基于PLC的电梯控制系统设计

基于PLC的电梯控制系统设计文献综述专业：电子信息工程班级：08级电子信息工程一班作者：王玲珍指导老师：梁华1 电梯的由来电梯在汉语词典中的解释为：建筑物中用电作动力的升降机,代替步行上下的楼梯。

说到电梯的起源要从公元前2600年埃及人在建造金字塔时使用了最原始的提升系统说起，但这一类起重机的能源均为人力。

到了1203年，法国的二修道院安装了一台起重机，所不同者只是该机器是利用驴作为动力，载荷由绕在一个大滚筒上的绳子进行起吊。

此种方法一直沿用到近代直到瓦特发明了蒸汽机，约在1800年，煤矿主才能利用起重机把矿井中的煤输送上来。

数百年来人们制造过各种类型的升降梯，它们都具有一个共同的缺陷：只要起吊绳突然断裂，升降梯便急速地坠落到底层。

前两代无机房电梯目前在欧洲已经淘汰，淘汰的原因是安全隐患严重，所以在1997年开始几乎没有欧洲公司再使用该类无机房电梯了。

而第三代无机房电梯属于改变前两代无机房电梯的新产品，所以一时受到青睐。

但是主机放在轿厢顶部的安全问题及噪音十分不受欢迎，所以在欧洲也没有得到发展。

在第三代无机房电梯受到发展的只有通力的电梯。

但是通力的产品虽然比前两代有了技术方面的突破，特别是主机的突破应该说对无机房技术的普遍应用提供了十分好的契机；不过共振共鸣问题没有彻底解决是一个重要的技术设计缺陷。

同时该种技术限制了速度及提升高度的提高。

2 电梯的历史发展电梯进入人们的生活已经150年了。

一个半世纪的风风雨雨，翻天覆地的是历史的变迁，永恒不变的是电梯提升人类生活质量的承诺。

人类利用升降工具运输货物、人员的历史非常悠久。

早在公元前2600年，埃及人在建造金字塔时就使用了最原始的升降系统，这套系统的基本原理至今仍无变化：即一个平衡物下降的同时，负载平台上升。

早期的升降工具基本以人力为动力。

1203年，在法国海岸边的一个修道院里安装了一台以驴子为动力的起重机，这才结束了用人力运送重物的历史。

英国科学家瓦特发明蒸汽机后，起重机装置开始采用蒸汽为动力。

紧随其后，威廉·汤姆逊研制出用液压驱动的升降梯，液压的介质是水。

在这些升降梯的基础上，一代又一代富有创新精神的工程师们在不断改进升降梯的技术。

然而，一个关键的安全问题始终没有得到解决，那就是一旦升降梯拉升缆绳发生断裂时，负载平台就一定会发生坠毁事故。

生活在继续，科技在发展，电梯也在进步。

150年来，电梯的材质由黑白到彩色，样式由直式到斜式，在操纵控制方面更是步步出新——手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等，多台电梯还出现了并联控制，智能群控；双层轿厢电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势；变速式自动人行道扶梯的出现大大节省了行人的时间；不同外形——扇形、三角形、半菱形、半圆形、整圆形的观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。

如今，以美国奥的斯公司为代表的世界各大著名电梯公司各展风姿，仍在继续进行电梯新品的研发，并不断完善维修和保养服务系统。

调频门控、智能远程监控、主机节能、控制柜低噪音耐用、复合钢带环保——一款款集纳了人类在机械、电子、光学等领域最新科研成果的新型电梯竞相问世，冷冰冰的建筑因此散射出人性的光辉，人们的生活因此变得更加美好。

3 今后一段时间内电梯技术发展趋势是什么? 3.1 绿色化从减少环境污染的角度讲,“绿色”新概念将成为21世纪的主流色调,一个全球性的绿色市场为提供了广阔的空间,21世纪谁先推出绿色产品,抢占绿色营销市场,谁就能掌企业的发展握竞争的主动权。

