电梯控制器

电梯控制器（精选十篇）

电梯控制器 篇1

随着高层建筑的飞速发展,电梯行业也随之进入了新的发展时期。目前电梯控制主要有继电器控制、单片机控制、PLC控制和FPGA/CPLD控制等几种控制方式。继电器控制方式是早期的控制方式,安装复杂,通用性较差。单片机控制方式[1,2]虽在智能控制方面有较强的功能,但也存在抗干扰性差,系统设计复杂等不足。PLC控制方式[3,4]使用梯形图语言、控制灵活方便,运行稳定可靠,能较好地取代继电器控制。FPGA(现场可编程门阵列)是一种可由用户自定义并进行配置的高密度专用集成电路,具有阵列型PLD器件的优点,同时其结构类似掩模可编程门阵列,因此具有更高的集成度和更强大的逻辑实现能力,使得设计更加灵活和更易实现,可大大缩短设计周期,减少设计成本。基于FPGA的电梯控制方式具有可靠性高、维护方便、开发周期短,灵活性强的优点,能够完成复杂的控制任务,已经成为电梯控制的发展方向[5,6]。

本文采用FPGA芯片实现了六层客运电梯的控制,经软件仿真和硬件平台验证,符合设计要求,其良好的模块化设计方法使得控制器可以很轻松地扩展到更多层电梯的控制。该方案在某单位的FPGA课程教学中得到应用,教学效果良好。

1 设计要求

系统的要求如下:

(1)电梯共有6层,除了顶层和底层外,各楼层均设有上下请求按钮,顶层和底层分别设有下降和上升请求按钮。每一楼层能显示电梯运行状态(上升/下降/静止)及电梯所在楼层。

(2)电梯内部有楼层显示、超重告警指示灯、故障指示灯以及楼层按钮、紧急呼叫按钮等。

(3)电梯到达有停靠请求的楼层后,经过1s后电梯门打开,开门5s后电梯门关闭,电梯继续运行,直至运行完最后一个请求后停靠在当前层。

(4)电梯每1s上升或下降一层,初始位置为一层,处于关门状态。

2 总体设计方案

本设计的开发软件使用Altera 公司的Quartus Ⅱ集成开发环境,采用自上而下的模块化设计方法,以便于程序的维护与升级,设计语言选择语法严谨的VHDL 语言。核心器件的选择上,考虑到CycloneII系列芯片比第一代芯片在设计上、内部的逻辑资源上都有很大的改进,同时价格也可以被广大用户接受,性价比较高,因此采用Altera公司的CycloneII系列芯片EP2C5Q208C8。电梯控制器总体设计框图如图1所示。主要由主控模块、信号采集、显示控制、信号存储和分频器等5部分组成,下面重点介绍前三个模块。

2.1 主控模块

主控模块是电梯控制器的核心,主要对外部输入信号进行判断、响应,以控制电梯的各种动作。通过异步复位信号,可以使系统立即复位,能够保证处在故障状态中的系统在最短时间内恢复正常工作。处理后一些控制信号要送给显示控制模块,供后者显示输出。主控模块的一个重要功能是对客人的呼梯请求进行判断,并按一定规则运送乘客到指定楼层。电梯运行规则采取同向优先原则,即首先执行与电梯运行方向相同的呼叫电梯请求。例如,在上升过程中,响应比当前楼层高的上升要求,由下往上逐个执行,如果运行期间某楼层有向下请求,则运行到上升请求的最高楼层后,电梯进入下降过程,到有向下请求的楼层停靠。下降过程的处理方式与上升过程相反。图2为电梯运行控制流程,其中矢量fuplight表示电梯外各楼层向上按钮状态,矢量fdnlight表示电梯外各楼层向下按钮状态, 矢量stoplight表示轿厢内各楼层按钮状态,每一位对应一个楼层,值为“1”表示按下。

2.2 信号采集模块

该模块输入信号为呼梯请求信号、告警信号、故障清除信号。呼梯请求信号来自每层电梯外的上下召唤按钮(6楼仅设1个向下按钮,1楼仅设1个向上按钮,2-5楼每层上、下按钮各1个,共10个按钮),以及轿厢内的6个楼层按钮(1-6楼)。告警信号包含电梯故障、超重、开门、关门、关门中断等,在这些状态下电梯均应原地停靠,暂不升降。故障清除信号是在排除故障后,使系统在不复位的情况下恢复正常工作状态。

2.3 显示控制模块

该模块根据主控模块的输出信号,驱动数码管显示当前楼层,驱动LED灯来指示当前电梯的运行状态(如上升、下降、停止),显示电梯门的开关状态,显示超重、故障等状态。

3 软件仿真与硬件验证

在综合仿真中,假设多人在同一时刻按键的概率很小,所以认为呼梯请求信号都有一定的先后顺序。以下是以1ns表示1s做的仿真。根据6层电梯控制的需求,fuplight、fdnlight、stoplight均是(6 downto 1)的逻辑矢量,从最低位起,第几位就代表第几层。doorlight为开关门信号,“0”表示开门。updnsig为电梯升降信号,“0”表示上升。

图3所示波形仿真的是有上升和下降请求的情况,假设在短时间内先后出现三个呼梯信号(均为来自轿厢外的请求),第一个信号是由1楼请求到3楼,第二个信号是由4楼到2楼,第三个信号是2楼到6楼。电梯首先响应第一个信号,由一楼开始进入上升模式,到达3楼后,由于电梯在运行时遵循方向优先原则,此时尽管第二个信号出现的早,但是电梯仍会维持向上运行,先响应第三个信号,到达6楼电梯关门后再转入下降模式,去响应第二个信号。

图4所示为2楼有请求时,电梯在2楼开门等待时的硬件验证图,其中数码管显示电梯当前所处楼层,LED灯中左边第一个灯为电梯开关门指示灯(点亮为“开”),第二个为开门按键指示灯,第三个位关门按键指示灯,第四个为超重指示灯,第五个为报警指示灯,第六个为上升/下降模式指示灯,第七、第八个灯保留。图中第一个、第六个亮表示电梯门开,且当前电梯处于上升模式;第二、三、四、五暗表示未按下开关门键,以及无超重和警报情况。

4 结束语

基于FPGA 的数字电路设计方式在可靠性、体积、成本上有明显优势,已经成为实现数字电路的主要手段之一。本文设计的六层电梯控制器在信号采集模块和主控模块中以参数配置形式对楼层数进行了设置,稍加改进即适用于任意楼层,可拓展性好,灵活性强,运行可靠,具有很强的实用性。

参考文献

[1]巩玉滨,陈继文,于复生,等.基于单片机的电梯控制仿真系统[J].计算机系统应用,2011,20(11):114-117.

[2]郭景全.基于单片机的三层货运电梯控制系统设计[J].重庆电子工程职业学院学报,2011,20(4):164-165.

[3]陈亮.基于PLC的电梯控制系统探讨[J].电子世界,2012,4:93-94.

[4]庞大智.PLC在电梯控制中的运用[J].中国新技术新产品,2012,4:155.

[5]田红光.FPGA在电梯控制系统中的应用[J].微型机与应用,2011,30(24):15-17.

电梯控制器的设计开题报告 篇2

在现代社会和经济活动中，计算机技术、自动控制技术和电力电子技术得到了迅速的发展，不断满足社会经济快速发展和人民生活水平不断提高的需要，电梯作为一种重要的交通运输工具，已经成为城市物质文明的一种标志。电梯在公办大楼、公司、高层住宅、宾馆等场所得到了广泛应用。特别是在高层建筑中，电梯是不可缺少的垂直运输设备。随着高层建筑飞速发展的今天，电梯行业也随之进入了新的发展时期，载人电梯控制技术已经发展到了调频调压调速控制阶段，具有乘坐安全、运行可靠、舒适度较高等特点，其主流控制技术采用PLC控制，具有许多智能化控制功能。

本开题报告设计针对我国电梯业的现状，将可编程序控制器(PLC)应用于五层电梯进行逻辑控制，通过合理的选择和设计，不但提高了电梯可靠性、可维护性以及灵活性，同时延长了使用寿命，缩短了电梯的开发周期，并提高了电梯的控制水平，改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制效果。本文所设计的电梯与传统的电梯相比，在运行上具有良好的舒适感，在生活中可以节约电能，取得了良好的经济效益和社会效益，达到了理想的目的。

二、毕业教学环节开题报告的主要内容

本开题报告主要任务是完成五层电梯控制器的电路设计、元器件选型、PLC外部接口电路设计、控制器装配图与接线图设计、列出元器件清单、完成PLC程序设计与联机调试等内容。

