S7-200PLC與MM440對(duì)電梯的控制設(shè)計(jì)

1、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)。在本系統(tǒng)中 ,為實(shí)際生產(chǎn)的需要 , 需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) ,考慮到電機(jī)的啟動(dòng)、 運(yùn)行、調(diào)速和 制動(dòng)的特性 ,采用西門子公司 MM440 變頻器 ,系統(tǒng)中由 PLC 完成數(shù)據(jù)的采集和對(duì)變頻器、電機(jī)等設(shè)備的控制任務(wù)。關(guān)鍵詞 S7-200PLC;MM440 變頻器 ;變頻調(diào)速 中圖分類號(hào) TM 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-（2010）102-0021-01隨著電力電子技術(shù)以及工業(yè)自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展 ,使得 交流變頻調(diào)速系統(tǒng)在工業(yè)電機(jī)拖動(dòng)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。另 外,由于 PLC 的功能強(qiáng)大、容易使用、高可靠性 ,常

2、常被用來 作為現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和設(shè)備的控制。本設(shè)計(jì)就是利用變頻器 和 PLC 實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯的控制。1 設(shè)計(jì)原則在應(yīng)用 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí) ,應(yīng)遵循以下的基本原則 ,才能保 證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定。1）最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求。 2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)力 求簡單。 3）系統(tǒng)工作要穩(wěn)定、可靠。 4）控制系統(tǒng)能方便的進(jìn)行功能擴(kuò)展、升級(jí)。 5）人機(jī)界面友好本系統(tǒng)中 ,為了實(shí)現(xiàn)能源的充分利用和生產(chǎn)的需要 ,需要 對(duì)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) ,考慮到電機(jī)的啟動(dòng)、 運(yùn)行、 調(diào)速和制動(dòng) 的特性 ,采用西門子公司的 MM440 變頻器 ,系統(tǒng)中由 S7-200 系列 PLC 完成數(shù)據(jù)的采集和對(duì)變頻器、 電機(jī)等設(shè)備的控制任 務(wù)?；?/p>

3、 S7-200 PLC 的編程軟件 ,采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方 法,大量采用代碼重用 ,減少軟件的開發(fā)和維護(hù)。系統(tǒng)利用對(duì) PLC 軟件的設(shè)計(jì) ,實(shí)現(xiàn)變頻器的參數(shù)設(shè)置、 故障診斷和電機(jī)的 啟動(dòng)和停止。2 本設(shè)計(jì)的控制過程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

4、測是否應(yīng)該減速或者停止電梯正 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 , 檢測是否應(yīng)該減速或者停止電梯正轉(zhuǎn)并且執(zhí)行。3 本設(shè)計(jì)的外部接線PLC 和 MM440 變頻器之間的通訊可有兩種方式 ,一種是 串行通訊 ,采用串行通訊只需一根雙芯屏蔽電纜 （西門子專用 ）, 它大大減少了布線的數(shù)量 ,無須重新布線即可更改控制功能 , 可以通過串行接口設(shè)置和修改變頻器的參數(shù) ,還可以連續(xù)對(duì) 變頻器的特性進(jìn)行監(jiān)視和控制。另一種是并行通訊 ,圖中所示為端子控制 ,端子 1-8,10,16,17 為輸入控制端子 ,19-25 為輸出控制端子。 然后定 義每個(gè)端子的功能 ,并且通過操縱面板設(shè)定

5、其參數(shù)如 P701=2 為上行 ,P702=1 為下行 ,P1001=48 為正常運(yùn)行頻率 ,P1002=2 為爬行頻率等 ,即 PLC 通過邏輯分析后發(fā)出控制信號(hào)如正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn),高速 ,中速 ,點(diǎn)動(dòng),爬行等信號(hào)給變頻器 ,變頻器接受指令 并且按照預(yù)先設(shè)定好的曲線拖動(dòng)轎廂正常運(yùn)行。另外變頻器 還發(fā)出信息如零速 ,變頻器是否故障 ,抱閘等信號(hào)給 PLC, 使其 參加 PLC 的邏輯運(yùn)算 ,以保證電梯的安全運(yùn)行。另外變頻器上還安裝了編碼器模板 ,這使得這種通用型 MICROMASTER 440 可以接成閉環(huán)速度反饋控制方式 ,與無 傳感器矢量控制（SLVC）和變壓/變頻（V/F）相比,這種控制方式

6、具有以下優(yōu)點(diǎn) :1）零速時(shí)仍然具有額定轉(zhuǎn)矩的負(fù)載能力。 2）速度控制的 精度高。 3）速度控制和轉(zhuǎn)矩控制的動(dòng)態(tài)性能得到改善。4 本設(shè)計(jì)的程序結(jié)構(gòu)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 FC71）在主程序0B1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。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。2）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

7、顯示器顯示樓層處的位置 ,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。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。5 變頻器部分設(shè)計(jì)變頻器的輸出運(yùn)行曲線 :

8、根據(jù)電梯的運(yùn)行規(guī)律 ,電梯運(yùn)行 中是一個(gè)勻速運(yùn)動(dòng) ,在啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)為勻加速和勻減速運(yùn)動(dòng) , 且平層時(shí)能準(zhǔn)確停靠。6 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)約了大量電能。 由于系統(tǒng)選用了無速度傳感器反饋的矢量控制方式對(duì)電機(jī) 的速度進(jìn)行控制 ,改善瞬時(shí)響應(yīng)特性 ,具有良好的速度穩(wěn)定性 , 而且在低頻時(shí)可以提高電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。實(shí)驗(yàn)證明設(shè)計(jì)的程序 合理可行。參考文獻(xiàn)1 李輝.s7-200plc編程原理與工程實(shí)訓(xùn)M.北京:航空航 天大學(xué)出版社 ,2008,243-355.2 王永華 .現(xiàn)代電氣控制及 PLC 應(yīng)用技術(shù) M. 北京:航空 航天大學(xué)出版社 ,2007,