电梯电气控制发展探讨

【摘 要】电梯的电气控制系统是电梯系统的重要组成部分，其性能的好坏直接影响着电梯的安全运行及人们的使用。本文对电梯电气控制系统的发展历史及现状进行了回顾，并对电梯控制技术的发展趋势进行了深入探讨。

【关键词】电梯；电气控制；发展

引言

电梯是人民的日常生活中必不可少的设备之一，随着建筑逐渐向高层发展，电梯的应用也越来越广泛。电梯电气控制系统已不仅仅满足于门装置、安全开关等故障检测，对于超高层建筑，智能云控制载客系统，地震紧急运行控制系统，建筑风摆检测系统，能量反馈节能控制系统等等电气控制技术已有成功应用的产品。因此加强电梯电气控制系统的研究与设计是一项突破创新的关键。

1 电梯控制系统及发展历程介绍

电气控制系统是电梯的指挥系统，它控制轿厢按指令方向和电梯运行速度曲线沿导轨往复升降运行。电气控制系统包括：控制柜（屏）、操纵盘、选层器、召唤箱、自动门机构、测速装置等。不同类型的电梯的控制系统差异较大，自动化程度越高，电梯的控制系统越复杂。电梯控制系统的主要作用是对各种信号如速度信号、位置信号等进行管理，使电梯始终处于安全运行的状态。电梯的控制系统是在收集了轿厢内外的指令及机房、井道和其它各种控制、检测信号之后，按照各种规定的控制原则进行判断和逻辑运算，以决定电梯的操作顺序及工作方式。

电梯的电气控制系统一直在发展，先是继电器控制，再到PLC控制，后是全电脑微机控制，目前又呈现出向多微机分散化的发展趋势。不仅如此，各大公司的电梯控制软件也是一而再，再而三地不断升级，这既是开拓和丰富电梯功能的需要，也是改善和提高电梯性能的需要。随着电梯控制系统的发展，电梯在性能与功能上已经发生了革命性的飞跃。电梯的操纵控制系统完成了由按钮控制—信号控制—集选控制—并联控制—群梯控制的发展。目前的电梯已彻底淘汰了按钮控制和信号控制，普遍使用了集选控制。自PLC及微机应用于控制系统之后，可使单台电梯完全能够按照人的意愿而动作，闭环控制的应用更进一步提高了电梯的性能和可靠性。当今基于网络思想构建起来的多电脑的电梯控制系统，不仅极大地丰富和提升了单台电梯的使用功能，而且还提升了电梯在并联控制、群梯控制等调度使用方面的能力，也为电梯实现远程监控和远程诊断等先进功能奠定了坚实的基础。目前，电梯控制系统的发展仍重于运行质量的提高与功能的开拓，也朝着简化系统结构和减少现场调试的方向发展。

2 电梯电气系统控制器技术的发展

电梯的电气系统控制器的发展历程经历了继电器、单片机、PLC及工控机等发展阶段，由于继电器及单片机已经被淘汰，因此以下重点对PLC及工控机进行详细介绍。

2.1 PLC控制变频调速技术

PLC是可编程的控制器的简称，实质上是一种用于自动控制的微机。由于PLC采用简单易学的梯形图编程语言、控制灵活方便、运行稳定可靠等特点，现在的电梯控制大多采用PLC来实现。采用PLC进行电梯的运行控制，可以使控制系统的硬件结构大为简化，同时由于采用的是程序控制，系统的可靠性和灵活性都大大提高。当然，从初期投资来说，PLC控制系统比继电器控制的成本要高。不过可以采用节省输入点的办法解决成本较高的问题。例如，可以采用矩阵电路来减少PLC的输入点，降低成本，具体视实际情况来定，原则上不能降低系统的可靠性。PLC控制系统的优点主要体现在两个方面：（1）抗干扰能力比较强，能在各种恶劣的环境下工作；（2）PLC控制器实现了将存储器、CPU及I/O接口一体化，便于扩展和使用。

