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【摘 要】电梯的控制系统的功能是管理各种指令信号、速度信号、安全信号和位置信号，以保证电梯的安全运行，或者使电梯处于保护状态。电梯的控制系统对电梯的运行安全有非常大的关系，电梯控制系统设计的优劣体现了电梯控制技术水平的高低。基于变频技术的电梯PLC控制系统是在科学技术不断发展、电梯控制技术不断进步的过程中，逐渐发展起来并愈加成熟、目前被广泛应用的电梯控制技术。本文浅析基于变频技术的电梯PLC控制系统的设计。
【关键词】电梯；变频技术；PLC；控制系统
0.引言
电梯是以电动机为动力来源的特殊起重运输设备，它是一种垂直运送行人或者货物的运输工具，是现代适用最多的垂直运输工具。电梯主要由机械部分和电气部分组成，机械部分包括曳引系统、轿厢、门系统、导向系统、重量平衡系统和机械安全保护装置；电气部分包括电力拖动系统、操作控制系统和电气安全系统。电气部分起控制管理作用，机械部分用于执行控制系统发布的信号指令。随着经济的不断发展、人口的不断增加，高层建筑和智能化建筑大量出现并愈来愈多，电梯行业以此为契机得到了极大发展。电梯的质量与人们的生活安全息息相关，而电梯控制系统的合理设计是电梯安全运行的重要保障。提高电梯运行质量和乘坐舒适度、确保电梯安全有效地运行，务必要做好电梯控制系统的设计。
1.电梯的控制系统
二十世纪八十年代调压调频技术应用在电梯领域。如今，电梯进入了一个使用需求和新技术应用全面发展的时期，随着信息化和智能化的兴起，电梯之于人们的生活，已经不仅仅是完成垂直运输的简单功用，还要提高安全性和舒适度，特别是从运行控制的智能化、实现合理配置和使用、远程监控与故障诊断、节能以及减少污染等多方面的要求。通常把构成电梯设备中的机、电两大部分，分别称为电梯的机械系统和电气系统而电梯的电气系统又由电力拖动系统和电气控制系统组成。其中，电梯轿厢是拖动控制的对象和目标，电动机是拖动的主要动力设备。
电梯的电力拖动系统是电梯的动力来源，并控制电梯的启动速度、制动减速和稳速运行。目前电梯的拖动系统可以分为直流电动机拖动系统、交流电动机拖动系统和永磁同步电动机拖动系统。电梯的电气控制系统主要功能是控制电梯主曳引电动机和门机的启动、运行方向、减速和停止，以及管理每层站显示、曾站召唤、轿内指令和安全保护等指令信息。操纵是实行每个控制环节的方式和手段。电梯的运行性能和自动化程度取决于电梯控制系统的功能和性能。随着电力电子学、微电子技术和交流调速理论的迅速发展和广泛应用，电梯电气控制系统的类型除了传统的继电器控制之外，PLC控制和微机控制已经成为电梯控制系统的主流。
2. 变频技术在电梯控制系统舒适度改造中的应用
随着科学技术的发展，变频器在工业设备和家用电气上的使用越来越广泛。变频器是改变电动机工作电源频率的电气控制设备。变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流器（交流变直流）、滤波、逆变器（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的快速通断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的。
变频器在现代电气设备中是一种很常见的设备， 而电梯变频器则是一种专门用于电梯控制的仪器。电梯变频器对电梯的控制是S型，即启动和停止加速度都比较缓和，而中间过程，加速度比较快，主要是为了乘坐舒适，节能也是一方面，这是变频器的通用有点。电梯需要缓慢加速以保证乘坐舒适度，这就涉及到了电动机调速问题和变频器的应用。其他的调速方式，比如串电阻调速：它通过串接一个电阻，来降低电机内部的电压，实现转速的降低，弊病就是在串接的电阻上会耗费一定的能量；用变频器就不存在这种情况，它直接控制输出的频率和电压来驱动电机，不存在额外的消耗。
3. PLC在电梯控制系统中的应用
PLC即可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：电源、中央处理单元、存储器、输入输出接口电路、功能模块和通信模块。当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。可编程逻辑控制器的优点在于使用方便、编程简单，功能强、性能价格比高，硬件配套齐全、用户使用方便、适应性强，可靠性高、抗干扰能力强，系统的设计、安装、调试工作量少，维修工作量小、维修方便。
