探究PLC电梯系统的机电一体化技术

时间：2024-04-25

纪宏杨君

通力电梯有限公司天津分公司天津 300051

在高层建筑领域中，电梯是属于非常重要的交通工具，电梯运行质量的高低，直接影响到人们的出行及安全问题，随着科学技术的不断发展，PLC电梯系统机电一体化技术的应用能够给电梯工程提供良好的帮助，因此对此类技术进行研究，对提高电梯运转效率有着积极作用[1]。

1 机电一体化的发展现状

机电一体化技术中融合了电子、机械、传感、接口等很多先进技术，这属于综合性技术类型，对于各个行业与领域的发展起到积极影响作用。机电一体化技术代表先进科学技术，虽然其包含很多技术，但是并不仅是简单的拼凑组合，所以要和传统的机械电气的概念做出区分。机电一体化包含了技术和产品两个方面，所以智能化是目前机电一体化技术的产品的主要特点。

当前社会高速发展之下，信息化技术取得了很快的发展，对于我国工业领域有着很大的促进作用。由于信息化技术的应用需要通过计算机技术才能实现，不断延伸和发展就此形成信息技术。当前我国机电一体化技术有了很快的发展，但是较之发达国家来说，还有很大的差距。结合相应调查数据分析发现，我国信息技术产值只有30-40%，与其他发达国家的差距比较大，这就严重的阻碍了我国机电一体化领域的发展，所以要积极转变思想观念，调整发展战略，促进信息技术领域的全面发展。信息产业是现代社会的产物，前景非常的广阔，市场发展潜力比较大，如果能够积极学习国外先进技术，能够降低运行成本，促进我国信息技术领域的全面发展。从机电一体化技术的实际情况展开分析，其将控制技术、计算机技术融合起来，让机电一体化技术取得很快的发展，促进该技术的发展，推动集成电路领域的发展，给机电一体化领域的发展和进步起到了积极的促进作用。正是因为这些先进技术的开发和利用，让我国的机电一体化技术发展有了基础和根本，不断的完善、改革与进步，实现全面的发展和进步，对于各个行业与领域的发展都存在积极的作用[2]。

2 机电一体化技术优点分析

机电一体化应用到电梯系统内有着明显的优势，从实际情况分析，其具体达到如下的要求：

2.1 提高生产力和工作质量

现代社会科学技术发展速度较快，人们生活节奏加快，让每日形成的信息量是非常庞大的，知识更新与技术发展速度高速进行，极大的推动了我国机电一体化技术的发展。机电一体化技术广泛的应用到实践中，让产品自动化水平得到很大的提升，促进生产效率和质量的提高，人们工作强度得到降低，节约人力资源，给企业带来较高的经济效益。机电一体化设备可以采集庞大的信息量，并且快速的处理信息数据，及时反馈到系统内，改进产品的缺陷，提高产品的总体性能水平，这是人所无法达到的。

2.2 安全性极高，可靠性良好

机电一体化技术还有一个非常明显的特性，那就是安全性极高、可靠性良好，这是因为机电一体化设备在开发和运行中，可以形成自我监测系统，其可以随时了解当前设备的运行状态，如果设备发生故障问题，系统会发布一系列的警示信号，同时系统内自动开启自我保护机制。当然，机电一体化运行中也不可避免的会出现意外的状况，导致无法运行，但是总体来说，其可以实现自我发现、自我控制，尽量的降低影响范围，保证生产顺利进行。

2.3 节约大量的资源

机电一体化技术的应用，对于资源节约方面的贡献也是非常巨大的，首先是能源方面的节约，由于机电一体化技术的智能化、自动化水平较高，设备会随时处于监控运行的状态之中，对于某些工作量比较低的运行设备来说，监测系统随时将相关的信息反馈到调节系统内，调节系统可以根据标准和要求进行设备运行状态的调整，降低能源消耗；其次，机电一体化设备自动化运行水平较高，节约人力成本，减少工作人员的数量，设备会长期处于工作运行的状态中，促进工作效率和质量的提升，产生较高的经济效益与社会效益[3]。