具体控制要求如下：

1.由于电梯对控制系统的可靠性和安全性要求极高，主要以逻辑控制为主，通常采用PLC作为控制系统的核心，所以，应用PLC来设计一个5层电梯控制器具有一定的现实意义。

2.上行与下行选择由上电梯的人选择信号决定。顺向优先执行，顺向执行完之后再反向执行。

3.行车途中如遇呼梯信号时，顺向截车，反向不截车。

4.内选信号、呼梯信号具有记忆功能，执行后解除。

5.内选信号、呼梯信号、行车方向、行车楼层均有指示灯。。

6.停层时延时2秒后自动开门或手动开门。

7.有内选信号时，延时2秒自动关门或手动直接关门。

8.无内选信号时可以手动关门，但不会自动关门。

9.行车时不能手动开门，开门时不能行车。

10.分别用数码管和指示灯显示工作状态(工作电压均为220VAC)。

三、已具备的条件

学院电子信息技术中心拥有S7-200系列PLC及外围设备20套，拥有CPM2A系列PLC和CPM1A系列PLC 20台，拥有PLC控制的电梯模拟教学系统2套，同时我校拥有优良的师资团体,为毕业生的设计提供强有力的支持,并且学校与金华地区主要生产PLC产品的公司保持良好的合作关系,为我院提供了理想的实习环境。

四、思路和设计方案

电梯控制系统可分为电力拖动电路和电气控制电路两个主要部分。电力拖动电路主要包括电梯垂直方向主拖动电路和轿箱开关电路。二者均采用易于控制的三相交流异步电动机作为拖动动力源。主拖动电路采用PWM调试方式，达到了无级调速的目的。而开关门电路上电机仅需一种速度进行运动。电气控制系统则由众多呼叫按钮、传感器、控制用继电器、指示灯、LED七段数码管和控制部分的核心器件(PLC)等组成。PLC集信号采集、信号输出及逻辑控制于一体，与电梯电力拖动系统一起实现了电梯控制的所有功能。

1.电梯控制系统的硬件组成

电梯控制系统的主电路图如图1所示，电梯控制电路的硬件结构如图2所示。控制电路主要包括按钮编码输入电路、楼层传感器检测电路、发光二极管记忆灯电路、PWM控制交流电机无级调速电路、轿箱开关电路、楼层显示电路及一些其他辅助电路等。为减少PLC输入输出点数，采用编码的方式将31个呼叫及楼层按钮编码五位二进制码输入PLC。

(1)系统输入部分

系统输入部分分为两个部分，一是直接输入到PLC输入口的开关量信号部分，包括：控制台上的启动按钮、恢复正常工作按钮、消防/检修按钮、强迫上行(下行)按钮部分以及开关门行程到位开关。二是按钮编码输入信号部分。本系统为十层电梯系统，在轿箱内的选层按钮和门厅旁的向上、向下呼叫按钮共有28个之多，采用优先编码的方法将31个按钮信号编为五位二进制码。这里采用四片8位优先编码器4532和五个四二输入端或门4072组成32级优先编码器。(责任编辑：1011)

(2)系统输出部分

系统的输出部分包括发光二极管记忆灯电路、PWM控制调速电路、轿箱开关门电路和七段数码管楼层显示电路等。

在PWM控制直流电机无级调速电路中，PWM产生电路接收来自PLC的八位二进制码，随着码值的改变，其输出的脉冲占空比也相应改变。轿箱开关门电路使用两个继电器、两个行程开关、直流电动机、功率反相器等构成控制电路。在七段数码管楼层显示电路中，七段数据管不经专用驱动芯片驱动而由PLC提供特定的二进制码直接输入。

2.系统控制软件设计

系统控制软件由初始化、指令接收处理、电梯位置检测与处理、同行截车和反向不截车处理、电梯升降控制等模块组成，如图3所示。

五、预期目标

电梯是怎样控制的 篇3

最基本的电梯调度算法

现在的绝大多数电梯都是按照一定的规则自动运行的(所以电梯司机都下岗了……)，这个规则就是“电梯调度算法”。调度算法是人为制定的，其终极目标就让电梯更好地为人类服务。广大劳动人民在长期的生产实践中归纳出了一条最基本的电梯调度算法：电梯运行时，从轿厢当前位置沿移动方向选择最近的那个楼层的召唤来执行(通俗地说就是“接客”)，若该方向上无召唤时，就改变移动方向再选择。有点糊涂了?没关系，《Geek》来具体解释一下。

以《Geek》编辑部所在的5层写字楼的电梯为例，当查理蓝在3楼按下下行按钮时(术语叫厅内召唤)，如果这时候轿厢正在上行(目的地是4楼或5楼)，那么电梯暂时不会理睬查理蓝，经过3楼也不会开门。如果这时候轿厢恰好处于下行状态，那么又要分以下两种情况：轿厢当时在3楼以下，要为查理蓝服务就必须先上行再下行，这实在是太浪费时间了，所以电梯也会暂时忽视他的召唤；轿厢当时处于3楼以上，当它下行到3楼时就会开门顺便捎上查理蓝。我们假设查理蓝的目的地是-1楼的车库，当他进入轿厢后，自然按下了内部对应的楼层按钮(术语叫轿内指令)，因为轿厢处于下行状态(假设之前1楼有人按了上行钮)，所以电梯就会在到达-1楼时停止并开门放查理蓝出去；当然也不排除查理蓝在进人轿厢之后突然不去车库了，他毅然按下了5楼的按钮，但下行中的轿厢不会因为他的变卦而马上折返回5楼，只有在下到1楼接了其他人之后才会重新上行。简言之，电梯调度算法的中心思想就是同向优先，其次才是就近服务。这种简单的调度算法适用于单独一台电梯或两台电梯并联的情况。早期，当两台电梯并联时，它们使用继电接触控制，按照基本的调度算法实现系统的顺序运行。后来随着集成电路技术的发展和应用，这种电梯系统使用了PLC(可编程控制器)，可以进行一些更加复杂的逻辑运算，如动态分区(分区指两台电梯分别服务于交替的楼层)，进一步提高运行效率。

这么看来，要控制电梯变“聪明”应该很简单才对，似乎只要根据实际情况优化一下算法就可以了。然而事实并非如此。高层建筑通常不只设置两台电梯，有的超高层写字楼甚至有十余台并联的电梯同时运行，要实现效率最优，功能有限的PLC根本协调不过来。这样，能同时管理多台电梯的电梯群控系统就应运而生。

P.S.电梯运行原则

1、乘客的平均候梯时间要尽量短，商务楼一般要求在50s左右；

2、尽量减少乘客的长候梯率，即尽量避免产生长时间的候梯过程：

3、轿厢到达的预报准确率要高，减少乘客等待时的心理压力；

4、电梯运行要满足人体的生理适应性，使乘客感觉舒适，具体而言就是加速和减速要平稳，一般应使加速度不大于2m/s²；

5、电梯运送乘客的时间要尽量短，并合理分配电梯应答，防止聚堆和忙闲不均；

6、选择能源消耗最省的方式，尽量降低能耗。

电梯群控系统

所谓电梯群控系统，就是一种为了改善对乘客的服务和降低成本，而系统地管理一个组内的三台或三台以上电梯的控制系统，它由梯群、群控制器(中央控制器)和信号系统(包括厅内召唤和轿内指令)等构成。要把这套系统的技术细节介绍一遍，《Geek》增加到300页都讲不完，所以我们只讲重点，也就是群控系统所采用的调度算法。电梯数量一增加，为了保证它们的运行效率，工程师要考虑的因素就多得多了，乘客心理等待时间的长短、电梯响应呼梯的快慢、召唤厅站客流量的大小、轿厢内乘客人数的多少……这些繁琐而模糊的参数不是继电接触器或者PLC能应付得了的，所以现在的电梯群控系统已经引入了计算机技术。而决定一套电梯群控系统“聪明”与否，除了是否合理地划分单双层和高低层设置电梯联动停靠站模式外，它所采用的群控调度算法是否最优才是关键。

设计群控调度算法要用到数学建模的知识，在不同的交通模式下需要建立相应的数学模型，这样才能优化参数，进而从整体上提高运行效率。要实现前面提到的所有目标，需要建立的模型相当复杂。简单举个例，如果仅仅以最短候梯时间为目标，这个模型至少就要涉及到以下参数：电梯每层运行时间，一人进入电梯时间，一人走出电梯时间，电梯停靠时间，电梯启动时间，呼梯的所在楼层与人数以及要求到达的楼层，以及可使用电梯总数。对于某台电梯和某个呼梯者，电梯来到时间还要分为6种情况分析：电梯上行且电梯所在楼层位于呼梯者之上：电梯下行且电梯所在楼层和原要求到达楼层位于呼梯者之上；电梯下行且电梯所在楼层位于呼梯者之上而原要求到达楼层位于呼梯者之下：……然后再针对至少3种不同的电梯交通模式进行优化：上行高峰、下行高峰、平衡……即便看似如此周全，这个模型还存在着不小的缺陷。这么看来，要打造一套真正“聪明”的电梯系统谈何容易啊!

