淺談單片機在電梯控制系統的應用

【摘 要】在新時代，隨著人們生活水平的不斷提高，電梯已滲透到人們的生活之中。近年來，中國的高層建筑行業發展飛速，使電梯行業的發展速度不斷提高，為人們的生活提供了舒適。但是，由于在制動或起動過程中電梯伴隨著某些危險，因此合理控制電梯的方法是一個必須解決的緊急問題。本文在此基礎上，分析了單片機電梯控制系統的設計問題。

【關鍵詞】單片機;理論方案;電梯系統;應用

由于電梯的運行結構和內部結構相對復雜，為進一步促進我國電梯使用的安全性和穩定性，本文闡述了目前電梯運行的障礙，重點研究了基于單片機的電梯控制系統的幾個相關問題，優化其結構，提高電梯控制系統的安全性。

一、單片機簡介

單片機也稱為單片微控制器，不是執行特定邏輯功能的芯片，而是將計算機系統集成到芯片中^[1]。與計算機相比，微控制器只相當于一臺小型計算機，只缺少I/O設備，簡而言之：芯片變成了計算機。它體積小，重量輕且經濟，為學習，應用和開發提供舒適感。同時，學習使用微控制器是理解計算機原理和結構的最佳選擇。單片機的使用已廣泛，例如智能電表，實時工業控制，通信設備，導航系統和設備。自九十年代以來，已經開發出單片機技術。隨著時間的推移和科學技術的發展，該技術的實際應用變得越來越成熟，單片機已廣泛應用于各個領域。如今，人們越來越關注單片機在智能電子技術中的開發和應用。單片機的發展進入了一個新時代。無論是在自動測量還是在智能電表的實踐中，都可以看到單片機技術。在當前的工業發展過程中，電子工業是一個新興產業，在工業生產中，電子信息技術得到成功應用，電子信息技術與單片機技術相結合，有效提高了單片機的應用效果^[2]。單片機技術作為計算機技術的一個分支，在電子產品領域的應用豐富了電子產品的功能，為智能電子設備的開發和應用提供了新的途徑，并實現了智能電子設備的創新與發展。

二、單片機系統與PLC系統對比

基于單片機的電梯控制系統設計與PLC電梯設計系統有很大的不同。為了分析和更好地理解基于單片機原理的電梯控制系統的設計問題，有必要在不同點之間以及它們各自的優缺點之間做出特定的區別，以便可以進行更好選擇。關鍵是改善現有電梯控制系統在運行過程中的缺陷，以保證中國電梯的運行更安全可靠。

一般而言，PLC電梯控制系統的設計要高于基于單片機原理的電梯控制系統的設計成本。由于在電源控制系統設計過程中將單片機用作主芯片，使用PWM型驅動直流電動機，這會極大地影響電梯控制系統的成本，也就是說，電梯控制系統的成本可以保持在較低水平。如果使用變頻器，將影響整個電梯控制系統的設計成本，即成本將增加^[3]。同時，基于單片機原理的電梯控制系統在設計過程中可以使用高精度的測量電路，有利于與相對穩定的數字軟件相結合，從而確保了整個電梯控制系統的信號處理更加準確，高效^[4]。因此，在中國目前的電梯控制系統設計中，相關設計者經常選擇基于單片機技術的電梯控制系統進行設計。

三、單片機在電梯控制系統的應用

1.檢測重量

在電梯控制系統的設計中，重量檢測是重要且關鍵的內容。重量檢測主要通過使用相關的高精度儀器和設備來檢測電梯的重量。基于單片機的電梯控制系統主要是通過使用重量傳感器來完成的。這種類型的傳感器不僅具有精度高的優點，而且價格相對便宜，可以有效地控制成本，同時可以在20mV的電壓范圍內保證20mV的電壓信號^[5]。因此，為了有效地測量電壓信號，可以將儀表放大器連接到重量傳感器的一端，從而可以顯示所測量的電壓信號以供觀察和研究。在此基礎上，數字信號顯示在單片機上。

