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【摘 要】电梯的控制系统是电梯运行安全的主要保障，也是电梯技术发展的必要条件，加强对电梯控制系统的研究可以最大程度的保证电梯控制系统的先进性、科学性、最终达到安全运行的目的。基于此，本文就电气自动化控制系统进行分析与研究。
【关键词】电梯；自动化；系统
一、电梯技术的发展状况
电梯的控制系统及其设备在随着社会的快速发展而不断改进，以前的电梯控制系统大部分采用继电器逻辑控制系统。现在，微机系统已经全面取代继电器逻辑控制系统实施闭环控制，进一步提高了电梯的性能和可靠性，并减少现场调试的工作量，它是电梯控制技术的发展方向，目前使用较多的微机控制系统主要有以下几类：PLC控制、单片机嵌入式系统和工业控制计算机。近几年，PLC控制的各类电梯，己经大批量地投向市场，由于PLC的可靠性、维修方便而受到广大用户的欢迎。
电梯的拖动控制系统技术也在不断地发展。在20世纪前半期，电梯的电力拖动尤其是高层建筑物中的电梯速度调节，几乎都是采用直流调速系统来实现的。进入80年代，随着电子技术的迅速发展，尤其是微处理器的广泛应用，电梯控制系统的设计经历了一场革命。用于电梯控制系统的多功能微处理器，在诸如遥控和故障诊断、人工智能、智能化轿内操作箱及大楼管理系统的联接等方面，起到了不可替代的作用。由于固体功率器件的不断发展和完善，以及微机技术的应用，电梯技术有了新的变化，出现了变压变频交流调速系统（VVVF）。日本三菱电梯首先将变压变频交流调速系统引入到电梯控制系统当中。交流变频技术被认为是电梯行业的当代技术，用交流变频调速方式取代直流调速方式，已成为高速电梯的
主流。
二、电梯的结构组成
（一）拽引系统
电梯拽引系统的功能是输出动力和传递动力，驱动电梯运行。主要由拽引机，拽引钢丝绳，导向轮和反绳轮组成。拽引机为电梯的运行提供动力，由电动机，拽引轮，连轴器，减速箱，和电磁制动器组成。拽引钢丝绳的两端分别连接轿厢和对重，依靠钢丝绳和拽引轮之间的摩擦来驱动轿厢的升降。导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距，采用复绕型还可以增加拽引力。
（二）导向系统
导向系统由导轨，导靴和导轨架组成。它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使得轿厢和对重只能沿着导轨做升降运动。
（三）门系统
门系统由轿厢门，层门，开门机，连动机构等组成。轿厢门设在轿厢入口，由门扇，门导轨架等组成，层门设在层站入口处。开门机设在轿厢上，是轿厢和层门的动力源。
（四）轿厢
轿厢是运送乘客或者货物的电梯组件。它是由轿厢架和轿厢体组成的。轿厢架是轿厢体的承重机构，由横梁，立柱，底梁，和斜拉杆等组成。轿厢体由厢底，轿厢壁，轿厢顶以及照明通风装置，轿厢装饰件和轿厢内操纵按钮板等组成。轿厢体空间的大小由额定载重量和额定客人数来决定。
（五）重量平衡系统
重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成。对重由对重架和对重块组成。对重将平衡轿厢自重和部分额定载重。重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧拽引钢丝绳长度变化对电梯的平衡设计影响的装置。
（六）电力拖动系统
