PLC与变频器在电梯控制系统中的应用

PLC与变频器在电梯控制系统中的应用

□□ 王彦勇(山西职业技术学院，山西 太原030006)

摘要：设计采用三菱FX2N系列的PLC与富士FRN11G11S变频器相结合控制电梯运行，并利用旋转编码器实现电梯的精确位移控制，提高了电梯的可靠性和平层精度，改善了电梯运行的舒适度，提升了电梯的运行效果。

关键词：电梯控制系统；PLC；变频器；旋转编码器

文章编号：1009-9441(2015)01-0024-02

中图分类号：TU 976；TP 273

文献标识码：B

作者简介：王彦勇(1974-)，女，山西五台人，助讲，硕士，1997年6月毕业于北京化工大学机电一体化专业，2007年6月硕士研究生毕业于太原理工大学控制理论与控制工程专业，研究方向为电气自动化技术。

收稿日期：2014-11-15

引言

电梯是现代建筑的交通工具，随着人们生活水平的提高，对电梯性能的要求也越来越高，安全、稳定、节能已成为对电梯系统的基本要求。电梯的控制系统可以采用继电器控制系统、微机控制系统、PLC控制系统等3种方式来实现。继电器控制系统是由许多继电器和接触器硬件搭建而成，系统存在着可靠性差、故障率高、功耗高等缺点。微机控制系统虽然功能强大，但系统存在着设计复杂、维修工人不易掌握维修技术等缺点。而PLC控制系统由于PLC具有可靠性高、抗干扰能力强、维修方便等优点，成为目前电梯控制系统中使用最多的系统[1]。变频调速利用SPWM控制技术，具有优异的调速性能和制动性能、高效率和节电效果，得到了广泛应用[2]。本设计以3层电梯为例，说明电梯的PLC控制系统。

1系统总体设计

3层电梯的控制系统，需PLC与变频器配合进行控制。控制要求如下：

(1)电梯停在1层，2层呼叫时，电梯则上行至2层停止；电梯停在1层或2层时，若3层呼叫，电梯则上行至3层停止。

(2)电梯停在3层，2层呼叫时，电梯则下行至2层停止；电梯停在3层或2层时，若1层呼叫，电梯则下行至1层停止。

(3)电梯停在1层，2层和3层同时呼叫时，电梯则上行至2层停止，t秒后继续上行至3层停止。

(4)电梯停在3层，1层和2层同时呼叫时，电梯则下行至2层停止，t秒后继续下行至1层停止。

(5)电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫均无效。

(6)轿厢所停位置层呼叫时，电梯不响应。

(7)电梯楼层定位采用旋转编码器脉冲定位。

(8)电梯有上行和下行指示灯显示，上行和下行要延时运行。

(9)轿厢位置用数码管显示。

(10)电梯具有快车速度50 Hz，爬行速度6 Hz，平层信号到时，电梯从6 Hz减速到0 Hz。起动的加减速时间可根据实际情况而定。

2电梯控制系统硬件设计

2.1　PLC部分设计

在电梯运行过程中，PLC根据输入信号、运行条件能否准确地判断或计算楼层数，以及能否对轿厢所处楼层位置准确检测，是电梯正常运行的首要问题。本系统采用旋转编码器对电梯运行过程的准确位置进行检测，要求编码器能与PLC高速脉冲输入端直接相连，设计中选择三菱公司生产的FX2N系列PLC具有高数计数器，完全满足要求[1]。

2.1.1I/O分配表

根据系统的控制要求，系统有5个输入，15个输出，I/O分配表如表1所示。

表1　I/O分配表

2.1.2I/O接线图

根据系统的控制要求，系统的I/O接线图如图1所示。

图1　系统的I/O接线图

2.2　变频调速部分设计

变频器是变频调速系统的核心设备，电梯的一次完整的运行过程，即曳引机从起动、匀速运行到减速停车的过程。保证乘客在乘梯时拥有良好的舒适感，电梯采用S型方式加速曲线，通过设置变频器的参数实现电梯速度的平滑，达到平稳启动和准确停车的要求。变频参数设置表见表2。

表2　变频参数设置表

2.3　旋转编码器

旋转编码器在本控制系统中是计电机的转动圈数，根据电机转速及转动圈数计算电梯的运动行程，确认电梯的准确位置。本控制系统选用600P的旋转编码器，4极电动机的转速按1 500 r/min，则50 Hz时每秒脉冲数为：1 500/60×600=15 000(脉冲/s)。设电梯每层相隔75 000个脉冲，在60 000个脉冲时减速至6 Hz。在脉冲个数的计算中，每层运行5 s，提前1 s减速。电梯运行前必须先操作X7使系统复位。旋转编码器与电动机同轴连接，随电动机的转动，产生脉冲信号输出，检测运行距离[3]。

3电梯控制系统软件设计[4-5]

当楼层呼叫按钮X1，X2，X3按下时，呼叫指示灯Y1，Y2，Y3接通。呼叫指示灯与轿厢位置进行比较，若大于则上升，此时M6接通；若小于则下降，此时M7接通；若没有呼叫则复位，即M6和M7全部复位。

若轿厢上升，则电梯上升箭头指示灯Y6接通，表示电梯方向是向上；若轿厢下降，则电梯下降箭头指示灯Y7接通，表示电梯方向是向下。若仍然有呼叫信号，则停2 s后即Y10或Y11接通，表示电梯继续上升或下降。M8000接通高速计数器C235，C235计数器是加计数还是减计数取决于M8235的状态，当M8235接通时为减计数，断开时是加计数。

电梯上升时，通过计数器的当前值与脉冲数比较，确定电梯是减速运行还是停止。

楼层位置数码显示。

4结语

本电梯控制系统采用PLC与变频器相结合的控制方式，提高了系统运行的

可靠性及平稳性。同时，操作与维护也很方便，且节约了大量能源。由于系统中还采用了旋转编码器，精确地检测了电梯的运行速度和位置，从而提升了电梯的运行效果。

参考文献：

[1] 汤自春.PLC原理及应用技术[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2] 马宏骞.变频调速技术与应用项目教程[M].北京：电子工业出版社，2011.

[3] 王建.富士变频器入门与典型应用[M].北京：中国电力出版社，2008.

[4] 王阿根.电气可编程控制原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2007.

[5] 王子文.PLC技术及应用项目教程[M].北京：北京科学技术出版社，2010.

(编辑盛晋生)

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