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1、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。1
2、854 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
3、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
4、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。
5、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
6、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， 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
7、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
8、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 FX2N PLC 中，从电梯控制指令由
9、 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FX2N 128MR 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
10、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
11、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。1
