电梯自动控制系统设计论文

电梯自动控制系统设计论文 篇1：

论自动控制原理在电梯控制中的应用

【摘 要】随着自动控制的快速发展，自动控制原理在电梯控制中越来越广泛。笔者结合多年的工作经验，首先简要介绍电梯的运行原理，然后从电梯控制系统的可靠性和抗干扰两个方面详细探讨了自动控制原理在电梯控制中的应用。希望能为研究电梯控制方面的技术人员提供有价值的参考。

【关键词】自动控制原理；电梯控制；应用

0.引言

随着我国建筑事业的快速发展，电梯在高层建筑中的应用越来越广泛，人们对电梯的可靠性与安全性的要求也越来越高。但是，在电梯运行的过程中，会存在很多方面的干扰源，对电梯的稳定运行产生干扰作用，甚至会导致电梯出现故障，造成无可挽回的损失。为此，在电梯控制系统的设计过程中，应当加强可靠性方面的设计，增强电梯系统的可靠性、稳定性与安全性，避免使其受到其他干扰因素的影响。

1.电梯的运行原理

电梯载客的运行原理是通过按钮发出电梯信号，在顶层和底层，只有一个电梯呼叫按钮，顶层为下行呼叫电梯，底层为上行呼叫电梯，在中间楼层则有下行呼叫电梯和上行呼叫电梯两个呼叫按钮。电梯箱内的乘客通过选择对应的楼层，定为内部信号，进行按钮。在启动电梯前，各个大厅门和电梯门必须是关闭状态，轿箱内的关闭按钮完成关门指令。在两个楼层中间设置有减速控制输入信號和加速控制输入信号，当有乘客选择在下一层停电梯时，电梯执行减速程序；当没有乘客在该楼层选择停电梯，则执行越层程序，不减速直接穿越该楼层。运行状态的电梯，当大厅有呼叫电梯信号时，会顺向停车，返程停车。电梯完成底层和顶层的呼叫电梯请求后，在到达顶层或底层时，运行的方向会自动改变。在电梯运行过程中，当呼叫电梯信号并存的情况下，先执行原来的方向，运行过程中输出电梯所在楼层位置和运行方向。当有紧急故障时，会自动停车，转入固定处理模式。

2.自动控制原理在提高电梯控制系统可靠性方面的应用

2.1提高电梯控制系统的MTBF

在电梯控制系统中，系统设计越简单，那么它的可靠性与稳定性也就越高。因此，可以考虑在电梯系统中采用集散控制的方法，有效地将整个系统进行分解与划分，使整个系统划分为若干个小单元，每个单元中都保持相对简单的设计，这样就会提升整个系统的可靠性。但是，在运用这种设计理念的过程中应注意，要使各个单元相对独立，某个环节发生故障不会对其他的单元造成影响，从而确保系统的稳定性与可靠性。这就是一种分散控制的设计理念，在外在的表现上体现为整体结构的相对分散。同时，这种设计也会对控制系统、供电系统、干扰源、负荷等因素造成影响，使其也随之分散，这样便于从整体上控制整个系统， 将故障损失降到最低， 使系统的MTBF 得到相应提高。

比如，对于传统的控制系统来说，很多系统在结构上表现为一种主从结构，使整个系统形成了一个网络，也就是电梯通讯中的BITBUS，通过主控制系统发布命令，其他的子系统根据命令做出响应。但是，这种系统有很大的潜在风险，一旦系统中某个环节出现问题，可能会导致整个系统出现故障，影响控制系统的正常运转。但是，利用CANBUS 主线技术将有效解决这一问题，它可以使系统表现为一种多主形式，某个环节产生问题不会对其他环节造成影响，可以形成一种稳定的容错系统，实现了各系统之间信息的无障碍传递，在控制上更为方便、快捷、有效。另外，系统还可以运用CAN 进行检测，及时发现系统中存在的问题，并采取积极有效的措施予以控制，切断故障节点与其他环节的连接，避免对其他环节造成影响，是一种行之有效的可靠性设计方案。

2.2降低系统各环节的MTTR

对于相对复杂的电梯系统来说，在控制系统设计上应当将整个系统划分为若干模块，分模块、分层次地进行操作和控制，这样就可以提供控制的便捷性与有效性，降低了控制的难度。这种设计理念也有利于故障的排除，可以及时找出问题的症结所在，使MTTR 得到有效的控制，提高故障修复的效率。另外，还可以在设计环节中加强对故障排除的设计，以达到实时监测、及时排除故障的目的，使故障节点与其他部分隔离开来，并采取有效的修复措施对其进行修复，及时、快速、有效地修复各种系统故障，并将相关信息通过控制面板显示出来，一旦故障无法排除，可以采取进一步的控制措施。