2.4 节能环保设计

在电梯中通过机电一体化技术的应用，能够提高电梯运载能力以及相关的工作效率，因此在实践阶段通过节能环保设计应用到电梯设计过程中，可以有效的将能源节约，减少浪费问题出现。通常情况下，不管是处于上升状态或是下行状态的电梯，它始终有80%的时间在处于发电状态，需要运用大量的能源作为动力，而在相应的回馈装置应用之后，就能够将30%左右的能量吸收储存，以便于下次使用。此外机电一体化节能环保设计需要在软件控制上实现，通过智能软件的设计能够减少电梯的停乘次数，可以通过仿真软件达到精确的楼层之间的运转效果[4]。

3 电梯的控制系统

3.1 升降机械装置

电梯系统内包含很多保护装置系统，其中主要的组成部分是导向系统、拖曳系统、引导系统、平衡系统等。在电梯系统内，钢丝绳和曳引轮连接可以连接进行摩擦运动，滑轮组设置在曳引轮两侧位置上，各个结构牢固稳定，确保轿厢运行的安全性。

3.2 电梯系统的电气装置组

当前的电梯很多都是采取电力驱动牵引绳的方式实现轿厢运动，对于电梯电气装置来说，主要包含控制柜、曵引电动机、门电机、制动装置、限位开关等部分。下面以某电梯型号展开分析，重点讲解电梯内部的主要组成系统结构，以了解不同结构的功能，为电梯的整体管理和运行起到积极的促进作用。

3.2.1 集选控制

电梯系统内有高水平的集选控制系统，让系统综合分析能力得到提升，电梯在运行环节，电梯轿厢可以实现各种指令的应答，根据操作的需要安全稳定的在平层停靠、自动开关门等，如果发生紧急的情况，能够及时对外召唤，达到高度尺寸的精确性控制，保证电梯系统运行的稳定性，确保电梯运行效果和质量。

3.2.2 故障检测

电梯是当前人们日常生活中必不可少的设备之一，尤其是高层住宅项目、商场、医院等，每日接送人员数量庞大，一旦发生危险性事故，会危及人们的生命安全。如果发现存在故障问题，及时给检修人员发布相应的信息，保证电梯运行达到安全性、稳定性要求，满足人们的日常工作和生活的需要，对于社会的发展也会有积极作用。

3.2.3 紧急操作系统

电梯系统是一体化运行的，如果在运行中发生故障问题，比如停电、坠落等不良情况发生，立即开启备用系统，让紧急操作进行，将电梯提前设置到可以脱困的楼层中，防止给乘客造成恐慌，切实提高电梯运行的安全性和稳定性。需要注意的是在进行紧急操作系统设计的阶段中，需要根据PLC电机系统的主要功能对运行系统的要求以及稳定性综合评价分析，使其能够减少外界因素，而引起的各种故障问题[5]。

4 PLC电梯系统的一体化技术

4.1 PLC与电梯控制

PLC是应用巡回扫描的方法进行工作处理，属于专业性极强的计算机系统。应用PLC系统在运行中实现电梯有效控制，组合形成专业性的控制系统，可以实现设备带动运行，可以达到无触点运行的效果，并且运行次数并未有任何的限制。电梯控制系统中应用PLC编程进行控制，工作人员随时进行编程语言调整，以保证系统可以有效的控制。PLC控制系统可以实现顺序操作、功能模块、指令表、结构文本等进行编程语言合理应用。编程人员利用编程软件进行编程，让电梯系统中相应的通讯处理器、功能模块相关参数的设施，可以形成功能性良好的处理器系统，整个系统的数据通讯正常进行。

4.2 电梯PLC控制方式

应用PLC系统进行电梯实现控制，就可以根据需要把输入输出进行动态化控制，主要的运行状态分为上行、下行、停车等多种模式，还可以根据需要显示出不同指示灯。为了保证输出指令可以随时运行，编制出的程序不能重复的运行，在工作状态发生变化后，就可以转化为执行模式，可以随时调整为输入指令，满足正常运行要求。

