李縱華 LI Zong-hua

（內(nèi)蒙古自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)院，呼和浩特 010031）

（Inner Mongolia Autonomous Region Special Equipment Inspection，Hohhot 010031，China）

0 引言

電梯各個(gè)生產(chǎn)廠家的監(jiān)控系統(tǒng)都是自主開(kāi)發(fā)的，只能用于本廠的產(chǎn)品或者只能用于本廠某型號(hào)的產(chǎn)品，并且價(jià)格昂貴；另外，隨著電梯的不斷推陳出新，其主要控制技術(shù)更新較快，淘汰原有技術(shù)的速度更快。目前在控制上，主要有繼電器控制、PLC控制和微型計(jì)算機(jī)控制三種電梯控制方式。其中最具有可靠性、實(shí)用性和靈活性的控制方式是現(xiàn)在用的最多的PLC控制方式，因其更適用于在電梯的技術(shù)改造和控制系統(tǒng)的更新，所以PLC控制是電梯控制系統(tǒng)中理想的控制技術(shù)；而且PLC能匹配好多的軟件實(shí)現(xiàn)共同控制。本文針對(duì)PLC控制系統(tǒng)的電梯作業(yè)開(kāi)發(fā)了一套控制系統(tǒng)，乘坐人員可以在轎廂內(nèi)看到電梯的運(yùn)行狀態(tài)是否是帶病作業(yè)，可以進(jìn)一步確保乘坐人員的安全。

1 電梯監(jiān)控系統(tǒng)組成分析

電梯監(jiān)控系統(tǒng)主要由三部分組成，分別是曳引、運(yùn)動(dòng)裝置和電氣控制系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。

1.1 曳引、運(yùn)動(dòng)裝置 目前電梯的曳引、運(yùn)動(dòng)裝置采用永磁電機(jī)和曳引輪組成，根據(jù)曳引電梯的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，轎廂的運(yùn)動(dòng)采用上下循環(huán)式結(jié)構(gòu)，當(dāng)轎廂的平層信號(hào)和主機(jī)編碼器設(shè)置調(diào)、試好后，轎廂工作，電機(jī)帶動(dòng)轎廂和平衡重上下運(yùn)動(dòng)，以可調(diào)節(jié)速度將轎廂上移或下移到固定位置后，由抱閘將主機(jī)旋轉(zhuǎn)軸抱住，完成一次選址運(yùn)動(dòng)。

1.2 電氣控制系統(tǒng) 針對(duì)電梯的特殊性，要求電梯工作具有安全、可靠、停站的準(zhǔn)確、舒適感、快速感及電磁抗干擾性，而且必須反應(yīng)快、能快速的啟動(dòng)制動(dòng)。在電氣控制系統(tǒng)中采用開(kāi)關(guān)和信號(hào)，轎廂的運(yùn)動(dòng)速度取決于變頻器的電壓或電流。

1.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)不僅要能滿足電梯的管理和使用要求，也要遵循分散檢測(cè)控制、集中監(jiān)控管理的原則，為了滿足以上的條件，設(shè)計(jì)了一個(gè)高可靠性實(shí)用系統(tǒng)，它的下位機(jī)PLC負(fù)責(zé)具體控制人物、上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行集中管理。

而電梯故障顯示控制系統(tǒng)則是采用的上位機(jī)、下位機(jī)結(jié)合的主從控制結(jié)構(gòu)，位機(jī)采用屏通人機(jī)，在上位機(jī)上安裝Panel Master軟件。下位機(jī)選用三菱FX系列PLC，這個(gè)主從控制結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、掃描速度快、價(jià)格低的特點(diǎn)，并且該結(jié)構(gòu)具有標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的特點(diǎn)更便于編程開(kāi)發(fā)。

2 上位機(jī)的組態(tài)開(kāi)發(fā)及功能實(shí)現(xiàn)

2.1 監(jiān)控系統(tǒng)界面設(shè)計(jì) 依據(jù)實(shí)時(shí)故障顯示數(shù)據(jù)處理要求，監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)有主顯示界面、速度監(jiān)控界面、故障狀態(tài)顯示及故障處理界面、故障記錄歷史窗口四個(gè)界面。

故障顯示實(shí)時(shí)監(jiān)控過(guò)程，就是要時(shí)刻監(jiān)控測(cè)試運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)速度的變化，并與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。因此要求對(duì)監(jiān)控畫(huà)面設(shè)計(jì)的整體思路必須是：圖像簡(jiǎn)潔、明了、直觀；色彩配置不需要太深、太重，給人以清淡和柔和之感；最好使整體結(jié)構(gòu)緊湊一點(diǎn)，畫(huà)面更加的清晰，才能幫助乘坐者和工作人員在更短的時(shí)間內(nèi)做出最有效的決策。

2.2 構(gòu)造實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是“人機(jī)”的核心和引擎，它也是聯(lián)系上位機(jī)和下位機(jī)的橋梁。當(dāng)故障顯示監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)候，為了便于乘坐者或電梯維保人員查看，系統(tǒng)會(huì)以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為中介把電梯運(yùn)行的工作狀況以畫(huà)面的形式反映到界面上。在Panel Master軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)話框里定義變量，定義時(shí)要指定變量名和變量類型，有的還需要一些附加信息。

