PLC、變頻器在電梯中的典型應(yīng)用

1 引言

　　電梯的電氣系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成。傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)采用的繼電器邏輯控制由于觸點(diǎn)多、故障率高、可靠性差、體積大等缺點(diǎn)，正逐漸被淘汰。電梯采用PLC一變頻器控制，具有控制準(zhǔn)確、調(diào)試方便、運(yùn)行穩(wěn)定、電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。PLC控型電梯，其核心是一臺(tái)PLC。目前電梯設(shè)計(jì)使用可編程控制器（PLC），要求控制系統(tǒng)能進(jìn)行下列運(yùn)作:根據(jù)轎廂所處位置及乘客所處層數(shù)，判定轎廂運(yùn)行方向，保證轎廂平層時(shí)減速，將轎廂停在選定的樓層上;同時(shí)根據(jù)樓層的呼叫，順路停車(chē)，自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén);另外在轎廂內(nèi)外均要有信號(hào)燈顯示電梯運(yùn)行方向及樓層數(shù)。

2 電梯主控制電路及其工作原理

　　電梯中的曳引電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行直接由變頻器控制，變頻器的輸入控制信號(hào)由PLC提供。電路中，電動(dòng)機(jī)作為終端設(shè)備給電梯提供驅(qū)動(dòng)能力，同時(shí)是變頻器的執(zhí)行機(jī)構(gòu);變頻器是中間設(shè)備，在電路中起上傳下達(dá)的作用，其作用是根據(jù)PLC輸出的指令要求來(lái)控制主機(jī)、門(mén)機(jī)及旋轉(zhuǎn)編碼器，然后又將執(zhí)行結(jié)果反饋給PLC;PLC既是人與電梯的接口，又是電梯控制部分的核心，其作用是接收乘客輸入的開(kāi)關(guān)指令，然后將該命令傳送給變頻器;旋轉(zhuǎn)編碼器是電梯運(yùn)行中的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其作用是檢測(cè)電梯的運(yùn)動(dòng)行程。

2.1 電梯運(yùn)行控制（設(shè)電機(jī)轉(zhuǎn)為上行）

　　電梯運(yùn)行培訓(xùn)見(jiàn)圖1。

　　DYD為電源指示燈，當(dāng)外接電源接通時(shí)指示燈發(fā)光。接通電源開(kāi)關(guān)GK，按下啟動(dòng)按鈕，電源接觸器HKC接通，變頻器有電源輸入。KC為運(yùn)行/停止開(kāi)關(guān)（由運(yùn)行控制器控制），電梯的運(yùn)行類型由PLC來(lái)控制。其控制方式如下:

　　Yl l、 Y 14 輸出:電梯以額定速度上行（電梯正常狀態(tài)下使用此速度）;
　　Yl l、 Y 巧輸出:電梯以額定速度上行;
　　Y12 、 Y 14輸出:電梯以爬行速度上行（電梯測(cè)試或檢修時(shí)使用此速度）;
　　Y12 、 Y 巧輸出:電梯以爬行速度上行;
　　Y01 、 Y 14 輸出:電梯以檢修速度上行（電梯檢修狀態(tài)下使用此速度）;
　　Y01 、 Y 巧輸出:電梯以檢修速度上行;
　　Y13 、 Y 14 輸出:電梯以第一中速上行（電梯輕載時(shí)使用此速度）;
　　Y13 、 Y 巧輸出: 電梯以第一中速上行。

2.2 旋轉(zhuǎn)編碼器工作原理

　　旋轉(zhuǎn)編碼器的作用是對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，然后根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與所計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)計(jì)算出電梯的運(yùn)動(dòng)行程，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)動(dòng)行程的檢測(cè)。

圖1 電梯主控制電路

3 PLC電氣控制電路

　　PLC是本梯控制部分的核心。電梯的各種操作均由PLC來(lái)控制，本PLC采用共陽(yáng)極繼電器輸出型，如圖2所示。PLC輸入/輸出接口功能及保護(hù)作用說(shuō)明如下:

