探究PLC電梯系統的機電一體化技術

紀宏 楊君

通力電梯有限公司天津分公司 天津 300051

在高層建筑領域中，電梯是屬于非常重要的交通工具，電梯運行質量的高低，直接影響到人們的出行及安全問題，隨著科學技術的不斷發展，PLC電梯系統機電一體化技術的應用能夠給電梯工程提供良好的幫助，因此對此類技術進行研究，對提高電梯運轉效率有著積極作用[1]。

1 機電一體化的發展現狀

機電一體化技術中融合了電子、機械、傳感、接口等很多先進技術，這屬于綜合性技術類型，對于各個行業與領域的發展起到積極影響作用。機電一體化技術代表先進科學技術，雖然其包含很多技術，但是并不僅是簡單的拼湊組合，所以要和傳統的機械電氣的概念做出區分。機電一體化包含了技術和產品兩個方面，所以智能化是目前機電一體化技術的產品的主要特點。

當前社會高速發展之下，信息化技術取得了很快的發展，對于我國工業領域有著很大的促進作用。由于信息化技術的應用需要通過計算機技術才能實現，不斷延伸和發展就此形成信息技術。當前我國機電一體化技術有了很快的發展，但是較之發達國家來說，還有很大的差距。結合相應調查數據分析發現，我國信息技術產值只有30-40%，與其他發達國家的差距比較大，這就嚴重的阻礙了我國機電一體化領域的發展，所以要積極轉變思想觀念，調整發展戰略，促進信息技術領域的全面發展。信息產業是現代社會的產物，前景非常的廣闊，市場發展潛力比較大，如果能夠積極學習國外先進技術，能夠降低運行成本，促進我國信息技術領域的全面發展。從機電一體化技術的實際情況展開分析，其將控制技術、計算機技術融合起來，讓機電一體化技術取得很快的發展，促進該技術的發展，推動集成電路領域的發展，給機電一體化領域的發展和進步起到了積極的促進作用。正是因為這些先進技術的開發和利用，讓我國的機電一體化技術發展有了基礎和根本，不斷的完善、改革與進步，實現全面的發展和進步，對于各個行業與領域的發展都存在積極的作用[2]。

2 機電一體化技術優點分析

機電一體化應用到電梯系統內有著明顯的優勢，從實際情況分析，其具體達到如下的要求：

2.1 提高生產力和工作質量

現代社會科學技術發展速度較快，人們生活節奏加快，讓每日形成的信息量是非常龐大的，知識更新與技術發展速度高速進行，極大的推動了我國機電一體化技術的發展。機電一體化技術廣泛的應用到實踐中，讓產品自動化水平得到很大的提升，促進生產效率和質量的提高，人們工作強度得到降低，節約人力資源，給企業帶來較高的經濟效益。機電一體化設備可以采集龐大的信息量，并且快速的處理信息數據，及時反饋到系統內，改進產品的缺陷，提高產品的總體性能水平，這是人所無法達到的。

2.2 安全性極高，可靠性良好

機電一體化技術還有一個非常明顯的特性，那就是安全性極高、可靠性良好，這是因為機電一體化設備在開發和運行中，可以形成自我監測系統，其可以隨時了解當前設備的運行狀態，如果設備發生故障問題，系統會發布一系列的警示信號，同時系統內自動開啟自我保護機制。當然，機電一體化運行中也不可避免的會出現意外的狀況，導致無法運行，但是總體來說，其可以實現自我發現、自我控制，盡量的降低影響范圍，保證生產順利進行。

2.3 節約大量的資源

機電一體化技術的應用，對于資源節約方面的貢獻也是非常巨大的，首先是能源方面的節約，由于機電一體化技術的智能化、自動化水平較高，設備會隨時處于監控運行的狀態之中，對于某些工作量比較低的運行設備來說，監測系統隨時將相關的信息反饋到調節系統內，調節系統可以根據標準和要求進行設備運行狀態的調整，降低能源消耗；其次，機電一體化設備自動化運行水平較高，節約人力成本，減少工作人員的數量，設備會長期處于工作運行的狀態中，促進工作效率和質量的提升，產生較高的經濟效益與社會效益[3]。

