(dǎo)致無法運(yùn)行，但是總體來說，其可以實(shí)現(xiàn)自我發(fā)現(xiàn)、自我控制，盡量的降低影響范圍，保證生產(chǎn)順利進(jìn)行。

2.3 節(jié)約大量的資源

機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，對于資源節(jié)約方面的貢獻(xiàn)也是非常巨大的，首先是能源方面的節(jié)約，由于機(jī)電一體化技術(shù)的智能化、自動化水平較高，設(shè)備會隨時處于監(jiān)控運(yùn)行的狀態(tài)之中，對于某些工作量比較低的運(yùn)行設(shè)備來說，監(jiān)測系統(tǒng)隨時將相關(guān)的信息反饋到調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的調(diào)整，降低能源消耗；其次，機(jī)電一體化設(shè)備自動化運(yùn)行水平較高，節(jié)約人力成本，減少工作人員的數(shù)量，設(shè)備會長期處于工作運(yùn)行的狀態(tài)中，促進(jìn)工作效率和質(zhì)量的提升，產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益[3]。

2.4 節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)

在電梯中通過機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，能夠提高電梯運(yùn)載能力以及相關(guān)的工作效率，因此在實(shí)踐階段通過節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)應(yīng)用到電梯設(shè)計(jì)過程中，可以有效的將能源節(jié)約，減少浪費(fèi)問題出現(xiàn)。通常情況下，不管是處于上升狀態(tài)或是下行狀態(tài)的電梯，它始終有80%的時間在處于發(fā)電狀態(tài)，需要運(yùn)用大量的能源作為動力，而在相應(yīng)的回饋裝置應(yīng)用之后，就能夠?qū)?0%左右的能量吸收儲存，以便于下次使用。此外機(jī)電一體化節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)需要在軟件控制上實(shí)現(xiàn)，通過智能軟件的設(shè)計(jì)能夠減少電梯的停乘次數(shù)，可以通過仿真軟件達(dá)到精確的樓層之間的運(yùn)轉(zhuǎn)效果[4]。

3 電梯的控制系統(tǒng)

3.1 升降機(jī)械裝置

電梯系統(tǒng)內(nèi)包含很多保護(hù)裝置系統(tǒng)，其中主要的組成部分是導(dǎo)向系統(tǒng)、拖曳系統(tǒng)、引導(dǎo)系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)等。在電梯系統(tǒng)內(nèi)，鋼絲繩和曳引輪連接可以連接進(jìn)行摩擦運(yùn)動，滑輪組設(shè)置在曳引輪兩側(cè)位置上，各個結(jié)構(gòu)牢固穩(wěn)定，確保轎廂運(yùn)行的安全性。

3.2 電梯系統(tǒng)的電氣裝置組

當(dāng)前的電梯很多都是采取電力驅(qū)動牽引繩的方式實(shí)現(xiàn)轎廂運(yùn)動，對于電梯電氣裝置來說，主要包含控制柜、曵引電動機(jī)、門電機(jī)、制動裝置、限位開關(guān)等部分。下面以某電梯型號展開分析，重點(diǎn)講解電梯內(nèi)部的主要組成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以了解不同結(jié)構(gòu)的功能，為電梯的整體管理和運(yùn)行起到積極的促進(jìn)作用。

3.2.1 集選控制

電梯系統(tǒng)內(nèi)有高水平的集選控制系統(tǒng)，讓系統(tǒng)綜合分析能力得到提升，電梯在運(yùn)行環(huán)節(jié)，電梯轎廂可以實(shí)現(xiàn)各種指令的應(yīng)答，根據(jù)操作的需要安全穩(wěn)定的在平層停靠、自動開關(guān)門等，如果發(fā)生緊急的情況，能夠及時對外召喚，達(dá)到高度尺寸的精確性控制，保證電梯系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，確保電梯運(yùn)行效果和質(zhì)量。

3.2.2 故障檢測

電梯是當(dāng)前人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚脑O(shè)備之一，尤其是高層住宅項(xiàng)目、商場、醫(yī)院等，每日接送人員數(shù)量龐大，一旦發(fā)生危險(xiǎn)性事故，會危及人們的生命安全。如果發(fā)現(xiàn)存在故障問題，及時給檢修人員發(fā)布相應(yīng)的信息，保證電梯運(yùn)行達(dá)到安全性、穩(wěn)定性要求，滿足人們的日常工作和生活的需要，對于社會的發(fā)展也會有積極作用。

3.2.3 緊急操作系統(tǒng)