P.S.电梯交通模式

上行高峰交通模式：主要的客流是上行方向，即全部或者大多数乘客从建筑物的门厅进入电梯且上行；

下行高峰交通模式：主要的客流是下行方向，即全部或者大多数乘客乘电梯下行到门厅离开电梯；

二路交通模式：主要的客流是朝着某一层或从某一层而来，而该层不是门厅，二路交通状况发生在上午和下午休息期间或会议期间。

此外还有四路交通模式、平衡的层间交通模式、空闲交通模式等，不同的交通模式对电梯的运行方式有着根本的影响。

电梯群控智能系统

要提高电梯的“智商”，还是得下点猛药。东芝很早前就提出了电梯群控智能系统(EGSCS)，也就是把多台电梯作为一组，应用人工智能技术进行控制。目前主流的电梯智能控制方法有模糊控制、专家系统、神经网络、遗传算法等，关于每种算法的具体内容，《Geek》就不废话了，对这个感兴趣的Geek请自行学习自动化专业相关课程。有了这些先进的算法，电梯当然变得“聪明”多了，不过没有哪一种算法是万能的，它们各有各的适用情况，而且整个电梯系统的运行充满着不确定性和随机性，条件稍稍发生变化，智能化的电梯也可能“犯傻”。如果哪位Geek能提出 套新的可行的算法，恭喜你，你的专业水平和自动化专业的硕士毕业生相当了。

电梯控制系统的优化控制研究 篇4

关键词：电梯,控制,系统,速度,优化

一、控制电梯运行速度的选用

在电梯运行时, 我们所追求的就是它的快速和舒适性, 但是这种舒适感主要是看它的速度控制, 在当前形势下, 控制电梯速度一般是通过时间或者是绝对距离, 以及相对距离作为主要方法, 这也是在国内外最常见的几种方式。如果是把时间作为原则性为控制它的速度时, 可以通过延时控制, 也就是通过开环的方法来控制, 这也是通过估计值来控制的, 这种方法可以促使电梯如果制停时有一个低速爬行段, 其运行效率也是非常低的, 没有很准确的平层精度, 也达不到良好的舒适性。如果是在相对距离作为原则基础时, 在控制速度时可以达到无爬行依靠, 然而, 如果是应用这种方式就必须要安装增量编码器, 从而得到一个准确的轿厢位置, 因为会存在一个打滑的问题, 所以主控制器就会失去准确的轿厢位置, 如果要进行减速时, 就必须要通过不断的校正轿厢位置, 并且找到实际的爬行问题, 一旦发生打滑现象时, 电梯就极易发生严重事故。此外, 我们也可以应用绝对值编码器来控制电梯的速度, 应用这种方式进行控制, 可以得到连续的绝对值编码器, 也可以得到最准确的轿厢位置, 及时反馈到控制器那里。此时的主控制器再依据所接收到的距离值, 从而就能计算出运行速度, 同时也可以发出接收指令, 使电梯保持平衡运行。应用这种方法时, 主要是应用了绝对值的编码器所以可以得到准确的信号, 从而不会受到打滑现象的影响。并且得到的是二进制编码, 所以也不会有脉冲丢失的问题。

二、怎样选择速度曲线

如果要提高电梯的运行质量, 就必须要选择更为合理的速度曲线, 这对于提高运行品质有着非常重要的作用。一般电梯在进行运行时, 有加速起动, 减速制动以及稳速运行等几个方面。而在电梯制动以及起动时, 会起到一个速度的变化, 所以必须要适当的选择, 这样才可以促使电梯在到一个平衡的运行, 同时也能达到舒适度, 提高它的运行效率。如果轿厢快速的上升以及下降时, 则会出现超重感现象, 导致失重。对此, 为了促使运行速度可以达到一个最好的效率, 所以速度是关键。通过实践证明, 我们在乘坐电梯时, 速度的快慢不会有太明显的感觉, 它主要是和加速度的变化率有一定的关系, 相比情况下, 乘坐电梯时, 如果较明显的加速度会导致不适感, 所以必须要确保电梯有良好的性能。另一方面, 我们在设计电梯时, 其速度曲线应是安全平滑的, 我们一般用的曲线主要有两种, 一种是抛物线的直线形, 另一种是正弦的直线形。通常情况下, 由于抛物线的直线形速度主要是通过电梯的起动以及在它的制停时产生的, 这种速度虽然是连续的, 然而它在加速度变化时还是会发生跳变的, 同时也就影响了它的舒适度。但是, 正弦一直线形速度一般是由它的本身特性而造成的, 进行过渡时, 这种速度是可以连续发生的, 而它的变化率也可以是相对连续的, 只是在起动或者是在制停时会发生跳变, 在舒适度方面是比较平稳的。

三、优化电梯控制运行的速度

电梯在运行时, 如果要确保它的舒适度, 就必须要从设计上下功夫, 所以它的速度曲线应该是平滑的, 同时它的速度曲线才可以是连续的, 不会发生突变, 并且它的变化率不会被无穷大, 数值也是有限的。在现阶段, 我们一般用的速度曲线有两种类型, 抛物线以及正弦线, 这两种线形都是在电梯起动以及在它制停时发生的, 曲线可以是连续的, 只是在跳变时会发生变化, 影响其舒适度。一般曲线速度最明显的一个特性就是由其本身的函数来决定的, 并且在过渡过程当中, 曲线以及速度都可以是连续发生的, 并且这种变化也仅只有一次, 它的舒适感也会更好。

四、实现优化

(一) 在电梯运行的过程当中, 一般主控制器是在电梯运行时进行速度优化的, 此时则可以准确定位变频器的状态, 并且把一定的速度信号发到速度优化模块当中, 并且应用绝对值编码器来实施采集, 而我们也可以在轿厢得到准确的数值, 最后把它转换到轿厢的层位置, 也就是我们所说的剩余距离值, 最后再发送到控制模块进行优化。通常情况下, 电梯在运行时, 可以通过控制模块来优化它的速度, 从而读取到更多的设置参数, 并且把他们现有的状态反馈到主控制器当中, 此时我们就可以接收到电梯主控制器的信号, 得到剩余距离值, 再应用控制算法进行有效的计算。

(二) 如果要优化电梯控制系统的速度, 就必须要和主控制器有一定的联系, 在数据通讯当中也要有时间, 同时在优化控制模块时必须要依据它的剩余时间进行有效的计算, 从而得到对应的速度, 然而这种速度是需要通过时间计算的, 也就据有了滞后性。如果电梯在起始阶段需要起动时, 会出现反向溜车的问题, 或者会出现负载的变化, 这些问题都会导致优化发生偏差。因此, 电梯在起动以后, 就必须要确保时速的平稳, 达到它的实时准确性, 对此, 我们应该在计算运行速度以后, 再根据这个滞后时间调节速度, 控制好电梯的速度。在当前情况下, 用来控制速度的方法会有很多, 比如有神经网络, 专家系统, 模糊控制等方面, 然而程序空间是具有一定的局限性, 所以在算法上就很难实现。

(三) 在优化速度时, 我们也可以通过监控软件进行有效的实施, 并且通过速度曲线图进行定位比较, 最后得出最为有效的一种方法。在优化的过程当中, 我们可以看出, 最大的加速度以及它的平均速度都是通过曲线图得出的, 在计算出实测值和国家的标准值进行对比, 这样就会更为明显的找出结果, 在这个系统当中得出的结果是符合国家标准的, 从而也能达到电梯优化的控制目标。此外, 在研究过程当中如果可以有效的提高通讯波特率, 会给系统有良好的运行速度, 同时也能提高运行效率以及它的舒适感, 实现最大价值。

结语

由于在电梯控制时, 主要的起动以及制动负载会频繁的发生变化, 这就会导致产生不良的事故, 对此, 如果要更好的在电梯设备上不断的提高它的安全可靠性, 就必须要优化它的控制系统功能, 速度平稳, 可控, 可以在较为频繁的负载下达到一个稳定的性能。

参考文献

[1]赵海峰.变频变压调速技术在电梯中的应用[J].新技术新工艺, 1997.