绿色理念是电梯发展总趋势。

发展趋势主要有如下: 不断改进产品的设计,生产环保型低能耗、低噪声、无漏油、无漏水、无电磁干扰、无井道导轨油渍污染的电梯。

电梯曳引采用尼龙合成纤维曳引绳,钢皮带等无润滑油污染曳引方式。

电梯装璜将采用无(少)环境污染材料,电梯空载上升和满载下行电机再生发电回收技术,安装电梯将无需安装脚手架,电梯零件在生产和使用过程中对环境没有影响(如刹车皮一定不能使用石棉)并且材料是可以回收的。

3.2 降低能耗减少电梯能耗的措施是多方面的。

主要包括:选择高效的驱动系统;减小电梯机械系统的惯性和磨擦阻力;合理运用对重和平衡重。

1、驱动系统使用永磁同步无齿轮曳引机,从永磁同步电机工作原理可知其励磁是由永磁铁来实现的,不需要定子额外提供励磁电流,因而电机的功率因数可以达到很高(理论上可以达到1)。

同时永磁同步电机的转子无电流通过,不存在转子耗损问题,一般比异步电机降低45%～60%耗损。

由于没有效率低、高能耗蜗轮蜗杆传动副,能耗进一步降低。

2、在停站较少的群梯布置中,一个主机驱动两个轿厢分别上下运行是一种节能的方案。

而减少能耗的另一途径是电梯运行过程的能耗控制。

利用电梯空载上行、满载下行时电机处以发电状态的特性,将再生能量反馈给电网,这种节能措施在高速梯上效果显著。

3、还有一种节能方案将在软件控制中得以实现。

如建立实时控制的交通模式,尽量以较少的运行次数来运载较多的乘客,使电梯的停站次数减至最少。

电梯召唤与轿厢指令合一的楼层入口乘客登记方案是电梯控制方式的一项革命性技术,使原来层站上乘客未知的目的层变得一目了然,从而使控制系统的派梯效率达到最高。

4、减少运行过程能耗的另一措施是将电梯运行中的加减速度模式设置成变参数,即电梯控制系统中运行的速度、加速度以及加速度变化率曲线既随运行距离变化,也随轿厢负载变化。

通过仿真软件模拟,确定出不同楼层之间的最佳运行曲线。

5、利用电梯机房在楼顶的优势,充分利用太阳能作为电梯的补充能源也将是新的研究课题。

3.3 智能化随着计算机技术,通讯技术与控制技术的发展使大厦的智能化成为现实,而电梯是智能建筑中的重要交通工具,其技术发展及智能化程度也倍受世人关注。

智能化的电梯首先要与智能大厦中所有自动化系统联网,如与楼宇控制系统、消防系统、保安监控系统等交互联系,使电梯成为高效优质、安全舒适的服务工具。

串行通讯以其布线简单,传输信息量大等优点,在电梯控制系统中应用日益增多。

由于去掉了微机接口板上大量输入和输出电路,减少了井道、机房中的布线数量,可靠性大大提高。

随着大楼智能化的提高,现场总线技术现已开始应用于电梯控制系统与大楼的BAS,FAS,SAS中。

从电梯运行的控制智能化角度讲,要求电梯有优质的服务质量。

控制程序中应采用先进的调度规则,使群控管理有最佳的派梯模式。

现在的群控算法中已不是单一地依赖“乘客等候时间最短”为目标,而是采用模糊理论、神经网络、专家系统的方法,将要综合考虑的因素(即专家知识)吸收到群控系统中去。

在这些因素中既有影响乘客心理的因素,也有对即将要发生的情况作评价决策,是专家系统和电梯当前运行状态组合在一起的多元目标控制。

利用遗传算法对客流交通模式及派梯规则进行优化、自学习,实现电梯调度规则的进化,以适应环境的变化。

“以人为本”设计的电梯控制系统,将会使电梯的服务质量越来越好。

3.4 远程监控技术的应用电梯困人故障一直困扰着电梯的承包商,上世纪80年代初就有电梯厂商对电梯增加了过程监视系统,即在电梯轿厢内装设摄像和通讯系统,被困轿厢中的乘客可以同大楼的监视人员建立联系。