2.4 節能環保設計

在電梯中通過機電一體化技術的應用，能夠提高電梯運載能力以及相關的工作效率，因此在實踐階段通過節能環保設計應用到電梯設計過程中，可以有效的將能源節約，減少浪費問題出現。通常情況下，不管是處于上升狀態或是下行狀態的電梯，它始終有80%的時間在處于發電狀態，需要運用大量的能源作為動力，而在相應的回饋裝置應用之后，就能夠將30%左右的能量吸收儲存，以便于下次使用。此外機電一體化節能環保設計需要在軟件控制上實現，通過智能軟件的設計能夠減少電梯的停乘次數，可以通過仿真軟件達到精確的樓層之間的運轉效果[4]。

3 電梯的控制系統

3.1 升降機械裝置

電梯系統內包含很多保護裝置系統，其中主要的組成部分是導向系統、拖曳系統、引導系統、平衡系統等。在電梯系統內，鋼絲繩和曳引輪連接可以連接進行摩擦運動，滑輪組設置在曳引輪兩側位置上，各個結構牢固穩定，確保轎廂運行的安全性。

3.2 電梯系統的電氣裝置組

當前的電梯很多都是采取電力驅動牽引繩的方式實現轎廂運動，對于電梯電氣裝置來說，主要包含控制柜、曵引電動機、門電機、制動裝置、限位開關等部分。下面以某電梯型號展開分析，重點講解電梯內部的主要組成系統結構，以了解不同結構的功能，為電梯的整體管理和運行起到積極的促進作用。

3.2.1 集選控制

電梯系統內有高水平的集選控制系統，讓系統綜合分析能力得到提升，電梯在運行環節，電梯轎廂可以實現各種指令的應答，根據操作的需要安全穩定的在平層停靠、自動開關門等，如果發生緊急的情況，能夠及時對外召喚，達到高度尺寸的精確性控制，保證電梯系統運行的穩定性，確保電梯運行效果和質量。

3.2.2 故障檢測

電梯是當前人們日常生活中必不可少的設備之一，尤其是高層住宅項目、商場、醫院等，每日接送人員數量龐大，一旦發生危險性事故，會危及人們的生命安全。如果發現存在故障問題，及時給檢修人員發布相應的信息，保證電梯運行達到安全性、穩定性要求，滿足人們的日常工作和生活的需要，對于社會的發展也會有積極作用。

3.2.3 緊急操作系統

電梯系統是一體化運行的，如果在運行中發生故障問題，比如停電、墜落等不良情況發生，立即開啟備用系統，讓緊急操作進行，將電梯提前設置到可以脫困的樓層中，防止給乘客造成恐慌，切實提高電梯運行的安全性和穩定性。需要注意的是在進行緊急操作系統設計的階段中，需要根據PLC電機系統的主要功能對運行系統的要求以及穩定性綜合評價分析，使其能夠減少外界因素，而引起的各種故障問題[5]。

4 PLC電梯系統的一體化技術

4.1 PLC與電梯控制

PLC是應用巡回掃描的方法進行工作處理，屬于專業性極強的計算機系統。應用PLC系統在運行中實現電梯有效控制，組合形成專業性的控制系統，可以實現設備帶動運行，可以達到無觸點運行的效果，并且運行次數并未有任何的限制。電梯控制系統中應用PLC編程進行控制，工作人員隨時進行編程語言調整，以保證系統可以有效的控制。PLC控制系統可以實現順序操作、功能模塊、指令表、結構文本等進行編程語言合理應用。編程人員利用編程軟件進行編程，讓電梯系統中相應的通訊處理器、功能模塊相關參數的設施，可以形成功能性良好的處理器系統，整個系統的數據通訊正常進行。

4.2 電梯PLC控制方式

應用PLC系統進行電梯實現控制，就可以根據需要把輸入輸出進行動態化控制，主要的運行狀態分為上行、下行、停車等多種模式，還可以根據需要顯示出不同指示燈。為了保證輸出指令可以隨時運行，編制出的程序不能重復的運行，在工作狀態發生變化后，就可以轉化為執行模式，可以隨時調整為輸入指令，滿足正常運行要求。

