基于PLC 技术的电梯变频调速系统中文.docx

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基于PLC技术的电梯变频调速系统中文

基于PLC技术的电梯变频调速系统

摘要：

本文提出了基于PLC测定的变频调速调节系统。

首先，对控制系统的整体结构进行了测定。

选择变频器和可编程逻辑控制器，来完成变频调速调节。

其次，设定变频器的系统硬件参数。

选择PLC的驱动点和I/O端子的分配，旋转编码器与PLC的接口连接。

最后，在软件设计的基础上，完成软件流程图和梯形图程序，分析出电梯设计系统的方法。

关键词：

变频调速；可编程逻辑控制器；电梯控制系统。

一、引言

　　在早期的中国，人的力量被用来作为简单的起重设备，直到现在，北方地区的一些农村手动提取井水的升降装置仍在使用。

因此，中国是世界上最早的在电梯的原型

（1）方面有建树的国家之一。

1854年，来自美国的格雷夫斯在纽约水晶宫世博会上向世界展示了他的发明，这是史上第一部安全电梯[2]。

此后，电梯在世界上得到了广泛的应用。

　　在现代生活和经济活动中，电梯已经成为了城市的标志。

电梯作为重要的垂直运输工具，尤其是在高层建筑中。

继电器控制系统曾被用于常规的电梯中，其控制功能和信号处理由硬件来实现。

许多的电气元件来共同控制电器[3]。

在过去的几年，电梯的生产技术愈发成熟，已形成系列产品。

随着经济社会的快速发展和生活质量的提高，由传统的DC转换器和继电器控制的电梯，缺点越来越明显，暴露出诸多问题：

（1）传统的电梯控制系统故障率较高，主要是由于多次接触，复杂的布线电路。

此外，电接点易燃，这可能会导致接触不良。

（2）电机控制器与硬件接线根据常用的方式，难以实现更复杂的控制功能，也就是难以提高系统控制的性能。

（3）电磁机构和接触点动作慢，机械和电磁惯性大。

因此，系统的控制精度难以提高。

（4）传统的电梯控制系统也存在一些缺点，如结构庞大，能耗高，机械噪声大等。

（5）由于线路复杂、故障率高，必然导致控制系统维护量大、成本高。

结果表明，我们应该来完成传统的电梯控制系统的完全改造。

二、变频器参数设定

　　电梯作为垂直运输的工具，属于位能负载设备，并需要频繁启动和停止[4]。

电梯随着载客量，向上、向下变化，电机的最小负荷而变化。

当电梯在无负载或重负载下，电机在发电状态。

同样地，电机具有最大负载时，在重负载上行或无负载下行状态时，电机处于电动状态。

传统的电梯由牵引电动机驱动，电机的工作状态的变化，由接触器实现。

在定子电路的串联电阻或串联电抗，且电动机的速度控制由双速异步电动机来完成，不能满足乘客的舒适性。

用PLC来取代传统继电器控制模式，它可以在电机拖动过程中，从直流调速的模式逐步过渡到交流变频调速。

　　A.变频器的选择

　　B变频器可以实现电压频率的转换，它可以转换交流与固定频率，交流电压频率调节后供给电机使用。

考虑从电梯的控制要求和可靠性，本次设计使用安川VS-616G5数字变频器。

在速度控制系统的电梯中PG卡和旋转编码器必须配备于VS-616G5变频器，以供给电动机速度控制和反馈动作[7]。

通过电机同轴连接的旋转编码器来检测电机的转速。

A，B分别表示为两相旋转编码器的脉冲输出。

当A相脉冲超前B相脉冲90度时，电动机正向旋转的状态。

类似的，当A相脉冲滞后B相脉冲90度时，电动机操作的反向旋转状态。

根据A，B脉冲的相序，确定电机的旋转方向。

测量电机转速的同时也可以测量出A，B脉冲频率或周期。

反馈信号发送到VS-61605通过PG卡到变频器[8]。

图一所示的脉冲波形A，B。

　　B.变频器容量的计算和制动电阻

　　我们定义电梯曳引机的电机功率为P1，运行的电梯速度为V1，起重量为W1，W2，额外的重量W3，重力加速度为G，电源逆变器是P.随着的最大负载在电梯上升[9]的过程中，牵引功率为P2。

