标题：电梯控制系统
系统简介
电梯拖动与控制系统：电梯的拖动控制系统经历了从简单到复杂的过程。用于电梯的拖动系统主要有：单、双速交流电动机拖动系统，交流电动机定子调压调速拖动系统，直流发电机一电动机可控硅励磁拖动系统，可控硅直接供电拖动系统，VVVF变频变压调速拖动系统。
原理
电梯控制系统硬件由轿厢操纵盘、厅门信号、PLC、变频器、调速系统构成，变频器只完成调速功能，而逻辑控制部分是由PLC完成的。PLC负责处理各种信号的逻辑关系，从而向变频器发出起停信号，同时变频器也将本身的工作状态输送给PLC，形成双向联络关系。系统还配置了与电动机同轴连接旋转编码器及PG卡，完成速度检测及反馈，形成速度闭环和位置闭环。此外系统还必须配置制动电阻，当电梯减速运行时，电动机处于再生发电状态，向变频器回馈电能，抑制直流电压升高[1]。
系统概述
该电梯系统是一个六层六站的系统，井道内设有轿厢、安全窗、对重、安全钳、感应器、平层、楼层隔磁板、端站打板及各种动作开关，轿厢底部设有超载、满载开关，井道外每层设有楼层显示、呼梯按钮及指示、一层设基站电锁，井道顶部有机房，内设机房检修按钮、慢上、慢下开关、曳引机、导向轮和限速器，并道底部设有底坑，缓冲器、限速器绳轮；轿厢内设有厅门、轿门、门机机构、门刀机构、门锁机构、门机供电电路、安全触板、轿顶急停、检修、慢上、慢下开关及轿顶照明、轿顶接线厢，轿门和厅门上方设有楼层显示，轿门右侧设有内选按钮及指示、开关门按钮、警铃按钮、超载、满载指示。本文的重点是先将原由继电器控制的电梯控制柜进行改造，用PLC取代继电器进行电梯控制，以提高电梯的可靠性和安全性；然后将电梯的信号通过DDC采集送工作站进行电梯运行情况的监视。[2]
系统发展
直流电动机具有调速性能好、调速范围大的特点，因此很早就应用于电梯上，采用发电机一电动机组形式驱动。它控制的电梯速度达4m/s，但是，机组结构体积大、耗电大、维护工作量较大、造价高，因此常用于对速度，舒适感要求较高的建筑物中。
电梯控制柜
可控硅直接供电系统在工业上早有应用，但用于电梯上却要解决舒适感(尤其是低速段)问题，因此应用较晚，它几乎与微机同时应用。比起电动机一发电机组形式的直流电梯，它有很多优点，如机房占地节省35%、重量减轻40%、节能25%-35%。世界上最高速度的10m/s电梯就是采用这种系统，其调速比达1：1200。
变频变压(VVVF)系统控制的电梯，它采用交流电动机驱动，却可以达到直流电动机的水平，速度已达6m/s。它的体积小、重量轻、效率高、节省能源等，几乎包括了以往电梯的所有优点，已成为通用的电梯拖动系统。电梯是垂直运动的运输工具，尤需旋转机构来拖动。更新的电梯拖动系统将是直线电机拖动系统。
拖动系统
直流电梯具有速度快、舒适感好、平层准确度高的特点，这是因为直流拖动系统调速性能好、调速范围宽。直流电动机的调速方法有改变端电压UA、调节调整电阻Rtj、改变励磁磁。
直流电梯的拖动系统通常有两种：
(1)、用发电机组构成的可控硅励磁的发电机一电动机的拖动系统 门禁电梯控制系统。
(2)、可控硅直接供电的可控硅一电动机拖动系统。
两者都是利用调整电动机端电压Ua的方法进行调速的，前者是通过调节发电机的励磁改变发电机的输出电压(亦即电动机的端电压)进行调速的，所以称为可控硅励磁系统。后者是用三相可控硅整流器，把交流变为可控直流，供给直流电动机的调速系统，省去了发电机组，因此降低了造价，使结构更加紧凑，直流电梯因其没备多，维护较为复杂，造价高，因此常用于速度要求较高的高层建筑，它具有舒适感好、平层准确高的特点、速度有1. 5-1．75m/s的快速梯和2．5—5m/s的高速梯。
电梯控制方式
1. 液压驱动式
