PLC和變頻器在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、PLC和變頻器在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 2008-10-9 11:43:00劉芯，婁毅，謝麗蓉供稿 摘要：PLC控制與變頻調(diào)速技術(shù)相結(jié)合，已成為現(xiàn)代電梯行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)。本文采用西門子S7-300PLC，完成了門動(dòng)作、內(nèi)選、外呼、樓層顯示、停層、選向及運(yùn)行回路的設(shè)計(jì)；通過正確合理設(shè)置變頻器MM440的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)平穩(wěn)操作和精確控制，改善了電梯運(yùn)行的舒適感。關(guān)鍵詞：電梯，PLC，變頻器 1 引言 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)電梯的安全性、可靠性的要求越來越高。PLC控制系統(tǒng)因其功能強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，維修方便等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)取代繼電器控制方式。同時(shí)，變頻調(diào)速使用了

2、先進(jìn)的SPWM技術(shù)，具有優(yōu)異的調(diào)速性能和起制動(dòng)性能、高效率和節(jié)電效果，得到廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)以五層電梯為例，說明電梯的PLC控制系統(tǒng)。2 電梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 電梯控制系統(tǒng)由PLC控制的邏輯部分和變頻器控制的調(diào)速部分組成如圖1所示。 圖1 電梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 PLC接收來自操縱盤和每層呼梯的呼叫信號(hào)、轎廂和廳門系統(tǒng)的功能信號(hào)以及井道和變頻器的狀態(tài)信號(hào)，經(jīng)程序判斷與運(yùn)算實(shí)現(xiàn)電梯的集選控制。PLC在輸出顯示和監(jiān)控信號(hào)的同時(shí)，根據(jù)隨機(jī)邏輯控制的要求，向變頻器發(fā)出運(yùn)行方向、啟動(dòng)、加速、減速和制動(dòng)停梯等信號(hào)。由變頻器根據(jù)一定的控制規(guī)律和控制算法來控制電機(jī)。3 PLC部分設(shè)計(jì)3.1 I/O點(diǎn)的分配 根據(jù)控制

3、要求，計(jì)算出I/O點(diǎn)數(shù)如表1所示，其中輸入點(diǎn)數(shù)為31個(gè)，輸出點(diǎn)數(shù)為26個(gè)。輸入輸出信號(hào)均為開關(guān)量信號(hào)1。表1 I/O點(diǎn)數(shù)分配 3.2 程序流程圖 PLC編程的思路如圖2所示： 圖2 程序流程圖圖2中各部分說明如下：（1）電梯復(fù)位 在系統(tǒng)上電以后和層樓顯示有誤的情況，都要把轎廂的位置恢復(fù)到第一層的狀態(tài)； （2）用戶輸入程序段 用戶的輸入包括門廳的按鈕和轎廂內(nèi)的按鈕，用戶輸入后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)選擇執(zhí)行程序。（3）轎廂開關(guān)門程序段 控制轎廂的開關(guān)門。（4）設(shè)定上行、下行指示 系統(tǒng)會(huì)根據(jù)外呼和內(nèi)選信號(hào)以及門鎖信號(hào)綜合判斷電梯的運(yùn)行方向。（5）執(zhí)行上行程序 此段程序包括控制電梯上行，檢測(cè)是否應(yīng)該減速或者停止

4、電梯正轉(zhuǎn)并且執(zhí)行。（6）執(zhí)行下行程序 此段程序包括控制電梯下行，檢測(cè)是否應(yīng)該減速或者停止電梯正轉(zhuǎn)并且執(zhí)行。3.3 程序設(shè)計(jì) 由于呼叫是隨機(jī)的, 電梯控制系統(tǒng)采用模塊化編程方法。 使用STEP7編程軟件將程序分為七個(gè)邏輯塊：開關(guān)門FC1、樓層信號(hào)FC2、內(nèi)選信號(hào)FC3、外呼信號(hào)FC4、定上下行指示FC5、停層FC6、啟停、運(yùn)行FC7。在主程序OB1中調(diào)用7個(gè)邏輯塊（以FC2為例）實(shí)現(xiàn)電梯的邏輯控制功能。如圖3所示，將“上行強(qiáng)迫開關(guān)”、“樓層1顯示”等實(shí)參賦給FC2（樓層顯示），即可實(shí)現(xiàn)FC2的調(diào)用。圖3 OB1調(diào)用FC2當(dāng)電梯位于某一層時(shí)，應(yīng)產(chǎn)生位于該層的樓層信號(hào)，以控制樓層顯示器顯示樓層處的位

5、置，離開該層時(shí)，該信號(hào)應(yīng)被新的樓層信號(hào)（上一層或下一層）取代。電梯的樓層數(shù)存放在MW20中?！?sxqpkg”是上強(qiáng)迫行程開關(guān)的形參，當(dāng)電梯到達(dá)5樓時(shí)，使MW20為5?！?xxqpkg”是下強(qiáng)迫行程開關(guān)，當(dāng)電梯到達(dá)1樓時(shí)，使MW20為1。在中間，電梯上行時(shí)，每上一層，MW20加1；電梯下行時(shí)，每下一層，MW20減1。如果層顯有誤，只要將電梯開到頂層或1層，馬上就能顯示正常2 3。梯形圖如圖4所示。 圖4 樓層顯示 由于功能FC中使用了形參和隨機(jī)變量，只要主程序中賦予FC適當(dāng)?shù)膶?shí)參，該FC即可被不同系統(tǒng)的主程序調(diào)用。4 變頻器部分設(shè)計(jì) 電梯的一次完整的運(yùn)行過程，就是曳引電動(dòng)機(jī)從起動(dòng)、勻速運(yùn)行到減速停車的過程。為使乘客擁有良好的舒適感，電梯采用S型速度曲線，轉(zhuǎn)換成頻率曲線如圖5所示。 圖5 變頻器頻率曲線 通過設(shè)置變頻器的參數(shù)如表2所示，實(shí)現(xiàn)了電梯速度的平滑性，達(dá)到了順利啟動(dòng)和準(zhǔn)確停車的要求4。表2 變頻器輸入控制端口參數(shù)表5 結(jié)束語 電梯采用PLC變頻調(diào)速系統(tǒng)提高了系統(tǒng)運(yùn)行的平穩(wěn)性、工作的可靠性，操作與維護(hù)也很方便，同時(shí)節(jié)約了大量