电力拖动系统由拽引电动机，供电系统，速度反馈装置，调速装置等组成，它的作用是对电梯进行速度控制。拽引电动机是电梯的动力源，根据电梯的配置可采用交流电动机或者直流电动机。供电系统是为电动机提供电源的装置。速度反馈系统是为调速系统提供电梯运行速度信号，一般采用测速发电机或速度脉冲发生器与电动机相连。调速装置对拽引电动机进行速度控制。
（七）电气控制系统
电梯的电气控制系统由控制装置，操纵装置，平层装置，和位置显示装置等部分组成。其中控制装置根据电梯的运行逻辑功能要求，控制电梯的运行，设置在机房中的控制柜上。操纵装置是由轿厢内的按钮箱和厅门的召唤箱按钮来操纵电梯的运行的。平层装置是发出平层控制信号，使电梯轿厢准确平層的控制装置。所谓平层，是指轿厢在接近某一楼层的停靠站时，欲使轿厢地坎与厅门地坎达到同一平面的动作。位置显示装置，是用来显示电梯所在楼层位置的轿内和厅门的指示灯，厅门指示灯还用箭头指示电梯的运行方向。
（八）安全保护系统
安全保护系统包括机械的和电气的各种保护系统，可保护电梯安全地使用。机械方面的有：限速器和安全钳能起到超速保护作用，缓冲器能起到冲顶和撞底的保护作用，还有切断总电源的极限保护装置等措施。电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节梯形图中都有所体现。
三、电梯运行原理
在电梯的设计中最底层和最高层均会有信号传递按钮，在中间楼层内均由两个信号传递按钮，这四个按钮在电梯正常运行时是有明确分工的，最高层的信号传递按钮在接到信号时将信号向下传递，而当电梯在最底层时若高层或者中间层有信号输入时，那么底层的信号按钮把信号向上传递，而当电梯位于中间楼层时，有信号输入后，两个信号传递按钮会一个向下传递信号，一个向上传递信号。当乘客进入轿厢之后通过内选信号来选择楼层，在通过指定或者轿厢内部的关闭按钮将厢门关闭，在即将达到目标楼层时减速装置开始启动，在电梯运行过程中接受到正向的呼叫信心时则会在相应的楼层时开门等待，若接收到反向的呼叫时，电梯仍按照目前的运行方向继续工作直至此项任务完成之后再去响应呼叫指令。
四、电梯控制系统的主要结构和内容
（一）系统的控制要求
此模拟电梯自动控制系统主要由四层的电梯装置以及电梯PLC控制系统等组成。其中的模拟电梯高度为40cm，逐层高度为10cm。在控制设计方面一般采用随机逻辑控制模式，即在对顺序逻辑的控制，从而完成对电梯进行的的基本控制，进而根据随机信号的基本状态以及电梯的运行状况，对电梯的运行进行控制。在这一过程中，首先，在每层楼上都要设置接近开关用于准确检测到轿厢所在的位置。其次，还要便于观察，要对电梯正在运行的方向和电梯此时所在的楼层数进行准确的显示，针对这点，我们主要采用LED显示屏以及发光管进行显示作业，楼层数和呼叫信号的情况主要通过接近开关的显示灯进行显示。最后，为了保证模拟电梯的安全运行，控制系统要设置正反两个方向运行的互锁功能及故障保护 功能。
（二）PLC与系统的硬件配置
考虑到以下几个方面，在进行硬件配置时，我们主要选用了FXlN型的PLC。与其他型号的PLC相比，FX1N具有一下优势：
第一、FX1N的配置比较灵活，除了主机单元以外，还能够扩展到1/0模块、A/D模块、D/A模块以及其具有它特殊功能的模块。这一系统的设计需l/O30点（输入为14点，输出为16点）。主机一般采用小型的基本单元即：FX1N一40MR。
第二、FX1N的指令功能十分丰富，总共拥有27向基本指令，同时还拥有89条功能指令，并且还拥有非常快的执行速度。
第三、FX1N型PLC可以使用内部的辅助继电保护器M，状态继电保护器S以及定时器T、寄存器D和计数器C等，在功能和数量大大满足了电梯自动控制系统的需要。