2.3 用巨集宏進(jìn)行編輯 “人機(jī)”的巨集宏分為全局巨集和本地巨集。全局巨集可被用在整個(gè)項(xiàng)目中，而本地巨集只能用在本觸控屏中。它除了在定義動(dòng)畫(huà)連接時(shí)支持連接表達(dá)式，還允許用戶定義類似Basic語(yǔ)言的命令語(yǔ)言來(lái)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用程序，極大地增強(qiáng)了應(yīng)用程序的靈活性。設(shè)定的數(shù)值是利用PV內(nèi)部記憶體設(shè)定數(shù)值，比較正確后儲(chǔ)存到PLC內(nèi)部暫存器（寄存器）當(dāng)中。首先要在界面上設(shè)定寫(xiě)入地址和監(jiān)視地址。數(shù)值設(shè)定完成設(shè)定后，人及內(nèi)部記憶U110.0設(shè)為1，符合條件后檢查設(shè)定數(shù)值U100U101、U102U103相互關(guān)系式，比較正確將值儲(chǔ)存到對(duì)應(yīng)PLC暫存器之中。

2.4 人機(jī)系統(tǒng)安全設(shè)置 系統(tǒng)提供設(shè)計(jì)者能設(shè)定密碼保護(hù)自己設(shè)計(jì)的程式檔案，可以單獨(dú)保護(hù)項(xiàng)目、密碼表和全局宏，選中項(xiàng)目后，單擊“信息與保護(hù)”圖標(biāo)，則彈出設(shè)置信息與保護(hù)項(xiàng)目密碼對(duì)話框，以防止數(shù)據(jù)的丟失和參數(shù)的無(wú)意改動(dòng)，確保上位機(jī)控制程序的安全。密碼設(shè)定后，如果要修改密碼，觸摸屏上提供了密碼修改頁(yè)。

3 下位機(jī)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化傳送功能及PID控制的實(shí)現(xiàn)

3.1 模擬量輸入控制程序的實(shí)現(xiàn) 本系統(tǒng)共需要采集4個(gè)數(shù)據(jù),即電氣系統(tǒng)中的轎廂超載壓力、電梯各個(gè)繼電器的吸合釋放狀態(tài)、轎廂速度及轎廂位移。分別通過(guò)利用安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)適當(dāng)位置的速度傳感器、稱重傳感器和磁致伸縮線性位移傳感器來(lái)采集。

3.2 模擬量輸出控制程序的實(shí)現(xiàn) 為了確定電梯的運(yùn)行速度和工作狀態(tài)，系統(tǒng)必須要對(duì)各個(gè)接觸器（繼電器）和調(diào)速開(kāi)關(guān)進(jìn)行整體控制。在PLC的主單元模塊上擴(kuò)展兩通道的D/A控制模塊，可以把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成連續(xù)可調(diào)的模擬量，同樣通過(guò)設(shè)置提供的緩沖存儲(chǔ)區(qū)的參數(shù)來(lái)完成初始化工作，繼而執(zhí)行程序?qū)崿F(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換，以完成控制目標(biāo)。

3.3 三菱PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)速度的PID控制 在機(jī)電一體化系統(tǒng)中較難控制的一個(gè)參數(shù)就是速度控制了，為確保電梯能夠安全運(yùn)行，保持電梯乘客的舒適感，目前在對(duì)電梯進(jìn)行控制的時(shí)候，比較常用的是經(jīng)典控制理論中最典型的PID調(diào)節(jié)。采樣周期T、比例增益Kp、積分增益Ti及微分增益Td四個(gè)控制參數(shù)可以被PID指令確定。然后采用自動(dòng)調(diào)諧法求得,并在之后的過(guò)程中不斷的檢驗(yàn)和修正，從而達(dá)到最優(yōu)的控制效果。

4 系統(tǒng)的安全可靠性

在實(shí)際操作系統(tǒng)的時(shí)候，為了確保信息的安全可靠性，需要采取一些必要的安全和抗干擾措施，以下是具體的六項(xiàng)措施：

①電設(shè)備和氣設(shè)備分開(kāi)布置。因?yàn)殡娞葑陨淼奶厥庑?，要求它所有的控制?dòng)作都必須安全、舒適，所以在布置工作現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)候，一定要把電設(shè)備和氣設(shè)備分開(kāi)。

②有金屬導(dǎo)體接地。靜電積累也許會(huì)造成系統(tǒng)的不安全，因此必須要求金屬導(dǎo)體接地。

③數(shù)字組件與模擬組件分開(kāi)供電。數(shù)字組件與模擬組件應(yīng)該分開(kāi)供電，分別采用開(kāi)關(guān)電源供電和線性電源供電。

④采用屏蔽電纜線傳輸模擬信號(hào)并遠(yuǎn)離動(dòng)力線。采用屏蔽線傳輸模擬信號(hào)，可有效避免輻射電磁干擾，信號(hào)線應(yīng)避免靠近動(dòng)力線。

⑤軟硬件濾波。軟件上也可采用平均值法等算法對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行處理，更重要的是用具有較好的硬件濾波電路的PLC接口模塊，濾除干擾信號(hào)。

⑥接地。系統(tǒng)應(yīng)采用單點(diǎn)接地方式，但禁止與動(dòng)力電系統(tǒng)共地。

5 結(jié)束語(yǔ)

基于PLC和組態(tài)軟件的電梯運(yùn)動(dòng)故障實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，是利用PLC適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的抗干擾能力強(qiáng)、組網(wǎng)方便的特點(diǎn)，依靠組態(tài)軟件強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和圖形表現(xiàn)能力，對(duì)故障顯示系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保了對(duì)電梯運(yùn)行的有效閉環(huán)控制，有效地保障了人員的安全，顯著提高了工作效率和質(zhì)量。

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