PLC在电梯控制系统中的应用

2023-02-08

随着城市建设的不断发展, 高层建筑的不断增多, 电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。目前电梯的控制普遍采用了两种方式, 一是采用微机作为信号控制单元, 完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定, 实现电梯的自动调度和集选运行功能, 拖动控制则由变频器来完成;第二种控制方式用可编程控制器取代微机实现信号控制。从控制方式和性能上来说, 这两种方法并没有太大的区别P L C可靠性高, 程序设计方便灵活。本设计在用P L C控制变频调速实现电流、速度双闭环的基础上, 在不增加硬件设备的条件下, 实现电流、速度、位移三环控制。

1 硬件电路

1.1 硬件结构

系统硬件结构图如图1所示。

P L C为西门子公司S 7—2 0 0系列CPU221, PLC接受来自操纵盘和每层呼梯盒的召唤信号、轿厢和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。P L C在输出显示和监控信号的同时, 向变频器发出运行方向、启动、加/减速运行和制动电梯等信号。

1.2 电流、速度双闭环电路

采用Y A S A K W A公司的V S—616G5CIM—RG5A4022变频器。变频器本身设有电流检测装置, 南此构成电流闭环;通过和电机同轴联结的旋转编码器, 产生a、b两相脉冲进入变频器, 在确认方向的同时, 利用脉冲计数构成速度闭环。

2 位移和运行曲线控制

电梯作为一种载人工具, 在位势负载状态下, 除要求安全可靠外, 还要求运行平稳, 乘坐舒适, 停靠准确, 理想的运行曲线如图2所示。

2.1 位移控制

采用变频调速双环控制可基本满足要求, 但和国外高性能电梯相比还需进一步改进。本设计正是基于这一想法, 利用现有旋转编码器构成速度环的同时, 通过变频器的P G卡输出与电机速度及电梯位移成比例的脉冲数, 将其引入P L C的高速计数输入端口0000, 通过累计脉冲数, 经式 (1) 计算出脉冲当量, 由此确定电梯位置。

电梯位移h=S I式中I:累计脉冲数S:脉冲当量S=IpD/ (pr) (1)

本系统采用的减速机, 其减速比1=1/20, 拽引轮直径D=5 8 0 m m, 电机额定转速ne=1450r/min, 旋转编码器每转对应脉冲数p=1024, PG卡分频比r=l/18, 代人式 (1) 得S=I.6ram/脉冲。

2.2 速度控制

本方法是利用PLC扩展功能模块D/A模块实现的, 事先将数字化的理想速度曲线存人P L C寄存器, 程序运行时, 通过查表方式写入D/A, 由D/A转换成模拟量后将理想曲线输出。

2.2.1 加速给定曲线的产生

2.2.2 减速制动曲线的产生

3 程序设计

利用变频器P G卡输出端将脉冲信号引入P L C的高速计数输入端, 构成位置反馈。高速计数器累加的脉冲数反映电梯位置。高速计数器的值不断地与各信号点对应的脉冲数进行比较, 由此判断电梯的运行距离, 换速点, 平层点和制动停车点等信号理论上这种控制方式其平层误差可在各脉冲当量范围。在考虑减速机齿轮合间隙等机械因素情况下, 电梯的平层精度可达内, 大大低于国标的标准, 满足电梯起制动平滑, 运行平稳, 平层准确的要求。电梯在运行过程中, 通过位置信号检测, 软件实时计算以下位置信号:电梯所在楼层位置, 快速换速点, 中速换速点, 门区信号和平层位置信号等。由此省去原来每层在井道中设置的上述信号检测装置, 大大减少井道检测元件和信号连接, 降低成本下面针对在实现集选控制基础上新增添的楼层计数, 快速换速, 中速换速, 门区和平层信号5个子程序进行介绍。

3.1 楼层计数

本设计采用相对计数方式。运行前通过自学习方式, 测出相应楼层高度脉冲数, 对应1 7层电梯分别存入1 6个内存单元D01～D16。

楼层计数器C N T 1 0为一双向计数器, 当到达各层的楼层计数点时, 根据运行方向进行加1或减计数。运行中, 高速计数器累计值实时与楼层计数点对应的脉冲数进行比较, 相等时发出楼层计数信号, 上行加1, 下行减1, 为防止计数器在计数脉冲高电平期间重复计数, 采用楼层计数信号上沿触发楼层计数器。