第四、FX1NPL控制器在编程方面，既可以使用专用编程器，也可在PC机上选择三菱公司所有的编程软件FXGP—WIN—C。编程一般可以用梯形图语言或指令表进行。
（三）软件设计的主要特点
1.在进行软件的设计时在同方向运行应优先考虑就近原则，这个原则在设计的过程中依据的电梯的运行方向以及具体的位置，若轿厢的运行方向是向上，但是在轿厢目前位置上方有外部呼叫信息，那么呼叫楼层所对应的继电保护器此时的状态显示为开，直到电梯到达所呼叫的楼层，继电保护装置随之关闭，就这样反复操作的过程中，继电器保护装置和呼叫开关相互合作可以完成电梯运行的所有操作。
2.随机+逻辑控制方式。如果电梯在想某一个楼层运行时，那么所要达到的楼层有检测系统的开关，它的作用就是准确无误的对这一楼层实施判断，判断的主要内容包括该楼层的之前的呼叫信号，如果检测有呼叫信号，那么应该减速运转停止运行，如果没有检测到呼叫信号，那么轿厢将继续沿着原先的目标楼层运行。
3.软件显示技术。通过软件显示技术可以清楚的判断轿厢的运行楼层载重情况，并将这些情况转化成SCD碼然后实行数据输出，再通过硬件设备和软件系统将具体的数字显示在LED显示屏上。如果电梯在运行过程中发生故障，那么可编程控制器能够对电机实施有效的控制，将所有指令瞬时终止。
结束语
随着计算机技术的迅速发展，交流电梯逐渐登上了历史舞台甚至直接取代了直流电梯的地位。目前随着城市化进程的迅速推进，电梯行业也得到了迅速的发展，生活水平的提高加上对于生命健康的珍惜，人们对于电梯服务的要求上也越来越高，这就要求电梯自动控制系统的设计人员要不断的开拓创新，确保电梯能够安全稳定的运行。
参考文献：
[1]申玉宏，刘丽.单片机在电梯自动控制中的应用分析[J].电子制作，2015，01：54.
[2]段新燕.单片机在电梯自动控制中的应用[J].电子科技，2013，10：161-162+165.
[3]蒋金周.实验电梯控制系统的设计与研究[D].南京理工大学，2006.
[4]李二恩.超滤膜净水工艺中自动控制系统的应用研究[D].太原理工大学，2013.
【关键词】电梯；自动化；系统
一、电梯技术的发展状况
电梯的控制系统及其设备在随着社会的快速发展而不断改进，以前的电梯控制系统大部分采用继电器逻辑控制系统。现在，微机系统已经全面取代继电器逻辑控制系统实施闭环控制，进一步提高了电梯的性能和可靠性，并减少现场调试的工作量，它是电梯控制技术的发展方向，目前使用较多的微机控制系统主要有以下几类：PLC控制、单片机嵌入式系统和工业控制计算机。近几年，PLC控制的各类电梯，己经大批量地投向市场，由于PLC的可靠性、维修方便而受到广大用户的欢迎。
电梯的拖动控制系统技术也在不断地发展。在20世纪前半期，电梯的电力拖动尤其是高层建筑物中的电梯速度调节，几乎都是采用直流调速系统来实现的。进入80年代，随着电子技术的迅速发展，尤其是微处理器的广泛应用，电梯控制系统的设计经历了一场革命。用于电梯控制系统的多功能微处理器，在诸如遥控和故障诊断、人工智能、智能化轿内操作箱及大楼管理系统的联接等方面，起到了不可替代的作用。由于固体功率器件的不断发展和完善，以及微机技术的应用，电梯技术有了新的变化，出现了变压变频交流调速系统（VVVF）。日本三菱电梯首先将变压变频交流调速系统引入到电梯控制系统当中。交流变频技术被认为是电梯行业的当代技术，用交流变频调速方式取代直流调速方式，已成为高速电梯的
主流。
二、电梯的结构组成
（一）拽引系统
