PLC在電梯變頻控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

陳宗君

（廣西壯族自治區(qū)特種設(shè)備監(jiān)督檢驗院，廣西 南寧 530219）

PLC在電梯變頻控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

陳宗君

（廣西壯族自治區(qū)特種設(shè)備監(jiān)督檢驗院，廣西 南寧 530219）

隨著現(xiàn)代高樓大廈的林立，電梯變得必不可少。而電梯又是電氣與機械結(jié)合于一體的大型機電設(shè)備，把變頻器、“PLC”可編程邏輯控制器等運用到電梯上，并替代掉傳統(tǒng)意義上的繼電器——機械調(diào)速以及接觸器控制裝置，能夠極大地降低控制系統(tǒng)的接線與零部件，不僅提升了電梯運行時的可靠性，還大大地降低了電梯故障的發(fā)生，方便人們對電梯進行維修與維護，提升大家對乘坐電梯的時候的舒適感。本文結(jié)合多年的實踐工作，闡述了電梯工作的基本原理，分析了電梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計以及控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計，希望能夠為設(shè)計出成本低，能夠廣泛運用到低層多種用途的電梯上提供一些有價值的參考。

PCL；電梯；變頻控制系統(tǒng)；應(yīng)用

1 緒論

這些年以來，伴隨全球的電子科學(xué)技術(shù)、微電子科學(xué)技術(shù)和工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的日益發(fā)展成熟，變頻器、“PLC”可編程邏輯控制器等被人們廣泛地向各行各業(yè)推廣，這些科學(xué)技術(shù)的普及應(yīng)用，為機電一體化的實現(xiàn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。尤其是隨著現(xiàn)代高樓大廈的林立，電梯變得必不可少。而電梯又是電氣與機械結(jié)合于一體的大型機電設(shè)備，把變頻器、“PLC”可編程邏輯控制器等運用到電梯上，并替代掉傳統(tǒng)意義上的繼電器——機械調(diào)速以及接觸器控制裝置，能夠極大地降低控制系統(tǒng)的接線與零部件，不僅提升了電梯運行時的可靠性，還大大地降低了電梯故障的發(fā)生，方便人們對電梯進行維修與維護，提升大家對乘坐電梯的時候的舒適感。本文結(jié)合多年的實踐工作，設(shè)計出成本低，能夠廣泛運用到低層多種用途的電梯上，希望能夠產(chǎn)生一定的實用價值。

2 電梯工作的基本原理

電梯一般由電氣控制系統(tǒng)、門系統(tǒng)、轎廂、井道、機房等要素構(gòu)成。其中，導(dǎo)軌安裝在井道里，曳引鋼絲繩連接著對重與轎廂，并且曳引鋼絲繩懸掛于曳引輪的上邊，而曳引輪則由曳引電動機來拖動運轉(zhuǎn)。轎廂安裝有導(dǎo)靴，對重也安裝有導(dǎo)靴，而導(dǎo)靴均卡于導(dǎo)軌的上邊。對重與轎廂受到曳引輪的拖動后沿著各自的導(dǎo)軌作上下運動，每當轎廂向上升的時候，對重則向下降。電梯就是經(jīng)過對曳引電動機的控制進而實現(xiàn)對電梯的控制。圖1為電梯傳動方式基本原理示意圖。

圖1 電梯傳動方式基本原理圖

在現(xiàn)代的電梯的主要控制方式為：群控、集選控制、信號控制、轎外按鈕開關(guān)控制、轎內(nèi)按鈕開關(guān)控制、轎內(nèi)手柄開關(guān)控制等6種方式。其中，“集選控制電梯”這一方式是一種具有高度自動化控制性能的電梯，也就是說，該方式的電梯具備了自動換向、順向截梯、里選外呼信號的消除和登記、自動掌握停站時間、自動開門、自動平層等性能。每當沒有呼叫電梯的信號的時候，電梯就會自動返回基站待命或者是自動關(guān)門并停機。每當出現(xiàn)呼叫電梯的信號的時候，電梯就會自動動起來應(yīng)答用戶的服務(wù)要求。

3 電梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

3層3站式的“VVVF”集選控制電梯的控制系統(tǒng)的基本工作原理如圖2。

圖2 3層3站式“VVVF”控制系統(tǒng)基本工作圖

集選控制電梯的控制系統(tǒng)大體上包括輸入與輸出部分、變頻器、“PLC”可編程邏輯控制器等要素構(gòu)成。其中，該類電梯的主拖動主要由三相交流異步電動機來完成，而變頻器按照電梯的需求速度進行調(diào)速控制，借助“PLC”可編程邏輯控制器控制電梯的運行，而且由“PLC”可編程邏輯控制器控制速度的指令與變頻器的方向。集選控制電梯的控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部分“PLC”可編程邏輯控制器選用的是日本三菱公司制造的FX2-48MR，而變頻器同樣選用的是日本三菱公司制造的FR-A540。

