基于PLC的电梯控制系统设计

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【摘要】介绍了一种采用plc和变频器控制的电梯控制系统，阐述了该系统中硬件和软件设计方法，该系统提高了电梯运行的可靠性、舒适性和效率。

【关键词】电梯；变频器 ；PLC

PLC-based elevator control system design

Zhang Jing-yi

(Xi'an Railway Vocational & Technical InstituteXi'anShaanxi710014)

【Abstract】A PLC and inverter control of the elevator control system, describes the system hardware and software design, the elevator system to improve the reliability, comfort and efficiency.

【Key words】Elevator;Drive;PLC

1. 引言

现代社会中，电梯已经被广泛应用于各种高层建筑中，将PLC用于电梯控制系统之中，已经成为一种趋势。其大量的开关动作用无触点的半导体电路来完成，采用屏蔽、滤波、隔离等抗干扰措施，通过直观性很好的梯形图方式进行软件编程来实现控制任务，不仅简化了控制线路，缩小了电控装置的体积，提高了工作的可靠性，节约了电能，还提高了电梯系统的性能。随着PLC的发展，用PLC控制的电梯系统已经得到广泛应用，取得了良好的控制效果。

2. 控制系统的硬件设计

本控制系统是采用变频器和PLC组成的变频调速电梯控制系统，电气控制硬件框图如图1所示。

图1系统原理框图

电梯的调速部分选用高性能的矢量控制电梯专用变频器，利用光电编码器测量曳引电动机的转速，构成闭环矢量控制系统。电路的逻辑部分由PLC来实现，PLC接受来自现场的呼叫、转速、楼层和位置等信号；发出信号包括给调速系统的速度信号、门电机的开关门信号，楼层显示及呼叫显示信号。

2.1调速系统的硬件设计。

在拖动系统中，现在国内多采用电梯专用变频电动机和与之相配套的专用变频器。电动机起动、换速以及转向是由PLC根据电梯呼梯、减速等信号做出决策，发出信号给变频器。

2.1.1变频器的容量选择。

变频器的容量可根据曳引电动机功率、电梯运行速度、电梯载重与配重进行选取。设电梯曳引电动机功率为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，则

P1=v［(W1+W2-W3)g+F1］ 式中，F1=K(W1+W2+W3)g

确定曳引电动机功率后，则可选定变频器的容量。

拖动电动机采用CVF-160L-4电梯专用变频电动机，选用TD3100-4T0150E 电梯专用变频器。该变频器用于电梯拖动的接线图如图2所示。

图2变频器接线图

图3PLC编译示意图

2.1.2变频器的接线及功能。

变频器的上下行驶信号及高低速信号由PLC的输出触点进行控制。当Y4闭合时，电梯上行，Y5闭合时电梯下行；利用Y6，Y7的通断状态控制电梯的运行速度。另外在变频器内部可通过参数设置，决定电梯的加减速曲线、加减速时间、过流过载保护和电流、速度等指标。

2.2PLC的选型。

2.2.1PLC型号的选择。

由于该系统输入输出点不多， 因此可采用SIMATICS７－200 CPU226 AC/DC/RL Y PLC。这种型号的PLC集成40个数字量I/O点；可连接7个扩展模块；6个独立的30KHZ高速计数器；2路独立的20KHZ高速脉冲输出；具有PID控制器。

图4系统主流程图

2.2.2控制I/O点的方法。

(1) 采用光电编码位移定位代替传统的平层限位开关。曳引电动机转动时，光电编码器向PLC发出高速脉冲信号，通过 X0、X1端输入，利用PLC内部的高速计数器进行记数，利用比较指令，把当前值与预先设定的值进行比较，就能确定电梯的当前位置，从而决定其运行状态。

(2) 将上下呼信号及平层信号进行编译输入。通过编译器将这些信号转换成二进制码，就可减少PLC的输入点数，如图3所示。

(3) 将输出的楼层显示信号转换成BCD码和片选信号。利用译码器，两数码管共用BCD码输出端，用片选信号来加以区分，就减少PLC的输出点数。

3. PLC的编程

根据电梯控制要求、电梯在逻辑控制程序操控下往复运行，其循环过程为：指令登记、判断电梯的运行方向、起动运行、在运行途中实现顺向截梯、厅呼梯信号和轿内选择指令的记忆等操作；到达选层层站后，换速平层并消号，并完成开、关门操作等。

PLC 程序采用模块化设计实现上述功能 ,其结构清晰、便于调试 ,如轿厢内外指令的登记与消号、自动定向、选层换速、顺向截梯及层楼数指示等模块。模块间不完全独立 ,它们之间存在着有机联系.通过修改 PLC 控制程序可实现多种电梯运行方式。

PLC 控制系统主流程如图4所示。

参考文献

［1］陈伯时.电力拖动自动控制系统［M］.北京：机械工业出版社,1993.

［2］陈国呈.变频调速及软开关电力变换技术［M］.北京：机械工业出版社,2003.

［3］王永华. 现代电气控制及PLC应用技术［M］.北京：北京航空航天大学出版社,2007.

［4］叶安丽. 电梯技术基础［M］.北京：中国电力出版社,2004.

［文章编号］1619-2737（2012）08-24-868