PLC控制八层电梯
摘要
  随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展。交流变频调速技术已经进入一个崭新的时代，其应用越来越广。而电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具，与人们的生活紧密相关，随着人们对其要求的提高，电梯得到了快速发展。近年来，我国的电梯生产技术得到了迅速发展，一些电梯厂也在不断改进设计、修改工艺。更新换代生产更新型的电梯，电梯主要分为机械系统与控制系统两大部份。随着自动控制理论与微电子技术的发展，电梯的拖动方式与控制手段均发生了很大的变化，交流调速是当前电梯拖动的主要发展方向。目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电器控制系统(早期安装的电梯多位继电器控制系统)、PLC控制系统、微机控制系统。继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点，目前已逐渐被淘汰。微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差，系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷。而PLC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强，设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视。已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方
式，目前也广泛用于传统继电器控制系统的技术改造，本文在已有的通变频器的基础上。采用PLC对电梯进行控制，通过合理的选择和设计，提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制效果。
关键词  PLC控制变频调速电梯舒适感  PLC 电梯  可控式编程器
第一章 引言
一、课题的必要性与发展概况
进入九十年代，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，继电器控制的弱点就越来越明显。可编程序控制器(PLC)是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。鉴于其种种优点，目前，电梯的继电器控制方式已逐渐被PLC控制代替。同时，由于电机交流变频调速技术的发展电梯的拖动方式已由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速。因此，PLC控制技术加变频调速已成为现代电梯行业的一个热点。。
二、课题任务的分析
（一）电梯控制方法的分析
目前国内七八十年代安装的许多电梯电气部分用继电器接触器控制系统，线路复杂，接线多，故障率高，维修保养难，许多已处于闲置状态，其拽引系统多采用交流双速电机系统换速，效率低，调速性能指标较差，严重影响电梯运行质量。由于这些电梯交流调压调速系统，交流双速电机拖动系统性能及乘坐舒适感较差，交流调压调速系统属能耗型调速的机械部分无大问题，为节约资金，大部分老式电梯用户希望对电梯的电气控制系统进行改造，提高电梯的运行性能。因此对电梯控制技术进行研究，寻适合我国老式电梯的改造方法具有十分重要的意义。
第二章 变频器
一、通用变频器的发展
    上个世纪80年代初，通用变频器实现了商品化。在近20年的时间内经历了由模拟控制到全数字控制和由采用BJT（双极结型晶体管）到采用IGBT两个大发展过程。
二、变频器的选择
随着变频器性能价格比的提高，交流变频调速已应用到许多领域，变频调速的诸多优点，使得交流变频调速在电梯行业也得到广泛应用。目前，有为电梯控制而设计的专用变频器，其功能较强，使用灵活，但其价格昂贵。因此，本设计没有采用专用变频器，而是选用了通用变频器，通过合理的配置、设计和编程，同样可以达到专用变频器的控制效果。
目前，市场流行的通用变频器的种类繁多，而电梯行业中使用的变频器的品牌也不少，其控制系统的结构也不尽相同，但其总的控制思想却是大同小异。
（二）变频器容量计算
变频器的功率可根据曳引机电机功率、电梯运行速度、电梯载重与配重进行选取。设电梯曳引机电机功率为P1电梯运行速度为v，电梯自重为w1，电梯载重为W2，配重为W3，重力加速度为g，变频器功率为P。在最大载重下，电梯上升所需曳引功率为P2:
    P2=[(W1+W2-W3)g+F1]v     其中F1=K (W1+W2-W3) g+＆为摩擦力，＆可忽略不计。
电机功率P1，变频器功率P应接近于电机功率P1，相对于P2留有较大裕量，可取P≈l.5P2（三）变频器制动电阻参数的计算
    由于电梯为位能负载，电梯运行过程中产生再生能量，所以变频调速装置应具有制动功能。带有逆变功能的变频调速装置通过逆变器虽然能够将再生能量回馈电网，但成本太高。采用能耗制动方式通过制动单元将再生能量消耗在制动电阻上，成本较低而且具有良好的使用效果。能耗制动电阻R1的大小应使制动电流I1的值不超过变频器额定电流的一半，即
                        I1=Uo /R1≤I/2
其中Uo为额定情况下变频器的直流母线电压。由于制动电阻的工作不是连续长期工作，因此其功率可以大大小于通电时消耗的功率。
三、VS-61665型变频器简介
(一）61665型变频器的特点
  VS-61665型变频器是安川电机公司面向世界推出的21世纪通用型变频器。因而用在电梯控制上为了满足运行效率、舒适感、平层精度和安全性的要求，其参数设置比专用型变频器要复杂得多。这种变频器不仅考虑了V/f控制，而且还实现了矢量控制，通过其本身的自动调谐功能与无速度传感器电流矢量控制，很容易得到高起动转矩与较高的调速范围。VS-
61665变频器的特点如下:
1.包括电流矢量控制在内的四种控制方式均实现了标准化。
2.有丰富的内藏与选择功能。
3.由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、体积小。
4.保护功能完善、维修性能好。
5.通过LCD操作装置，可提高操作性能。
（二）VS-61665变频器的参数
  61665变频器共有9组参数，每一组参数的设定都具有特定的含义。
常用参数如表2-2
表2-2 变频器参数
vs编程软件
参数
功用
A组
确定控制模式
B组
选择运动功能
C组
确定加减时间及转矩补偿时间
D组
选择频率
E组
确定运行压频曲线
F组
保护设置
H组
确定偏压标准
（三）61665型变频器的标准规格
61665型变频器的标准规格如表2-3
表2-3 61665型变频器的标准规格
电压
200V
400V
容量范围
1.2—10KVA
1.4-460KVA
电
源
电压频率
200V： 三 相  200/208/220V   400V： 三  相  380/400/415/440/460V
电压允许变动
+10%—15%
频率允许变动
±5%
控制方式
正弦波PWM控制：无传感器矢量控制（无PG） 带传感器矢量控制（带PG）  v/f控制 带传感器 v/f控制（用参数切换）
控 制 特 性
启动转矩
150%/1 HZ(无PG)  150%/0 r/min(带PG)
速度控制范围
1：100（无PG）  1：1000（带PG）
速度控制精度
±0.2%（无PG）  0.02%（带PG）
速度响应
5HZ(无PG) 30HZ(带PG)
转矩极限
有
转矩精度