2.3容错设计

在整个系统运行的过程中，故障发生的几率总是有的，很多隐患无法从根本上消除。在系统中进行容错设计，就是避免故障发生时对其他环节造成影响，将故障损失降到最低。因此，我们需要提升整个系统的容错能力，在系统中增设必要的冗余单元，一旦发生故障时可以代替故障单元维持系统的正常运行，直至故障被排除，再对各单元的工作状态进行恢复。在这种设计理念之下，CANBUS 这种系统可以发挥很大的优势，它可以降低设计的难度，使容错设计在实践层面得到简化，只要子系统中实现了容错设计，整个系统的容错设计也就完成了。另外，还可以对重点环节和重点部位进行有效控制，如操纵箱等部位，提高容错设计方法的可行性与可操作性。

2.4控制系统的诊断技术

利用这种技术，可以对系统中的各环节、各节点进行检测，及时发现各种故障恶化问题，并能够确定故障发生的确切部位，为有效解决系统故障打下基础。

3.自动控制原理在控制系统抗干扰方面的应用

3.1控制系统硬件干扰的控制措施

对于电梯控制系统来说，硬件干扰主要来源于系统运行的外部环境和设备因素。在系统运行的过程中，很多潜在的干扰源会对其造成负面影响，使整个系统的正常运行被打乱，甚至使电梯失去控制，造成意外事故的发生，降低系统的可靠性与安全性。一般说来，干扰总是通过脉冲的形式对系统造成影响，一旦这些脉冲进入到系统中，将会导致系统出现问题和故障。对此，必须采取有效的控制措施，防止硬件干扰。对于串模干扰，可以利用双绞线作为信号传输的引线，不但可以节省成本，也可以有效降低干扰对系统造成的影响，消除系统中存在的电磁感应。此外，还可以利用低通滤波器对干扰进行控制，避免电源高次谐波对系统造成干扰。

3.2控制系统软件干扰的控制措施

对于电梯控制系统来说，除了硬件设备之外，系统软件也会发生一定的影响作用，也需要在设计阶段重点关注。对于软件系统来说，需要通过设置相关的程序，使设备能够实现自检，及时发现硬件系统中存在的故障，并采取及时有效的控制措施，根据故障因素的不同进行示警。在操作指令上，也要进行冗余设计，尽量使用单字节的指令，尤其要在关键的环节进行单字节指令的设计，或者将这种指令重复输入，这样就是一种冗余指令，能够有效提升相关设备的工作效率，避免发生系统故障。此外，还可以运用先进的技术手段，如信号抗干扰技术、WATCHDOG 技术、软件陷阱技术等，提高软件运行的可靠性，从而使整个系统的可靠性得到保障。

4.结语

综上所述，做好电梯控制系统的可靠性设计是确保电梯系统正常运行的前提，也是防止系统受到干扰的重要措施，可以避免故障的发生，确保电梯控制系统的可靠性。为此，应加强对控制系统可靠性的研究，利用提高MTBF、降低MTTR、容错设计和诊断技术，及时发现控制系统中存在的问题，并采取切实有效的控制措施，避免干扰源对控制系统的影响，将控制系统的设计方案进行优化，增强电梯控制系统的可靠性。

【参考文献】

[1]郭雷岗，扈艳刚，李昭静.基于单片机的模拟电梯控制系[J].福建电脑，2012（9）：101-102.

[2]曾悦.电梯自动控制系统的分析及其设计[J].科技风，2011（06）.

[3]孙后环.电梯控制系统的可靠性设计[J].南京建筑工程学院学报，2001（01）.

