电梯微机控制系统运行原理

摘要：随着社会的进步，建筑业、工业、科技、通讯和计算机等方面的发展，高楼大厦如雨后春笋般拔地而起，引领着电梯行业飞速前进。电梯作为生产和生活中的运载工具，使用已十分普遍，且以各种各样的形式存在，方便生活，服务大众。文章主要介绍了电梯微机控制系统运行原理，让更多的人了解电梯，在电梯非正常运行时，能够解决一般故障问题。

关键词：电梯微机；控制系统；运行原理；变频器

中图分类号：TH703 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）32-0064-02

电梯是机电合一的大型复杂产品，机械部分相当于人的躯体，电气部分相当于人的神经。机与电的高度合一，使电梯成了现代科学技术的综合产品，尤其是计算机和电力电子的发展引领着电梯的成就，促使电梯的控制系统发生翻天覆地的变化。从早期的继电器—接触器控制系统，虽然所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，保养维修无需较高的技术和特殊的工具，但是系统触点繁多，接线复杂，难以实现较复杂的控制功能，故障率较高，噪音大，保养维修工作量大；到可编程控制器（PLC）控制系统，它是一种专用于工业自动化控制的，以CPU作为字处理器，实现通道的运算和数据存储，另还有布尔处理器，进行点运算与控制，这样PLC就具有了可靠性高、易操作、灵活性强、编程简单的特点，但其并行通讯，外围线路多且较为复杂，为安装和维护带来不便，且在高层或超高层建筑中，要增加PLC的输入输出端口，成本更高，线路更复杂；再到现在的微机控制系统，通过程序存储器中的程序来完成控制运行，具有更灵活的算术和逻辑运算功能以及很强的通讯和可扩展功能，可实现更完善的自动控制，对于不同功能的电梯控制系统，只要改变程序存储器中的指令即可，无需变更或增减硬件系统的元件或布线，这样使整个系统的体积减小，可靠性高，使用寿命延长，还简化了安装调试和维护维修的工作量，整个电梯的运行安全可靠、成本低。

现在电梯控制系统都以微机控制主板与交流变压变频调速器（VVVF）为主流进行演变，现有的32位微机控制主板、64位微机控制主板、VVVF和一体化驱动控制器，都是用微机控制主板来控制电梯的运行，以变压变频技术来实现曳引机的驱动。具体的微机控制系统运行原理图如图1

所示：

图1 微机控制系统运行原理图

1 电梯微机控制部分——主板

主板是电梯的中枢神经系统，它包括输入部分、输出部分、通讯部分和检测部分。

1.1 输入部分

它是控制的必要前提，也是信号的收集者，它包括运行信号输入、编码器分频信号输入、井道信号输入和轿内信号输入等。运行信号输入反映的是电梯运行的指令，只要电梯能正常运行，输入指令都能得到保存，直至运行到目的地，输入指令才消除，但在控制柜检修和轿内信号控制的情况下，只能按其指令运行，而不能响应运行信号的输入。编码器分频信号输入是将变频器中设置好的编码器分频控制信号输入到主板中，主板根据此分频信号和运行指令来控制电梯的速度，不同的分频信号对应着不同的电梯速度。井道信号输入是电梯安全信号的输入，是电梯运行的首要条件，其大部分都是安全部件，只有安全部件全都正常了，主板才没有故障，电梯才能安全运行，安全部件的开关不能被短接，如果被短接，主板就没有故障指示，在运行中的电梯发生异常时，安全开关动作与否不能断开安全回路，电梯异常情况不能终止，易造成事故发生。轿内信号是将轿厢的运行状态和所在的位置输入给主板，让主板给出指令如何运行，方便轿内人员操作电梯。

1.2 输出部分

输出部分直接与硬件相连，控制硬件，是指令的发出者，它包含方向、速度控制信号和继电器、接触器控制输出。方向、速度控制信号是根据运行信号的输入来作出的命令，输送给变频器，以控制曳引机的运行，使电梯运行时有较好的舒适感。继电器、接触器控制输出控制电梯和其他部件的运行与停止，通过它们可以实现不同电压的转换控制，同时由于继电器和接触器的触点较多，可以实现同一信号的多点在不同状态的控制等。

1.3 通讯部分

通讯部分即人机交换部分，是电梯的联络网，是人与电梯沟通的桥梁，通过它乘客能正常地乘坐电梯上下楼层，否则乘客不能进入电梯。通讯部分涵盖轿厢通讯和外呼通讯，轿厢通讯是将轿厢中的运行指令传送给主板来控制电梯的运行，即乘客在轿厢内选择自己需要到达的楼层，通过通讯系统传输到主板控制电梯运行，同时轿厢内还显示电梯当前所在的楼层和电梯的运行状态，让乘客对电梯的状态一目了然；外呼通讯，通过外呼的上下行按钮与主板联系，能够实现对电梯的呼唤，同时显示电梯上下运行的箭头和当前运行在所在楼层，让乘客对电梯的信息做到心中有数。

1.4 检测部分

检测部分是电梯的监视器，对电梯的所有部件进行检测，并将检测到的信号传输给主板确认其运行状态，且发出精准的控制指令。它包括安全回路检测、门锁回路检测、运行接触器检测、抱闸接触器检测、开门到位继电器检测和关门到位继电器检测，它们都在不同的检测状态和不同的检测时段。在停止状态，开门到位继电器只能检测开门状态，若开门不到位，电梯会检测出现故障；关门到位继电器只能检测关门状态，若关门不到位，电梯不能运行；安全回路检测、门锁回路检测、运行接触器检测和抱闸接触器检测，都在启动时和运行状态下进行检测，且在启动时的检测具有时序，只有完成时序，电梯才能够安全运行，否则电梯出现故障。

2 电梯的驱动部分——变频器

变频器的主要功能是将输入的电压通过改变电压的频率达到改变电压的目的，即VVVF。由于曳引机直接启动电流较大，对曳引机的线圈易造成损坏，减少曳引机的使用寿命，同时电梯的启停频率非常高，因此对电梯的启动有相当高的要求，这样变频器就能完成，具体的变频器工作运行原理见图1。它是将输入的动力电源，在主板给的方向、速度控制信号作用下，通过自身的变压变频作用，将调压后的电压在主板的作用下，通过接触器使曳引机得到工作，曳引机再将通过编码器检测到的速度反馈给变频器，以达到控制曳引机正常运转的目的，然后变频器将其运行、故障信号传送给主板，让主板检测其运行情况，控制电梯的运行。这样主板、变频器和曳引机就组成了完整的闭环控制系统，能根据命令运行，也能根据其检测情况自身调节，形成稳定的控制系统。

3 结语

电梯结构复杂，控制系统繁琐，本文简单地阐述了电梯微机控制系统运行原理，需详细的原理还要了解专业的电梯控制技术书册。时代在进步，技术在更新，电梯控制系统也在不断地改进，希望在电梯领域的朋友们，相互交流心得，互相促进，共同进步，共创电梯辉煌！

参考文献

[1] 叶安丽.电梯控制技术[M].北京：机械工业出版社，2008.

[2] 朱坚儿，王为民.电梯控制及维护技术[M].北京：电子工业出版社，2011.

作者简介：冯小钟（1987—），男，四川南充人，凯斯博电梯有限公司电气工程师，助理工程师，研究方向：电梯控制及运行。