中心議題:

• 探討靜磁柵位移傳感器在電梯控製係統中的應用

解決方案:

• 采用先進先出隊列或隨機邏輯控製
• 采用PLC控製靜磁柵位移傳感器實現電梯平層控製

1 電梯控製簡介

電梯是現代建築內關係到人民生命財產安全的重要交通工具。如何提高電梯的運行效率、降低電梯能耗以及減少機械磨損、延長電梯的使用壽命，都是非常重要的研究課題。電梯是樓層用以固定提升的成套設備，具有安全可靠
、乘坐舒適
、停層準確、操作簡便、運輸效率高等特點。它由提升曳引係統、引導係統、安全裝置和電控係統組成。

目前電梯的控製普遍采用了兩種方式
，一是采用微機作為信號控製單元
，完成電梯信號的采集

、運行狀態和功能的設定，實現電梯的自動調度和集選運行功能，拖動控製則由變頻器來完成；第二種控製方式用可編程控製器（PLC）取(qu)代(dai)微(wei)機(ji)實(shi)現(xian)信(xin)號(hao)集(ji)選(xuan)控(kong)製(zhi)。從(cong)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)和(he)性(xing)能(neng)上(shang)來(lai)說(shuo)，這(zhe)兩(liang)種(zhong)方(fang)法(fa)並(bing)沒(mei)有(you)太(tai)大(da)的(de)區(qu)別(bie)。國(guo)內(nei)廠(chang)家(jia)大(da)多(duo)選(xuan)擇(ze)第(di)二(er)種(zhong)方(fang)式(shi)
，其(qi)原(yuan)因(yin)在(zai)於(yu)生(sheng)產(chan)規(gui)模(mo)較(jiao)小(xiao)
，自(zi)己(ji)設(she)計(ji)和(he)製(zhi)造(zao)微(wei)機(ji)控(kong)製(zhi)裝(zhuang)置(zhi)成(cheng)本(ben)較(jiao)高(gao)；而PLC可靠性高，程序設計方便靈活。本設計在用三菱 FX2係列PLC控製靜磁柵位移傳感器實現電梯平層控製。

靜磁柵位移傳感器在電梯控製係統中的作用為電梯平層控製的調整，電控係統是電梯的“中樞神經”
，其質量的好與壞直接影響電梯質量。客梯和醫用梯都講究乘坐舒適
，而舒適感與運行時間有關。要想乘坐舒適，就要延長加、減jian速su時shi間jian
，因yin而er使shi運yun行xing時shi間jian隨sui之zhi延yan長chang
，電dian梯ti運yun行xing效xiao率lv降jiang低di。所suo以yi，為wei了le使shi電dian梯ti具ju有you較jiao高gao的de運yun行xing效xiao率lv
，加jia減jian速su度du應ying該gai有you一yi個ge合he適shi的de限xian度du，而er且qie變bian化hua要yao平ping穩wen

，這zhe就jiu對dui電dian控kong係xi統tong提ti出chu了le如ru下xia要yao求qiu：

安全可靠
，排除故障方便，在滿足使用要求前提下，線路越簡單越好。
噪聲和振動小
，選擇元件要合理，電磁聲不能大，安裝零件的結構件要有足夠剛度，且有防鬆措施。
能適應頻繁起動、停止、調整及換向的工作要求，調速性能好
，工作方式易於轉換。加、減速和等速要平穩
，速度曲線平滑，到站前無微動。
能實現自動平層

，且平層必須準確。
能適應在較大範圍內變動地提升載荷
，能重載起動。
根據電梯運行的特點及以上要求，電梯的運行速度應當符合圖1所示曲線。平層誤差應符合表1規定。 2 靜磁柵位移傳感器簡介

