PLC和变频器在电梯控制系统中的应用

1、PLC和变频器在电梯控制系统中的应用 2008-10-9 11:43:00刘芯，娄毅，谢丽蓉供稿 摘要：PLC控制与变频调速技术相结合，已成为现代电梯行业的一个热点。本文采用西门子S7-300PLC，完成了门动作、内选、外呼、楼层显示、停层、选向及运行回路的设计；通过正确合理设置变频器MM440的参数，实现电机平稳操作和精确控制，改善了电梯运行的舒适感。关键词：电梯，PLC，变频器 1 引言 随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高。PLC控制系统因其功能强，结构简单，可靠性高，抗干扰能力强，维修方便等优点，已经取代继电器控制方式。同时，变频调速使用了

2、先进的SPWM技术，具有优异的调速性能和起制动性能、高效率和节电效果，得到广泛的应用。本设计以五层电梯为例，说明电梯的PLC控制系统。2 电梯控制系统结构 电梯控制系统由PLC控制的逻辑部分和变频器控制的调速部分组成如图1所示。 图1 电梯控制系统结构框图 PLC接收来自操纵盘和每层呼梯的呼叫信号、轿厢和厅门系统的功能信号以及井道和变频器的状态信号，经程序判断与运算实现电梯的集选控制。PLC在输出显示和监控信号的同时，根据随机逻辑控制的要求，向变频器发出运行方向、启动、加速、减速和制动停梯等信号。由变频器根据一定的控制规律和控制算法来控制电机。3 PLC部分设计3.1 I/O点的分配 根据控制

3、要求，计算出I/O点数如表1所示，其中输入点数为31个，输出点数为26个。输入输出信号均为开关量信号1。表1 I/O点数分配 3.2 程序流程图 PLC编程的思路如图2所示： 图2 程序流程图图2中各部分说明如下：（1）电梯复位 在系统上电以后和层楼显示有误的情况，都要把轿厢的位置恢复到第一层的状态； （2）用户输入程序段 用户的输入包括门厅的按钮和轿厢内的按钮，用户输入后，系统会自动选择执行程序。（3）轿厢开关门程序段 控制轿厢的开关门。（4）设定上行、下行指示 系统会根据外呼和内选信号以及门锁信号综合判断电梯的运行方向。（5）执行上行程序 此段程序包括控制电梯上行，检测是否应该减速或者停止

4、电梯正转并且执行。（6）执行下行程序 此段程序包括控制电梯下行，检测是否应该减速或者停止电梯正转并且执行。3.3 程序设计 由于呼叫是随机的, 电梯控制系统采用模块化编程方法。 使用STEP7编程软件将程序分为七个逻辑块：开关门FC1、楼层信号FC2、内选信号FC3、外呼信号FC4、定上下行指示FC5、停层FC6、启停、运行FC7。在主程序OB1中调用7个逻辑块（以FC2为例）实现电梯的逻辑控制功能。如图3所示，将“上行强迫开关”、“楼层1显示”等实参赋给FC2（楼层显示），即可实现FC2的调用。图3 OB1调用FC2当电梯位于某一层时，应产生位于该层的楼层信号，以控制楼层显示器显示楼层处的位

5、置，离开该层时，该信号应被新的楼层信号（上一层或下一层）取代。电梯的楼层数存放在MW20中。“#sxqpkg”是上强迫行程开关的形参，当电梯到达5楼时，使MW20为5。“#xxqpkg”是下强迫行程开关，当电梯到达1楼时，使MW20为1。在中间，电梯上行时，每上一层，MW20加1；电梯下行时，每下一层，MW20减1。如果层显有误，只要将电梯开到顶层或1层，马上就能显示正常2 3。梯形图如图4所示。 图4 楼层显示 由于功能FC中使用了形参和随机变量，只要主程序中赋予FC适当的实参，该FC即可被不同系统的主程序调用。4 变频器部分设计 电梯的一次完整的运行过程，就是曳引电动机从起动、匀速运行到减速停车的过程。为使乘客拥有良好的舒适感，电梯采用S型速度曲线，转换成频率曲线如图5所示。 图5 变频器频率曲线 通过设置变频器的参数如表2所示，实现了电梯速度的平滑性，达到了顺利启动和准确停车的要求4。表2 变频器输入控制端口参数表5 结束语 电梯采用PLC变频调速系统提高了系统运行的平稳性、工作的可靠性，操作与维护也很方便，同时节约了大量