2.電源控制

基于單片機的基于電梯的控制系統的電源可以有多種方式，但由于系統的不同模塊發出的電壓值之間存在很大差異，為避免嚴重干擾，必須采取適當的絕緣措施^[6]。根據控制系統的實際操作，可以將電源大致分為以下三種類型：當電源為+/- 15V時，可以選擇放大電路來供電;為+/- 5V時，可以選擇單片機邏輯供電電路，+ 3.3V必須為微控制器供電。并注意電源必須一起供電，并且+ 15V和-5V的電壓應隔離，而傳感器開關和信號開關的電源可以分別執行。

3.運行管理

電梯設備的運行方向和運行方式主要由系統管理模塊控制，因此，控制系統和計算機系統之間的數據信息可以通過控制來有效執行操作信號和呼叫信號來進行數據交換。

4.調整顯示位置

基于單片機的電梯控制系統設計中的關鍵要素之一就是顯示電梯轎廂的位置，有兩種主要方法可以顯示位置，一個是非接觸式的，另一個是接觸式的，為了安全和精確起見，通常選擇非接觸方法^[7]。這樣，主要使用寬帶反射傳感器，不僅可以有效抵抗干擾，而且具有精度更高，易于遠程操作到特點^[8]。這種類型的傳感器通常安裝在電梯的極端位置以及每個樓層上，傳感器信號由電梯控制系統電路處理，并在轉換后輸入微控制器。

5.電機控制

電梯控制系統對發動機的控制效果可歸納為以下幾個方面^[9]：首先，控制電動機速度，電梯控制系統設置單個電動機的微機速度值芯片，使PWM輸出可以滿足現實，實現對發動機轉速的有效控制。其次，發動機的運轉方向得到有效控制。電梯控制系統為單片機提供相應的輸入信號，并根據相應的邏輯分析控制電動機的上下運行狀態。同樣，電梯轎廂的慣性也得到有效控制，當升降機升降時，如果突然切斷電源，由于慣性升降機將出現不準確到現象。因此，為避免這種現象，必須在系統中增加一個反向電壓制動系統，可以在一定程度上提高電梯水平的穩定性和準確性。

四、結論

綜上所述，本文主要分析和探討基于單片機的電梯控制系統與PLC電梯設計系統之間的區別，以及提出了一些個人想法和建議，進一步突出了中國電梯運行過程中對完善的電梯控制系統的需求。相關電梯控制系統的設計人員及相關公司必須重視這一問題，并對電梯控制系統的設計工作進行科學合理的分析，并開展具體的問題討論，不斷完善單片機的各種功能，使其在電梯控制系統設計過程中發揮自己的良性作用，使整個電梯運行過程更加安全可靠。

參考文獻：

[1]王超，孫萬麟.基于博途軟件的PLC電梯監控系統設計[J].實驗室研究與探索，2016，35（04）：74-77+81.

[2]王琳，肖軍.基于PLC的電梯控制系統的研究與應用[J].電子設計工程，2019，27（02）：100-103+108.

[3]李真，余善恩，彭輝麗.電梯控制模擬實驗系統的設計[J].實驗科學與技術，2019，17（01）：46-51.

[4]徐靜.單片機在電梯控制系統功能研究和設計[J].計算機產品與流通，2019（03）：66.

[5]馬牧樂，陳鵬程.液壓電梯控制系統[J].科技與創新，2019（10）：73-74.

[6]梁宏.基于PLC的電梯控制系統的設計與研究[J].自動化應用，2019（05）：11-12+34.

[7]李小陳，繆小鋒.基于單片機的自動扶梯模擬測試系統概念設計[J].中國電梯，2019，30（12）：12-20.

[8]伍先元.基于單片機的電梯模擬控制系統[J].信息通信，2019（06）：60-61.

[9]白曉旭，陳廣華，霍凱.基于PC-PLC的虛擬電梯控制系統設計[J].計算機仿真，2014，31（06）：443-446.

[10]沈茂，趙國軍.基于無線電纜的電梯智能故障診斷系統研究[J].機電工程，2018，35（03）：323-329.

[11]錢雪根.基于PLC的電梯控制系統的設計與研究[J].納稅，2018（12）：116-117.

[12]張杰.PLC在電梯控制系統中的應用[J].遼寧師范大學學報（自然科學版），2009，32（03）：318-320.

作者簡介：

黃家澍（1997—），男，湖北黃石，本科，武漢紡織大學，單片機。

（作者單位：武漢紡織大學）