作者：陈又煜

电梯自动控制系统设计论文 篇2：

以学生为中心的教学理念在教学中的应用

[摘要]课题组分析了自动控制系统工程设计课程的特点，根据课程培养目标，合理设置教学内容，并制订了以学生为中心的教学新措施：为了提高学生的工程实践能力，以学生为中心，转变教学思路，采用专题化教学、翻转课堂教学提高学生的积极性，发挥学生的主观能动性;基于CDIO模式进行项目设计，培养学生的工程思维;进行高效的实践教学;基于在线问卷调查，及时反馈学生知识掌握情况;校企合作共建实验室。以上措施，提高了学生的工程实践能力。

[关键词]工程实践;专题化教学;翻转课堂;CDIO;问卷调查

随着社会以及教育的不断发展，随着新时代大学生所处环境、所接受教育的不同，社会需求对高校以及高校的教学方法都提出了新的挑战。教学正在逐步地由教师主导型向以学生为主体的方式转变，教师的教学观念也随着悄然地发生改变。计算机的普遍应用、网络的发达、学生获取知识途径的增多，都对传统的教学方式产生了影响，教师应该从传统的填鸭式知识灌输者向引导型方向转变，引导学生学习的方向、正确的价值观、学习的兴趣、培养综合能力的方法等。笔者教授自动化专业学生自动控制系统工程设计课程，结合课程以及学生特点，在以学生为中心的教学理念指导下，开展了教学方法改革的探索与实施。

一、课程性质

自动控制系统工程设计是自动化专业高年级学生的一门专业课，主要任务是培养学生将自动控制专业的相关理论技术知识综合应用，解决实际工程问题的能力。该门课程的典型特点是：很多知识点学生以前都有学习过，关键是聚点成线、综合应用。因此，在实际授课过程中笔者采用了引导式教学，引导学生如何利用图书馆、网络资源自己提出问题、分析问题、解决问题。课程的重点是培养学生的工程思维能力。工程思维能力是工程实践能力提高的根本原因，只有具备了成熟的工程思维能力，有了成熟工程设计指导思想，才可以较好地进行工程实践。

工程思维能力与学术思维能力是有所不同的，图1是二者之间的对比图，图1（a）是从工程思维的角度考虑解决问题的方式，从图中可以看出工程思维解决问题侧重点在于工程目标以及工程上的可实施性，最终需要进行实际的检验使用，在这个过程中还要涉及复杂的工程技术问题，涉及的知识领域比较宽泛，同时涉及工程管理、财务预算、市场分析，等等。

二、课程内容

自动控制系统工程设计涉及的知识领域比较宽泛，除了自动控制领域的相关知识，还涉及工程管理、财务预算、市场分析，等等。因此，对教学内容的设置是课程组教师一个很大的考验。目前，很难找到一本涵括以上知识的教材，并通过不断优化、实践合理设置教学内容，既做到全面又做到深入浅出，以培养学生基本的工程思维能力。然而目前新毕业的学生又在以下工程能力方面有明显缺失：工商业方式方法、管理能力、项目管理方法、质量管理方法、沟通能力、市场原则知识、道德和职业感等。针对以上内容的缺失，笔者为自动控制系统工程设计课程进行了内容设置，如表1所示。

三、教学方法改革策略

（一）“专题化”教学

根据课程以及知识的特点，理论教学环节主要采用“专题化”教学方法，根据课程教学大纲的培养目标，将每个知识模块设计成专题，并将专题问题化，按照“是什么”“为什么”“解决什么问题”的方式展开。该教学方法侧重于引导，能发挥学生的主观能动性。“执行机构”是自动控制系統工程设计中的一个，下面以“执行机构”为例具体说明专题化教学应如何展开，如表2所示。

（二）基于翻转课堂理念的教学

翻转课堂教学法能够调动学生的积极性，充分发挥学生的主观能动性。该门课程是自动化专业高年级学生的专业课，其中很多知识点学生在以前都或多或少地接触过，因此尤其适合使用翻转课堂教学法。

实例：“电梯逻辑控制系统设计”一课。教师课堂上进行简单的讲解，然后出题目让学生按照以前讲过的工程设计的步骤内容进行设计。

题目要求：设计某电梯控制系统。已知：电梯有10层，额定载重1500kg，轿厢自重1000kg，需要电梯运行速度2m/s。（设计内容包括：电力拖动系统、电气控制系统）

要求4人一组，以组为单位来完成，时间是1周。学生利用课下时间来设计完成。完成后每组要在课上进行讲解，如图2所示。学生讲解完后，再通过教师点评、学生问学生、学生问教师三种形式的讨论，加深对系统设计的理解。