以电机驱动，将高压油灌入油缸，驱动活动塞以  电梯控制器驱动桥厢。速度慢，通常用于 20 米以下的建筑物。
2. 电机减速齿轮驱动式
以交、直流电机经减速齿轮及牵引机牵引钢索以驱动桥厢，多用于中低速梯。
3. 电机直接驱动式
又称 Gearless 型，以较大型多极电机直接带动牵引机，使用于高速梯，电控系统较为复杂。
4. 线性电机驱动式
以感应式或同步式线性电机驱动，电机置于升降道壁，动部( 相当于转部 )置于桥厢外壳，不必使用钢索，直接驱动桥厢。不受建物高低限制，但耗电量高，尚在开发试用阶段。
5. 无机房驱动式 
将牵引电机直接装置于桥厢顶部或底部，牵引环绕钢索以驱动桥厢，使用于小型桥厢，用于个人电梯，可省去传统型的机房。
控制系统的分类
一、按拖动方式1、交流单数感应电动机开环直接起动的电梯拖动系统。
2、交流双速电机变极调速电梯的开环拖动系统。
3、交流双速电机、半闭环调压调速拖动系统。
4、交流双速电机、全闭环调压调速的电梯拖动系统。（简称ACVV）
5、交流单速电机、全闭环调压调速的电梯拖动系统。（简称VVVF）
6、交流永磁同步电动机全闭环调压调速的电梯拖动系统。（简称VVVF）
7、直流电动机全闭环调压调速拖动系统。　二、按控制方式1、轿内手柄开关控制的电梯电气控制系统。
2、轿内按钮开关控制的电梯电气控制系统。
3、轿外按钮开关控制的电梯电气控制系统。
4、轿内外按钮开关控制的电梯电气控制系统。
5、信号控制的电梯电气控制系统。
6、集选控制的电梯电气控制系统。
7、两台并联控制的电梯电气控制系统。
8、群控电梯电气控制系统。
电梯门机控制系统　三、按装置1、继电器控制：2、PLC控制：是一种工业控制用的微机。3、微机控制。　四、按用途1、载货电梯的电气控制系统。
2、杂物电梯的电气控制系统。
3、乘客电梯、住宅电梯、病床电梯的电气控制系统。
五、按管理方式分类：
1、有专职司机控制的电梯电气控制系统。
2、无专职司机控制的电梯电气控制系统。
3、有/无专职司机控制的电梯电气控制系统。
电梯分部控制
自动开关门控制自动门机是安装于轿厢顶上，它在带动轿门启闭时，还需通过机械联动机构带动层门与轿门同步启闭。为使电梯门在启闭过程中达到快，稳的要求，必须对自动门机系统进行速度调节。当用小型直流伺服电机时，可用电阻串并联方法。采用小型交流转矩电动机时，常用加涡流制动器的调速方法。直流电机调速方法简单，低速时发热较少，交流门机在低速时电机发热厉害，对三相电机的堵转性能及绝缘要求均较高。按钮控制轿内指令和层站召唤控制
轿内操纵箱上对应每一层楼设一个带灯的按钮，
电梯控制系统也称指令按钮。乘客入轿厢后按下要去的目的层站按钮，按钮灯便亮，即轿内指令登记，运行到目的层站后，该指令被消除，按钮灯熄灭。电梯的层站召唤信号是通过各个楼层门口旁的按钮来实现的。信号控制或集选控制的电梯，除顶层只有下呼按钮，底层只有上呼按钮外，其余每层都有上下召唤按钮。　选层定向控制常用的机种如下：手柄开关定向，井道分层转换开关定向 ，井道永磁开关与继电器组成的逻辑电路定向 ，机械选层器定向，双稳态磁开关和电子数字电路定向，电子脉冲式选层装置定。 
电梯的定向，选层线路 ：电梯的方向控制就是根据电梯轿厢内乘客的目的层站指令和各层楼召唤信号与电梯所处层楼位置信号进行比较，凡是在电梯位置信号上方的轿厢内指令和层站召唤信号，令电梯定上行，反之定下行。方向控制环节必须注意以下几点： 
轿内召唤指令优先于各层楼召唤指令而定向。 电梯要保持最远层楼乘客召唤信号的方向运行，在司机操纵时，当电梯尚未启动运行的情况下，应让司机有强行改变电梯运行方向的可能性，在检修状态下，电梯的方向控制由检修人员直接持续(注意点动检修)揿按轿内操纵箱上或轿厢顶上的方向按钮，电梯才能运行，而当松开方向按钮，电梯即停止。