　　AJ :安 全 繼電器開(kāi)關(guān)，電梯運(yùn)行時(shí)為閉合狀態(tài)。
　　MJS : 門(mén) 鎖繼電器開(kāi)關(guān)，電梯運(yùn)行時(shí)為閉合狀態(tài)。
　　MQG :平 層磁感應(yīng)器開(kāi)關(guān)，正常運(yùn)行時(shí)斷開(kāi)，平層時(shí)閉合。
　　SHK: 上 強(qiáng)迫換速開(kāi)關(guān)，此開(kāi)關(guān)閉合，電梯強(qiáng)行減速，正常時(shí)斷開(kāi)。
　　XHK : 下強(qiáng)迫換速開(kāi)關(guān)，此開(kāi)關(guān)閉合卜電梯強(qiáng)行減速，正常時(shí)斷開(kāi)。
　　NH K : 轎內(nèi)檢修開(kāi)關(guān)其與X7接通時(shí)，Y01輸出，電梯處于轎內(nèi)檢修狀態(tài)，正常運(yùn)行時(shí)此開(kāi)關(guān)與X10接通。
　　DHK :轎頂檢修開(kāi)關(guān)正常情況下與X01支路接通，當(dāng)開(kāi)關(guān)與Xll、X12 支路接通時(shí)，電梯處于轎頂檢修狀態(tài)。
　　DSA: 轎頂檢修慢上按鈕，電梯在轎頂檢修狀態(tài)下，按下此開(kāi)關(guān)，電梯將以檢檢修速度上行。
　　DX A :轎 頂檢修慢下按鈕，電梯在轎頂檢修狀態(tài)下，按下此開(kāi)關(guān)，電梯將以檢檢修速度下行。
　　KM A : 開(kāi)門(mén)按鈕，電梯?？吭趯诱緯r(shí)，按下此開(kāi)關(guān)電梯將打開(kāi)轎門(mén)，同時(shí)轎門(mén)帶到層門(mén)井起開(kāi)戶;一般電梯每到一停站，門(mén)自動(dòng)開(kāi)戶。
　　GM A : 關(guān)門(mén)按鈕，電梯?？吭趯诱緯r(shí)，按下此開(kāi)關(guān)電梯將關(guān)閉轎門(mén)，層門(mén)在彈簧作用力下自動(dòng)關(guān)閉;一般電梯每到一停站，門(mén)延時(shí)關(guān)閉。
　　KM K : 開(kāi)門(mén)極限開(kāi)關(guān)，當(dāng)轎門(mén)開(kāi)到極限時(shí)此開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，門(mén)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
　　GM K : 關(guān)門(mén)極限開(kāi)關(guān)，當(dāng)轎門(mén)關(guān)到極限時(shí)此開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，門(mén)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
　　OR K : 開(kāi)門(mén)故障開(kāi)關(guān)，此開(kāi)關(guān)正常時(shí)門(mén)斷開(kāi)。
　　SJK : 司 機(jī)開(kāi)關(guān)，時(shí)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電梯由電梯司機(jī)控制。
　　xF K: 消 防開(kāi)關(guān)，時(shí)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電梯將、乘客送到最近的一層站然后停止運(yùn)行，以保證乘客安全。
　　CZ K: 超 載開(kāi)關(guān)，電梯超載時(shí)此開(kāi)關(guān)閉合，電梯報(bào)警，電梯不運(yùn)行。
　　SW K : 上限位開(kāi)關(guān)，電梯沖頂時(shí)將開(kāi)關(guān)閉合，電梯停止運(yùn)行。
　　xW K : 下限位開(kāi)關(guān)，電梯沖底時(shí)將開(kāi)關(guān)閉合，電梯停止運(yùn)行毛-
　　x2 7: 變 頻器故障開(kāi)關(guān)，此開(kāi)關(guān)正常時(shí)斷開(kāi)，變頻器故障時(shí)閉合，電梯停止運(yùn)行。
　　X3 O: 減 速開(kāi)關(guān)，電梯靠近停站時(shí)此開(kāi)關(guān)閉合，電梯減速運(yùn)行。
　　SP :強(qiáng) 迫 換速開(kāi)關(guān)，電梯飛車(chē)時(shí)，此開(kāi)頭閉合，電梯強(qiáng)迫換速。
　　AP K I、 APK、CPK、LSS:安全觸板開(kāi)關(guān)組，位于轎門(mén)安全觸板上。
　　INA 一 nN:A 內(nèi)指令按鈕，用于乘客選層。
　　ISA 一 Sn :A外上呼電梯按鈕，每層一個(gè)，用于乘客呼叫電梯。
　　IX A一 nx A汐卜下呼電梯按鈕，每層一個(gè)，用于乘客呼叫電梯。

　　另外 ， 圖 中的“a一9”為L(zhǎng)ED七段顯示器a段～9段的發(fā)光二極管，圖中的“9”是應(yīng)用于設(shè)有地下層的樓房的，當(dāng)“9”有信號(hào)時(shí)指層器就會(huì)自動(dòng)顯示“負(fù)數(shù)”表示地下樓層，如:一IF、-ZF等。
　　變頻器 、旋轉(zhuǎn)編碼器的型號(hào)及電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、功率為:

圖2 PLC電氣控制電路

　　變頻器 : FR一55205一0，75K一CH;
　　曳引電動(dòng)機(jī):YS一5634W 180w（教學(xué)實(shí)訓(xùn)用，實(shí)際選用功率應(yīng)相應(yīng)增大）;
　　旋轉(zhuǎn)編碼器:ZSP3.806一40lG50OBZlls一24C（配速比為巧:1的相應(yīng)減速器）。

4 結(jié)束語(yǔ)

　　本文采用三菱FXZN一80MR可編程控制器設(shè)計(jì)電梯的控制系統(tǒng)完成電梯的轎內(nèi)指令、廳外召喚指令、樓層位置指示、平層換速控制、開(kāi)門(mén)控制等控制任務(wù)。變頻器在電梯中的應(yīng)用，能夠準(zhǔn)確的執(zhí)行PLC輸出的指令，靈活地控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。旋轉(zhuǎn)編碼器精確計(jì)算出電梯的運(yùn)動(dòng)行程，將信號(hào)反饋給變頻器。利用變頻器執(zhí)行電梯PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)行，將PLC中的驅(qū)動(dòng)程序與變頻器的需求響應(yīng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)加載驅(qū)動(dòng)。通過(guò)對(duì)我院機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)室電梯實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)踐設(shè)計(jì)與調(diào)試證明，將PLC可電氣控制電路編程控制器和變頻器結(jié)合可以有效地實(shí)現(xiàn)電梯控制系統(tǒng) 的測(cè)試運(yùn)行，有利于PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、檢測(cè)，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。