第1章 电梯的电气控制系统

1.1 电梯电气控制系统的特点、组成与发展

1.1.1 电梯各种控制方式的特点

电梯信号控制系统主要有继电器控制和计算机控制两种控制方式。由于计算机种类很多，根据计算机控制系统的组成方法及运行方式的不同，计算机控制又可分为PLC控制与微机控制两种方式。这些控制方式反映了电梯技术的不断发展，适用于不同层次的电梯设计、保养和维修，它们均具有各自的特点。

1. 继电器控制

目前我国国产在用电梯仍有部分为继电器控制方式。

（1）继电器控制系统的优点。

①所有控制功能及信号处理均由硬件实现，电路直观，易于理解和掌握，与一般技术人员和工人的现有技术水平相符。

②系统的保养、维修及故障检查无需较高深的技术和特殊的工具、仪器。

③大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格较低。

④多年来我国一直生产这类电梯控制系统，技术成熟。已形成系列化产品，技术资料和图纸齐全，熟悉掌握的人员较多。

（2）继电器控制系统的缺点。

①系统触点繁多、电路复杂。如前面介绍的几种电梯信号控制系统，少则几十个，多则上百个继电器和接触器，另外还有选层器。这些有触点的电器，触点容易被烧坏磨损，造成接触不良，因而故障较多。

②用普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统控制功能不易增加，技术水平难以提高。

③电器的电磁机构及触点动作速度较小，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。

④系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪声大。

⑤由于电路复杂，易出故障，因而维修保养工作量大、费用高。而且检查故障困难，费时费工。

电梯继电器控制系统故障率高，这大大降低了电梯的运行可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员的生活和工作带来了不便和惊忧。一旦冲顶蹲底，不但会造成电梯机械部件的损坏，还可能出现人身损伤事故，因而传统的电梯控制系统的更新换代势在必行。用计算机控制方式取代继电器控制方式是保证和提高电梯运行可靠性和安全性的唯一途径。

2. 计算机控制

随着微电子技术的发展，CPU等芯片的性价比越来越高，功能更强。电梯的微机控制无论在整机产品方面，还是在在用电梯的改造方面均已得到越来越广泛的应用。

（1）计算机控制电梯主要表现在以下4个方面。

①信号处理及运行过程自动控制。由软件完成呼梯信号登记、定向、关门、启动、运行、截梯、换速、平层、指层、消号、开门等一系列控制功能，同时还可实现按时间或预定程序决定其运行方式（如上班程序、住宅梯自动返回上基站、办公楼客梯自动返回下基站准备应召服务等）。

②拖动系统的速度控制。计算机根据运行状态和控制要求选择在EPROM中所存储的不同速度给定曲线，并与速度反馈信号进行比较，通过运算采用数字调节，由程序控制电梯的启动、稳速运行、减速停车整个运行过程。最大限度地满足乘坐舒适性，提高其运行效率。

③梯群的管理、调度和控制。根据客流和各部电梯的运行状态，决定投入运行的电梯数量及电梯调配方式和运行程序，如实现分区运行等。

④电梯的运行监控和故障诊断。实时监控电梯各种运行状态，对电梯的故障和故障隐患发出警告和显示，并自动实施安全保护。

（2）电梯计算机控制的形式。

①单微机控制。通常仅是信号控制系统由计算机控制，呼梯信号登记、定向、换速、平层、开关门控制等由程序实现，如迅达电梯公司的MICONIC-B控制系统即是单微机控制。

②双微机控制。除信号控制采用计算机处理外，速度控制也由计算机进行数字调节。信号控制与速度控制分别采用两个CPU进行运算控制。

③三微机控制。除信号系统和调速系统由两个CPU控制外，还可用计算机对召唤指令的串行传输进行控制。例如三菱电梯公司的VVVF电梯具有完成控制与管理的CC-CPU （8085）、进行驱动控制的DR-CPU（8086）和实现召唤信号处理的ST-CPU（8085）3个中央处理器。

④多微机控制。除上述计算机控制外，还可使用微机对群梯调配进行控制；对呼梯信号采用串行传输，由CPU对各层呼梯指令进行处理。

（3）计算机控制的特点。

①采用计算机控制，用软件实现对电梯运行的自动控制，将大部分有触点的电气控制改为无触点程序控制，电梯可靠性大大提高。

②去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部电路简化。

③可实现各种复杂的控制，方便地增加或改变控制功能。

④可进行故障自动检测与报警显示，提高了电梯运行的安全性，并且便于检修。

⑤用于群控调配和管理，可提高电梯的运行效率。

3. PLC控制

PLC是一种用于自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。但它具有与普通计算机控制不同的特点。