楼层显示线路：
乘客电梯轿厢内必定有楼层显示器，而层站上的楼层显示器则由电梯生产厂商视情况而定。过去的电梯每层都有显示，随着电梯速度的提高，群控调度系统的完善，很多电梯取消了层站楼层显示器，或者只保留基站楼层显示，到达召唤站时采用声光预报板，如电梯将要到达，报站钟发出声音，方向灯闪动或指示电梯的运行方向，有的采用轿内语音报站，提醒乘客。
plc控制系统
为了便于检修和维护，应在轿顶安装一个易于接近的控制装置。该装置应有一个能满足电气安全要求的检修运行开关。该开关应是双稳态的，并设有无意操作防护。同时应满足下列条件： 
一经进入检修运行，应取消正常运行，紧急状态下的电动运行，对接装卸运行。只有再一次操作检修开关，才能使电梯重新恢复正常工作。上下行只能点动操作，为防止意外，应标明运行方向。 轿厢检修速度应不超过0.63m/s ，电梯运行应仍依靠安全装置，运行不能超过正常的运程范围。
安全保护系统
一般设有如下保护环节：超速保护开关 ，层门锁闭装置的电气联锁保护，门入口的安全保护，上下端站的超越保护，缺相，断相保护，电梯控制系统中的短路保护，曳引电机的过载保护 。
消防控制
电梯的消防控制功能：电梯应能适应消防控制的基本要求，有几种典型的消防控制系统： 
电梯的底层（或基站）设置有供消防火警用的带有玻璃窗的专用消防开关箱。在火警发生时，敲碎玻璃窗，拨动箱内开关，就可使电梯立即返回底层。电梯的底层（或基站）设置有供消防火警用的带有玻璃窗的专用消防开关箱外，尚有可供消防员操作的专用钥匙开关，只要接通该钥匙开关就可使已返回底层（或基站）的电梯消防员使用。电梯返回底层（或基站）后，供消防员控制操作的专用钥匙开关设置在轿厢内的操纵箱上。消防员专用钥匙开关不是设在轿厢内操纵箱上，而是设置在底层（或基站）外多个召唤按钮箱中的某一个按钮箱上，只要消防员专用钥匙开关工作，即可使一组电梯中的所有电梯均投入消防紧急运行状态。 
电梯安全管理
《广州市电梯安全管理办法》是广州市2012年度政府规章制定计划正式项目，由市质监局负责起草，2012年11月，陈建华市长主持召开14届44次常务会议，审议通过了广州市政府规章《广州市电梯安全管理办法(草案)》。　
一是明晰电梯使用管理者的概念，对电梯所有权人、物业服务企业、项目建设单位、实际使用人(如承租人等)作为电梯使用管理者的情形进行了规范，落实电梯安全管理责任主体。
二是抓住电梯安全监管的核心环节，强化对电梯日常维护保养工作的监管。《广州市电梯安全管理办法(草案)》专设“在用电梯的日常维护保养”一章，规定了一系列的针对性的制度，例如强化制造单位在电梯日常维护保养中的售后服务和技术支持义务；通过备案制度和培训教育机制，加强对电梯日常维护保养从业单位和人员的管理；落实国家有关技术规范的要求，细化了电梯日常维护保养单位的工作规范等。
三是通过规定电梯使用前的监督检验、在用电梯的自行检测、定期检验、抽查检验和安全技术评价等检验检测制度，构建了多层次的电梯安全监控体系，通过技术手段提高电梯安全技术管理水平。
四是针对国内当前公共电梯安全事故频发的问题，《广州市电梯安全管理办法(草案)》对公共场所使用的电梯规定了更为严格的安全管理措施，防范公共电梯安全事故的发生，确保公共安全[3]。
故障与形成原因
1、自动开关门机构及门联锁电路的故障
因为关好所有厅、轿门是电梯运行的首要条件，门联锁系统一旦出现故障电梯就不能运行。这类故障多是由包括自动门锁在内的各种电气元件触点不良或调整不当造成的。
2、电气元件绝缘引起的故障
电子电气元件绝缘在长期运行后总会由老化、失效、受潮或者其他原因引起绝缘击穿，造成电气系统的断路或短路引起电梯故障。　3、继电器、接触器、开关等元件触点断路或短路引起的故障?