电梯控制器 篇5

电梯行业中，目前应用的控制系统主要是微机控制与PLC控制，其中微机控制仍是主流的控制方案。尤其在垂直电梯中，超过90%使用微机控制。这主要是因为微机控制的高灵敏性与低成本、CPU的高运算能力与高抗干扰能力。PLC则在简单的逻辑控制与可靠性方面比较占优势，因此在自动扶梯上应用比直梯更为广泛。

大型电梯生产企业主要是采用自己研发的专用控制器，市场规模为7.55亿。用于电梯的微机控制机构及布线相对简单，因此有一定技术力量的供应商都会选择研发自己的专用控制器，把楼层面板和轿箱面板与控制器集成在一起，节约了成本，控制起来也更为灵活。外购的专用控制器市场规模约为2.55亿，主要生产厂家有新时达、蓝光、中秀等。

电梯的电气控制结构安全探究 篇6

关键词：电梯;电气;控制;结构;安全;操作

1 电梯电气控制结构安全的重要性

电梯是一种由机房、曳引机、轿厢、对重设备、安全保护设备等设备组成的垂直升降机。近年来，我国电梯安全事故呈逐年上升趋势。因此加强对电梯运行安全的研究具有现实意义。电梯的电气控制系统对于电梯的安全运行来说极为重要，电气控制系统直接关系着电梯运行的安全性和可靠性，电梯控制系统作为协调电梯各系统配合工作的核心部分必须得到充分的重视，随着微电子技术的快速发展，电梯控制系统的功能、电气结构越来越多样化，并且出现了多样化的结构和功能设计，但是弊利相关，电气控制在电梯的运行中也存在一定的安全隐患，对电梯的安全快速良性发展造成了阻碍。

2 电梯电气控制结构安全中常见问题

电梯控制系统的故障由于各种原因有很大的区别，通常情况下常见的有以下几种，一是门动系统会出现一些由于电器元件的触点接触不良而导致的故障。二是开关和触点出现的问题。三是指令按钮及各种信号灯出现的故障。四是指继电器和接触器发生的故障。以上几类都是电气控制系统的故障问题，基本上可以分为短路和断路两类，这种情况下就会导致控制系统的执行程序出现混乱的状态，有时便可导致失控，为了保证电梯的安全运行，需要采取一些措施来保障电梯电气控制结构的安全。

3 电梯电气控制结构安全的保障措施

3.1 安全电器装置 电梯的安全控制部位通常设有电气安全装置，其中电气安全装置的各类电气部件皆应符合安全电路与安全触点标准，而我国应用最普遍当属经中继控制电器用电气安全回路来控制电梯驱动主机供电设备，严格遵守《电梯制造与安装安全规范》（GB7588-2003）。若中继控制电器对电梯驱动主机进行间接控制，则其通常被看成直接对电梯驱动主机停止与启动设备进行控制。那么，中继控制电器应具备失效保护功能与故障定时检测功能。就电梯电气安全回路中继控制电器而言，普通继电器控制直流电路的选型普遍存在问题，即电气安全回路的中继控制电器为交直流两用继电器时没有把直流负载控制的电路技术参数考虑进去。除此以外，控制电器元件的额定值通常应属控制电阻性负载的额定值，随着技术的发展，交流变频技术被逐渐引入电梯门机拖动与电梯主拖动方面，但控制电器设计方面尚存在诸多问题，其中以电动机与变频器间接触器的选型问题最为明显。为了提高电梯交流变频控制的安全性，多数设计师会选择把接触器安装到电动机与变频器间，其中此类设计通常以交流工频条件来确定接触器的选型，则此类设计没有考虑变频器输出电流的变流特性。因此，此类设计易导致接触点间产生较为严重的拉弧现象，甚至会引起接触器被烧毁等后果。由此可见，电梯设计必须严格执行《电梯制造与安装安全规范》（GB7588-2003）的有关规定，以确保电梯电气控制结构内电器的安全。

3.2 安全电路的控制 针对电梯的安全电路问题，《自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范》（GB16899-1997）与《电梯制造与安装安全规范》（GB7588-2003）皆有明确规定，但现今我国电梯行业却未完全认识到安全电路的设计、试验、应用、合格评定等对电梯与自动扶梯安全运行的重要性。针对安全触点问题，国际标准主要对其做出如下规定，即动作的可靠性、电气间隙、触点断开后的距离、绝缘电压、爬电距离等，此规定主要从结构方面考虑触点不断开仍能安全运行的情况。

3.3 故障的控制 大量研究证实，多数故障并不会致电梯于危险境地，但若不及时制止电梯的继续运行，其必然会引发第二故障，此时电梯易被第一故障与弟二故障的组合致于危险的境地。待电梯出现第一故障后，其运行状态通常被要求在第一故障参与下一操作程序之前停止。若第一故障与电梯运行状态停止之间出现第二故障，其亦会致电梯于危险的境地，针对这样的问题，具体的解决方法为：把安全电路设计为一种由若干通道组成的监控电路，其中一个通道主要完成对其他通道相同状态的检查，若检测出通道的状态存有不一致，则必须及时停止电梯的继续运行。

3.4 监控电路的问题 国家标准认为若想有效规避由故障组合引发的电梯危险，必须增加冗余触点并监控及比较触点的状态。一旦发现某一个或多个触点出现异常，必须立即停止运行状态的电梯;国家标准规定若电梯存有两个通道，必须认真检查监控电路的功能，一旦发现监控电路问题，电梯不得重启;若电路存有三个或以上的通道，国家标准便未对其监控电路的功能做出强制规定。

3.5 电梯安全寿命问题 電梯的控制系统工作相当频繁，尤其是在电梯频繁运行的过程中，各个部件包括安全回路中继器、主控电器、门控电器等一直处于工作状态循环汇总，这种高频率的循环工作就对电器元件有很大的损耗，降低了工作寿命，尤其在电器元件已经超过工作寿命的情况下来说，电梯的安全运行由于这个原因产生了极大的安全隐患，因此，保证电梯的安全寿命是电梯安全运行的前提条件。鉴于以上情况，生产厂家必须做到在使用说明中标明电器元件的使用寿命，并且在电梯的使用中做到定期维护和元件更新。

4 结语

综上所述，电梯的电气结构对于电梯的安全运行尤为重要，随着电梯的不断发展，电梯越来越向着小型化、集成化发展，如何控制电梯的安全性就需要加强电梯的电气控制结构安全，从电梯的安全电器、安全电路、故障控制、寿命控制等多方面综合处理，不断改进和完善，促进电梯行业的快速有序的发展。

参考文献：

[1]周球.电梯电气控制中存在的问题探析[J].城市建设理论研究（电子版），2013（17）.

[2]王佳磊.针对电梯电气控制进行分析[J].房地产导刊，2013（4）：342-342.

[3]谢辉.浅论电梯电气控制发展[J].中国科技纵横，2014（12）：246-247.

电梯运行速度的优化控制 篇7

随着城市化建设的快速发展,电梯在高层建筑中得到了越来越广泛的应用,人们对电梯系统的性能也提出了越来越高的要求。因此,必须努力提高电梯系统的性能,在保证电梯运行安全可靠的前提下,需进一步提高电梯运行的快速性、改善乘坐的舒适性。

2 电梯运行速度控制方式的选择

电梯运行的舒适性和快速性,在很大程度上取决于电梯速度控制方式的选择,目前国内外的电梯速度控制方式主要有以时间为原则、以相对距离为原则及以绝对距离为原则的3种[1、2]。

由于以时间为原则的速度控制方式是通过延时的方式来控制电梯的运行,这种延时方式是开环控制,延时时间是一个估计值,使得电梯在制停阶段存在着一个低速的爬行段,运行效率低,平层精度不高,舒适性也不好。

以相对距离为原则的速度控制方式在理论上能做到无爬行的直接停靠,但是,这种方式是通过安装在曳引机轴上的增量编码器间接获得轿厢位置,由于曳引轮槽与钢丝绳之间存在着打滑现象,电梯主控制器极易失去轿厢当前的准确位置。当进入减速运行时,它不得不通过井道磁开关不断校正电梯轿厢的位置,故它在实际停靠时也存在着爬行现象,如果打滑严重的话,还会造成电梯事故。