电梯拽引系统的功能是输出动力和传递动力，驱动电梯运行。主要由拽引机，拽引钢丝绳，导向轮和反绳轮组成。拽引机为电梯的运行提供动力，由电动机，拽引轮，连轴器，减速箱，和电磁制动器组成。拽引钢丝绳的两端分别连接轿厢和对重，依靠钢丝绳和拽引轮之间的摩擦来驱动轿厢的升降。导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距，采用复绕型还可以增加拽引力。
（二）导向系统
导向系统由导轨，导靴和导轨架组成。它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使得轿厢和对重只能沿着导轨做升降运动。
（三）门系统
门系统由轿厢门，层门，开门机，连动机构等组成。轿厢门设在轿厢入口，由门扇，门导轨架等组成，层门设在层站入口处。开门机设在轿厢上，是轿厢和层门的动力源。
（四）轿厢
轿厢是运送乘客或者货物的电梯组件。它是由轿厢架和轿厢体组成的。轿厢架是轿厢体的承重机构，由横梁，立柱，底梁，和斜拉杆等组成。轿厢体由厢底，轿厢壁，轿厢顶以及照明通风装置，轿厢装饰件和轿厢内操纵按钮板等组成。轿厢体空间的大小由额定载重量和额定客人数来决定。
（五）重量平衡系统
重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成。对重由对重架和对重块组成。对重将平衡轿厢自重和部分额定载重。重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧拽引钢丝绳长度变化对电梯的平衡设计影响的装置。
（六）电力拖动系统
电力拖动系统由拽引电动机，供电系统，速度反馈装置，调速装置等组成，它的作用是对电梯进行速度控制。拽引电动机是电梯的动力源，根据电梯的配置可采用交流电动机或者直流电动机。供电系统是为电动机提供电源的装置。速度反馈系统是为调速系统提供电梯运行速度信号，一般采用测速发电机或速度脉冲发生器与电动机相连。调速装置对拽引电动机进行速度控制。
（七）电气控制系统
电梯的电气控制系统由控制装置，操纵装置，平层装置，和位置显示装置等部分组成。其中控制装置根据电梯的运行逻辑功能要求，控制电梯的运行，设置在机房中的控制柜上。操纵装置是由轿厢内的按钮箱和厅门的召唤箱按钮来操纵电梯的运行的。平层装置是发出平层控制信号，使电梯轿厢准确平層的控制装置。所谓平层，是指轿厢在接近某一楼层的停靠站时，欲使轿厢地坎与厅门地坎达到同一平面的动作。位置显示装置，是用来显示电梯所在楼层位置的轿内和厅门的指示灯，厅门指示灯还用箭头指示电梯的运行方向。
（八）安全保护系统
安全保护系统包括机械的和电气的各种保护系统，可保护电梯安全地使用。机械方面的有：限速器和安全钳能起到超速保护作用，缓冲器能起到冲顶和撞底的保护作用，还有切断总电源的极限保护装置等措施。电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节梯形图中都有所体现。
三、电梯运行原理
在电梯的设计中最底层和最高层均会有信号传递按钮，在中间楼层内均由两个信号传递按钮，这四个按钮在电梯正常运行时是有明确分工的，最高层的信号传递按钮在接到信号时将信号向下传递，而当电梯在最底层时若高层或者中间层有信号输入时，那么底层的信号按钮把信号向上传递，而当电梯位于中间楼层时，有信号输入后，两个信号传递按钮会一个向下传递信号，一个向上传递信号。当乘客进入轿厢之后通过内选信号来选择楼层，在通过指定或者轿厢内部的关闭按钮将厢门关闭，在即将达到目标楼层时减速装置开始启动，在电梯运行过程中接受到正向的呼叫信心时则会在相应的楼层时开门等待，若接收到反向的呼叫时，电梯仍按照目前的运行方向继续工作直至此项任务完成之后再去响应呼叫指令。
四、电梯控制系统的主要结构和内容
（一）系统的控制要求