電梯系統(tǒng)是一體化運(yùn)行的，如果在運(yùn)行中發(fā)生故障問題，比如停電、墜落等不良情況發(fā)生，立即開啟備用系統(tǒng)，讓緊急操作進(jìn)行，將電梯提前設(shè)置到可以脫困的樓層中，防止給乘客造成恐慌，切實(shí)提高電梯運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。需要注意的是在進(jìn)行緊急操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的階段中，需要根據(jù)PLC電機(jī)系統(tǒng)的主要功能對運(yùn)行系統(tǒng)的要求以及穩(wěn)定性綜合評價(jià)分析，使其能夠減少外界因素，而引起的各種故障問題[5]。

4 PLC電梯系統(tǒng)的一體化技術(shù)

4.1 PLC與電梯控制

PLC是應(yīng)用巡回掃描的方法進(jìn)行工作處理，屬于專業(yè)性極強(qiáng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。應(yīng)用PLC系統(tǒng)在運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)電梯有效控制，組合形成專業(yè)性的控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備帶動運(yùn)行，可以達(dá)到無觸點(diǎn)運(yùn)行的效果，并且運(yùn)行次數(shù)并未有任何的限制。電梯控制系統(tǒng)中應(yīng)用PLC編程進(jìn)行控制，工作人員隨時進(jìn)行編程語言調(diào)整，以保證系統(tǒng)可以有效的控制。PLC控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)順序操作、功能模塊、指令表、結(jié)構(gòu)文本等進(jìn)行編程語言合理應(yīng)用。編程人員利用編程軟件進(jìn)行編程，讓電梯系統(tǒng)中相應(yīng)的通訊處理器、功能模塊相關(guān)參數(shù)的設(shè)施，可以形成功能性良好的處理器系統(tǒng)，整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊正常進(jìn)行。

4.2 電梯PLC控制方式

應(yīng)用PLC系統(tǒng)進(jìn)行電梯實(shí)現(xiàn)控制，就可以根據(jù)需要把輸入輸出進(jìn)行動態(tài)化控制，主要的運(yùn)行狀態(tài)分為上行、下行、停車等多種模式，還可以根據(jù)需要顯示出不同指示燈。為了保證輸出指令可以隨時運(yùn)行，編制出的程序不能重復(fù)的運(yùn)行，在工作狀態(tài)發(fā)生變化后，就可以轉(zhuǎn)化為執(zhí)行模式，可以隨時調(diào)整為輸入指令，滿足正常運(yùn)行要求。

4.3 PLC電梯系統(tǒng)的控制技術(shù)

PLC系統(tǒng)可以進(jìn)行系統(tǒng)多項(xiàng)問題的處理，比如指令、召喚的處理，選向功能的處理，實(shí)現(xiàn)樓層信號處理等。本文主要從脈沖選層功能方面展開分析，具體如下所示：

4.3.1 脈沖選層功能的脈沖來源及傳遞

脈沖選層功能的實(shí)現(xiàn)通過計(jì)數(shù)脈沖線、高速計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)，然后在井道高度內(nèi)脈沖計(jì)數(shù)分析，可以進(jìn)行電梯位移量的控制。在電梯系統(tǒng)內(nèi)，所使用的曵引系統(tǒng)控制中，主要是通過三相交流電、變頻器、接觸器、電機(jī)等部分組成，旋轉(zhuǎn)編碼器和電機(jī)進(jìn)行穩(wěn)定連接，系統(tǒng)運(yùn)行中會產(chǎn)生兩相輸出脈沖信號。在該信號進(jìn)入到變頻器裝置后，軟件程序會直接獲取相應(yīng)的速度信號，可以實(shí)現(xiàn)速度封閉控制。在該閉環(huán)控制系統(tǒng)內(nèi)，變頻器通過旋轉(zhuǎn)編碼器直接進(jìn)行分頻處理，同時能夠轉(zhuǎn)化成為電梯位移與電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的函數(shù)脈沖信號，讓PLC的高速計(jì)數(shù)器的脈沖計(jì)數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不同的技術(shù)，將系統(tǒng)指令發(fā)出和執(zhí)行。

