1、电梯自动控制系统的分析及其设计摘要：随着城市化进程的加快，高层建筑越来越多，电梯成为一项基本生活资源，电梯行业迅速发展起来。电梯自动控制系统是电梯运行的关键，关系到电梯运行的安全性和稳定性。本文从电梯运行的原理说起，详细分析电梯自动控制系统的需求、硬件配置和软件设计特点，最后再简单分析电梯自动控制系统的优化设计。 关键词：电梯自动控制系统 软件 硬件 电路 交流自动控制技术的快速发展和计算机的普及带来了交流电梯的发展，交流电梯的性能远优于直流电梯，所以，20 世纪 80 年代后，交流电梯就取代了直流电梯。到今天，电梯自动控制技术的发展以及城市化进程的加快推动了电梯行业的发展，人们对电梯运行的安
2、全性、速度等要求也越来越高。电梯自动控制系统是电梯系统的核心内容，因此成为电梯设计领域的核心技术，也成为最容易出问题的地方。 1 电梯运行原理 电梯的最高层和最底层各有一个信号传递按钮，中间楼层均有两个信号传递按钮。最高层的信号传递按钮传递向下信号，最底层的信号传递按钮传递向上的信号，中间楼层的两个信号传递按钮一个传递向上信号，一个传递向下信号。乘客通过信号传递按钮向电梯传递信号。乘客进入轿厢后，通过按钮选择自己要去的楼层，这是内选信号。轿厢的门需要在电梯启动之前关闭，关闭的指令既可以通过关门按钮实现，也可以是定时的。轿厢门关闭之后，电梯启动，在即将到达时，装在两个楼层间的减速装置控制程序启动
3、。电梯在运行状态时，乘客在大厅对其进行呼叫，电梯采取的是顺向截梯、方向记忆的方式。最高层或最底层呼叫电梯且电梯到达后，其会自动改变运行方向，在运行的过程中遇到反向的呼叫信号时依然保持原有的运行方向。电梯运行过程中会将运行方向和楼层显示出来，当遇到紧急停车或故障时立即执行停车指令，转入固定处理方式。 2 电梯自动控制系统结构 可编程控制器（PLC）的数字语言非常清晰，运用起来非常灵活，在电梯自动控制系统的设计中有广泛应用。电梯的运行是依靠外部呼叫信号和自身内部运行控制规律来实现的，外部呼叫信号时随机的，所以不能运用逻辑控制或顺序控制进行电梯自动控制系统的设计，必须将随机与逻辑结合起来。 2.1
4、系统需求 此模拟电梯自动控制系统由电梯机械装置和 PLC 控制系统等组成，采用顺序逻辑控制模式进行电梯基本运行的控制，再根据随机信号的状态和电梯当前的运行状态进行电梯运行控制。这个运行控制过程中，每层楼都要设置一个接近开关，用来检测轿厢的位置，其次是显示出电梯的运行方向以及当前所在的楼层。这是电梯运行的基本需求。在显示上，采用 LED 显示屏和发光管将电梯的运行状态和所处楼层数显示出来，而楼层数和乘客的呼叫信号则显示在接近开关的显示灯上。设置正反两个方向运行的互锁功能和故障保护功能，保证电梯运行的安全。 2.2 硬件配置 第一，电梯呼叫信号电路。将电路中的全部行线 P0.0-P0.n 置最低电
5、平，然后检测列线的状态，若列线中没有低电平，说明键盘中有按键被按下，而按下的按键就是低电平线与四根行线交叉的按键之一。确定键盘中按键情况之后，若是存在闭合键，那么就需要进一步确定该按键的具体位置。将某根行线调为低电平，其他三根保持高电平，然后检测列线的电平状态，若有低电平列线，则表示该列线与低电平行线交叉的按键就是闭合键。 第二，运用三菱 FXIN 系列的 PLC 进行自动控制系统的配置。该型号的 PLC 除了进行主机单元的配置，还可以进行 I/O、A/D、D/A 模块的配置。FX1N 系列最多可控制 128 点，除了可以扩展输入输出，还具有模拟量控制和通讯，链接功能等的扩展性。所以，FX1N
