PLC控制交流变频调速电梯系统的设计

1、plc控制交流变频调速电梯系统的设计【摘要】当前，交流变频调速技术发展极为迅速，将变频调速技术运用于电梯， 并使用plc控制，极大的增强了电梯可控制水平。在本文中，笔者根据相关设计 实践经验，设计的plc控制交流变频调速电梯系统具有很好的可靠性和平层精 度，推进我国电梯事业的发展。【关键词】plc控制；继电器；电梯；交流变频调速技术1. 前言近几十年來，高层建筑的仃益增多，使得人们对电梯的需求也愈來愈人。因 此，在设计电梯工作屮，提高电梯的运行性能，确保电梯的可靠性就显得极为重 要。传统的电梯曳引装置需要借助于接触器才能改变电动机工作状态，降低了电 梯运行的舒适性。而月采用继电器作为电梯的逻辑

2、控制系统存在功能弱、易发生 电气故障以及运行可靠性弟等缺点。这就要求人们寻求解决这些问题的途径。2. 电梯基本构成2.1曳引系统电梯的曳引系统主要包括曳引机和曳引绳两部分，其中曳引机的主耍功能为 驱动或停止电梯，曳引绳的主要功能则是连接轿厢和对重，是一种专用的钢丝绳。 曳引机在曳引绳与曳引轮槽的摩擦力的作用下完成轿厢升降过程。2. 2导向系统电梯的导向系统导轨、导轨支架、导靴、导向轮、反绳轮等，通过导向装置 可以保证轿厢与对重的相互位置，并将电梯轿厢和对重的活动口由度限制在一维 范围内。导向系统的导轨就是一种供轿厢和对重运行的导向部件。导向轮的作 用为增加轿厢和对重之间的距离。2. 3轿箱系统

3、电梯的轿箱系统主耍用与运送乘客和（或）货物，其构成包括轿厢架、轿厢 体两部分，其中的轿厢架主要用于固定和支撑轿厢体。2. 4门系统为了有效避免电梯坠落和挤伤事故，电梯基木构成还应包括门系统。门系统 主要由轿厢门、层门、开门机、门锁装置等构成,其中的开门机是一种开启或关 闭轿厢门和层门的设备，门锁装置一般安装在层门内侧，确保电梯系统只冇电梯 门在关闭锁紧后才能接通控制电路，使轿厢方可运行。2. 5重量平衡系统电梯的种类平衡系统主要包括对重和重量补偿装置，对重重量与轿厢满载重 量具有一定的比例关系，重量补偿装置可以对重侧曳引绳长度变化对电梯平衡功 能进行冇效的补偿，通过重量平衡系统可以将曳引系统的

4、原动力减半，达到节能 效果。2.6电力拖动系统电梯的电力拖动系统主要包括曳引电动机、供电装置、速度检测装置等，通 过电力拖动系统可以为电梯提供动力，并实现对电梯速度的有效控制。速度检测 装置一般使用测速发电机（或速度脉冲发生器），可以及时的将轿厢运行速度转 化为电信号。2. 7电气控制系统电气控制系统主要包括操纵装置、位置显示装置、控制屏（柜）、平层装置、 选层控制器等部分，通过电气控制系统可以实现对电梯运行的有效控制。位置显 示装置是一种指示灯，表示电梯运行的方向或轿厢所在层站。平层装置主要由电 磁感应器和磁遮板两部分构成，是一种使轿厢达到平层准确度耍求的装置。选层 控制器则可以实现对屯梯的

5、选层操作等功能。3. plc控制交流变频调速电梯系统3.1电梯系统设计思想图1控制系统结构图plc控制交流变频调速电梯系统的控制系统结构图如图1所示。在本系统中 变频器仅作为调速装置，plc则为整个电梯系统的逻辑控制装置，负责处理各种 信号的逻辑关系，同时还接受来自变频器的工作状态参数信号，并由plc向变频 器发出起停指令。在本系统屮，电动机测速和电梯的位置反馈过程主要由旋转编 码器和pg卡(编码器连接板)实现，可以有效形成电梯的速度和位置闭环。(1) plc逻辑控制装置选择。本设计交流变频调速电梯可以用于四层建筑 设施，经过相关分析，电梯系统的输人信号和输出信号分别为26个和21个，其 中输