4.3.2 脈沖選層功能的脈沖處理方法

電梯系統(tǒng)在運(yùn)行時，脈沖信號量是巨大的，導(dǎo)致計(jì)數(shù)負(fù)荷相對較大，容易發(fā)生混亂的問題。要想徹底解決這一問題，應(yīng)該對于輸出的脈沖信號通過高速計(jì)數(shù)器處理，達(dá)到正常工作運(yùn)行的要求。從實(shí)際情況分析，目前所應(yīng)用的高速計(jì)數(shù)器為16位，相應(yīng)速度通常是5KHz，所以把相應(yīng)的脈沖信號利用分頻器調(diào)整到合理的范圍內(nèi)，系統(tǒng)正常運(yùn)行。

4.3.3 脈沖選層功能的防亂層技術(shù)

脈沖選層功能中最為明顯的功能就是防亂錯層，通過相對坐標(biāo)的方式計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)，在電梯處于某個平層點(diǎn)部位上進(jìn)行計(jì)數(shù)，然后在到達(dá)下一平層點(diǎn)計(jì)數(shù)的情況下，高速計(jì)數(shù)器就可以進(jìn)行復(fù)位處理。電梯的工作中，每次經(jīng)過一個平層之后，層高都會和相應(yīng)的脈沖數(shù)值計(jì)數(shù)分析，直到最終高速計(jì)數(shù)器累計(jì)參數(shù)和設(shè)定參數(shù)一致的條件下，就會直接發(fā)出中斷信號，實(shí)現(xiàn)速度的調(diào)整。在這種運(yùn)行基礎(chǔ)條件下，為了符合防亂層的要求，應(yīng)該在編程過程中高脈沖信號直接轉(zhuǎn)化為累計(jì)層脈沖數(shù)，同時還要設(shè)置預(yù)警脈沖數(shù)，讓平層開門之前顯示的累計(jì)層高脈沖數(shù)與實(shí)際運(yùn)行的累計(jì)高脈沖數(shù)對比分析，如果對比之后的數(shù)據(jù)超出了預(yù)警脈沖數(shù)，就會直接發(fā)出終端信號，并且系統(tǒng)會將信號反饋到基站中，系統(tǒng)會自動化調(diào)整層高數(shù)據(jù)。

4.4 電氣控制系統(tǒng)

4.4.1 超高速串行通信

邏輯控制系統(tǒng)是電梯系統(tǒng)運(yùn)行中最為關(guān)鍵性的一個系統(tǒng)，對于各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)有著積極的作用。電梯正常工作環(huán)節(jié)，邏輯控制系統(tǒng)需要處理數(shù)百個信號。隨著技術(shù)的發(fā)展，電梯控制系統(tǒng)運(yùn)行中通過控制器局域網(wǎng)總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制，應(yīng)用雙絞線將兩個控制器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接，把原先的數(shù)百根信號線通過幾根信號線即可完成，滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪\(yùn)行需要，只要把相應(yīng)信號的電梯控制器就可以進(jìn)行樓層的控制，并不需要使用硬件就可以調(diào)整，系統(tǒng)操作更加方便、靈活。

4.4.2 高集成控制器

控制器一體化是目前電梯的重要標(biāo)志之一，高集成控制器要從下述幾個方面出發(fā)：其一，機(jī)械控制。高集成控制器中設(shè)置有智能性電梯控制系統(tǒng)、雙32位網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行，保證模塊功能得以實(shí)現(xiàn)；其二，驅(qū)動技術(shù)，通過永磁同步電機(jī)的運(yùn)行，應(yīng)用旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)換和運(yùn)行，隨時掌握電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)，給驅(qū)動系統(tǒng)反饋運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，結(jié)合不同使用要求做出必要的調(diào)整，達(dá)到速度適應(yīng)性的要求。比如目前應(yīng)用的先進(jìn)補(bǔ)償系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)降噪、降損耗處理，提高電梯運(yùn)行效果；其三，信息處理技術(shù)。根據(jù)電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，結(jié)合上下行速度參數(shù)，合理調(diào)節(jié)電流參數(shù)，保證曳引機(jī)運(yùn)行達(dá)到靈敏度的要求，做好主機(jī)轉(zhuǎn)動力矩的精確性控制，保證電機(jī)工作達(dá)到穩(wěn)定性、可靠性要求；其四，控制技術(shù)。通過電腦控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)電梯停機(jī)的準(zhǔn)確性控制，達(dá)到精度的要求，滿足運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語

綜上所述，電梯中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)之后，促進(jìn)電梯運(yùn)行質(zhì)量水平的提升，保證運(yùn)行達(dá)到安全性的標(biāo)準(zhǔn)，減輕能源消耗。隨著機(jī)電一體化技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，電梯系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)變，保障人們的生命安全，為社會的發(fā)展提供基礎(chǔ)條件。