（1）PLC控制与用微机控制一样，主要表现在以下几方面。

①信号处理及运行过程自动控制。

②梯群的控制、调度和管理。

③电梯的运行监控和故障诊断。

④新型PLC已具有PID运算、模拟量控制、位置控制等功能，拖动系统的速度控制处于研究开发阶段。

（2）PLC控制电梯的方式。

①通常以一台主机或再加扩展单元实现控制。

②当两台以上电梯并联运行或群控时，才使用两台以上的主机。

（3）PLC内部所使用的CPU。

①八位机。如三菱F系列为8039及8049，东芝EX系列为8051，立石C系列P型机为HD63、BO3XP，C200H为增强型八位机MC68BO9CP。

②十六位机。如8096、8086、μ68000、增强型十六位机V30MP70116等。

PLC与普通微机一样，以通用CPU作为字处理器，实现通道（字）的运算和数据存储，另外还有位处理器（布尔处理器）进行点（位）运算和控制。

（4）PLC控制电梯具有前述计算机控制的5个优点（在此不再赘述）。

（5）PLC还具有与普通计算机控制不同的明显特点。

①PLC在设计和制造上采取了许多抗干扰措施，输入/输出均有光电隔离，能在较恶劣的环境下工作。因而可靠性更高，适合于安全性要求较高的电梯控制。

② PLC将CPU、存储器、I/O接口等做成一体，使用方便，扩展容易。用户可根据控制要求直接进行电路设计和软件开发，设计、研制、安装周期短，便于现场调试，特别适用于在用电梯的技术改造。

③PLC使用梯形图和专用指令编程，沿用并发展了电气控制的概念和设计思想，对于熟悉电气控制的普通工程技术人员易于学习掌握，很适合于目前我国的国情。而研制计算机控制系统，要求技术人员较深入全面地掌握计算机软、硬件的结构和原理，这一点恰恰是当今我国电梯行业的一个弱项。

④ PLC系统的成本与I/O点数（即层站数）成正比，目前的价格比自己开发的同类计算机控制系统略高。为了减少PLC的I/O点数，降低成本，可采用矩阵或编码输入、译码输出等方法，但这样会使电梯的可靠性和性能受到影响。

综上所述，电梯PLC控制系统功能强、可靠性高、寿命长、噪声低、能耗小、维护保养方便。目前已有不少采用PLC控制的电梯产品，如首都电梯厂的PLCJT-90型PLC控制交流调速电梯、广州南方电梯厂的HT-A2W及HT2000-WAPM系列电梯、西安电梯厂的PLC/JXF交流双速电梯、上海三菱电梯公司与天津市津翔电梯厂生产的多种类型PLC控制电梯等。由于前述的特点，PLC控制更适合于在用电梯的技术改造和控制系统的更新换代。目前这项工作正在广泛深入地展开，PLC控制技术已成为电梯行业的一个热点。

1.1.2 电梯电气控制系统的组成与发展

电气控制系统是电梯的两大系统之一。电气控制系统由控制柜、操纵箱、顶层灯箱、召唤箱、限位装置、换速平层装置、轿顶检修箱等十几个部件，以及曳引电动机、制动器线圈、开关门电动机及开关门调速开关、极限开关等几十个分散安装在电梯井道内、外和各相关电梯部件中的电气部件构成。

电梯电气控制系统与机械系统相比，变化范围较大。当一台电梯的类别、额定载重量和额定运行速度确定后，机械系统各零部件就基本确定了，而电气控制系统则有较大的选择范围，必须根据电梯的安装使用地点及乘载对象进行认真选择，这样才能最大限度地发挥电梯的使用效益。

电气控制系统决定着电梯的性能、自动化程度和运行可靠性。随着科学技术的发展和新技术引进工作的进一步开展，电气控制系统更新换代的步伐也正在加快。在国产电梯中，在中间逻辑控制方面，已淘汰继电器控制，采用PLC和微机控制；在拖动方面，除速度v≤0.63m/s的低速梯仍有部分产品采用交流双速电动机变极调速拖动外，对于速度v≥1.0m/s的电梯，均采用交流调压调速和交流调频调压调速拖动系统。

新电气控制系统和拖动系统的出现，不但改善了电梯的性能，而且提高了电梯的运行可靠性，使我国的电梯工业提高到一个新的水平，基本实现了乘用安全、可靠、舒适的目标。