6、入信号包括工作状态选择、开/关门控制、电梯位置检测以及电梯速度控制 等，输出信号包括开/关门、控制变频器信号、指示灯等。因此，plc逻辑控制 装置应满足上述要求，可以选择三菱fx2-64mr型号的plc逻辑控制装置。(2) 变频器选择。在本设计中所使用的变频器应满足如下几个方面的要求: (a)能够实现对交流界步电动机电流的直接控制，以确保电梯系统的动力装置具有较高的输出转矩；(b)适用于各种应用场合，能够确保电梯在低速下平稳起 动，满足电梯系统的舒适性要求；(c)变频器的自动调整功能应能对各种电动机 进行合理调整，是电动机达到较高的运行性能；能够集u/f控制、矢量控制、闭 环u/f控制、闭环矢

7、量控制于一体。因此，在本设计中选用安川 616g5cimr-gsa4022变频器即可满足要求。(3) 旋转编码器选择。旋转编码器主要用于电动机测速和电梯的位置反馈, 此过程可通过pg卡实现。在木设计中选用1024脉动增量式光电脉冲旋转编码器, 将其与屯动机以同轴的方式连接，产生a、b两相脉冲。电动机正转、反转状态 可由两相脉冲相序关系判定，当a相脉冲超前、滞后于b相脉冲90度分布代表 电动机的正转与反转状态。a、b两相脉冲的频率乂能体现出电动机转速的变化。 a、b两相脉冲产生的计数脉冲能够形成脉冲序列，此脉冲序列可代表正向和反 向位移。pg卡接受來口于旋转编码器的脉冲，并将脉冲信号此反馈信号发

8、送到 变频器，完成屯梯运行的运算调节过程。3. 2电梯工作过程电梯工作过程是指自曳引电动机起动、稳定运行至电动机制动的全过程，这 是一次完整的电梯运行过程。plc逻辑控制装置接收来自操作而板、轿厢和门系 统、变频器等的各种信号，经过一定的程序判断与运算过程后实现电梯的集选控 制，plc逻辑控制装置输出显示信号，并同时向变频器发出相关指令如运行方向、 启动、加速、制动等。若plc发出的控制信号有效，则曳引电动机从0赫兹到50赫兹开始起动过 程，整个起动过程大约在3秒，然后曳引电动机以50赫兹的频率稳定运行。当 接收换速操作后，plc逻辑控制装置在取消运行信号的同时会输出爬行信号，爬 行信号频率为

9、6赫兹。曳引电动机在3秒的吋间内完成从50赫兹到6赫兹的减 速过程，此过程完成后电梯会以此速度进行爬行过程。接受平层信号后，plc逻 辑控制装置则由爬行信号转换为停梯信号，在此过程中曳引电动机频率由6赫兹 降低到0赫兹，此时电梯完全停止。电梯运行曲线可通过变频器或者通过运行曲 线输入板完成设置过程，而在木系统中我们采用变频器。3. 3电梯运行信号的检测电梯运行应具有可靠性，同吋还应满足舒适性要求。采用上述plc控制交 流变频器调速电梯系统可满足要求。脉冲编码器测量电动机的速度和位置测量工 作主要通过输出两对羌动信号a/a、b/b完成，两对差动信号被引入pg卡后，经 过一定的辨向和乘以倍率过程后

10、变成代表位移的测量脉冲，plc高速计数端通过 这个脉冲即可实现位置控制。在木设计屮位置测量工作采用相对计数方式。在系 统运行前，分别将换速点、平层点等相关位置对应的脉冲数输入到相应的内存单 元，而在系统运行过程屮即可通过旋转编码器检测，软件实时计算换速点位置、 平层点位置等，进而发出变速信号和平层信号。4. 结语当前高层建筑的日益增多，使得人们对电梯的需求也愈来愈大，同时人们对 于电梯的可靠性和舒适性要求也愈來愈高，采用传统继电器控制的电梯难以满足 人们的需求，这就要求人们寻求解决这些问题的冇效途径。而将变频调速技术运 用于电梯，并使用plc控制能够极大的增强电梯可控制水平，提高电梯运行的舒 适性，这对于我国电梯事业的发展具有极为重要的现实意义。【参考文献】1谋海云、刘晓伟、武占奎、李俊兰基于rockwell plc的电梯模型控制系统 的设计j仪器仪表用户,2008, (24) :81-85.随顺科、孙长江、权太阳.plc在矢量控制电梯调速系统屮的设计分析j.科 技致富向导,2011, (07):99-101.3张绘敏、马殷元、雷蕾、孟萍.s7-200plc在变频调速电梯控制系统屮的研究 与应用j铁路计算机应用,2011, (17) : 102-105.4 魏延华、赵毅、郭瑞一种p