本文采用绝对值编码器对电梯实现以绝对距离为原则的速度控制,在此控制方式中,绝对值编码器可连续实时地测得轿厢在井道中的实际绝对位置,反馈给电梯主控制器。电梯主控制器根据接收到的绝对距离,实时计算电梯运行速度,给变频器发出速度控制指令,控制电梯的运行。这种方式由于采用了绝对值编码器直接获得轿厢的绝对位置信号,它不受钢丝绳打滑的影响。同时,绝对值编码器给出的是二进制编码,故它不存在丢失脉冲现象。在电梯将要平层时,电梯主控制器能根据电梯的实时位置值计算出剩余距离,在足够短的距离内给出减速信号,并给出相应的速度,达到减速点到平层位置速度的平滑过渡,可实现无爬行直接停靠。

3 电梯运行速度曲线的设计

要保证电梯有良好的舒适性,设计的电梯运行速度曲线必须是平滑的。只有这样,加速度曲线才是连续、没有突变的,加速度变化率才是有限值,不会出现无穷大。

目前常用的电梯运行速度曲线主要有抛物线-直线形和正弦-直线形两种[3、4]。抛物线-直线形速度曲线在由二次曲线(抛物线)向比例曲线和比例曲线向二次曲线(抛物线)过渡及电梯起动和制停时,虽然加速度曲线是连续的,但是其加速度变化率却产生了跳变,影响了电梯运行的舒适性。而正弦-直线形速度曲线由于其函数本身的特性,在正弦曲线与比例曲线过渡时,不但加速度曲线是连续的,其加速度变化率曲线也是连续的,仅在电梯起动和制停时加速度变化率有一次跳变,舒适性明显好于抛物线-直线形速度曲线。因此,本文采用正弦-直线形速度曲线作为理想速度给定曲线,大大提高了电梯运行的舒适性。

4 电梯运行速度优化控制的实现

4.1 速度优化控制系统的方案设计

本次设计的电梯运行速度优化控制系统主要由BP302电梯主控制器、KEB-F4变频器、AWG-05旋转式绝对值编码器、电梯运行速度优化控制模块等组成,系统的控制原理如图1所示。主要实现以下几个控制流程。

(1)电梯主控制器通过电梯运行速度优化控制模块采集变频器的状态,将相应的速度控制信号发送给电梯运行速度优化控制模块。同时,采用绝对值编码器实时地采集轿厢在井道中的绝对位置值,然后将其转换为轿厢至欲平层位置的绝对剩余距离值,发送给电梯运行速度优化控制模块。

(2)电梯运行速度优化控制模块读取变频器的设置参数,将变频器的状态反馈给电梯主控制器。同时接收电梯主控制器发送过来的电梯速度控制信号和绝对剩余距离值,经过速度控制算法计算后,将相应的速度控制指令及速度值发送给变频器,实现电梯运行速度的控制。

4.2 速度优化控制模块的设计

电梯运行速度优化控制模块是本次设计的控制核心,它跟电梯主控制器和变频器一起,共同完成电梯运行速度的优化控制,模块的结构功能如图2所示。它主要实现以下几个功能。

(1)接收电梯主控制器的速度控制信号,以19200的波特率通过RS485总线与电梯主控制器进行数据通讯,获取电梯至欲平层位置的绝对剩余距离值,同时将变频器的状态反馈给电梯主控制器;

(2)根据电梯至欲平层位置的绝对剩余距离,运用速度优化控制算法,计算出优化后的速度值;

(3)以9600的波特率通过RS485总线与变频器进行数据通讯,获取变频器的参数设置,同时将电梯的速度控制信号和优化后的速度值发送给变频器进行运行速度控制。

通过以上的分析可知,优化控制模块的一个显著功能特点就是要实现两路不同波特率的RS485通讯。考虑到AVR单片机的开发工具制作比较简单方便,可以降低开发成本,所以本次设计采用双串口单片机ATMEGA162作为主控芯片,大大简化了硬件和软件设计,提高了整个系统实时性、稳定性。

4.3 优化控制算法的设计

由于速度优化控制模块与电梯主控制器及变频器之间的数据通讯都需要一定的时间,同时速度优化控制模块根据实时剩余距离计算对应的速度也需一定的时间,这就造成了速度控制在时间上的滞后性。同时在电梯刚起动时,由于电梯的反向溜车现象及负载的变化都可能造成距离控制速度存在着一定的偏差。所以,当电梯起动后,为了保证电梯实时速度控制的精确性和实时性,很有必要在计算出电梯的理论运行速度后,根据滞后时间对这个速度进行适当调节,然后再发送给变频器,实现电梯的速度控制。

目前用于控制的算法很多,如模糊控制、神经网络、遗传算法、专家系统等等[5、6、7],但由于单片机程序空间的有限性,很难应用上述算法实现对电梯速度的优化控制。考虑到PID控制方式比较简单,易于用编程实现数字的PID控制,因此本文采用PID控制算法中的PI控制实现对电梯的实时速度进行调节。

4.3.1 常规的PI调节器

比例积分(PI)的模拟表达式为:

其中,u(t)为调节器的输出信号;

e(t)为调节器的偏差信号,是给定值与实测值之差;

Kp为调节器的比例放大系数;

Ti为调节器的积分时间常数。

为了便于单片机实现PI控制,需对PI控制算法的模拟表达式离散化,用数字形式的差分方程来代替模拟表达式,式(1)的差分方程为:

其中,T0为采样周期;

k为采样序号;

e(k)为第k次采样的偏差值。

式(2)称为位置式控制算式。这种算式是全量输出形式,控制精度较高。但每次输出均与原来位置量有关,需要对e(j)进行累加,不仅要占用较多的存储空间,而且也不便于程序的书写。为此,PI调节器一般采用增量型控制算式。

根据式(2),利用递推原理可以得到下式:

式(2)减式(3),可得

其中,称为积分系数,式(4)为PI调节器的增量型算式。则第k时刻的控制量为:

采用增量型控制算式(4)和式(5)计算u(k)的优点是编程简单,历史数据可以递归调用,且占用的存储空间小,计算速度快。

为编程方便,可将算法整理成如下形式:

其中,Ka=Kp+Ki,Kb=Ki,u(k)、ζ(k)的初始值u(0)、ζ(0)均为零。显然,式(6)是式(4)和式(5)联合的结果。

4.3.2 改进后的PI调节器

在PI调节器中,积分项的作用是为了消除残差,但当有较大的扰动或大幅度的给定值变化时,由于系统的惯性和滞后,在积分项的作用下,往往会产生较大的超调和长时间的波动。为了进一步提高控制的性能,必须将积分项进行改进,本次设计采取了积分分离和抗饱和技术,下面分别进行讨论。

(1)积分分离

积分分离的基本思想是当输入偏差e(k)的绝对值大于某个门限值ε时,不作积分调节,只作比例调节,使得不至于过大,从而避免PI调节深度饱和,同时也有利于PI调节器退饱和;当输入偏差e(k)较小时,才引入积分作用,以消除残差。

将式(2)改成如下形式:

其中,ε为输入偏差e(k)的门限值,也称积分分离值。

在实际应用中,积分分离值ε应根据具体对象及要求确定,若ε值过大,达不到积分分离的目的;若ε值过小,一旦被控量无法跳出积分分离区,只进行P调节,将会出现残差。

(2)抗积分饱和

如果执行机构已达到了极限状态,仍然不能消除偏差时,由于积分作用,尽管计算PI差分方程式所得的结果继续增大或减小,而执行机构已无相应的动作,这就称之为积分饱和。当出现积分饱和时,势必引起超调量的增加,控制品质的变坏。作为防止积分饱和的方法之一,有效偏差法,可对运算出的控制量进行限幅,同时配合积分分离,即

本次设计采用改进后的增量型PI调节,其算法流程如图3所示。当电梯正常起动后,先根据电梯运行速度曲线函数确定电梯运行的理论速度vr。同时,电梯运行速度优化控制模块根据电梯主控制器发送过来的电梯绝对剩余距离值,实时测算电梯当前的实际运行速度vs。vr与vs差值就是e(k),即e(k)=vr-vs,它是有符号的。Kp值与Ki值是根据专家累积的经验,同时通过多次的实验初步得到的。u(k)是最终输出给变频器的电梯运行速度值。考虑到电梯在运行的不同阶段速度变化率差异较大,因此我们在不同的速度运行段给出了不同的Kp值与Ki值,形成了多段的PI速度调节。

