PLC 在电梯变频调速控制系统中的应用.docx

1、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，

2、 中断ABSTRACTThe application of PLC in elevator s control system overcomes the shortages of more complicated circuit, bigger volume, higher failure rate and difficult maintenance of the control circuit controlled by the electric relay, and makes the system reliability strengthened. This paper introduc

3、es the working process of Alternating Current Frequency Converter Elevator, the hardware and the software of PLC controlling system. It stresses on the position measuring and controlling.Key words: PLC， Inverters ，Elevator;，Control system， Interruption1. 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

4、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

5、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(VVV F) 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

6、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。3.1.1 VS2616G5变频器变频器闭环工作, 即给

7、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。V S2616G5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

8、三菱FX2N 264MR 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0.5 m/s 调速电梯的平层精度为15 mm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0.5 mm 误差计算, 为尽可能在PG 参数上来保证平层的精度。根

9、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 = S IS = PD /P 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= 1/32,D = 580mm ,Ned = 1 450r/m in, P = 1024, = 1/1

10、 8, 代入S =PD /P 得S= 1.00mm/脉冲. 设楼层的高度为3.5 m , 则各楼层平层点的脉冲数: 1楼为0, 2楼为3 500, 3楼为7 000,4楼为10 500。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2 000, 2楼至3楼为5500, 3楼至4楼为9 000； 下降时， 4楼至3楼为7 500, 3楼至2楼为4 000, 2楼至1楼为1 500。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

11、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 D1003500D101 7000D102 10500D103, 换速地址:2000 D104 5500 D105 9000 D106 7500 D107 4000D110 1500 D111。 3.2.2

12、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Nc235与脉冲数相同否？YN有无选层信号？YN 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 NC235与楼层计数脉冲数相同否？YN上行？Y楼层计数器减1楼层计数器加1返回

13、 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 NC235在下半门区范围内？YYC235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

14、和使用效果。参考文献 1 张福恩. 交流调速电梯原理及安装维修M . 北京: 机械工业出版社, 2003: 1352139. 2 冯垛生. 变频器的应用与维护M . 广州: 华南理工大出版社, 2002: 45247. 3 林春方. 可编程控制器原理及其应用M . 上海: 上海交通大学出版社, 2004: 58263. 4 上海三菱电梯有限公司技术部. 电梯技术情报资料选编R . 1998. 5 范次猛. 可编程控制器原理与应用M . 北京: 北京理工大学出版社, 2006. 6李向东. 电气控制与PLC M . 北京: 机械工业出版社,2007.7 高勤. 电器及PLC 控制技术M . 北京: 高等教育出版社,2002.8 Misubishi Inteligent PowerModules PM75DSA120Z.Misubishi Electric, 1998.