2.2 工业微型控制计算机技术

随着控制技术和计算机技术的不断发展，工业上所用微机的性能也在不断提高，这种微型计算机可以实现更高级、更精确的控制。微机在电梯控制系统中的应用通常有两种实现形式，第一种是将常规控制算法直接用软件程序来实现。但由于常规控制算法提供的性能受其固定逻辑程序的限制，不能达到电梯最佳运行，不是最好的方法。另一种是研究开发出一种全新的控制策略及控制算法，按照每个轿厢应答召唤信号的时间，把层站召唤信号分配给轿厢。它还可以包括许多其他性能，如优先级的确定，对交通繁忙楼层的特殊服务，以及等候时间，节约能源等综合服务。电梯微机控制系统需要根据不同的应用场所和不同要求有不同的设计，但总体的设计方法和实现功能是相似的。

微机控制电梯具有较大的优越性，是未来电梯电气控制技术的主要发展方向，其优越性主要表现在以下几个方面：（1）自学习功能：自学习功能是指微机自动计算并记录下电梯运行过程中的停站数、各层站的间距、减速点位置，一旦电梯安装完毕，在底层将电梯慢速逐层运行至顶层，微机就将上述这些参数自动地计算并记录下来，这使系统的调试工作大大简化，提高了效率并保证了系统的控制质量；（2）自诊断功能：计算机具有辨别内部出错的能力，它会将自检结果全部储存在一个特殊的被保护的存贮器中，保存的事件会记录并显示在显示器上或用打印机输出，能够提供出不正常事件的详细记录，用户也可以通过显示器旁的键盘查找故障记录，高级的系统还可以按故障级别进行处理及采取应急措施；（3）电梯开关门功能。在微机的参与下，电梯的开关可以实现平滑调速和按位置减速，进行无触点控制。

3 电梯电气控制系统传感器技术的发展

电梯的电气控制系统中传感器的性能直接影响着控制系统控制的精确性，因此必须重视电梯电气控制系统中传感器技术的发展。

3.1 负载检测传感器

电梯的新行程开始前，用一个负载检测传感器来测定轿厢中的负载。此信息十分重要，可用来计算防止轿厢在曳引制动器打开时处于失控运动所需的力矩，也可用来计算电梯运行时电动机额定力矩的轨迹。此负载通过作用在轿厢地板上的重力来测量。出于这个目的，乘客所站立的平台用四条装有应变仪的悬臂梁支撑起来。应变仪的输出信号由模拟电路进行处理，而后进行数字化并通过本地操作网（LON）总线传送到机房中的电梯控制系统。

3.2 门传感系统

门传感系统的主要目的，是避免由自动门关闭引发伤害事故的发生。此问题标准的解决方案是基于电梯型号而定的各种复合性光栅系统。简单的低层电梯中也许只装有l—2个光栅，而在昂贵的现代化装置中普遍采用非接触式检测，整个门的开度由光幕来测量。这些光幕确保即使是非常小的物体（例如一条拴狗颈的皮带）也能被检测到。另外，一些此类系统以其由邻近传感器所组成的门廊监视系统为特点。传感器能检测出朝着打开的（或正在关闭的）电梯门走来的人。从而，电梯门保持打开（或者延迟关闭）以使乘客安全地进入到轿厢中。尽管装有光栅，如果一旦有人或是物体被关闭的门扇卡住，门上安装的所谓安全边缘可通过接触检测出此物体。

3.3 梯门区域检测系统

在常规的操作条件下，轿厢门的打开将会中断安全电路，使电梯制动。另一光感开关用来取代监控梯门锁闭位置的梯门安全接触器，梯门区域允许在停靠过程中尚未到达最终停靠位置时，轿厢门预先微开。这样一来，乘客的总行程时间将被缩短。在轿厢门打开，而负载的变化引起电梯显著偏离停靠位置的情况下，也需要使用这一功能。梯门区域检测也和用于最终定位及正常终点制动的两个轿厢光感开关集成在同一轿厢模块中。每个层门上均装有这样的叶片。一个控制回路对两个信道的相同状态进行监控，并启动一个输出继电器，传感器回路有一个输入信号来启动此装置，利用这种方式来实现对梯门区域的检测。

4 结语

电梯的电气控制系统比较复杂，涵盖的方面也比较多，本文仅对其中的控制器技术及传感器技术的发展进行了介绍。相对于发达国家，我国在电梯电气控制技术方面还比较落后，需要加快这方面的研发投入，以尽快缩短与国外的差距。

参考文献：

[1]罗兴全.PLC控制变频调速电梯电气控制系统[J].电气传动自动化，2012（3）.

[2]冯圣华.浅论电梯电气控制发展[J].科技资讯，2009（12）.