靜磁柵位移傳感器由“靜磁柵源”和“靜磁柵尺”兩部分結合使用。“靜磁柵源”使用鋁合金壓封無源釹鐵硼磁柵組成磁柵編碼陣列；“靜磁柵尺”用yong內nei藏zang嵌qian入ru式shi微wei處chu理li器qi係xi統tong的de特te製zhi高gao強qiang度du鋁lv合he金jin管guan材cai封feng裝zhuang，使shi用yong開kai關guan型xing霍huo爾er傳chuan感gan器qi件jian組zu成cheng霍huo爾er編bian碼ma陣zhen列lie，鋁lv合he金jin管guan材cai外wai部bu使shi用yong防fang氧yang化hua鍍du塑su處chu理li。“靜磁柵源”沿“靜磁柵尺”軸線作無接觸（相對間隙寬容度和相對姿態寬容度達50mm）相對運動時
，由“靜磁柵尺”解(jie)析(xi)出(chu)數(shu)字(zi)化(hua)位(wei)移(yi)信(xin)息(xi)，直(zhi)接(jie)產(chan)生(sheng)高(gao)於(yu)毫(hao)米(mi)數(shu)量(liang)級(ji)的(de)位(wei)移(yi)量(liang)數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)。充(chong)分(fen)發(fa)掘(jue)嵌(qian)入(ru)式(shi)微(wei)處(chu)理(li)器(qi)的(de)資(zi)源(yuan)
，將(jiang)數(shu)據(ju)更(geng)新(xin)速(su)度(du)提(ti)高(gao)到(dao)毫(hao)秒(miao)數(shu)量(liang)級(ji)，以(yi)便(bian)能(neng)適(shi)應(ying)5m/S以下運動速度的位移響應。 3 產品綜合特點

使用壽命長:無接觸檢測位置及角度，避免了機械損傷，理論上無壽命極限;
抗惡劣環境:－40℃至＋100℃工作溫度範圍
，連續高粉塵、泥漿、水下及高撞擊、 強振動工作環境;
直接絕對型測量:直接指示位移毫米數或旋轉角度數，無需換算，不怕掉電，任意定位控製;
量程極長

，分辨率適中:260毫米-2000米長度量程，分辨率0.2mm-1mm;
極豐富的數據接口:4-20mA、1-5V等模擬量輸出，各類串並行數據接口以及 PROFIBUS等各種現場總線;
安裝維護方便:在保持適度間隙的條件下,無約束安裝運行。
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4 PLC控製靜磁柵位移傳感器實現電梯平層控製

要使電梯到達平層區域後能自動平層，必須有一套自動控製係統，即電梯的自動控製裝置。該裝置的控製部分是靜磁柵位移傳感器，以30層電梯為例
，安裝圖如下圖所示。
上圖所示轎廂處於地下層上麵的第一層
，靜磁柵源安裝於電梯井道和室外層平行，每層一個，靜磁柵尺安裝於轎廂上，長度為1.2米
，地下層安裝兩個靜磁柵源，用於檢測轎廂是否到底位和運動方向。

由於電梯的運行是根據樓層和轎廂的呼叫信號、行(xing)程(cheng)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)控(kong)製(zhi)，而(er)樓(lou)層(ceng)和(he)轎(jiao)廂(xiang)的(de)呼(hu)叫(jiao)是(shi)隨(sui)機(ji)的(de)，因(yin)此(ci)
，係(xi)統(tong)控(kong)製(zhi)采(cai)用(yong)隨(sui)機(ji)邏(luo)輯(ji)控(kong)製(zhi)。即(ji)在(zai)以(yi)順(shun)序(xu)邏(luo)輯(ji)控(kong)製(zhi)實(shi)現(xian)電(dian)梯(ti)的(de)基(ji)本(ben)控(kong)製(zhi)要(yao)求(qiu)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)，根(gen)據(ju)隨(sui)機(ji)的(de)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)，以(yi)及(ji)電(dian)梯(ti)的(de)相(xiang)應(ying)狀(zhuang)態(tai)適(shi)時(shi)的(de)控(kong)製(zhi)電(dian)梯(ti)的(de)運(yun)行(xing)。另(ling)外(wai)，轎(jiao)廂(xiang)的(de)位(wei)置(zhi)是(shi)由(you)靜(jing)磁(ci)柵(zha)位(wei)移(yi)傳(chuan)感(gan)器(qi)確(que)定(ding)
，並(bing)送(song) PLC的計數器來進行控製。同時，每層樓設置一個靜磁柵源用於檢測係統的樓層信號。

