基于PLC的電梯控制系統設計
2012-01-01 00:00:00張京一
中華建設科技 2012年1期
【摘要】介紹了一種采用PLC和變頻器控制的電梯控制系統，闡述了該系統中硬件和軟件設計方法，該系統提高了電梯運行的可靠性、舒適性和效率。
【關鍵詞】電梯；變頻器 ；PLC
PLC-based elevator control system design
Zhang Jing-yi
(Xi'an Railway Vocational Technical InstituteXi'anShaanxi710014)
【Abstract】A PLC and inverter control of the elevator control system， describes the system hardware and software design， the elevator system to improve the reliability， comfort and efficiency.
【Key words】Elevator;Drive;PLC
1. 引言
現代社會中，電梯已經被廣泛應用于各種高層建筑中，將PLC用于電梯控制系統之中，已經成為一種趨勢。其大量的開關動作用無觸點的半導體電路來完成，采用屏蔽、濾波、隔離等抗干擾措施，通過直觀性很好的梯形圖方式進行軟件編程來實現控制任務，不僅簡化了控制線路，縮小了電控裝置的體積，提高了工作的可靠性，節約了電能，還提高了電梯系統的性能。隨著PLC的發展，用PLC控制的電梯系統已經得到廣泛應用，取得了良好的控制效果。
2. 控制系統的硬件設計
本控制系統是采用變頻器和PLC組成的變頻調速電梯控制系統，電氣控制硬件框圖如圖1所示。
圖1系統原理框圖
電梯的調速部分選用高性能的矢量控制電梯專用變頻器，利用光電編碼器測量曳引電動機的轉速，構成閉環矢量控制系統。電路的邏輯部分由PLC來實現，PLC接受來自現場的呼叫、轉速、樓層和位置等信號；發出信號包括給調速系統的速度信號、門電機的開關門信號，樓層顯示及呼叫顯示信號。
2.1調速系統的硬件設計。
在拖動系統中，現在國內多采用電梯專用變頻電動機和與之相配套的專用變頻器。電動機起動、換速以及轉向是由PLC根據電梯呼梯、減速等信號做出決策，發出信號給變頻器。
2.1.1變頻器的容量選擇。
變頻器的容量可根據曳引電動機功率、電梯運行速度、電梯載重與配重進行選取。設電梯曳引電動機功率為P1，電梯運行速度為v，電梯自重為W1，電梯載重為W2，配重為W3，重力加速度為g，則
P1=v［(W1+W2-W3)g+F1］ 式中，F1=K(W1+W2+W3)g
確定曳引電動機功率后，則可選定變頻器的容量。
拖動電動機采用CVF-160L-4電梯專用變頻電動機，選用TD3100-4T0150E 電梯專用變頻器。該變頻器用于電梯拖動的接線圖如圖2所示。
圖2變頻器接線圖
圖3PLC編譯示意圖
2.1.2變頻器的接線及功能。
變頻器的上下行駛信號及高低速信號由PLC的輸出觸點進行控制。當Y4閉合時，電梯上行，Y5閉合時電梯下行；利用Y6，Y7的通斷狀態控制電梯的運行速度。另外在變頻器內部可通過參數設置，決定電梯的加減速曲線、加減速時間、過流過載保護和電流、速度等指標。
2.2PLC的選型。
2.2.1PLC型號的選擇。
由于該系統輸入輸出點不多， 因此可采用SIMATICS７－200 CPU226 AC/DC/RL Y PLC。這種型號的PLC集成40個數字量I/O點；可連接7個擴展模塊；6個獨立的30KHZ高速計數器；2路獨立的20KHZ高速脈沖輸出；具有PID控制器。
圖4系統主流程圖
2.2.2控制I/O點的方法。
(1) 采用光電編碼位移定位代替傳統的平層限位開關。曳引電動機轉動時，光電編碼器向PLC發出高速脈沖信號，通過 X0、X1端輸入，利用PLC內部的高速計數器進行記數，利用比較指令，把當前值與預先設定的值進行比較，就能確定電梯的當前位置，從而決定其運行狀態。
(2) 將上下呼信號及平層信號進行編譯輸入。通過編譯器將這些信號轉換成二進制碼，就可減少PLC的輸入點數，如圖3所示。
(3) 將輸出的樓層顯示信號轉換成BCD碼和片選信號。利用譯碼器，兩數碼管共用BCD碼輸出端，用片選信號來加以區分，就減少PLC的輸出點數。
3. PLC的編程
根據電梯控制要求、電梯在邏輯控制程序操控下往復運行，其循環過程為：指令登記、判斷電梯的運行方向、起動運行、在運行途中實現順向截梯、廳呼梯信號和轎內選擇指令的記憶等操作；到達選層層站后，換速平層并消號，并完成開、關門操作等。
PLC 程序采用模塊化設計實現上述功能 ，其結構清晰、便于調試 ，如轎廂內外指令的登記與消號、自動定向、選層換速、順向截梯及層樓數指示等模塊。模塊間不完全獨立 ，它們之間存在著有機聯系.通過修改 PLC 控制程序可實現多種電梯運行方式。
PLC 控制系統主流程如圖4所示。
參考文獻
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［文章編號］1619-2737（2012）08-24-868