±5%
转矩响应
20HZ(无PG)以上 150HZ(带PG)以上
频率控制范围
0.1—400HZ
频率精度
（温度变动）
数字式指令±0.01%（-10C-+40C）
模拟指令±0.1%（25C-±10C）
频率设定分辨率
（运算分辨率）
数字式指令0.01HZ/100HZ
模拟式指令0.03HZ/160HZ
输出频率分辨率
0.01HZ
过载量
额定输出电流的150%/min
频率设定信号
-10V-10V  0-10V  4-20mA
加减速时间
0.01-6000.0s
制动转矩
约20%带制动选择150%
抑制高次谐 波 电源
直流电抗器
200V  24KVA  400V  26KVA一下可选择
12相整流
不能变动
主要控制功能
瞬停再启动，下降控制，转矩控制，零点伺服控制等
操作设置
16自X2线日语液晶显示器
接通插件板可选择
10种（最多可装3块）
保护功能
电机保护，变频器过载，瞬间过电流，电压下降，过电压，输入缺相
第三章 可编程序控制器(PLC)
一、可编程序控制器(PLC)的选择
（一）轿厢楼层位置检测方法:
1.主要方法有如下几种
2.FX系列机具有以下优点:
（1） 体积极小
（2） 先进美观的外部结构
（3） 提供多种子系列供用户选用
（4） 灵活多变的系统配置
（5） 功能强、使用方便
二、PLC控制系统设计
  电梯PLC的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。图3-1为电梯PLC控制系统的基本结构图，主要硬件包括PLC主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置与主拖动系统等。系统控制核心为PLC主机，操作盘、呼梯盘、井道及安全保护信号通过PLC输入接口送入PLC，存储在存储器并由PLC软件运算处理，然后经输出接口分别向指层器及召唤指示灯等发出显示信号，向拖动和门机控制系统发出控制信号。
三、系统结构框图
系统由轿厢、开关门机构、曳引机构、控制系统等组成，如图3-2所示。
第四章 电梯继电器控制系统
一、电梯继电器控制系统的特点及存在问题
（一）电梯继电器控制系统的优点
1.所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技        术人员和技术工人所掌握。
2.系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。
3.大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格较便宜。
4.多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，已形成系列化产品，技术资料图纸齐全，熟悉、
二、PLC及在电梯控制中的应用特点
（一）PLC的特点
    PLC是一种用于工业自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。PLC与普通微机一样，以通用或专用CPU作为字处理器，实现通道(字)的运算和数据存储，另外还有位处理器(布尔处理器)，进行点(位)运算与控制。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。
1.可靠性:对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。
（1） PLC不需要大量的活动元件和接线电子元件，它的接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短。
（2） PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，冗余设计，断电保护，故障诊断和信息保护及恢复等，提高了MTBF，降低了mlTR使可靠性提高。
（3） PLC有较高的易操作性，它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不易
发生操作错误。
（4） PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机控制更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言，编程出错率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。
（5） 在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件；采用先进的工艺制造流水线制造；对干扰的屏蔽、隔离和滤波等；对电源的断电保护；对存储器内容的保护等。
（6） PLC的软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。例如，采用软件滤波；软件自诊断；简化编程语言等。
2.易操作性，PLC的易操作性表现在下列几个方面:
（1） 操作方便。对PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作。大多数PLC采用编程器进行输入和更改的操作，编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型的PLC，编程器采用CRT屏幕显示，因此，程序的输入直接可以显示。更改程序的操作也可直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或顺序寻，然后进行更改，更改的信息可在液晶屏或CRT上显示。
（2） 编程方便。PLC有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说，由于梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。采用布尔助记符编程语言时，十分有助于编程人员的编程。
（3） 维修方便。PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快的到故障的部位，以便维修。
3.灵活性，PLC的灵活性表现在以下几个方面:
（1） 编程的灵活性。PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。编程方法的多样性使编程方便、应用面拓展。
（2） 扩展的灵活性。PLC的扩展灵活性是它的一个重要特点。它可根据应用的规模不同，即可进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。
（3） 操作的灵活性。操作十分灵活方便，监视和控制变得十分容易。
（二）PLC控制电梯的优点
1.在电梯控制中采用了PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。
2.去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。
3.PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。
4.PLC可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。
5.用于控调配和管理，并提高电梯运行效率。
6.更改控制方案时不需改动硬件接线。

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