电梯的控制方式主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种。PlC实际上是一种专用计算机，它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务，而且依靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能运行，否则电梯不会工作；又由于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元，即无线圈又无触点，使用次数不受限制，属无触点运行，因此，它比继电器控制有着明显的优越性，运行寿命更长，工作更加可靠安全，自动化水平更高。PLC控制是三种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式，它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代，是电梯控系统中理想的控制新技术。
4. 电梯PLC控制系统的设计
根据电梯安全运行的主要控制要求，电梯PLC控制系统的功能应实现：电梯位置的确定和现实，轿厢内的运行命令及门厅的召唤信号，电梯自动运行时的信号响应，轿厢的启动与运行，轿厢的平层与停车，电梯的安全保护等。除了控制要求之外，电梯还有一些高层次的性能指标，比如电动机加速减速的曲线控制、高准确度的平层控制等，前者设计电梯运行过程中的加速度大小，关系电梯乘坐的舒适度，后者涉及乘客数量变化对平层准确度的影响。
基于变频技术的PLC电梯控制系统设计，首先要了解电梯的功能要求、选用的可编程序控制器，并严格遵循一定设计规则。设计PLC电梯控制系统组要有以下几方面的内容和步骤：
1.通过分析总体功能要求，确定电梯控制系统的硬件配置，比如继电器、PLC型号、接触器、调速器等。
2.通过计算PLC的I/O点数，选取PLC机型、扩展单元等。根据上述步骤的分析，确定电梯层站数和控制方式等，计算控制系统的输入和输出信号的数量，同时分开考虑输入和输出信号的模拟量和数字量，然后对各输入和输出量的电压类型、等级及数量进行分类统计。
3.设计I/O接口电路。
4.设计控制电路图。
设计I/O接口电路。
5.设计梯形图。
参考文献 ：
[1]沈意平，宾光富，王来送，基于PLC和变频技术的现代电梯控制系统设计.机械研究与应用，2004（3）.
[2]杨勇，马西仃，任国华，基于PLC和变频器的电梯控制系统设计.工业仪表与自动化装置，2012（6）.
[3]苏东平，变频技术的电梯PLC控制系统设计研究.电子制作，2013（11）.
【关键词】电梯；变频技术；PLC；控制系统
0.引言
电梯是以电动机为动力来源的特殊起重运输设备，它是一种垂直运送行人或者货物的运输工具，是现代适用最多的垂直运输工具。电梯主要由机械部分和电气部分组成，机械部分包括曳引系统、轿厢、门系统、导向系统、重量平衡系统和机械安全保护装置；电气部分包括电力拖动系统、操作控制系统和电气安全系统。电气部分起控制管理作用，机械部分用于执行控制系统发布的信号指令。随着经济的不断发展、人口的不断增加，高层建筑和智能化建筑大量出现并愈来愈多，电梯行业以此为契机得到了极大发展。电梯的质量与人们的生活安全息息相关，而电梯控制系统的合理设计是电梯安全运行的重要保障。提高电梯运行质量和乘坐舒适度、确保电梯安全有效地运行，务必要做好电梯控制系统的设计。
1.电梯的控制系统
二十世纪八十年代调压调频技术应用在电梯领域。如今，电梯进入了一个使用需求和新技术应用全面发展的时期，随着信息化和智能化的兴起，电梯之于人们的生活，已经不仅仅是完成垂直运输的简单功用，还要提高安全性和舒适度，特别是从运行控制的智能化、实现合理配置和使用、远程监控与故障诊断、节能以及减少污染等多方面的要求。通常把构成电梯设备中的机、电两大部分，分别称为电梯的机械系统和电气系统而电梯的电气系统又由电力拖动系统和电气控制系统组成。其中，电梯轿厢是拖动控制的对象和目标，电动机是拖动的主要动力设备。
电梯的电力拖动系统是电梯的动力来源，并控制电梯的启动速度、制动减速和稳速运行。目前电梯的拖动系统可以分为直流电动机拖动系统、交流电动机拖动系统和永磁同步电动机拖动系统。电梯的电气控制系统主要功能是控制电梯主曳引电动机和门机的启动、运行方向、减速和停止，以及管理每层站显示、曾站召唤、轿内指令和安全保护等指令信息。操纵是实行每个控制环节的方式和手段。电梯的运行性能和自动化程度取决于电梯控制系统的功能和性能。随着电力电子学、微电子技术和交流调速理论的迅速发展和广泛应用，电梯电气控制系统的类型除了传统的继电器控制之外，PLC控制和微机控制已经成为电梯控制系统的主流。