6、 系列可以广泛应用于一般的顺序控制。FXIN 系列 PLC 可以使用内部辅助继电保护器 M、状态继电保护器 S、定时器 T、寄存器 D、计数器 C 等，功能非常强大，满足电梯自动控制系统配置的需要。在编程方面，FXIN 系列 PLC 有专用编程器，运用梯形语言或指令表进行编程。 第三，轿厢平层和停车。平层是指电梯停车时轿厢的底应与门厅地面相平齐，两个平面的误差5mm。平层停车过程需要在轿厢底与停车楼层相平之前开始，先减速再制动，保证电梯运行的稳定和安全。在轿厢的顶部安装一个上平层感应器和一个下平层感应器，两个感应器隔着磁板安装在井道壁上。电梯向上运行过程中，上平层感应器先插入到隔磁板中发出减速
7、指令，然后电梯开始减速，直到下平层感应器也插入隔磁板中，这个时候就发出停车指令，电动机停止运转，发出开门信号。电梯下行过程的信号获得过程则正好与该过程相反。 2.3 软件设计特点 第一，同方向就近原则。在软件编程过程中，主要是根据电梯当前所处位置以及运行方向来进行，当电梯运行方向为向上时，当前电梯所处位置以上的楼层发出向上的呼叫信号时，呼叫信号对应的楼层继电保护器状态为“开” ，电梯进入该楼层时继电保护器状态变为“关” ，依次反复进行。呼叫信号与继电保护器的共同动作完成电梯的操作。 第二，随机逻辑控制。电梯运行过程中，接近某一楼层时，若检测到该楼层有同方向的呼叫信号，那么就在该楼层执行减速停车
8、指令，若没有就继续运行，直到该动作完毕后停止，实现随机逻辑控制。 第三，根据随机逻辑控制的要求，PLC 可以发出正向运行、反向运行和制动信号，运用一定控制规律和控制算法实现对电机的控制。当电梯系统出现故障时，PLC 中止发出控制信号。 第四，输入、输出回路。电梯的输入、输出单元也就是 PLC 的 I/O接口单元，由厅外呼叫、轿厢内选层、楼层及方向指示、开关门、井道内上下平层、门锁、安全保护、继电器、消防、称重等单元组成。厅外呼叫单元负责对厅外呼叫信号进行登记、记忆和消除，轿厢内选层单元负责预选层指令的登记、消除和指示。楼层及方向指示单元是输出单元，显示出电梯当前的运行方向以及所处位置。开关门单
9、元也是输出单元，控制厅门和轿门的开启与关闭，在自动定向完成或是电梯停稳之后，PLC就会给出相应的开关门指令，完成开关门动作。 3 电梯自动控制系统的优化设计分析 在电梯运行中，需要反复调用 ASK1 即电梯所处位置状况以及 ASK2对电梯的请求，在这个过程中，采用外部存储器进行变址寻址，可以有效避免程序应反复被调用而出现地址难以辨认，程序无法顺利执行指令的问题。判断电梯的关门条件时，用 1 减去当前的电梯状态数据后进行逻辑运算。当电梯在开门楼层收到开门请求时，执行开门程序。如图 1所示为系统优化程序，电梯内部和外部的请求控制数据依次存放在外部RAM 的 6000H-6009H 中，#00H 表
10、示选中，#01H 表示未选中，6010H-6016H中只有一个#00H。内部 RAM 中的 50H-53H 存储与电梯运行相关的控制数据。 结束语 作为当前快速发展的一个行业电梯行业，其自动化控制水平越来越高，计算机技术、信息技术、自动控制技术等的发展推动了电梯的健康发展。单片机作为一种集成电路芯片在电梯自动控制系统设计中得到了广泛应用。为促进电梯运行的稳定性、安全性、舒适性，进行电梯自动控制系统研究是非常必要的，其发展必将带动电梯控制技术的可持续发展，促进电梯行业的健康发展。本文简单介绍了电梯自动控制系统的系统需求、硬件配置和软件设计特点，供同行参考。 参考文献： 1曾悦.电梯自动控制系统的分析及其设计J.科技风，2011（6）：87. 2段新燕.单片机在电梯自动控制中的应用J.电子科技，2013，26（10）：161-162. 3乐为.“项目化团队式”毕业设计的开题报告四层电梯自动控制系统的设计J.快乐阅读（上旬刊） ，2012（3）：13-14. 4王东兴.试述电梯自动控制系统的原理及设计J.黑龙江科技信息，2009（17）：44. 5何雪华.4 层电梯控制程序设计J.机电信息，2012（12）：157-158.
