PLC 在电梯变频调速控制系统中的应用.docx
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PLC在电梯变频调速控制系统中的应用
PLC在电梯变频调速控制系统中的应用
专业：
电气工程及其自动化姓名：
XXX指导教师：
XXX
摘要传统继电器控制的电梯控制线路复杂、体积大、故障率高、难于维护,将PLC应用于电梯控制,克服了上述缺点,并增强控制系统的可靠性。
本设计用PLC、变频器改造原有的控制系统,应用变频器完成电梯拖动控制,采用PLC作为信号控制单元,完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定,实现电梯的自动调度和集选运行功能,并介绍了交流变频调速电梯的工作过程、PLC控制系统的硬件和软件,着重分析了位置检测及其控制。
关键词PLC，变频器，电梯，控制系统，中断
ABSTRACT
TheapplicationofPLCinelevator’scontrolsystemovercomestheshortagesofmorecomplicatedcircuit,biggervolume,higherfailurerateanddifficultmaintenanceofthecontrolcircuitcontrolledbytheelectricrelay,andmakesthesystemreliabilitystrengthened.ThispaperintroducestheworkingprocessofAlternatingCurrentFrequencyConverterElevator,thehardwareandthesoftwareofPLCcontrollingsystem.Itstressesonthepositionmeasuringandcontrolling.
Keywords:
PLC，Inverters，Elevator;，Controlsystem，Interruption
1.绪论
随着我国经济的不断发展,房地产行业也进入了发展的新阶段,高层建筑不断增多,作为高层建筑中垂直运行的交通工具,电梯与人们的日常生活联系密切。
目前在电梯中所应用的控制方式是交流双速或可控硅调压调速,逻辑部件常用继电器、选层器实现。
随着使用时间的推移,电梯系统机械部分性能良好,但逻辑部件由于磨损和氧化,会造成接触不良,甚至会出现 底、乱层等故障,这不利于电梯的安全运行和维修。
本设计用PLC、变频器改造原有的控制系统,应用变频器完成电梯拖动控制,采用PLC作为信号控制单元,完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定,实现电梯的自动调度和集选运行功能。
2.电梯驱动系统
电力驱动的电梯系统,对电梯的起动、加速、制动减速、稳速运行起着决定性作用。
驱动系统的好坏直接影响电梯的起动、加减速、制动、平层、乘座的舒适感等指标。
随着电器电子元件的快速发展,使得变频变压技术逐步成熟,因此使用变频变压（VVVF）调速系统控制的电梯已投入使用。
自变频变压控制的电梯问世以来,此系统驱动的电梯,达到越来越高额定速度,调速性能都已接近或达到直流电动机驱动电梯的水平,并具有驱动控制设备重量轻、体积小、节省能源、效率高等优点,成为目前广泛应用的电梯驱动系统。
3.电梯控制系统
控制系统主要由变频器、PLC及旋转编码器构成。
可编程控制器（PLC）采集、运算各种信号的逻辑关系,从而向变频器发出起、停等信号,同时变频器也将工作状态信号反馈给PLC,形成双向联络关系,构成系统的核心。
变频器实现电机的调速,实现精确控制和平稳操作,并使电动机达到理想输出。
为满足电梯要求,变频器通过旋转编码器和PG卡,实现速度检测,并反馈形成闭环系统。
旋转编码器输出甲、乙两相脉冲,根据甲、乙脉冲的相序,判断电动机转动的方向,并可根据甲、乙脉冲的频率,从而测得电动机的转速。
旋转编码器将此脉冲输出,传送给PG卡,PG卡再将此反馈信号,传送给变频器内部,以便实现运算调节。
3.1硬件系统组成
控制系统包括信号采集和PLC控制两部分,主要由变频器、可编程控制器、旋转编码器和位移控制电路构成。
3.1.1VS2616G5变频器
变频器闭环工作,即给所使用的电机装置设速度检出器（PG）,将实际转速反馈给控制装置进行控制的。
对于电梯,要求调速精度比较高,即使负载变动也要求在近于给定速度下运转的场合,故采用具有PG反馈功能的变频器。
VS2616G5变频器,在使用矢量控制的时候,能自动设定电动机参数。
由于可以进行矢量控制运行,因此从专用电动机到通用电动机,都可发挥最大限度的作用。
