電梯門控制系統(tǒng)設計

摘要：為了使電梯更好的為大眾服務，本文利用PLC和變頻器配合使用來控制電梯門的開和關。本文設計了PLC和變頻器控制電梯門的電路和控制程序，列出了變頻器的控制參數(shù)設置表。經過試驗驗證，該方法應用在電梯門的開、關控制中能收到很好的效果。

關鍵詞：PLC變頻器電梯門

0 引言

電梯門控系統(tǒng)是電梯控制系統(tǒng)中一個非常重要的子系統(tǒng)。相對于整個電梯控制系統(tǒng)來說，由于它的動作最頻繁并且直接面對乘客，因此在實際應用中需要一個運行安全可靠、性能穩(wěn)定的電梯門控制系統(tǒng)來為乘客服務。乘客對電梯門運行的一般要求是門在開或關的開始階段要求速度快，在開或關的結束階段要求門速慢。老式電梯門的控制及運行大多采用直流電機配以繼電器、限位開關及電阻等器件來實現(xiàn)開、關門的控制，門在運行中依靠安裝在轎門上的開關打板依次撞擊裝在轎頂上的各換速行程開關，逐漸短接分壓電阻，從而改變直流電機電樞繞組兩端的電壓來實現(xiàn)調速，這種方法實現(xiàn)電梯開、關門的缺點是平穩(wěn)性較差、調試較為困難、易受外界干擾、故障點多且故障率較高，已無法滿足新型電梯的技術要求。[1]本文采用了PLC和變頻器作為控制器來控制電梯門的開、關動作。

1 控制器選取

1.1 系統(tǒng)控制核心選取

系統(tǒng)控制核心選用西門子S7-200PLC，該PLC的優(yōu)點是工作可靠性高、功耗小、功能強大、程序設計方便靈活、價格便宜且體積小，可以方便的安裝在轎門上方。[2]

1.2 調速裝置選取

變頻器應用于交流調速拖動系統(tǒng)中有易于實現(xiàn)的優(yōu)良控制特性，并且變頻器具有完備的保護功能，在條件比較惡劣的環(huán)境下也能正常使用，所以本設計的調速裝置選用西門子MM420變頻器，該變頻器與PLC配套使用，具有調速范圍廣、轉速精度高、耐高溫且運行可靠等特點。[3]

2 電梯門運行特點分析

電梯門在運行過程中，為了使電梯門開、關時間盡量短且門在開、關過程中撞擊程度盡量小，電梯在開、關門時一般具有如下特點：

2.1 開門過程：電梯門在打開時，一般有三級變速。開始以某一高速開門；開門達到70%左右時，換速成某一低速；當開門達到90%左右時，以一更低的速度爬行；當碰觸終點限位開關時，開門電路斷開，開門過程結束。

2.2 關門過程：電梯門在關閉時，一般有四級變速。開始以某一高速關門；關門達到60%左右時，換速成某一低速；當關門達到80%左右時，以一更低的速度運行；當關門達到90%左右時，以比前段更低的速度爬行；當碰觸終點限位開關時，關門電路斷開，關門過程結束。

電梯開、關門速度變化曲線如圖1所示。

3 電路、控制程序及變頻器相關參數(shù)設計

3.1 電路設計

電梯開門信號（手動開門按鈕、防撞擊信號）、關門信號（手動關門按鈕、延時關門觸點）及開、關門終點限位開關作為PLC的輸入信號，利用PLC的三個輸出端子Q0.0、Q0.1和Q0.2分別與MM420變頻器的數(shù)字端子5、6和7點連接，當PLC的控制程序使Q0.0、Q0.1和Q0.2三個輸出點通、斷狀態(tài)發(fā)生變化時，使變頻器的5、6及7點的通、斷也隨即發(fā)生變化。電梯開、關門電路設計如圖2所示。

3.2 控制程序設計

3.2.1 開門控制程序設計如圖3所示。

3.2.2 關門控制程序設計如圖4所示。

3.2.3 變頻器相關參數(shù)設置方法

①西門子MM420變頻器重點參數(shù)簡介

P700：選擇命令源，當設置成2時，表示命令源由端子排輸入決定。

P1000：頻率設定值的選擇，當設置成3時，表示固定頻率設定。

P1001~P1007：固定頻率1~7的設定值。

P701~P703：該三個參數(shù)設置成17時，表示二進制編碼的十進制數(shù)（BCD碼）對應頻率選擇+ON命令，具體解釋如表1所示。

②變頻器參數(shù)設置

本系統(tǒng)中變頻器調速采用外表端子控制多頻率選擇方式，西門子MM420變頻器最多可選擇7段速度運行，前3段速度控制開門運行，后4段速度控制關門運行。假設開門運行時，電機開始以25Hz頻率正轉運行，延時一段時間后以10Hz頻率正轉運行，再延時一段時間后以5Hz頻率正轉運行；關門時，電機開始以25Hz頻率反轉運行，延時一段時間后以15Hz頻率反轉運行，再延時一段時間后以10Hz頻率反轉運行，繼續(xù)延時一段時間后以5Hz頻率反轉運行；根據(jù)上述要求，變頻器相關參數(shù)設置如表2所示。

4 運行過程分析

開門：開門信號給定時，通過PLC控制程序控制Q0.0接通，運行開門第一段速度；運行延時后Q0.1接通，運行開門第二段速度；運行再延時后Q0.0、Q0.1同時接通，運行開門第三段速度。

關門：關門信號給定時，通過PLC控制程序控制Q0.2接通，運行關門第一段速度；運行延時后Q0.0、Q0.2接通，運行關門第二段速度；運行再延時后Q0.1、Q0.2同時接通，運行關門第三段速度；關門即將結束前，Q0.0、Q0.1、Q0.2同時接通，運行關門第四段速度。

5 結語

利用變頻器與PLC配合來控制電梯門的開和關，此方法在實現(xiàn)開、關門時可靠性高、平穩(wěn)性較好，調試起來也較為簡單、不易受外界干擾且故障率較低；將此方法應用于電梯門開、關控制實驗臺中，經過現(xiàn)場實測驗證，達到了較為理想的控制效果。

參考文獻：

[1]郎東革，姜潤峰.DSP控制的自適應電梯門機系統(tǒng)[J].沈陽工程學院學報，2007，3（3）：279.

[2]羅恒年.PLC控制的步進電機門系統(tǒng)[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2010，（3）：50.

[3]高峻峰，閆洪波.新型喂線機自動控制系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J].機械工程師，2009，（3）：119.