5 实验及结果分析

为了采集实验数据,绘制电梯实际的运行速度曲线,用以验证系统的可行性,本文采用Delphi7.0和Microsoft Office Access 2003设计了速度监控软件。通过在Delphi7.0中引入ADO数据库开发技术,利用TADOConnectin组件和TADOQuery组件在监控软件中建立存储数据库,使监控软件可以将接收到的实验数据存入数据库,同时在分析电梯运行速度曲线时,可以查询数据库中的实验数据,利用TDBChart组件绘制速度曲线,如图4、图5所示。

图4为未达到额定速度时的运行速度曲线,图5为达到额定速度时的运行速度曲线,1号曲线是理想给定曲线,2号曲线是经过优化调节的运行速度曲线。由于电梯机械系统存在着一定的静阻力矩,同时电梯运行速度优化控制模块与电梯主控制器和变频器之间的数据通讯都需要一定的时间,所以,电梯在启动时存在一定的滞后,同时也加长了电梯的运行时间。但本文通过在电梯运行过程中进行实时的数字PI调节控制,使滞后情况大有改善。虽然实际速度曲线与理想曲线相比仍存在着一定的偏差,可能是由于系统进行数字PI调节造成的,但也可以看出,电梯在匀速运行时的控制精度较高,稳态误差较小。在减速运行段,虽然也存在着一定的滞后现象,但基本上能够按照设定的理想曲线运行,并做到无爬行的直接停靠。由此可见,电梯实际运行速度曲线与理想曲线虽然在控制过程中存在着一些偏差,但从电梯的整个运行过程来看,基本上是一致的,达到了预期的控制目的。

同时,速度监控软件可以对实验速度曲线图中的电梯理想给定速度和实际运行速度曲线进行比较分析,得出分析结果,如图6所示。其中,最大加速度、平均加速度和最大加速度变化率都是通过曲线图中的实际运行速度曲线数据计算得到的。通过计算实测值与国家标准相比较,可以看出,本系统的实验结果均符合国家标准,满足电梯快速性和舒适性的要求。如果能提高与变频器之间的通讯波特率,使系统有更快的响应速度,那么系统就能更加实时地跟踪理想的给定速度曲线运行,改善电梯的运行效率和乘座的舒适感,在工程实践上实现较大的实用价值。

摘要：通过对电梯运行速度控制的研究,设计完成了电梯运行速度优化控制系统,采用速度优化控制算法,实现电梯的直接平层停靠,消除了爬行段,提高了电梯的运行效率,改善了乘坐的舒适性。

关键词：速度控制,速度曲线,速度优化算法

参考文献

[1]孔庆鹏.电梯轿厢井道精密位置检测与变频驱动系统的研究[D].浙江工业大学硕士学位论文,2001.

[2]陈伟国,赵国军,王文良,宋涵.VVVF电梯的绝对剩余距离的速度控制研究[J].机电工程技术,2005,34(4):70-95.

[3]顾晨.ADCM电梯速度控制系统的研究[D].浙江工业大学硕士学位论文,2004.

[4]赵静,葛斌.电梯运行速度曲线的算法与仿真[J].大连大学学报,1999,20:17-20.

[5]郝晓弘,李应启,张萍.电梯变频调速系统的模糊控制方法[J].工业仪表与自动化装置,2006,(4):30-61.

[6]Thomas Beielstein,Claus-Peter Ewald,Sandor Markon.Op-timal Elevator Group Control by Evolution Strategies[J].Springer-Verlag Berlin Heidelberg,2003:1963-1974.

电梯常见运行控制方式解析 篇8

人们日常乘用的电梯除经常使用的正常运行外, 存在其他不同的运行方式。有方便维修人员的检修和维护电梯的检修运行, 用于安全回路局部发生故障时移动轿厢的紧急电动运行, 方便车辆装卸货物的对接操作运行, 以及用于发生火灾事故时的消防运行等, 依据相应的标准、规范, 正确理解电梯运行的各种形态特点及其相互间的逻辑关系, 有利于理解电梯各种运行形态的电气控制要求。

1 电梯常见运行控制方式

1.1 正常运行

对于正常运行控制, 也是普通乘客使用电梯对电梯的操作, 这种操作通常是借助触摸按钮、磁卡控制等输入乘客要求到达层站的信号, 要求信号系统功能有效, 指示正确。

依据GB7588-2003的14.2.1的要求, 电梯运行只能是采用电气控制。变频、永磁同步、能量反馈、智能控制等现代先进机电控制技术广泛运用到电梯控制中, 集选、并联、群控控制等先进的控制方式逐渐取代了手柄、按钮控制, 这些先进控制方式的采用既提高了电梯的输送效率、节约能耗, 又从技术上保障了电梯的安全运行。

有些电梯为了提高效率, 允许电梯在开锁区域, 具备GB7588-2003的14.2.1.2的要求, 在电梯层门和轿门打开时进行轿厢的平层和再平层运行。要使电梯能够在门开着情况下运行, 就必须短接层门和轿门电气安全装置。这种短接只能在开锁区域内进行, 一旦轿厢离开开锁区域, 就必须通过电气安全装置可靠将短接回路断开, 以防止电梯在开锁区域外也能开门运行, 否则极有可能发生剪切或挤压事故。

1.2 检修运行

为了便于电梯的检修和维护, 应在轿顶装一个易于接近的控制装置。该装置应由一个能满足14.1.2的电气安全装置要求的开关 (检修运行开关) 操作。该开关应是双稳态的, 并应设有误操作的防护。一经进入检修运行, 应取消:1) 正常运行控制, 包括任何自动门的操作;2) 紧急电动运行;3) 对接操作运行。电梯检修运行应依靠安全装置。

GB7588-2003的14.2.1.3并没有说明在轿顶检修操作之外, 电梯其他位置能否设置检修操作, 如果允许设置, 则它与轿顶检修操作的逻辑关系应该怎样。我国的GB/T10058-1997《电梯技术条件》的3.3.9条的g) 规定:轿顶应装设一个检修运行装置, 如轿内、机房也设有检修运行装置, 应确保轿顶优先。这就是我们常说的“轿顶优先”的来源。但EN81-1:1998/A2:2004《电梯制造与安装安全规范A2修正案——:机器设备间和滑轮间》对此做了不同的规定, 对于机器设备安装在井道内的无机房电梯, 在满足相应条件可以在轿厢内、底坑内或平台上设置一个副检修控制装置。否则, 一般情况下, 电梯不应设置两个以上的检修控制装置, 若设置两个检修控制装置, 则它们之间的互锁系统应保证:1) 如果仅其中一个检修控制装置被置于“检修”位置, 通过按压该检修控制装置上的按钮能使电梯运行;2) 如果两个检修控制装置均被置于“检修”位置, 则在两者中任意一个检修控制装置上操作均不能使电梯运行, 或同时按压两个检修控制装置上相同功能的按钮才能使电梯运行。

关于检修控制装置, GB/T10058-2009中的3.3.9的j) 参照EN 81-1:1998/A2:2004的14.2.1.3对GB/T 10058-1997中的3.3.9的g) 进行了相应修改, 并没有再提“轿顶优先”这种说法, 因为新版《电梯技术条件》规定不应设置两个以上的检修控制装置, 除非无机房电梯根据需要可以设置一个附加检修装置外 (这种情况应满足GB/T10058-2009的3.3.9的j) 中的两个检修装置之间互锁系统的规定) , 不应在轿顶以外再设置检修装置, GB/T10058-2009《电梯技术条件》也就没有“轿顶优先”这种说法。之所以对检修运行的控制关系进行详细的严格规定, 就是为了保护在轿顶进行检修操作的维修人员, 防止当轿顶有工作人员进行检修操作时电梯的意外运行。

1.3 紧急电动运行

对于人力操作提升轿厢额定载重量大于400 N的电梯驱动主机, 其机房内应设置一个符合14.1.2的紧急电动运行开关。电梯驱动主机应由正常的电源供电或由备用电源供电 (如有) 。紧急电动运行开关操作后, 除由该开关控制的以外, 应防止轿厢的一切运行。检修运行一旦实施, 则紧急电动运行应失效。另外, 紧急电动运行开关本身或通过另一个电气开关应使下列电气装置失效:安全钳装置上的电气安全装置;限速器的电气安全装置;轿厢上行超速保护装置上的电气安全装置;极限开关;缓冲器上的电气安全装置。