（1）“PLC”可編程邏輯控制器配置

表1 輸入信號和PLC地址編號

表2 輸出信號和PLC地址編號

按照電梯的實際工作狀況，可以把“PLC”可編程邏輯控制器的I/0分配如上表1和表2。

為了進一步降低“PLC”可編程邏輯控制器的輸入點數(shù)，可以選用部分開關(guān)量信號并聯(lián)或者是串聯(lián)接到“PLC”可編程邏輯控制器的輸入端口。例如，把強迫按鈕跟轎廂選層按鈕并聯(lián)以后，將其接到“PLC”可編程邏輯控制器的輸入點X22上，把每一層的廳門連鎖觸點等串聯(lián)以后接到“PLC”可編程邏輯控制器的輸入點X5上。

（2）變頻器的配置

根據(jù)電機學(xué)原理，電動機轉(zhuǎn)速的表達公式是：n=60f (1-S) / P。其中“n”代表電動機的轉(zhuǎn)速，每分鐘每圈；“f”代表電源頻率；“S”代表電動機定子繞組的極對數(shù)；“P”代表電動機的轉(zhuǎn)差率。通過這個公式可以知道：在電動機的轉(zhuǎn)差率魚繞組的極對數(shù)不變的情況下，電動機的轉(zhuǎn)速跟電源的頻率成正比，即僅僅需將電源的頻率進行調(diào)節(jié)，便能夠改變電動機的轉(zhuǎn)速。

按照集選電梯的控制標準和要求，將變頻器的相關(guān)代碼實施設(shè)計，與此配合上“PLC”可編程邏輯控制器編程，讓曳引電機的運行速度能夠滿足人們的乘坐需求。如圖3，該設(shè)計能夠確保曳引電機在電梯運行工作的時候，不僅能滿足乘客的需求，而且能滿足高效率的運行需求。

圖3 變頻器與“PLC”可編程邏輯控制器配合圖

變頻器相關(guān)參數(shù)通過實際運行的調(diào)試，如表3。

表3 變頻器相關(guān)參數(shù)實際運行調(diào)試（注：調(diào)節(jié)參數(shù)8可調(diào)節(jié)電梯的平層精度）

4 控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計

電梯的運行是有規(guī)律的，具體循環(huán)過程是“開門—關(guān)門—選層—換向—啟動—加速運動—快慢速切換—平層—停車”等動作。因此，在程序設(shè)計的時候需遵循“轎廂內(nèi)指令優(yōu)先、順向截車、就近?？俊钡臏蕜t。

（1）關(guān)于開關(guān)門控制程序的設(shè)計

門電路一般為電梯控制系統(tǒng)里比較獨立的一個單元成分，他主要是用來實現(xiàn)電梯門的關(guān)與開。而電梯門一般有 2種，一種為主動的轎廂的門，他由專門的門電動機來拖動。第二種是被動的廳門，也就是每一層門廳的門，他不可以自動關(guān)、開，需要通過轎廂門才能實現(xiàn)關(guān)與開。二者各有優(yōu)勢。因此，我們可以根據(jù)日常需要以及實際設(shè)計梯形圖。

（2）關(guān)于電梯到層指示和層呼叫指示控制程序的設(shè)計

關(guān)于電梯的控制，關(guān)鍵在于可以很好地反映電梯實際所處于的樓層。而層呼叫指示的作用在于把轎廂里的指令與廳外召喚信號記憶并指示，當電梯響應(yīng)之后自動將其解除。

（3）關(guān)于電梯啟動與運行控制程序的設(shè)計

關(guān)于電梯的啟動，第一，應(yīng)當首先明確他的運行方向。第二，應(yīng)當注意門鎖的安全。關(guān)于電梯的減速，每當電梯被選中到某一層時，意味著電梯將會在該層停站，換速點達到之后就應(yīng)當減速，進而為平層停車作好準備。關(guān)于平層停車，每當減速運行到平層點的時候，表明轎廂門門坎跟廳門門坎大致齊平，可以停車。

[1] 梁延?xùn)|.電梯控制技術(shù)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1997.

[2] 黃曉紅,金一兵,黎紹發(fā).PLC在電梯變頻控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].機電工程技術(shù),2004,(1):67-68.

[3] 鐘肇新.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社,1999.

Application of PLC in the elevator inverter control system

With modern high-rise buildings everywhere, elevator becomes essential.The electrical and mechanical elevator is bound to one of the major mechanical and electrical equipment.The inverter, "PLC" programmable logic controllers to use the elevator,and replace the relay off in the traditional sense - mechanical speed and exposure control device.It can greatly reduce the control system wiring and components.Not only to enhance the reliability of the elevator runtime,but also greatly reduces the incidence of failure the elevator.Convenient for people on the elevator repair and maintenance,we enhance the comfort of the ride when the elevator.This article combined with years of practical work, describes the basic principles of the elevator work, analyzes the elevator control system hardware design and software design of the control system, hope to design a low cost, can be widely applied to lower the elevator to provide a variety of purposes some valuable reference.

PCL; elevator; frequency control system; application

TP27

A

1008-1151(2015)02-0065-02

2015-01-10

陳宗君（1976－），男，廣西合浦人，廣西壯族自治區(qū)特種設(shè)備監(jiān)督檢驗院工程師，從事機電類特種設(shè)備的檢驗檢測和研究。