智能、高效、節(jié)能的新型電梯控制系統(tǒng)

上海電機學院　韓　洋　呂騰飛　翁逸亭　關　鵬

智能、高效、節(jié)能的新型電梯控制系統(tǒng)

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(yè)的發(fā)展狀況和傳統(tǒng)的PLC電梯控制系統(tǒng)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(fā)明提出的解決方法是針對當前控制系統(tǒng)中的轎廂內(nèi)外控制系統(tǒng)進行重新設計。通過重新設計此控制系統(tǒng)，使得轎廂內(nèi)外控制系統(tǒng)能夠有條件的分離控制或者共同控制，從而實現(xiàn)電梯控制系統(tǒng)的更加智能、高效、節(jié)能。

電梯；PLC；內(nèi)外控制系統(tǒng)

0　引言

隨著我國經(jīng)濟建設的迅猛發(fā)展，電梯工業(yè)也隨之日新月異的發(fā)展起來，電梯不僅是生產(chǎn)環(huán)節(jié)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(fā)展，電梯系統(tǒng)作為智能建筑三大子系統(tǒng)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(fā)展，將會對當今的高效、節(jié)能理念產(chǎn)生巨大推動作用［2］。

當今是個高速發(fā)展的時代，用PLC控制的電梯可靠性高、維護方便、開發(fā)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(fā)展方向，其許多功能是傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)的。

但是對于當前的傳統(tǒng)電梯系統(tǒng)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(nèi)容就是如何改進現(xiàn)有的控制系統(tǒng)，使其更加智能化。

本設計主要通過新提出的電梯系統(tǒng)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(tǒng)的設計原理

本項目將著重研究如何智能的控制電梯的?？?，從而省略掉那些多余的步驟。此電梯控制系統(tǒng)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(jù)各功能實現(xiàn)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(nèi)選外召喚信號的登記、到層自動開門、內(nèi)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(nèi)指令的執(zhí)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(tǒng)的內(nèi)外兩層呼叫信號隔離，使轎廂內(nèi)部控制系統(tǒng)可以在某些信號（滿載或者空間已滿）產(chǎn)生后獨立工作，當這些信號消失，又會自動的恢復內(nèi)外層系統(tǒng)同時控制。而當轎廂內(nèi)控制系統(tǒng)獨立工作時，外部的控制系統(tǒng)依然會接受呼叫信號，但是不對當前轎廂產(chǎn)生作用，只是把呼叫信號保留，等待條件允許時執(zhí)行這個呼叫信號［5］。

1.2擬采取的措施

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

圖（a） 電梯PLC控制系統(tǒng)的信號流通圖

通過對當前PLC電梯控制系統(tǒng)進行分析，分析總結(jié)其優(yōu)缺點，然后按照內(nèi)外控制系統(tǒng)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(tǒng)將與行外呼叫系統(tǒng)分別獨立，通過轎廂內(nèi)部的重力，空間傳感器所反饋的信號，來決定兩個呼叫系統(tǒng)是否共同作用或者轎廂呼叫系統(tǒng)具有高優(yōu)先級，行外呼叫系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)與行外呼叫系統(tǒng)共同作用，共同控制轎廂運行。兩個控制系統(tǒng)是否分離，將會根據(jù)重力信號，空間信號返回值實時動態(tài)的決定。信號執(zhí)行完畢，由輸出系統(tǒng)清除已執(zhí)行過的信號［8］。

為了實現(xiàn)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(jù)課題目標，為了體現(xiàn)出其智能、高效、節(jié)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(zhí)行（d）；若不是，則執(zhí)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(zhí)行步驟（e）；若不是，則執(zhí)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(zhí)行第一呼叫信號；（g）執(zhí)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(zhí)行（e）；若不是，則執(zhí)行步驟（i）；（i）信號分析處理單元從信號存儲單元調(diào)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(zhí)行第一、二呼叫信號；（k）執(zhí)行第一、二呼叫信號后，輸出控制單元清除已執(zhí)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(jié)論

綜上所述，分離轎廂的內(nèi)外控制系統(tǒng)，并且有條件的實現(xiàn)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(xiàn)性和應用性。

經(jīng)過重新設計的電梯控制系統(tǒng)，能夠克服上述的不足之處，從而能夠極大地節(jié)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(jīng)濟效益和社會效益，符合現(xiàn)今的發(fā)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.

［2］羅志群等.電梯驅(qū)動技術(shù)的最新發(fā)展趨勢及應用［J］.經(jīng)營管理.2003（10）.

［3］朱德文.電梯技術(shù)改造的方向.中華新論［M］.中國科學技術(shù)出版社.Vol.1，2000.

［4］中國科學技術(shù)協(xié)會主編，中國機械工程學會編著.2006—2007機械工程學科發(fā)展報告［M］.北京：中國科學技術(shù)出版社，2007.

［5］王有國.從節(jié)能的角度談制動器的設計［J］.中國電梯，2003（7）.

［6］黃曉紅等.PLC在電梯變頻控制系統(tǒng)中的應用［J］.機電工程技術(shù)，2004（1）.

［7］張琦主編.現(xiàn)代電梯構(gòu)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(tǒng)——繼電器與PC控制原理、設計及調(diào)試［M］.北京：電子工業(yè)出版社，1996.

［9］劉劍，朱德文，梁質(zhì)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(shù)［M］.北京：電子工業(yè)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(yè)。

呂騰飛（1990—），男，河南許昌人，就讀于上海電機學院自動化專業(yè)。

翁逸亭（1989—），男，上海人，就讀于上海電機學院自動化專業(yè)。

關鵬（1989—），男，山西臨汾人，就讀于上海電機學院自動化專業(yè)。