由继电器、接触器构成的控制电路中，其故障多发生在继电器的触点上，如果触点通过大电流或被电弧烧蚀，触点被粘连就会造成短路．如果触点被尘埃阻断或触点的簧片失去弹性就会造成断路，触点的断路或短路都会使电梯的控制环节电路失效，使电梯出现故障．
4、电磁干扰引起的故障?
随着计算机技术的迅猛发展，特别是成本大大降低的微型计算机广泛应用到电梯的控制部分，甚至采用多微机控制以及串行通讯传输呼梯信号等，驱动部分采用变频变压（VVVF）调速系统已经成为电梯流行的标准设计．近几年来变频门机也成为时尚，取代原来用电阻调速的直流门机。微机的广泛应用对其构成的电梯控制系统的可靠性要求越来越高，主要是抗干扰的可靠性。电梯运行中遇到的各种干扰，主要外部因素有：温度、湿度、灰尘、振动、冲击、电源电压、电流、频率的波动，逆变器自身产生的高频干扰，操作人员的失误及负载的变化等。在这些干扰的作用下，电梯会产生错误和故障，电梯电磁干扰主要有以下三种形式：
（1）电源噪声：它主要是从电源和电源进线（包括地线）侵入系统。特别是当系统与其它经常变动的大负载共用电源时会产生电源噪声干扰。当电源引线较长时，传输过程发生的压降，感应电势也会产生噪声干扰，影响系统的正常工作，电源噪声会造成微机丢失一部分或大部分信息，产生错误或误动作。
（2）从输入线侵入的噪声。当输入线与自身系统或其他系统存在着公共地线时，就会侵入此噪声，有时既使采用隔离措施，仍然会受到与输入线相耦合的电磁感应的影响，如果输入信号很微小时，极易使系统产生差错和误动作。
（3）静电噪声：它是由摩擦所引起的，摩擦产生的静电，是很微小的但是电压可高达数万伏。IEEE可靠性物理讨论会提供的材料表明，在毛毯上行走的人带电最高可达39KV，在工作台旁工作的人带电也可达3KV，因此要有高电位的人接触电脑板时，人体上的电荷向系统放电，急剧的放电电流造成噪声，影响系统工作，甚至会造成电子元器件的损坏。
针对以上的状况必须采用防干扰措施，防干扰措施自身也应该正确可靠，否则会产生电梯的故障。　　（4）电气电子元件损坏或位置调整不当引起的故障：电梯的电气系统，特别是控制电路，结构复杂，一旦发生事故，要迅速排除故障，单凭经验还是不够的，这就要求维修人员必须掌握电气控制电路的工作原理及控制环节的工作过程，明确各个电气电子元器件之间的相互关系及其作用，了解各电气元件的安装位置，只有这样，才能准确地判断故障的发生点，并迅速予以排除。在这个基础上若把别人和自己的实际工作经验加以总结和应用，对迅速排除故障，减少损失会有益的，因为某些运行中出现的故障还是有规律的。[4]