由于这种设施只限于电梯所在大楼,且由保安人员负责,一旦电梯困人,还得通知专业人员来解困。

而现在提出的远程监控服务系统是在远程监视系统上更进了一步,这种先进装置集通讯、故障诊断、微处理机为一体,它可以通过市话线传递电梯的运行和故障信息到远程服务中心(即电梯远程监控维修中心),使维修人员知道电梯问题所在并去处理。

如轿厢由于发生门故障而被困于某层,远程维修中心根据故障状况判断后,则可允许用遥控方式来打开轿门和层门,在无维修人员到现场的情况下,被困人员就可以离开轿厢。

如有的故障只能维修人员到现场排除的话,为使被困人员安心,中心即刻向轿厢播放安扰语音,解除紧张心理。

自动扶梯安装远程监控后,除了能监视运行状况外,监控维修中心可根据显示的信息作出快速的急停处理,以免发生伤害事故。

远程服务对用户的受益是显而易见的,电梯的远程监控不仅使用户得到一个部件、而且使用户享受到一整套的服务。

远程维修监控中心始终监控着他们所承包的电梯,随时可以知道电梯的运行状态和发生故障的属性,维修人员去故障梯之前就已知道该维修的项目,减少了维修服务的成本和时间,这种预保养式的售后服务方式在国外是深得用户的信赖的,也将是我国电梯工业技术发展的一个重要方向。

3.5 蓝牙技术的应用1、蓝牙技术在电梯安装过程的应用。

安装过电梯的人都知道放线、对线是费时、费力、极容易错的工作。

应用蓝牙技术,安装期将减少30%以上,其直接好处是降低安装成本,客户也因从订梯到使用电梯周期费用减少和提高现金周转率。

2、在电梯上使用蓝牙技术一定会使电梯控制系统大量使用最新最快微机,这将会进一步提高电梯整机可靠性,故障率大大降低,控制精度也进一步提高,带来的结果是电梯更加舒适,平层更加准确。

同时也为将来通过网络检查电梯状态成为可能,特别是电梯事先维修可以做到更好更全面。

3、旧梯改造更加容易,所需时间、费用将会减小。

据统计每年将有5万台旧梯进入更新改造市场,该技术使用将会产生巨大社会效益和企业效益。

4、很好地解决了电梯控制与外围设备的兼容和联系。

特别是可以把电梯和扶梯归纳到大楼管理系统或智能化管理小区系统中。

5、如果控制屏与召唤系统通过蓝牙技术连接起来实现无线召唤,将会是电梯控制的另一场革命,同时为我们带来巨大好处。

4 可编程逻辑控制器简称PLC( Programmable Logical Controller) 是一种专门为适应工业环境而设计的工业控制计算机。

它自1969 年问世以来，随着微电子技术，集成电路技术，微处理器技术和微计算机技术的发展，已经取得了巨大的进步。

现在的PLC不仅已经大大超过了设计的初衷(即替代继电接触器)，用逻辑编程取代了硬连线逻辑，而且在容量，速度，功能和通信能力等方面有了大大的增强。

现在的PLC由于采用了功能强大的高档微处理器(如16位，32位微处理器)，处理速度快，存储容量大大增加;由于采用了多种编程语言和先进的指令系统，增强了过程控制和数据处理的功能，如PID控制，数据文件传送，浮点运算功能，同时，完善的输入/输出系统使得系统的处理能力和控制能力得到大大加强;由于采用了现代数据通信和网络技术，能实现PLC之间，PLC和管理计算机之间的网络通信，形成多层分布式控制系统或整个工厂的自动化网络。

现代的PLC还有图形显示，信息存储，多CPU并行工作等功能，这使得PLC的功能更加完善，足以满足绝大多数的生产控制要求。

正是基于以上这些优势，现在的PLC已经成为工业控制中占主导地位的设备，并被广泛的应用于工业自动化的各种场合，因此，了解和掌握PLC系统的开发方法就日益成为我们的需要了。