（三）基于CDIO的生命周期模型设计控制系统

在课程的最后布置一份大作业，要求学生按照工程设计的思路设计控制系统，但是由于真实的工程设计涉及内容太多，所以要求学生按照“构思一设计一实施一运行”的方式（即CDIO模式）设计控制系统。CDIO模式基本包含了实际工程设计中应该涵括的所有理念。表3是按照CDIO模式设计的控制系统的生命周期模型，但并不是严格按照顺序列出的设计内容，因为很多产品或者系统的设计都是螺旋式开发的，需要很多任务进行大量的迭代，图2所示的这些工作则都必须进行。图2是学生讲解自己按照CDIO模式设计的控制系统。

（四）将MATLAB应用于课堂分析

在进行某些控制理论的讲解时，为了更加形象理解参数的变化对于系统的影响，将MATLAB直接应用于课堂教学，采用现场演示的方式，进行系统分析。

实例：在研究控制系统工程设计中扰动通道和前向通道的时间常数、放大倍数以及延迟时间对控制系统的影响时，设计了如图3所示的仿真模型。在改变Kf、Tf、Tf、Ko、To以及π。的值后就可以通过输出曲线观察时间常数、放大倍数以及延迟时间对控制系统的影响。例如图4就是Tf对输出的影响情况。

（五）考核方式和实践环节

科学设计考核内容，考核内容要能够体现课程培养目标的相关要求，并且能够反映不同学生的学习情况。题型既要有评价学生较低层次知识记忆、一般理解能力的填空、选择、简答等题型，又要有评价较高层次理解力、归纳总结和综合应用能力的分析、设计题型。期末试卷中，尽量以能力考核为主，弱化纯记忆性的内容，分析、设计型题目占总分的70%以上。未来计划采取开卷考试的形式，考试内容为按照工程设计思路设计指定的控制系统。

实践环节主要是依据实验室现有的电梯系统、过程控制系统、伺服控制系统、变频控制系统开展实验教学，学生自己设计整个控制系统、编制程序、调试、设计上位机监控系统，并结合理论课内容进行相互验证。如图5所示，学生在进行实验，并且要将自己设计的内容进行讲解。

（六）校企合作

校企合作共建实验室，提高学生的工程能力。根据行业特点和企业需求，将民航特色的装置、系统引入实验室，并根据行业、企业的需求结合课程设置相关的实验内容，让学生在校园内就可以近距离接触行业、了解行业，使教学做到有的放矢。我校与广州白云空港设备技术发展有限公司共建机场地面设备校企合作实验室，充分利用企业的设备优势、生产条件和成熟的研发技术为学生提供良好的实验条件以及校外实训基地。图6是学生到企业实践以及企业赠送的实验设备。

（七）教学反馈

以学校“三回路”质量监控体系为基础，健全课程质量监控机制。除此以外借助问卷星对学生每章结束后的学习情况进行调查，如图7所示。通过调查可以实现两个目的：一是让学生了解自己对该章知识的掌握情况，有哪些不足的地方需要加强;二是让任课教师掌握学生的总体情况。

综上，整个自动控制系统工程设计的总体教学思路如图8所示。

四、总结

通过近两年的教学改革实践，学生对该门课程的兴趣明显增大，教学效果也有了很大的提升，尤其是在分组讲解上，学生表现出了浓厚的兴趣，基本每年都有2～3组学生表现很优秀。总之，教学方法多种多样，但核心都是以学生为中心，目的在于充分调动学生的积极性，培养学生主动发现问题、解决问题的能力。

作者：李宗帅 王修岩

电梯自动控制系统设计论文 篇3：

PLC应用技术在电梯自动控制系统中的有效应用

摘  要：在当前我国房地产行业的发展与建设过程中，由于人们对于房屋建筑的需求量不断增加，以及人们对于房屋的入住体验也在不断的提升，当前建筑人员对于建筑物中电梯的设计方案看得非常重要。特别是在当前的商业写字楼、高层住宅楼、酒店宾馆等各类大型建筑物中，电梯的应用依然成为的必需。在此，研究工作的开展将结合PLC技术的应用，对电梯自动控制系统展开深入的分析与论述，借此讨论当前电梯自动控制系统的应用问题，并融合PLC技术的支撑提出相应的问题解决方案。

关键词：PLC技术;电梯;自动控制;问题分析;策略研究

电梯在为人们带来生活便利的同时，也促进PLC技术的发展与应用空间，实现了PLC技术对自动控制系统的有效保障与服务。在这一背景下，技术人员需要对电梯的运行结构、电梯的设计原理、电梯自动控制的方法、电梯硬件设备的质量、电梯控制系统以及电梯运行稳定性与安全性的保障展开全面的研究。通过该方法的应用，能够全面促进PLC技术在电梯自动控制系统中的应用效率和应用质量，且能够有效发挥出PLC技术的实用性价值与功能。

