談PLC電梯系統(tǒng)的機電一體化技術(shù)

王騰 李峰

摘要：現(xiàn)如今，電梯在人們生活中的應(yīng)用越來越廣泛，人們對電梯運行安全的要求也在不斷提高，為了有效解決傳統(tǒng)電梯控制系統(tǒng)存在的布線復(fù)雜、故障率高等問題，人們將PLC技術(shù)引入到電梯控制領(lǐng)域，簡化電梯控制線路，通過計算機軟件程序?qū)﹄娞葸\行進行控制。目前，PLC在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)成為主流趨勢，對其進行探討意義重大。

關(guān)鍵詞：PLC;電梯系統(tǒng);機電一體化;技術(shù)

1 PLC概述

1.1 PLC及其特點分析

PLC是可編程控制器的簡稱，是一種新型的工業(yè)控制裝置，它的出現(xiàn)有效滿足了現(xiàn)代生產(chǎn)設(shè)備和自動化生產(chǎn)線在柔性、可靠性和高產(chǎn)能方面的要求。PLC技術(shù)是多種現(xiàn)代化技術(shù)融合的產(chǎn)物，其中包括計算機技術(shù)、通信技術(shù)以及自動化控制技術(shù)等，其在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮的作用也更加顯著。PLC作為現(xiàn)代工業(yè)控制領(lǐng)域的專用設(shè)備，具有抗干擾性強、可靠性高、功能強大等特點。

1.2 PLC的工作原理介紹

可編程控制器應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)控制時一般有兩種工作狀態(tài)，分別是運行（RUN）和停止（STOP）。在停止狀態(tài)下，PLC掃描分為內(nèi)部處理和通信處理兩個環(huán)節(jié)。在運行狀態(tài)下，則轉(zhuǎn)換為循環(huán)掃描的方式，依照指令，按程序存儲的地址號以遞增的順序執(zhí)行程序。一套程序完成后再重新開始掃描，往復(fù)不停。其掃描過程可以分為五個階段，先后依次是內(nèi)部處理、通信處理、輸入掃描、程序執(zhí)行以及輸出處理。在上述各個階段中，通信處理的內(nèi)容包括自我診斷、外設(shè)通信。

2基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計

2.1 電梯控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

就目前來看，電梯控制系統(tǒng)設(shè)計中最常用的控制方式有兩種：（1）以微機作為信號控制單元，以此為依托設(shè)定功能，實現(xiàn)對電梯的自動調(diào)度，而電梯的拖動控制則有變頻器負責。（2）采用可編程控制器進行電梯信號的集選控制。相較而言，采用PLC的電梯控制系統(tǒng)在可靠性更加顯著。PLC電梯控制系統(tǒng)主要包括信號控制和拖動控制兩大系統(tǒng)，PLC主機為控制系統(tǒng)的核心，與操作盤、呼梯盤、井道等部位保持信號傳輸，通過軟件程序控制向拖動系統(tǒng)發(fā)出信號，控制電梯的運動方向、加減速以及制動啟動。

本系統(tǒng)采用的是轎廂外召喚、轎廂內(nèi)按鈕控制的方式，通過安裝在轎廂外的指令按鈕進行操作，轎廂內(nèi)指令依層次指令控制電梯運行。

電梯控制系統(tǒng)的硬件組成電梯控制系統(tǒng)的硬件組成如下： （1）牽引電動機，由驅(qū)動電機、減速器牽引輪、電磁制動器等部件構(gòu)成，是電梯的提升機構(gòu)。（2）自動門機，其功能控制電梯的開關(guān)門，由每層的廳門和轎廂的轎門兩部分構(gòu)成。當電梯?？繒r，廳門才會打開。廳門和轎們均關(guān)閉后，電梯才會啟動。（3）樓層指示燈，用于指示電梯運行方向以及所在樓層位置，通常安裝在每層后的站廳們上方以及轎廂內(nèi)轎門的上方。（4）呼梯盒，其功能是產(chǎn)生呼叫信號，中間樓層包括上下兩個按鈕，底層和頂層分別只有上、下一個按鈕。（5）操縱箱，供乘客對電梯發(fā)出動作命令。（6）平層和開門裝置，由平層感應(yīng)器和樓層感應(yīng)器兩部分構(gòu)成，后者負責發(fā)出減速停車信號，前者觸發(fā)信號則是電梯開門的先決條件。（7）選層器。也被稱作轎廂位置檢測裝置，其功能是對電梯轎廂運行狀態(tài)以及具體位置進行檢測，以此為依據(jù)向控制系統(tǒng)發(fā)出信號。通過選層器可以控制電梯的運行方向和目標樓層。