3.1.2可编程控制器（PLC）
可编程控制器简称PLC,是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。
它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点,已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。
PLC采用三菱FX2N264MR型机,考虑输入输出点的要求,还增加了FX28EYT、FX216EYR、FX28EYR三个扩展模块和FX2240AW双绞线通信适配器,用于系统串行通信。
3.1.3旋转编码器（PG）
PG的选择要根据电梯平层精度要求,运行速度为0.5m/s调速电梯的平层精度为±15mm以内。
而平层精度与PLC的输入脉冲数有关,此来自于脉冲监视输出。
同时与钢丝的松紧度、平层干簧管的位移有关,此为机械因素。
为了保证输入脉冲的正确性,考虑可编程控制器频率,设定PG脉冲监视输出分频比功能码为16。
以0.5mm误差计算,为尽可能在PG参数上来保证平层的精度。
根据PG解析度的分类,选用解析度为600的旋转编码器。
本文采用增量式圆光栅编码器,它将测得的转速脉冲反馈给变频器,形成闭环控制。
3.1.4位移控制电路
利用现有旋转编码器构成速度环的同时,通过变频器的PG卡输出与电机速度及电梯位移成比例的脉冲数,将其引入PLC的高速计数输入端口X002,通过累计脉冲数,经式
（1）计算出脉冲当量,由此确定电梯位置。
电梯运行中位移的计算公式:
H=SI
S=PλD/Pρ
式中S表示脉冲当量,I表示累计脉冲数,H表示位移。
本系统中λ=1/32,D=580mm,Ned=1450r/min,P=1024,ρ=1/18,代入S=PλD/Pρ得S=1.00mm/脉冲.设楼层的高度为3.5m,则各楼层平层点的脉冲数:
1楼为0,2楼为3500,3楼为7000,4楼为10500。
设换速点距楼层为1.6m,则各楼层换速点的脉冲数:
上升时,1楼至2楼为2000,2楼至3楼为5500,3楼至4楼为9000；下降时，4楼至3楼为7500,3楼至2楼为4000,2楼至1楼为1500。
3.2软件系统设计
系统软件根据运行要求及保护要求共分为14个功能程序块:
初始化、外呼、内选、自动开关电梯、平层、层楼计数及显示、上行、下行、换速、超时基驶回基站、开/关门、报警、优先服务、相序更正等。
电梯在有外呼信号或内选信号时,处于服务状态,当在一定的时间内没有服务信号时,电梯自动驶回基站。
下面着重介绍程序初始化、换速、楼层计数及平层的程序设计及工作过程。
3.2.1程序初始化
PLC中数据寄存器（D）在模拟量检测与控制、位置控制等场合用来存储数据和参数。
将各楼层平层点对应的脉冲数,以及换速点对应的脉冲数,写入数据寄存器D。
D地址分配,平层地址:
0→D1003500→D1017000→D10210500→D103,换速地址:
2000→D1045500→D1059000→D1067500→D1074000→D1101500→D111。
3.2.2换速
PLC带有高速计数器（HSC）,应用其对PG卡的输出脉冲进行计数,当目的层有有效的呼梯信号或选层信号,且高速计数器的计数值与换速点对应的脉冲数相等时,则发出换速信号,电梯转入爬行阶段。
程序流程如图1所示。
快速换转子程序
N
c235与脉冲数相同否？
Y
N
有无选层信号？
Y
N
快速运行？
Y
发快速换速信号
返回
图1.快速换转子程序流程
3.2.3楼层计数
当轿厢到达各楼层计数点时,楼层数加1或减1。
采用楼层计数信号上升沿触发楼层计数,可防止计数脉冲在高电平期间反复计数。
程序流程如图2所示。
楼层计数子程序
N
C235与楼层计数脉冲数相同否？
Y
N
上行？
Y
楼层计数器减1
楼层计数器加1
返回
图2..楼层计数子程序流程
3.2.4门区信号
当高速计数器C235数值在门区所对应脉冲数范围内时,发门区信号。
程序流程图如图3所示。
平层信号与区信号的实现方法类同,在此不再复述。
门区信号子程序
N
C235在下半门区范围内？
Y
Y
C235在上半门区范围内？
N
发门区信号
返回
图3.门区信号子程序流程
结束语
本次介绍的利用PLC控制交流变频调速电梯具有可靠性高、编程直观、接线简单、扩展容易等特点,且电梯运行平稳,舒适感好。
PLC变频器电梯系统是比较好的一种实现方式,其运行效果是很不错的。
但是对于多台群控电梯,则有些力不从心,可以采用微机串行通信网络系统和多微机光缆,才能取得满意的运行和使用效果。
参考文献
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