2. 变频技术在电梯控制系统舒适度改造中的应用
随着科学技术的发展，变频器在工业设备和家用电气上的使用越来越广泛。变频器是改变电动机工作电源频率的电气控制设备。变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流器（交流变直流）、滤波、逆变器（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的快速通断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的。
变频器在现代电气设备中是一种很常见的设备， 而电梯变频器则是一种专门用于电梯控制的仪器。电梯变频器对电梯的控制是S型，即启动和停止加速度都比较缓和，而中间过程，加速度比较快，主要是为了乘坐舒适，节能也是一方面，这是变频器的通用有点。电梯需要缓慢加速以保证乘坐舒适度，这就涉及到了电动机调速问题和变频器的应用。其他的调速方式，比如串电阻调速：它通过串接一个电阻，来降低电机内部的电压，实现转速的降低，弊病就是在串接的电阻上会耗费一定的能量；用变频器就不存在这种情况，它直接控制输出的频率和电压来驱动电机，不存在额外的消耗。
3. PLC在电梯控制系统中的应用
PLC即可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：电源、中央处理单元、存储器、输入输出接口电路、功能模块和通信模块。当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。可编程逻辑控制器的优点在于使用方便、编程简单，功能强、性能价格比高，硬件配套齐全、用户使用方便、适应性强，可靠性高、抗干扰能力强，系统的设计、安装、调试工作量少，维修工作量小、维修方便。
电梯的控制方式主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种。PlC实际上是一种专用计算机，它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务，而且依靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能运行，否则电梯不会工作；又由于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元，即无线圈又无触点，使用次数不受限制，属无触点运行，因此，它比继电器控制有着明显的优越性，运行寿命更长，工作更加可靠安全，自动化水平更高。PLC控制是三种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式，它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代，是电梯控系统中理想的控制新技术。
4. 电梯PLC控制系统的设计
根据电梯安全运行的主要控制要求，电梯PLC控制系统的功能应实现：电梯位置的确定和现实，轿厢内的运行命令及门厅的召唤信号，电梯自动运行时的信号响应，轿厢的启动与运行，轿厢的平层与停车，电梯的安全保护等。除了控制要求之外，电梯还有一些高层次的性能指标，比如电动机加速减速的曲线控制、高准确度的平层控制等，前者设计电梯运行过程中的加速度大小，关系电梯乘坐的舒适度，后者涉及乘客数量变化对平层准确度的影响。
基于变频技术的PLC电梯控制系统设计，首先要了解电梯的功能要求、选用的可编程序控制器，并严格遵循一定设计规则。设计PLC电梯控制系统组要有以下几方面的内容和步骤：
1.通过分析总体功能要求，确定电梯控制系统的硬件配置，比如继电器、PLC型号、接触器、调速器等。
2.通过计算PLC的I/O点数，选取PLC机型、扩展单元等。根据上述步骤的分析，确定电梯层站数和控制方式等，计算控制系统的输入和输出信号的数量，同时分开考虑输入和输出信号的模拟量和数字量，然后对各输入和输出量的电压类型、等级及数量进行分类统计。
3.设计I/O接口电路。
4.设计控制电路图。
设计I/O接口电路。
5.设计梯形图。
参考文献 ：
[1]沈意平，宾光富，王来送，基于PLC和变频技术的现代电梯控制系统设计.机械研究与应用，2004（3）.
[2]杨勇，马西仃，任国华，基于PLC和变频器的电梯控制系统设计.工业仪表与自动化装置，2012（6）.
[3]苏东平，变频技术的电梯PLC控制系统设计研究.电子制作，2013（11）.