其中，F1为摩擦力，δ可忽略不计。

变频器的功率P接近电梯电源P1，安全性能，必须考虑牵引功率P2。

P=1.5P2，因此，我们可以得知经验值，

此时，变频器的容量约为15KW。

　　随着电梯潜在的能量的加载，可变的频率速度调控系统应该有一个制动函数，因为电梯可能在操作过程中产生可再生的能量。

当系统速度控制中使用了VS-616G5，必须配置制动电阻器。

当电梯被用在减速过程时，所述电动从发电状态，反馈到变频器的发电状态。

DC从AC-DC-AC逆变器可以增加,当同步速度下降时。

制动电阻器的作用是反馈信号抑制直流电压。

可再生能源的被消耗了在制动电阻上，通过所述制动单元的制动模式，该模式具有较低的成本和良好的结果。

能源消耗制动电阻器R2，制动的电流Iz的值不超过该的变频器电流的二分之一。

其中，U0被定义为变频器额定电压，R2大于30欧姆。

因为制动电阻不是长期工作的，电源可能小于所消耗的功率。

三、硬件设计

电梯控制系统的硬件组成，由汽车横向控制面板，电梯厅门信号，变频器，调速传动。

图2中所示的控制系统的结构图。

　　速度可调的功能，由变频器和PLC控制器的逻辑控制部分完成。

负责PLC发送开/关控制信号，逆变器的各种信号的逻辑亲属。

在同一时间，变频器的工作信号被输送到PLC，双边接触关系成立。

由PG卡和旋转编码器与电机同轴连接，可连接建立完成速度测试和反馈设备的速度环和位置环。

此外，该系统还必须配置制动电阻器[11]。

当电梯减速时，必须抑制由电机工作的可再生能源发电功率，这将反馈电信号到变频器。

　　A.电机驱动控制系统

　　类似其他的电梯控制系统，基于PLC的控制系统主要由两部分组成，即信号控制系统和电动机驱动控制系统。

PLC的电梯控制系统的基本结构如图3所示。

主要硬件包括PLC控制器，CPU内存，机械，汽车侧控制面板，呼叫电梯外盘层设备，大厅，门机，调速驱动器，主电机驱动系统等。

　　根据旋转编码器位置检测方法，需要一个高速计数器在可编程逻辑控制器中。

在日本三菱公司的FX2NPLC中，从电梯控制指令由PLC软件实现。

完成管理和控制功能的指令信号由PLC控制器，如启动，加速/减速和停止电梯牵引电机和电机开/关门，方向确定，楼层显示，层站呼梯操作命令，安全指令等。

　　B.信号控制系统

　　输入控制信号给PLC运行模式选择，操作控制信号，内部指令，升降呼叫信号，安全性信息，旋转编码器，光脉冲，打开/关闭门控制器和限制电平信号，轿厢门和平面层信号。

在六级电梯的控制系统中，使用约48个输入点和30个输出点。

选择FX2N128MR的PLC型号。

图4中所示的信号控制系统的电梯。

四、软件过程

　　A.主程序

　　本文提出的控制系统是一个系统的集城选择控制装置。

采用模块化编程方法，将输出信号的各种属性进行分类，其中寄存器用来连接不同的模块并传输信息。

系统软件可分为一些后续的模块，也就是层检测电路模块，七段数码管显示楼层电路模块，电梯方向选择电路模块，减速点信号发生器电路模块，开/关电梯轿厢门模块，按钮记忆灯显示电路模块和其他模块。

在其它检测电路模块中，读入内存信号并保存在相应的寄存器中，直到轿厢地板的变化。

LED显示屏控制七段显示器电路模块。

电梯向上或向下的判断响应呼叫电梯，在电梯方向选择电路模块。

系统软件的主程序流程图如图5所示。

　　B.楼层显示程序

　　电梯在减速运行时，检测楼层信号位置。

在操作的过程中，电梯会经过许多楼层检测点。

减速将发出通知，只有当电梯到达目标楼层的检测点。

收到减速通知信号后，电梯已开始放缓。

如图6中所示电梯显示程序的流程图中。

七段LED，不需要外部硬件解码器，直接连接PLC的输出端口。

七段LED编译PLC软件直接显示楼层号。

七段LED数码管常用的，这是一个数字由多个发光二极管或液晶段，分布在一个平面上形成各种不同的数字码。

七段LED数码管分布在一个平面上。

五、总结

　　变频调速调节和可编程逻辑控制器技术被用来改造电梯。

电梯的可靠性进行了改进，通过合理的设备选型，参数设置和软件设计。

改造后的电梯有明显的优点，如结构紧凑，噪音低，效率高，维护简单，故障率低。

电梯的基础上变频调速，可编程逻辑控制器技术已提高乘客的舒适性和可靠性。

显着降低电机的维护成本和功耗。

但也有仍然有很多需要改进的地方：

（1）改变流量波动;电梯选择方向的功能进行了优化，实现高效运送乘客的目的。

（2）紧急方法将增加在故障条件。

这些问题将在未来来完善。