此模拟电梯自动控制系统主要由四层的电梯装置以及电梯PLC控制系统等组成。其中的模拟电梯高度为40cm，逐层高度为10cm。在控制设计方面一般采用随机逻辑控制模式，即在对顺序逻辑的控制，从而完成对电梯进行的的基本控制，进而根据随机信号的基本状态以及电梯的运行状况，对电梯的运行进行控制。在这一过程中，首先，在每层楼上都要设置接近开关用于准确检测到轿厢所在的位置。其次，还要便于观察，要对电梯正在运行的方向和电梯此时所在的楼层数进行准确的显示，针对这点，我们主要采用LED显示屏以及发光管进行显示作业，楼层数和呼叫信号的情况主要通过接近开关的显示灯进行显示。最后，为了保证模拟电梯的安全运行，控制系统要设置正反两个方向运行的互锁功能及故障保护 功能。
（二）PLC与系统的硬件配置
考虑到以下几个方面，在进行硬件配置时，我们主要选用了FXlN型的PLC。与其他型号的PLC相比，FX1N具有一下优势：
第一、FX1N的配置比较灵活，除了主机单元以外，还能够扩展到1/0模块、A/D模块、D/A模块以及其具有它特殊功能的模块。这一系统的设计需l/O30点（输入为14点，输出为16点）。主机一般采用小型的基本单元即：FX1N一40MR。
第二、FX1N的指令功能十分丰富，总共拥有27向基本指令，同时还拥有89条功能指令，并且还拥有非常快的执行速度。
第三、FX1N型PLC可以使用内部的辅助继电保护器M，状态继电保护器S以及定时器T、寄存器D和计数器C等，在功能和数量大大满足了电梯自动控制系统的需要。
第四、FX1NPL控制器在编程方面，既可以使用专用编程器，也可在PC机上选择三菱公司所有的编程软件FXGP—WIN—C。编程一般可以用梯形图语言或指令表进行。
（三）软件设计的主要特点
1.在进行软件的设计时在同方向运行应优先考虑就近原则，这个原则在设计的过程中依据的电梯的运行方向以及具体的位置，若轿厢的运行方向是向上，但是在轿厢目前位置上方有外部呼叫信息，那么呼叫楼层所对应的继电保护器此时的状态显示为开，直到电梯到达所呼叫的楼层，继电保护装置随之关闭，就这样反复操作的过程中，继电器保护装置和呼叫开关相互合作可以完成电梯运行的所有操作。
2.随机+逻辑控制方式。如果电梯在想某一个楼层运行时，那么所要达到的楼层有检测系统的开关，它的作用就是准确无误的对这一楼层实施判断，判断的主要内容包括该楼层的之前的呼叫信号，如果检测有呼叫信号，那么应该减速运转停止运行，如果没有检测到呼叫信号，那么轿厢将继续沿着原先的目标楼层运行。
3.软件显示技术。通过软件显示技术可以清楚的判断轿厢的运行楼层载重情况，并将这些情况转化成SCD碼然后实行数据输出，再通过硬件设备和软件系统将具体的数字显示在LED显示屏上。如果电梯在运行过程中发生故障，那么可编程控制器能够对电机实施有效的控制，将所有指令瞬时终止。
结束语
随着计算机技术的迅速发展，交流电梯逐渐登上了历史舞台甚至直接取代了直流电梯的地位。目前随着城市化进程的迅速推进，电梯行业也得到了迅速的发展，生活水平的提高加上对于生命健康的珍惜，人们对于电梯服务的要求上也越来越高，这就要求电梯自动控制系统的设计人员要不断的开拓创新，确保电梯能够安全稳定的运行。
参考文献：
[1]申玉宏，刘丽.单片机在电梯自动控制中的应用分析[J].电子制作，2015，01：54.
[2]段新燕.单片机在电梯自动控制中的应用[J].电子科技，2013，10：161-162+165.
[3]蒋金周.实验电梯控制系统的设计与研究[D].南京理工大学，2006.
[4]李二恩.超滤膜净水工艺中自动控制系统的应用研究[D].太原理工大学，2013.