2.2 PLC電梯控制系統(tǒng)設(shè)計

以四層四站模擬梯為對象，與三菱PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)備控制共涉及到的輸入和輸出節(jié)點分別為36個，因此可以選用整體式三菱FX2N-64MR系列PLC作為主控制器。

PLC在電梯控制系統(tǒng)中負責邏輯信號的處理，電梯控制的工作狀態(tài)有兩種，分別是正常工作狀態(tài)和強制工作狀態(tài)。在正常工作狀態(tài)下，PLC梯形圖程序啟動運行，此時由于不存在輸入信號數(shù)據(jù)，因此電梯處于呼叫就緒狀態(tài)，此時必須使電梯處于平層狀態(tài)。若是出現(xiàn)呼叫，則電梯會檢測到廳門和轎門信號，將其與當前樓層信號進行比較，之后通過定向模塊進行選向，之后拖動調(diào)速模塊驅(qū)動電動機拖動轎廂進行運動，在運動到平層點過程中電梯經(jīng)歷了低速-高速-低速，平層后適當延時后關(guān)門，出發(fā)關(guān)門到位行程開關(guān)。

編寫梯形圖程序，使系統(tǒng)能正確響應(yīng)任一樓層內(nèi)選、外呼信號，電梯到達響應(yīng)樓層后，電梯停止運行，電梯門自動打開，5 s后電梯自動關(guān)門。

3 PLC與新科技結(jié)合

3.1新興科技的結(jié)合

在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與機電連接日益緊密，我們致力于大數(shù)據(jù)的創(chuàng)建，這樣的大數(shù)據(jù)，需要新的處理模式，我們無法通過普通的軟件找到這些，新的處理器尤為重要，需要新的技術(shù)，提高電梯事故處理能力。我們不能忽視過去的人工檢測，但往往人工檢測沒有問題，故障依然頻繁。即使電梯運行監(jiān)督耗費了人力、物力和財力，故障仍然難以存在，仍不能達到安全可靠、節(jié)省勞力、節(jié)省勞力的效果，導(dǎo)致電梯業(yè)主對電梯產(chǎn)品的不滿和機電一體化。技術(shù)正面臨挑戰(zhàn)。將PLC與新科技物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，數(shù)據(jù)能及時傳輸，監(jiān)控更方便，可以直接了解電梯情況，杜絕更危險的情況，減少人力、物力、財力的消耗。同時，當電梯發(fā)生故障時，能及時監(jiān)控、幫助救援、監(jiān)控救援。PLC的應(yīng)用不僅增加了對運行的監(jiān)控，降低了運行成本，而且有助于維修人員更快地找出故障原因，消除故障隱患。

3.2部件設(shè)計變更

借助物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，可編程控制器控制的電梯可以根據(jù)等候人群、乘客人數(shù)、性別、商場內(nèi)停車人數(shù)等情況，調(diào)整和改變速度和停車時間，它極大地方便了購物人群，使電梯能有效地為業(yè)主和所需人員服務(wù)，部件設(shè)計的改變使機電一體化的發(fā)展更加廣泛。

3.3更可靠的電梯服務(wù)

電梯不是一種使用后可以使用的設(shè)備，而是一種需要工作人員大量操作和調(diào)試的產(chǎn)品。每一個調(diào)試記錄不僅需要觀察速度、時間、電梯的穩(wěn)定性等，如果僅僅依靠人員的記錄，調(diào)試緩慢、費時費力，效率無法提高，同時，電梯的安全運行離不開調(diào)試，調(diào)試電梯的運行是非常重要。在人員記錄和調(diào)試方面存在許多不足，人員操作的安全性等問題需要改變。物聯(lián)網(wǎng)智能系統(tǒng)具有準確、高效、可靠的特點。數(shù)據(jù)傳輸及時，減少了電梯安裝時間，提高了安全性，極大地幫助了工作人員。

4結(jié)論

綜上所述，基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計可以大幅度的提升電梯控制水平，為故障檢測及維修提供便利，實現(xiàn)電梯運行安全性和效率的提高，為人們?nèi)粘Ｉ顜肀憷?/p>

參考文獻：

[1]楊衛(wèi)平.關(guān)于機電一體化技術(shù)的應(yīng)用及其發(fā)展趨勢的探討[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（12）：124.

[2]尚秀全.機電一體化數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢研究[J].無線互聯(lián)科技，2019（14）：116-117.

[3]李鵬.機電一體化技術(shù)在機械工程上的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018（8）：148.

（作者單位：新疆維吾爾自治區(qū)特種設(shè)備檢驗研究院）