一、了解运行结构规律，为后续设计奠定基础

若想对电梯自动控制系统进行有效的设计与技术开发，就需要结合电梯的自动控制系统运行结构和运行规律展开深入的研究。在这一背景下，还需要结合PLC技术的应用对其展开融合性的分析与考证。在此，能够有效判断得出如何在正确的方法与正确的模式下构建符合电梯自动控制运行规律与运行模式的PLC技术支撑与保障措施。这样，能够有效保证电梯自动化控制系统正常运行与稳定工作。

例如：在應用PLC技术对电梯自动控制系统进行技术开发与应用的时候，需要结合PLC技术的可编程控制器对其展开数据的判断与研究。在这一方法的应用中，能够对电梯的自动控制方法与自动化控制结构做出深入的解读，且能够对电梯自动控制计算机、无线通信渠道等做出相应的特点明确与优势撷取。这样，未来的电梯自动化控制便会建立在RUN以及STOP的运行模式下获取稳定的工作环境和良好的工作状态。此外，还需要借助PLC技术的应用对电梯的运行方式进行计算机扫描工作的开展，这样可以对电梯的运行结构做事实掌握与控制，该方法能够确保电梯的运行安全性和稳定性，同时能够提升电梯无线通信的数据传输能力和系统自我诊断以及自我修复能力。

二、关注硬件设计步骤，为设备质量做好担保

对电梯自动控制硬件设备的质量提升与发展能够促进电梯的整体运行效率，保障电梯的运行安全性和可靠性。在这一背景下，技术人员需要结合电梯的自动控制硬件设计步骤对其质量进行有效的监控与管理，并且要建立起担保机制与问责机制，以此实现技术人员对该项工作的关心程度。同时，还需要融合PLC技术的应用为其提供服务和支撑，确保电梯的质量更优。

例如：首先需要对电梯的计算机信号控制模块进行PLC技术的应用，借此提升计算机信号控制模块的应用效能。主要体现出来的特征有以下两个方面，第一是能够在PLC技术的应用中确保电梯计算机信号控制的流畅度与指令执行效率提升;第二是可以保证电梯在轨道运动过程中基于PLC技术的应用实现对变频器工作效能稳定性的保障。其次需要对PLC控制系统进行自动化控制效能的提升，通过对电梯自动控制单元的型号控制和轨道运行系统设计，完成电梯核心控制单元的构建，并对电梯操作盘、电梯呼梯盘以及单体井道设备等各个部位进行信号传输与控制系统的构建。这样能保证整个硬件自动控制设施体系的正常工作与高效运行。

三、研究系统设计方法，为运行稳定提供支撑

对电梯硬件设备的全面关注能够确保电梯运行的稳定性和可靠性提升，保证电梯在发生安全隐患之前便基于PLC技术的应用将之完全排除。在对电梯的自动控制系统做设计的时候，需要结合电梯的稳定性对其展开研究。在此，研究将以一则案例作为分析，借此来推论电梯的自动控制系统设计具体方法。

例如：加入一组电梯的设计基础是建立在一栋4层的楼宇中，电梯为4站。采用的电梯信号为日本三菱重工品牌。在此，对PLC技术进行应用，需要确保电梯自动控制系统的输入点和输出点分别为36个。只有这样，才能确保PLC技术的主控制器正常运行。此外，还需要结合电梯自动控制系统对其进行PLC技术的应用，通过PLC技术“协管”的方式，或者PLC技术强制管理的方式等，确保电梯运行轨迹能够按照既定的责任图和轨道图完成。这样才能保证电梯长期的、稳定的运行。

四、总结

综上所述，在电梯自动控制系统的设计与应用过程中，将PLC技术融入到其中，能够有效的提升电梯运行的稳定性和安全性，且能够保证电梯在运行过程中基于PLC技术的辅助实现自动控制能力的提升。在这一背景下，电梯自动控制系统在PLC技术的应用各种得到了显著的提升与发展，实现了技术上的突破与电梯自动控制系统主流设计意识的应用。

参考文献

[1]  肖青.基于最小候梯时间调度原则的电梯群控技术研究[J].武汉职业技术学院学报，2017，16（05）：106-109.

[2]  陈林，陈德余.浅析基于变频技术的电梯PLC控制系统设计[J].中国设备工程，2017（12）：72-73.

作者：王法轩