在GB7588-2003版本对部分电气装置应该失效的描述上由原来95版中的“可使”改为“应使”。强调了紧急电动运行后部分电气装置的失效是必须的, 因为紧急电动运行只能使限速器和井道内的部分电气安全装置失效, 才能当电梯发生限速器安全钳联动或者电梯轿厢冲顶、蹲底时, 可以通过紧急电动运行操控电梯离开故障位置, 如轿厢内关人, 可以快速把人放出来, 也可以及时把故障电梯恢复正常。

1.4 对接操作运行

为了方便电梯装卸货物, 需要在满足特定条件下, 允许轿厢在层门和轿门打开时运行, 即对接操作运行。GB7588-2003中14.2.1.5电梯的对接操作运行规定:对于GB7588-2003中7.7.2.2 b) 述及的特殊情况, 并满足14.2.1.5中的要求, 才允许轿厢在层门和轿门打开时运行, 以便批准的且受过训练的使用者为电梯装卸货物而进行对接操作。

由GB7588-2003中14.2.1.5对对接操作的规定可知, 对接操作运行必须在钥匙操作的安全触点动作后, 使正常运行控制失效。也就是说, 对接操作运行需要与一个钥匙操作配合进行。而且除了钥匙操作以外, 还必须在轿厢内设置停止装置。另外, 检修运行一旦实施, 则对接操作应失效。相比较检修运行和紧急电动运行, 对接操作运行的速度也要慢很多, 不应大于0.3 m/s, 这些对对接操作运行的要求确保了电梯在开门情况下运行的安全性。

1.5 消防运行

电梯控制器 篇9

电梯控制器的整体工作流程是:开始电梯在一层处于等待状态, 当用户需要乘坐电梯时, 可按下电梯外部操作单元的呼叫按钮。电梯控制器接收到呼叫信号后, 根据电梯调度算法, 输出控制信号给步进电机, 控制电梯轿厢的运行。当乘客进入电梯后, 操作电梯内的键盘输入需要的楼层信息和开关门信息, 经过电梯控制器的处理输出控制信号, 控制步进电机实现电梯的升降、平层和开关门等功能。此外, 电梯控制器还应有故障处理、状态显示等功能。

电梯控制器按功能可分为五个单元:日历时钟单元、步进电机单元、电梯状态显示单元、电梯按键输入单元、控制器主控单元。系统框图如图1 所示。

日历时钟单元用于信息的处理和获取, 并做出一些相应的控制判断。

电梯按键输入单元包括电梯内部的键盘及外部按钮, 内部键盘用于服务电梯内部的乘客, 并接受电梯内部乘客的各种指令, 外部操作按钮提供与电梯外用户的交互, 响应电梯外部用户的呼叫。

电梯状态显示单元主要用于给电梯内外的用户提供状态信息, 包括显示当前楼层及电梯运行状态等信息、电梯运行方向, 及电梯的日历时钟信息。

主控单元是电梯控制器的核心。它通过对外部请求信号和继电器、传感器的反馈信号进行运算处理, 输出控制指令控制电梯系统工作状态的流转。

控制器主控单元主要由8051单片机处理器, A/D转换电路, 复位电路, 信号存储电路组成, 其电路图如图3所示。

步进电机单元控制电梯轿厢的升降、开关门、紧急停止和报警等。

软件设计

本电梯控制器的设计基于RTX51Tiny实时多任务操作系统。电梯在工作过程中共有8种状态:等待、上升、下降、开门、关门、停止、超载报警及故障报警状态。初始状态一般在下端站处于等待状态, 当收到上升请求后就开始运行。电梯在报警状态时, 电梯不运行, 直至报警信号被清除。系统由请求信号启动, 运行中每检测到一个到达楼层信号, 就将信号存储器的请求信号和楼层状态信号进行比较, 再参考原方向信号来判断是否停止, 转向等动作。

系统设计实现的功能包括:步进电机单元根据主控单元的输出指令控制曳引电机正传、反转和停转, 并控制电梯开门/关门, 面向用户显示提示信息 (含楼层显示、电梯运行方向显示及接受用户请求显示等) 。根据电梯工作流程和硬件电路要实现的功能, 对可将电梯控制器工作分为6个任务。

1. Task 0主要完成定时器和串口初始化, 时钟控制, 创建其他任务, 使其他任务进入就绪状态。

2. Task 1主要处理电梯报警信号的处理, 其设计思路是当电梯处于初始运行状态时, 主控单元扫描各个传感器和继电器, 判段电梯是否有故障, 如果有故障, 则发出故障号并通过指示灯或蜂鸣器报警, 电梯的输入请求暂时不响应, 当故障排除后消除故障报警指示, 电梯处于正常状态。在电梯运行过程中如果电梯超载, 则发出超载信号并通过指示灯或蜂鸣器报警, 电梯处于停车状态, 只有超载乘客出梯后, 消除超载报警指示, 电梯才能恢复正常状态。任务1流程如图4所示。

3. Task 2主要处理电梯上升或者下降的请求信号。当乘客在电梯外按动呼梯按钮时, 呼梯信号输入主控单元, 主控单元通过运算比较, 判断电梯是上行还是下行, 控制步进电机动作, 响应乘客需求。当乘客处于轿厢内部, 乘客按动选层按钮, 选层信号输入主控单元, 控制步进电机单元的选层及平层装置, 控制轿厢的运动, 响应乘客的需求。在处理输入请求信号同时通过按钮内部的指示灯, 显示乘客请求信息。

4. Task 3完成轿厢开关门控制以及其它的中断信号处理, 当电梯到达使用人员要求的楼层后, 完成电梯门的自动开关, 如果是电梯内部人员按动开关门按键, 则控制电梯门快速响应, 并将所在的楼层信息通过数码管显示。当电梯在运行过程中出现紧急情况, 乘客按动电梯内部的紧急按钮, 电梯立即减速, 选择最近的楼层停机, 并打开电梯门, 使乘客进入安全的厅内, 直至电梯紧急情况解除。

5. Task 4主要是处理Task2处理后的输出信息以及Task3的处理完成后的输出信息。电梯开始处于正常待命状态, 当乘客通过呼梯按钮输入请求, 电梯启动响并响应乘客请求, 步进电机起转, 使电梯轿厢上升或下降, 如果没有到达所需楼层, 电机继续运转, 同时显示电梯的运动方向;当到达所需楼层后, 电机停止运转, 通过Task 3控制打开关闭电梯门, 显示楼层信息, 并消去已应答的呼梯信号。

6. Task 5用于电梯状态显示, 通过数码管和指示灯等, 显示电梯的报警信息、电梯内外输入请求信息、电梯运动方向、电梯楼层信息以及日历时钟信息等。

总结

本文实现了基于RTX51 Tiny的多任务处理, 并利用其完成了电梯控制器的设计, 通过本设计可以看到实时多任务处理的操作系统简化了电路硬件的开发, 其外围电路少, 成本低、可靠性高, 而且软件的编写和编译程序更快捷简便、开发周期短。

摘要：介绍了基于RTX51 Tiny实时多任务操作系统的电梯控制器, 描述了电梯控制器的构成及其工作原理, 给出了系统硬件和软件的设计方案。

关键词：RTX51 Tiny,实时多任务操作系统,电梯控制器

参考文献

[1]马忠梅, 刘滨, 戚军.单片机C语言Windows环境编程宝典[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2003:534～546

[2]李惠昇.电梯控制技术[M].北京:机械工业出版社, 2003:192～198

[3]龚鲁华.C8051F单片机模拟电梯控制器的设计[J].科学技术与工程, 2008, 8 (21) :5925～5928

[4]高迎慧, 侯忠霞, 杨成林.基于FPGA的自动升降电梯控制器设计[J].辽宁工程技术大学学报, 2007, 25 (2) :242～243

[5]Zhao Yuhang, Ma Muyan.Implementation of Six-Layer Automatic Elevator Controller Based on FPDA[J].Wireless Communications Networking and Mobile Computing (WiCOM) , 2010 (6) :23～26

电梯控制器 篇10

一、什么是PLC?