4.3 PLC电梯系统的控制技术

PLC系统可以进行系统多项问题的处理，比如指令、召唤的处理，选向功能的处理，实现楼层信号处理等。本文主要从脉冲选层功能方面展开分析，具体如下所示：

4.3.1 脉冲选层功能的脉冲来源及传递

脉冲选层功能的实现通过计数脉冲线、高速计数器来实现，然后在井道高度内脉冲计数分析，可以进行电梯位移量的控制。在电梯系统内，所使用的曵引系统控制中，主要是通过三相交流电、变频器、接触器、电机等部分组成，旋转编码器和电机进行稳定连接，系统运行中会产生两相输出脉冲信号。在该信号进入到变频器装置后，软件程序会直接获取相应的速度信号，可以实现速度封闭控制。在该闭环控制系统内，变频器通过旋转编码器直接进行分频处理，同时能够转化成为电梯位移与电机转数的函数脉冲信号，让PLC的高速计数器的脉冲计数，根据系统实现不同的技术，将系统指令发出和执行。

4.3.2 脉冲选层功能的脉冲处理方法

电梯系统在运行时，脉冲信号量是巨大的，导致计数负荷相对较大，容易发生混乱的问题。要想彻底解决这一问题，应该对于输出的脉冲信号通过高速计数器处理，达到正常工作运行的要求。从实际情况分析，目前所应用的高速计数器为16位，相应速度通常是5KHz，所以把相应的脉冲信号利用分频器调整到合理的范围内，系统正常运行。

4.3.3 脉冲选层功能的防乱层技术

脉冲选层功能中最为明显的功能就是防乱错层，通过相对坐标的方式计数统计，在电梯处于某个平层点部位上进行计数，然后在到达下一平层点计数的情况下，高速计数器就可以进行复位处理。电梯的工作中，每次经过一个平层之后，层高都会和相应的脉冲数值计数分析，直到最终高速计数器累计参数和设定参数一致的条件下，就会直接发出中断信号，实现速度的调整。在这种运行基础条件下，为了符合防乱层的要求，应该在编程过程中高脉冲信号直接转化为累计层脉冲数，同时还要设置预警脉冲数，让平层开门之前显示的累计层高脉冲数与实际运行的累计高脉冲数对比分析，如果对比之后的数据超出了预警脉冲数，就会直接发出终端信号，并且系统会将信号反馈到基站中，系统会自动化调整层高数据。

4.4 电气控制系统

4.4.1 超高速串行通信

逻辑控制系统是电梯系统运行中最为关键性的一个系统，对于各项功能的实现有着积极的作用。电梯正常工作环节，逻辑控制系统需要处理数百个信号。随着技术的发展，电梯控制系统运行中通过控制器局域网总线技术实现控制，应用双绞线将两个控制器实现网络拓扑连接，把原先的数百根信号线通过几根信号线即可完成，满足数据传输的运行需要，只要把相应信号的电梯控制器就可以进行楼层的控制，并不需要使用硬件就可以调整，系统操作更加方便、灵活。

4.4.2 高集成控制器

控制器一体化是目前电梯的重要标志之一，高集成控制器要从下述几个方面出发：其一，机械控制。高集成控制器中设置有智能性电梯控制系统、双32位网络化运行，保证模块功能得以实现；其二，驱动技术，通过永磁同步电机的运行，应用旋转编码器实现技术转换和运行，随时掌握电梯运行数据，给驱动系统反馈运行数据信息，结合不同使用要求做出必要的调整，达到速度适应性的要求。比如目前应用的先进补偿系统，可以实现降噪、降损耗处理，提高电梯运行效果；其三，信息处理技术。根据电梯运行数据信息，结合上下行速度参数，合理调节电流参数，保证曳引机运行达到灵敏度的要求，做好主机转动力矩的精确性控制，保证电机工作达到稳定性、可靠性要求；其四，控制技术。通过电脑控制系统，可以实现电梯停机的准确性控制，达到精度的要求，满足运行标准。