a. 當電梯定向上行時
，靜磁柵尺上行方向檢測到靜磁柵源，抱閘打開，電梯上行。當轎廂碰到上強迫換速開關時，PLC內部鎖存繼電器得電吸合，定時器Tim10

、Tim11開kai始shi定ding時shi，其qi定ding時shi的de時shi間jian長chang短duan可ke視shi端duan站zhan層ceng距ju和he梯ti速su設she定ding。上shang強qiang迫po換huan速su開kai關guan動dong作zuo後hou
，電dian梯ti由you快kuai車che運yun行xing轉zhuan為wei慢man車che運yun行xing，正zheng常chang情qing況kuang下xia，上shang行xing平ping層ceng時shi電dian梯ti應ying停ting車che。如ru果guo轎jiao廂xiang未wei停ting而er繼ji續xu上shang行xing，當dangTim10設she定ding值zhi減jian到dao零ling時shi，其qi常chang閉bi點dian斷duan開kai
，慢man車che接jie觸chu器qi和he上shang行xing接jie觸chu器qi失shi電dian，電dian梯ti停ting止zhi運yun行xing。在zai驕jiao廂xiang碰peng到dao上shang強qiang迫po換huan速su開kai關guan後hou，由you於yu某mou些xie原yuan因yin電dian梯ti未wei能neng轉zhuan為wei慢man車che運yun行xing，及ji快kuai車che運yun行xing接jie觸chu器qi未wei能neng釋shi放fang，當dangTim11　設she定ding值zhi減jian到dao零ling時shi，其qi常chang閉bi點dian斷duan開kai，快kuai車che運yun行xing接jie觸chu器qi和he上shang行xing接jie觸chu器qi均jun失shi電dian
，電dian梯ti停ting止zhi運yun行xing。因yin此ci，不bu管guan是shi慢man車che運yun行xing還hai是shi快kuai車che運yun行xing
，隻zhi要yao上shang強qiang迫po換huan速su開kai關guan發fa出chu信xin號hao

，不bu論lun端duan站zhan其qi他ta保bao護hu開kai關guan是shi否fou動dong作zuo，借jie助zhuTim10和Tim11均能使電梯停止運行，從而使電梯端站保護更加可靠。

b. 當電梯需要下行，隻要有了選梯指令
，下行方向繼電器得電其常開點閉合

，鎖存繼電器被複位
，Tim10和Tim11均失電
，其常閉點閉合為電梯正常下行做好了準備。下端站的保護原理與上端站保護類似不再重複。

c. 樓層計數采用相對計數方式。運行前通過自學習方式，測出相應樓層高度脈衝數
，對應30層電梯分別存入30個內存單元DM06～DM21。樓層計數器（CNT46）為一雙向計數器
，當到達各層的樓層計數點時，根據運行方向進行加1或減1計數。運行中，高速計數器累計值實時與樓層計數點對應的脈衝數進行比較
，相等時發出樓層計數信號
，上行加1，下行減1。為防止計數器在計數脈衝高電平期間重複計數，采用樓層計數信號上沿觸發樓層計數。

d. 當(dang)高(gao)速(su)計(ji)數(shu)器(qi)值(zhi)與(yu)快(kuai)速(su)換(huan)速(su)點(dian)對(dui)應(ying)的(de)脈(mai)衝(chong)數(shu)相(xiang)等(deng)時(shi)，若(ruo)電(dian)梯(ti)處(chu)於(yu)快(kuai)速(su)運(yun)行(xing)且(qie)本(ben)層(ceng)有(you)選(xuan)層(ceng)信(xin)號(hao)，發(fa)快(kuai)速(su)換(huan)速(su)信(xin)號(hao)。若(ruo)電(dian)梯(ti)中(zhong)速(su)運(yun)行(xing)或(huo)雖(sui)快(kuai)速(su)運(yun)行(xing)但(dan)本(ben)層(ceng)無(wu)選(xuan)層(ceng)信(xin)號(hao)，則(ze)不(bu)發(fa)換(huan)速(su)信(xin)號(hao)。