采PLC (Programmable Logic Controller) 简称可编程序存储器, 能够控制各种类型的生产过程的机械设备, 主要原理是在其内部执行逻辑运算、定时、顺序控制以及算术运算等操作, 然后运用数字或者模拟输出来执行控制指令。进入二十一世纪以来, 计算机技术与微电子技术迅猛发展, 可编程控制器PLC逐渐具备了计算机所具有的功能, 不仅能够实现数据的处理、通信及互联网等功能, 而且还能够进行逻辑控制。其主要特点为抗干扰能力强、可靠性高、编程简单、组装维护方便、体积小, 现在在工业控制的各个主要领域都能够看到可编程控制器PLC的身影。就目前使用情况来看, 可编程控制器PLC主要应用在以下几个方面:第一是顺序控制领域, 可编程控制器PLC成功取代传统的继电器顺序控制系统, 这个也是可编程控制器PLC应用最为广泛的领域, 主要生产现场为数控机床、电梯控制以及装配生产线等;第二是过程控制领域, 国民经济工业生产过程中, 许多生产参数量是连续变化的, 比如流量、压力、温度等等, 可编程控制器PLC利用其自身的数模、模数转换模块, 可以实现直接采用模拟量用于过程控制领域;第三是数据处理领域, 可编程控制器PLC自身一般都设置由四则运算指令, 能够用来对生产过程中产生的数据进行处理, 可编程控制器PLC能够直接进行数据采集和处理, 并实时对生产过程进行监控。一般较为先进的可编程控制器PLC都设置有位置控制模块, 可以用来控制伺服电动机或者步进电动机, 就能够实现对各种机械设备的控制。

二、PLC电梯控制系统结构

PLC电梯控制系统主要由硬件部分和软件部分两部分构成, 下面笔者将逐一进行介绍。

1、电梯控制系统的硬件部分。

电梯系统有大量的开关量输入/输出信号, 主要包括内外呼梯信号, 上下行减

速信号, 平层信号, 开关门信号, 上下限位信号等一些开关量输入信号, 还有一些开关量输出信号包括平层、减速、上行、下行、开门、关门以及驱动楼层显示数码管信号等等。电梯运行的状态以及数据被PLC的通信模块通过RS232接口传输到计算机中。电梯控制系统的硬件框架图如下图1所示。

假设建筑物楼高共有N层, 由楼层数确定可编程控制器输入/输出点的原则, 电梯控制系统所需要的输入输出点数就可以被确定出来。输入I/O点数的确定:外呼梯按钮除了第一层只有一个上呼梯按钮, 最高一层只有一个下呼梯按钮以外, 其他各层的上下呼梯按钮都各有一个, 电梯内的控制区域有楼层每一层的按钮以及开关门按钮盒报警按钮各一个, 用两个限位开关充当轿厢门控, 电梯内部顶端有两个平层传感器以及两个减速传感器, 电梯井的顶部和底部各有两个能够有效防止电梯冲出导轨的限位传感器, 编码器需要有两个输入I/O点。所以总共的输入I/O点为3N加上13个。输出I/O点数的确定:内呼梯指示灯有N个, 外呼梯指示灯有2N减去2个, 上行下行指示灯两个, 控制变频器输出需要三个I/O点, 四位BCD码指示灯需要八个, 关门开门个需要一个。总共的输出I/O点为3N加上13个。

电梯控制系统采用减速平层传感器和编码定位器相结合的方式, 能够有效防止由于采用单一定位装置失效引发的事故, 而且还能够相互检测, 一旦出现定位系统发生故障的现象, 就可以通过人机交互系统向值班人员发出警报, 从而有效提高系统运行的安全性以及可靠性。

2、电梯控制系统的软件部分。

可编程控制器PLC的运行方式与一般的计算机不太一样, 其工作过程一般由输入采样、用户程序执行以及输出刷新三个阶段组成, 上述三个阶段完成一次被称作一个扫描周期。在整个系统的运行期间, 可编程控制器PLC的处理器以一定的扫描速度重复执行这三个阶段。可编程控制器PLC的编程有自己的特点。如果扫描周期的影响能够忽略不计, 那么在缺少循环语句的情况下, 电梯系统也能够重复执行相应的操作。

笔者开发的电梯控制系统软件没有采用简单的逻辑控制编制程序, 而是采用了数据比较编制程序, 这样做的好处是程序比较容易理解, 并且在设计楼层层数不断增加的时候, 整个程序的规模并不增加多少, 相反的, 在使用逻辑控制编制的程序, 楼层较少的时候还可以应对, 一旦楼层数目增大, 程序容量显著增加而且程序逻辑比较复杂。在编制此程序的时候, 采用了模块化的方法, 即整个程序由许多个功能相对独立简单的模块组成, 这样做的好处是程序的可读性好, 修改方便。模块主要包括:呼梯信号消除模块、上行减速模块、下行减速模块、确定上行最近目的楼层模块、确定下行最近目的楼层模块、开关门模块、初始化模块、自动返回原点模块、确定上下行模块。这些模块中最为重要是的确定上下行最近目的楼层模块以及确定上下行模块。下面将结合程序流程图详细介绍这三个模块的编程思路。逻辑线圈M100用来表示上行标志, M101用来表示下行标志, M103用来表示电梯空闲标志, 数据寄存器D0用来表示电梯处于当前楼层, 数据寄存器D1用来表示电梯上行过程中最近的呼梯楼层, D2用来表示电梯下行过程中最近的呼梯楼层, D3用来表示中间变量。确定上下行模块的流程图如图2所示。

如果电梯此时处于空闲状态, 那么楼层号将被放在D3, 当同一扫描周期中有好几个呼叫信号, 那么就将最高楼层的楼层号存放在D3, 将电梯的最高呼叫楼层和当前楼层进行比较, 假设最高呼梯楼层大于当前楼层, 则上行标志被置1, 假设当前楼层大于最高呼梯楼层, 那么下行标志被置1, 如果在一个扫描周期中未出现呼梯信号, 那么就将电梯的控制标志置1。

由于确定上行最近目的楼层模块与确定下行最近目的楼层模块相类似, 故这里仅介绍一种, 其程序流程图如下图3所示。

在上行方向确定之后, 主程序的每一个扫描周期中都会调用该程序模块, 在子程序模块中, 当前的楼层号被放在变址寄存器中, 同时使用跳转指令CJ, 它的指针是P10V, 这样就只处理比当前楼层高的楼层出现的呼梯信号, 并且这些呼梯信号会按照一定的顺序被排列起来, 当电梯进入减速或者子程序消除之前, 每个扫描周期都会刷新D1一次, 如果并未出现比当前D1中楼层对应信号更高优先级的呼梯信号, 那么D1中就存入新呼梯信号出现的楼层信号。所有的比现楼层高的呼梯信号处理完成之后, M100就会复位, 主程序解除对此子程序的调用。

三、人机交互界面设计

为了使电梯的运行情况能够比较直观的出现在值班人员的视野中, 可以考虑采用编程语言设计一个监视电梯运行情况的交互界面。主要相关程序包含以下两部分:一是PC与PLC相互通信的部分。采用串口通信设计, 把PLC的通信格式设置为与编程语言一致, PC接收到的数据用T0语句写入通信模块的数据缓冲寄存器之中。二是显示部分的设计, 运用编程语言中的数组存放接收到的帧, 数组元素对应电梯运行状态。计算机接收到数据之后, 通过对数组的内容进行分析, 就能够准确知道当前电梯的位置以及运行情况。人机交互界面方便的使值班人员时刻观察注意电梯的运行情况, 并且在电梯系统出现故障的时候, 可以快速及时的发现故障类型以及出现的位置, 这样就为及时排除故障节省了时间。

四、总结

本PLC电梯控制系统采用简化硬件电路设计, 大大提高可靠性, 有效降低了系统出现故障的可能性, 同时, 系统软件部分易于扩展, 这样不管是只有几层的小型梯还是几十层的大型梯都能够使用本电梯系统。伴随着我国经济科技的不断发展, 国内的高层建筑将会越来越多, 对于电梯的需求也会不断持续旺盛发展。电梯中使用PLC控制系统之后, 不仅能够持续稳定安全运行, 而且会带来很好的经济效益, 符合环保绿色的要求。

摘要：随着人民生活水平的逐步提高, 电梯已经成为日常生活中必不可少的交通工具, 尤其是在一些高层建筑中, 住户上下楼都离不开一部方便快捷的电梯。科技发展日新月异, 电梯逐渐抛弃了老式控制系统而采用全新的PLC控制系统。本文介绍了可编程控制器PLC在电梯控制系统中的作用, 重点分析了控制系统的基本组成结构以及实现过程。笔者认为, 可编程控制器PLC终将以其方便灵活、性能稳定等优点占领电梯控制系统领域。

关键词：可编程控制器PLC,电梯控制,控制系统

参考文献

[1]毛卫兵.基于PLC的电梯控制系统[J].才智, 2011 (13) .