论文部分内容阅读
【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）.
【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）.