e. 門區信號；當高速計數器CNT47數值在門區所對應脈衝數範圍內時，發門區信號。　

5 軟件設計特點

根據電梯所處的位置和運行方向，在編程中
，采用了四個優先級隊列，即上行優先級隊列、上行次優先級隊列、下行優先級隊列、下(xia)行(xing)次(ci)優(you)先(xian)級(ji)隊(dui)列(lie)。其(qi)中(zhong)，上(shang)行(xing)優(you)先(xian)級(ji)隊(dui)列(lie)為(wei)電(dian)梯(ti)向(xiang)上(shang)運(yun)行(xing)時(shi)，在(zai)電(dian)梯(ti)所(suo)處(chu)位(wei)置(zhi)以(yi)上(shang)樓(lou)層(ceng)所(suo)發(fa)出(chu)的(de)向(xiang)上(shang)運(yun)行(xing)的(de)呼(hu)叫(jiao)信(xin)號(hao)，該(gai)呼(hu)叫(jiao)信(xin)號(hao)所(suo)對(dui)應(ying)的(de)樓(lou)層(ceng)靜(jing)磁(ci)柵(zha)源(yuan)存(cun)放(fang)的(de)寄(ji)存(cun)器(qi)所(suo)構(gou)成(cheng)的(de)陣(zhen)列(lie)。上(shang)行(xing)次(ci)優(you)先(xian)級(ji)隊(dui)列(lie)為(wei)電(dian)梯(ti)向(xiang)上(shang)運(yun)行(xing)時(shi)，在(zai)電(dian)梯(ti)所(suo)處(chu)位(wei)置(zhi)以(yi)下(xia)樓(lou)層(ceng)所(suo)發(fa)出(chu)的(de)向(xiang)上(shang)運(yun)行(xing)的(de)呼(hu)叫(jiao)信(xin)號(hao)，該(gai)呼(hu)叫(jiao)信(xin)號(hao)所(suo)對(dui)應(ying)的(de)樓(lou)層(ceng)靜(jing)磁(ci)柵(zha)源(yuan)存(cun)放(fang)的(de)寄(ji)存(cun)器(qi)所(suo)構(gou)成(cheng)的(de)隊(dui)列(lie)。控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)在(zai)電(dian)梯(ti)運(yun)行(xing)中(zhong)實(shi)時(shi)排(pai)列(lie)的(de)四(si)個(ge)優(you)先(xian)級(ji)陳(chen)列(lie)
，為(wei)實(shi)現(xian)隨(sui)機(ji)邏(luo)輯(ji)控(kong)製(zhi)提(ti)供(gong)了(le)基(ji)礎(chu)。

采用先進先出隊列
，根據電梯的運行方向，將同向的優先級隊列中的非零單元（有呼叫時此單元為七零單元

，無呼叫時則此單元為零）送入寄存器隊列（先進先出隊列FIFO），利用先進先出讀出指令SFRDP指令，將FIFO第一個單元中的數據送入比較寄存器。

采用隨機邏輯控製，當電梯以某一運行方向接近某樓層的減速位置時，判別該樓層是否有同向的呼叫信號（上行呼叫標誌寄存器、下行呼叫標誌寄存器、有呼叫請求時
，相應寄存器為l
，否則為0）

，如有

，將相應的寄存器的脈衝數與比較寄存器進行比較
，如相同，則在該樓層減速停車：ruguobuxiangtong，zejianggaijicunqishujusongrubijiaojicunqi，bingjiangyuanbijiaojicunqishujubaocun，zhixinggailoucengdejiansutingche。gaidongzuowanbihou，jiangbeibaocundeshujuzhongxinsongrubijiaojicunqi，yishixiansuijiluojikongzhi。

6 結束語

采用三菱FX2係列PLC控製靜磁柵位移傳感器實現電梯平層控製。可實現電梯控製的智能化，電梯運行舒適感好

，啟動、減速、平層的舒適感不因轎廂負載的變化而變化
，取得了令人滿意的效果。