S7-200PLC与MM440对电梯的控制设计

1、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。在本系统中 ,为实际生产的需要 , 需要对电机进行转速调节 ,考虑到电机的启动、 运行、调速和 制动的特性 ,采用西门子公司 MM440 变频器 ,系统中由 PLC 完成数据的采集和对变频器、电机等设备的控制任务。关键词 S7-200PLC;MM440 变频器 ;变频调速 中图分类号 TM 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2010）102-0021-01随着电力电子技术以及工业自动控制技术的发展 ,使得 交流变频调速系统在工业电机拖动领域得到了广泛应用。另 外,由于 PLC 的功能强大、容易使用、高可靠性 ,常

2、常被用来 作为现场数据的采集和设备的控制。本设计就是利用变频器 和 PLC 实现对电梯的控制。1 设计原则在应用 PLC 系统设计时 ,应遵循以下的基本原则 ,才能保 证系统工作的稳定。1）最大限度地满足被控对象的控制要求。 2）系统结构力 求简单。 3）系统工作要稳定、可靠。 4）控制系统能方便的进行功能扩展、升级。 5）人机界面友好本系统中 ,为了实现能源的充分利用和生产的需要 ,需要 对电机进行转速调节 ,考虑到电机的启动、 运行、 调速和制动 的特性 ,采用西门子公司的 MM440 变频器 ,系统中由 S7-200 系列 PLC 完成数据的采集和对变频器、 电机等设备的控制任 务。基于

3、 S7-200 PLC 的编程软件 ,采用模块化的程序设计方 法,大量采用代码重用 ,减少软件的开发和维护。系统利用对 PLC 软件的设计 ,实现变频器的参数设置、 故障诊断和电机的 启动和停止。2 本设计的控制过程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

4、测是否应该减速或者停止电梯正 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 本设计的外部接线PLC 和 MM440 变频器之间的通讯可有两种方式 ,一种是 串行通讯 ,采用串行通讯只需一根双芯屏蔽电缆 （西门子专用 ）, 它大大减少了布线的数量 ,无须重新布线即可更改控制功能 , 可以通过串行接口设置和修改变频器的参数 ,还可以连续对 变频器的特性进行监视和控制。另一种是并行通讯 ,图中所示为端子控制 ,端子 1-8,10,16,17 为输入控制端子 ,19-25 为输出控制端子。 然后定 义每个端子的功能 ,并且通过操纵面板设定

5、其参数如 P701=2 为上行 ,P702=1 为下行 ,P1001=48 为正常运行频率 ,P1002=2 为爬行频率等 ,即 PLC 通过逻辑分析后发出控制信号如正转 反转,高速 ,中速 ,点动,爬行等信号给变频器 ,变频器接受指令 并且按照预先设定好的曲线拖动轿厢正常运行。另外变频器 还发出信息如零速 ,变频器是否故障 ,抱闸等信号给 PLC, 使其 参加 PLC 的逻辑运算 ,以保证电梯的安全运行。另外变频器上还安装了编码器模板 ,这使得这种通用型 MICROMASTER 440 可以接成闭环速度反馈控制方式 ,与无 传感器矢量控制（SLVC）和变压/变频（V/F）相比,这种控制方式

6、具有以下优点 :1）零速时仍然具有额定转矩的负载能力。 2）速度控制的 精度高。 3）速度控制和转矩控制的动态性能得到改善。4 本设计的程序结构由于呼叫是随机的 ,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 FC71）在主程序0B1中调用7个逻辑块（以FC2为例）实现电 梯的逻辑控制功能。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。2）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

7、显示器显示楼层处的位置 ,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。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。5 变频器部分设计变频器的输出运行曲线 :

8、根据电梯的运行规律 ,电梯运行 中是一个匀速运动 ,在启动和制动时为匀加速和匀减速运动 , 且平层时能准确停靠。6 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 ,同时节约了大量电能。 由于系统选用了无速度传感器反馈的矢量控制方式对电机 的速度进行控制 ,改善瞬时响应特性 ,具有良好的速度稳定性 , 而且在低频时可以提高电动机的转矩。实验证明设计的程序 合理可行。参考文献1 李辉.s7-200plc编程原理与工程实训M.北京:航空航 天大学出版社 ,2008,243-355.2 王永华 .现代电气控制及 PLC 应用技术 M. 北京:航空 航天大学出版社 ,2007,