交流变频调速电梯系统设计和应用

 经验交流 交流变频调速电梯系统 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 和应用 代 杰 （新疆吐哈油建电气仪 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 公司） 摘要：电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具，得到了快速发展，其拖动技术已经发展到了调频调压调速， 其逻辑控制也由 PLC 代替原来的继电器控制。文章在已有的通用变频器的基础上，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 1引言 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[1]。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。 2 设备选型 （1）变频器的选择 本文选择 VS—616G5 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。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[2]。VS —616G5 变频器的特点如下：  包括电流矢量控制在内的四种控制方式均实 现了 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化；  有丰富的内藏与选择功能；  由于 采用了最新式的硬件，因此，功能全、体积小；  保 护功能完善、维修性能好；  通过 LCD 操作装置， 可提高操作性能。 （2）可编程序控制器(PLC)的选择 电梯 PLC 控制系统不再使用继电器控制系统中 模拟轿厢运动的机械选层器。电梯运行过程中，轿厢 所处楼层位置如何检测，PLC 软件如何根据给定输入 信号及运行条件判断或计算楼层数，是电梯正常运行 的首要问题，是正确定向和选层换速的必要前提[3]。 根据以上要求，可编程控制器必须具有高速计数 器。又因为电梯是双向运行的，所以 PLC 还需具有 可逆计数器。综合考虑后，本设计选择了日本 OMRON 公司生产的 C 系列 P 型机。 3 电梯控制系统设计 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 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[4]。 厅外呼梯 轿厢操作盒 图 1 电梯 PLC 控制系统的基本结构图 系统控制核心为 PLC 主机，操纵盘、呼梯盘、 井道及安全保护信号通过 PLC 输入接口送入 PLC， 存储在存储器及召唤指示灯等发出显示信号，向拖动 输 出 接 口 PC 主机 CPU 存储器 输 入 接 口 安全装置 指层器 井道装置 调整器 门机控制 拖动控制调整器 46 和门机控制系统发出控制信号。 3.1 信号控制系统设计 电梯信号控制基本由 PLC 软件实现。电梯信号 控制系统如图 2 所示，输入到 PLC 的控制信号有运 行方式选择(如自动、有司机、检修、消防运行方式 等)、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信 息、旋转编码器光电脉冲、开关门及限位信号、门区 和平层信号等。 图 2 电梯 PLC 信号控制系统框图 3.2 速度给定曲线 为了满足舒适感提高运输效率及正确平层要求， 电梯的速度给定曲线是一个关键环节。人们对于速度 变化的敏感度主要是加速度的变化率，舒适感就意味 着要平滑的加速和减速。 为了获得良好的舒适感，将电梯的起制动速度曲 线设计成由两段抛物线（S 曲线）及一段直线构成， 而这一曲线形状的构成及改变，则是由加速度斜率及 S 曲线变化率决定的。加速斜率是以速度给定从 0 加 速到 1000 转/分所需要的时间来定义的。其意义为加 速度由 0 加速到 1000 转/秒所需要的时间。因此通过 改变起动加速时间可获得不同的起动曲线斜率。增大 加速时间值起动曲线变缓，反之，起动曲线变急。同 理，增加 S 曲线变化率起动曲线弯曲部分变缓，反之， 起动曲线弯曲部分变急。而 S 曲线变化率的变化，也 可通过改变 S 曲线起始、终了加速时间来实现，本设 计采用的616G5变频器就具有S曲线加速时间设定功 能，故将加速时间和 S 曲线加速时间配合调整，即可 获得理想的起动曲线。同理，制动曲线也可按此方法 调整。理想的电梯速度给定曲线如图 3 所示，图中 a 为加速度，v 为速度。 运行方式选择 运行控制信号 安全保护信号 图 3 速度运行曲线 3.3 减速及平层控制 电梯的工作特点是频繁起制动，为了提高工作效 率、改善舒适感，要求电梯能平滑减速至速度为零时， 准确平层，即“无速停车抱闸”，不要出现爬行现象 或低速抱闸，即直接停止，要做到这一点关键是准确 发出减速信号，在接近层楼面时按距离精确的自动矫 正速度给定曲线。