4.3 PLC電梯系統的控制技術

PLC系統可以進行系統多項問題的處理，比如指令、召喚的處理，選向功能的處理，實現樓層信號處理等。本文主要從脈沖選層功能方面展開分析，具體如下所示：

4.3.1 脈沖選層功能的脈沖來源及傳遞

脈沖選層功能的實現通過計數脈沖線、高速計數器來實現，然后在井道高度內脈沖計數分析，可以進行電梯位移量的控制。在電梯系統內，所使用的曵引系統控制中，主要是通過三相交流電、變頻器、接觸器、電機等部分組成，旋轉編碼器和電機進行穩定連接，系統運行中會產生兩相輸出脈沖信號。在該信號進入到變頻器裝置后，軟件程序會直接獲取相應的速度信號，可以實現速度封閉控制。在該閉環控制系統內，變頻器通過旋轉編碼器直接進行分頻處理，同時能夠轉化成為電梯位移與電機轉數的函數脈沖信號，讓PLC的高速計數器的脈沖計數，根據系統實現不同的技術，將系統指令發出和執行。

4.3.2 脈沖選層功能的脈沖處理方法

電梯系統在運行時，脈沖信號量是巨大的，導致計數負荷相對較大，容易發生混亂的問題。要想徹底解決這一問題，應該對于輸出的脈沖信號通過高速計數器處理，達到正常工作運行的要求。從實際情況分析，目前所應用的高速計數器為16位，相應速度通常是5KHz，所以把相應的脈沖信號利用分頻器調整到合理的范圍內，系統正常運行。

4.3.3 脈沖選層功能的防亂層技術

脈沖選層功能中最為明顯的功能就是防亂錯層，通過相對坐標的方式計數統計，在電梯處于某個平層點部位上進行計數，然后在到達下一平層點計數的情況下，高速計數器就可以進行復位處理。電梯的工作中，每次經過一個平層之后，層高都會和相應的脈沖數值計數分析，直到最終高速計數器累計參數和設定參數一致的條件下，就會直接發出中斷信號，實現速度的調整。在這種運行基礎條件下，為了符合防亂層的要求，應該在編程過程中高脈沖信號直接轉化為累計層脈沖數，同時還要設置預警脈沖數，讓平層開門之前顯示的累計層高脈沖數與實際運行的累計高脈沖數對比分析，如果對比之后的數據超出了預警脈沖數，就會直接發出終端信號，并且系統會將信號反饋到基站中，系統會自動化調整層高數據。

4.4 電氣控制系統

4.4.1 超高速串行通信

邏輯控制系統是電梯系統運行中最為關鍵性的一個系統，對于各項功能的實現有著積極的作用。電梯正常工作環節，邏輯控制系統需要處理數百個信號。隨著技術的發展，電梯控制系統運行中通過控制器局域網總線技術實現控制，應用雙絞線將兩個控制器實現網絡拓撲連接，把原先的數百根信號線通過幾根信號線即可完成，滿足數據傳輸的運行需要，只要把相應信號的電梯控制器就可以進行樓層的控制，并不需要使用硬件就可以調整，系統操作更加方便、靈活。

4.4.2 高集成控制器

控制器一體化是目前電梯的重要標志之一，高集成控制器要從下述幾個方面出發：其一，機械控制。高集成控制器中設置有智能性電梯控制系統、雙32位網絡化運行，保證模塊功能得以實現；其二，驅動技術，通過永磁同步電機的運行，應用旋轉編碼器實現技術轉換和運行，隨時掌握電梯運行數據，給驅動系統反饋運行數據信息，結合不同使用要求做出必要的調整，達到速度適應性的要求。比如目前應用的先進補償系統，可以實現降噪、降損耗處理，提高電梯運行效果；其三，信息處理技術。根據電梯運行數據信息，結合上下行速度參數，合理調節電流參數，保證曳引機運行達到靈敏度的要求，做好主機轉動力矩的精確性控制，保證電機工作達到穩定性、可靠性要求；其四，控制技術。通過電腦控制系統，可以實現電梯停機的準確性控制，達到精度的要求，滿足運行標準。

5 結語

綜上所述，電梯中應用機電一體化技術之后，促進電梯運行質量水平的提升，保證運行達到安全性的標準，減輕能源消耗。隨著機電一體化技術的研發和應用，電梯系統實現智能化轉變，保障人們的生命安全，為社會的發展提供基礎條件。