本设计采用旋转编码器检测轿厢位 置，只要电梯一运行，计数器就可以精确地确定走过 的距离，达到与减速点相应的预制数时即可发出减速 命令[5]。 不论哪种方式产生的减速命令，由于负载的变 化、电网波动、钢丝绳打滑等，都会使减速过程不符 合平层技术要求，为此一般在离层楼 100mm~200mm 处需设置一个平层矫正器，以确保平层的长期准确。 3.4 I/0 点数的分配及机型的选择 本设计按七层的电梯为例，根据需要控制的开 关、设备大约有 52 个输入点，34 个输出点需进行控 制，考虑 10%~15%的裕量，故选择 C6OP 主机模块 +C40P 扩展单元，其 I/O 点数可达 56/44 个。 3.5 旋转编码器与 PLC 的连接 本系统采用相对计数方式进行位置测量。运行前 通过编程方式将各信号，如换速点位置、平层点位置、 制动点位置等所对应的脉冲数，分别存入相应的内存 单元，在电梯运行过程中，通过旋转编码器检测、软 件实时计算以下信号：电梯所在层楼位置、换速点位 置、平层点位置，从而进行楼层计数、发出换速信号 和平层信号。 输 入 接 口 PLC 输 出 接 口 内指令信号 外指令信号 光电脉冲 开关门信号 门区或平层信号 拖动控制信号 呼梯信号指示 楼层显示 运行方向指示 呼梯铃 开关门控制 2009 年第 3期自动化与信息工程 47 如图 4 所示，脉冲信号输入到 C60—P 的 0000 端，0001 端接硬 件复位信号，用于 当电梯运行至端 站时高速计数器 复位校正楼层计 数及消除累计误 差。当复位信号从 48 ON 转为 OFF 时，高速计数器从零开始计数。 3.6 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 5 所示。 图 5 系统结构框图 4 应用实例 本文的 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 于去年应用于吐哈的一栋 5 层 办公大楼，根据PLC 的I/O节点使用原则,应留出一定 的I/O点以做扩展时使用。系统中实际需要输入点 47 点,输出点 40 点，因此我们选用西门子S7-300PLC， 其中CPU的型号选为CPU315，输入模块的型号选为 DI32xDC24V，总共需要两块，输出模块的型号选为 DO32xDC24V/0.5A，总共也需要两块。 PLC通过向安 川VS—616G5变频器发出电梯上行输出和电梯下行输 出信号，从而控制曳引电动机的转动方向，决定电梯 的上/下行运动；PLC通过向安川 616G5变频器发出电 梯高速运行和电梯低速运行信号，从而间接控制曳引 电动机的转动速度，决定电梯的高速/低速运动。电 动机通过脉冲发生器（编码器）和PG卡将速度信号及 时反馈给安川616G5变频器，从而形成速度闭环控制。 经过一年的运行，该电梯未出现运行故障，使用人员 对电梯的反映良好，具有稳定可靠的性能。 图 4 旋转编码器与 PLC 的连接 5 结语 本设计满足电梯控制的基本要求。利用通用变频 器和 PLC 实现了对电梯的控制，通过合理的设备选 型、参数设置和硬件设计，提高了电梯运行的可靠性， 改善了电梯运行的舒适感，并节约了电能。 曳引机 门机 显示 现场信号 PG PLC 变频器 电源 参考文献 [1] 黄立培.变频器应用技术及电动机调速[M].北京:人民邮电 出版社,1997:3~8 [2] 吴忠智 . 变频器应用手册 [M]. 北京 : 机械工业出版 社,1995:1~5 [3] 张福恩.交流调速电梯原理设计及安装维修[M].北京:机械 工业出版社,1993:59~62 [4] 陈一才.大楼自动化系统设计手册[M].北京:中国建筑工业 出版社,1994:43~52 [5] 江秀汉.可编程序控制器原理及应用[M].西安:西安电子科 技大学出版社,1996:105~110 The Design and Application of the AC Frequency Conversion Speed Regulated Elevator System Dai Jie (The Tuha Electric and Meter Company) Abstract: The elevator dragging technology has been developed from DC timing to AC variable frequency timing and the relay control also has been replaced by PLC. The article uses PLC to control the elevator based on general frequency converter. Its reliability and feeling comfort are improved. Key words: PLC Control; Frequency Conversion Timing; Elevator; Feeling Comfort 作者简介: 代杰，男，1981 年生，助理工程师，本科，研究方向：电气及其自动化。